DE2656040C2 - Radialgebläse mit einer Vorrichtung zur Steuerung der Fördermenge von Gasen - Google Patents

Description

dadurch gekennzeichnet,

daß das Einlaufrohr eine im Saugstutzen (31) teleskopartig geführte, mit dem trichterförmigen Endstück (21; 21') ausgerüstete Düse (20) ist,

die ein durch den Teleskopausschub (33) verstellbares Ventilglied mit einer in ihrer lichten Weite steuerbaren Ventilöffnung für den Gasringstrom (28) im Durchlaß (26) bildet,
die bei zunehmendem Ausschub (33) den Anteil des verdichteten Gasringstroms (28) auf Kosten der Frischgaszufuhr (27) im Sinne einer gleichbleibenden Gesamtfördermenge der beiden Gasströme (27,28) anwachsen läßt,
und daß die Ventilöffnung (26) in voller Rückzugslage (20') der Düse praktisch geschlossen ist.

(d)
(e)
(f)

(k)

Die Erfindung bezieht sich auf ein Radialgebläse der im Oberbegriff des Patentanspruches angegebenen Art.

Bei dem bekannten Radialgebläse (US-PS 18 46 379; US-PS 18 62 289, F i g. 3) ist, abgesehen vom trichterförmigen Endstück das Einlaufrohr zylindrisch ausgebildet und beläßt zur Innenkante einer gewölbten Stirnwand des Laufrads einen ringförmigen Durchlaß für einen zwischen dem Druckraum und den Schaufeln fließenden Gasringstrom. Das mit einem Bogenprofil versehene, trichterförmige Endstück ist zwar gegenüber dem die Einlaßöffnung für¹ Frischgas bestimmenden Anfangsstück teleskopartig in den zentralen Ansaugraum des Laufrads zwischen den Schaufeln einschiebbar, doch ändert sich dabei die lichte Weite des ringförmigen Durch-Jasses nicht. In extremer Rückzugslage des trichterförmigen Endstücks bleibt der Durchlaß ebenfalls offen. Damit ergibt sich in allen Einstell-Lagen des trichterförmigen Endstücks ein im wesentlichen gleichbleibender Gasringstrom, während die Frischgaszufuhr mit zunehmendem Teleskopausschub des Endstücks abnimmt. Dem immer gleich bleibend kleinen Gasringstrom stehen große Restbreiten der Laufradschaufel beim TeIeskopausschub zur Verfügung, weshalb es zu Wirbelbildungen kommt Der Wirkungsgrad dieses gesteuerten Radialgebläses ist schlecht und es liegt ein geräuschvoller Betrieb vor.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Radialgebläse der im Oberbegriff des Patentanspruches genannten Art zu entwickeln, welches weitgehend verlustfrei arbeitet und dennoch preisgünstig ist. Dies wird erfindungsgemäß durch die im Kennzeichen des Patentanspruchs angeführten Maßnahmen erreicht, denen folgende Bedeutung zukommt.

Weil das Einlaufrohr als sich zunächst konisch verjüngende Düse mit einem sich dann trichterförmig erweiternden, ein Bogenprofil aufweisenden Endstück ausgebildet ist, ergibt sich für den Gasringstrom eine in Abhängigkeit vom teleskopischen Ausschub sich vergrößernde lichte Weite im Durchlaß. Die Düäe mit dem trichterförmigen Endstück bildet ein Ventilglied für den Gasringstrom, wo der Durchlaß die Funktion einer veränderlichen Ventilöffnung erhält. In voller Rückzugslage der Düse ist die Ventilöffnung praktisch geschlossen, weshalb kein Gasringstrom entsteht. Wird die Düse mit ihrem trichterförmigen Endstück teleskopisch verlängert, so erweitert sich der ringförmige Durchlaß und der Gasringstrom wächst an. Die Konizität der Düse und die Krümmung des Bogenprofils am trichterförmigen Endstück sind dabei so bemessen, daß beim öffnen dieses Ventilgliedes die Gesamtfördermenge des Laufrads, die sich aus dem Gasringstrom einerseits und der Frischgaszufuhr andererseits ergibt, gleich bleibt. Je mehr die Frischgaszufuhr durch teleskopischen Ausschub der Düse gedrosselt wird, umso mehr wächst der Gasringstrom an, und umgekehrt. Es fallen also stets jene Gesamtfördermengen an, für welche das Radialgebläse konstruktionsmäßig ausgelegt ist. Es liegt in jeder Steuerlage eine ideale wirbelfreie Strömung aus beiden Gasanteilen vor. Die Erfindung zeichnet sich daher durch einen hohen Wirkungsgrad und überraschend geringe Geräuscharmut aus.
Bei einem Gebläse anderer Art (US-PS 18 62 289, Fig.2) ist zwar eine Düse mit trichterförmigem Endstück bekannt, doch ist diese nicht in das Innere des Laufrads hineinteleskopierbar. Endflansche an der Düse wirken anschlagartig mit der Gehäusewand zusammen, wobei in dieser Stellung die Trichterkante des End-Stücks nur bis zur Vorderkante der Laufrad-Schaufeln reicht. Zur Steuerung der Frischgaszufuhr wird diese Düse vom Laufrad entfernt, wobei eine Ringöffnung zwischen dem Endflansch der Düse und dem Gehäuse entsteht, durch welche die verdichteten Gase im Druckraum des Gehäuses nach außen entweichen. Eine Regelung im Sinne einer gleichbleibenden Gesamtfördermenge aus einer Frischgaszufuhr und einem Gasringstrom ist nicht möglich.

Weitere Vorteile und Maßnahmen der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung und den Zeichnungen. In den Zeichnungen sind zwei Ausführungsbeispiele der Erfindung dargestellt, es zeigt
F i g. 1 eine Seitenansicht auf die den Antriebsmotor

tragende Seite des Radialgebläses,

Fi g. 2 im halben Längsschnitt, die Vorderansicht auf das Radialgebläse von F i g. 1, weshalb dort die zugehörigen Schnittlinien 11-11 gezeigt sind,

F i g. 3 ein Teilstück des zur Längenänderung der Ein- s laufdüse dienenden Bauteile eines abgewandelt ausgebildeten Radialgebläses,

F i g. 4 eine schematische Seitenansicht von Antriebsmitteln für die Längenveränderung der Einlaufdüse.

Das erfinjkingsgemäße Radialgebläse umfaßt in seinem Gehäuse 11 ein Laufrad 12 und eine Einlaufdüse 20. Das Laufrad 12 wird von einem außerhalb des Gehäuses 11 befindlichen Motor 13 über eine Welle 14 angetrieben, wodurch das Laufrad 12 im Betriebsfall innerhalb des Gehäuses 1 in Drehung versetzt wird.

Das Laufrad 12 umfaßt in Wellennähe einen zentralen Ansaugraum 15 der von Schaufeln im wesentlichen freigehalten ist. Hier hinein wird saugseitig durch eine Einlaßöffnung 16 im Gehäuse das zu fördernde Gas, im vorliegenden Fall Luft, über eine Einlaufdüse 20 zügeführt. Radial um diesen Ansaugraum 15 herum liegend, trägt das Laufrad 12 die maßgeblichen Schaufeln 17, welche die zugeführte Luft radial ausstoßen und in dem die Einlaufdüse 20 und das Laufrad 12 radial umgebenden Innenraum des Gehäuses 11 verdichten, weshalb dieser Raum als Druckraum 18 zu bezeichnen ist. Das Gehäuse 11 trägt einen Austrittsstutzen 19, aus welchem die im Druckraum 18 verdichtete Luft abgeführt wird.

Im Ausführungsbeispiel von F i g. 2 ist ein trichterförmiger Übergang 21, der sonst mit dem Laufrad 12 umläuft, an der Einlaufdüse 20 angeformt und bestimmt das Düsenende 22.

In Abweichung hiervon ist beim in Fig. 3 gezeigten Ausführungsbeispiel eines anderen Radialgebläses 10, wo sonst zur Bezeichnung gleicher Bauteile die gleichen Bezugsteile verwendet sind, der zuletzt erwähnte trichterförmige Übergang in eine große Anfangszone 21', und eine Endzone 21" aufgeteilt. Die Anfangszone bildet einen an der Einlaufdüse 20 angeformtes Rohrstück, während die Endzone 21", die schmal ausgebildet sein kann, Bestandteil des Laufrades 12 ist -und mit diesem umläuft.

Die in Fig. 2 von der Einlaßöffnung 16 bis zum Düsenende 22 reichende effektive Düsenlänge 23 ist veränderbar und in ihrer Längendimension genau einstellbar. Durch diese Längenänderung 23 kann die Einlaufdüse 20 um ein genau wählbares Teilstück 24 in den Ansaugraum 15 des Laufrades 12 eingeschoben werden. Hierdurch wird auf der düsenseitigen Stirnseite 25 des Laufrades 12 ein die Düse 20 ringförmig umgebender Durchlaß 26 freigelegt, der eine Verbindung zwischen dem Druckraum 18 einerseits und den Laufradschaufel 17 andererseits erzeugt. Daraus ergeben sich im Laufrad bei eingeschobener Einlaufdüse zwei von einander zu unterscheidende Strömungen, die in F i g. 2 durch Pfeile 27,28 in ihrem Verlauf angedeutet sind.

Zunächst gibt es den üblichen saugseitigen Zuführstrom 27, der frisches Gas von der Einlaßöffnung 16 durch das Innere der Düse 20 dem Ansaugraum 15 des Laufrades 12 zuführt. Von hier aus gelangt die zugeführte Luft, unter Ausnützng der Bogenform des erwähnten trichterförmigen Überganges 21 auf den hinteren axialen Bereich des Laufrades 12, wodurch nur die in Fig. 2 mit 29 gekennzeichnete Teilbreite der Schaufeln 17 für den Ansaugvorgang ausgenutzt wird. Man erkennt, daß diese Nutzbreite 29 um so kleiner ist, je größer das in den Ansaugraum 15 ragende Teilstück 24 der Düse 20 eingestellt ist. Die daneben befindliche Restbreite 30 der Schaufeln bleibt aber nicht ungenutzt, sondern leitet einen gesonderten Ringstrom 28 vom Druckraum 18 aus, durch den vorerwähnten Durchlaß 26 hindurch wieder in den Druckraum 18 zurück. Es zeigt sich, daß sich diese beiden Strömungen 27, 28 an ihrer Übergangsstelle nicht behindern, sondern strömungsmäßig günstig ergänzen. Man erkennt ferner, daß die Stärke dieses druckseitigen Ringstroms 28 um so mächtiger ausgebildet ist, je größer das Teilstück 24 der in das Laufrad 12 hineinragenden Düse 20 ausgebildet ist. Die für die beiden Strömungen 27,28 im Laufrad zur Verfugung stehenden Kanalräume sind jeweils zueinander gegensinnig von der Eindringtiefe der Düse 20 in den Ansaugraum 15 abhängig. Der bogenförmige Übergang 21 an der Düse 20 sichert, wie die Praxis zeigte, daß der verdichtete Ringstrom 28 nicht in den Ansaugraum 15 des Laufrades 12 zurückströmen kann, sondern über die erwähnte Restbreite 30 der Schaufeln 17 radial nach außen gegen den Druckraum 18 geleitet wird.

Die Längenveränderlichkeit 23 der Einlaufdüse 20 ergibt sich aus zwei gegeneinander verschiebbaren Rohrteilen, die an ihrem saugseitigen Ende vorgesehen sind und sich teleskopartig zueinander axial ausschieben lassen. Es handelt sich dabei um einen fest im Gehäuse 11 angeordneten Saugstutzen 31, der die erwähnte Einlaßöffnung 16 umschließt. In diesem längsgleitbar ist ein Innenrohr 32 angeordnet, welches ein zusammenhängendes Stück mit der Einiaufdüse 20 bildet. Das Innenrohr 32 bildet das Führungsmittel für die Einlaufdüse 20 am zylindrischen Saugstutzen 31. Das vorerwähnte hineinragende Teilstück 24 dieser Düse 20 hängt ab vom teleskopartigen Ausschub des Innenrohres 32 aus dem Saugstutzen 31. Diese axiale Beweglichkeit des Innenrohres mil der Düse 20 ist durch den Doppelpfeil 33 sowohl in F i g. 2 als auch in F i g. 3 eingezeichnet. In voll eingeschobenem Zustand des Innenrohres 32 im Saugstutzen 31 nimmt die Einlaufdüse eine in Fig. 2 punktiert angedeutete eine Extremlage 20' an, wo der ringförmige Durchlaß 26 unter Verhinderung eines Ringstromes 28 ganz geschlossen ist und für den Zuführstrom 27 frischer Luft die gesamte Breite der Laufradschaufeln 17 zur Verfügung steht. Es ergibt sich dann der Maximalwert der Mengensteuerung. Wie ersichtlich, wirkt das Düsenende 22 mit der Innekante 34 der Stirnseitenwand 25 nach Art eines Ventilgliedes zusammen, wodurch der Durchlaß 26 und die verbleibende Restbreite 30 der Lauradschaufeln 17 die in ihrer Weite steuerbare Ventilöffnung bilden.

Die Antriebsmechanik für die Längenänderung 23 der Einlaufdüse 20 kann von jeder beliebigen, bekannten Bauart sein. In Fig. 3 ist eine bevorzugte Ausführung dargestellt, die durch ihre Einfachheit und Genauigkeit sich ausgezeichnet hat. Es handelt sich um ein mechanisches Triebwerk 35.

Mit der Außenseite der Düse ist eine Ringscheibe 36 fest verbunden, die eine Schar, zweckmäßigerweise drei, axial verlaufende Gewindebolzen 37 mit einem geeigneten Steilgewinde trägt. Diese Gewindebolzen 37 sind mit zugehörigen Gewindehülsen 38 in Eingriff, die von fest damit verbundenen Kettenrädern 39 angetrieben werden. Diese Gewindehülsen 38 sind, um etwaige Verkantungen unschädlich zu machen, von einem Pendellager 40 aufgenommen, welches an einem Flansch 41 sich befindet, das ortsfest an dem Saugstutzen 31 bei 42 befestigt ist. Damit ruht die drehbare und verkippbare Gewindehülse 38 bezüglich des Saugstutzens 31.

Das Pendellager 40 umfaßt einen um den Außenum-

fang der Gewindehiilse 38 gelegten Kugelprofilring 43. Dieser Ring 43 ist über eine konkav geformte Kunststoffschicht 44 von einem Lagerring 45 umgeben, der in einer an dem Flansch 41 befestigten Hülse 46 aufgenommen ist. Der Ring 43 ist durch in die Außenwand der Gewindehülse 38 eingesetzte Anschlagringe 53 ortsfest gehalten.

Durch Drehen der Kettenräder 39 wird der Gewindebolzen 37 im Sinne des in Fi g. 3 eingezeichneten Doppelpfeils 47 bezüglich seiner Lagerung 40 bewegt, weshalb es zu der bereits erwähnten, entsprechenden Verschiebung 33 in der zugehörigen Einlaufdüse 20 kommt.

Die einzelnen Kettenräder 39 sind, wie Fig. 4 verdeutlicht, zweckmäßigerweise mit einer sie gemeinsam verbindenden Kette 48 verbunden. Zwischen den drei Kettenrädern 39 liegen noch Umlenkräder 49, von denen eines zugleich mit dem schematisch in F i g. 4 angedeuteten Antriebsmotor 50 verbunden ist. Diese Umlenkräder 49 sollen den Innenraum für die Anordnung des Saugstutzens 31 und des Innenrohres 32 freihalten. Wie schematisch angedeutet ist, stehen in Fig.4 die Gewindebolzen 37 endseitig über Stege 51 mit der am Innenrohr 32 verschweißten Einlaufdüse 20 in Verbindung, weshalb die Stege 51 durch Längsschlitze 52 im Saugstutzen 31 hindurchgeführt sind. Bedarfsweise könnten diese Längsschlitze 52 und Stege 51 Längsführungen für den Axialausschub der Einlaufdüse 20 bilden.

Aufstellung der Bezugszeichen

30

35

40

45

50

44 Kunststoffschicht

45 Lagerring

46 Hülse

47 Doppelpfeil

48 Antriebskette

49 Umlenkrad

50 Antriebsmotor für48

51 Steg

52 Längsschlitz

53 Anschlag

10	Radialgebläse (F ig. 1)
10'	Radialgebläse (F i g. 3)
11	Gehäuse von 10
12	Laufrad
13	Motor
14	Welle
15	Ansaugraum von 12
16	Einlaßöffnung
17	Schaufel von 12
18	Druckraum
19	Austrittsstutzen
20	Einlaufdüse
20-	Einlaufdüse
21	trichterförmiger Übergang
21'	Anfangszone von 21
21"	Endzone von 21
22	Düsenende
23	effektive Düsenlänge
24	Teilstück von 20
25	Stirnwand von 12
26	Durchlaß
27	Zuführstrom
28	Ringstrom
29	Nutzbreite von 17
30	Restbreite von 17
31	Saugstutzen
32	Innenrohr von 20
33	Doppelpfeil
34	Innenkante von 25
35	Triebwerk
36	Ringscheibe
37	Gewindebolzen
38	Gewindehülse
39	Kettenrad
40	Pendellager
41	Flansch
42	Befestigung von 41 an 31
43	Kugelprofil

60

65 Hierzu 2 Blatt Zeichnungen

Claims (1)

1. (a)

   (b)

   (c)

   Patentanspruch:

   Radialgebläse (10, 10') mit einer Vorrichtung (35) zur Steuerung der Fördermenge von Gasen,

   dessen eine Einlaßöffnung (16) aufweisendes Gehäuse (11) ein Laufrad (12) mit radial um seinen zentralen Ansaugraum (15) angeordneten Schaufeln (17) umfaßt,
   ferner ein Frischgas (27) zuführendes, teleskopartig ausziehbares (33) Einlaufrohr umfaßt, mit einem querschnittsmäßig mit dem Ansaugraum (15) ausgerichteten, die Einlaßöffnung (16) bildenden, festen Saugstutzen (31) und einem ein Bogenprofil aufweisenden, trichterförmigen Endstück (21;21')

   und schließlich ein das Laufrad (12) und das Einlaufrohr umgebenden Druckraum (18) umfaßt, von dem ein die verdichteten Gase abführender Austrittsstutzen (19) ausgeht,
   wobei das Einlaufrohr mit einer von der Steuervorrichtung (35) einstellbaren Teillänge (24) in den Ansaugraum (15) des Laufrads (12) hineinschiebbar ist,

   dort die Nutzbreite (29) der Schaufeln (17) für die Frischgaszufuhr (27) begrenzt,
   und an der Stirnwand (25) des Laufrads (12) einen ringförmigen Durchlaß (26) zum Druckraum (18) freigibt für einen über die verbleibende Restbreite (30) der Schaufel (12) geleiteten, verdichteten Gasringstrom (28),