DE2739263A1

DE2739263A1 - Radialgeblaesesatz

Info

Publication number: DE2739263A1
Application number: DE19772739263
Authority: DE
Inventors: Tore Johan Gilbert Wiberg
Original assignee: Svenska Flaktfabriken AB
Current assignee: Svenska Flaktfabriken AB
Priority date: 1976-09-03
Filing date: 1977-08-31
Publication date: 1978-03-09
Also published as: BR7705835A; BE858335A; FR2363716A1; FI772620A; IT1089354B; NO773040L; JPS5332407A; NL7709727A; SE7609772L; GB1589307A

Description

PATENTANWÄLTE A. GRÜNECKER W. STOCKMAIR OR MG AA(CALTtCH

K. SCHUMANN

DR RER NAT OWL-PMVS

P. H. JAKOB

on. »η

G. BEZOLO

DR HBtMU WLOfM

8 MÜNCHEN

MAXIMILIANSTRASSE

30. Aug. 1977 P 11 952

AB Svenska Fläktfabriken
Sickla Alle 1
S-131 OO NACKA

Radialgebläsesatz

Die Erfindung betrifft einen Radialgebläsesatz für einen Gesamtdruckerhöhungsbereich mit mehreren Gebläsen, die jeweils mit einer Kapazität arbeiten, die sich bei einer bestimmten Drehzahl des Laufrades mittels einer Kurve der Funktion Δ Pt = f(q) darstellen läßt, wobei APt der Druckanstieg über dem Gebläse und q die Gasströmung in den Gebläseeinlaß sind, wobei die Kurven mit bestimmten Intervallen einen gewünschten Arbeitsbereich für den Gebläsesatz überstreichen und jedes Gebläse wenigstens ein

809810/0875

TELEFON (OSO) 939869 TELEX Ο6-9Ο38Ο TELEGRAMME MONtPAT TELEKOPIERER

Laufrad mit zwei Wandscheiben aufweist, zwischen denen Schaufeln angeordnet und die mit axialen Einlassen und radialen Auslässen für das Gas versehen sind.

Bei der industriellen Fertigung von Radialgebläsen für verschiedene Zwecke wird ein Gebläsesatz üblicherweise in drei Gruppen unterteilt, und zwar in Abhängigkeit von dem Druckanstieg an dem Gebläse, wenn das Gas durch das Laufrad strömt, wodurch sowohl sein dynamischer als auch sein statischer Druck .zunehmen. Als Folge hiervon gibt es Niederdruck-Gebläse, Mitteldruck-Gebläse und Hochdruck-Gebläse, bei denen der Druckanstieg im allgemeinen 3500 Pa, 7000 Pa bzw. 12000 Pa ist. Für den gesamten Bereich des Druckanstiegs fertigt der Hersteller innerhalb seines normierten bzw. Standard-Satzes von Gebläsen eine Reihe von verschiedenen Gebläsen mit unterschiedlichen Kapazitäten, damit er Geräte für unterschiedliche Zwecke und Anforderungen sowie für unterschiedliche Arbeitsbedingungen liefern kann. Um die Herstellung der Laufräder und anderer Teile zu normieren, sind die Abmessungen der Laufräder in bestimmte Stufen bzw. Schritte eingeteilt, die für Kapazitäten geeignet sind, die den gesamten Arbeitsbereich für den Gebläsesatz überstreichen. Wenn diese Laufräder mit allmählich ansteigenden Abmessungen für den Direktantrieb durch Induktionsmotore gekoppelt sind, hängt die Zahl der Umdrehungen von der Zahl der Pole des Motors und dem tatsächlichen Schlupf ab. Der Arbeitsbereich des Gebläses kann graphisch mit Hilfe von Kurven dargestellt werden, in denen der Druckanstieg als Funktion der Gasströmung bei bestimmten Umdrehungszahlen eingestellt worden ist. Dadurch werden Kapazitätskurven der Funktion Z^Pt = f(q) erhalten, wobei jedoch diese Kurven nur weit verstreut in der graphischen Darstellung auftreten. Dies bedeutet wiederum, daß sich durch eine solche Anordnung nicht ein Gebläsesatz mit einer ausreichend großen Auswahl von Gebläsen erhalten läßt, um eine wirtschaftliche Lösung für unterschiedliche Betriebsbedingungen zu erhalten.

809810/0875

Prinzipiell wäre es selbstverständlich möglich, einen ausreichend variationsreichen Satz zu erreichen, indem die Abmessungen der Laufräder so ausgelegt werden, daß sie sich voneinander nur mit ausreichend kleinen Schritten unterscheiden; dadurch könnten die Abstände zwischen den entsprechenden Kurven Λ Pt = f(q) die gewünschten Werte haben; eine solche Anordnung ist jedoch unter dem Gesichtspunkt der wirtschaftlichen Herstellung nicht akzeptabel. Stattdessen wird bei der bisher gewählten Lösung die Drehzahl und damit die Gebläsekapazität variiert, um die gewünschte Differenzierung der zur Verfügung stehenden Gebläse zu erreichen. Die Drehzahl des Laufrades läßt sich besonders einfach mittels einer Riemenübertragung zwischen der Motor- und der Laufrad-Welle steuern, da Obertragungs-Rollen und -Riemen normierte Produkte sind, die im Handel in großer Auswahl zur Verfügung stehen. Selbst wenn die Anordnung mit Riemenantrieb höhere Kosten erforderte, so war es bisher doch die beste und billigste Methode, einen gewünschten Satz von Gebläsen herzustellen, mit dem die unterschiedlichen Anforderungen der Kunden erfüllt werden können. Als Vergleich kann darauf hingewiesen werden, daß die Kosten für ein Gebläse, das durch einen Riemen angetrieben wird, zwischen 40 und 50 % höher sind, als für ein direkt angetriebenes Gebläse.

Es ist deshalb ein Ziel der vorliegenden Erfindung, einen Gebläsesatz zu schaffen, bei dem die Abmessungen der Laufräder in Stufen beibehalten werden können, die unter dem Gesichtspunkt der Herstellung, Normierung und Wirtschaftlichkeit zweckmäßig sind ; außerdem soll der Nachteil bei der Verwendung einer Riemenantriebsübertragung vermieden werden.

809810/0875

Dieses Ziel läßt sich allgemein dadurch realisieren, daß alle Laufräder des Gebläsesatzes für den Direktantrieb mittels Induktionsmotoren gekoppelt sind, die bei asynchro-. nen Drehzahlen arbeiten, die charakteristisch für jeden Motortyp und jede Betriebsbedingung sind, und daß eine gewünschte Auswahl von Gebläsen in den Satz mit Hilfe von Abmessungsänderungen sowohl des gesamten Laufrades als auch der radialen Abmessung dor Schaufeln und damit der gewünschte enge Abstand zwischen den Kapazitätskurven in dem Bereich der Druckerhöhung erhalten wird.

Gemäß der vorliegenden Erfindung wird also die bisher verwendete Riemenübertragung, die einen großen Raumbedarf hat, teuer ist und außerdem häufigere Überwachung und Wartung erfordert als ein Direktantrieb, vollständig durch eine Anordnung ersetzt, bei der die gewünschte Normierung des Satzes so erreicht wird, daß die Abmessungen der Schaufeln geändert werden, nach einer bevorzugten Ausführungsform ihre radialen Verlängerungen bzw. Abmessungen. Gemäß der vorliegenden Erfindung werden also alle Vorteile der herkömmlichen Systeme beibehalten, soweit es die Möglichkeit betrifft, einen normierten Satz von Laufrädern mit bestimmten Abmessungen auf Lager zu halten. Durch den Verzicht auf die Antriebsriemenübertragung lassen sich die damit verbundenen Nachteile vermeiden, während die Kosten für die Herstellung des Standardsatzes wesentlich gesenkt werden können.

Ein weiterer Vorteil des Gebläsesatzes nach der vorliegenden Erfindung ist die Möglichkeit, daß ein bestimmtes Laufrad auf einfache Weise gewünschten Betriebsbedingungen angepaßt werden kann; dies ist darauf zurückzuführen, daß die Schaufeln aus gebogenen Platten hergestellt sind, die bei der Installation des Gebläses leicht auf die gewünschten Abmessungen abgeschert bzw. geschnitten werden

^können· 809810/0875

Der Gebläsesatz nach der vorliegenden Erfindung weist Laufräder auf, bei denen das Verhältnis zwischen dem äußeren Durchmesser des Rades und dem inneren Durchmesser der Einlasse nach einer bevorzugten Ausführungsform im Bereich von 1,25 * 1 * 4,0 sind.

¹T

Mehrere Ausführungsformen von Laufrädern für den Gebläsesatz nach der vorliegenden Erfindung werden im folgenden unter Bezugnahme auf die beiliegenden, schematischen Zeichnungen näher erläutert.

Es zeigen:

Fig. 1 einen Querschnitt durch ein Laufrad;

Fig. 2 eine Ansicht eines Laufrades mit den äußeren Abmessungen des Laufrades nach Figur 1, wobei jedoch dieses Laufrad in einem Gehäuse angeordnet ist;

Fig. 3 eine Ansicht eines Gebläsesatzes nach der Erfindung, der im allgemeinen den gesamten, interessierenden Bereich des Druckanstiegs tiberstreicht; und

Fig. 4 eine graphische Darstellung von Kapazitätskurven für den Satz nach Figur 3.

Das in Figur 1 gezeigte Laufrad weist eine vordere Scheibe 1 und eine hintere Scheibe 2 auf, zwischen denen Schaufeln 3 angeordnet sind. Die vordere Scheibe 1 trägt einen Schwenkzapfen bzw. Schwenkpunkt 4, der zur direkten Kopplung mit der Welle eines elektrischen Induktionsmotors dient, der in der Figur nicht dargestellt ist. Die hintere Scheibe 2

809810/0875

ist mit einem axialen Einlaß mit einem Durchmesser d₁ für das Gas versehen, das nach dem Durchströmen der Schaufeln 3 in radialer Richtung ausgestoßen wird, wobei es eine Druckerhöhung von insgesamt APt durchmacht. Wie in den Figuren dargestellt ist, hat das Laufrad den gleichen äußeren Durchmesser D- wie die Schaufeln 3.

Das in Fig. 2 gezeigte Laufrad ist im Innern eines Gehäuses 5 mit einem trichterförmigen Einlaßstutzen 6 vor dem Einlaß angeordnet. Das Laufrad nach dieser Figur unterscheidet sich von dem Laufrad nach Fig. 1 dadurch, daß der äußere Durchmesser D der Schaufeln kleiner als der äußere Durchmesser D₁ des Rades ist. Damit wird also dargestellt, daß dem Laufrad gemäß der vorliegenden Erfindung unterschiedliche Kapazitäten gegeben werden können, indem einfach die radiale Abmessung bzw. Verlängerung der Schaufeln geändert werden, während die übrigen Parameter, wie beispielsweise Einlaßdurchmesser, äußerer Durchmesser des Rades und Drehzahl, konstant gehalten werden. Bei den beiden, in den Figuren 1 und 2 gezeigten Laufrädern wird also die Beziehung 1 nicht geändert, während die Be-

. , D₁ <ΓΓ

Ziehung ^i_ ^. _{1 für die} 1 Ausführungsform nach Fig 1, jedoch größer als 1 für die Ausführungsform nach Fig. 2 ist.

Der in Fig. 3 gezeigte Gebläsesatz besteht aus drei Laufrädern A, B und C für niedrige Drücke, mittlere Drücke bzw. hohe Drücke, die jeweils für verschiedene Kapazitäten bestimmt sind. Damit der interessierende Bereich des Druckanstiegs überstrichen werden kann, erhält das Verhältnis zwischen den äußeren Durchmessern der Laufräder den Wert 1,25, d.h., D₁ ¹¹¹/ D₁"/ D₁ ¹ = 1,25, während sich die radiale Abmessung D der Schaufeln ändern kann; außerdem ist für jeden Grundtyp des Laufrades D^D...

Wenn die radiale Abmessung D der Schaufeln für jeden Grundtyp des Laufrades im allgemeinen gleich dem äußeren Durchmesser

809810/0875

D₁

D₁ des Laufrades ist, d.h., ^- ^i 1, und wenn mit diesen Laufrädern ausgerüstete Gebläse bzw. Ventilatoren durch Induktionsmotoren mit der Synchrondrehzahl für diese Motoren angetrieben werden, ergeben sich die in Fig. 4 gezeigten Kapazitätskurven. Die Kurven A, B und C, die als kontinuierliche Linien gezeigt sind, stellen Grundtyp-Laufräder nach Fig. 3 dar und erscheinen in der graphischen Darstellung von Fig. 4 mit großen Intervallen bzw. Abständen. Wie in der Einleitung der Beschreibung erwähnt wurde, ist es jedoch zweckmäßig, kleinere Abstände zwischen den Kurven zu haben, um die gewünschte große Auswahl in dem Gebläsesatz zu realisieren; deshalb ist bisher die Kapazität geändert worden, indem die Drehzahl für jede Laufradgröße mittels einer Riemenübertragung bzw. eines Riemenantriebs variiert wurde. Gemäß der vorliegenden Erfindung wird jedoch der Direktantrieb an der Welle des Induktionsmotors beibehalten, und die Gebläsekapazität wird stattdessen geändert, indem die radialen Abmessungen D der Gebläseschaufeln variiert werden. Die gestrichelten Linien des äußeren Durchmessers D', D'· und D''^f der Schaufeln stellen dar, wie die gewünschte Gebläsekapazität für jede Laufradgröße durch Verringerung des Schaufeldurchmessers erhalten werden kann. Auf diese Weise wurden die in der graphischen Darstellung von Fig. 4 gezeigten, gestrichelten Kapazitätskurven erhalten. Unter Bezugnahme auf Figur 3 läßt sich also feststellen, daß die drei Laufräder A, B und C mit einem Verhältnis 1 «4 1 zu den Kapazitätskurven A, B und C führen, die in Fig. 4 gezeigt sind und große Abstände haben. Durch Änderung der radialen Abmessungen der Schaufeln lassen sich jedoch die gestrichelten Kurven erhalten, die in kleinen Abständen angeordnet sind. Die gesamte Familie von Kurven stellt also die gewünschte Auswahl des Gebläsesatzes dar. Dementsprechend haben die in Fig. 3 gezeigten Laufräder vier verschiedene Schaufeldurchmesser, so daß zusätzlich zu der Kapazitätskurve des Grundtyp-Laufrades drei weitere Kapazitätskurven zwischen der entsprechenden Kurve für das Grundtyp-Laufrad und der Basiskurve für das nächst kleinere Laufrad in dem Gebläsesatz erhalten werden.

809810/0875

Da dem Verhältnis zwischen den äußeren Durchmessern der Laufräder ein bestimmter Wert, d.h., 1,25, gegeben wird, sollte ein Laufrad mit Schaufeln mit der kleinsten radialen Abmessung in einer bestimmten Gruppe von Gebläsen zu einer Kapazitätskurve über der Kapazitätskurve für das nächst kleinere Basistyp-Laufrad in dem Satz führen; dies hat wiederum zur Folge, daß die Beziehung zwischen dem äußeren Durchmesser D₁ des Laufrades und dem Durchmesser D der radialen Verlängerung der Schaufeln nicht größer als 1,25 sein muß.

Für jedes Laufrad mit gegebenen äußeren Abmessungen lassen sich also Räder für verschiedene Gebläse mit unterschiedlichen Kapazitäten erhalten, indem nur die radiale Verlängerung bzw. Abmessung der Gebläseschaufeln geändert wird. Da die Schaufeln üblicherweise aus einem weichen Material hergestellt werden, ist es möglich, die Schaufeldurchmesser auf die individuellen Anforderungen an die Gebläsekapazität einzustellen, indem die Blätter eines geeigneten Laufrades, das aus dem Gebläsesatz ausgewählt wird, einfach abgeschnitten bzw. abgeschert werden.

- Patentansprüche -

809810/0875

. A1-

Leerseite

Claims

PATENTANWÄLTE

A. GRUNECKER STOCKMAIR SCHUMANN 11 952 DVL MG on na ■ Atf icALTCO* Ε» NAT-OVlMVS H. KINKELDEY κ. H. JAKOB
MQ DRMG ORR BEZOLD W. P. IRNK OR-OCM G. MÜNCHEN 22 DRF MAXIMILIANSTRASSE 43 8 I P

Patentansprüche

'λ J Radialgebläsesatz für einen Gesamtdruckanstiegbereich mit mehreren Gebläsen, die jeweils mit einer Kapazität arbeiten, die bei einer bestimmten Drehzahl des Laufrades mittels einer Kapazitätskurve der Funktion Δ Pt = f(q) darstellbar ist, wobei Δ Pt der Druckanstieg an dem Gebläse und q die Gasströmung in dem Gebläseeinsatz ist und Kurven mit bestimmten Intervallen einen gewünschten Betriebsbereich für den Gebläsesatz überstreichen, und wobei jedes Gebläse auch wenigstens ein Laufrad mit zwei Wandscheiben aufweist, zwischen denen Schaufeln angeordnet sind und die auch mit axialen Einlassen und radialen Auslässen für das Gas versehen sind, dadurch gekennzeichnet, daß alle Laufräder (1, 2, 3) des Gebläsesatzes für Direktantrieb mittels Induktionsmotoren gekoppelt sind, die bei asynchronen Drehzahlen arbeiten, die für jeden Motortyp und jede Betriebsbedingung charakteristisch sind, und daß eine gewünschte Auswahl von Gebläsen in dem Satz durch Dimensionsänderungen sowohl des gesamten Laufrades (1, 2, 3) als

809810/0875

telex oa-aaseo teleoramme monapat telekopierer

auch der radialen Verlängerungen der Schaufeln (3) und damit in gewünschter Weise nahe beieinanderliegende Kapazitätskurven in dem Bereich des Druckanstiegs erreicht werden.
2. Radialgebläsesatz nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Beziehung (f) zwischen dem äußeren Durchmesser (D.) des Laufrades und dem inneren Durchmesser (d.) des Einlasses im Bereich von 1,25 < f < 4,0 liegt.
3. Radialgebläsesatz nach einem der Ansprüche 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die kleinen Abstände den Änderungen der radialen Verlängerung (D) der Gebläseschaufeln (3) entsprechen.
4. Radialgebläsesatz nach einem der Ansprüche 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die großen Abstände den Änderungen des äußeren Durchmessers (D₁) des Gebläselaufrades entsprechen,
5. Radialgebläsesatz nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß das Laufrad (1, 2, 3) in einem Gehäuse (5) vorgesehen ist, und daß die Änderungen des äußeren Durchmessers (D₁) des Laufrades (1, 2, 3) für große Abstände den Änderungen der Abmessungen des Gehäuses (5) entsprechen.
6. Radialgebläsesatz nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Beziehung zwischen dem äußeren Durchmesser (D₁) des Laufrades (1, 2, 3) und dem Durchmesser (D) für die radiale Verlängerung der Gebläseschaufeln (3) eine obere Grenze von 1,25 hat.

809810/0875