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Radialventilator mit geringer Baulänge
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Bei bestimmten Anwendungen von Radialventilatoren, wie z. B. bei
Ventilatoren für das Kühlgas von elektrischen Naschinen mit Kreuzstromwärmeaustauscher,
wird bei großer Förderleistung eine geringe axiale Länge gefordert um die Einbaumaße
des gesainien hzgregats klein zuhalten. Die Baulänge des Ventilators wird dabei
vorzugsweise durch ebene Bauteile senkrecht zur Achse begrenzt.
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Für diese Rufgabe erscheint die Verwendung von Lüfterrädern mit i!n
Verhältnis zum Außendurchmesser großem Innendurchmesser und vorwärtsgekrümmten Schaufeln,
wie sie bereits seit langem als sognannte Trommelläufer bekannt sind, zweckmäßig.
Diese Trommelläufer ergeben mit lt Spiralgehäusen relativ große Fördermengen und
Drücke und ermöglichen durch die große Eintrittsöffnung eine geringen Abstand von
der Offnung zu ebenen Bauteilen in Achsrichtung.
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Für einen stoßamen Eintritt und zur Erzielung eines guten Wirkungsgrads
ist dabei eine gleichförmige einströmung in Achsrichtung erfojderlich. Diese Strömung
wird üblicherweise durch eine Einströmdüse erreicht, deren axiale Länge etwa 20%
des Laufraddurchmessers beträgt. Da für Radialventilatoren mit geringer Baulänge
der Laufraddurchmesser im Verhältnis zur Länge größer als normal gewählt wird, ergibt
sich bei dieser Bemessung durch die Einlaufdüse ein erheblicher Anteil der Baulänge
des Ventilators.
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Erfindungsgemäß wird nun die Trennwand zur Druckseite des Trommelläufers
im äußeren Bereich der Deckscheibe des Laufrades im Abstand von weniger als 5 %
des Laufraddurchmessers etwa parallel zu dieser angeordnet und führt im inneren
Bereich mit einem Ubergangsradius achsparallel zur Schaufelinnenkante.
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Konzentrisch zu dieser kurzen inneren Einlaufdüse wird im In neren
mindestens eine weitere Einlaufdüse derart angeordnet, daß das radial einströmende
Medium möglichst wirbel frei etwa in axiale Richtung umgelenkt wird, wobei die innere
Düse vorzugsweise auf die axiale Begrenzung des Ventilators aufgesetzt vird. Damit
wird der Anteil der Einlaufdüse an der B@@länge gering und es ergeben sich insbesondere
bei der Ausbildung der
Einbauten i @auf@ad ach weiteren Schutzanspruchen
günstige Anspranungen für den Ventilator mit seinem Antriebsmotor.
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Fur weiteren Erläuterung der erfindung@g @ßen Ausführungen dieren
die Fig. 1 bis 6. darin bedeuten einheitlich: 1. Laufren 5. Antriebsmotor 2. Äußere
Einlaufdüse 6. Motorflansch 3. Innere Einlaufdüse 7. Axiale Begrenzung 4. Lüfternabe
Die Pfeile geben die Strömungsrichtung des Fördermediums an.
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In Fig. 1 ist eine allgemeine Anordnung dargestellt mit äußerer Einlaufdüse
2 in geringem axialen Abstand vom Laufrad 1.
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Die innere Einlaufdüse 3 ist auf die axiale Begrenzung aufgesetzt
und führt das radial eintretende Medium etwa in Achsric'htung, sie ragt bis in das
Laufrad hinein. Zur besseren Führung ist die Anordnung einer weiteren Düse eingezeichnet.
Die Zweckmäßigkeit derartiger Zwischendüsen, die dann ein konzentrisches Wmlenkgitter
bilden, richtet sich nach den Anforderungen an den Wirkungsgrad. Bei kleineren Lüftern
können die Zwischendüsen im allgemeinen entfallen.
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Das Laufrad ist mit der Nabe 4 auf der Welle des Antriebsmotors befestigt.
Der Flansch 6 des Antriebsmotor bildet zugleich den Abschluß des vorzugsweise spiralförmig
ausgebildeen Ventilatorgehäuses.
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Bei dieser Anordnung ist zwar eine extra. geringe Baulänge des Ventilators
verwirklicht, bein Direktantrieb durch einen Elecktromotor ergibt sich jedoch eine
erhebliche Vergrößerung der Baulänge durch diesen.
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Durch Ausbildung des Antriebsflanschs mit einer Riemenscheibe mit
Lagerung und Antrieb über den parallel zum Liifterrad angeordneten Motor kann die
zusätzliche Baulänge des Antreiebs weseiitlich verkürzt werden. Im allgemeinen wird
jedoch der Direktantrieb gefordert.
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In den v!eiteren erfindungsgemäßen Ausführungen wird daher die Baulänge
des Aggregats mit Direktantrieb durch einen Elektromotor verkürzt. Dabei werden
Teile des Antriebs zugleich zur Luftführung im Lüfterrad zusammen mit der inneren
Einströmdöse herangezogen.
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In Fig. 2 ist dazu der Flansch 6 des Antriebsmotors 5 weit über des
Gehäuse gezegen. Die Lüfternabe 4 u@greift das Motorgehäuse
und
übernimmt von der inneren Einströmdüse 3 die@axiale Führung des Mediums im Laufrad.
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ine besonders geringe Baulänge des Aggregats ergibt die Ausführung
des Antriebsmotors 5 mit Außenläufer nach Fig. 3.
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Der Außenläufer des i;otors übernimmt hierbei zugleich die Funktion
der Lüfternabe. I,ediglich der Klemmenkasten des Motors überragt 1iier den Isotorflansch
in axialer Richtung.
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Bei der Anordnung nach Fig. 4 umgreift nach einem weiteren Schutzanspruch
das Laufrad das Gehäuse des mit Innenläufer ausgebildeten Antriebsmotors 5. Der
Motorflansch 6 bildet zugleich die axiale Begrenzung vor der Eintrittsöffnung. Die
innere Einlaufdüse 3 ist hierz.B. über dem Flansch 6 angeordnet, sodaß ein Teil
des einströmenden Mediums über die Kühlrippen des Motors geleitet wird und insgesamt
in Achsrichtung an die Schaufeln geführt wird. Die Stromzuführung zum Antriebsmotor
erfolgt hier ohne Verlängerung der Baulänge am Flansch durch die Ansaugöffnung.
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Bei Anwendungsfällen bei denen die Zuströmung des zu fördernden Mediums
teilweise auch im Bereich der Einströmdüse erfolgt, wie zum Beispiel für den Kühlgasstrom
von Kreuzstrom~ Wärmeaustauschern, wird nach einer weiteren Ausführung der Erfindung
die Lüfternabe oder der Rotor des Außenläufermotors zusatzlich als meridianbeschleunigter
Ventilator zur Förderung eines Teilluftstroms in axialer Richtung ausgebildet.
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Fig..5a zeigt die Ausführung mit Außenläufer, während die andere
Hälfte diese Ausführung mit Innenläufermotor darstellt.
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Die axiale Begrenzung 7 ist hier gestrichelt gezeichnet, um die teilweise
Durchlässigkeit für das Fördermedium anzudeuten.
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Auf der Läufernabe sind die Schaufeln 8 des meridianbeschleunigten
Zusatzlüfters angeordnet. Diese fördern das im inneren Bereich eintretende medium
mit Hilfe einer an der inneren Einströmdüse 3 befestigten Haube 3a in axialer Richtung.
Die Haube 3a kann auch auch mit den Schaufeln 8 verbunden werden und mit der tabe
umlaufen. Bei dieser Ausführung wird das Fördermedium in der Mitte zusätzlich beschleunigt
und etwa axial zu den Schaufeln geführt.
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Für einge Anwendungen, wie z.B. für Gas- Luftrückkühler für elektrische
liaschinen, kann nach einem weiteren Schutzanspruch durch Kombination der beschribenen
Ausführungen eine besonders kompakte Anordnung von einem rotor mit zwei Lüfterrädern
für
verschiedene Fördermedien erreicht werden.
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Dazu wird, wie z.B. in Fig. 6 für einen Krenzstrom-Wärmeaustauscher
einer elektrischen Maschine dargestellt, der Antriebsmotor mit Innenläufer mit einem
Flansch mit größerem Durchmesser als das angrenzende Lüfterrad versehen. Auf der
Flanschanlageseite wird das Lüfterrad 1a für den Kühlgasstrom und auf der Gegenseite
das das itotorgenOuse umgreifende Lüfterrad 1b für den Iiühlluf'bstrom angeordnet.
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Die Kühlgasführung ist nach Fig. 5 mit ,usatzventilatorschaufeln
3, Einströmdüse 3 und Haube Da versehen, da das Kühlgas großflächig aus dem die
axiale Begrenzung bildenden Kreuzstrom-Wärmeaustauscher 9 angesaugt wird und vorn
Laufrad über das mit der äußeren Einströmdüse 2 und dem Motorflansch 6 verbundene
Spiralgehäuse 10 in entgegengesetzter Richtung durch den benachbarten Rohrabschnitt
gefördert wird.
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Der Kühlluftstrorn wird über eine Luftleithaube 11 durch die Rohre
des Wärmeaustauschers angesaugt und tritt entspre chend Fig. 4 über die Einströmdüsen
2 und 3 über das Gehäuse des Antriebsmotors in das dieses umgreifende Laufrad ib
ein.
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Der Kühlluftstrom wird dann über ein Spiralgehäuse 10a ausgeblasen.
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Bei,dieser Anordnung können in die Ausblasöffnung des Kühlluftventilators
in einfacher Gleise schalldämpfende Elemente 12 eingebaut werden, ohne daß dabei
die Hauptabmessungen der elektrischen Maschine mit dem Pückkühler wesentlich geändert
werden. Ebenso können in der Ausblasöffnung und/oder am Eintritt zum benachbarten
Rohrabschnitt Filter 13 für das Kühlgas ohne größeren zusätzlichen Raumbedarf angeordnet
werden.
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Die Anwendung der erfindungsgemäßen Radialventilatoren ist nicht
auf die angeführten Beispiele beschränkt. Sie bietet vielmehr allgemeine Lösungen
für Anordnungen mit Radiallüftern mit axial beschränkter Baulänge und kompaktem
Aufbau.
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