DE3048571A1

DE3048571A1 - Querstromventilator

Info

Publication number: DE3048571A1
Application number: DE19803048571
Authority: DE
Inventors: Winfried Dr.-Ing. 7000 Stuttgart Hönmann
Original assignee: LTG Lufttechnische GmbH
Current assignee: LTG Lufttechnische GmbH
Priority date: 1980-12-22
Filing date: 1980-12-22
Publication date: 1982-07-22

Description

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LTG Lufttechnische GmbH

D - 7000 Stuttgart-Zuffenhausen

Querstroraventllator

Die Erfindung betrifft einen Querstromventilator gemäß dem Oberbegriff des Anspruches 1.

Bei derartigen Querstromventilatoren sind die Strömungsverhältnisse sehr kompliziert. Es ist bekannt, den Wirkungsgrad r^ und die Druckziffer "U* solcher Querstromventilatoren dadurch zu verbessern, indem man den Abstand der Zunge vom Laufrad verringert. Allerdings steigt dann sein Schalldruckpegel Lp, stark an, so daß der

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Querstromventilator "laut" wird. Man hat deshalb bisher nur in relativ seltenen Fällen, in denen es nicht auf Geräuscharmut des Quer Stromventilator s ankam', seinen Wirkungsgrad und seine Druckziffer durch Verringerung des Zungenabstandes verbessert.

Es ist deshalb eine Aufgabe der Erfindung, einen Querstromventilator der eingangs genannten Art zu schaffen, dessen Zungenabstand vom Laufrad sich zur Erhöhung der Druckziffer und des Wirkungsgrades beträchtlich verringern läßt und er dennoch weiterhin geräuscharm ist.

Diese Aufgabe wird durch die in Anspruch 1 angegebene Erfindung gelöst.

Bei. dem erfindungsgemäß ausgebildeten Querstromventilator kann man den Zungenabstand vom Laufrad zur Erhöhung der Druckziffer und des Wirkungsgrades beträchtlich ver-

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ringern, ohne daß/seine Geräuscharmut verliert. Dies wird weiter unten anhand der in Figur 1 dargestellten drei Diagramme an einem Ausführungsbeispiel noch näher erläutert.

Bevorzugt kann vorgesehen sein, daß das Verhältnis s/D 0,005 bis 0,1 beträgt, wobei es im allgemeinen besonders vorteilhaft ist, wenn dieses Verhältnis s/D ungefähr 0,01 bis 0,08, besonders vorteilhaft 0,02 bis 0,04 beträgt.

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Der Abstand der Zunge vom Laufradumfang kann vorzugsweise maximal 5 mm betragen. Auch, ist es besonders günstig, wenn der Abstand der Zunge vom Laufradumfang, d.h. der Zungenabstand mindestens 2 mm, vorzugsweise 2-3 mm beträgt .

Der Schaufel-Neigungswinkel kann besonders zweckmäßig ungefähr 2. bis 10 , besonders vorteilhaft ungefähr <w 4 bis 8° betragen. Die Tendenz ist dabei so, daß mit abnehmendem Schaufel-Neigungswinkel die Druckziffer und der Wirkungsgrad des Querstromventilators ansteigen, doch, darf dieser Winkel nicht zu klein werden, da sonst der

Schalldruckpegel bei geringen Zungenabständen stark ansteigt.

Obwohl es in manchen Fällen ausreichend sein kann, wenn die Schaufeln nur in einem mittleren Längsbereich des Laufrades zu den Mantellinien seiner geometrischen Hüllfläche geneigt angeordnet sind, ist es doch besonders vorteilhaft und ergibt besonders niedrige Schalldruckpegel, wenn die Schaufeln des Laufrades über ihre ganze Länge zu den Mantellinien dieser geometrischen Laufradhüllfläche geneigt angeordnet sind.

Die Herstellung des Laufrades ist besonders einfach, wenn seine Schaufeln schraubenlinienförmigen Verlauf haben, also über ihre Länge konstanten Neigungswinkel zu den genannten Mantellinien der Hüllfläche des Laufradumfanges haben.

Falls die Schaufeln des Laufrades nur auf einem Teil ihrer Länge zu den Mantellinien der geometrischen Laufradhüllfläche geneigt angeordnet sind, ist die Maßnahme nach Anspruch 11 bevorzugt vorgesehen.

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Der . Schalldruckpegel des Querstromventilators

läßt sich, dadurch noch weiter verringern, bzw. seine Druckziffer und/oder sein Wirkungsgrad noch weiter erhöhen, wenn man vorsieht, daß der Schaufel-Neigungswinkel über die axiale Länge der Schaufeln variiert. Dabei ist es besonders vorteilhaft, wenn der Schaufel-Neigungswinkel /"""·" in einem mittleren Längsbereich des Laufrades größer als in an die beiden Stirnenden des Laufrades angrenzenden Längsaußenbereichen ist.

In der Zeichnung zeigen:

Fig. 1 drei Diagramme mit je vier Vergleichskurven, wobei in allen drei Diagrammen die Abszisse die Volumenzahl Φ ist; im oberen Diagramm ist die Ordinate der Α-bewertete Schalldruckpegel L_pA in dB (A) , im mittleren Diagramm ist die Ordinate die totale Druckziffer V" total' im unteren Diagramm ist die Ordinate der Wirkungsgrad η ,

Fig. 2 einen Querschnitt durch ein Ausführungsbeispiel eines erfindungsgemäßen Querstromventilators

Fig. 3 eine Seitenansicht des Laufrades des Querstromventilators nach Fig. 2

Die Druckziffer γ bezeichnet man oft auch als Druckzahl.

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Der in Figur 2 und 3 dargestellte Querstromventilator IO weist ein Gehäuse auf, dessen Umfang im wesentlichen durch ein stationäres Leitblech 14 und eine Zunge 15 gebildet ist. Das um seine Längsachse/Im Betrieb rotierende Laufrad 11 weist zwei endseitige Stirnscheiben 17 (mit mittig angesetzten Wellenzapfen 18)auf, an denen die Längsenden der Schaufeln 16 fest angeordnet sind. Dieses Laufrad teilt den Innenraum des Gehäuses in einen Saug- <w raum 12 und einen Druckraum 13. Der Abstand (Zungenabstand) s der Zunge 15 vom Laufrad 11 ist gering.

Z. 11» von denen nur einige dargestellt sind, Die Schaufeln 16 des ijautraaes/sind in diesem Ausführungsbeispiel über ihre jeweils ganze Länge zu den ihnen benachbarten Mantellinien der geometrischen, zylindrischen Hüllflache des Laufradumfanges unter konstantem Winkeloc geneigt, so daß sie in diesem Ausführungsbeispiel schraubenlinienförmigen Verlauf haben. Der Zungenabstand

10 s ist so getroffen, daß dieser Querstromventilator/bei

hoher Druckziffer und gutem Wirkungsgrad geräuscharm ist. Dies wird nachfolgend anhand der Diagramme nach Figur 1 ""* noch näher erläutert.

Die Kurven der Diagramme der Figur 1 wurden mit einem Querstromventilator aufgenommen, der ähnlich dem nach Figur 2 und 3 ausgebildet war. Sein Außendurchmesser betrug 80 mm und seine axiale Länge 292 mm. Er hatte 36 Schaufeln.Der von den Schaufeln umfasste Laufradinnenraum war vollständig leer, wie es auch in Figur 2 dargestellt ist. In nachfolgender Tabelle sind die Kurven a bis d der drei Diagramme (Fig.l) näher erläutert.

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Kurve	S	S/D	OC
a	6,5	0,081	ca. 6°
b	2,5	0,031	ca. 6°
σ	6,5	0,081	0°
d	2,5	0,031	0°

Aus dieser Tabelle ist ersichtlich, daß die Kurven c und d mit einem herkömmlichen Laufrad aufgenommen wurden, also die Schaufel-Neigungswinkel oC — q° betrugen, d.h. daß die Schaufeln achsparallel zu der Drehachse, des Laufrades verliefen. Dagegen wurden die Kurven a und b mit einem erfindungsgemäß ausgebildeten Laufrad ähnlich dem nach Figur 3 aufgenommen, wobei der Schaufel-Neigungswinkel oC ca. 6° betrug. Der Zungenabstand s betrug bei den Kurven a und c jeweils 6,5 mm und bei den Kurven b und d jeweils 2,5 mm. Der zur Durchführung dieser Versuche verwendete QuerStromventilator wurde für die Aufnahme der vier Kurven jeweils nur in dem hierfür erforderlichen Mindestmaß abgeändert, d.h., daß

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der Abstand der Zunge 15 wahlweise auf 2,5 und 6,5 mm bei sonst unverändertem Aufbau des Querstromventilators geändert wurde, und daß dasselbe Laufrad im Falle der Schaufel-Neigungswinkel cC = 0 /nicht gegeneinander verdrehten Endscheiben 17 zur Aufnahme der Kurven c und d eingesetzt wurde, wogegen zur Aufnahme der Kurven a und b dasselbe Laufrad durch Relatiwerdrehung der Endscheiben 17 soweit verdrillt wurde, daß sich der Schaufel-Neigungswinkel oC zu ca. 6 ergab.

Die dargestellten Kurven a bis d zeigen folgendes: Bei Einsatz des herkömmlichen Laufrades ( o<. = 0°, Kurven c, d) ist der Querstromventilator bei s = 6,5 mm relativ geräuscharm. Bei diesem herkömmlichen Laufrad ist deshalb der Zungenabstand s relativ groß, so daß der Querstromventilator geräuscharm läuft. Doch sind dabei die Druckziffer/und der Wirkungsgrad/relativ niedrig. Durch Verringerung des Zungenabstandes s auf 2,5 mm ergibt sich bei dem herkömmlichen Laufrad beträchtliche Verbesserung des Wirkungsgrades und der Druckziffer, wobei jedoch der Schalldruckpegel L_DÄ sehr stark ansteigt, so daß entsprechend dieser Querstromventilator nunmehr "laut" geworden ist und nur noch in den Sonderfällen eingesetzt werden kann, wo die starke Geräuschentwicklung nicht stört.

Wenn man das verdrillte Laufrad ( oC ca 6°) einsetzt, sinken bei einem Zungenabstand s = 6,5 mm die Druckziffer und der Wirkungsgrad erheblich ab, ohne daß sich hierdurch der Schalldruckpegel bei Volumenzahlen bis 0,6 verringert. Erst bei höheren Volumenzahlen tritt eine Ver-

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ringerung des Schalldruckpegels ein, die jedoch nicht groß ist und in keinem Verhältnis zu der Verschlechterung der Druckzahl und des Wirkungsgrades steht. Wenn dagegen mit dem verdrillten Laufrad der Zungenabstand s auf 2,5 mm verringert wird (Kurve b) erhöhen sich bei nahezu unverändertem Schalldruckpegel die Druckziffer und der Wirkungsgrad beträchtlich und liegen insbesondere wesentlich höher als bei den Kurven C . Es gelang also den Querstromventilator durch Anwendung der erfindungsgemaßen Maßnahme dahingehend zu verbessern, daß er bei praktisch unveränderter Geräuscharmut wesentlich höhere Druckzahl und Wirkungsgrad hat, als wenn sein Laufrad in herkömmlicher Weise nicht verdrillt (oc= 0°) und dabei sein Zungenabstand auf "geräuscharm" eingestellt wäre.

Es ist auch möglich, daß der Schaufel-Neigungswinkel der Schaufeln des Laufrades über ihre Länge variiert. Dies sei an einem Beispiel anhand der Figur 3 erläutert. In diesem Beispiel sei das Laufrad in fünf Längsabschnitte Al, A2, A3, A4 und A5 unterteilt. In den beiden äußeren' Laufradabschnitten Al und A5 beträgt der Schaufel-Neigungswinkel · ©C "■"*■* - in den Zwischenbereichen A2 und A4 oC 2 und im Mittelabschnitt oL 3. Beispielsweise können betragen: c£~ l = 2 bis 3°, oC 2 = 4 bis 5°, oC 3 = 6 bis 8°. Die Zahlenwerte können auch anders getroffen werden.

Claims

Patentansprüche

1. Qüerstromventilator, dessen langgestrecktes Laufrad in seinem Innenraum frei von stationären Leitkörpern ist, und bei dem seinem Laufrad am Übergang vom Saugraum zum Druckraum des Gehäuses eine Zunge im Abstand gegenüber steht, die sich ungefähr über die Länge des Laufrades erstreckt, dadurch gekennzeichnet, daß die Schaufeln (16) des Laufrades (11) zumindest auf einem Teil der Länge des Laufrades zu den ihnen benachbarten Mantellinien der den Schaufelradumfang einhüllenden, zylindrischen, geometrischen Hüllfläche vorzugsweise unter einem . Neigungswinkel (Schaufel-Neigungswinkel OC ) von 0,5 bis 15° geneigt angeordnet sind.

2. Querstromventilator nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Verhältnis s/D ungefähr 0,005 bis 0,1 beträgt, wo s der Abstand der Zunge vom Laufrad und D der Aussendurchmesser des Laufrades ist.

3. Querstromventilator nach Anspruch 2, dadurch gekenn-

.s/D .zeichnet, daß das Verhältnis/ungefähr 0,01 bis 0,08,

vorzugsweise 0,02 bis O,o4 beträgt.

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4. Querstromventilator nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der Abstand (s) der Zunge (15) vom Laufradumfang maximal 5 mm beträgt,

5. Querstromventilator nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß der Abstand (s) der Zunge (.15) vom Laufradumfang mindestens 2 mm, vorzugsweise 2 bis

3 mm beträgt.

6. Querstromventilator nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der Schaufel-Neigungswinkel (cC ) ungefähr 2 bis 10°,vorzugsweise

4 bis 8° beträgt.

7. Querstromventilator nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Schaufeln (16) des Laufrads über ihre ganze Länge zu den Mantellinien der zylindrischen, geometrischen Laufradhüllfläche geneigt angeordnet sind.

8» Querstromventilator nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der Schaufel-Neigungswinkel (oc) über die axiale Länge der Schaufeln variiert.

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9. Querstromventilator nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß der Schaufel-Neigungswinkel (oC) in einem mittleren Längsbereich des Laufrades grosser als in an die beiden Stirnenden des Laufrades angrenzenden Längsaussenbereichen ist.

10. Querstromventilator nach Anspruch 7, dadurch gekenn-/*·» zeichnet, daß die Schaufeln (16) des Laufrades (11)

schraubenlinienförmigen Verlauf haben.

11. Querstromventilator nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Schaufeln des Laufrades nur in einem mittleren Längsbereich des Laufrades zu den Mantellinien der geometrischen Laufradhüllfläche geneigt angeordnet sind.