DE3207448C2

DE3207448C2 - Lüfteranordnung für eine außenbelüftete elektrische Maschine

Info

Publication number: DE3207448C2
Application number: DE19823207448
Authority: DE
Inventors: Heinz Poppe; Mirko 8500 Nürnberg Tikvicki
Original assignee: Siemens AG
Current assignee: Siemens AG
Priority date: 1982-03-02
Filing date: 1982-03-02
Publication date: 1985-11-07
Also published as: DE3207448A1

Abstract

Die Lüfteranordnung für drehrichtungsumkehrbare außenbelüftete elektrische Maschinen weist einen auf der Welle (3) befestigten deckscheibenlosen Radiallüfter mit vier geraden Lüfterschaufeln (6) innerhalb einer zylinderförmigen Lüfterhaube (2) auf, deren stirnseitiger kreisförmiger flacher Lufteinlaß (2E) mit einem Durchmesser (D ↓E) in einem Abstandsbereich (A) von 1 : 10 vor der ebenen Lüfterstirnseite (2A) mit dem Durchmesser (D ↓L) liegt, wobei das Verhältnis D ↓E : D ↓L zwischen 1,6 und 0,8 liegen kann. Zur Geräuschminderung sind die Lüfterschaufeln (6) vorderstirnseitig senkrecht bis nahe zur Wellenmittelachse verlängert und die radial verlängerten Abschnitte axial bis zur Wellenstirnseite erstreckt. Die Lüfterschaufeln (6) sind an einer mit der Wellenstirnseite abschließenden kegelförmigen Tragscheibe (5) über eine abgeschrägte Nabe (4) an der Welle (3) gehalten und haben ein axiales Breitenverhältnis (Kante 8) zum Lüfterdurchmesser (D ↓L) von mindestens 0,5.

Description

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Die Erfindung betrifft eine Lüfteranordnung nach dem Oberbegriff des Patentanspruches 1.

Bei einer aus Fig. 3 der CH-PS 6 11 086 bekannten Lüfteranordnung dieser Art wird zur Verkleinerung von Spaltrückströmen in der Lüfterhaube ein deckscheibenloser Radiallüfter mit über eine kegelförmige Lüfteriragscheibe radial hinausragenden Lüfterschaufeln verwendet, deren gekrümmte Außenkanten eng benachban zur entsprechend gekrümmten Übergangsfläche zwischen einem zylinderförmigen Wandteil und der ebenen Stirnseile der Lüfterhaube liegen, wobei diese gekrümmte Übergangsfläche als ruhendes Luftleitelement wirkt. Die verminderte parasitäre Rückströmung liegt vom Lufteinlaß in der ebenen Stirnseite so weil entfernt, daß sie auch ungewollt keine unterstützende Saugwirkung hervorrufen kann.

Um die enge Nachbarschaft zwischen den gekrümmten Außenkanten der Lüfterschaufeln und der gekrümmten Übergangsfläche zu gewährleisten, ist es notwendig, bei Maschinen gleicher Achshöhe mit unt; rschiedlichen Polzahlen entsprechend im Durchmesser variierte Radiallüfter zu verwenden und ähnlich gestalteten Lüfterhauben in ihren Abmessungen entsprechend anzupassen. Es ist demnach für achshöhengleiche Maschinengrößen unterschiedlicher Polzahlen nicht ein und dieselbe Lüfterhaube einsetzbar.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, für achshöhengleiche Maschinen unterschiedlicher Polzahlen und entsprechend ihren Abmessungen abgeänderten deckscheibenlosen Radiallüftern eine einheitliche Lüfterhaube verwenden zu können, ohne unterschiedliche und gegenüber Lüfteranordnungen mit gesondert an die Radiallüfter angepaßten Lüfterhauben verschlechterte Belüftungsverhältnisse und höhere Lüftergeräusche hinnehmen zu müssen.

Die Lösung der gestellten Aufgabe gelingt bei eingangs genannten l.üflcranordniingcn durch die Mali nahmen nach dem Keim/eichen des Patentanspruches 1.

Aus dem japanischen Patentabstract JP-OS 54-56 298 ist für eine bestimmte Maschinengröße bestimmter PoI-zahl eine Lüfteranordnung für eine außenbelüftete elektrische Maschine mit einem deckscheibcnlosen Radiallüfter innerhalb einer Lüfterhaube mil zylinderförniigcm Wandicil und gekrümmter Übergangsfläche zur gewölbten Stirnseite mit zentralem Lufteinlaß bekannt, bei der das Verhältnis des Lüfterdurchmessers zum Durchmesser des Lufteinlasses in einem das Verhältnis 1 : 1 einschließenden Toleranzbereich von 0,9 bis 1,1 liegen kann. Bei Maschinen gleicher Achshche mit unterschiedlichen Polzahlen müssen ebenfalls unterschiedliche Lüfterhauben benutzt werden, um das besagte Verhältnis einzuhalten. Über Sapltrückströmungen und deren Beeinflussung sind aus dieser Druckschrift keinerlei Hinweise erkennbar, da hier die Geräuschminderung im wesentlichen durch über die kegelförmige Lüftcrtragscheibe radial hinausragende l.üfterflügcl mit schräg zur Wellenachse crMreckien geraden Slirnkantcn erreicht werden soll. Die über die l.üflcrtragscheibc liegenden geraden Außenkanien sind parallel zur Wellenachsc ausgerichtet.

Eine bei mindestens unveränderter Belüftungswirkung wesentliche Verminderung der Geräuschbildung bei deckscheibenlosen Radiallüftern mit einfachen Lüfterh.mbcn der vorgenannten Art läßt sich durch eine besondere Gestaltung und Anordnung des Radiallüfter* entsprechend den Unteransprüchen erreichen, wobei nach den Unteransprüchen 3 und 4 besondere Vorteile in bezug auf verminderte Geräuschbildung, verbesserte Belüftungseigenschaften und Anpassung der Lüfterkennlinie an den Strömungswiderstand eines mit axialen Außenrippen versehenen Maschinengehäuses erreichbar sind, da hierbei der Betriebspunkt der Radiallüfter im Bereich der minimalsten Geräuschbildung liegt.

Eine solche Lüfteranordnung mit vereinfachter Haubenausführung und verbesserter Lüftcrgcsialtung ist in der Zeichnung als Schnitt dargestellt und nachfolgend näher erläutert. Die gezeigte Haubenform isl aber auch unverändert für übliche Radiallüfter mit fünf radial nach

innen nur bis zur Lüfternabe reichenden geraden Lüfterschaufeln mit Vorteil verwendbar.

Der vor dem Lagerschild 1 liegende und den deckscheibenlosen drehrichtungsunabhängigcn Radiallüfter aufnehmende Raum ist durch eine zylinderförmige Lüfterhaube 2 begrenzt, die mit dem Lagerschild oder dem außenverrippten Maschinengehäuse in bekannter und nicht näher dargestellter Weise verbunden ist und etwa den gleicher Durchmesser wie das verrippte Maschinengehäuse aufweist. Die ebene Stirnseite 2A der Lüfterhaube weist einen zentralen kreisförmigen Lufteinlaß iSauf. der aus Gründen des Berührungsschutzes mit einem Lochblech oder einem Drahtgitter versehen ist. Der Durchmesser des Lufteiniasses2ß beträgt De.

Der deckscheibcnlose Radiallüfter ist mit seiner Nabe 4 am verjüngten Ende der Weile 3 aufgeschoben. An der nach außen zum Lagerschild I hin abgeschrägten Vorilershniseile der Niibc 4 ist die kegelförmige- l.iiflcrlraj»- schcibc 5 bcfe.sligl: sic lint einen öffnungswinkel ji. der vorleilhaftcrwcise im Bereich von 45" bis 70" gewählt isi. An der Lüficriragscheibe 5 sind vier um jeweils 90° gegeneinander versetzte ebene Lüfterscha;;cln 6 angebracht, deren gerade Außenkanten 8 zur Wellenmittelachsc einen Winkel λ einnehmen, der von 0 bis 10° bemessen sein kann. Die Stirnseite 7 der Lüfterschaufeln 6 sind etwa senkrecht zur Wellenmittelachse gerichtet und reichen zumindest annähernd bis zu dieser hinab und von dort bis zur Wellenstirnseite, so daß die vier Lüfterschaufeln von vorne gesehen sein Kreuz bilden, dessen dem Lufteinlaß zugewandte Vorderseite einen Durchmesser Dl hat. Das Verhältnis von Df: Dl liegt für die verschiedenen Lüftergrößen für achshöhengleiche polzahlunterschiedliche Maschinen im Bereich von 1,6 bis 0,8, wobei der größte Wert für zweipolige, der kleinste Wert für höherpolige, insbesondere achtpolige Maschinen gilt. Das Verhältnis der Länge der Außenkante 8 der Lüfterschaufeln zum Durchmesset Di. des Lüfters ist durch axial verlängerte Lüfterschaufeln mindestens auf den Wert 0,5 vergrößert gegenüber den üblichen fünfschaufeligen Lüfterausführungen. Der Abstand A der Stirnseiten 7 der Lüfterschaufeln vom Lüftercinlaß 2ß kann bei den verschiedenen LüftergröQcn für unterschiedliche Polzahlen (Drehzahlen) im Verhältnis 1 / 10 variieren, d. h. für eine bestimmte Ausführung

z. B. zwischen 5 und 50 mm betragen, ohne daß die Lüfterwirkung sich merklich verändert

Die Ausbildung der Lüfterschaufeln beruht auf der Erkenntnis, daß die statische Druckerhöhung im wesentlichen von der Zentrifugalkraft im Lüfter und das Lüftergeräusch im wesentlichen von der Umfangsgeschwindigkeit des Lüfters abhängt. Durch die axiale Verlängerung der l.iifterschaufcjn ist eine Anpassung der I.iiflcrkcniiliiiic au ilen Siröiniiiigswiili-rsiarul am vcrripplen Miischincngcluiiisi.· crrcichl. derart, dall der Betriebspunkt des Lüfters in den R.veich geringster GcrSUSCnCntWiCKiüng VCricgt Wird.

Die Verbesserung des Wirkungsgrades auch üblicher drehrichtungsunabhängiger Radiallüfter wird durch die zylindrische oder weitgehend angenähert zylindrische Form der Lüfterhaube 2 erreicht, die in Drehrichtung des Lüfters eine mitumlaufende geschlossene Parasitärströmung ÄS im äußeren vorderseitigen Bereich der Lüfterhaube entstehen läßt, die im äußeren Bereich des Lufteinlasses eine zusätzliche Saugwirkung für die

einströmende Luft bewirkt. Bei Verhältnissen De: D_l > 1 wird dabei eine höhere Saugwirkung als bei Verhältnissen < 1 erzielt Wesentlich für die Lüfterhaubenform ist dabei die Bereitsteilung eines ausreichend großen Raumes für eine geschlossene Parasitärströmung.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

Claims

Patentansprüche:

1. Lüfteranordnung für eine außcnbclüftcie elektrische Maschine mil einem niif deren Welle außerhalb des Masehinengehäuscs angeordneten deeksehcibenlosen Radiallüfter, dessen Lüfterschaufeln an einer kegelförmigen, mit einer Nabe versehenen Lüftertragscheibe befestigt sind, sowie einer den Radiallüfter umgebenden Lüfterhaube, deren zylinderförmiger Wandteil mit seinem Außendurchmesser an die Maschinenkontur angepaßt ist und deren senkrecht zur Wellenachse gerichtete, ebene Stirnseite einen zentralen kreisförmigen Lufteinlaß für den deckscheibenlosen Radiallüfter aufweist, dadurch gekennzeichnet, daß bei einer durch die Maschinenachshöhe bestimmten Größe der Lüfterhaube (2) und des Lufteinlasses (2B) die geraden und senkrecht zur Wellenachse ausgerichteten Stirnseiten (7) der Lüfterschaufeln (6) in einem axialen Abstand rar Ebene der unmittelbar an den Wandteil angrenzenden Stirnseite (2,4,^ der zylinderförmigen Lüfterhaube (2) liegen und die zu den Siirnseiicn (7) der Lüftcrschatifcl abgewinkelten geraden Außenkanten (8) der l.üftcrsehaufeln (6) unter iVeilavsiing eines die Saugwirkung erhöhende, geschlossene, parasitäre Kiicksirömuhg begünstigenden freien Raumes im äußeren, vorderseitigen Bereich der zylindcrförmigen Lüfterhaube (2) auf einem Durchmesserkreis liegen, der höchstens gleich dem Durchmesser der Lüftertragscheibe (5) ist und daß der Durchmesser (Di) des Lufteinlasses [2B) /um pol/ahlabhiingigen Lüfverdiirchmcsscr (Di) im Vcrhältnisbcrcich zwischen UO und 0.8 liegt, wobei die größere Zahl für zweipolige Masct. nen gilt.

2. Lüfteranordnung nach Anspruch I. dadurch gekennzeichnet, daß die Lüftertragscheibe (5) an der Vorderstirnseite der Nabe (4) gehalten vor dem Ende der Welle (3) angeordnet ist.

3. Lüfteranordnung nach Anspruch 2. dadurch gekennzeichnet, daß die Lüfterschaufeln (6) vor der Stirnseite der Welle (3) radial bis mindestens angenähert zur Wellenmitte reichen und das Verhältnis der Länge der geraden Außenkanten (8) jeder Lüftcrschaufel (6) zum Lüfterdurchmesser (Di) mindestcns 0.5 beträgt.

4. Lüfteranordnung nach Anspruch 3, dadurch gckcnn/eichnei. daß an der I .iiflert radscheibe (5) vier Lüfiersehaulcln (6) gleichmäßig versetzt angeordnet sind und der öffnungswinkel (//) der Lüftcrtragschcibe gegen die Welle (3) im Bereich zwischen 45° und 70°. der Neigungswinkel (ä) der Außenkante (8) zur Wellenachse im Bereich von 0° bis 10° liegt.