DE3224517C2

DE3224517C2 - Lüfterwalze für Querstromgebläse

Info

Publication number: DE3224517C2
Application number: DE19823224517
Authority: DE
Inventors: Reinhold Dipl.-Ing.(FH) 8311 Dietelskirchen Hopfensperger; Dieter 8300 Ergolding Schmidt
Original assignee: Standard Elektrik Lorenz AG
Current assignee: Motoren Ventilatoren Landshut GmbH
Priority date: 1982-07-01
Filing date: 1982-07-01
Publication date: 1985-02-07
Also published as: DE3224517A1

Abstract

Die Erfindung betrifft eine Lüfterwalze für ein Querstromgebläse, die aus zwei kreisförmigen Endscheiben mit über deren Umfang verteilt befestigten axial verlaufenden Lüfterschaufeln (2) und wenigstens einem zwischen den beiden Endscheiben angeordneten ring- oder scheibenförmigen Versteifungselement oder einer Zwischenscheibe (3) bestehen. Die erfindungsgemäße Zwischenscheibe (3) hat nicht nur die Aufgabe, eine größere Steifigkeit der Lüfterwalze (1) herbeizuführen, sondern ist zusätzlich so ausgebildet, daß sie gleichzeitig noch im Betrieb der Lüfterwalze (1) die dabei entstehenden Pfeiftöne vermindert oder ganz beseitigt. fonylgruppe, wobei eine Methylengruppe in 4-Stellung durch ein Schwefel- oder S

Description

Die Erfindung betrifft eine Lüfterwalze für Querstromgebläse, die aus zwei kreisförmigen Endscheiben mit über deren Umfang verteilt befestigten, axial verlaufenden Lüfterschaufeln und wenigstens einem, zwischen den beiden Endscheiben angeordneten ring- oder scheibenförmigen Versteifungselement besteht, welches derart ausgebildet ist, daß es im Bereich der Lüfterschaufeln eine ringförmige Fläche aufweist, die über ihren ganzen Umfang mit Ausnehmungen zur Aufnahme der Lüfterschaufeln versehen ist.

Eine solche Lüfterwalze ist beispielsweise aus der DE-OS 25 17 528 bekannt. Eine Lüfterwalze ist ein zwar verhältnismäßig leichter, jedoch kein stabiler Gegenstand. Dies macht sich insbesondere dann bemerkbar, wenn die Lüfterwalze in einem Querstromlüfter großer Baulänge mit verhältnismäßig hohen Drehzahlen betrieben wird. Infolge der dann auftretenden hohen Fliehkräfte kommt es zu einer Verwindung und Verbiegung der Lüfterschaufeln. Dies kann im Extremfall zur Zerstörung der Lüfterwalze und damit auch des Querstromlüfters führen. Aber auch eine geringere Verformung der Lüfterschaufeln ist nachteilig und unerwünscht, weil sich dadurch infolge der Änderung des Schaufelwinkels Leistungsschwankungen oder unangenehme Geräusche im Betrieb des Querstromlüfters einstellen können.

Um eine Lüfterwalze mit größerer Steifigkeit zu schaffen, deren Lüfterschaufeln eine stabilere Lage aufweisen, ist es aus der DE-OS 26 21 199 bekannt, Versteifungselemente vorzusehen, die aus zwei ringförmigen, mit ihren gleichen Seiten aneinandergelegten Tellerfedern bestehen, deren Außenkanten in Ausschnitte auf der Innenseite der Lüfterschaufeln federnd einrasten. Die unangenehmen Geräusche, die sich im Betrieb des Querstromlüfters einstellen, werden aber allein durch die bekannten Versteifungselemente nicht vermindert oder beseitigt

Die der Erfindung zugrunde liegende Aufgabe besteht deshalb darin, eine Lüfterwalze zu schaffen, die ίο eine größere Steifigkeit aufweisi und die die im Betrieb des Querstromlüfters entstehenden unangenehmen Geräusche, wie z. B. Pfeiftöne bzw. Schalldruckpegelspitzen, vermindert oder ganz beseitigt

Diese Aufgabe wird durch die im Anspruch 1 angegebenen Maßnahmen gelöst Vorteilhafte Weiterbildung des Gegenstandes nach der Erfindung sind in den Unteransprüchen enthalten.

Die Erfindung wird anhand von Beispielen dargestellt und beschrieben. In den Zeichnungen zeigt

F i g. 1 eine Zwischenscheibe nach der Erfindung in Frontansicht, als Ausschnitt dargestellt

F i g. 2 eine Zwischenscheibe nach F i g. 1, von der Seite her gesehen, geschnitten dargestellt und als Ausschnitt gezeichnet,

Fig.3 ein Diagramm, in dem die Meßwerte des Schalldruckpegels bezogen auf verschiedene Betriebspunkte eingezeichnet sind, und zwar einmal die Meßwerte unter Zugrundelegung einer glatten Zwischenscheibe und einmal die Meßwerte unter Zugrundelegung der erfindungsgemäßen Zwischenscheibe.

In F i g. 1 ist ein Ausschnitt aus der Frontansicht einer erfindungsgemäßen Zwischenscheibe 3 dargestellt, die zwischen den Endscheiben (nicht dargestellt) einer Lüfterwalze 1 angeordnet ist. Die Lüfterschaufeln 2 sind sowohl in den nicht dargestellten Endscheiben als auch in der Zwischenscheibe 3 über den Umfang in gleichen Abständen voneinander in Ausnehmungen 4 gehalten. Je nach Länge der Lüfterwalze 1 können eine oder mehrere Zwischenscheiben 3 zwischen den Endscheiben der Lüfterwalze 1 angeordnet sein. Die Zwischenscheibe 3 ist so ausgebildet, daß sie im Bereich der Lüfterschaufeln 2 eine radiale ringförmige Fläche 5 aufweist, die mit entsprechenden Ausnehmungen 4 zur Aufnahme der Lüfterschaufeln 2 über den ganzen Umfang versehen ist.

Auf der nach innen zur Achse der Lüfterwalze 1 gerichteten Seite der Zwischenscheibe 3 schließt sich an die radiale ringförmige Fläche 5 der Zwischenscheibe 3 ein axialer Bund 6 an, d. h., die Zwischenscheibe 3 geht von der radialen ringförmigen Fläche 5 in den axialen Bund 6 über und diese schließen einen spitzen, rechten oder stumpfen Winkel tx ein.

Zwischen dem axialen Bund 6 der Zwischenscheibe 3 und jeder in der radialen ringförmigen Fläche 5 des Zwischenringes 3 aufgenommenen Lüfterschaufel 2 ist bei einem rechten Winkel λ ein Luftspalt X vorhanden, der zu der Innenkante aller im Umfang der Zwischenscheibe 3 gehaltenen Lüfterschaufeln 2 parallel verläuft. Bei einem spitzen Winkel <x wird der Luftspalt X kleiner (nach 0 gehend), bei einem stumpfen Winkel <x wird der Luftspalt X größen Der Durchmesser D\ der Zwischenscheibe 3 ist etwas größer als der Durchmesser D₂ der Lüfterwalze 1.

F i g. 2 zeigt einen Ausschnitt aus der Zwischenscheibe 3 von der Seite her gesehen und geschnitten gezeichnet. Der axiale Bund 6 ist ebenfalls ringförmig und geht im dargestellten Beispiel von der ringförmigen radialen Fläche 5 im rechten Winkel λ in die axial liegende Ringform über. Zwischen der axial liegenden Ringform des

Bundes 6 und den in der radialen ringförmigen Fläche 5 gehaltenen Lüfterschaufeln 2 ist bei einem rechten Winkel λ ein Luftspalt X angeordnet, der so bemessen ist, daß er zwischen dem Bund 6 und den Lüfterschaufeln 2 einen minimalen Abstand aufweist

Die in Achsrichtung liegende Länge des Bundes 6 ist je nach Größe bzw. Abmessung der Lüfterwalze 1 unterschiedlich. Um den gewünschten Effekt zu erzielen, errechnet sich die Länge des Bundes 6, indem man den Durchmesser Di der Lüfterwalze 1 mit dem Faktor 0,02 bis 0,1 muhpliziert

Das Strömungsbild des Querstromlüfters kann in axialer Richtung entlang des Luftaustrittskanals in zwei Abschnitte eingeteilt werden, und zwar in die Randzonen, die sich jeweils an den Gehäuse-Seitenteilen befinden und den mittleren Bereich, in dem sich das gewollte Strömungsbild aufbauen kann.

Die Randzonenströmung ist gestört durch Walzenendscheiben und Gehäuse-Seitenteil, in der Regel sehr Undefiniert und mit Turbulenzen behaftet während der mittlere Teil je nach Schaufel- und Gehäusegeometrie eine fast ungestörte Durchströmung besitzt. Dies fördert zwar ein stabiles Betriebsverhalten, weist aber den Nachteil auf, daß sich — besonders bei Lüftern mit großer Luftleistung — ein Pfeifton ungestört aufbauen kann. Um diesen Pfeifton zu reduzieren, ist es notwendig, sich die Entstehung genauer zu betrachten:

Die einzelnen Schaufeln der Gebläsewalze wandern bei Betrieb in der Nähe des Wirbelbildners vom Druckraum innerhalb einer sehr kurzen Strecke in den Raum größten Unterdruckes (Teil des Saugraumes mit den größten Ansauggeschwindigkeiten). Teilweise enorme örtliche Beschleunigungen und Richtungswechsel der Strömung verursachen eine Schalldruckpegelspitze, deren Frequenz direkt über Schaufelzahl und Gebläsedrehzahl errechnet werden kann:

'-■Β"'

40

wobei η = Drehzahl in U/min und ζ = Schaufelzahl der Walze ist.

In der Praxis wird diese Erscheinung auch Drehklang genannt. Sie kann durch mehrere Maßnahmen reduziert werden. Beispiele dafür sind Vergrößerung des Wirbelbildner-Abstandes von der Walze und Änderung der Schaufel- oder Gehäusegeometrie. Beide Änderungen ziehen in der Regel eine teilweise erhebliche Reduzierung der Luftleistung nach sich.

Eine weitere Möglichkeit, den Drehklang zu verringern, besteht darin, das Strömungsgeschehen primär zu beeinflussen. Dabei wird die Gleichmäßigkeit der Durchströmung im mittleren Bereich der Walze gestört.

Dies kann beispielsweise mit Hilfe einei Querströmung geschehen, die durch Öffnungen im Gehäuse-Seitenteil angesaugt wird. Der Nachteil dieser Methode besteht darin, daß die aus den Seitenteilöffnungen angesaugte Luftmenge nicht zu groß sein darf, da sonst zwangsläufig die Luftleistung des Gebläses zurückgeht. Bei längeren Querstromlüftern gelangt diese quer zur Strömungsrichtung verlaufende Strömung dann nicht mehr bis zum mittleren Teil des Lüfters.

Bei längeren Gebläsewalzen benötigt man aus Gründen mechanischer Festigkeit ohnehin zusätzliche Schaufelbefestigungen, die in der Regel, wie in der Beschreibungseinleitung bereits aufgeführt, aus zwei gegeneinanderliegenden Tellerfedern besteht. Diese so ausgebildeten Scheiben werden dann auf einfache Weise eingehängt; sie verhindern, wie schon ei wahnt, aber nicht die Geräuschbildung. Das von einem Querstromlüfter abgestrahlte Geräusch besteht in der Regel überwiegend aus dem sog. »Rauschen«. Je nach Gebläsekonzeption und Betriebspunkt überlagert sich diesem Rauschen ein Pfeifton, der in Form einer Schalldruckpegelspitze mehr oder minder stark hervortritt Querstromlüfter mit hoher Luftleistung (hohe φ— φ-Werte) und stabilem Betriebsverhalten neigen naturgemäß sehr stark dazu. Eine Beseitigung oder Minderung dieser Spitze kann durch verschiedene Maßnahmen erreicht werden. Beispiele dafür sind, wie schon erwähnt, die Vergrößerung des Wirbelbildner-Abstandes, die Änderung der Schaufelgeometrie usw. Unabhängig von der Höhe des Änderungsaufwandes ziehen derartige Maßnahmen in der Regel eine teilweise erhebliche Luftleistungseinbuße (geringere φ— #»-Kennlinie) nach sich.

Unabhängig davon ist man aus Gründen mechanischer Festigkeit bei größeren Walzenlängen gezwungen, zwischen den Walzen-Endscheiben Stütz- oder Zwischenscheiben anzubringen. Bei vorliegender Erfindung werdend die Zwischenscheiben derart ausgebildet daß sie eine Minderung oder Beseitigung der Frequenzspitzen hervorrufen.

F i g. 3 zeigt ein Diagramm der Geräuschabstrahlung einer im Betrieb befindlichen Lüfterwalze 1, gemessen in einigen Betriebspunkten. Die ausgezogenen Linien sind Werte 1 des bewerteten Schalldruckpegels L(A), und die gestrichelten Linien sind Werte Il des maximalen Schalldruckpegels der Terzanalyse Lspiize-

Gemessen wurde eine Lüfterwalze 1 mit einer glatten Zwischenscheibe, die nur zur Versteifung der Lüfterschaufeln 2 innerhalb der Lüfterwalze 1 dient, und eine Lüfterwalze 1 mit einer Zwischenscheibe 3 nach der Erfindung.

Über jeden Betriebspunkt ist sowohl für die Lüfterwalze 1 mit einer glatten Zwischenscheibe als auch für eine Lüfterwalze 1 mit einer Zwischenscheibe 3 nach der Erfindung je ein Wert I und ein Wert Il aufgetragen. Wie aus dem Diagramm zu sehen ist, ergeben die gemeinsamen Werte I und II für die Lüfterwalze 1 mit einer glatten Zwischenscheibe ein Ergebnis A. das wesentlich höher liegt als das Ergebnis B für eine Lüfterwalze 1 mit einer Zwischenscheibe 3 nach der vorliegenden Erfindung.

Hierzu 2 Blatt Zeichnungen

Claims

Patentansprüche:

1. Lüfterwalze für Querstromgebläse, die aus zwei kreisförmigen Endscheiben mit über deren Umfang verteilt befestigten, axial verlaufenden Lüfterschaufeln und wenigstens einem, zwischen den beiden Endscheiben angeordneten ring- oder scheibenförmigen Versteifungselement besteht, welches derart ausgebildet ist, daß es im Bereich der Lüfterschaufeln eine ringförmige Fläche aufweist, die über ihren ganzen Umfang mit Ausnehmungen versehen ist, dadurch gekennzeichnet, daß auf der nach innen gerichteten Seite der Zwischenscheibe (3) die ringförmige Fläche (5) in einen axialen Bund (6) übergeht und beide einen spitzen, rechten oder stumpfen Winkel χ einschließen.

2. Lüfterwalze nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Durchmesser (Dj) der Zwischenscheibe (3) größer ist als der Durchmesser (D₂) der Lüfterwalze (1).

3. Lüfterwalze nach einem der Ansprüche 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß zwischen dem axialen Bund (6) und jeder über den Umfang desselben parallel liegenden Lüfterschaufel (2) ein Luftspalt (X) vorhanden ist.

4. Lüfterwalze nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß der axiale Bund (6) einen kleinstmöglichen Abstand zu den einzelnen Lüfterschaufeln (2) aufweist.

5. Lüfterwalze nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Länge des axialen Bundes (6) in den Grenzen von 0,02 bis 0,1 mal Durchmesser (D₂) der Lüfterwalze (1) liegt.