DE3304963A1

DE3304963A1 - Radailventilator fuer lueftungstechnische anlagen

Info

Publication number: DE3304963A1
Application number: DE19833304963
Authority: DE
Inventors: Hans Joachim 7440 Nürtingen Leithner
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 1983-02-12
Filing date: 1983-02-12
Publication date: 1984-08-16

Description

Herr Hans Joachim Leithner P 82 94

Gänsäckerweg 15 10.02.1983

74 40 Nürtingen

Radialventilator für lüftungstechnische Anlagen

Die Erfindung betrifft einen Radialventilator für lüftungstechnische Anlagen mit einem Lüfterrad, dem der Fördergasstrom zentral über mindestens eine Einströmdüse zugeleitet ist und mit den weiteren, im Oberbegriff des Patentanspruchs 1 genannten, gattungsbestimmenden Merkmalen.

Radialventilatoren dieser Art können entweder einseitig ansaugend ausgebildet sein, in welchem Falle das Lüf Tierrad nur eine gewölbte Deckscheibe aufweist und auch nur eine Einströmdüse am Ventilatorgehäuse vorgesehen ist, oder beidseitig ansaugend, wobei dann das Lüfterrad symmetrisch bezüglich seiner vertikalen Längsmittelebene ausgebildet ist und zwei gewölbte Deckscheiben am Lüfterrad sowie zwei einander gegenüberliegend angeordnete Einströmdüsen am Ventilatorgehäuse vorgesehen s ind.

Bei solchen Radialventilatoren ist in der Regel der dem Lüfterrad benachbarte Endabschnitt der Einstrcm-

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düse außenseitig von dem in axialer Richtung verlaufenden freien, rohrförmigen Endabschnitt der Deckscheibe umschlossen und der von diesem Endabschnitt überlappte freie Mündungsrand der Einströmdüse ist in radialer Richtung mit einem Krümmungsradius von etwa 3 mm aufgebogen, so daß die in axialer Richtung gemessene Weite _; des ringförmigen Luftspalts zwischen der Deckscheibe des Lüfterrades und der radseitigen Mündungsöffnung der Einströmdüse etwa der Materialdicke des Einströmdüsenmantels entspricht, wobei die in radialer Richtung gemessene Weite dieses Spaltes ca. 3 mm beträgt. Die Länge des Abschnittes, auf dem die Einströmdüse insgesamt von dem freien Endabschnitt der Deckscheibe des Lüfterrades - außenseitig - umgeben ist, beträgt üblicherweise ca. 15 mm, so daß, in axialer Richtung gesehen, zwischen dem engen, durch den aufgebogenen Rand der Einstrcmdüse einerseits und dem zylindrischen Endabschnitt der Deckscheibe andererseits begrenzten Ringspalt ein mit diesem kommunizierender, im radialen Durchmesser größerer Ringspalt vorhanden ist, über den aus dem Gehäuseinneren zuströmende Falschluft relativ leicht zu dem engen Ringspalt gelangt und unter ungünstigen Strömungsbedingungen, d.h. unter heftiger Verwirbelung dem Lüfterrad zuströmt. Es kommt hinzu, daß auch dadurch, daß sich der Querschnitt des durch die Einströmdüse und den anschließenden Abschnitt der Deckscheibe gebildeten Luftführungskanals an der Düsenmündung sprunghaft, d.h. auf einer Strecke von wenigen mm ändert, die Gasströmung ungünstig beeinflußt wird.

Die dadurch insgesamt bedingte Verschlechterung des Wirkungsgrades eines Radialventilators liegt zwar nur im Bereich von ca. 3 bis 5 %, was aber insoweit erheb-

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lieh ist, als gut konstruierte Radialventilatoren - trotz dieser ungünstigen Einströmverhältnisse - Wirkungsgrade von ca. 84 bis 86 % haben und daher eine in jedem Falle erwünschte Erhöhung des Gesamtwirkungsgrades eines Radialventilators - und sei es auch nur um einige wenige Prozente - eine erhebliche relative Verbesserung bedeuten würde.

Aufgabe der Erfindung ist-es daher, einen Radialventilator der eingangs genannten Art zu schaffen, der im Bereich des Einströmdüsen-Lüfterrad-Anschlusses günstigere Strömungsverhältnisse vermittelt.

Diese Aufgabe wird durch die im kennzeichnenden Teil des Patentanspruchs 1 genannten Merkmale der Erfindung auf einfache Weise gelöst.

Hiernach ist zwischen der bzw. den Deckscheibe(n) des Lüfterrades und der bzw. den Einströmdüse(n) des Ventilatorgehäuses eine stufenförmige Überlappung vorgesehen, derart, daß in axialer Richtung einander benachbarte rohrförmige Abschnitte der Deckscheibe(n) und der Einströmdüse(n) miteinander fluchten und der radial außen liegende freie Endabschnitt des jeweils überlappenden Teils über eine Stufe an seinen mit dem jeweils überlappten Teil fluchtenden rohrförmigen Abschnitt anschließt.

Dadurch wird einerseits vermieden, daß an der Übergangsstelle zwischen Einströmdüse und Lüfterrad eine querschnittsänderung des durch diese Elemente gebildeten Luftführungskanals auftritt und dadurch die laminare Gasströmung gestört werden könnte und andererseits

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erreicht, daß die wirksame Länge des - unvermeidbaren zwischen den einander überlappenden Endabschnitten der Einströmdüse und der Deckscheibe des Lüfterrades verbleibenden engen Ringspaltes wesentlich größer wird und damit auch der Strömungswiderstand des Ringspaltes, mit der günstigen Folge/ daß ein durch diesen Ringspalt erfolgender Zustrom von Falschluft, der zu einer Wirbelbildung Anlaß geben könnte, entsprechend reduziert wird.

Die dadurch erreichte Verbesserung des Gesamtwirkungsgrades des erfindungsgemäßen Radialventilators beträgt ca. 3 bis 4 %, was in anbetracht der hohen Aufnahmeleistungen von Radialventilatoren eine deutlich spürbare Minderung der Betriebskosten zur Folge hat. Diese Verbesserung wird mit einer technisch äußerst einfachen Maßnahme erzielt, die, verglichen mit einem üblichen Radialventilator, mit allenfalls geringfügigen Mehrkosten realisierbar ist, wobei durch diese einfache Maßnahme immerhin ca. 20 % des für eine Wirkungsgraderhöhung eines Radialventilators noch zur Verfügung stehenden "Spielraumes" ausgeschöpft werden.

Strömungstechnisch ist es gleichwertig, wenn die Stufe an der Einströmdüse angeordnet ist, oder, wie gemäß Anspruch 2 vorgesehen, an der Deckscheibe des Lüfterrades. Die zweitgenannte Anordnung hat jedoch den Vorteil, daß die koaxiale Montage des Lüfterrades und der Einströmdüse, jedenfalls dann, wenn diese eingesetzt wird, nachdem das Lüfterrad schon in seiner Sollage montiert ist, sehr viel einfacher durchführbar ist. Die Einströmdüse wird dann gleichsam in den Überlappungsbereich hineingeschoben, wobei der zwischen dem

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Lüfterrad und dem Düsenmantel verbleibende Spalte sichtbar ist und die genaue Zentrierung der Düse bezüglich der Drehachse des Lüfterrades einfacher ist.

Dabei ist es vorteilhaft, wean der stufenförmige Überlappungsrand der Deckscheibe des Lüfterrades/ nachdem diese ansonsten fertiggestellt ist, im Wege einer Kaltverformung auf einer Drückbank eingedrückt wird, auf der das Lüfterrad mit seiner Welle eingespannt wird, so daß der angedrückte, stufenförmige Rand genau zentrisch mit der Welle bzw. der Drehachse des Lüfterrades verläuft.

Dadurch können im Ergebnis günstig geringe Spaltweiten des im Überlappungsbereich zwischen Einströmdüse und Lüfterrad verbleibenden Ringspaltes erzielt werden, wobei durch die Merkmale des Anspruchs 4 diesbezügliche in praxi ohne weiteres erreichbare, günstig niedrige Wert der Spaltweiten angegeben sind, die unter Einbeziehung der im Anspruch 5 angegebenen Maßnahme noch günstiger gestaltet werden können.

Vorteilhafte Gestaltungen der Überlappung zwischen Einströmdüse und Lüfterrad-Deckscheibe können auch, wie durch die Ansprüche 6 und 7 umrissen, mit Hilfe vorgefertigter, gegebenenfalls geeignet profilierter Ringe erzielt werden, die in diesem Fall an einem zylindrischen Endabschnitt der - feststehenden - Einströmdüse angebracht sind.

Weitere Einzelheiten und Merkmale der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung spezieller Aus-

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führungsbeispiele anhand der Zeichnung. Es zeigen:

Fig. 1 die Anordnung des Lüfterrades und der Einströmdüse eines erfindungsgemäßen Radialventilators mit stufenförmiger Gestaltung des Überlappungsbereiches der Endabschnitte der Lüfterrad-Deckscheibe und der Einströmdüse/ in einem die zentrale Achse des Lüfterrades bzw. der Einströmdüse enthaltenden Längsschnitt und

Fig. 2a und 2b

weitere alternative Gestaltungen des Überlappungsbereiches zwischen Lüfterrad-Deckscheibe und Einströmdüse, in einer der Fig. 1 entsprechenden, abgebrochenen Längsschnittdarstellung·

Der in der Fig. 1, auf deren Einzelheiten ausdrücklich verwiesen sei, dargestellte, erfindungsgemäße Radialventilator 10 sei, ohne Beschränkung der Allgemeinheit lediglich zum Zweck der einfachen Beschreibung als einseitig ansaugender Ventilator an sich bekannter Bauart vorausgesetzt, von dem in der Fig. 1 lediglich sein Lüfterrad 11, Teile der Seitenwände 12 und 13 des Ventilatorgehäuses und eine insgesamt mit 14 bezeichnete Einströmdüse dargestellt sind, durch die im Betrieb des Ventilators 10 das angesaugte Fördergas dem zentralen Bereich des Lüfterrades zuströmt.

Das Lüfterrad 11 ist in unmittelbarer Nähe der einen, gemäß Fig. 1 linken Gehäusewand 12 angeordnet und mit seiner Welle 16, die durch-eine Öffnung 17 dieser Gehäusewand 12 hindurchtritt, in einem nicht dargestellten Blocklager um die zentrale Achse 18 drehbar gelagert.

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Das Lüfterräd umfaßt eine ebene, kreisrunde Radscheibe 19 und eine in der aus der Fig. 1 ersichtlichen Gestaltung konkav gewölte, im übrigen ringförmige Deckscheibe 21, zwischen denen in einem radialen Abstand R von der zentralen Achse 18, der etwa_dem Radius der lichten Querschnittsfläche der auf dem größten Teil ihrer Länge als kreiszylindrisches Rohr ausgebildeten Einströmdüse entspricht, die Radschaufeln 22 angeordnet sind, die ebenso wie die Radscheibe 19 und die Deckscheibe 21 als Stahlblechteile ausgebildet und mit* diesen fest verbunden, z.B. verschweißt sind. Mit seiner Radscheibe 19 ist das Lüfterrad 11 an dem Radflansch 23 der Welle 16 festgeschraubt.

Im Bereich der Schaufeln hat das Deckblech 21 einen kreisringförmigen, äußeren Abschnitt 24, der in einer rechtwinklig zur Längsachse 18 stehenden Ebene verläuft. An diesen kreisringförmigen Abschnitt 24 schließt sich glatt ein bezüglich der Längsachse 18 konkav gewölbter Mittelbereich 26 an, z.B. mit kreisbogenförmiger Krümmung, an den wiederum glatt ein zur Einströmdüse 14 hin weisender, kreiszylindrisch-rohrförmiger Endabschnitt 27 bzw. 28 anschließt, der sich zur Einströmdüse 14 hin erstreckt.

Bei der im oberen Teil der Fig. 1 dargestellten Gestaltung des Abdeckbleches 21 und der Einströmdüse 14 hat der rohrförmige Endabschnitt 27 auf seiner gesamten Länge denselben lichten Durchmesser d wie der seinerseits im wesentlichen kreiszylindrische Mantel 29 der Einströmdüse 14. Der kreisringförmige Stirnrand 31 des freien Endabschnitts 27 der Deckscheibe 21 und der

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dieser gegenüberliegende Stirnrand 32 der lüfterradseitigen Mündungsöffnung der Einströmdüse 14 sind durch einen schmalen, radialen Spalt 33 gegeneinander abgesetzt.

Der Mantel 29 der Einströmdüse 14 hat an seinem lüfterradseitigen Rand 32 eine radiale, flanschförmige Stufe 34, an die sich ein kurzer kreiszylindrisch-rohrförmiger, zum Lüfterrad 11 hin weisender Überlappungsabschnitt 36 anschließt, der den seinerseits kreiszylindrisch-rohrförmigen Endabschnitt 27 des•Lüfterrad-Deckbleches auf einem Teil der axialen Länge dieses Endabschnittes 27 außenseitig umgibt, wobei zwischen diesem und dem Überlappungsabschnitt 36 ein kreiszylindrischer Ringspalt 37 verbleibt.

Typische Werte der radialen Weite des kreiszylindrischen Ringspaltes 37 im Bereich des Überlappungsabschnittes 36 und des radialen Ringspaltes 33 zwischen den einander gegenüberliegenden Stirnrändern 31 und 32 sind 1 bis 2 mm, wobei von einem lichten Durchmesser d der Einströmdüse 14 von ca. 500 mm ausgegangen ist. Die in axialer Richtung gemessene Länge des zylindrischen Ringspaltes 37 beträgt etwa das Zehnfache seiner radialen Weite.

Durch diese Gestaltung des durch die gestrichelt eingezeichneten Linien 38 und 39 in der Fig. 1 markierten Überlappungsbereiches von Einströmdüse 14 und Deckscheibe 21 wird die - laminare - Strömung des durch die Einströmdüse 14 zum Lüfterrad 11 strömenden Fördergases am Übergang vom feststehenden Teil - der Ein-

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strömdüse 1-4 - zum rotierenden Teil - dem Lüfterrad 11 praktisch nicht gestört, und der effektive Strömungswiderstand der Spalte 33 und 37, über die der Innenraum des Ventilatorgehäuses 12 mit dem durch die Einströmdüse 14 und die Deckscheibe 21 des Lüfterrades 11 begrenzten Luftführungskanals kommuniziert, ist hinreichend groß, daß aus dem Gehäuseinnenfaum durch die . Spalte 37 und 33 zum Fördergasstrom hinzutretende Falschluft dessen Strömung nicht mehr nennenswert beeinflussen kann. Derselbe, im Sinne eines guten Wirkungsgrades des erfindungsgemäßen Radiallüfters 10 günstige Effekt wird auch durch die im unteren Teil der Fig. 1 dargestellte Gestaltung der Deckscheibe 21 und der Einströmdüse 14 erzielt, wobei hier eine der radialen Stufe 34 funktionell entsprechende radiale Stufe 38 und ein dem Überlappungsabschnitt 36 entsprechender kreiszylindrisch-rohrförmiger überläppungsabschnitt 39 am rohrförmigen Endabschnitt '28 der Deckscheibe 21 des Lüfterrades angeordnet sind, so daß der durch diesen Überlappungsabschnitt 39 und den kreiszylindrisch-rohrförmigen Endabschnitt des Mantels 29 der Einströmdüse 14 begrenzte axiale Ringspalt 41, an den sich der dem radialen Spalt 33 entsprechende radiale Spalte 42 anschließt, zur Einströmseite hin offen ist.

Die stufenförmige Profilierung 38, 39 der Deckscheibe 21 des Lüfterrades 11 wird zweckmäßigerweise an einem ansonstigen fertigen Lüfterrad 11 vorgenommen, z.B. durch Kaltverformung auf einer Drückbank, wobei das Lüfterrad 11 mit seiner Welle 16 oder einem geeigneten Teil seines Radflansches 23 am Backenfutter der Drückbank eingespannt ist, wodurch eine genaue Zentrierung bzw. koaxiale Anordnung der Überlappungsstufe 38, 39

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mit der zentralen Achse 18 des Lüfterrades 11 erzielt wird.

Um als Voraussetzung für die Realisierung besonders geringer radialer Weiten der zylindrischen Spalte 37 bzw. 41 eine möglichst exakt kreiszylindrische Gestaltung der im Überlappungsbereich 38, 39 in radialer Richtung einander gegenüberstehenden zylindrischen Mantelfächen der Einströmdüse 14 und der Deckscheibe 21 zu erzielen, kann es zweckmäßig sein, diese Flächen abzudrehen.

In den Fig. 2a und 2b sind zu der im oberen Teil der Fig. 1 dargestellten Überlappung zwischen Lüfterrad-Deckscheibe 21 und Einströmdüse 14 analoge Gestaltungen dieser Überlappung wiedergegeben, wobei in den Zeichnungsfiguren 1 und 2a bzw. 2b für bau- und funktionsgleiche bzw. -analoge Elemente dieselben Bezugszeichen verwendet sind und zur Erläuterung dieser Elemente auch auf die zur Fig. 1 gegebene Erläuterung verwiesen sei.

Beim Ausführungsbeispiel gemäß Fig. 2a ist der kreiszylindrische Ringspalt 37 außenseitig durch einen den Überlappungsabschnitt 36 bildenden freien Endabschnitt eines Kunststoff-Profilringes 43 gebildet, der auf den lüfterradseitigen Endabschnitt des kreiszylindrischen Mantels 29 der Einströmdüse 14 aufgesetzt und z.B. durch Ankleben mit diesem fest verbunden ist, wobei dieser Kunststoff-Profilring 43 im dargestellten axialen Schnitt z.B. ein flaches Z-Profil haben kann, wie dargestellt, oder auch ein flaches L-Profil.

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Beim Ausfühfungsbeispiel gemäß Fig. 2b ist der Überlappungsabschnitt 36 durch den freien Endabschnitt eines ebenfalls aus Kunststoff bestehenden Rohrstückes 44 gebildet. Dieses Rohrstück 44 ist in der aus der Fig. 2b ersichtlichen Anordnung auf ein dünnwandiges Stahlblechrohrstück 46 aufgesetzt, das seinerseits auf den zylindrischen Blechmantel 29 der Einströmdüse 14 ■aufgesetzt und z.B. durch über dessen Umfang verteilt angeordneten Schweißpunkte fest mit dem Einströmdüsenmantel 29 verbunden ist.

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Claims

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Patentansprüche

.) Radialventilator für lüftungstechnische Anlagen mit einem Lüfterrad, dem der Fördergasstrom zentral über mindestens eine Einströmdüse zugeleitet ist, wobei die Schaufeln des Lüfterrades zwischen einer drehfest mit seiner Welle verbundenen Radscheibe und einer einströmseitigen, ringförmigen Deckscheibe angeordnet sind, die mit glatter Wölbung in einen kurzen kreiszylindrisch-rohrförmigen Abschnitt ausläuft, der sich auf einem Teil seiner Länge mit dem lüfterradseitigen Mündungsabschnitt der Einströmdüse überlappt und gegenüber diesem durch einen engen Ringspalt abgesetzt ist, dadurch gekennzeichnet, daß zwischen der Einströmdüse (14) und dem freien zylindrisch-rohrförmigen Endabschnitt (27; 28) der Lüfterrad-Deckscheibe (21) eine stufenförmige Überlappung (34, 36; 38, 39) vorgesehen ist, wobei in axialer Richtung benachbarte rohrförmige Abschnitte der Deckscheibe (21) und der Einströmdüse (14) miteinander fluchten und der jeweils 'radial außen liegende

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freie Endabschnitt des überlappenden Teils über eine Stufe (34 bzw. 38) an seinen mit dem überlappten Teil (27 bzw. 29) fluchtenden rohrförmigen Abschnitt anschließt.
2. Radialventilator nach Anspruch 1/ dadurch gekennzeichnet, daß der rohrförmige Abschnitt (28) der Deckscheibe (21) mit dem den radseitigen Mündungsabschnitt der Einströmdüse (14) stufenförmig übergreifenden Uberlappungsabschnitt- (38, 39) versehen ist.
3. Radialventilator nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Überlappungsabschnitt (38, 39) im Wege der Kaltverformung der Lüfterrad-Deckscheibe (21) angedrückt ist.
4. Radialventilator nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die in axialer Richtung gemessene Weite des zwischen den Stirnrän-

. dem (31, 32) der Lüfterrad-Deckscheibe (21) und des Einstromdüsenmantels (29) verbleibenden radialen Spaltes (33) und die radiale Weite des zwischen den einander überlappenden Teilen verbleibenden zylindrischen Spaltes (37; 41) zwischen 1 und 2 mm und die in axialer Richtung gemessene Länge des Überlappungsbereiches (38, 39) zwischen 10 und 25 mm betragen.
5. Radialventilator nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß im Überlappungsbereich (38, 39) von Lüfterrad-Deckscheibe (21) und Einströmdüse (14) die Innenseiten der Überlappungsabschnitte (36; 39 und die diesen gegenüber angeordneten Mantelflächen der Deckscheibe (21) bzw. des Einstromdüsenmantels (29) überdreht sind.

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6. Radialventilator nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Uberlappungsstufe (34, 36) durch einen an den lüfterradseitigen Endabschnitt der Einströmdüse (14) zylindrischen Ring (43; 44) gebildet ist.
7. Radialventilator nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß der den Überlappungsabschnitt (36) bildende Ring (43; 44) als Kunststoffteil ausgebildet ist.