DE3322295C2 - Axialventilator - Google Patents

Abstract

Der Axialventilator hat ein abgestuftes Gehäuse (1) mit einem Eintrittsmantel (2) und einem Austrittsmantel (3), dessen Innendurchmesser kleiner als der des Eintrittsmantels (2) ist, an den ein Eintrittsstutzen (4) angeschlossen ist, dessen Innendurchmesser im wesentlichen dem des Austrittsmantels (3) des Ventilatorgehäuses (1) gleich ist. Im Austrittsmantel (3) des Ventilatorgehäuses (1) ist ein Läufer mit Laufschaufeln (5a) so positioniert, daß ihre Eintrittskanten (6) in den Eintrittsmantel (2) des Ventilatorgehäuses (1) ragen, wo in einem gewissen Abstand vom Eintrittsstutzen (4) koaxial zum Ventilatorgehäuse (1) ein Blechring (7) angebracht ist, der mit dem Ventilatorgehäuse (1) eine Ringkammer (8) bildet, die auf der Seite des Läufers einen Eintrittskanal (8a) und auf der Seite des Eintrittsstutzens einen Austrittskanal (8b) aufweist. In der Ringkammer (8) sind unbeweglich Leitschaufeln (9) so eingebaut, daß ihre Austrittsenden (10) dem Eintrittsstutzen (4) zugewandt sind. Die Leitschaufeln (9) erstrecken sich mit ihren Austrittsenden (10) bis zum Eintrittsgehäuse (4) und sind am Abschnitt zwischen diesem und dem Blechring (7) unter Bildung eines Radialschaufelgitterringes (11) in Radialrichtung bogenförmig ausgeführt.

Description

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Drucks bei entsprechend verbesserter Wirtschaftlich- dem Eintrittsstutzen 4 sind die Austrittsenden 10 der

keit bei den Ablösungsbetriebszuständen im stabilen Leitschaufeln 9 in Radialrichtung bogenförmig ausge-

Ventilatorbetrieb und eine Förderung von Null- bis zur führt, wie es ir. F i g. 3 und 4 gezeigt ist und bilden einen

Höchstförderung möglich ist Radialleitschaufelgitterring 11, von dem ein Teil in

Diese Aufgabe wird mit der im Patentanspruch 1 an- 5 F i g. 4 mit einer dünnen punktierten Linie gezeigt ist

gegebenen Konstruktion gelöst Das Austrittsende 10 jeder Leitschaufel 9 hat im Ra-

Die Ablenkung der Austrittsenden der Leitschaufeln dialquerschnitt eine bogenartige Form und ist zur Ranach Anspruch 1 ermöglicht es, den optimalen Druck dialrichtung »r« (F i g. 7) um einen Winkel »λ« geneigt, bei Betriebszuständen mit geringer Förderung, die un- der im Bereich von —45° bis +45° variiert Ein posititer den Einsatzbedingungen des Ventilators erforderlich 10 ver Wert des Winkels »λ« entspricht der Abweichung wird, zu erhalten. des Austrittsteüs 10 in der zur Drehrichtung »C« der

Die im Anspruch 3 angegebenen Verhältnisse ermög- Schaufeln 5a entgegengesetzten Richtung. Die Auslichen es, die aerodynamischen Verluste beim Überlauf trittsenden 10 sind in F i g. 4 mit ausgezogener Linie des Ablösungsluftstroms durch die Ringkammer zu ver- dargestellt Ein negativer Wert des Winkels »λ« entringern, wodurch der stabile Arbeitsbereich erweitert 15 spricht der Abweichung des Austrittsendes 10a, was mit wird und die Wirtschaftlichkeit des Ventilators bei Be- strichpunktierter linie dargestellt ist, in der mit der triebszuständen mit kleiner Förderung verbessert wird. Drehrichtung »C« der Schaufeln 5a zusammenfallenden

Durch das Verhältnis nach Anspruch 4 wird eine wei- Richtung,

tere Betriebsverbesserung des Ventilators bewirkt Um die Förderhöhe des Ventilators bei Ablösungsbe-

Mit dem Verhältnis nach Anspruch 5 wird eine günsti- 20 triebszuständtn zu steigern, muß dem aus der Ringkam-

ge Durchleitung des Stromes durch den Strömungsteil mer 8 (F i g. 2) durch den sich zwischen arm Blechring 7

zum Läufer und somit eine erhöhte Wirtschaftlichkeit und dem Eintrittsstutzen 4 im Abschnitt »»<<· ersirecken-

erreicht den Austrittskanal 8 austretenden Ablösungsstrom »B«

Der erfindungsgemäße Axialventilator ermöglicht bei entgegen der Drehrichtung »C« der Laufschaufeln Sa

verhältnismäßig einfacher aufbaumäßiger Ausführung 25 des Läufers ein Drall erteilt werden. Diese Gegendre-

eine Erweiterung des stabilen Betriebsbereiches, eine hung wird dadurch erreicht daß das Austrittsende 10

Steigerung des Druckes und eine Erhöhung der Wirt- jeder Leitschaufel 9 mit seiner konkaven Seite 12

schaftlichkeit (F i g. 4) der Druckseite 13 (F i g. 3) der Laufschaufel 5a

Anhand von Zeichnungen wird ein Ausführungsbei- am Läufer 5 zugewandt ist und von der Radialrichtung

spiel der Erfindung näher erläutert Es zeigt 30 »r« um einen +45" nicht übersteigenden Winkel λ ab-

F i g. 1 schematisch einen Axialventilator, weicht

Fig. 2 die Einzelheit Λ von F ig. 1, Eine solche Anordnung der Austrittsenden 10 jeder

F i g. 3 den Schnitt ΙϊΙ-III von F i g. 2, Leitschaufel 9 lenkt den Ablösungsluftstrom »B« entge-

F i g. 4 den Schnitt IV-IV von F i g. 2, gen der Drehrichtung »C« der Laufschaufeln 5a am

Fig.5 in einem Diagramm die Abhängigkeit des 35 Läufer 5 ab. Durch diese Ausführung der Leitschaufeln

Druckes von der Förderung und 9 wird das jeweilige Herandrücken des gedrehten Ablö-

F i g. 6 schematisch einen zweistufigen Axialventila- sungsstromes »B«(F i g. 2) an den Umfangstei! des Strö-

tor. mungsteils 14 vor den Laufschaufeln 5a am Läufer er-

Der Axialventilator hat ein abgestuftes Gehäuse 1 reicht wodurch der Durchgang des Hauptluftstrc/nes

(Fig. 1), das aus zwei Teilen besteht, nämlich einem Ein- 40 »E«, der durch den Eintrittsstutzen eintritt, verbessert

trittsmantel 2 und einem Austrittsmantel 3. Der Aus- wird -jnd die mit dem Ventilator erreichbare Förderhö-

trittsmantel 3 hat einen kleineren Innendurchmesser als he gesteigert wird.

der Eintrittsmantel 2 des Ventilatorgehäuses 1. An den Bei einer anderen Ausführungsform ist es, wenn die

Eintrittsmantel 2 ist ein Eintrittsstutzen 4 angeschlossen, Förderhöhe des Ventilators bei Ablösungsbettiebszu-

dessen Innendurchmesser im wesentlichen dem Innen- 45 ständen erniedrigt werden soll, erforderlich, dem aus der

durchmesser des Austrittsmantels 3 des; Ventiltorgehäu- Ringkammer 8 durch den Austrittskanal 86 austreten-

ses 1 gleich ist den Ablösungsstrom »B« in Drehrichtung »C« der

Innerhalb des Austrittsmantels 3 ist ein Läufer mit Schaufeln 5a des Läufers 5 einen Drall zu erteilen. Dies

Laufschaufeln 5a angeordnet Die Laufschaufeln 5a sind wird dadurch erreicht, daß die Austrittsenden 10s

so positioniert daß ihre Er.rtrittskante 6 (Fig.2) in den 50 (Fig.4) jeder Leitschaufel 9 bei dieser Ausführung des

Eintrittsmantel 2 des Ventilatorgehäuses 1 hineinragt Ventilators mit der konkaven Seite 12a der Saugseite 15

Im Eintrittsmantel 2 des Ventilatorgehäuses 1 sitzt ko- (F i g. 3) der Schaufel 5a am Läufer 5 zugewandt sind

axial zum Ver.tilatorgehäuse 1 ein Blechring 7 in einem ; und von der Radialrichtung »r« um einen —45° nicht

Abstand »b« vom Eintrittsstutzen 4. Der Blechring 7 übersteigenden Winkel »λ« abweichen,

und der Eintrittsmantel 2 des Ventilatorgehäuses 1 bil- 55 Um eine wirksamere Verdrehung des Ablösungsluft-

den eine Ringkammer 8 für das Überströmen eines Ab- stromes »B« zu erreichen, können die Austritttenden lü

lösungsluftstroms»B«. und 10a (Fig.4) mit der konkaven Seite 12 bzw. 12a

Die Ringkammer 8 für den Überlauf des Ablösungs- gewissermaßen in den Strömungsteil 14 mit ihren Kanluftstroms »B«hat einen Eintrittskanal 8a, der zwischen ten 16 in Radialrichtung über die Grenzen des Innenden Schaufeln 5a und dem Blechring 7 angeordnet ist 60 durchmesser des Blechringes 7 hineinragen,
und einen Austrittskanal Sb, der zwischen dem Blech- Darüber hinaus beträgt das Verhältnis der Breite »I« ring 7 und dem Eintrittsstutzen 4 angeordnet ist. Diese (F i g. 2) der Leitschaufel 9 zur Breite »a<; des Eintritts-Kanäle haben eine Breite »a« bzw, »b«. kanals 8a und zur Breite »b« des Austrittskanals 86

In der Ringkammer 8 sind zwischen dem Blechring 7 V» = 2,0 bis 3,0 bzw. 'Λ =1,4 bis 1,6. Das Verhältnis der

und dem Eintrittsm?ntel 2 des Ventilatorgehäuses 1 65 Höhe »h« der Leitschaufel 9 zu ihrer Breite »I« beträgt

Leitschaufeln 9 so eingebaut, daß ihre Austrittsenden 10 ^hh =· 0,4 bis 0,65.

(F i g. 2) dem Eintrittsstuiten 4 zugewandt sind und sich Um die Zuführung der Hauptluftstromes »E«(F i g. 2)

bis zu diesem erstrecken. Zwischen dem Blechring 7 und zu den Laufschaufeln 5a des Läufers 5 zu verbessern,

wird in dem Eintrittsstutzen 4 eine Einlaufkappe 17 befestigt. Für das Geradeleiten des aus den Laufschaufeln 5a des Läufers ausströmenden Luftstromes »F« dient eine Einrichtung 18 zum Aufheben eines Dralls, die für diesen Zweck geeignet gebaut ist.

Bei optimale!- Ausgestaltung beträgt der Quotient aus dem Innendurchmesser D\ (Fig. 2)des Eintrittsstutzens 4 und dem Außendurchmesser D₁ an den Laufschaufeln 5a des Läufers 1.00 bis 1,01.

Ist das Verhältnis D_xID₁ größer als 1,00 bis 1,01, stellt der durch den Eintrittsstutzen 4 angesaugte Luftstrom »E« ein Hindernis am Austritt des Luftstroms aus dem Ringkanal 8a dir, wodurch der Ventilatorbetrieb beeinträchtigt wird. Das Verhältnis zwischen dem Innendurchmesser ßj des Blechringes 7 und dem Durchmesser Di beträgt 1,01 bis 1,05. Damit wird eine optimale Füllung des Strömungsteils 14 vor den Laufschaufeln 5a durch den Luftstrom erreicht.

Der Axiaiventiiator wird wie foigi betrieben: Bei Drehung des Läufers 5 mit den Laufschaufeln 5a in die Richtung »C« tritt der durch den Eintrittsstutzen 4 angesaugte Luftstrom »E« in den Strömungsteil 14, danach zwischen den Laufschaufeln 5a und durch die Einrichtung 18 zur Aufhebung des Dralls hindurch und verläßt den Ventilator durch die angeschlossene Rohrleitung 19 in axialer Richtung als Luftstrom »F«. Bei einer Zunahme des Widerstandes in der Rohrleitung 19 wird die Luftförderung kleiner, während die Druckhöhe zunimmt. Bei einer der größten Förderhöhe entsprechenden Förderung tritt am Außenkranz der Laufschaufeln 5a eine Ablösung der Luftströmung auf. Der Ablösungsluftstrom »B« wird durch die Zentrifugalkraft von den Eintrittskanten 6 weggeschleudert und tritt durch den Eintrittskanal 8a in die Ringkammer 8 ein, in welcher er am Abschnitt »c« (F i g. 3) in Axialrichtung geradegerichtet und dann an Abschnitt »b« in Radialrichtung abgelenkt and verdreht wrd. Anschließend tritt er in den Strömungsteil 14 aus. Durch den Drall wird der Ablösungsluftstrom »B« von der Umfangsumgebung des Strömungsteils 14 weggedrückt und bildet somit kein Hindernis für den Zutritt des angesaugten Hauptluftstromes »E«, wodurch eine Steigerung der Förderhöhe und ein stabiler Ventilatorbetrieb erreicht werden.

Wenn es aufgrund der Einsatzbedingungen des Ventilators erforderlich ist, die Förderhöhe bei verkleinerter Förderung zu steigern, werden die Austrittsenden 10 um einen Winkel λ gleich bis +45" abgelenkt Der Ablösungsluftstrom »B« wird beim Durchfluß durch den Austrittskanal Sb in der zur Drehrichtung »C« der Schaufeln 5a des Rotors 5 entgegengesetzten Richtung 20 (F i g. 4) verdreht, wobei die Förderhöhe in der Rohrleitung 19 ansteigt wie dies in Fig,5 die Kurve »d« zeigt wobei φ die Förderhöhe und φ die Fördermenge sind.

Wenn bei einem anderen Ausführungsbeispiel eines Ventilators eine große Förderhöhe bei kleinerer Förderung nicht erforderlich ist und die Förderhöhe erniedrigt werden muß, weichen die Austrittsenden 10a von der Radialrichtung »r« um einen Winkel α gleich bis —45° ab. Dabei verdreht sich der Ablösungsluftstrom beim Austritt aus dem Kanal 9b in der Richtung 20a, die mit der Drehrichtung »C« der Schaufeln 5a des Rotors 5 zusammenfällt was zu einer Verringerung der Förderhöhe führt die vom Ventilator in der Rohrleitung 19 erzeugt wird. Dieser Zustand ist durch die Kurve »e« in F i g. 5 veranschaulicht

Die Kurve »f« ist die Kennlinie des Ventilators bei verkleinerter Förderung, wenn das Austrittsende der Leitschaufeln mit einer relativ kleinen Abweichung von der Radialrichtung »/-«gelenkt ist.

Die Kurve »g« ist die Kennlinie »Förderhöhe—Förderung« bei den Ablösungsbetriebszuständen des be- kannten Ventilators.

Mit dem Axiulvcnlilalor ist us möglich, bei Ablösungsbetriebszuständen die Förderhöhe, die Fördermenge und die Wirtschaftlichkeit wesentlich zu steigern sowie den Bereich von Betriebszuständen des Ventila tors zu erweitern. Außerdem ist es möglich, die Kennli nie Fördermenge-Förderhöhe im Bereich kleiner Fördermengen in Abhängigkeit von den vorgegebenen Einsatzbedingungen des Ventilators zu ändern. In einer ganzen Reihe von Fällen, bei denen eine grö ßere Förderhöhe erreicht werden muß, kommen zwei stufige oder mehrstufige Axialventilatoren zur Anwendung, bei denen jede Stufe 21,22 (F i g. 6) entsprechend dem einstufigen Axialventilator ausgeführt ist.

Bei einem zweistufigen Axiaiventiiator tritt ebenfalls

eine Ablösung des Luftstroms an der Umfangsumgebung der Laufschaufeln 5a bei einer Zunahme des Widerstandes in der Rohrleitung 23 bei einer etwa der maximalen Förderhöhe entsprechenden Fördermenge auf. Dabei arbeitet jede Ventilatorstufe 21,22 aufgrund der Wirkung der Radialschaufelgitterringe 11 im stabilen Betrieb.

Bei einem Ventilatorbetrieb mit verringerter Fördermenge be. einer Erweiterung des Bereiches der stabilen Betriebszustände wirkt der zweistufige Ventilator ge nau so wie der einstufige. Ähnlich werden mehrstufige Axialventilatoren betrieben.

Mit den gezeigten Ausführungsvarianten eines einstufigen und zweistufigen Axialventilators mit Ringkammer 8, Blechring 7 und Radialschaufelgitterring 11 werden eine wesentliche Erweiterung des Bereiches der stabilen Betriebszustände und eine Steigerung der Druckhöhe und der Wirtschaftlichkeit im Ver den bekannten Axialventilatoren erreicht

Hierzu 2 Blatt Zeichnungen

Claims (5)

1 2 ein abgestuftes, aus Eintritts- bzw. Austrittsmantel zuPatentansprüche: sammengesetztes Gehäuse hat, bei dem der Durchmesser des Austrittsmantels wesentlich kleiner als der des

1. Axialventilator, dessen abgestuftes Gehäuse (1) Eintrittsmantels ist, in dem ein Blechring derart untergeaus einem Eintritts- und einem Austrittsmantel (2 5 bracht ist, daß zwischen ihm und dem Eintrittsmantel bzw. 3) zusammengesetzt ist, von denen der Aus- eine Ringkammer für den Luftüberlauf bei Ablösungstrittsmantel (3) einen kleineren Innendurchmesser betriebszuständen mit einer Eintritts- und einer Ausais der Eintrittsmantel (2) aufweist, an welchem ein trittskammer für den Oberlauf des Ablösungsiuftstroms Eintrittsstutzen (4) anliegt, dessen Innendurchmes- gebildet wird. Innerhalb des Blechringes sind Leifcichauser im wesentlichen dem des Austrittsmantels (3) des io fein angeordnet Im Austrittsmantel des Ventilatorge-Ventilatorgehäuses (1) gleich ist, in dem ein Läufer Muses ist ein Läufer mit Schaufeln vorgesehen, deren (5) mit seinen Schaufeln (5a) derart untergebracht Eintrittskanten in den Bereich des Eintrittsmantels raist, daß deren Eintrittskanten (6) in den Eintrittsman- gen. Bei diesem Ventilator ist der Ringkanal in Axialtel (2) des Ventilatorgehäuses (1) ragen, wo jeweils jichtung relativ lang, wodurch die axialen Abmessungen im Abstand von dem Eintrittsstutzen (4) koaxial zum 15 des Venülators groß sind.

Ventilatorgehäuse (1) ein Blechring (7) montiert ist, Die Leitschaufeln an dem Blechring dienen zur Besei-

der mit dem Ventilatorgehäuse (1) eine Ringkammer tigung des Dralls der Ablösungsströmung, erhöhen je-(8) bildet die auf der Seite des Läufers (5) einen doch den aerodynamischen Widerstand an dar Ein-Eintrittskanal (8a^ und auf der Seite des Eintrittsstut- strömstrecke vor dem Läufer und verringern so die zens (4) eine?? Austrittskanal (Sb) aufweist und in der 20 Dnickhöhe und Wirtschaftlichkeit des Ventilators.
Leitschaufeln (9) derart untergebracht sind, daß ihre Bekannt sind weiterhin Axiaiventilatoren mit einem

Austrittsenden (10) dem Eintrittsstutzen (4) züge- abgestuften Gehäuse, in dessen Austrittsmantel ein wandt sind, dadurch gekennzeichnet, daß Läufer mit Laufschaufeln und in dessen Eintrittsmantel die Leitschaufeln (9) mit ihren Austrittsenden (10) ein Blechring angeordnet sind, der mit dem Ventilatorsich bis zum Eintrittsstutzen (4) erstrecken und am 25 gehäuse eine Ringkammer mit einem Eintritts- und ei-Abschnitt zwischen diesem und dem Blechring (7) in nem Austrittskanal bildet In der Ringkanyner sind Leit-Radialrichtung unter Bildung eines Radialschaufel- schaufeln zur Aufhebung des Dralls des Luftstroms angitterrings bogenförmig ausgeführt sind. geordnet (VGB Kraftwerkstechnik, 57. Jahrgang,

2. Axial ventilator nach Anspruch 1, dadurch ge- Heft 3, März 1977, Seiten 159 bis 165).
kennzeichnet, daß das Austrittsende (10 und tOa) 30 In diesen Axialventilatoren deckt die Ablösungsströjeder Leitschaufel (9) von der Radialrichtung um ei- mung am Ausgang aus der Ringkammer, wenn eine Ab-

■ nen Winkel (λ) von —45" bis +*5° abgelenkt ist lösung stattfindet, den Eintrittsquerschnitt des Ventila-

3. Axialventilator nacb Anspruch 1, dadurch ge- tors teilweise ab, was für den Durchfluß des Hauptluftkennzeichnet, daß das Verhältnis zwischen (I) jeder Stroms, welcher in den Strömungsteil vor den Lauf-Leitschaufel und Breite (a) des Eintrittskanals (8aJ 35 schaufeln des Läufers eintritt, ein Hindernis bildet Aus der Ringkammer (8) 2,0 bis 3,0 zwischen der Breite (1) diesem Grunde nehmen Förderung und Drackhöhe im jeder Leitschaufel und der Breite φ) des Austrittska- Bereich der Ablösungsbetriebszustände wesentlich ab, nals (Sb) der Ringkammer 1,4 bis 1,6 beträgt, wobei was einen instabilen Betrieb des Ventilators ergibt

das Verhältnis zwischen der Höhe (h) jeder Leit- Bei einem anderen bekannten, ährr.ch gebauten Axi-

schaufel (9) und ihrer Breite (I)QA bis 0,65 beträgt 40 alventilator mit Leitschaufeln in einem Ringkanal (Re-

4. Axialventilator nach Anspruch 1, dadurch ge- klameschrift »Axialventilator für Mehrzweckverwenkennzeichnet, daß das Verhältnis zwischen dem In- dung«, »Lincensintorg«, Moskau, UdSSR) wird ein Einnendurchmesser des Eintrittsstutzens (4) und dem trittsstutzen an den Eintrittsmantel des Ventilatorge-Außendurchmesser des Läufers (5) nach den Schau- häuses angeschlossen, dessen Innendurchmesser genaufei η (5a) 1,00 bis 1,01 beträgt. 45 so groß ist wie der des Austrittsmantels des Ventilator-

5. Axialventilator nach Anspruch 1, dadurch ge- gehäuses, während die in der Ringkammer eingebauten kennzeichnet, daß das Verhältnis zwischen dem Leitschaufeln an ihren axialen Abmessungen durch die Durchmesser des Blechrings (7) und dem Außen- Abmessungen des Bbchrings begrenzt sind,
durchmesser der Schaufeln (5a) des Läufers (5) 1,01 Durch Anstellung des Eintrittsgehäuses können die bis 1,05 beträgt. 50 Einströmungsverhältnisse für den Hauptluftstrom in

dem Ventilator verbessert werden. Jedoch bleibt der

Restdrall in der Ablösungsströmung in Richtung der

Läuferdrehung wegen der in Axialrichtung eingeschränkten Abmessungen der Schaufeln für die Drall-Di? Erfindung betrifft einen ein- oder mehrstufigen 55 aufhebung beibehalten und zerstört bei seinem Austritt Axialventilator nach dem Oberbegriff des Patentan- in den Strömungsteil vor den Laufschaufeln des Ventilaspruches 1. torläufers die gleichmäßige Bewegung des Hauptluft-Derartige Axialventilatoren werden in Belüftungsan- Stroms. Dadurch tritt eine Erniedrigung der Druckhöhe lagen vorgesehen, in denen trotz Änderungen der Luft- und Stabilität des Ventilatorbetriebs bei den Ablösungsbzw. Gasfördermenge in weitern Bereich in stabiler Iso- 60 betriebszuständen auf. Auf diese Weise kann bei dem baren verlauf gewährleistet ist. Ventilator durch die in der Ringkammer eingebauten Bei bekannten Axialventilatoren tritt häufig im Be- Leitschaufeln der Druck nicht in vollem Maße beim reich des Außenkranzes der Laufschaufeln eine Strö- Ventilatorbetrieb im Bereich der Ablösungsbetriebszumungsablösung ein, was zu einer erheblichen Herabset- stände erhöht werden.

zung und zu Schwakungen des Förderdruckes und zu 65 Die der Erfindung zugrunde liegende Aufgabe be-

einer Verringerung der Fördermenge führt. steht darin, einen Axialventilator zu schaffen, in dem die

Es ist bereits ein Axialventilator mit einem weiten Schaufeln zur Aufhebung des Dralls aufbaumäßig der-

stabilen Betriebsbereich bekannt (US-PS 31 89 260), der art ausgeführt sind, daß eine wesentliche Steigerung des