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Regelung zur Erhöhung des Förderdruckes von Kreiselgebläsen bei gleichbleibender
Drehzahl durch Ablassen eines Teiles der vom Schaufelrad ausgeschleuderten Luft.
Die vorliegende Erfindung betrifft eine Einrichtung, durch welche es möglich wird,
die von einem gegebenen Kreiselgebläse erzeugte Pressung ohne Vergrößerung der Umfangsgeschwindigkeit
des Flügelrades noch weiter zu erhöhen bzw. in regelbarer Weise zu ändern.
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Das Verfahren beruht auf der bekannten Erfahrung, daß der Förderdruck
eines Kreiselgebläses bis zu einem gewissen Grade wächst, wenn man einen Teil der
vom Flügelrade ausgeschleuderten Luft entweichen läßt, anstatt die gesamte Luftmenge
in die Druckleitung eintreten zu lassen. Im folgenden soll diese Erscheinung mit
Hilfe des Austrittsdiagrammes eines Kreiselgebläses erläutert werden, dessen Flügelrad
vorwärts gekrümmte Schaufeln besitzt. Es ist bekannt, daß bei solchen Kreiselgebläsen
der Anteil der Zentrifugalkraft an der Erzeugung der Pressung verhältnismäßig gering
ist, daß die Pressung viehmehr durch die Geschwindigkeit des aus dem Flügelrade
austretenden Gases zustande kommt.
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Diese Geschwindigkeit ist desto größer, je mehr Gas durch die Schaufeln
geht, wie dies in Abb. 2 durch ein Austrittsdiagramm verdeutlicht ist, in welchem
u2 die Umfangsgeschwindigkeit, w2 die relative und c2 die absolute Austrittsgeschwindigkeit
bedeutet. Gibt man also einen Teil der vom Flügelrade ausgeschleuderten Luft die
Möglichkeit, zu entweichen, so fördert der Ventilator im ganzen mehr Luft als vorher,
dadurch wird w2 größer, und dies bedingt wiederum ein größeres c2, wodurch eben
der Förderdruck erhöht wird.
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Die vorliegende Erfindung gründet sich nun auf die Erkenntnis, daß
die beabsichtigte Druckerhöhung desto intensiver sein wird, je kleiner der Widerstand
ist, gegen den die entweichende Luftmenge anzukämpfen hat. Zur Verringerung dieses
Widerstandes wird nach der Erfindung diese Luft durch einen Diffusor entlassen,
also durch einen Kessel von allmählich wachsendem Querschnitt. Ein solcher Diffusor
verringert bekanntlich den Austrittswiderstand, wobei zugleich der größte Teil der
Geschwindigkeitsenergie der entlassenen Luft als Druckenergie wiedergewonnen wird,
so daß sich der Gesamtwirkungsgrad des Gebläses nur unwesentlich verringert. Es
herrscht nämlich, wie bekannt, an der engsten Stelle des Diffusors eine größere
Geschwindigkeit und dementsprechend ein geringerer Druck als im erweiterten Austrittsquerschnitt
des Diffusors. Infolgedessen hat das Gebläse nur gegen diesen geringeren Druck zu
fördern.
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Für die Verringerung der -Austrittswiderstände ist es weiter von Vorteil,
die betreffende Luftmenge unmittelbar nach ihrem Austritt aus den Schaufeln entweichen
zu lassen, damit sie nicht mit der gesamten Luft gegen die Reibungs- i
und
Druckwiderstände des Ventilatorgehäuses ankämpfen muß. Gemäß der Erfindung wird
diese Luft durch Freigabe einer oder mehrerer konzentrisch zur Schaufelradwelle
am Gehäuse vorgesehener Ringspalten entlassen, welche zum Zwecke der Regelung mit
Hilfe von Drosselorganen beliebig eröffnet werden können.
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Wird so die Menge der entweichenden Luft veränderlich gemacht, so
erhält man eine Regelung der Pressung ohne Änderung der Umlaufzahl, welche ökonomischer
ist als die gebräuchliche Regelung durch Drosselung der gesamten geförderten Gasmenge.
Denn während bei der letztgenannten Regelung das Gebläse mit einer der höchsten
Pressung entsprechenden Umlaufzahl laufen muß, so daß die Herabminderung der Pressung
nur unter Energievernichtung erfolgt, kann gemäß der vorliegenden Erfindung das
Kreiselgebläse eine Umlaufzahl erhalten, bei welcher bloß die einer mittleren Dauerleistung
entsprechende Pressung erzeugt wird und Steigerungen der Pressung können nach dem
entwickelten Verfahren, also sozusagen durch Forcierung des Gebläses erzielt werden.
Ein Beispiel wird dies anschaulicher machen Ein Kupolofenventilator nach bisher
üblicher Ausführung und von gleichbleibender Drehzahl hat bei mittleren Betriebsverhältnissen
einen Druck von 500 mm W. S. zu überwinden. Um nun der Möglichkeit eines
forcierten Betriebes Rechnung zu tragen, muß dieser Ventilator eine Umlaufzahl erhalten,
welche dem Drucke von beispielsweise 6oo mm W.S. entspricht, so daß bei normalem
Betriebe durch Abdrosseln mit Hilfe des Schiebers im Druckrohr die erforderliche
Förderhöhe von 5oo mm W. S. erzielt wird. Diese ständige Abdrosselung ist gleichbedeutend
mit einer ständigen Energievernichtung. Im Gegensatze hierzu wird das Kreiselgebläse
nach der Erfindung von vornherein nur eine solche Umlaufzahl erhalten, die dem Wassersäulendruck
von 5oo mm entspricht und die Forcierung zwecks zeitweiser Erzeugung eines höheren
Druckes von z. B. 6oo mm W. S. wird in einfachster Weise erreicht, indem man mit
Hilfe der oben beschriebenen Einrichtung einen Teil der Luftmenge entweichen läßt.
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Die Abb. x zeigt diese Einrichtung in einer beispielsweisen Ausführung
an einem _ Kreiselgebläse. Für das Entweichen der Luft ist auf der Antriebsseite
des im Spiralgehäuse b rotierenden Flügelrades a konzentrisch mit der Antriebswelle
ein ringförmiger Spalt s vorgesehen, der dadurch gebildet ist, daß das Lagerschild
c in einem entsprechenden Abstand von der Gehäusewand d befestigt ist. Wünscht man
eine Regelung der austretenden Luftmenge, so kann man beispielsweise einen Blechschieber
e vorsehen, durch dessen achsiale Verschiebung der Spalt mehr oder weniger verschlossen
wird.
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Auf der Saugseite des Gebläses ist für das Entlassen der Luft gleichfalls
ein ringförmiger Spalt s' vorgesehen, der durch den Zwischenraum zwischen der Gehäusewand
g und dem Saugteller f gebildet wird. In das Innere des Flügelrades wird bei dieser
Anordnung trotz dem dort herrschenden Unterdruck aus dem Gehäuse b nur ein geringes
Luftquantum zurückströmen, weil die Luft, nachdem sie einmal die Schaufeln passiert
hat, rotiert und infolge ihrer Fliehkraft sich nur schwer radial nach einwärts drängen
läßt. Doch kann man die Kommunikation zwischen Saug- und Druckseite auch gänzlich
verhindern, z. B. durch entsprechende Ausbildung des Saugtellers, wie dies auf dem
unteren Teile der Abbildungen strichpunktiert veranschaulicht ist. Bei genügender
radialer Ausdehnung des Saugtellers f und der Gehäuse-; wand g wirkt der zwischen
ihnen befindliche Raum s' als sich erweiternder Ausströmkanal (Diffusor), in welchem
die entweichende Luft ihre Geschwindigkeit teilweise in Druck umsetzt, was soviel
bedeutet, als daß das Flügelrad, nachdem es, wie schon oben bei Erklärung der Diffusorwirkung
ausgeführt wurde, gegen einen geringeren Druck zu fördern hat, dementsprechend auch
eine geringere Leistung aufwenden muß, um die entweichende Luft zu beschleunigen.
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Anstatt eines solchen Diffusors könnte natürlich auch ein Diffusor
von beliebiger anderer Form, z. B. Leischaufeln, Spiralgehäuse o. dgl. Verwendung
finden.
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Auf der Saugseite des Gebläses kann eine Regelung der aus dem' Spiralgehäuse
b entweichenden Luftmenge und damit der vom Gebläse erzeugten Pressung durch größere
oder geringere Annäherung des Saugtellers f an die Gehäusewand g erzielt werden.
Um mit entsprechender Genauigkeit und Leichtigkeit-verschoben werden zu können,
ist der Saugteller f mit vier schraubenförmigen Schlitzen h versehen, in welche
Zapfen i eingreifen, welche am Gehäuse befestigt sind. Dreht man den Saugteller
mit Hilfe des Handgriffes k, so verschiebt er sich in i achsialer Richtung. Je weiter
der Saugteller f von der Gehäusewand entfernt wird, desto mehr Luft kann entweichen,
desto größer wird dann bis zu einem gewissen Grade die vom Gebläse erzeugte Pressung
und damit natürlich auch die gesamte nutzbare Luftmenge.
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Zu bemerken ist noch, daß die entweichende Luft nach ihrem Austritt
aus dem Diffusor s' auch aufgefangen und auf die Saugseite des Ventilators zurückgeleitet
oder in einen Raum geführt werden kann, in welchem Unterdruck herrscht. Für das
Wesen der Erfindung ist das jedoch bedeutungslos.