DE3637464A1 - Heissgas-radialventilator - Google Patents
Heissgas-radialventilatorInfo
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- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F04—POSITIVE - DISPLACEMENT MACHINES FOR LIQUIDS; PUMPS FOR LIQUIDS OR ELASTIC FLUIDS
- F04D—NON-POSITIVE-DISPLACEMENT PUMPS
- F04D29/00—Details, component parts, or accessories
- F04D29/26—Rotors specially for elastic fluids
- F04D29/28—Rotors specially for elastic fluids for centrifugal or helico-centrifugal pumps for radial-flow or helico-centrifugal pumps
- F04D29/281—Rotors specially for elastic fluids for centrifugal or helico-centrifugal pumps for radial-flow or helico-centrifugal pumps for fans or blowers
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- Mechanical Engineering (AREA)
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- Structures Of Non-Positive Displacement Pumps (AREA)
Description
Die Erfindung betrifft einen Heißgas-Radialventilator der im Oberbe
griff des Anspruchs 1 angegebenen Gattung.
Heißgas-Ventilatoren, wie sie bspw. im Industrieofenbau Verwendung
finden, werden üblicherweise aus hochwarmfesten Stählen gefertigt.
Solche Stähle haben jedoch eine mit zunehmender Temperatur abnehmenden
Festigkeit und erfordern deshalb besondere Konstruktionen. So werden
Heißgas-Radialventilatoren in der Regel mit radial endenden oder nur
wenig nach vorne gekrümmten Schaufeln ausgeführt, weil bei diesen Bau
formen die durch die Fliehkraft bedingten Spannungen am geringsten
sind. Aus strömungstechnischen Gründen wären jedoch in allen interes
sierenden Anwendungsfällen, insbesondere auch für Hochtemperatur-Ra
dialventilatoren für Industrieöfen, Schaufeln günstiger, die in der Art
von üblichen Hochleistungs-Ventilatoren nach hinten gekrümmt sind. Bei
Verwendung der üblichen, warmfesten Stahllegierungen scheidet jedoch
diese besonders geeignete Bauform aus Festigkeitsgründen aus.
Der Erfindung liegt deshalb die Aufgabe zugrunde, einen Heißgas-Radial
ventilator der angegebenen Gattung zu schaffen, bei dem die oben er
wähnten Nachteile nicht auftreten.
Insbesondere soll ein Heißgas-Radialventilator geschaffen werden, der
trotz strömungsgünstig gestalteter Schaufeln bei extrem hohen Tempera
turen betrieben werden kann.
Dies wird erfindungsgemäß durch die im kennzeichnenden Teil des An
spruchs 1 angegebenen Merkmale erreicht.
Zweckmäßige Ausführungsformen werden durch die Merkmale der Unteran
sprüche definiert.
Die mit der Erfindung erzielten Vorteile beruhen auf folgenden Überle
gungen: Keramische Werkstoffe haben eine extrem hohe Temperaturbe
ständigkeit, so daß bspw. Räder von Abgas-Turboladern für Kraftfahr
zeug-Motore, insbesondere im Rennsport, bereits aus keramischen Werk
stoffen gefertigt werden. Solche Räder haben einen Durchmesser von etwa
100 bis 200 mm.
Größere Bauteile können zur Zeit aus keramischen Werkstoffen noch nicht
hergestellt werden, da die für eine solche Fertigung erforderliche
Sintertechnik für Bauteile mit großen Abmessungen zur Zeit und auch in
näherer Zukunft noch nicht zur Verfügung steht.
Unter Berücksichtigung dieser Einschränkungen wird deshalb vorgeschla
gen, die besonders extrem belasteten Schaufeln eines Heißgas-Radial
ventilators aus hochtemperaturbeständigen, keramischen Werkstoffen
herzustellen und diese Schaufeln in eine Verbundkonstruktion einzufü
gen, bei der die Rückenscheibe und die Deckscheibe des Ventilators aus
metallischem Werkstoff bestehen. Die Schaufeln können formschlüssig,
insbesondere in Profilstücken, zwischen Rückenscheibe und Deckscheibe
gehalten werden, so daß bei der Profilgebung der Schaufeln nur die
aerodynamischen Bedingungen, nicht jedoch Festigkeits-Einschränkungen,
berücksichtigt werden müssen.
Dadurch wird die Gestaltung eines strömungsgünstigen, bei extrem hohen
Temperaturen arbeitenden Heißgas-Radialventilators möglich, der mit
hohem Druckgewinn im Laufrad arbeitet und deshalb im Hinblick auf
den Einbau wesentlich weniger empfindlich ist als die bisher üblichen
Hochtemperatur-Heißgas-Ventilatoren mit radial endenden oder gar gegen
die Drehrichtung gekrümmten Schaufeln.
Nach einer bevorzugten Ausführungsform werden die Vorderkanten der
Schaufeln durch Rohre mit kreisförmigen Querschnitt gebildet, welche
die aus keramischem Werkstoff hergestellten Schaufeln halten und zu
gleich Rückenscheibe und Deckscheibe miteinander verbinden. Durch die
bei üblicher Ausführung kaum realisierbare gute Abrundung, die mit Hil
fe von Formstücken aus keramischen Werkstoffen erreicht wird, läßt sich
eine Strömungsablösung an der Deckscheibe vermeiden. Dadurch wird eine
wesentlich breitere Ausführung der Ventilator-Räder möglich als bei den
bisher üblichen Hochtemperatur-Ventilatoren.
Durch die beanspruchten Maßnahmen lassen sich also die bisher üblichen
Gestaltungsregeln für Hochleistungs-Radialventilatoren ohne Probleme
auch bei extrem hohen Temperaturen arbeitenden Heißgas-Radialventi
latoren verwenden.
Die Erfindung wird im folgenden anhand eines Ausführungsbeispieles un
ter Bezugnahme auf die beiliegenden, schematischen Zeichnungen näher
erläutert. Es zeigen
Fig. 1 einen axialen Schnitt durch einen Teil eines Radial
ventilators,
Fig. 2 einen Schnitt längs der Linie A-A von Fig. 1,
Fig. 3 einen Schnitt längs der Linie B-B von Fig. 1, und
Fig. 4 eine Ansicht einer Schaufel.
Der aus den Figuren ersichtliche, allgemein durch das Bezugszeichen 10
angedeutete Heißgas-Radialventilator weist eine Rückenscheibe 12 und
eine Deckscheibe 14 auf, die aus einer hochwarmfesten metallischen Su
perlegierung hergestellt sind. Zwischen die Rückenscheibe 12 und die
Deckscheibe 14 sind Schaufeln 16 eingesetzt, die in Bezug auf die durch
den Pfeil 18 in Fig. 2 angedeutete Drehrichtung des Ventilators 10
nach hinten gekrümmt sind.
Die in Drehrichtung des Ventilators 10 gesehen vorderen Kanten der
Schaufeln 16 werden durch Rohre 20 mit kreisförmigem Querschnitt ge
bildet, welche die aus keramischem Werkstoff hergestellten Hauptteile
der Schaufeln 16 halten und gleichzeitig Rückenscheibe 12 und Deck
scheibe 14 miteinander verbinden.
Wie man in dem achsnormalen Schnitt A-A nach Fig. 2 erkennt, werden
die Schaufeln 16 auf der Rückenscheibe 12 (und in entsprechender Wei
se auf der Deckscheibe 14) durch der Schaufelkontur angepaßte Blech
ausschnitte 22 fixiert, die auf die Rückenscheibe 12 bzw. auf die Deck
scheibe 14 aufgeschweißt sind.
Wie man ebenfalls in Fig. 2 erkennt, sind an die aus einem metalli
schen Werkstoff, insbesondere einer hochwarmfesten, metallischen Su
perlegierung, hergestellten Rohre 20 Flachprofile 24 angeschweißt, die
in eine Nut an der Vorderkante des Hauptteils der Schaufeln 16 einge
schoben sind. Dadurch werden also die aus keramischem Werkstoff herge
stellten Hauptteile der Schaufeln 16 zwischen dem Flachprofil 24 des
Rohrs 20 einerseits und dem Blechausschnitt 22 andererseits gehalten.
Wie man in Fig. 1 erkennt, befinden sich solche Blechausschnitte 22
sowohl an der Rückenscheibe 12 als auch an der Deckscheibe 14, so daß
die Schaufeln 16 formschlüssig fixiert sind.
Fig. 4 zeigt eine Ansicht einer Schaufel 16, aus der man ihre strö
mungsgünstig gekrümmte Profilierung erkennt.
Vor der Deckscheibe 14 ist eine übliche Einlaufrundung des Laufrades
vorgesehen. Diese Einlaufrundung kann aus Formstücken 26 aus kerami
schem Werkstoff bestehen. Diese werden von den Rohren 20 einerseits und
den Schaufeln 16 andererseits durch Formschluß in ihrer Position ge
halten. Bei der Werkstoffauswahl wird man bei der beschriebenen Aus
führungsform der Formstücke insbesondere auf Formbeständigkeit und ge
ringe Dichte achten, da die Festigkeitsbeanspruchung im Gegensatz zu
den Schaufeln gering ist.
Der Grundgedanke dieses Radialventilators liegt also in der weitgehen
den Verwendung von Bauteilen aus keramischem Werkstoff, die mit den
heute üblichen Sinter-Techniken gefertigt werden können und die durch
Bauteile aus hochwarmfesten, metallischen Superlegierungen gehalten
sind. Dadurch lassen sich die Gestaltungsregeln für Hochleistungs-Ra
dialventilatoren auch bei Hochtemperatur-Heißgas-Radialventilatoren
anwenden. Dabei werden sowohl hochbelastete Teile wie z.B. die Schau
feln aber auch schwer aus metallischen Superlegierungen zu fertigende
Teile, wie z.B. die Einlaufrundung aus geeigneten Keramikmaterial her
gestellt.
Claims (11)
1. Heißgas-Radialventilator
- a) mit einer Rückenscheibe,
- b) mit einer Deckscheibe, und
- c) mit zwischen Rückenscheibe und Deckscheibe angeordneten Schaufeln,
- d) wobei Deckscheibe und Schaufeln zumindest teilweise aus hochwarmfestem Material bestehen, gekennzeichnet durch die folgenden Merkmale:
- e) die Rückenscheibe (12) und die Deckscheibe (14) sind aus hochwarm festen metallischen Superlegierungen hergestellt;
- f) die Hauptteile der Schaufeln (16) bestehen aus hochtemperaturfesten keramischen Werkstoffen; und
- g) die Schaufeln (16) sind formschlüssig zwischen Rückenscheibe (12) und Deckscheibe (14) gehalten.
2. Heißgas-Radialventilator nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet,
daß die Schaufeln (16) profiliert sind.
3. Heißgas-Radialventilator nach einem der Ansprüche 1 oder 2, dadurch
gekennzeichnet, daß die Schaufeln (16), bezogen auf die Drehrichtung,
nach hinten gekrümmt sind.
4. Heißgas-Radialventilator nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch
gekennzeichnet, daß Rückenscheibe (12) und Deckscheibe (14) durch Pro
filstäbe (20) aus metallischem Werkstoff, die gleichzeitig die Vorder
kanten der Schaufeln (16) bilden, miteinander verbunden sind.
5. Heißgas-Radialventilator nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet,
daß die Profilstäbe (20) durch Rohre mit kreisförmigem Querschnitt
gebildet werden.
6. Heißgas-Radialventilator nach einem der Ansprüche 4 oder 5, dadurch
gekennzeichnet, daß die Profilstäbe (20) mit der Rückenscheibe (12) und
der Deckscheibe (14) verschweißt sind.
7. Heißgas-Radialventilator nach einem der Ansprüche 4 bis 6, dadurch
gekennzeichnet, daß die Schaufeln (16) an den Profilstäben (20) durch
Formteile (24) gehalten sind.
8. Heißgas-Radialventilator nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet,
daß die Profilstäbe (20) ein angeschweißtes Flachprofil (24) aufwei
sen, das in einer Nut an der Vorderkante der Schaufeln (16) angeordnet
ist.
9. Heißgas-Radialventilator nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch
gekennzeichnet, daß an die Rückenscheibe (12) und die Deckscheibe (14)
der Schaufelkontur angepaßte Blechausschnitte (22) zur Halterung der
Schaufeln (16) angeschweißt sind.
10. Heißgas-Radialventilator nach einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch
gekennzeichnet, daß die Einlaufrundung des Ventilatorrades durch gut
gerundete Formstücke (26) aus keramischem Werkstoff gebildet ist, die
von den Profilstäben (20) einerseits und den Schaufeln (16) anderer
seits in ihrer Lage gehalten sind.
11. Heißgas-Radialventilator nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet,
daß die Deckscheibe (14) im Schnitt Stufenform hat, und daß die Form
stücke (16) als Segmente in die Deckscheibe (14) eingelegt sind.
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
DE19863637464 DE3637464A1 (de) | 1986-11-04 | 1986-11-04 | Heissgas-radialventilator |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
DE19863637464 DE3637464A1 (de) | 1986-11-04 | 1986-11-04 | Heissgas-radialventilator |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
DE3637464A1 true DE3637464A1 (de) | 1988-05-05 |
Family
ID=6313092
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
DE19863637464 Withdrawn DE3637464A1 (de) | 1986-11-04 | 1986-11-04 | Heissgas-radialventilator |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
DE (1) | DE3637464A1 (de) |
Cited By (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
FR2761418A1 (fr) * | 1997-03-05 | 1998-10-02 | Deutsch Zentr Luft & Raumfahrt | Appareil pour le transport d'un milieu |
US6358011B1 (en) * | 2000-09-01 | 2002-03-19 | Carrier Corporation | Radial fan blade configuration |
-
1986
- 1986-11-04 DE DE19863637464 patent/DE3637464A1/de not_active Withdrawn
Cited By (4)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
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DE19708825C2 (de) * | 1997-03-05 | 2001-11-15 | Deutsch Zentr Luft & Raumfahrt | Vorrichtung zum Fördern eines Mediums |
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Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
8127 | New person/name/address of the applicant |
Owner name: WSP INGENIEURGESELLSCHAFT FUER WAERMETECHNIK, STRO |
|
8181 | Inventor (new situation) |
Free format text: KRAMER, CARL, PROF. DR.-ING. GRUNDMANN, REINHARD, PROF. DR.-ING., 5100 AACHEN, DE |
|
8139 | Disposal/non-payment of the annual fee |