DE4023263A1 - Waermetauschersystem - Google Patents

Waermetauschersystem

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DE4023263A1
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Gerhard Dipl Ing Dr Thien
Ruediger V Dipl Ing Hofe
Gerd Osterloh
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    • F04DNON-POSITIVE-DISPLACEMENT PUMPS
    • F04D17/00Radial-flow pumps, e.g. centrifugal pumps; Helico-centrifugal pumps
    • F04D17/02Radial-flow pumps, e.g. centrifugal pumps; Helico-centrifugal pumps having non-centrifugal stages, e.g. centripetal
    • F04D17/04Radial-flow pumps, e.g. centrifugal pumps; Helico-centrifugal pumps having non-centrifugal stages, e.g. centripetal of transverse-flow type
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F01MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; ENGINE PLANTS IN GENERAL; STEAM ENGINES
    • F01PCOOLING OF MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; COOLING OF INTERNAL-COMBUSTION ENGINES
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    • F01P5/02Pumping cooling-air; Arrangements of cooling-air pumps, e.g. fans or blowers
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    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
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    • F04D29/663Sound attenuation
    • F04D29/665Sound attenuation by means of resonance chambers or interference

Description

Die Erfindung betrifft ein Wärmetauschersystem, bestehend aus einem Querstromlüfter mit einem Laufrad, einem Leitblech, das dieses Laufrad teilweise umgibt, und einem Austrittsgehäuse, das von einer als Trennwand zwischen Einlaß- und Auslaßkanal ausgebildeten Zunge, einem Abschnitt des Leitbleches und zwei an den axialen Enden dieser Trennwand bzw. Zunge angeordneten Seitenteilen gebildet ist, sowie einem Wärmetauscher, der das Austrittsgehäuse abschließt, wobei im Inneren des Laufrades mindestens eine feststehende Strömungsleitschaufel angeordnet ist, die sich im Bereich zwischen der Zunge des Austrittsge­ häuses und der Laufradachse befindet und die zur Laufradachse hin konvex ist und wobei das Ende der Zunge im Bereich des Laufrades eine Tangentialebene aufweist, die im wesentlichen parallel zur Tangentialebene des Laufrades in diesem Bereich ist.
Ein Wärmetauschersystem dieser Art ist in der EP-A 2 33 174 be­ schrieben. Dieses Wärmetauschersystem erreicht einen hohen Wirkungsgrad, was unter anderem auf das Vorhandensein einer feststehenden Strömungsleitschaufel im Inneren des Laufrades zurückzuführen ist. Wesentlich für einen hohen Wirkungsgrad ist weiters, daß der Spalt zwischen dem Laufrad und der Zunge sehr klein bemessen wird.
Solche Wärmetauschersysteme sind insbesonders für das Kühlsy­ stem von Kraftfahrzeugen vorteilhaft, bei denen der vordere Teil der Motorhaube sehr niedrig ausgeführt werden soll. Mit den darin beschriebenen Querstromlüftern lassen sich Wirkungs­ grade erzielen, die mindestens denen von optimierten Axiallüf­ tern entsprechen.
Nachteilig bei dieser bekannten Ausführung ist jedoch das re­ lativ hohe Betriebgeräusch des Querstromlüfters, für welches zum Großteil der Drehklang verantwortlich ist. Als Drehklang werden Töne mit derjenigen Frequenz genannt, die dem Produkt aus Laufschaufelzahl und Anzahl der Umdrehungen des Laufrades pro Sekunde entspricht sowie die dazugehörigen Obertöne. Be­ sonders nachteilig ist, daß die Stärke des Drehklanges mit ge­ ringer Bemessung des Spaltes zwischen Laufrad und Zunge zu­ nimmt.
Weiters ist aus dem DE-GM 80 34 229 ein Querstromlüfter be­ kannt, der ein Laufrad mit Schaufeln aufweist, die zu den ih­ nen benachbarten Mantellinien der geometrischen Hüllfläche ge­ neigt angeordnet sind. Dieser Querstromlüfter ist jedoch, wie in dieser Druckschrift ausdrücklich festgestellt wird, im In­ neren des Laufrades frei von stationären Leitkörpern. Die Strömungsverhältnisse in solchen Querstromlüftern sind nicht unmittelbar vergleichbar mit denen bei den erfindungsgemäßen Systemen. Die Erfinder haben insbesonders herausgefunden, daß für die Maßnahmen zur Verminderung der Schallabstrahlung kaum Rückschlüsse von Querstromlüftern ohne feststehende Innenleit­ schaufel auf das Verhalten von solchen Lüftern mit einer In­ nenleitschaufel gezogen werden können. Eine weitere Folge die­ ser Unterschiede ist, daß die Zunge des in dem DE-GM 80 34 229 beschriebenen Querstromlüfters nicht als Teil einer Trennwand zwischen Einlaß- und Auslaßkanal ausgebildet ist, sondern vielmehr einen Teil eines voluminösen Hohlkörpers darstellt. Der Wirkungsgrad solcher Lüfter ohne feststehende Innenleit­ schaufeln bleibt stets unterhalb jener mit einer solchen In­ nenleitschaufel.
Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, ein Wärmetauscher­ system mit hohem Wirkungsgrad zu schaffen, das eine nur ge­ ringe Geräuschentwicklung verursacht.
Erfindungsgemäß wird dies dadurch erreicht, daß die in Längs­ richtung des Laufrades verlaufende Begrenzung der Zunge zumin­ dest bereichsweise einen spitzen Winkel mit einer in der Tan­ gentialebene der Zunge liegenden, zur Laufradachse parallelen Geraden einschließt. Es wurde überraschenderweise gefunden, daß eine Zunge, deren Ende abgeschrägt ist oder deren Begren­ zungslinie auf eine andere Weise von der Parallelen zur Lauf­ radachse abweicht, besonders bei Querstromlüftern mit einer Innenleitschaufel eine deutliche Verbesserung des Geräuschver­ haltens verursacht. Dieser Effekt geht weit über den hinaus, der beispielsweise mit einer schrägen Beschaufelung allein er­ reicht werden kann. Aus Gründen der Minimierung der Ge­ räuschentwicklung sollte der Winkel der Begrenzungslinie der Zunge gegenüber der Parallelen zur Laufradachse möglichst groß sein. Dabei ist jedoch zu beachten, daß es vermieden werden soll, daß Teile der Zunge zu lang oder zu kurz geraten, was ungünstige Strömungsverhältnisse verursacht, wodurch der Wir­ kungsgrad des Lüfters entsprechend sinkt.
Um eine weitere Absenkung der abgestrahlten Schalleistung zu erreichen, kann vorgesehen sein, daß die Schaufeln des Laufra­ des über ihre Längserstreckung schraubenförmig ausgebildet sind, wobei die Außenkanten der Schaufeln einen spitzen Winkel mit einer zur Laufradachse parallelen Geraden einschließen. Sinnvollerweise wird man die Verdrehung der Schaufeln gegen­ läufig zu der Abschrägung der Zunge gestalten, sodaß sich ein möglichst großer Winkel zwischen der Begrenzungslinie der Zunge und der jeweils nächstliegenden Schaufel des Laufrades ergibt.
Weiter ist es günstig, wenn, in weiterer Ausgestaltung der Er­ findung, zumindest eine der in Längsrichtung des Laufrades verlaufenden Kanten der feststehenden Strömungsleitschaufel einen spitzen Winkel mit der Innenkante der jeweils nächstlie­ genden Schaufel des Laufrades einschließt. Bei unverwundenen Laufschaufeln werden die besten Ergebnisse erzielt, wenn die Verdrehung der Leitschaufel gegenläufig, bei verwundenen Lauf­ schaufeln, wenn diese gleichläufig zu der Abschrägung der Be­ grenzungslinie der Zunge ist.
Die Begrenzungslinie der Zunge ist erfindungsgemäß vorzugs­ weise eine einzige Gerade, oder aus mehreren geraden Abschnit­ ten zusammengesetzt. Je nach Auslegung und Bauform des Quer­ stromlüfters können dabei ein, zwei oder mehr Abschnitte der Zunge vorgesehen sein. Insbesonders bei Querstromlüftern mit einem Laufrad großer Länge oder bei besonders schnell laufen­ den Lüftern ist der für eine wirksame Geräuschminderung erfor­ derliche Winkel zwischen der Begrenzungslinie der Zunge und der zur Laufradachse parallelen Geraden so groß, daß bei Vor­ sehen nur einer einzigen Abschrägung der Zunge die Enden der Zunge bereits eine sehr ungünstige Lage einnehmen würden. Durch die Anordnung mehrerer nebeneinanderliegender abge­ schrägter Abschnitte kann ein relativ großer Winkel erreicht werden, ohne daß zu kurze oder zu lange Zungenabschnitte den Wirkungsgrad des Lüfters merklich beeinträchtigen.
Um einen möglichst leisen Betrieb des Lüfters zu erreichen, sollte sichergestellt sein, daß der Tangens des Winkels, den die Begrenzungslinie der Zunge mit den Außenkanten der jeweils nächstliegenden Schaufel des Laufrades einschließt, größer ist als die Laufschaufelteilung t gebrochen durch die Laufrad­ länge L. Diese Bedingung bedeutet, daß sich die Abschrägung der Zunge über einen Bereich erstreckt, der gleich oder größer ist als die Teilung des Laufrades. Dies bedeutet weiters, daß in jedem Zeitpunkt mindestens ein Punkt auf der Begrenzungsli­ nie der Zunge genau der Außenkante einer Schaufel des Laufra­ des gegenübersteht. Die Phasen der den Drehklang verursachen­ den Schallwellen sind daher über die gesamte Länge des Laufra­ des unterschiedlich und es wird das Schallfernfeld durch de­ struktive Interferenzen vermindert.
Insbesonders ist es günstig, wenn der Tangens des Winkels, den die Begrenzungslinie der Zunge mit den Außenkanten der jeweils nächstliegenden Schaufel des Laufrades einschließt, größer ist als die maximale Umfangsgeschwindigkeit am Laufradaußendurch­ messer gebrochen durch die Luftschallgeschwindigkeit. Diese Bedingung ist bei der üblichen Auslegung von Querstromlüftern wesentlich strenger als die obengenannte Bedingung. Durch diese Bedingung wird erreicht, daß die Punkte auf der Begren­ zungslinie der Zunge mit gleichem Zustand der das Geräusch auslösenden Druckschwankungen einen kleineren Abstand als die Luftschallwellenlänge aufweisen. Dies begünstigt die destruk­ tive Interferenz besonders stark, wodurch eine beträchtliche Geräuschverminderung erreicht wird. Im allgemeinen ist jedoch der zur Erfüllung dieser Bedingung erforderliche Winkel so groß, daß die Zunge in zwei oder mehr verschiedene Abschnitte gegliedert werden muß.
In weiterer Ausgestaltung der Erfindung kann vorgesehen sein, daß die Zunge im Bereich des Laufrades einen streifenförmigen perforierten Abschnitt aufweist, der im wesentlichen parallel zur Begrenzungslinie der Zunge angeordnet ist. Es wurde über­ raschenderweise gefunden, daß sich auf diese Art eine weitere Geräuschminimierung erreichen läßt, ohne den Wirkungsgrad des Lüfters merklich zu verschlechtern.
Besonders günstige Ergebnisse erzielt man, wenn der Anteil der Durchbrechungen an der Gesamtfläche des perforierten Abschnit­ tes der Zunge zwischen 10% und 30% beträgt, sowie wenn der Ab­ stand der Vorderkante des perforierten Bereiches der Zunge zwischen 3 und 10% des Laufraddurchmessers beträgt und wenn die Breite des perforierten Bereiches zwischen 3% und 12% des Laufraddurchmessers beträgt, sowie weiters wenn die Perfora­ tion aus Reihen von Bohrungen ausgebaut ist, deren Durchmesser 1 bis 3% des Laufraddurchmessers beträgt, wobei die einzelnen Bohrungen einen Abstand zwischen 5% und 15% des Laufraddurch­ messers aufweisen.
Im folgenden wird die Erfindung anhand der Zeichnungen näher erläutert. Es zeigen:
Fig. 1 einen Schnitt durch ein erfindungsgemäßes Wär­ metauschersystem nach Linie I-I in Fig. 2,
Fig. 2 einen Schnitt nach Linie II-II in Fig. 1,
Fig. 3 eine andere Ausführungsvariante der Erfindung im Schnitt nach Linie III-III in Fig. 4,
Fig. 4 einen Schnitt nach der Linie IV-IV in Fig. 3,
Fig. 5 schematisch ein Detail der Zunge einer Ausfüh­ rungsvariante nach den Fig. 1 bis 4,
Fig. 6 zeigt ein Detail der Zunge einer weiteren Aus­ führungsvariante der Erfindung im Detail,
Fig. 7 einen Schnitt nach Linie VII-VII in Fig. 6,
Fig. 8 eine weitere Ausführungsvariante im Schnitt nach Linie VIII-VIII in Fig. 9,
Fig. 9 einen Schnitt nach Linie IX-IX in Fig. 8,
Fig. 10 eine weitere Ausführungsvariante im Schnitt nach der Linie X-X bzw. X′-X′ im aufgerissenen Teil von Fig. 11 und
Fig. 11 einen Schnitt nach Linie XI-XI in Fig. 10.
Fig. 12 bis 15 zeigen Diagramme, die Versuchsergebnisse über die Wirksamkeit einzelner Maßnahmen zur Verringerung des Drehklangpegels darstellen.
Das in den Fig. 1 und 2 dargestellte Wärmetauschersystem weist ein Laufrad 1 auf, das mit Schaufeln 2 bestückt ist. Dieses Laufrad 1 dreht sich in Richtung des Pfeiles 3. Das Laufrad 1 hat die Form eines hohlen Zylinders mit dem Durchmesser D und der Länge L. Im Inneren dieses Laufrades 1 ist eine festste­ hende Strömungsleitschaufel 4 angeordnet, die sich über die gesamte Länge L des Laufrades 1 erstreckt. Das Laufrad 1 ist außen teilweise von einem Strömungsleitblech 5 umgeben. Wei­ ters ist eine Zunge 6 vorgesehen, die als Trennwand zwischen dem Zuströmraum 7 und dem Abströmraum 8 fungiert. Das Leit­ blech 5, die Zunge 6, die axialen Seitenteile 9 bilden gemein­ sam das Austrittsgehäuse, das von einem Wärmetauscher 10 abge­ schlossen wird.
Die Zunge 6 erstreckt sich bogenförmig von einer Längskante des Wärmetauschers 10 bis zum Laufrad 1. Sie nähert sich dabei dem Laufrad 1 etwa in dem dem Wärmetauscher 10 nächstliegenden Abschnitt tangential an, wodurch ein enger Spalt gebildet wird. Das freie Ende der Zunge 6 schließt in einem Rohr gerin­ gen Durchmessers ab, das die Begrenzung 11 der Zunge 6 bildet. Diese Begrenzung 11 schließt mit einer zur Laufradachse 12 parallelen Geraden 12a, die in der Tangentialebene 6a der Zunge 6 liegt, einen spitzen Winkel α ein.
Bei der in den Fig. 3 und 4 dargestellten Ausführungsvariante sind die Schaufeln 2 des Laufrades 1 schraubenförmig verdreht ausgebildet. Sie schließen mit einer Parallelen zur Laufra­ dachse 12 einen Winkel αS ein. Die Begrenzung 11 der Zunge 6 ist mit einem Winkel αZ zu einer zur Laufradachse 12 paral­ lelen Geraden geneigt, sodaß die Begrenzung 11 der Zunge 6 mit der nächstliegenden Schaufel 2 des Laufrades 1 einen Gesamt­ winkel αG einschließt, der sich aus der Summe der Winkel αS und αZ ergibt. Parallel zur Begrenzung 11 der Zunge 6 ist ein schmaler Bereich 13 vorgesehen, in dem die Zunge 6 perforiert ist. Im übrigen entspricht die in den Fig. 3 und 4 darge­ stellte Ausführungsvariante der Ausführungsvariante von Fig. 1 und 2.
Die Fig. 5 zeigt eine mögliche Variante zu der Ausführung nach den Fig. 3 und 4. Parallel zur Begrenzungslinie 11 der Zunge 6 ist ein streifenförmiger perforierter Bereich 13 vorgesehen, der etwa 20% freie Fläche aufweist. Dies bedeutet, daß die Summe der Flächen der Durchbrechungen etwa 20% der Gesamtflä­ che des Bereiches 13 ausmacht. Der Abstand der vorderen Be­ grenzungslinie 14 des Bereiches 13 von der Begrenzung 11 der Zunge 6 ist mit e bezeichnet und beträgt 5% des Außendurchmes­ sers D des Laufrades 1. Die Breite f des perforierten Berei­ ches 13 beträgt 6% des Außendurchmessers D des Laufrades 1.
In den Fig. 6 und 7 ist eine Alternative für die Perforation der Zunge 6 dargestellt. Es sind zwei Reihen von Bohrungen 15, 16 auf der Zunge 6 vorgesehen, wobei die vordere Reihe 15 der Bohrungen einen Abstand a, der 7% vom Durchmesser D des Lauf­ rades 1 beträgt, von der Begrenzung 11 der Zunge 6 aufweist. Die zweite Reihe 16 der Bohrungen hat von der ersten Reihe 15 der Bohrungen einen Abstand b, der etwa 4% des Durchmessers D des Laufrades 1 beträgt. Die einzelnen Bohrungen 15, 16 sind auf Lücke angeordnet und besitzen einen Durchmesser d in der Größenordnung von 2% des Durchmessers D des Laufrades 1. Der Abstand c der einzelnen Bohrungen 15 bzw. 16 einer Reihe un­ tereinander ist mit 10% des Durchmessers D des Laufrades 1 be­ messen.
Bei dem in den Fig. 8 und 9 dargestellten Ausführungsbeispiel war die Bedingung einzuhalten, daß der Tangens des Winkels zwischen der Begrenzung 11 der Zunge 6 und der Parallelen zur Laufradachse 12 etwa dem 1,2fachen Verhältnis aus der maxima­ len Umfangsgeschwindigkeit u am Laufradaußendurchmesser zu der Luftschallgeschwindigkeit c betragen soll. Der daraus resul­ tierende, relativ große Winkel α von 6° wird durch eine Tei­ lung der Zunge in zwei Abschnitte realisiert, um ungünstige Strömungsverhältnisse in den Randbereichen der Zunge zu ver­ meiden. Die beiden Abschnitte 11a und 11b der Begrenzung der Zunge 6 sind bei dieser Ausführungsvariante parallel angeord­ net. Es ist jedoch gleichermaßen möglich, diese beiden Ab­ schnitte 11a und 11b V-förmig auszubilden. Zwischen diesen beiden Abschnitten 11a und 11b ist im Bereich der Begrenzung der Zunge 6 ein kleines Leitblech 17 vorgesehen, das senkrecht zur Achse 12 des Laufrades 1 angeordnet ist. Weiters ist in diesem Bereich das Laufrad 1 durch einen Zwischenring 18, der gleichermaßen rechtwinkelig zur Laufradachse 12 angeordnet ist, in zwei gleiche Hälften geteilt.
Die Ausführungsvariante der Fig. 10 und 11 entspricht der Aus­ führungsvariante der Fig. 1 und 2, wobei jedoch die festste­ hende Strömungsleitschaufel 4 schraubenförmig verdreht ausge­ führt ist. Die vordere Kante 4a und die hintere Kante 4b der feststehenden Strömungsleitschaufel 4 schließen dabei einen spitzen Winkel αL mit den Außenkanten der jeweils nächstlie­ genden Schaufeln 2 des Laufrades 1 ein.
In Fig. 12 ist ein Schallspektrum abgebildet, in dem zwei Querstromlüfter gleicher Grundbauart miteinander verglichen werden. Die unterbrochene Linie zeigt das Schallspektrum eines Querstromlüfters, bei dem die Begrenzung 11 der Zunge 6 in be­ kannter Weise parallel zur Achse 12 des Laufrades 1 angeordnet ist. Das mit voll ausgezogenen Linien dargestellte Spektrum stammt von einem erfindungsgemäßen Querstromlüfter gemäß Pa­ tentanspruch 1.
Dabei betrug die Länge L des Laufrades 580 mm, der Laufrad­ außendurchmesser D 150 mm. Bei einer Schaufelzahl von z = 40 ergibt sich eine Schaufelteilung t von etwa 12 mm. Die Messungen wurden bei einer Drehzahl von n = 1500 l/min durchgeführt. Die Grundfrequenz des Drehklanges kann man nach folgender Formel berechnen:
f₁ = nz/60. (1)
Im vorliegenden Fall beträgt somit die Grundfrequenz f1 gleich 1,0 kHz. Die Abschrägung der Zunge 6 beim erfindungsge­ mäßen Querstromlüfter ist in der Weise erfolgt, daß die Be­ grenzung 11 der Zunge 6 einen Winkel α von 1,2° mit einer zur Laufradachse 1 parallelen Geraden einschließt. Somit gilt etwa
tan α = t/L = 0,021. (2)
In Fig. 12 ist auf der Abszisse die Frequenz in kHz aufgetra­ gen und auf der Ordinate ist der jeweilige Schmal­ band-Luftschallpegel in dB (Bandbreite 6,25 Hz) angegeben. Es ist ersichtlich, daß der Schallpegel bei der Grundfrequenz des Drehklanges von 1,0 kHz beim erfindungsgemäßen Querstromlüfter um 6 dB unterhalb des Pegels liegt, der vom vergleichbaren be­ kannten Querstromlüfter erzeugt wird. Es ergeben sich jedoch auch bei anderen Frequenzen deutliche Verringerungen des Schallpegels.
In den Fig. 13, 14 und 15 ist die Wirksamkeit der verschie­ denen Zusatzmaßnahmen zur Geräuschminimierung dargestellt. Es wurde ein Wärmetauschersystem mit einem Querstromlüfter unter­ sucht, dessen Laufrad 1 einen Außendurchmesser D von 150 mm und eine Länge L von 600 mm aufweist. Der Lüfter wurde bei 1500 l/min im Optimalpunkt betrieben. Die Schaufelzahl z ist 40, woraus sich eine Teilung t von 12 mm ergibt. In den Figuren ist der Schmalband-Luftschallpegel (Bandbreite 12,5 Hz) in dB über der Frequenz in kHz aufgetragen.
Das in Fig. 13 dargestellte Spektrum wurde von einem Quer­ stromlüfter aufgenommen, dessen Zunge 6 entsprechend der Fig. 6 und 7 perforiert ist. Die Begrenzung 11 der Zunge 6 schließt einen Winkel α von 2,4° mit einer zur Laufradachse parallelen Geraden ein. Dies bedeutet, daß der Tangens des Winkels α etwa dem zweifachen der Teilung t gebrochen durch die Laufradlänge L entspricht. Weiters ist in diesem Fall die feststehende Strömungsleitschaufel 4 verdreht.
Das Diagramm von Fig. 14 wurde von einem Querstromlüfter auf­ genommen, der dem zu Fig. 13 entspricht, wobei jedoch die Strömungsleitschaufel 4 parallel zur Laufradachse 12 angeord­ net ist, wogegen die Laufschaufeln 2 verdreht sind.
Fig. 15 entspricht einem Querstromlüfter mit den selben Abmes­ sungen wie in den oben beschriebenen Fällen, jedoch mit schräg verlaufender Zunge, verwundenen Laufschaufeln 2 und einer ver­ wundenen feststehenden Strömungsleitschaufel 4. Es ist er­ sichtlich, daß in diesem Fall der Schallpegel am weitestgehen­ den abgesenkt werden kann.
Die vorliegende Erfindung ermöglicht es, Wärmetauschersysteme mit Querstromlüftern zu verwirklichen, die bei hohem Wirkungs­ grad eine geringe Schallabstrahlung aufweisen.

Claims (10)

1. Wärmetauschersystem, bestehend aus einem Querstromlüfter mit einem Laufrad, einem Leitblech, das dieses Laufrad teilweise umgibt, und einem Austrittsgehäuse, das von ei­ ner als Trennwand zwischen Einlaß- und Auslaßkanal ausge­ bildeten Zunge, einem Abschnitt des Leitbleches und zwei an den axialen Enden dieser Trennwand angeordneten Seiten­ teilen gebildet ist, sowie einem Wärmetauscher, der das Austrittsgehäuse abschließt, wobei im Inneren des Laufra­ des mindestens eine feststehende Strömungsleitschaufel an­ geordnet ist, die sich im Bereich zwischen der Zunge des Austrittsgehäuses und der Laufradachse befindet und die zur Laufradachse hin konvex ist und wobei das Ende der Zunge im Bereich des Laufrades eine Tangentialebene auf­ weist, die im wesentlichen parallel zur Tangentialebene des Laufrades in diesem Bereich ist, dadurch gekennzeich­ net, daß die in Längsrichtung des Laufrades (1) verlau­ fende Begrenzungslinie (11) der Zunge (6) zumindest be­ reichsweise einen spitzen Winkel (α) mit einer in der Tan­ gentialebene (6a) der Zunge (6) liegenden, zur Laufra­ dachse (12) parallelen Geraden (12a) einschließt.
2. Wärmetauschersystem nach Anspruch 1, dadurch gekennzeich­ net, daß die Schaufeln (2) des Laufrades (1) über ihre Längserstreckung schraubenförmig ausgebildet sind, wobei die Außenkanten der Schaufeln (2) einen spitzen Win­ kel (αS) mit einer zur Laufradachse (12) parallelen Gera­ den (12a) einschließen.
3. Wärmetauschersystem nach einem der Ansprüche 1 oder 2, da­ durch gekennzeichnet, daß zumindest eine der in Längsrich­ tung des Laufrades (1) verlaufenden Kanten (4a, 4b) der feststehenden Strömungsleitschaufel (4) einen spitzen Win­ kel (αL) mit der Innenkante der jeweils nächstliegenden Schaufel (2) des Laufrades (1) einschließt.
4. Wärmetauschersystem nach einem der Ansprüche 1 bis 3, da­ durch gekennzeichnet, daß die Begrenzungslinie (11) der Zunge (6) eine einzige Gerade oder aus mehreren geraden Abschnitten (11a, 11b) zusammengesetzt ist.
5. Wärmetauschersystem nach einem der Ansprüche 1 bis 4, da­ durch gekennzeichnet, daß der Tangens des Winkels (α), den die Begrenzung (11) der Zunge (6) mit den Außenkanten der jeweils nächstliegenden Schaufel (2) des Laufrades (1) einschließt, größer ist als die Laufschaufelteilung (t) gebrochen durch die Laufradlänge (L) .
6. Wärmetauschersystem nach einem der Ansprüche 1 bis 5, da­ durch gekennzeichnet, daß der Tangens des Winkels (α), den die Begrenzung (11) der Zunge (6) mit den Außenkanten der jeweils nächstliegenden Schaufel (2) des Laufrades (1) einschließt, größer ist als die maximale Umfangsgeschwin­ digkeit (u) am Laufradaußendurchmesser gebrochen durch die Luftschallgeschwindigkeit (c).
7. Wärmetauschersystem nach einem der Ansprüche 1 bis 6, da­ durch gekennzeichnet, daß die Zunge (6) im Bereich des Laufrades (1) einen streifenförmigen perforierten Ab­ schnitt (13) aufweist, der im wesentlichen parallel zur Begrenzung (11) der Zunge (6) angeordnet ist.
8. Wärmetauschersystem nach Anspruch 7, dadurch gekennzeich­ net, daß der Anteil der Durchbrechungen an der Gesamtflä­ che des perforierten Abschnittes (13) der Zunge (6) zwi­ schen 10% und 30% beträgt.
9. Wärmetauschersystem nach Anspruch 7 oder 8, dadurch ge­ kennzeichnet, daß der Abstand (e) der Vorderkante (14) des perforierten Bereiches (13) der Zunge (6) zwischen 3% und 10% des Laufraddurchmessers (D) beträgt und daß die Breite (f) des perforierten Bereiches (13) zwischen 3% und 12% des Laufraddurchmessers (D) beträgt.
10. Wärmetauschersystem nach einem der Ansprüche 7 bis 9, da­ durch gekennzeichnet, daß die Perforation aus Reihen von Bohrungen (15, 16) aufgebaut ist, deren Durchmesser (d) 1 bis 3% des Laufraddurchmessers (D) beträgt, wobei die ein­ zelnen Bohrungen (15, 16) einen Abstand (c) zwischen 5% und 15% des Laufraddurchmessers (D) aufweisen.
DE4023263A 1989-08-17 1990-07-21 Waermetauschersystem Withdrawn DE4023263A1 (de)

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US7355146B2 (en) 2005-07-28 2008-04-08 Ebm-Papst St. Georgen Gmbh & Co. Kg Heating unit

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