DE4220153B4 - Wirbelstromgebläse - Google Patents

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Susumu Tsuchiura Yamazaki
Masayuki Fujio
Toshiharu Funabashi Yoshidomi
Hiroshi Sakura Asabuki
Kazuo Kobayashi
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Abstract

Wirbelstromgebläse mit einem Gehäuse (3), das einen sich von einer Einlaßöffnung (3b) zur Aufnahme von Fluid zu einer Auslaßöffnung (3c) zum Ausführen von Fluid erstreckenden ringförmigen Strömungsdurchgang, wobei die Auslaßöffnung (3c) nahe der Einlaßöffnung (3b) angeordnet ist, und ein in dem Gehäuse (3) angeordnetes Schaufelrad (1) zur Erzeugung einer Wirbelfluidströmung in dem ringförmigen Strömungsdurchgang aufweist, einem Antrieb (4) zum Antreiben des Schaufelrads (1) und Einrichtungen für das Wirbelstromgebläse zum Ermöglichen von zumindest einer Geräuschreduzierung, einem Druckanstieg und einer Verminderung des Leistungsbedarfs, wobei die Einrichtungen zumindest einen Querschnittsverminderer (3f) zur Reduzierung des Querschnitts des eine ringförmige Nut (3a), die gegenüber von Schaufeln (1a) des Schaufelrads (1) angeordnet ist, enthaltenden ringförmigen Strömungsdurchgang und eine Trennwand (3d) enthalten, die einen Teil des Umfangs der ringförmigen Nut (3a) abteilt, wobei die Einlaßöffnung (3b) und die Auslaßöffnung (3c) an gegenüberliegenden Endabschnitten der ringförmigen Nut (3a), die durch die Trennwand (3d) abgeteilt ist, angeordnet sind, wobei...

Description

  • Die Erfindung betrifft ein Wirbelstromgebläse mit einer verbesserten Leistungsfähigkeit, wobei das Wirbelstromgebläse als eine Zentrifugalgaspumpe oder Zentrifugalfluidpumpe, wie zum Beispiel eine WESCO-Pumpe, betrieben wird.
  • Ein als Zentrifugalpumpe arbeitendes Wirbelstromgebläse weist im allgemeinen ein in einem ringförmigen Strömungsweg angeordnetes Schaufelrad mit einer hohen Anzahl an Schaufeln auf. Weiterhin ist eine Einlaß- oder Saugöffnung und eine Auslaß- oder Ausströmöffnung vorgesehen, die mit dem Inneren des ringförmigen Strömungswegs in Verbindung stehen, wobei eine Trennwand zum Trennen der Ausströmöffnung von der Saugöffnung vorgesehen ist, die durch einen kleinen Spalt von einem Schaufelbewegungsraum beabstandet ist. Das über die Saugöffnung eingebrachte Gas oder die Flüssigkeit (beide werden im folgenden als Fluid bezeichnet) wird durch die Drehbewegung des Schaufelrads ebenfalls in eine Drehbewegung versetzt und mit Druck beaufschlagt, wobei das Fluid in dem ringförmigen Strömungsweg eine Wirbelströmung annimmt und anschließend durch die Ausströmöffnung ausgeführt wird.
  • In vorbekannten Zentrifugalpumpen mit Einseiten-Schaufelrädern, beschrieben zum Beispiel in der JP 51-70512, ist in einem Gehäuse eine ringförmige Nut ausgebildet, die eine nahezu halb-elliptische Form aufweist, die durch d < (D2 – D1)/4 beschrieben werden kann, wobei D2 der Außendurchmesser, D1 der Innendurchmesser und d die Tiefe der ringförmigen Nut ist. Durch diese Form wird eine Umkehrströmung des Fluids vermieden, wodurch es möglich wird, ein kleinvolumiges Zentrifugalgebläse mit einem hohen statischen Druck zu realisieren.
  • Aus der JP 49-135209 ist weiterhin eine Zentrifugalpumpe mit einer doppelseitigen Schaufel bekannt, wobei die ringförmige Nut am äußeren Umfang des Gehäuses mit einem ringförmigen Vorsprung versehen ist, wodurch ein Ausbrechen der Strömung vermieden wird.
  • Der oben beschriebene Stand der Technik befaßt sich mit der Erzeugung eines hohen statischen Drucks innerhalb eines kleinen Luftvolumens, wobei eine Geräuschreduzierung nicht berücksichtigt wurde. Weiterhin weist dieser Stand der Technik um die gesamte ringförmige Nut herum Vorsprünge und Nuten mit einer geringen Tiefe auf, wodurch die Querschnittsfläche zwischen der Saugöffnung der ringförmigen Nut und der Saug-/Ausström-Mitte und demzufolge das Luftvolumen verringert wird. Diese Verkleinerung des Querschnitts trägt nicht zu einer Geräuschminderung bei.
  • In solchen leicht zu handhabenden und daher weit verbreiteten Zentrifugalpumpen tritt zusätzlich noch ein anderes Problem auf. Mit dem sich kontinuierlich drehenden Schaufelrad wird das durch die Saugöffnung eingeführte Fluid in eine Drehbewegung versetzt und mit einem Druck beaufschlagt, wobei das Fluid in dem ringförmigen Strömungskanal eine Wirbelströmung annimmt und dann durch die Wirkung der Trennwand aus der Ausströmöffnung herausgeführt wird. Wie zum Beispiel in dem Japanischen Gebrauchsmuster JP 51/91308 U offenbart ist, kann ein Teil des Fluids zwischen benachbarten Schaufeln des Schaufelrads verbleiben, wodurch es zur Saugseite gefördert wird. Diese Teilfluidströmung wird im folgenden als "mitgeführte Fluidströmung" bezeichnet. Die mitgeführte Fluidströmung strömt an der Trennwand vorbei und wird zur Saugseite gefördert, da eine Drehbewegung der Fluidströmung unterdrückt wurde. Auf der Saugseite strömt die unter Druck gesetzte mitgeführte Fluidströmung über die gesamte Schaufelbreite aus und expandiert im wesentlichen gleichmäßig in dem Strömungskanal. Dadurch wird die zugeführte Fluidmenge und die effektive Förder menge an Fluid verringert, wodurch eine schlechte Fördercharakteristik erzielt wird.
  • Das Fluid strömt auf der Ausströmseite mit einer starken Drehbewegung und einem hohen Druck aus der Ausströmöffnung aus, wie oben erwähnt. Gemäß einer durch die Erfinder vorgenommenen Untersuchung verringert jedoch die mitgeführte Fluidströmung nicht nur die geförderte effektive Fluidfördermenge, sondern wirkt sich auch in dem folgenden Aspekt unvorteilhaft aus. Wenn die unter Hochdruck stehende mitgeführte Fluidströmung auf der Saugöffnungsseite freigesetzt wird, strömt sie durch die gesamte Schaufelbreite und expandiert in dem Strömungskanal im wesentlichen gleichmäßig ohne eine Drehbewegung. Dadurch vermischt sich die expandierte Fluidströmung mit durch die Saugöffnung eingeführtem Fluid, ohne die Benetzungslänge am Umfang zu ändern, und verursacht eine Störung des durch die Saugöffnung eingeführten Fluids. Durch diese Störung kann das von außen durch die Saugöffnung eingeführte Fluid keine rotierende Fluidströmung in dem Strömungswegabschnitt nahe der Saugöffnung bilden. Lediglich nach dem Durchströmen dieser Mischzone wird eine effektive rotierende Fluidströmung gebildet. Gemäß einem durch die Erfinder durchgeführten Meßexperiment erstreckt sich diese Mischzone etwa mit einem Umfangswinkel von 40° ausgehend von der Saugöffnungsseite zu der Ausströmöffnungsseite. In üblichen Zentrifugalpumpen kann daher über einen Umfangswinkel von z.B. ungefähr 40° in einer solchen Mischzone keine rotierende Fluidströmung gebildet werden, so daß eine Druckerhöhung nicht möglich wird und folglich der Druck niedrig ist. Dadurch werden die Betriebseigenschaften ungünstig beeinflußt und die Geräuschbildung verstärkt. Diese Störung der Fluidströmung verursacht eine Verschlechterung der hydraulischen und aerodynamischen Eigenschaften.
  • Die DE-876 285 B offenbart einen Umlaufverdichter, der einen Seitenkanal für Gase und Dämpfe aufweist. Bei diesem Umlaufverdichter, der auch als Vakuumpumpe arbeiten kann, bilden ein Laufradkanal zusammen mit einem Seitenkanal einen ringförmig um die Laufachse angeordneten Arbeitsraum, der im Seitenkanal zwischen der Ein- und Auslaßöffnung unterbrochen ist. In diesen Arbeitsraum tritt das Fördergut in einer um die Mittellinie des Arbeitsraums kreisenden Bewegung mehrmals aus dem Seitenkanal in den Laufradkanal ein.
  • Um die Energieverluste beim Eintreten des Fluidstroms aus einem optimierten Seitenkanal in einen nachgeschalteten Seitenkanal zu verringern, erhalten die Querschnittsflächen der Schaufelkränze und Seitenkanäle einen kreisförmigen bzw. elliptischen Querschnitt, so daß der Querschnitt des Arbeitsraums entsprechend der zunehmenden Verdichtung und dem abnehmenden spezifischen Volumen des Fördergutes längs des Umfangs in der Umlaufrichtung stetig abnimmt.
  • Aus dieser Druckschrift sind keine Mittel zur Bildung eines Zusatzströmungswegs bekannt, durch den einem durch den Eintrittsstzutzen zugeführten Fluid ein Zusatzfluid zuführbar wäre, um in dem Strömungskanal eine rotierende Fluidströmung zu bilden.
  • Aus der DE-24 09 183 A1 ist ein Ringverdichter bekannt, der im Bereich des Seitenkanalunterbrechers zwischen Ein- und Austrittsöffnung des Kanals mindestens eine Entspannungsdüse aufweist, durch die das sich zwischen den Schaufeln befindliche komprimierte Gas entspannbar ist. Der so erzeugte Gasstrahl wird entweder unmittelbar in den Seitenkanal geleitet, oder er wird im Bereich des Seitenkanals auf die Radschaufeln gerichtet, oder aber der Gasstrahl wird zur Beschleunigung und Vorkomprimierung des angesaugten Frischgases verwendet.
  • Das zusätzlich eingeleitete Fluid wird aber hierbei nicht zum Erzeugen einer rotierenden Fluidströmung in dem Strömungskanal verwendet.
  • Auch geht aus dieser Druckschrift nicht hervor, zum Minimieren der mitgeführten Fluidströmung eine Querschnittsverminderung des ringförmigen Strömungskanals vorzusehen und damit die mit der mitgeführten Fluidströmung verbundenen Nachteile zu vermeiden bzw. zu vermindern, wie z.B. die höhere Geräuschentwicklung und die durch innere Strömungsturbulenzen verursachten Verluste.
  • Ähnlich verhält es sich mit dem aus der DE-24 09 184 A1 bekannten Ringverdichter, dessen Seitenkanalunterbrecher zwischen der Ein- und Austrittsöffnung des Kanals mit mindestens einer Öffnung versehen ist. Mit dieser Öffnung ist eine Rückführleitung verbunden, die einen Teil des im Bereich des Seitenkanalunterbrechers in den Schaufelzellen befindlichen Gases an eine Stelle des Seitenkanals führt, an der der Druck zwischen dem Anfangs- und Enddruck liegt.
  • Auch hier wird das dem Fluidstrom zusätzlich zugeführte Fluid aus den Schaufelzellen nicht zur Erzeugung einer rotierende Fluidströmung verwendet, und der Querschnitt des Strömungskanals ist in einem Bereich zwischen Ein- und Austrittsöffnung wegen des Einleitens des Zusatzfluids sogar vergrößert.
  • Aus der DE-258 737 A ist ein Seitenkanalverdichter bekannt; bei dem an den Übergangsbereichen zwischen der Ansaug- bzw. Druckleitung und dem Verdichtungsraum eine Umlenkung des Mediums erfolgt, die durch eine die Eintritts- bzw. die Austrittsströmung teilende Strömungsleiteinrichtung unterstützt wird. Der Wirkungsgrad des Seitenkanalverdichters soll durch die Verwendung der beschriebenen Strömungsleiteinrichtungen erhöht und der Geräuschpegel verringert werden. Eine Verringerung des Strömungskanalquerschnitts läßt sich dieser Druckschrift ebenso wenig entnehmen wie die Verwendung von Mitteln zur Bildung eines Zusatzströmungswegs zum Zuführen eines Zusatzfluids.
    •
  • Es ist Aufgabe der Erfindung, ein Wirbelstromgebläse mit einer verbesserten Leistungsfähigkeit zu realisieren, das über den gesamten Volumenstrombereich mit einem geringen Geräuschpegel arbeitet und einen hohen statischen Druck erzeugt, das in dem gesamten Fluidströmungsweg eine effektive rotierende Fluidströmung bildet, die nahe der Saugöffnung gleichmäßig abströmt, das die mitgeführte Fluidströmung effektiver verwertet und das den Einfluß des Fluidverlustes vermindert.
  • Die Aufgabe wird durch die Merkmale des Anspruchs 1 gelöst.
  • Erfindungsgemäß weist das Gehäuse des Wirbelstromgebläses einen Teilbereich mit verringertem Querschnitt auf, wodurch eine Geräuschverminderung und ein hoher statischer Druck erreicht werden kann.
  • Gemäß einer erfindungsgemäßen Ausgestaltung ist ein Abschnitt der mit einem verringerten Querschnitt auszubildenden ringförmigen Nut entlang einer durch eine Drehachse führenden Ebene ausgeschnitten und weist einen abgeschrägten Vorsprung auf, der sich von nahe der äußeren Umfangskante der ringförmigen Nut zu dem Boden der ringförmigen Nut erstreckt.
  • Gemäß einer anderen Ausgestaltung der Erfindung vergrößert sich die Tiefe der ringförmigen Nut ausgehend von einer dem Schaufelrad gegenüberliegenden Fläche des Gehäuses, und zwar in folgender Reihenfolge: mittig zwischen dem zentralen Abschnitt (Saug-/Ausström-Mitte) des ringförmigen Strömungskanals und der Saugöffnung, der Saug-/Ausström-Mitte des ringförmigen Strömungskanals und mittig zwischen der Saug-/Ausström-Mitte des ringförmigen Strömungskanals und der Ausströmöffnung.
  • Gemäß der Erfindung wird das Schaufelrad durch einen Antrieb angetrieben und erzeugt eine aus dem äußeren Umfangsbereich des Schaufelrads ausströmende innere Fluidströmung. Die verkleinerte Querschnittsfläche der ringförmigen Nut stellt sich für die von dem Schaufelrad ausströmende innere Fluidströmung als eine abgeschrägte Fläche dar, die das Fluid derart nach innen leitet, daß der Verlauf der inneren Fluidströmung positiv geändert wird. Dadurch wird der aus dem äußeren Umfangsbereich des Schaufelrads ausströmende innere Fluidstrom zu dem inneren Umfangsbereich geführt und strömt nahe einer Fluidströmung, die von dem äußeren Umfangsbereich des Schaufelrads beabstandet ausströmt. In dieser Weise wird das Auftreten von mitgeführter Fluidströmung minimiert, die oft durch Strömungsablösung, bedingt durch den Strömungsge schwindigkeitsunterschied zwischen dem aus dem äußeren Umfangsbereich des Schaufelrads ausströmenden Fluid und dem von dem äußeren Umfangsbereich beabstandet strömenden Fluid, verursacht wird. Dadurch kann das Auftreten von Geräuschen und gleichzeitig der durch innere Strömungsturbulenzen verursachte Verlust vermindert werden. Weiterhin ist es dadurch möglich, einen hohen statischen Druck zu erreichen. Außerdem kann das Auftreten von Geräuschen nahe einer Betriebsweise ohne Ausströmfluidstrom (zwischen den Schaufeln mitgeführtes Fluid) dadurch vermindert werden, daß der innere Fluidstrom schnell in den inneren Umfangsbereich geleitet und die Einströmgeschwindigkeit des Fluids an dem inneren Umfangsbereich des Schaufelrads verkleinert wird. Gleichzeitig ist es möglich, den durch innere Strömungsturbulenzen hervorgerufenen Verlust zu reduzieren, wodurch ein gesteigerter statischer Druck erzeugt werden kann. Weiterhin kann eine Verringerung des Luftvolumens verhindert werden, da die Querschnittsfläche des Strömungskanals auf der Saug- oder Einlaßseite unverändert gehalten wird.
  • Gemäß einer weiteren Ausgestaltung der Erfindung ist das als Zentrifugalpumpe ausgebildete Wirbelstromgebläse mit einem Zusatzströmungsweg zur Zufuhr von Zusatzfluid zu einem durch die Saug- oder Einlaßöffnung zugeführten Fluid versehen, damit das Fluid in eine derartige Richtung geleitet wird, daß in dem Strömungskanal eine rotierende Fluidströmung gebildet wird.
  • Erfindungsgemäß kann das Zusatzfluid von außen zugeführt werden, es ist jedoch wünschenswert und vorteilhaft, die mitgeführte Fluidströmung zu verwenden. Weiterhin ist es wünschenswert, daß das Zusatzfluid relativ zur Bewegungsrichtung des Schaufelrads nach vorne gerichtet zugeführt wird, insbesondere in einem Winkel im Bereich von 5° bis 35°, wobei als Bezugsebene die Fläche der Trennwand des Strömungskanals verwendet wird, die einen sehr kleinen Spalt zu dem Schaufelrad aufweist (bzw. dem Schaufelrad gegenüber angeordnet ist).
  • In Verbindung mit der Verwendung der mitgeführten Fluidströmung als Zusatzfluid wird vorteilhafterweise ein Ausström-Führungsabschnitt zum Führen der mitgerissenen Fluidströmung verwendet, so daß sie schräg nach vorne in Bezug auf die Bewegungsrichtung der Schaufeln des Schaufelrads auf der Saug- oder Einlaßöffnungsseite der Trennwand ausströmt. Die Trennwand weist zum effektiven Führen der Fluidströmung von der Saugöffnung in den ringförmigen Strömungskanal einen Führungsabschnitt auf. Das zwischen benachbarten Schaufeln verbleibende Fluid wird bei verschlossener Ausström- oder Auslaßöffnung (durch die Trennwand) von dem Führungsabschnitt zur Saugöffnungsseite gefördert. Obwohl der Führungsabschnitt getrennt von der Trennwand ausgeführt werden kann, ist es wünschenswert, daß er in der Trennwand ausgeformt ist. Der Abschnitt der Trennwand, in der der Führungsabschnitt ausgebildet werden soll, kann in Form einer Öffnung oder seitwärts ausgeschnitten ausgebildet werden.
  • Erfindungsgemäß ist die Position und der Winkel der relativ zur Bewegungsrichtung des Schaufelrads nach vorne gerichteten Oberfläche sehr wichtig, wenn der Ausström-Führungsabschnitt in dem Führungsabschnitt der Trennwand zum Ausführen der mitgeführten Fluidströmung schräg nach vorne relativ zu der Bewegungsrichtung des Schaufelrads gebildet ist.
  • Wenn der Ausström-Führungsabschnitt an der äußeren Umfangsseite (des Schaufelrads) ausgebildet ist, ist es wünschenswert, daß die Lage der Öffnung seitlich gegenüberliegend des Schaufelrads mehr nahe dem äußeren Umfang in radialer Richtung angeordnet ist, und zwar der Schaufel gegenüberliegend, und insbesondere, daß die Öffnung außerhalb der Schaufelbreitenmitte in der radialen Richtung angeordnet ist und daß die Öffnung in radialer Richtung in bezug auf die Schaufelmitte 1/6 oder mehr an der äußeren Umfangsseite angeordnet ist. In Umfangsrichtung ist die Lage der seitlichen Öffnung des Ausström-Führungsabschnitts vorzugsweise so bestimmt, daß das hintere Ende des Führungsabschnitts der Trennwand etwa einen Abstand von 1,5–2,5 mal dem Schaufel-zu-Schaufel-Abstand zu dem Vorderende in Richtung der Bewegung des Schaufelrads aufweist. Ferner weist der Winkel der relativ zu der Bewegung des Schaufelrads nach vorne gerichteten Fläche, der wichtig ist für die düsenartige Strömung der mitgeführten Fluidströmung, vorzugsweise zwischen 5° und 35° auf, relativ zu der Bewegungsrichtung des Schaufelrads, wobei die Bezugsebene die Oberfläche der Trennwand ist, die mit einem sehr kleinen Spalt zu dem Schaufelrad angeordnet ist.
  • Wenn der Ausström-Führungsabschnitt an der inneren Umfangsseite angeordnet ist, ist es wünschenswert, daß die an der den Schaufeln des Schaufelrads seitlich gegenüberliegend angeordnete Öffnung mehr in Richtung der inneren Umfangsseite gegenüber den Schaufeln angeordnet ist, insbesondere daß die Öffnung innerhalb eines mittleren Teils der Schaufelbreite in radialer Richtung angeordnet ist und bezüglich dem mittleren Teil der Schaufel in radialer Richtung der Schaufel 1/6 oder mehr an der inneren Umfangsseite angeordnet ist. In Umfangsrichtung ist die Öffnung des Ausström-Führungsabschnitts gegenüber der Schaufel vorzugsweise so angeordnet, daß das hintere Ende des Führungsabschnitts der Trennwand einen Abstand von 1,5 bis 2,5 mal dem Schaufel-zu-Schaufel-Abstand zu dem vorderen Ende in Richtung der Bewegung des Schaufelrads aufweist. Ferner ist der Winkel der Fläche, die relativ zu der Bewegungsrichtung des Schaufelrads nach vorne angeordnet ist, vorzugsweise in einem Bereich von 5° bis 35° relativ zu der Schaufelradbewegungsrichtung angesiedelt, was für die düsenartige Strömung der mitgeführten Fluidströmung wichtig ist. Als Bezugsebene wird hier die Fläche der Trennwand verwendet, die bezüglich des Schaufelrads mit einem sehr kleinen Spalt beabstandet ist.
  • Durch die Zufuhr der Zusatzfluidströmung zu dem über die Saugöffnung zugeführten Fluid, wodurch, wie oben erwähnt, eine rotierende Strömung ausgebildet wird, wird das Fluid, das nahe der Saugöffnung leicht gestört werden kann, durch die Zusatzfluidströmung über eine vergrößerte Benetzungslänge am Umfang gezogen und in Richtung einer Rotation geführt. Dadurch kann der gesamte Strömungsweg effektiver genützt und das Fluid in dem Strömungsweg durch die Schaufeln in eine Drehbewegung versetzt und mit Druck beaufschlagt werden, wodurch es möglich wird, den Druck anzuheben und die Leistungsfähigkeit zu steigern. Da die Störung des Fluids an der Saugöffnungsseite durch die Zusatzfluidströmung vermindert werden kann, ist es möglich, die Geräuschentwicklung zu vermindern. Weiterhin kann die eine Störung bildende mitge führte Fluidströmung, wenn sie als Zusatzfluidströmung verwendet wird, effektiv für die Drehbewegung ausgenützt werden, wodurch eine weitere Verbesserung der Leistung erzielt werden kann.
    •
  • Weitere Vorzüge und Besonderheiten der Erfindung ergeben sich aus der folgenden Beschreibung von Ausführungsbeispielen anhand der Zeichnungen. Es zeigen:
  • 1 eine Explosionsdarstellung des erfindungsgemäßen Wirbelstromgebläses,
  • 2 eine Draufsicht auf einen mit Fluid durchströmten Abschnitt des Zentrifugalgebläses von 1,
  • 3(A) einen Querschnitt entlang der Linie 3A-3A von 2, der einen Teil des Querschnittsverminderers zeigt, und 3(B) einen Querschnitt entlang 3B-3B in 2;
  • 4 eine Ansicht, die den Querschnittsverminderer in dem Fluidabschnitt als Linienmodell zeigt,
  • 5 einen Längsschnitt des erfindungsgemäßen Aufbaus,
  • 6 eine Draufsicht der Luftströmung in dem Fluidabschnitt von 2,
  • 7(A) einen Querschnitt der inneren Fluidströmung in dem Abschnitt der 6 entlang der Linie 7A-7A, und 7(B) die Störung der inneren Fluidströmung in Umfangsrichtung,
  • 8 ein Geräuschspektrum gemäß einer Ausführungsform der Erfindung,
  • 9 ein Geräuschspektrum einer üblichen Zentrifugalpumpe,
  • 10 einen Querschnitt des fluidführenden Abschnitts und des Querschnittsverminderers gemäß einer anderen erfindungsgemäßen Ausführungsform,
  • 11 einen Querschnitt des fluidführenden Abschnitts und des Querschnittsverminderers gemäß einer Variation der Ausführung von 10,
  • 12 einen Querschnitt des fluidführenden Abschnitts und des Querschnittsverminderers gemäß einer weiteren Änderung der Ausführungsform von 10,
  • 13 einen Querschnitt eines fluidführenden Abschnitts und des Querschnittsverminderers gemäß einer weiteren Änderung der Ausführungsform von 10,
  • 14 einen Querschnitt eines fluidführenden Abschnitts und eines Querschnittsverminderers entsprechend einer weiteren Änderung der Ausführungsform von 10,
  • 15 einen Querschnitt eines fluidführenden Abschnitts und eines Querschnittsverminderers gemäß einer weiteren Ausführungsform der Erfindung,
  • 16(A) einen Querschnitt eines fluidführenden Abschnitts und eines Querschnittsverminderers einer weiteren Ausführungsform der Erfindung und 16(B) einen Querschnitt eines fluidführenden Abschnitts und eines Querschnittsverminderers gemäß einer Änderung der Ausführung von 16(B),
  • 17 einen Längsschnitt einer weiteren Ausführungsform der Erfindung mit einem Doppelseiten-Schaufelrad,
  • 18 eine Draufsicht auf einen fluidführenden Abschnitt der Ausführungsform von 17,
  • 19(A) einen Querschnitt eines fluidführenden Abschnitts entlang der Linie 20A-20A der 18 und 19(B) einen Querschnitt entlang der Linie 20B-20B von 19(A),
  • 20 einen Querschnitt eines fluidführenden Abschnitts einer Änderung der Ausführungsform von 18,
  • 21 einen Querschnitt eines fluidführenden Abschnitts einer weiteren Änderung der Ausführungsform von 18,
  • 22 einen Querschnitt eines Hauptabschnitts eines Zentrifugalgebläses gemäß einer weiteren erfindungsgemäßen Ausführungsform,
  • 23 einen Querschnitt entlang der Linie 24-24 von 22,
  • 24 einen Querschnitt des gesamten Aufbaus des Zentrifugalgebläses der Ausführungsform von 22,
  • 25 eine Vorderansicht des Zentrifugalgebläses der
  • 22 mit entferntem Seitendeckel und Schaufelrad,
  • 26 eine Ansicht zur Erklärung der Funktionsweise des Zentrifugalgebläses,
  • 27 eine Darstellung zur Erklärung des Wirbelstromprinzips des Zentrifugalgebläses,
  • 28 ein Diagramm der aerodynamischen Charakteristik, wobei Versuchsergebnisse der Ausführungsform von 22 angetragen sind,
  • 29 einen Querschnitt eines Hauptabschnitts eines Zentrifugalgebläses einer weiteren Ausführungsform der Erfindung,
  • 30 einen Querschnitt entlang der Linie 31-31 von 29,
  • 31 eine Vorderansicht des Zentrifugalgebläses der 29 mit entferntem Seitendeckel und Schaufelrad,
  • 32 ein Diagramm der aerodynamischen Charakteristik, wobei Versuchsergebnisse der Ausführungsform von 29 angetragen sind,
  • 33 einen Querschnitt eines Hauptabschnitts eines Zentrifugalgebläses gemäß einer weiteren Ausführungsform der Erfindung,
  • 34 einen Querschnitt entlang der Linie 35-35 von 33,
  • 35 einen Querschnitt entlang der Linie 36-36 von 34,
  • 36 einen Querschnitt des gesamten Aufbaus des Zentrifugalgebläses von 33, und
  • 37 ein Diagramm der aerodynamischen Charakteristik, wobei Versuchsergebnisse der Ausführungsform von 33 aufgetragen sind.
  • Die 1 und 5 zeigen ein Wirbelstromgebläse, z.B. eine Glockenzentrifugalpumpe mit einem einseitigen Schaufelrad und mehreren Schaufeln 1a, die in einer in einem Schaufelrad 1 vorgesehenen ringförmigen Nut 1b angeordnet sind. Das Schaufelrad 1 ist für eine Drehbewegung auf der durch einen Antrieb 4 angetriebenen Welle 14 angeordnet. Ein Gehäuse 3 weist eine Einlaß- oder Saugöffnung 3b und eine Auslaß oder Ausströmöffnung 3c und einen Aufnahmeraum zur inneren Aufnahme des Schaufelrads 1 auf. In dieser Ausführungsform wird als Antrieb 4 ein Induktionsmotor verwendet. In dem den Flügeln oder Schaufeln 1a des Schaufelrads 1 gegenüberliegenden Teil des Gehäuses 3 ist eine ringförmige Nut 3a des Gehäuses (im folgenden als ringförmige Nut 3a bezeichnet) vorgesehen, die sich von der Saugöffnung 3b zu der Ausströmöffnung 3c entlang der Drehbewegungsrichtung des Schaufelrads 1 erstreckt und zu den Schaufeln 1a hin geöffnet ist.
  • Das Schaufelrad 1 weist mehrere Schaufeln 1a auf, die derart angeordnet sind, daß sie sich quer zu der ringförmigen Nut 3a erstrecken, wobei die ringförmige Nut 1b des Schaufelrads 1 (im folgenden als ringförmige Nut 1b des Schaufelrads 1 bezeichnet) gegenüber der ringförmigen Nut 3a mit einem kleinen Spalt g angeordnet ist, wie in 3(A) gezeigt.
  • Ein Teil der ringförmigen Nut 3a am Umfang zwischen der Saugöffnung 3b und der Ausströmöffnung 3c ist durch einen Trenn wandabschnitt (Trennwand) 3d abgetrennt. Die Saugöffnung 3b am Ende der Drehbewegung des Schaufelrads 1 und die Ausströmöffnung 3c am Anfang der Drehbewegung des Schaufelrads 1 sind im Bodenbereich der ringförmigen Nut 3a nahe der Trennwand 3d geöffnet. Ein Querschnittsverminderer 3f kann zur Verminderung der Querschnittsfläche der ringförmigen Nut 3a in einem Teil eines Bereichs angeordnet sein, der sich von zumindest der Ausströmöffnung 3c zu einem auf halbem Weg oder mittig (im folgenden als Saug-/AusströmMitte 3e bezeichnet) eines Abschnitts der ringförmigen Nut 3a zwischen der Saugöffnung 3b und der Ausströmöffnung 3c erstreckt, gezeigt in 2.
  • Der Querschnittsverminderer 3f dieser Ausführungsform ist ein Reduzierabschnitt, gezeigt in den 2–4, und stellt einen Abschnitt dar, der entlang einer durch eine Drehachse führenden Ebene angeordnet ist, wobei der Querschnittsverminderer 3f einen abgeschrägten Vorsprung aufweist, der sich von nahe der äußeren Umfangskante der ringförmigen Nut 3a (nahe dem kleinen Spalt g des Umfangs des Schaufelrads 1) zum Boden dieser ringförmigen Nut 3a erstreckt. Der Querschnittsverminderer ist in einem Bereich, der sich von der Saug-/Ausström-Mitte 3e der ringförmigen Nut 3a zu der Mitte der Ausströmöffnung 3c erstreckt, angeordnet, insbesondere in einer 70%-Zone nahe der Saug-/Ausström-Mitte 3e, gezeigt in 2. Erfindungsgemäß ist zwischen der Saug-/Ausström-Mitte 3e und der Ausströmöffnung 3c ein Winkel von 160° vorgesehen, wodurch daher der Querschnittsverminderer 3f innerhalb eines Bereichs von bis zu 112°, ausgehend von der Saug-/Ausström-Mitte 3e, angeordnet ist. Der maximale Anordnungsbereich für den Querschnittsverminderer startet bei der Saug-/Ausström-Mitte 3e und erstreckt sich bis zu einem Winkel von 112° entlang der ringförmigen Nut in Richtung der Ausströmöffnung 3c. Der minimale Anordnungsbereich startet, durch Versuche ermittelt, bei einem Winkel von 30° entlang der ringförmigen Nut in Richtung der Ausströmöffnung 3c, ausgehend von der Saug-/Ausström-Mitte 3e, und erreicht einen Winkel von 90°, ausgehend von der Saug-/Ausström-Mitte 3e. Die Länge des Bereichs, in dem der Querschnittsverminderer angeordnet ist, entspricht ungefähr 50 % des Maximalwerts.
  • Der Querschnittsverminderer kann an dem Ausström- oder Saugöffnungsabschnitt vorgesehen sein. In diesem Fall nimmt an der Auslaß- oder Ausströmseite der Teil der inneren Fluidströmung, der gegen die Trennwand 3d anströmt, eine gleichmäßige Strömung an, wodurch weiterhin eine Geräuschreduzierung möglich wird. An der Einlaßseite wird die innere Fluidströmung in die Nähe des Schaufelrads 1 geleitet und im wesentlichen durch das Schaufelrad 1 beschleunigt, wodurch das Luftvolumen (Volumenstrom) vergrößert wird. Erfindungsgemäß treibt der Antrieb 4 über die Welle 14 das Schaufelrad 1 an und erzeugt in der ringförmigen Nut 3a und in der ringförmigen Nut 1b des Schaufelrads durch mehrere Schaufeln 1a in der ringförmigen Nut 1b des Schaufelrads eine innere Fluidströmung, gezeigt in den 3(A) und 3(B). Die erfindungsgemäße Zentrifugalpumpe ist derart aufgebaut, daß die innere Wirbelströmung von der Saugöffnung 3b des Gehäuses zu der Ausströmöffnung 3c über die Saug-/Ausström-Mitte 3e und den Querschnittsverminderer 3f strömt.
  • Erfindungsgemäß wird ein innerer Fluidstrom ausgebildet, mit einem Primärfluidstrom, der im wesentlichen in Richtung der Dreh bewegung des Schaufelrads 1, ausgehend von der Saugöffnung 3b, zur Mitte 3c zwischen der Saug- und der Ausströmseite beschleunigt wird und wobei ein zweiter Fluidstrom ausgebildet ist, der in den ringförmigen Durchgängen 1b und 3a strömt. Der innere Fluidstrom strömt gleichmäßig ohne ein Abreißen der Strömung durch den Querschnittsverminderer 3f, der übertrieben wie durch das Gittermodell in 4 dargestellt ausgebildet ist, ausgehend von der Mitte 3e zwischen der Saug- und der Ausströmseite zu der Ausströmöffnung 3c. Dadurch wird es möglich, die sich aus dem Abreißen der Strömung ergebenden Turbulenzen zu vermeiden und folglich ein Auftreten von Geräuschen und von Druckverlust zu vermeiden.
  • Die innere Fluidströmung nahe einer Betriebsweise ohne Ausströmvolumenstrom, wenn zum Beispiel die Ausströmöffnung blockiert ist, wird sich gemäß den 6 bis 7(B) ausbilden. In diesem Fall wird die innere Fluidströmung schnell in Richtung des inneren Umfangs über den Querschnittsverminderer 3f geführt, wodurch die Einströmgeschwindigkeit der inneren Fluidströmung in den inneren Umfangsabschnitt des Schaufelrads verringert wird und die Geräuschbelastung und ein Leistungsverlust, verursacht durch innere Fluidströmungsturbulenzen, verringert werden können, woraus sich ein höherer statischer Druck ergibt. Die innere Fluidströmung 30, gezeigt in 6, strömt, ausgehend von dem Punkt S1 an dem äußeren Umfang des Schaufelrads 1, mit einem hohen Volumenstrom an dem äußeren Umfang der ringförmigen Nut 3a in die ringförmige Nut 3a des Gehäuses bis zu dem Punkt S2, in Richtung der Drehbewegung des Schaufelrads 1. Dieser Fluidstrom strömt nicht zu der Ausströmöffnung 3c, sondern in die umgekehrte Richtung zur Drehbewegung am inneren Umfang der ringförmigen Nut 3a und kehrt nahe dem ursprünglichen Ausströmpunkt S1 am Punkt S3 zurück, so daß nur ein effektiver Teil des ausströmenden Fluids in der ringförmigen Nut 3a strömt. Die Fluidströmung an den äußeren und inneren Umfängen ist wie folgt:
    Äußere Umfangsseite des Gehäuses: S1 → S2 (das Fluid strömt für einen ersten Voreilwinkel Θ2 in Richtung der Drehbewegung),
    Innere Umfangsseite des Gehäuses: S2 → S3 (das Fluid strömt für einen ersten Rückkehrwinkel in eine umgekehrte Richtung zur Drehbewegung)
  • Das am Punkt S1 am äußeren Umfang des Schaufelrads 1 ausströmende Fluid kehrt nicht zum Punkt S1 zurück, wenn es zum inneren Umfang des Schaufelrads 1 zurückströmt, sondern in Richtung der Drehbewegung zu dem Punkt S3, der durch die mitgeführte Fluidströmungsmenge nach vorne (in Schaufelraddrehrichtung) bewegt wurde.
  • Wenn der Bereich in der ringförmigen Nut 3a einen halbkreisförmigen Querschnitt aufweist, wird das Fluid durch eine Menge vergrößert, die dem ersten Voreilwinkel Θ2 entspricht, und strömt ausgehend am äußeren Umfang der ringförmigen Nut 3a von dem Punkt S1 zu dem Punkt S2. Auch das Fluid, das durch eine dem zweiten Voreilwinkel Θ2' entsprechende Menge vergrößert wird, kehrt ausge hend von dem Punkt S'2 zurück zu dem Punkt S3 auf dem inneren Umfang der ringförmigen Nut 3a, und dadurch strömt das Fluid ausgehend von dem Punkt S3 mit einer Strömungsgeschwindigkeit w1 in das Schaufelrad. In der Betriebsweise des Zentrifugalgebläses ohne ausströmenden Volumenstrom ist der auftretende Lärm überwiegend auf das am inneren Umfang des Schaufelrads einströmende Fluid durch die dadurch verursachten Turbulenzen zurückzuführen. Durch Messungen der inneren Fluidströmung kann nachgewiesen werden, daß das Gebläse den Nachteil hat, daß ein hoher Geräuschpegel und eine hohe Turbulenz entsteht, wenn das Fluid in das Schaufelrad strömt, da die Strömungsgeschwindigkeit w1 ungefähr doppelt so groß ist wie u2, die die Umfangsgeschwindigkeit des Schaufelrads darstellt.
  • Messungen der inneren Fluidströmung zum Beispiel eines Zentrifugalgebläses mit einem Schaufelrad mit einem Durchmesser D2 von 210 mm und einer Drehzahl von 2850 min–1 ergeben, daß die Umfangsgeschwindigkeit u2 des Schaufelrads 31,3 m/s beträgt, die Strömungsgeschwindigkeit C2 während einer Funktionsweise ohne Ausströmvolumenstrom 78, 5 m/s beträgt (C2 unterscheidet nicht zwischen der Anwesenheit und der Abwesenheit des Querschnittverminderers 3f in dem Gehäuse), die Strömungsgeschwindigkeit C1 6,5 m/s beträgt, die Strömungsgeschwindigkeit w1 93,5 m/s beträgt, und weiter, daß wie in 9 gezeigt, zwischen 200 und 1000 Hz eine starke Frequenzkomponente (Fluidlärm) und um 2000 Hz ebenfalls eine starke Frequenzkomponente (sirenenartiges Geräusch) auftritt, wobei der Lärmpegel insgesamt bei 63 dB liegt, wie in einem üblichen Zentrifugalgebläse.
  • Gemäß dieser Ausführungsform kann sich, wie in 6 gezeigt, die Fluidströmung von 30 in 30' ändern, und die Länge des Kreisbogens zwischen S1 und S2 kann durch die Reduzierung der Durchgangsfläche an dem äußeren Umfang der ringförmigen Nut 3a kürzer ausgeführt werden als im Vergleich zu üblichen Ausführungen, wenn die ringförmige Nut 3a mit einem halbkreisförmigen Querschnitt, wie in 7(A) gezeigt, nicht verwendet wird. Daher ist der Voreilwinkel der Fluidströmung in Richtung der Drehbewegung des Schaufelrads von dem üblichen Wert Θ2 stark auf Θ2' verringert.
  • Mit der Verringerung des Voreilwinkels der Fluidströmung von Θ2 auf Θ2' an dem äußeren Umfang der ringförmigen Nut 3a sinkt der Rückkehrwinkel der Fluidströmung von dem Punkt S'2 zu dem Punkt S3 am inneren Umfang der ringförmigen Nut 3a entsprechend von dem ersten auf den zweiten Rückkehrwinkel. Daher wird die Einströmgeschwindigkeit des Fluids in das Schaufelrad gleich der Einströmgeschwindigkeit w1' und ist viel kleiner als die übliche Einströmgeschwindigkeit w1.
  • Wenn der Durchmesser des Schaufelrads D2 210 mm beträgt, wird die Einströmgeschwindigkeit w1' des in das Schaufelrad strömenden Fluids gemäß der vorliegenden Ausführungsform 65,2 m/s, was bedeutend kleiner ist als die übliche Einströmgeschwindigkeit w1 von 93,5 m/s. Als Folge davon sinken die durch das Einströmen von Fluid in das Schaufelrad entstehenden Turbulenzen auch stark und die Geräuschamplitude (frequency component) sinkt im Bereich von 200 – 1000 Hz und 2000 Hz, wodurch der Geräuschpegel auf 56 dB sinkt, wie in 8 gezeigt. Dieser Geräuschpegel ist um 7 dB niedriger als der bei dem oben genannten üblichen Wirbelstromgebläse.
  • Weiterhin ist der Leistungsbedarf für das Gebläse um etwa 20 % oder mehr durch die Verringerung von Turbulenzen gesenkt.
  • In der vorliegenden Ausführungsform weist, wie oben beschrieben, die ringförmige Nut in dem Gehäuse der glockenförmigen Zentrifugalpumpe an deren äußeren Umfang einen Querschnittsverminderer auf, zum Reduzieren eines Teilquerschnitts durch eine Abschrägung, die an dem äußeren Umfang nahe eines schmalen Spalts beginnt und die innere Fluidströmung, die von dem äußeren Umfang des Schaufelrads zum inneren Umfang hin strömt, entlang der Abschrägung führt. Dadurch wird ein Abreißen der Strömung verhindert, wodurch eine Geräuschreduzierung und ein hoher statischer Druck erzielt werden kann. Dadurch kann erfindungsgemäß der Vorteil erzielt werden, daß der Geräuschpegel um ungefähr 7 dB vermindert werden kann, wodurch die gesamte erzeugte Geräuschmenge (noise energy) um 20 % gesenkt werden kann und gleichzeitig der Druck um etwa 10 % erhöht werden kann. Im allgemeinen ist der Querschnittsverminderer einstückig mit der ringförmigen Nut ausgebildet. Der Querschnittsverminderer 3f kann jedoch auch ein von dem Gehäuse unterschiedliches Teil sein, das in der ringförmigen Nut 3a befestigt ist. Der Querschnittsverminderer 3f kann derart aufgebaut sein, daß er die innere Fluidströmung zum inneren Umfang entlang der Abschrägung führt. Das Gehäuse kann im allgemeinen aus Aluminium in einem Kokillengußverfahren hergestellt werden, wobei der Querschnittsverminderer 3f aus Stahl, Keramik oder aus fluorplastischem Material hergestellt sein kann. Wie in 3(A) gezeigt, kann die Ausbildung des Querschnittsverminderers 3f als unterschiedliches Teil zu der ringförmigen Nut 3a, zum Beispiel, die Anordnung optimieren, wodurch die Verwendung von verschleiß- und korrosionsfesten Materialien ermöglicht wird und auch das Ersetzen des Querschnittsverminderers 3f vereinfacht wird. Dadurch ist es möglich, den Querschnittsverminderer 3f in einem guten Zustand zu halten, sogar wenn die Zentrifugalpumpe einer inneren Strömungsgeschwindigkeit ausgesetzt wird, die doppelt so hoch ist wie die Umfangsgeschwindigkeit.
  • Gemäß einer anderen Ausführungsform der Erfindung, die in den 10–15 beschrieben ist, wird eine Stelle der Abschrägung, die sich ungefähr mittig an dem Querschnittsverminderer 3f befindet, genauer definiert und untersucht, wodurch die Funktion der Abschrägung effektiver wird. Erfindungsgemäß erstreckt sich der Bereich nahe der Saug-/Ausström-Mitte 3e über etwa 70 % eines Bereichs, der sich von zumindest der Saug-/Ausström-Mitte 3e der ringförmigen Nut 3a, die zwischen der Saugöffnung 3b und der Ausströmöffnung 3c ausgebildet ist, zu der Mitte der Ausströmöffnung 3c erstreckt. Der Querschnittsverminderer 3f ist derart ausgebildet, daß, wie in 10 gezeigt, ein Punkt P1 unter der Oberfläche des Querschnittsverminderers 3f (der Oberfläche der Abschrägung) mit einem Durchmesser von (3D2 + D1)/4 in der ringförmigen Nut 3a angeordnet ist, mit einem Abstand (D2 – D1)/8 von der Bodenfläche der ringförmigen Nut 3a mit einem Durchmesser (D2 + D1)/2 der ringförmigen Nut 3a, wenn kein Querschnittsverminderer 3f in der ringförmigen Nut 3a vorhanden ist. In der obigen Beschreibung sind D1 und D2 die inneren und äußeren Umfangsdurchmesser der ringförmigen Nut 3a, gemessen von der Mitte der Welle 14. In der vorliegenden Ausführungsform liegt zwischen der Saug-/Ausström-Mitte 3e und der Mitte der Ausströmöffnung ein Winkel von 160°. Daher wird die Tiefe der ringförmigen Nut 3a, sofern diese dem obigen Ver hältnis entspricht, in einem Bereich, der von der Saug-/Ausström-Mitte 3e bis zu einem Winkel von 112° führt, geringer. Dieser Bereich kann bis zu 70 % eines Bereichs betragen, der sich, wenn nötig, von der Saug-/Ausström-Mitte 3e zu der Mitte der Ausströmöffnung 3b nahe der Saug-/Ausström-Mitte 3e erstreckt.
  • Auf der Ausström- oder Auslaßseite der Saug-/Ausström-Mitte 3e ist die Fluidströmung mehr in eine Umfangsrichtung als in eine Drehrichtung gerichtet. Daher ist eine Gegenmaßnahme zur Lärmreduzierung ausreichend, wenn sie überwiegend auf die Komponenten der inneren Fluidströmung in Umfangsrichtung ausgeübt wird. Zur Reduzierung von Lärm, der von einer turbulenten Strömung verursacht wird, ist es unbedingt nötig, ein Abreißen der Strömung an dem äußeren Umfang (des Schaufelrads) zu vermeiden. Eine gute Möglichkeit, dieses Abreißen zu vermeiden, ist es, die Querschnittsfläche der ringförmigen Nut zu senken. Wenn jedoch die Querschnittsfläche nur gesenkt wird, wird der untere Durchgang zu schmal werden, so daß das Gas- oder Luftvolumen (Volumenstrom) sinkt.
  • In der vorliegenden Ausführungsform kann eine ausreichende Querschnittsfläche erhalten werden und demgemäß kann ein spezifisches Luftvolumen am inneren Umfang durch das Vorsehen des Querschnittsverminderers 3f an dem äußeren Umfang aufrechterhalten werden, wie vorab beschrieben. Es ist effektiv möglich, durch den Querschnittsverminderer das Abreißen der Luftströmung zu verhindern und den durch die inneren Strömungsturbulenzen verursachten Verlust zu vermindern. In 11 ist eine Abänderung der vorliegenden Ausführungsform gezeigt, in der ein mittlerer Abschnitt des Querschnittsverminderers 3f weniger tief als der Punkt P1, der als Bezugspunkt in 10 verwendet wird, ausgebildet ist, wodurch der Querschnittsverminderer 3f der ringförmigen Nut 3a effektiver wirkt.
  • 12 zeigt eine andere Abänderung der vorliegenden Ausführungsform, in der der Querschnittsverminderer 3f in einem Abschnitt vorgesehen ist, der sich von den inneren und äußeren Umfangskanten der ringförmigen Nut 3a in Richtung der Bodenfläche der ringförmigen Nut 3a erstreckt. In dieser Abänderung ist das Verhältnis bezüglich der Tiefe der ringförmigen Nut an der Position P1 das gleiche wie in 10.
  • 13 zeigt eine weitere Abänderung der vorliegenden Ausführungsform, in der der Querschnittsverminderer 3f aus einem abgeschrägten Vorsprung gebildet ist, der mit einem kleinen Zwischenraum nahe einer Stelle (Kante) mit einem schmalen Spalt beabstandet beginnt, der zwischen dem äußeren Umfang des Schaufelrads 1 und dem äußeren Umfang der ringförmigen Nut 3a gebildet ist und zur Bodenfläche der ringförmigen Nut 3a führt. Der Querschnittsverminderer 3f der ringförmigen Nut 3a weist einen gewissen Zwischenraum zu der äußeren Umfangskante der ringförmigen Nut 3a auf, so daß etwas von einem senkrechten Abschnitt an der äußeren Umfangsseite verbleibt, wodurch das Positionieren des Schaufelrads vereinfacht wird.
  • 14 zeigt eine andere Änderung der vorliegenden Ausführungsform, in der der äußere Umfangsabschnitt des Querschnittsverminderers 3f der ringförmigen Nut 3a weniger tief als der Bezugspunkt P1 in 13 ausgebildet ist, wodurch der Querschnittsverminderer effektiver wird. In dieser Abänderung ist der Querschnittsverminderer 3f derart ausgeführt, daß die Tiefe geringer als (D2 – D1)/10 wird, ausgehend von dem kleinen Abstand bei D2, und zwar eine Tangente zwischen dem Punkt P1 am Durchmesser (3D2 + D1)/4 der ringförmigen Nut 3a und einer Kurve, die die Form eines Abschnitts angibt, der sich von dem Durchmesser (3D2 + D1)/4 der ringförmigen Nut 3a zu D2 erstreckt.
  • In einer weiteren Ausführungsform der erfindungsgemäßen Zentrifugalpumpe enthält die Zentrifugalpumpe, wie in 15 gezeigt, auch das Schaufelrad 1 und das das Schaufelrad 1 aufnehmende Gehäuse 3 mit einer Saugöffnung 3b und einer Ausströmöffnung 3c. In einem den Schaufeln 1a des Schaufelrads 1 gegenüberstehenden Abschnitt des Gehäuses 3 ist die ringförmige Nut 3a entlang der Drehrichtung des Schaufelrads 1 ausgeformt und erstreckt sich von der Saugöffnung 3b zu der Ausströmöffnung 3c und ist in Richtung der Schaufeln 1a geöffnet. In dieser Zentrifugalpumpe ist der Querschnittsverminderer 3f zum Reduzieren der Querschnittsfläche der ringförmigen Nut 3a in einem Teilbereich vorgesehen, der sich zumindest von der Mitte oder dem Mittelpunkt 3e eines Teils der ringförmigen Nut 3a zwischen der Saugöffnung 3b und der Ausströmöffnung 3c und der Mitte der Ausströmöffnung 3c erstreckt. Die Tiefe der ringförmigen Nut 3a von der Oberfläche des Gehäuses 3 gegenüber des Schaufelrads 1 steigt beginnend an einem mittleren Bereich zwischen der Mitte 3e der ringförmigen Nut 3a an, wobei die 15 Querschnitte der ringförmigen Nut 3a bei den in 6 angegebenen Schnittlinien 7A-7A, C-C und D-D in Umfangsrichtung zeigt, und zwar in ansteigender Reihenfolge der Tiefe der ringförmi gen Nut 3a. In der vorliegenden Ausführungsform kann die Verwendung des Querschnittsverminderers 3f den Geräuschpegel senken und einen höheren statischen Druck erbringen, sogar in einem Bereich mit einem großen Luftvolumen, wobei sich weiterhin ein großes spezifisches Luftvolumen ergeben kann, da der Bereich D-D groß ausgeführt ist.
  • In einer anderen Ausführungsform der vorliegenden Erfindung, beschrieben in den 16(A) und 16(B), ist die Abschrägung der ringförmigen Nut 3a einteilig mit dem Gehäuse 3 ausgebildet und die innere Oberfläche der ringförmigen Nut 3a ist abgeschrägt ausgebildet und steht nach innen in die ringförmige Nut 3a innerhalb des Bereichs einer abgeschrägten Ausbildung des Gehäuses 3, wodurch der Querschnittsverminderer 3f gebildet wird. Wie in 16(A) gezeigt, ist die Wanddicke T bei der maximalen Dicke des Gehäuses 3 innerhalb des Bereichs der abgeschrägten Ausbildung zweimal größer als die Wanddicke t eines Bereichs, in dem keine Abschrägung am selben Umfang ausgebildet ist. Wenn ein Gehäuse mit einem dicken Wandabschnitt zur Bildung des Querschnittsverminderers 3f verwendet wird, gezeigt in 16(A), kann das Auftreten von Problemen bei einem abgenützten Gehäuse vermieden werden. Weiterhin kann die Massenproduktion mit einer hohen Qualität dadurch gesichert werden, daß eine Gußform mit der gewünschten Form verwendet wird, wodurch durch ein Erhöhen der Wanddicke des Gehäuses auch eine ansteigende Standzeit ermöglicht wird.
  • 16(B) zeigt eine Abänderung der vorliegenden Ausführungsform, und zwar das als Teil der ringförmigen Nut 3a ausgebildete Gehäuse, das zu einer Abschrägung geformt ist, die sich nach innen in die ringförmige Nut 3a erstreckt, ohne die Dicke zu verändern, wodurch Material gespart und das Gewicht der Zentrifugalpumpe reduziert wird. In der Zentrifugalpumpe ist die Maximalgeschwindigkeit der inneren Strömung im allgemeinen zweimal so groß wie die Umfangsgeschwindigkeit des Schaufelrads. Mit einer so hohen Strömungsgeschwindigkeit sind die oben beschriebenen Erwägungen nötig. In den obigen Ausführungsformen sind Formen der ringförmigen Nut beschrieben, die für einseitige glockenförmige Zentrifugalpumpen verwendet werden können, es ist jedoch auch möglich, die ringförmige Nut mit einem teilweise darin angeordneten Querschnittsverminderer zu versehen, der für eine doppelseitige Schaufelzentrifugalpumpe verwendet wird.
  • In einer weiteren erfindungsgemäßen Ausführungsform, die in den 17 bis 22 gezeigt ist, wird eine doppelseitige Schaufelzentrifugalpumpe ausgeführt. Der Grundaufbau dieser Zentrifugalpumpe wird unter Bezug auf die 17 bis 19(A) und 19(B) erklärt. Die vorliegende Ausführungsform der doppelseitigen Schaufelzentrifugalpumpe weist eine Querschnittsverminderung durch eine Abschrägung auf, die in Richtung des Schaufelrads ausgehend von nahe einem schmalen Spalt geneigt ist, und zwar an der äußeren Umfangsseite der ringförmigen Nut in dem Gehäuse, wobei die Abschrägung in positiver Weise den inneren Fluidstrom, der von dem äußeren Umfang des Schaufelrads ausströmt, zu der Ausströmöffnung oder zu dem inneren Umfang des Schaufelrads entlang der Abschrägung führt.
  • Die doppelseitige Schaufelzentrifugalpumpe der vorliegenden Ausführungsform enthält ein doppelseitiges Schaufelrad 101 mit mehreren an seinem äußeren Umfang angeordneten Schaufeln 101a, die sich nahezu radial in bezug zu einer Drehachse erstrecken, einem Gehäuse 103 mit einer seitlich nahe des äußeren Umfangs angeordneten, ringförmigen Nut 103a, entsprechend den gegenüberliegenden Schaufeln 101a des Schaufelrads 101, einem Seitendeckel 115 mit einer ringförmigen Nut 115a, die seitlich nahe des äußeren Umfangs, den Schaufeln 101a des Schaufelrads 101 gegenüberliegend geöffnet sind, einem Trennwandabschnitt (Trennwand) 103d, der einen Bereich des Umfangs der ringförmigen Nut 103a des Gehäuses abtrennt, einer Saugöffnung 103, die nahe des Trennwandabschnitts 103d des Gehäuses angeordnet und axial zum Schaufelrad 101 geöffnet ist, und einer Ausströmöffnung 103c, die nahe des Trennwandabschnitts 103d des Gehäuses angeordnet ist und seitlich gegenüber dem drehenden Schaufelrad 1 geöffnet ist. In dieser Zentrifugalpumpe ist ein Querschnittsverminderer 103f zum Reduzieren der Querschnittsfläche der ringförmigen Nut 103a in einem Teilbereich vorgesehen, der sich von zumindest der Mitte der ringförmigen Nut 103a zwischen der Saugöffnung 103 und der Ausströmöffnung 103c zu der Ausströmöffnung 103c erstreckt.
  • In dieser Ausführungsform ist das doppelseitige Schaufelrad 101 von einem Antrieb angetrieben und erzeugt wie in der glockenförmigen Zentrifugalpumpe eine innere Fluidströmung. In diesem Fall besteht der ausgebildete innere Fluidstrom aus einem primären Fluidstrom, der vollständig in Richtung der Drehbewegung des Schaufelrads 101 ausgehend von der Saugöffnung 103 zu der Saug-/Ausström-Mitte 103e beschleunigt ist, und einem Sekundärfluidstrom, der in den Schaufeln 101a und dem ringförmigen Strömungskanal 103a als Wirbelströmung strömt. Die innere Fluidströmung strömt infolgedessen gleichmäßig von der Saug-/Ausström- Mitte 103e zu der Ausströmöffnung 103c über den Querschnittsverminderer 103 ohne ein Abreißen der Fluidströmung.
  • In den 18, 19(A) und 19(B) ist die grundlegende Funktionsweise der doppelseitigen Schaufelzentrifugalpumpe der vorliegenden Ausführungsform gezeigt. Das aus dem Zentrum des äußeren Umfangsabschnitts des Schaufelrads 101 ausströmende Fluid wird in Richtung der ringförmigen Nut 103a über den durch einen abgeschrägten Abschnitt gebildeten Querschnittsverminderer 103 geführt. Die innere Fluidströmung strömt aus einer etwas verschobenen Position aus dem Zentrum des äußeren, Umfangs des Schaufelrads 101 aus und wird in Richtung der ringförmigen Nut 103a geführt, nahe der inneren Fluidströmung. Dadurch tritt ein Abreißen der Fluidströmung kaum auf, trotz des Unterschieds der Strömungsgeschwindigkeit zwischen dem Fluid, das mittig aus dem äußeren Umfang des Schaufelrads in einer üblichen Zentrifugalpumpe ausströmt, und der Fluidströmung, die aus einer von der mittigen Stellung verschobenen Stellung des äußeren Umfangs des Schaufelrads ausströmt, wodurch ein hoher statischer Druck erzeugt, das Auftreten von Geräuschen gleichzeitig vermindert und zudem die Verluste, die aus Turbulenzen der inneren Fluidströmung hervorgerufen werden, verringert werden können. Gemäß der vorliegenden Ausführungsform ist es daher möglich, den Geräuschpegel zu senken und den statischen Druck der doppelseitigen Schaufelzentrifugalpumpe zu erhöhen.
  • Wie in 20 gezeigt, ist die Abschrägung des Querschnittsverminderers derart ausgebildet, daß D1 der Durchmesser an der Spaltfläche in radialer Richtung an der äußeren Umfangsseite der ringför migen Nut 103a des Gehäuses, D2 der maximale Durchmesser an der äußeren Umfangsseite der ringförmigen Nut 103a des Gehäuses, g2 ein Seitenspalt und B die Breite über die Seitenflächen ist, wobei die Tiefe des Strömungskanals (D2 – D1)/2 ist, und zwar in einem Bereich, der sich über 70% eines Bereichs nahe der Saug-/Ausström-Mitte von der Saug-/Ausström-Mitte am äußeren Umfang der ringförmigen Nut des Gehäuses zu der Mitte der Saugöffnung erstreckt und über 70% eines Bereichs nahe der Mitte zwischen der Saug- und der Ausströmseite, der sich von der Saug-/Ausström-Mitte zur Mitte der Ausströmöffnung erstreckt, mit einer über (D2 – D1)/8 geringeren Tiefe als der Maximalwert der radialen Tiefe an der äußeren Umfangsseite der ringförmigen Nut an der Fläche des Seitenspalts g2.
  • Der Querschnittsverminderer 103f zur Reduzierung der Querschnittsfläche der ringförmigen Nut durch eine Abschrägung kann ein wie in den 19(A) und 19(B) befestigtes separates Teil sein, das den inneren Fluidstrom entlang der Abschrägung in Richtung des Schaufelrads und zu der Ausgangsöffnung oder dem inneren Umfang des Schaufelrads führt.
  • Unter Bezug auf 20 wird eine weitere erfindungsgemäße Ausgestaltung beschrieben. Der Querschnittsverminderer der ringförmigen Nut des Gehäuses ist mit einer seitlichen Abschrägung gebildet, die an einer spezifischen Stelle beginnt, wobei nahe des schmalen Spalts g1 ein Spalt vorgesehen ist, so daß die Wirksamkeit der Abschrägung erhöht wird. Der Querschnittsverminderer 103f der ringförmigen Nut 103a ist nahe des Spalts grund mit einigem Zwischenraum dazu an der äußeren Umfangsseite der ringförmigen Nut 103a des Gehäuses angeordnet. Dieser Spielraum kann zum Positionieren des Schaufelrads verwendet werden.
  • In einer weiteren Abänderung der vorliegenden Ausführungsform, wie in 21 beschrieben, ist der mittlere Bereich des Querschnittsverminderers 103f der ringförmigen Nut 103a weniger tief ausgebildet als der Punkt P1, der als Bezugspunkt der ersten Abänderung der vorliegenden Ausführungsform verwendet wurde, zum Erhöhen der Wirksamkeit des Querschnittsverminderers 103f. Wie in 21 gezeigt, ist die Tiefe von der kleinen Spaltfläche g1 bis P1 an der Mitte der Breite auf dem äußeren Umfang der ringförmigen Nut 103a des Gehäuses auf (D2 – D1)/10 oder weniger eingestellt, um dadurch die Querschnittsfläche der ringförmigen Nut 103a zu vermindern und die Strömungslenkung der Luftströmung in die innere Umfangsseite zu verstärken. Weiterhin kann die Tiefe der ringförmigen Nut ausgehend von der kleinen Spaltfläche des Gehäuses an der äußeren Umfangsseite des Gehäuses 103 vergrößert werden (nicht gezeigt), und zwar in der Reihenfolge eines mittleren Bereichs zwischen der Mitte 103e zwischen der Saug- und Ausströmseite und der Saugöffnung 103b des Gehäuses, der Mitte 103e zwischen der Saug- und Ausströmseite und einem mittleren Bereich zwischen der Saug-/Ausström-Mitte 103e und der Ausströmöffnung 103c. Auf der Saugseite ist in Umfangsrichtung keine Abschrägung an der äußeren Umfangsseite der ringförmigen Nut des Gehäuses vorgesehen, wobei die Funktionseigenschaften auf ein großes Luftvolumen ausgelegt sind, so daß das von dem äußeren Umfang des Schaufelrads ausströmende Fluid entlang des äußeren Umfangs strömen und nicht die in die Saugöffnung gezogene Strömung kreuzen wird. Ferner kann bei dieser Ausführungsform das maximale Luftvolumen um ungefähr 20 % erhöht werden, verglichen mit dem Luftvolumen, das in der ringförmigen Nut strömt, dessen Querschnittsfläche unverändert auf einem bestimmten Wert von der Saugöffnung zu der Saug-/Ausström-Mitte verbleibt. Weiterhin wurde die Dicke des Gehäuses in dem Bereich der Abschrägung gegenüber dem anderen Teil (Nut ohne Querschnittsverminderer) verdoppelt, wodurch die Dicke des Gehäuses am Querschnittsverminderer 103f vergrößert wird und Beschädigungen des Gehäuses 103 vermieden werden können, zum Beispiel durch Abtrag durch den Hochgeschwindigkeitsfluidstrom.
  • Gemäß der beschriebenen Ausführungsformen der Erfindung kann eine Strömungsablösung der inneren Fluidströmung durch das Vorsehen des Querschnittsverminderers in der ringförmigen Nut verhindert werden, wodurch sich ein niedriger Geräuschpegel und höherer statischer Druck über den gesamten Bereich der Luftvolumenströme einstellt.
  • Unter Bezug auf die 22, 23 und 24 wird eine weitere erfindungsgemäße Ausführungsform beschrieben. In 22 ist eine Schnittansicht eines Hauptabschnitts der Zentrifugalpumpe und die Saug- und Ausströmöffnung zeigt. 23 ist eine Schnittansicht entlang der Linie 24-24. In diesen Figuren weist das Gehäuse 3 eine ringförmige Nut 3a mit einem ringförmigen Strömungskanal 208 auf. Der ringförmige Strömungskanal 208 weist die Form einer ringförmigen Nut auf, die eine im wesentlichen halbbogenförmige Öffnung aufweist, die in eine zu der Achse der Welle 14 des Antriebs parallele Richtung geöffnet ist. Ein Ende des Strömungswegs 208 der ringförmigen Nut ist mit der Saugöffnung 3b in Verbindung, während ein gegenüberliegendes Ende in Verbindung mit der Ausströmöffnung 3c steht. Der Abschnitt von der Ausströmöffnung 3c zu der Saugöffnung 3b ist durch eine Trennwand 3d getrennt, die dem Schaufelrad mit einem sehr kleinen Spalt getrennt gegenüber angeordnet ist. Ein Saugseitendurchgang 206 ist angrenzend an die Saugöffnung 3b und ein Ausströmseitendurchgang ist angrenzend an die Ausströmöffnung 3c parallel mit einem Geräuschminderer oder Schalldämpfergehäuse 5 angeordnet, das auch als ein Basisteil, wie in 24 gezeigt, dient.
  • Das Schaufelrad kann ein Schaufelverstärkungsband und mehrere Flügel oder Schaufeln aufweisen, wobei das Schaufelversteifungsband einen ringförmigen Schlitz 211 aufweist, der axial gegenüber dem ringförmigen Strömungskanal 208 geöffnet und auf der Welle 14 zentriert ist. Der Öffnungsabschnitt des ringförmigen Strömungskanals 208 und der des Schaufelversteifungsbands liegen einander gegenüber, und zwar durch das Montieren des Schaufelrads 1 auf der Welle 14 des Antriebs oder des Motors, wodurch ein ringförmiger Strömungskanal 212 mit einem kreisförmigen Abschnitt gebildet wird.
  • Bei Drehung des Motors dreht sich das auf der Welle 14 befestigte Schaufelrad. Dadurch wird das durch die Saugöffnung 3b eingeführte Fluid unter Beschreibung einer Spiral- oder Wirbelströmung, wie durch die Pfeile gezeigt, in dem ringförmigen Strömungskanal 212 mit dem kreisförmigen Abschnitt, den der ringförmige Strömungskanal 208 und das Schaufelversteifungsband enthält, unter der Wirkung der Schaufeln 1a des Schaufelrads in eine Drehbewegung versetzt, wie in den 26 und 27 gezeigt. Das Fluid wird durch die Schaufeln 1a unter Druck gesetzt und allmählich in die Richtung der Drehbewegung, wie durch F angedeutet, gefördert. Das dadurch unter Druck gesetzte Fluid wird zur Ausströmöffnung 3c durch die Wirkung der Trennwand 3d gefördert und strömt anschließend aus.
  • Wie in 22 gezeigt, die einen Teilschnitt eines Hauptabschnitts der Trennwand 3d, der Saug- und Ausströmöffnung 3b, 3c und des Schaufelrads 1 zeigt, weist die Trennwand 3d an einem vorderen Abschnitt gegenüber dem Schaufelrad 1 eine Strömungsführung 210 auf, die z.B. als Platte mit einem Saug-Führungsabschnitt 210a zum gleichmäßigen Führen des von der Saugöffnung 3b eingeführten Fluids zum ringförmigen Strömungskanal 212 und einem Ausström-Führungsabschnitt 210b zum gleichmäßigen Führen des unter Druck gesetzten Fluids zur Ausgangsöffnung 3c ausgebildet ist. Wie auch aus dieser Figur ersichtlich, wird das durch das Schaufelrad 1 unter Druck gesetzte Fluid durch die Wirkung der Trennwand 3d, wie durch den Pfeil AUS angedeutet, zu der Ausgangsöffnung 3c geführt. Das Fluid 213, das zwischen benachbarten Schaufeln verbleibt, während ein Ausströmen durch die Trennwand 3d verhindert wird, wird jedoch unverändert zur Seite der Saugöffnung 3b gefördert und wird dadurch zur Saugseite hinüber getragen bzw. mitgeführt. Die mitgeführte Fluidströmung wird an der Trennwand vorbei zur Saugseite hin gefördert, z.B. nach einer Drehzahlabsenkung. Auf der Saugseite strömt das unter Druck gesetzte Fluid über die gesamte Breite der Schaufeln 1a aus und expandiert ohne eine Drehbewegung im wesentlichen gleichmäßig in dem ringförmigen Strömungskanal 212. Diese expandierte Strömung vermischt sich mit dem von der Saugöffnung 3b zugeführten Fluid und ist durch den Pfeil EIN angedeutet, wodurch es das einströmende Fluid stört. Durch diese Störung kann das durch die Saugöffnung 3b von außen zugeführte Fluid keine gleichmäßige Drehströmung in dem Strömungskanalabschnitt nahe der Saugöffnung 3b bilden, und nur nachdem dieser Mischbereich passiert wurde, bildet sich eine effektive Drehströmung. Gemäß durch die Erfinder durchgeführten Versuchen erreicht der Mischbereich einen Umfangswinkel von 40° ausgehend von der Saugöffnung 3b in Richtung zur Ausströmöffnung 3c, wie in 27 gezeigt.
  • In dieser Ausführungsform, im Hinblick auf den eben erwähnten Aspekt, ist ein Verbindungskanal 214 an der äußeren Umfangsseite des Saug-Führungsabschnitts 210a der Strömungsführung 210 der Trennwand 3d vorgesehen, wie in 22 gezeigt, wobei der Verbindungskanal 214 mit der Saugöffnung 3b von der Oberflächenseite her, gegenüber den Schaufeln 1a in Verbindung steht. Dieser Verbindungskanal bildet einen Zusatzströmungsweg zur Zufuhr von Fluid. Das zwischen benachbarten Schaufeln 1a verbleibende Fluid 213 wird durch den Verbindungskanal 214 geführt, vor einer Expansion in der Nähe des Vorderendes des Saug-Führungsabschnitts 210a und wird dann zu der Seite der Saugöffnung 3b ausgestoßen (geschleudert), wie durch den Pfeil 215 angedeutet. Der Verbindungskanal 214 weist einen Winkel auf, der schräg nach vorne relativ zur Bewegungsrichtung der Schaufeln 1a weist, so daß das aus dem Kanal 214 herausgeschleuderte Gas gleichmäßig in dem ringförmigen Strömungskanal 212 rotieren kann. In diesem Zusammenhang ist zu beachten, daß der Verbindungskanal 214 eine Oberfläche 214a aufweist, die nach vorne relativ zur Vorwärtsbewegung der Schaufeln 1a geneigt ist. Der Winkel der Oberfläche 214a wird mit α bezeichnet. In dieser Ausführungsform weist der Winkel einer Oberfläche 214b, die hinter der Oberfläche 214a angeordnet ist, auch den gleichen Winkelwert auf. Bezüglich der radialen Position des Verbindungskanals 214 im Verhältnis zu dem Schaufelrad 1 ist der Kanal 214 mehr an der äußeren Umfangsseite der Schaufeln 1a angeordnet, wie in 23 gezeigt, da das Fluid durch die Zentrifugalkraft außen mehr verdichtet wird, verursacht durch die Schaufeln 1a, und diese Stellung für die Anordnung einer rotierenden Fluidströmung vorteilhaft ist.
  • Gemäß dieser Ausführungsform strömt die an der äußeren Umfangsseite des Schaufelrads 1 vorhandene mitgeführte Fluidströmung aus dem Verbindungskanal 214 aus und bildet eine Strahlströmung 215, da der Verbindungskanal 214 an dem äußeren Umfangsabschnitt des Saug-Führungsabschnitts 210a der Strömungsführung 210 an der Trennwand 3d ausgebildet ist. Die Strahlströmung 215 strömt zur inneren Umfangsseite des Gehäuses 3 entlang der inneren Wand des Gehäuses und dann zur inneren Umfangsseite des Schaufelrads 1 und bildet eine sich drehende Strömung (Drehströmung). Dadurch wird das sich um die Strahlströmung 215 herum befindliche Fluid durch die Strahlströmung mitgerissen und in eine Drehrichtung geführt. Andererseits strömt das wegen dem Vorhandensein der Trennwand 3d zwischen benachbarten Schaufeln 1a verbleibende komprimierte Fluid 213 aus der äußeren Umfangsseite über den Verbindungskanal 214 aus, so daß die innere Umfangsseite zwischen benachbarten Schaufeln 1a einen einem fluidfreien Zustand ähnlichen Zustand annimmt, wodurch das Gas in der Nähe der Saugöffnung 3b unmittelbar am Saug-Führungsabschnitt 210a, wobei das Gas von außen zugeführt wurde, leicht in das Schaufelrad einströmt. Dadurch, wegen der Erzeugung einer Kreisströmung durch die Strahlströmung 215 und dem einfachen Ansaugen von Fluid zu der inneren Umfangsseite des Schaufelrads 1, kann sich eine Drehströmung 216 gleichmäßig nahe der Saugöffnung 3b ausbilden, direkt nach dem Passieren des Saug-Führungsabschnitts 210a. Gleichzeitig steigt die Benetzungslänge am Umfang ebenfalls an. In der Nähe der Saugöffnung 3b wird der Mischbereich von der Saugöffnung 3b zu der Ausströmöffnung 3c kleiner und die Benetzungslänge am Umfang steigt, im Vergleich zum Stand der Technik, so daß erfindungsgemäß die Drucksteigerung proportional zum Umfangswinkel und der Benetzungslänge vergrößert werden kann. Dadurch kann das Zentrifugalgebläse einen erhöhten Ausgangsdruck liefern und seine Leistungsfähigkeit steigern. Durch die gleichmäßige Ausbildung einer Drehströmung nahe der Saugöffnung 3b, die direkt nach dem Passieren des Saug-Führungsabschnitts 210a gebildet wird, aufgrund der Erzeugung der Drehströmung 216 durch die Strahlströmung 215 und wegen dem einfachen Ansaugen des Fluids zur inneren Umfangsseite des Schaufelrads 1, ist die Störung des Fluids in diesem Bereich geringer, so daß die Lärmerzeugung stark abgesenkt werden kann, wodurch eine Geräuschdämpfungswirkung erzielt wird.
  • Gemäß durch die Erfinder durchgeführten Versuchen wurde ermittelt, daß der Winkel α des Verbindungskanals 214 relativ zu der Vorwärtsbewegung der Schaufeln 1a zur Erzielung einer Drehströmung einen Winkel im Bereich von 5° bis 35° aufweisen soll. In dieser Ausführungsform beträgt der Winkel α 20° und die radiale Öffnungsweise des Verbindungskanals 214 ist 1/3 der Schaufelbreite W. Zum Erzielen einer größeren Wirkung wird die Öffnungsweite des Verbindungskanals 214 so ausgebildet, daß sie die gesamte Schaufelbreite überdeckt, vorzugsweise an der äußeren Umfangsseite. Wenn eine noch größere Wirkung erzielt werden soll, kann die radiale Anordnung des Verbindungskanals außerhalb, vorzugsweise 1/6 oder mehr, außerhalb der Mitte der Schaufelbreite W erfolgen. Ferner wurden bezüglich der Anordnung des Verbindungskanals 214 am Umfang gute Ergebnisse dann erzielt, wenn das hintere Ende A2 relativ zu der Vorwärtsbewegung der Schaufeln 1a zu dem Vorderende A1 des Ausström-Führungsabschnitts 210b einen Abstand aufweist, der etwa 1,5 bis 2,5 mal so groß ist wie der Abstand zwischen benachbarten Schaufeln 1a. Der Öffnungsbereich des Verbindungskanals 214 gegenüber dem Schaufelrad 1 ist jedoch nicht auf einen solchen Bereich beschränkt, wenn nur das zwischen benachbarten Schaufeln 1a verbleibende komprimierte Gas dem Verbindungskanal zugeführt werden kann. Die Öffnung kann nicht nur, wie in dieser Ausführungsform, an dem Saug-Führungsabschnitt 210a angeordnet sein, sie kann auch die Saug- und Ausström-Führungsabschnitte 210a, 210b überspannen.
  • In 28 sind statische Druck-/Luftvolumenstrom-Verhältnisse eines Zentrifugalgebläses gemäß dieser Ausführungsform und eines üblichen Zentrifugalgebläses aufgetragen. Die Linie (Kurve) A stellt eine aerodynamische Charakteristik dar, die mit dem Verbindungskanal gemäß dieser Ausführungsform erhalten wurde, während die Linie (Kurve) B eine aerodynamische Charakteristik darstellt, die gemäß dem Stand der Technik ohne Verbindungskanal erhalten wurde. Diese Charakteristika wurden unter den folgenden Bedingungen erhalten:
    Verwendeter Motor 0,75 kW,
    effektiver Schaufelraddurchmesser 235 mm
    Motordrehzahl 3420 min–1
    Spalt zwischen Schaufelrad und Trennwand und 0,3 mm
    Winkel des Verbindungskanals 20°.
  • Wie auch aus dieser Figur ersichtlich, konnte die aerodynamische Charakteristik dieser Ausführungsform um 20 % im Vergleich zum Stand der Technik verbessert werden.
  • Gemäß einer anderen Ausführungsform der Erfindung kann dieselbe auf die Ausbildung einer inneren Umfangsseite eines glockenartigen Zentrifugalgebläses, wie eine Zentrifugalgaspumpe, angewendet werden. In 29 ist eine teilweise Schnittansicht eines Hauptabschnitts gezeigt, mit in dessen Nähe befindlicher Saug- und Ausströmöffnung. In 30 ist ein Teilquerschnitt entlang der Linie 31-31 von 29 gezeigt. 31 ist eine Vorderansicht mit abmontiertem Seitendeckel und Schaufelrad.
  • Gemäß dieser Ausführungsform, gezeigt in 30, ist ein Verbindungskanal 214 an der inneren Umfangsseite des Saug-Führungsabschnitts 210a der an der Trennwand 3d vorgesehenen Strömungsführung 210, vorgesehen, wobei der Verbindungskanal 214 mit der Seite der Saugöffnung 3b ausgehend von der Oberflächenseite, die den Schaufeln gegenübersteht, in Verbindung steht. Dadurch wird ein Zusatzströmungsweg zur Zufuhr von Fluid gebildet. Das zwischen benachbarten Schaufeln 1a verbleibende Fluid wird vor der Expansion nahe dem Vorderende des Saug-Führungs abschnitts 210a durch den Verbindungskanal 214 geführt und dann zur Seite der Saugöffnung 3b ausgestoßen, wie durch den Pfeil 215 angedeutet. Der Verbindungskanal 214 weist einen schräg nach vorne geneigten Winkel relativ zur Vorwärtsrichtung der Schaufeln 1a auf, so daß das aus dem Kanal 214 ausgestoßene Gas gleichmäßig in dem ringförmigen Strömungskanal 212 eine Drehbewegung ausführen kann. Zu beachten ist in diesem Zusammenhang, daß eine Oberfläche 214a des Verbindungskanals 214 relativ zur Vorwärtsrichtung der Schaufeln 1a nach vorne geneigt ist. Der Winkel der Oberfläche 214a ist α. Betreffend der radialen Stellung des Verbindungskanals 214 bezüglich dem Schaufelrad 1 ist der Kanal 214 mehr an der inneren Umfangsseite der Schaufeln 1a angeordnet, wie in 30 gezeigt. Dadurch wird ein verspäteter Beginn der Drehbewegung an der inneren Umfangsseite vermieden, da das Fluid weiter außerhalb durch die Zentrifugalkraft von den Schaufeln 1a komprimiert ist und die Rotation von der äußeren Umfangsseite her beginnt.
  • Gemäß dieser Ausführungsform, da der Verbindungskanal 214 an dem inneren Umfangsabschnitt des Saug-Führungsabschnitts 210a der Strömungsführung 210 an der Trennwand 3d angeordnet ist, strömt die mitgeführte Fluidströmung, die an der inneren Umfangsseite des Schaufelrads 1 vorhanden ist, aus dem Verbindungskanal 214 aus und bildet eine Strahlströmung 215. Die Strahlströmung 215 strömt zur inneren Umfangsseite des Gehäuses 3 (der Nut um Gehäuse 3) entlang der inneren Wand des Gehäuses (der Nut), dann weiter zur inneren Umfangsseite des Schaufelrads 1 und bildet eine Drehströmung. Das sich zu dieser Zeit um die Strahlströmung 215 befindliche Fluid wird durch die Strahlströmung mitgerissen und in eine Drehrichtung gezogen. Andererseits strömt das komprimierte Fluid 213, das zwischen benachbarten Schaufeln 1a aufgrund dem Vorhandensein der Trennwand 3d verbleiben konnte, aus dem Verbindungskanal 214 aus und der Druck desselben wird vermindert. Infolgedessen kann das von außen zugeführte Gas leicht zum Schaufelrad 1 fließen, und zwar an der inneren Umfangsseite zwischen benachbarten Schaufeln 1a und nahe der Saugöffnung 3b unmittelbar nach dem Passieren des Saug-Führungsabschnitts 210a der Strömungsführung 210 an der Trennwand 3d. Durch die Erzeugung der Drehströmung durch die Strahlströmung 215 und das einfache Ansaugen von Gas in die innere Umfangsseite des Schaufelrads 1 wird eine Drehströmung 216 gleichmäßig nahe der Saugöffnung 3a direkt nach dem Passieren des Saug-Führungsabschnitts 210a erzeugt, wobei gleichzeitig die Benetzungslänge am Umfang steigt. Nahe der Saugöffnung 3b wird daher der Mischbereich von der Saugöffnung zu der Ausströmöffnung 3c kleiner und die Benetzungslänge am Umfang steigt im Vergleich zum Stand der Technik, so daß in diesem Zentrifugalgebläse der Druckanstieg proportional zu dem Umfangswinkel und der Benetzungslänge verbessert wird. Dadurch wird es für das Zentrifugalgebläse möglich, den Gebläsedruck zu erhöhen und die Leistungsfähigkeit zu verbessern. Da die Drehströmung nahe der Saugöffnung 3b direkt nach dem Saug-Führungsabschnitt 210a gleichmäßig ausgebildet ist, die Drehströmung 216 durch die Strahlströmung 215 erzeugt wurde und aufgrund der einfachen Ansaugung des Fluids zur inneren Umfangsseite des Schaufelrads 1, sinkt die Störung des Fluids in diesem Bereich, so daß die Erzeugung von Lärm stark unterdrückt werden kann und eine Geräuschdämpfungswirkung erzielt wird.
  • Gemäß einer durch die Erfinder durchgeführten Versuchsmessung wurde ermittelt, daß ein Winkel α des Verbindungskanals 214 relativ zur Vorwärtsrichtung der Schaufeln 1a in einem Bereich von 5° bis 35° zur Bildung einer Drehströmung vorteilhaft ist. In dieser Ausführungsform ist der Winkel α zu 20° gesetzt und die radiale Aufweitung des Verbindungskanals 214 weist 1/3 der Breite der Schaufelbreite W auf. Die folgende Anordnung ist zur Erhaltung einer größeren Wirkung. Die radiale Aufweitung des Verbindungskanals 214 kann die gesamte Schaufelbreite überdecken, vorteilhafterweise auf der inneren Umfangsseite. Eine noch größere Wirkung kann erzielt werden, wenn die radiale Anordnung des Verbindungskanals etwa 1/3 oder mehr auf der inneren Seite, ausgehend von der Mitte der Schaufelbreite W, liegt. Ferner, bezüglich der Anordnung des Verbindungskanals 214 auf dem Umfang, werden gute Ergebnisse erzielt, wenn das hintere Ende A2 relativ zur Vorwärtsrichtung der Schaufeln 1a einen Abstand von dem Vorderende A1 des Ausström-Führungsabschnitts 210b aufweist, der im Bereich von 1,5 bis 2,5 mal dem Abstand zwischen benachbarten Schaufeln 1a liegt. Die Anordnung der Öffnung des Verbindungskanals 214 auf der dem Schaufelrad 1 gegenüberliegenden Seite ist jedoch nicht auf eine solche Stellung beschränkt, wenn nur das zwischen benachbarten Schaufeln 1a verbleibende Fluid in den Verbindungskanal eingeführt werden kann. In dieser Ausführungsform kann nicht nur die Öffnung am Saug-Führungsabschnitt 210a liegen, sondern sie kann sich auch über die Saug- und Ausström-Führungsabschnitte 210a, 210b erstrecken.
  • Die 32 zeigt den Verlauf des statischen Drucks über dem Luftvolumenstrom eines Zentrifugalgebläses entsprechend dieser Aus führungsform und entsprechend eines Zentrifugalgebläses des Standes der Technik. Die Linie (Kurve) A zeigt eine aerodynamische Charakteristik, die mit dem Verbindungskanal entsprechend dieser Ausführungsform erhalten wurde, während die Linie (Kurve) B eine aerodynamische Charakteristik zeigt, die ohne einen solchen Verbindungskanal gemäß dem Stand der Technik erhalten wurde. Diese Charakteristika wurden unter den folgenden Bedingungen erhalten:
    Verwendeter Motor 0,75 kW,
    effektiver Durchmesser des Schaufelrads 235 mm,
    Drehzahl des Motors 420 min–1,
    Spalt zwischen Schaufelrad und Trennwand und 0,3 mm,
    Winkel des Verbindungskanals 20°.
  • Wie aus dieser Figur hervorgeht, ist die aerodynamische Charakteristik dieser Ausführungsform um 20 % besser als die des Standes der Technik.
  • Gemäß einer weiteren Ausführungsform der Erfindung kann die Erfindung für ein doppelseitiges Schaufelzentrifugalgebläse, wie eine Zentrifugalgaspumpe, angewendet werden. Die 33 ist eine Schnittansicht eines Hauptabschnitts derselben mit einer Einlaßöffnung und deren Umgebung, 34 ist ein Schnitt entlang der Linie 35-35 von 33, 35 ist ein Schnitt entlang der Linie 36-36 aus
  • 34 und 36 ist eine teilweise Schnittansicht, die den gesamten Aufbau dieser Ausführungsform zeigt.
  • In diesen Figuren bezeichnet die Bezugsziffer 1 ein Schaufelrad, die Bezugsziffer 3 ein Gehäuse, das einen ringförmigen Strömungskanal 208 bildet, die Bezugsziffer 15 einen Seitendeckel, der den ringförmigen Strömungskanal 208 bildet. Der ringförmige Strömungskanal 208 weist die Form einer im allgemeinen halbbogenförmigen Öffnung auf, die in einer parallelen Richtung zur Achse der Welle des Antriebs geöffnet ist. Der Strömungskanal 208 weist eine ringförmige Form auf und ist zu der Welle 14 zentriert. Ein Ende des Strömungskanals steht mit der Saugöffnung 3b in Verbindung, während ein gegenüberliegendes Ende desselben mit der Ausströmöffnung 3c in Verbindung steht. Der Abschnitt von der Ausströmöffnung 3c zu der Saugöffnung 3b wird durch eine Trennwand 3d getrennt, die dem Schaufelrad 1 über einen sehr schmalen Spalt gegenüberliegt. Ein Saugabschnitt 206 grenzt an die Saugöffnung 3b und ein Ausströmabschnitt grenzt an die Ausströmöffnung 3c an, die parallel mit einem Geräuschdämpfer- oder Schalldämpfergehäuse 5 vorgesehen sind, das auch als Basisteil dient.
  • Das Schaufelrad 1 weist eine Nabe und viele Schaufeln oder Flügel 1a auf, wie in 35 gezeigt. Das Schaufelrad (Nabe) weist eine ringförmige Öffnung 211 auf, die axial zu beiden Seiten geöffnet, gegenüber dem ringförmigen Strömungskanal 208 angeordnet und auf der Welle 14 zentriert ist. Mehrere Schaufeln 1a sind quer zu dem Schlitz 211 angeordnet. Der geöffnete Abschnitt des ringförmigen Strömungskanals 208 und des Schaufelrads werden durch das Festlegen des Schaufelrads 1 auf der Welle des Motors einander gegenüber angeordnet, wodurch ein ringförmiger Strömungskanal 212 mit einem im wesentlichen kreisförmigen Querschnitt gebildet wird.
  • Durch eine Drehbewegung des Antriebs dreht sich das auf der Welle befestigte Schaufelrad 1. Dadurch wird das durch die Saugöffnung 3b zugeführte Fluid in eine Drehbewegung versetzt, während es in dem ringförmigen, einen kreisförmigen Abschnitt aufweisenden Strömungskanal unter Wirkung der Schaufeln 1a des Schaufelrads 1 eine spiralförmige Strömung beschreibt, wie durch die Pfeile angedeutet, gezeigt in den 34 und 35. Das durch die Schaufeln 1a unter Druck gesetzte Fluid wird allmählich (Schritt für Schritt) in die Drehrichtung gefördert. Das dadurch unter Druck gesetzte Fluid wird zu der Ausströmöffnung 3c durch die Wirkung der Trennwand 3d gefördert und strömt aus derselben aus. Wie in 35 gezeigt, die eine Schnittansicht eines Hauptabschnitts darstellt, der die Trennwand 3d, die Saug und Ausströmöffnungen 3b, 3c und das Schaufelrad 1 zeigt, ist die Trennwand 3d mit einem vorderen Endteil gegenüber dem Schaufelrad 1 mit einer Strömungsführung 210 versehen, die einen Saug-Führungsabschnitt 210a, zum Führen des durch die Saugöffnung 3b zugeführten Fluids gleichmäßig in den ringförmigen Strömungskanal 212, und einen Ausström-Führungsabschnitt 210b aufweist, zum Führen des unter Druck gesetzten Fluids zu der Ausströmöffnung 3c. Wie auch aus dieser Figur ersichtlich, wird das durch das Schaufelrad 1 unter Druck gesetzte Fluid zu der Ausströmöffnung 3c durch Wirkung der Trennwand 3d gefördert, angedeutet durch den Pfeil AUS. Wenn der Auslaß für das Fluid 213 durch die Trennwand 3d verschlossen wird, wobei sich das Gas zwischen benachbarten Schaufeln befindet, so wird das Fluid 213 unverändert zu der Seite der Saugöffnung 3b gefördert und dadurch zur Saugseite hinüber getragen (mitgeführt). Dies wird mitgeführte Fluidströmung genannt. Die mitgeführte Fluidströmung wird an der Trennwand 3d vorbeigeführt und zur Saugseite gefördert, z.B. nach einem Absenken der Drehzahl. Auf der Saugseite strömt das unter Druck stehende Fluid über den gesamten Umfang der Schaufeln 1a aus und expandiert ohne eine Drehbewegung im wesentlichen gleichmäßig innerhalb des ringförmigen Strömungskanals 212. Diese expandierte Fluidströmung wird mit dem durch die Saugöffnung 3b eingeführten Gas gemischt und durch den Pfeil EIN bezeichnet, wodurch die Fluidströmung des einströmenden Fluids gestört wird. Aufgrund dieser Störung kann das durch die Saugöffnung 3b von außen zugeführte Gas in dem Strömungskanal nahe der Einlaßöffnung 3b nicht beginnen, gleichmäßig eine Drehströmung zu bilden; nur nach dem Passieren dieses Mischbereichs weist es eine effektive Drehströmung auf.
  • In dieser Ausführungsform und unter Beleuchtung des gerade erwähnten Aspekts, ist ein Verbindungskanal 214 an der äußeren Umfangsseite des Saug-Führungsabschnitts 210a der Strömungsführung 210 an der Trennwand 3d vorgesehen, wobei der Verbindungskanal 214 mit der Saugöffnung 3b, von der Oberflächenseite her, gegenüber den Schaufeln 1a, in Verbindung steht. Dieser Verbindungskanal bildet einen Zusatzströmungsweg. Das Fluid 213, das zwischen den benachbarten Schaufeln 1a verbleibt, wird vor einem Expandieren nahe dem vorderen Ende des Saug-Führungsabschnitts 210a durch den Verbindungskanal 214 geführt, und, wie durch den Pfeil 215 angedeutet, zur Seite der Saugöffnung 3b ausgestoßen. Der Verbindungskanal 214 ist mit einem Winkel α schräg nach vorne, relativ zu einer Vorwärtsrichtung der Schaufeln 1a, derart angeordnet, daß das aus dem Kanal 214 herausgeschleuderte Fluid gleichmäßig in dem ringförmigen Strömungskanal 212 rotieren kann. Zu beachten ist, daß die Oberfläche 214a des Verbindungs kanals 214 nach vorne relativ zu der Vorwärtsrichtung der Schaufeln 1a geneigt angeordnet ist. Der Winkel der Oberfläche 214a beträgt α. In dieser Ausführungsform ist der Winkel der Oberfläche 214a gleich dem Winkel der dahinter angeordneten Oberfläche 214b. Betreffend einer radialen Anordnung des Verbindungskanals 214 bezüglich des Schaufelrads 1 ist der Kanal 214 mehr an der äußeren Umfangsseite der Schaufel 1a angeordnet, wie in 23 gezeigt. Diese Anordnung wird gewählt, da das Gas durch eine Zentrifugalwirkung von den Schaufeln 1a außen mehr komprimiert wird und auch eine solche Anordnung vorteilhaft für die Bildung einer Drehströmung ist.
  • Gemäß dieser Ausführungsform, da der Verbindungskanal 214 an dem äußeren Umfangsabschnitt des Saug-Führungsabschnitts 210a der Strömungsführung 210 an der Trennwand 3d ausgebildet ist, strömt die mitgeführte Fluidströmung, die an der äußeren Umfangsseite des Schaufelrads 1 vorhanden ist, aus dem Verbindungskanal 214 aus und bildet eine Strahlströmung 215, wobei die mitgeführte Fluidströmung komprimiertes Fluid 213 ist, das zwischen benachbarten Schaufeln 1a aufgrund dem Vorhandensein der Trennwand 3d verbleibt. Die Strahlströmung 215 strömt zur inneren Umfangsseite des Gehäuses 3 (des ringförmigen Strömungkanals) entlang der inneren Wand des Gehäuses und dann weiter zur inneren Umfangsseite des Schaufelrads 1 und bildet eine Drehströmung. Das sich zu dieser Zeit um die Strahlströmung 215 herum befindliche Fluid wird durch die Strahlströmung mitgerissen und in eine Drehrichtung geführt. Auf der anderen Seite strömt das komprimierte Fluid von der äußeren Umfangsseite über den Verbindungskanal 214 aus, wo bei es sich um komprimiertes Fluid 213 handelt, das wegen der Trennwand 3d zwischen benachbarten Schaufeln 1a verblieb, so daß die innere Umfangsseite zwischen benachbarten Schaufeln 1a einen einem fluidfreien Zustand ähnlichen Zustand annimmt und daher das von außen zugeführte Fluid nahe der Saugöffnung 3b unmittelbar am Saug-Führungsabschnitt 210a leicht in das Schaufelrad einströmt. Durch die Erzeugung einer Drehströmung durch die Strahlströmung 215 und das einfache Ansaugen von Fluid zur inneren Umfangsseite des Schaufelrads 1, kann eine Drehströmung 216 gleichmäßig nahe der Saugöffnung 3b gebildet werden, genau nach dem Passieren des Saug-Führungsabschnitts 210a. Zur gleichen Zeit steigt die Benetzungslänge am Umfang ebenfalls. Nahe der Saugöffnung 3b wird daher der Mischbereich von der Saugöffnung zu der Ausströmöffnung 3c kleiner und die Benetzungslänge am Umfang steigt, im Vergleich zum Stand der Technik, so daß bei diesem Zentrifugalgebläse eine bessere Drucksteigerung erzielt werden kann, proportional zu dem Umfangswinkel und der Benetzungslänge. Dadurch wird es durch das Zentrifugalgebläse möglich, den Ausgangsdruck zu erhöhen und die Leistung zu verbessern. Da nahe der Einlaßöffnung 3b gerade nach dem Passieren des Saug-Führungsabschnitts 210a gleichmäßig eine sich drehende Strömung ausgebildet ist, die sich drehende Fluidströmung 216 durch die Strahlströmung 215 erzeugt wurde und das Ansaugen von Fluid zur inneren Umfangsseite des Schaufelrads 1 erleichtert ist, ist die Störung des Fluids in diesem Bereich vermindert, so daß die Erzeugung von Lärm stark unterdrückt und eine Lärmdämpfungswirkung erzielt werden kann.
  • Gemäß durch die Erfinder durchgeführten Versuchen wurde bestimmt, daß ein Winkel des Verbindungskanals 214 relativ zu der Vorwärtsrichtung der Schaufeln 1a vorteilhafterweise im Bereich von 5° bis 35° liegt, zur Bildung einer sich drehenden Fluidströmung (Drehströmung). In dieser Ausführungsform ist dieser Winkel α auf 12° gesetzt und die radiale Öffnungsweite des Verbindungskanals 214 wird auf 1/3 der Schaufelbreite W eingestellt. Durch die folgende Anordnung wird eine größere Wirkung erzielt. Die radiale Öffnungsweite des Verbindungskanals 214 kann die gesamte Schaufelbreite überdecken, vorzugsweise an der äußeren Umfangsseite. Wenn eine noch größere Wirkung erzielt werden soll, ist es vorteilhaft, daß die radiale Anordnung des Verbindungskanals von der Mitte der Schaufelbreite W aus außen liegt, vorzugsweise 1/6 oder mehr außen. Ferner, betreffend die Umfangsanordnung des Verbindungskanals 214, wird ein gutes Ergebnis erzielt, wenn ein hinteres Ende A2 relativ zur Vorwärtsrichtung der Schaufeln 1a einen Abstand von einem Vorderende A1 des Ausström-Führungsabschnitts 210b aufweist, der in dem Bereich von 1,5 bis 2,5 mal dem Abstand zwischen benachbarten Schaufeln 1a liegt. Die Öffnungsanordnung des Verbindungskanals 214 an der dem Schaufelrad 1 gegenüberliegenden Seite ist jedoch nicht auf eine Stellung für komprimiertes Fluid, das zwischen benachbarten Schaufeln 1a verbleibt und in den Verbindungskanal eingeführt werden kann, beschränkt. In der Ausführungsform kann sich die Öffnung nicht nur an dem Saug-Führungsabschnitt 210a befinden, sie kann sich auch über die Saug- und Ausström-Führungsabschnitte 210a, 210b erstrecken.
  • Die 37 zeigt ein Diagramm, bei dem der statische Druck über dem Luftvolumenstrom aufgetragen ist, wobei eine Linie (Kurve) A eine aerodynamische Charakteristik darstellt, die mit dem Verbindungskanal gemäß dieser Ausführungsform erzielt wurde, während die Linie (Kurve) B eine aerodynamische Charakteristik darstellt, die ohne einen solchen Verbindungskanal gemäß dem Stand der Technik erhalten wurde. Diese Charakteristika wurden unter den folgenden Bedingungen erhalten:
    Verwendeter Antrieb 0,75 kW,
    Drehzahl des Motors 3420 min–1,
    Spalt zwischen Schaufelrad und Trennwand und 0,3 mm,
    Winkel des Verbindungskanals 12°.
  • Wie auch aus dieser Figur ersichtlich ist, konnte die aerodynamische Charakteristik dieser Ausführungsform um 10 % im Vergleich zum Stand der Technik verbessert werden.
  • Obwohl in den oben beschriebenen Ausführungsformen das Fluid, das zwischen benachbarten Schaufeln 1a verbleibt, als Zusatzfluidströmung verwendet wird, kann auch Gas einer anderen Stelle als Zusatzfluidstrom verwendet werden. Weiterhin kann auch Gas, das durch andere Mittel unter Druck gesetzt wird, für den gleichen Zweck verwendet werden. Insbesondere wenn der Zufuhrkanal für die Zusatzfluidströmung nicht in einer Form einer Verbindungsöffnung in der Trennwand 3d vorgesehen werden muß und daher der Freiheitsgrad entsprechend der Stelle, an der ein solcher Kanal vorgesehen werden muß, erhöht werden kann. Wenn das komprimierte Fluid, das zwischen benachbarten Schaufeln 1a verbleibt, als zusätzliche Fluidströmung verwendet wird, entsprechend den obigen Ausführungsformen, ist es möglich, das Fluid weiter zu verwenden, welches Störungen verursacht, wobei die Benetzungslänge am Um fang steigt, so daß herausragende Wirkungen betreffend verschiedenen Punkten, wie Leistungsfähigkeit, Wirkungsgrad usw., erzielt werden können. Ferner ist die Erfindung nicht auf Zentrifugalgebläse, wie oben beschrieben, beschränkt. Die Erfindung ist auch auf Zentrifugalpumpen in einem weiten Bereich anwendbar, zum Beispiel Zentrifugalgas- und Zentrifugalflüssigkeitspumpen.
    • A1
    Vorderende
    A2
    hinteres Ende
    B
    Breite über die Seitenflächen
    C1
    Strömungsgeschwindigkeit
    C2
    Strömungsgeschwindigkeit
    F
    Richtung der Drehbewegung
    g
    Spalt
    g1
    schmaler Spalt
    g2
    Seitenspalt
    t
    Wanddicke eines Bereiches
    ohne Abschrägung am selben
    Umfang
    T
    Wanddicke
    u2
    Umfangsgeschwindigkeit des
    Schaufelrads
    w1
    Strömungsgeschwindigkeit
    w1'
    Strömungsgeschwindigkeit
    W
    Schaufelbreite
    α
    Winkel der Oberfläche 214a
    Θ2
    erste Voreilwinkel
    Θ2'
    zweite Voreilwinkel
    1
    einseitiges Schaufelrad
    1a
    Schaufel von 1
    1b
    ringförmige Nut von 1
    3
    Gehäuse
    3a
    ringförmige Nut von 3
    3b
    Einlaß- od. Saugöffnung
    3c
    Auslaß- od. Ausströmöffnung
    3d
    Trennwand
    3e
    Saug-Ausströmmitte
    3f
    Querschnittsverminderer
    4
    Antrieb
    5
    Schalldämpfergehäuse
    14
    angetriebene Welle
    30
    innere Fluidströmung
    30'
    geänderte innere Fluidströmung
    101
    doppelseitiges Schaufelrad
    101a
    Schaufel von 101
    103
    Gehäuse von 101
    103a
    ringförmige Nut von 101
    103b
    Saugöffnung
    103c
    Ausströmöffnung
    103d
    Trennwand
    103e
    Saug-Ausströmmitte
    103f
    Querschnittsverminderer
    115
    Seitendeckel
    115a
    ringförmige Nut
    206
    Saugseitendurchgang
    208
    Strömungsweg
    210
    Strömungsführung
    210a
    Saug-Führungsabschnitt
    210b
    Ausström-Führungsabschnitt
    211
    ringförmiger Schlitz
    212
    ringförmiger Strömungskanal
    213'
    Fluid
    214
    Verbindungskanal
    214a
    Oberfläche
    214b
    Oberfläche hinter der
    Oberfläche 214a
    215
    Strahlströmung
    216
    Drehströmung

Claims (25)

  1. Wirbelstromgebläse mit einem Gehäuse (3), das einen sich von einer Einlaßöffnung (3b) zur Aufnahme von Fluid zu einer Auslaßöffnung (3c) zum Ausführen von Fluid erstreckenden ringförmigen Strömungsdurchgang, wobei die Auslaßöffnung (3c) nahe der Einlaßöffnung (3b) angeordnet ist, und ein in dem Gehäuse (3) angeordnetes Schaufelrad (1) zur Erzeugung einer Wirbelfluidströmung in dem ringförmigen Strömungsdurchgang aufweist, einem Antrieb (4) zum Antreiben des Schaufelrads (1) und Einrichtungen für das Wirbelstromgebläse zum Ermöglichen von zumindest einer Geräuschreduzierung, einem Druckanstieg und einer Verminderung des Leistungsbedarfs, wobei die Einrichtungen zumindest einen Querschnittsverminderer (3f) zur Reduzierung des Querschnitts des eine ringförmige Nut (3a), die gegenüber von Schaufeln (1a) des Schaufelrads (1) angeordnet ist, enthaltenden ringförmigen Strömungsdurchgang und eine Trennwand (3d) enthalten, die einen Teil des Umfangs der ringförmigen Nut (3a) abteilt, wobei die Einlaßöffnung (3b) und die Auslaßöffnung (3c) an gegenüberliegenden Endabschnitten der ringförmigen Nut (3a), die durch die Trennwand (3d) abgeteilt ist, angeordnet sind, wobei der Querschnittsverminderer (3f) in einem Bereich des ringförmigen Strö mungsdurchgangs zwischen der Auslaßöffnung (3c) des ringförmigen Strömungsdurchgangs und einer Mitte (3e) zwischen der Einlaßöffnung (3b) und der Auslaßöffnung (3c) des ringförmigen Strömungsdurchgangs angeordnet ist, und Mitteln zur Bildung eines Zusatzströmungswegs zur Zufuhr von einer Zusatzfluidströmung zum ringförmigen Strömungsdurchgang, ausgehend von der Einlaßöffnung (3b), so daß das Fluid in eine derartige Richtung geführt wird, daß es eine Wirbelströmung bildet.
  2. Wirbelstromgebläse nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Querschnittsverminderer (3f) in einem Bereich des ringförmigen Strömungsdurchgangs angeordnet ist, der sich über einen Umfangsbereich von ungefähr 112°, ausgehend von der Mitte (3e) in Richtung der Ausgangsöffnung (3c), erstreckt.
  3. Wirbelstromgebläse nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß das Schaufelrad (101) doppelseitige Schaufeln mit einer ersten und einer zweiten Mehrzahl an Schaufeln (101a) aufweist, die sich in entgegengesetzte Richtungen am äußeren Umfang erstrecken, die ringförmige Nut (103a) des Gehäuses (103) der ersten Mehrzahl an Schaufeln (101a) gegenüber angeordnet ist, ein Seitendeckel (115) eine andere ringförmige Nut (115a) am äußeren Umfang desselben begrenzt und gegenüber der zweiten Mehrzahl von Schaufeln (101a) angeordnet ist, der ringförmige Strömungsdurchgang die ringförmige Nut (103a) des Gehäuses (103) und die andere ringförmige Nut (115a) des Seitendeckels (115) enthält und der Querschnittsverminderer (103f) in dem ringförmigen Strömungsdurchgang zwischen der Auslaßöffnung (103c) und der Mitte zwischen der Einlaßöffnung (103b) und der Auslaßöffnung (103c) angeordnet ist.
  4. Wirbelstromgebläse nach einem der vorhergehenden Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Zusatzfluidströmung eine mitgeführte Fluidströmung ist, die durch das Schaufelrad (1, 101) von der Auslaßöffnungsseite des ringförmigen Strömungsdurchgangs zu der Einlaßöffnungsseite mitgeführt wird, und die Mittel, die den Zusatzströmungsweg bilden, die Zusatzfluidströmung dem ringförmigen Strömungsdurchgang in einem Bereich nahe der Einlaßöffnung (3b, 103b) zuführen, so daß eine Wirbelströmung gebildet wird.
  5. Wirbelstromgebläse nach einem der vorhergehenden Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß der Querschnittsverminderer (3f, 103f) die Querschnittsfläche der ringförmigen Nut (3a, 103a) in einem Bereich reduziert, der sich von ungefähr der äußeren Umfangskante der ringförmigen Nut (3a, 103a) zu zumindest ungefähr dem Bodenabschnitt der ringförmigen Nut (3a, 103a) erstreckt.
  6. Wirbelstromgebläse nach einem der vorhergehenden Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß der Querschnittsverminderer (3f, 103f) einen Bereich mit einer im wesentlichen flachen Oberfläche aufweist, der sich zwischen der äußeren Umfangskante und dem Bodenabschnitt der ringförmigen Nut (3a, 103a) erstreckt.
  7. Wirbelstromgebläse nach einem der vorhergehenden Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß der Querschnittsverminderer (3f, 103f) einen bogenförmigen Oberflächenabschnitt aufweist, der sich ungefähr von der äußeren Umfangskante zu einer inneren Umfangskante der ringförmigen Nut (3a, 103a) erstreckt.
  8. Wirbelstromgebläse nach einem der vorhergehenden Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß der Querschnittsverminderer (3f, 103f) einen gewellten Oberflächenabschnitt aufweist, der sich zwischen der äußeren Umfangskante zu dem Bodenabschnitt der ringförmigen Nut (3a, 103a) erstreckt.
  9. Wirbelstromgebläse nach einem der vorhergehenden Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß der Querschnittsverminderer (3f, 103f) zumindest ein Teil enthält, das von dem die ringförmige Nut (3a, 103a) bildenden Gehäuse (3, 103) getrennt ausgebildet und in zumindest einem Bereich der ringförmigen Nut (3a, 103a) angeordnet ist.
  10. Wirbelstromgebläse nach einem der vorhergehenden Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, daß der Querschnittsverminderer (3f, 103f) einstückig mit dem Gehäuse (3, 103) ausgebildet ist.
  11. Wirbelstromgebläse nach einem der vorhergehenden Ansprüche 1 bis 10, dadurch gekennzeichnet, daß der Querschnittsverminderer (3f, 103f) die ringförmige Nut (3a, 103a) mit einer von einer Oberfläche des dem Schaufelrad (1, 101) gegenüberliegenden Gehäuses (3, 103) ausgehenden unterschiedlichen Tiefe versieht.
  12. Wirbelstromgebläse nach einem der vorhergehenden Ansprüche 1 bis 11, dadurch gekennzeichnet, daß das Wirbelstromgebläse eine Zentrifugalpumpe und das Fluid ein Gas oder eine Flüssigkeit ist.
  13. Wirbelstromgebläse nach einem der vorhergehenden Ansprüche 1 bis 12, dadurch gekennzeichnet, daß die einen Teil des Umfangs der ringförmigen Nut (3a, 103a) abtrennende Trennwand (3d, 103d) durch einen Spalt (g) von einem Schaufelbewegungsweg des Schaufelrads (1, 101) getrennt ist und die Mittel zur Bildung des Zusatzströmungswegs die Zusatzfluidströmung mit einem Winkel von ungefähr 5° bis 35° relativ zur Vorwärtsrichtung der Schaufel (1a, 101a) des Schaufelrads (1, 101) zuführt, wobei eine Bezugsebene eine Oberfläche der Trennwand (3d, 103d) ist, die zur Definition des Spalts (g) gegenüber dem Schaufelrad (1, 101) dient.
  14. Wirbelstromgebläse nach einem der vorhergehenden Ansprüche 1 bis 13, dadurch gekennzeichnet, daß die einen Teil des Umfangs der ringförmigen Nut (3a, 103a) abtrennende Trennwand (3d, 103d) von einem Schaufelbewegungsweg des Schaufelrads (1, 101) durch einen Spalt (g) beabstandet ist und die Mittel zur Bildung eines Zusatzströmungswegs eine Ausström-Führungseinrichtung zur Führung der von der Auslaßöffnungsseite zu der Einlaßöffnungsseite der Trennwand (3d, 103d) geförderten mitgeführten Fluidströmung aufweisen, so daß die mitgeführte Fluidströmung schräg nach vorne relativ zu einer Vorwärtsrichtung der Schaufeln (1a, 101a) des Schaufelrads (1, 101) ausströmt, wobei als Bezugsebene eine Oberfläche der Trennwand (3d, 103d) verwendet wird, die den Spalt (g) zu dem Schaufelrad (1, 101) definiert.
  15. Wirbelstromgebläse nach Anspruch 14, dadurch gekennzeichnet, daß die Ausström-Führungseinrichtung ein an der Trennwand (3d, 103d) angeordnetes Strömungsführungsteil aufweist, so daß die mitgeführte Fluidströmung schräg nach vorne mit einem Winkel von ungefähr 5° bis 35° relativ zur Vorwärtsrichtung der Schaufeln (1a, 101a) ausströmt, wobei als Bezugsebene die Oberfläche der Trennwand (103d, 3d) verwendet wird, die den Spalt (g) zu dem Schaufelrad (1, 101) definiert.
  16. Wirbelstromgebläse nach Anspruch 14 oder 15, dadurch gekennzeichnet, daß die Trennwand (3d, 103d) einen Strömungsführungsabschnitt zum Führen der Fluidströmung von der Einlaßöffnung zu dem ringförmigen Strömungsdurchgang und den Schaufeln (1a, 101a) des Schaufelrads (1, 101) enthält und die Ausström-Führungseinrichtung in dem Strömungsführungsabschnitt der Trennwand (3d, 103d) angeordnet ist.
  17. Wirbelstromgebläse nach einem der vorhergehenden Ansprüche 14 bis 16, dadurch gekennzeichnet, daß die Ausström-Führungseinrichtung als Ausschnitt des Strömungsführungsabschnitts gebildet ist.
  18. Wirbelstromgebläse nach einem der vorhergehenden Ansprüche 14 bis 17, dadurch gekennzeichnet, daß die durch den Ausschnitt des Strömungsführungsabschnitts gebildete Ausström-Führungseinrichtung an einer einer Schaufel (1a, 101a) des Schaufelrads (1, 101) gegenüberliegenden Seite eine Öffnung aufweist, in einem derartigen Bereich, daß in einer Umfangsrichtung ein hinteres Ende der Öffnung von dem hinteren Ende des Strömungsführungsabschnitts der Trennwand (3d, 103d) relativ zu der Vorwärtsrichtung der Schaufeln (1a, 101a) des Schaufelrads (1, 101) mit einem Abstand beabstandet ist, der ungefähr 1,5 bis 2,5 mal der Schaufel-zu-Schaufel-Abstand des Schaufelrads (1, 101) ist.
  19. Wirbelstromgebläse nach einem der vorhergehenden Ansprüche 14 bis 18, dadurch gekennzeichnet, daß die durch den Ausschnitt in dem Strömungsführungsabschnitt gebildete Ausström-Führungseinrichtung eine Öffnung auf einer einer Schaufel (1a, 101a) des Schaufelrads (1, 101) gegenüberliegenden Seite aufweist, mit einem Winkel einer Oberfläche des Öffnungsbereichs, der nach vorne relativ zu der Vorwärtsbewegung der Schaufel (1a, 101a) ungefähr 5° bis 35° beträgt.
  20. Wirbelstromgebläse nach einem der vorhergehenden Ansprüche 14 bis 19, dadurch gekennzeichnet, daß die durch den Ausschnitt in dem Strömungsführungsab schnitt gebildete Ausström-Führungseinrichtung eine Öffnung an einer einer Schaufel (1a, 101a) des Schaufelrads (1, 101) gegenüberliegenden Seite aufweist, in einem Bereich, der außerhalb des Bereichs gegenüber der Schaufel (1a, 101a) des Schaufelrads (1, 101) in radialer Richtung angeordnet ist.
  21. Wirbelstromgebläse nach Anspruch 14 bis 20, dadurch gekennzeichnet, daß die Mittel zur Bildung des Zusatzströmungskanals die mitgeführte Fluidströmung mit einem Winkel von 40° von der Einlaßöffnung (3b, 103b) zu dem ringförmigen Strömungsdurchgang fördern.
  22. Wirbelstromgebläse nach einem der vorhergehenden Ansprüche 14 bis 21, dadurch gekennzeichnet, daß die durch den Ausschnitt in dem Strömungsführungsabschnitt ausgebildete Ausström-Führungseinrichtung eine Öffnung an einer einer Schaufel (1a, 101a) des Schaufelrads (1, 101) gegenüberliegenden Seite aufweist, wobei die Öffnung außerhalb eines mittigen Bereichs der Schaufel (1a, 101a) in einem Bereich gegenüber der Schaufel (1a, 101a) in radialer Richtung angeordnet ist.
  23. Wirbelstromgebläse nach Anspruch 22, dadurch gekennzeichnet, daß die durch den Ausschnitt in dem Strömungsführungsab schnitt gebildete Ausström-Führungseinrichtung eine Öffnung an einer einer Schaufel (1a, 101a) des Schaufelrads (1, 101) gegenüberliegenden Seite aufweist, wobei die Öffnung an einer äußeren Umfangsseite zumindest 1/6 in radialer Richtung bezüglich einem mittigen Bereich der Schaufel (1a, 101a) gegenüber der Schaufel (1a, 101a) angeordnet ist.
  24. Wirbelstromgebläse nach einem der vorhergehenden Ansprüche 14 bis 21, dadurch gekennzeichnet, daß die durch den Ausschnitt des Strömungsführungsabschnitts gebildete Ausström-Führungseinrichtung eine Öffnung an einer einer Schaufel (1a, 101a) des Schaufelrads (1, 101) gegenüberliegenden Seite aufweist und die Öffnung innerhalb eines mittigen Abschnitts der Schaufel (1a, 101a) in einer der Schaufel (1a, 101a) gegenüberliegenden Stellung in radialer Richtung angeordnet ist.
  25. Wirbelstromgebläse nach Anspruch 24, dadurch gekennzeichnet, daß die durch den Ausschnitt in dem Strömungsführungsabschnitt gebildete Ausström-Führungseinrichtung eine Öffnung an einer einer Schaufel (1a, 101a) des Schaufelrads (1, 101) gegenüberliegenden Seite aufweist und die Öffnung an einer inneren Umfangsseite zumindest 1/6 bezüglich einem mittigen Bereich der Schaufel (1a, 101a) in einer der Schaufel (1a, 101a) in radialer Richtung gegenüberliegenden Stellung angeordnet ist.
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