DE60120708T2

DE60120708T2 - Kreisellüfter

Info

Publication number: DE60120708T2
Application number: DE60120708T
Authority: DE
Inventors: Umberto Canali; Dario Brivio
Original assignee: Nicotra SpA
Current assignee: Regal Beloit Italy SpA
Priority date: 2000-08-03
Filing date: 2001-07-20
Publication date: 2007-06-14
Anticipated expiration: 2021-07-21
Also published as: CA2415264A1; CN1201089C; EP1305526A1; ES2266222T3; ATE330132T1; EP1305526B1; PT1305526E; DE60120708D1; CN1444704A; WO2002012729A1; ITMI20000466V0; AU2001277685A1; US6866480B2; US20030147745A1; RU2282755C2; DK1305526T3; JP2004506141A; IT250411Y1; ITMI20000466U1

Description

Die vorliegende Erfindung bezieht sich im allgemeinen auf das Gebiet der Lüftungsgeräte, mehr im einzelnen auf einen verbesserten Kreisellüfter.
TECHNISCHES GEBIET
Wie bekannt bestehen Kreisellüfter im allgemeinen aus den folgenden wesentlichen Teilen: einem Gehäuse mit einem spiralförmigen Kanal, die sogenannte Spirale, der an seinem Ende mit einem Austritt versehen ist, einem Eintritt oder Auge in der Spiralenmitte, einem vor dem Spiralauge angeordneten Laufrad, das mit einer auf die Antriebswelle verkeilten Nabe verbunden ist, einem nach dem Laufrad angeordneten Ablenker oder Diffusor.
STAND DER TECHNIK
Bei Kreisellüftern wird die Luft, oder eine andere gasförmige Arbeitsflüssigkeit, vom Laufrad durch den Eintritt parallel zu der Drehachse angesaugt und über das Laufrad in eine zur Drehachse senkrechte Richtung geleitet. Der durch das Laufrad geleitete Luftstrom wird vom Ablenker abgelenkt, oder über den Diffusor weiterbehandelt, bevor er in die Spirale einströmt, die den Luftstrom sammelt und zum Austritt befördert. Kreisellüfter können von der Art mit einem einzigen oder doppelseitigen Eintritt sein, d.h. sie können nur an einer Seite des Laufrads oder an beiden gegenüberliegenden Seiten davon die Luft ansaugen.
Das Laufrad ist gebildet aus einem drehbaren Schaufelrad, bestehend aus einer Scheibe, an die die Schaufeln an ihrer Basis festgemacht sind. Bei Lüftern mit nur einem Eintritt sind die Schaufeln nur auf einer Seite der Scheibe angeordnet, während bei Lüftern mit doppelseitigem Eintritt die Schaufeln auf beiden Seiten der Scheibe angeordnet sind.
Die Schaufeln können in radialer Richtung entweder nach vorne oder nach rückwärts, gegenüber der Drehrichtung des Laufrads, geneigt sein. Die Schaufeln haben häufig ein stromlinienförmiges Profil, aber aus der bekannten Technik sind auch flache Schaufeln, also nicht stromlinienförmige, bekannt.
Das Laufrad der Kreisellüfter kann vom geschlossenen oder offenen Typ sein, je nach dem, ob ein Abdeckelement, eine sog. Laufradabdeckung, bestehend aus einem kreisförmigen Rahmen, der an die Spitze der Schaufeln befestigt wird, vorgesehen ist oder nicht. Laufräder mit geneigten Schaufeln sind im allgemeinen vom geschlossenen Typ, um die Biegungsfestigkeit der Schaufeln zu erhöhen.
Verschiedene Annäherungen sind beim Gestalten der Kreisellüfter gemacht worden, um ihre Arbeitsmerkmale und ihren Wirkungsgrad zu verbessern. Solche Annäherungen bestehen beispielsweise darin, den Einlaß und den Auslaß mit verbundenen konvergenten beziehungsweise divergenten Spiralen auszustatten und nach dem Laufrad einen Diffusor vorzusehen, der aus entsprechend geformten, feststehenden Schaufeln gebildet und dazu bestimmt ist, den das Laufrad bewegenden Luftstrom zu leiten, um Strömungsverluste zu verringern. Für ähnliche Zwecke sind Laufräder mit einer großen Anzahl Schaufeln versehen und diese haben an ihrer Führungskante zuweilen einen gekrümmten Führungsabschnitt.
Ebenfalls ist bekannt, das Abdeckelement des Laufrads mit einem gekrümmten elliptischen Profil zu formen, um die Grenzschichtablösung zu verringern und damit die Leistung zu verbessern. Beispiele von Kreisellüftern mit Abdeckungen solcher Ausgestaltung sind beispielsweise in EP-A-0 955 468, EP-A-692-637 und FR-A-1 141 406 beschrieben.
BESCHREIBUNG DER ERFINDUNG
Die Aufgabe dieser Erfindung besteht darin, die Arbeitsmerkmale von Kreisellüftern weiter zu verbessern, und insbesondere den mit der Lüfterfunktion verbundenen und durch die aerodynamische Interferenz hervorgerufenen Geräuschpegel, wie solche Geräusche, die durch den pulsierenden Luftstrom an der Radaußenfläche erzeugt werden, zu reduzieren.
Mehr im einzelnen wird diese Aufgabe durch einen Kreisellüfter mit einem oder zwei Eintritten gelöst, bestehend aus

– einem geschlossenen Laufrad mit Schaufeln, die mit einer drehbaren Scheibe und einer Abdeckung verbunden sind, bei dem:
– die Schaufeln flach und gegenüber einer Drehrichtung des Laufrads nach rückwärts gekrümmt sind,
– die Abdeckung umfasst entlang einer Luftstromrichtung einen kegelstumpfförmigen Flächenabschnitt, einen ersten gekrümmten Flächenabschnitt und einen zweiten gekrümmten Flächenabschnitt, wobei der Krümmungsradius des ersten Flächenabschnitts kleiner ist als der Krümmungsradius des zweiten Flächenabschnitts,
– einem vor dem Laufrad angeordneten Lufteintritt,
– einem nach dem Laufrad angeordneten Luftaustritt, und
– einem an diesem Luftaustritt vorgesehenen Ablenker,

KURZE BESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN
Die vorliegende Erfindung wird nun anhand der anliegenden Zeichnungen im einzelnen beschrieben. Es zeigen:
1 eine Vorderansicht eines erfindungsgemäßen Kreisellüfterlaufrads;
2 und 3 eine Vorderansicht bzw. eine Seitenansicht im Aufriß einer Schaufel von dem Laufrad von 1;
4 eine teilweise Seitenansicht von dem Abdeckelement des Laufrads von 1;
5 und 6 eine Vorderansicht bzw. eine Seitenansicht im Aufriß des vor dem Laufrad von 1 angeordneten Eintritts;
7 und 8 eine Vorderansicht bzw. eine Seitenansicht im Aufriß des nach dem Laufrad von 1 angeordneten Ablenkers; und
9 ein Diagramm, das die Leistungskurven des erfindungsgemäßen Kreisellüfters veranschaulicht.
BESTES VERFAHREN ZUR AUSFÜHRUNG DER ERFINDUNG
Mit Bezug auf 1 der Zeichnungen ist dort das erfindungsgemäße Laufrad, im allgemeinen mit 10 bezeichnet, dargestellt. Das Laufrad ist geeignet, in Verbindung mit Kreisellüftern mit einem einzigen oder einem doppelten Eintritt eingesetzt zu werden, und ist gebildet aus einem rotierenden Schaufelrad geschlossener Art.
Im Falle eines Kreisellüfters mit einem Eintritt saugt das Laufrad 10 die Luft oder eine andere gasförmige Arbeitsflüssigkeit von nur einer Seite an und besteht daher aus einer einzigen Reihe von Schaufeln, die auf einer Seite mit einer Scheibe 12 und auf der anderen Seite mit einem Ring 13 als Abdeckelement verbunden sind.
Im Falle eines Kreisellüfters mit doppelseitigem Eintritt saugt dagegen das Laufrad 10 die Luft von den gegenüberliegenden Seiten an, und besteht deshalb aus zwei Schaufelreihen 11, jeweils eine auf jeder Seite des Laufrads. Die Schaufeln jeder Reihe sind auf einer Seite mit der Scheibe 12 und auf der anderen Seite mit dem Abdeckring 13 verbunden.
In den beiden vorgenannten Fällen ist die Laufradscheibe 12 mit einer angeflanschten Nabe zwecks Anschluß an eine Antriebswelle versehen.
Der Abdeckring 13 vom Laufrad ist aus einem Stahlblech gefertigt, und wie aus 4 ersichtlich, umfaßt er entlang der Luftstromrichtung, die in der Zeichnung mit dem Pfeil F angezeigt ist, einen kegelstumpfförmigen Flächenabschnitt 13A, einen ersten gekrümmten Flächenabschnitt 13B und einen zweiten gekrümmten Flächenabschnitt 13C. Erfindungsgemäß ist der Krümmungsradius des ersten gekrümmten Flächenabschnitts 13B kleiner als der Krümmungsradius des zweiten gekrümmten Flächenabschnitts 13C.
Die Schaufeln des Laufrads sind aus Stahlblech gefertigt und sind mit ihrer Basis und ihrer Spitze an die Scheibe 12 beziehungsweise an den Abdeckring 13 angeschweißt; deren Anzahl kann zwischen neun und dreizehn liegen und entspricht vorzugsweise elf.
Wie in 1 bis 3 veranschaulicht, sind die Schaufeln des Laufrads flach, d.h. ihr Profil ist nicht stromlinienförmig und sie sind rückwärts zur Drehrichtung geneigt, wobei sie mit der radialen Richtung einen Winkel α bilden, der zwischen 40 und 45 Grad liegt und vorzugsweise 42,88 Grad entspricht.
Wie oben erwähnt, ist das Laufrad 10 zum Einsatz in Verbindung mit einem Kreisellüfter geeignet. Solche Kreisellüfter bestehen in an sich bekannter Weise aus einer Spirale, um den vom Laufrad gespeisten Luftstrom aufzufangen und zum Austritt zu leiten. Der Kreisellüfter ist außerdem mit einem Eintritt ausgestattet, wie in 5 und 6 der Zeichnungen dargestellt. Der Eintritt ist gebildet aus einem ringförmigen Flansch 14 aus Stahlblech, oder maschinell gefertigt, und in der Mitte der Spirale angeordnet. Der Flansch 14 besteht in der in der Zeichnung mit dem Pfeil F angegebenen Luftstromrichtung aus einem konvergenten Flächenabschnitt 14A, einem im wesentlichen zylinderförmigen Flächenabschnitt 14B und einem divergenten Flächenabschnitt 14C, die fest miteinander verbunden sind.
Der Lüfter besteht darüber hinaus aus einem Ablenker 15, dargestellt in 7 und 8 der Zeichnungen. Der Ablenker ist aus Stahlblech gefertigt und ist parallel zur Ebene des Austritts angeordnet, der in diesem Fall eine quadratische Form hat. Der Ablenker wird in seinem oberen Teil von zwei Flächenabschnitten 16 begrenzt, die entlang der Luftstromrichtung gekrümmt sind und eine Neigung von 70 Grad zur Längsmittenebene des Lüfters haben und bilden dabei einen V-förmigen Ablenker, der die aerodynamische Interferenz mit dem pulsierenden Luftstrom an der Laufradaußenfläche entwickelt. Vorzugsweise entspricht die Höhe des Ablenkers in den höchsten Punkten an den Seiten 38% der Länge der Seite des quadratischen Austritts. Der Ablenker ist auch mit einer Versteifungsrippe 17 versehen, die im wesentlichen parallel zu seiner Basis angeordnet ist.
Versuche mit einem Kreisellüfter mit den obigen Merkmalen haben eine Zunahme im Wirkungsgrad des Lüfters und eine Verminderung seines Geräuschpegels gezeigt. Die Ergebnisse solcher Versuche sind in 9 dargestellt. Die Versuche beziehen sich auf zwei Kreisellüfter, der erste entsprechend den Lehren dieser Erfindung und der zweite von bekannter Art. Das Laufrad der Kreisellüfter hatte einen Nenndurchmesser von 900 mm, eine Nenngeschwindigkeit von 500 Upm und die Luft hatte eine Nenndichte von 1.20 kg/m³. In 9 sind auf der Abzissenachse die Strömungsgeschwindigkeit Q, gemessen in m³/h, und auf der Ordinatenachse der statische Druck PS, gemessen in Pa, angegeben. Auf derselben Ordinatenachse sind die mechanische Leistung PM, gemessen in W, der Lüfterwirkungsgrad E in %, der Geräuschpegel S in dB dargestellt. In der graphischen Darstellung bedeuten die Kurven H, U V und W den statischen Druck, den Geräuschpegel, den Wirkungsgrad beziehungsweise die mechanische Leistung des ersten Kreisellüfters in Funktion der Strömungsgeschwindigkeit Q, während die Kurven H', U', V' und W' den statischen Druck, den Geräuschpegel, den Wirkungsgrad beziehungsweise die mechanische Leistung des zweiten Kreisellüfters in Funktion der Strömungsgeschwindigkeit Q darstellen. Aus einer Gegenüberstellung der Kurven sind die mit dem ersten erfindungsgemäßen Kreisellüfter erzielten Verbesserungen deutlich zu erkennen.

Claims

Kreisellüfter mit einem oder zwei Eintritten bestehend aus: – einem geschlossenen Laufrad (10) mit Schaufeln (11), die mit einer drehbaren Scheibe (12) und einer Abdeckung (13) verbunden sind, bei dem – die Schaufeln (11) flach und gegenüber einer Drehrichtung des Laufrads (10) nach rückwärts gekrümmt sind, – die Abdeckung (13) umfaßt entlang einer Luftstromrichtung einen kegelstumpfförmigen Flächenabschnitt (13A), einen ersten gekrümmten Flächenabschnitt (13B) und einen zweiten gekrümmten Flächenabschnitt (13C), wobei der Krümmungsradius des ersten Flächenabschnitts (13B) kleiner ist als der Krümmungsradius des zweiten Flächenabschnitts (13C), – einem vor dem Laufrad (10) angeordneten Lufteintritt (14), – einem nach dem Laufrad (10) angeordneten Luftaustritt, und – einem an diesem Luftaustritt vorgesehenen Ablenker (15), dadurch gekennzeichnet, daß der Ablenker (15) aus einem Blech gebildet und parallel zu einer Ebene des Luftaustritts angeordnet ist und an einem Kopfteil davon zwei nach oben divergente Flächenabschnitte (16) hat, wobei die Flächenabschnitte (16) in Luftstromrichtung gekrümmt sind und dem Kopfteil des Ablenkers eine im wesentlichen V-Form verleihen.
Kreisellüfter nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Neigungswinkel der Laufradschaufeln (11) gegenüber der Radialrichtung zwischen 40 und 45 Grad liegt und vorzugsweise 42,88 Grad beträgt.
Kreisellüfter nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Anzahl der Schaufeln (11) des Laufrads elf beträgt.
Kreisellüfter nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der vor dem Laufrad (10) angeordnete Lufteintritt (14) am Lüftergehäuse befestigt ist und aus einem Flansch (14) besteht, der entlang der Strömungsrichtung aus einem konvergenten Flächenabschnitt (14A), einem zylinderförmigen Flächenabschnitt (14B) und einem divergenten Flächenabschnitt (14C), die fest miteinander verbunden sind, gebildet ist.
Kreisellüfter nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die beiden Flächenabschnitte (16) des Ablenkers (15) einen Neigungswinkel von 70° zur Längsmittenebene des Lüfters hat.
Kreisellüfter nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Luftauslaß eine Quadratform hat und die Höhe des Ablenkers (15) an seinen höchsten Stellen an den Seiten gleich 38% der Länge der Seite des quadratförmigen Austritts beträgt.