DE69817150T2 - Hochdruckgebläse - Google Patents

Description

• Die Erfindung bezieht sich auf einen Hochdruckventilator, der ein Laufrad, ein Laufradgehäuse, das das Laufrad umgibt, und einen Elektromotor zum Betreiben des Laufrads umfasst, wobei der Elektromotor eine Ausgangswelle aufweist, die durch diesen hindurchgeht, und an beiden Enden des Elektromotors ein Laufrad direkt auf der Welle des Motors angeordnet ist.
• Bei einem Hochdruckventilator, der gemäß dem Stand der Technik eingesetzt wird und ein Laufrad aus Stahlschaufeln mit getrennten Wälzlagern aufweist, ist es höchstens möglich, einen Druckanstieg von einigen Dutzend kPa in einer Stufe zu erreichen. Wenn die Technologie des Stands der Technik eingesetzt wird, muss der Hochdruckventilator als zweistufige oder mehrstufige reihenverbundene Anordnung eingesetzt werden, wenn ein höherer Anstieg des Drucks erreicht werden soll.
• Der bestimmende Faktor bei der mechanischen Implementierung des Hochdruckventilators des Stands der Technik ist das Gewicht und die Festigkeit des Stahlschaufelrads. Aufgrund des schweren Schaufelrads müssen Kompromisse im Hinblick auf die Dimensionierung der Lager eingegangen werden. Die Lager müssen die große Spannung aushalten, die auf sie durch das Gewicht des Laufrads aufgebracht wird, und müssen auch Zentrifugalkräfte, die aus der hohen Rotationsgeschwindigkeit resultieren, und die Wärmeerzeugung in den Wälzelementen ertragen. Damit das Gebläse gleichmäßig arbeitet, muss die kritische Rotationsgeschwindigkeit des Rotorsystems über der Betriebsrotationsgeschwindigkeit liegen. In der Praxis führt dies zu einer Dimensionierung, bei der die verwendeten Wälzlager verhältnismäßig groß sind, und die in den Lagern erzeugte Wärme durch ein effektives Ölzirkulationsschmiersystem abgeleitet wird.
• Aufgrund der oben beschriebenen Merkmale müssen sowohl die einstufigen als auch die mehrstufigen Versionen der vorhandenen Hochdruckventilatoren mit getrennten Lagern versehen werden, entweder Wälzlager oder Gleitlager, da die Lager des Elektromotors die Spannung nicht ertragen, die durch ein Stahllaufrad hervorgerufen wird.
• Das Dokument US-A-4 746 266 beschreibt ein Radialgebläse mit einem Impeller-Laufrad, das direkt auf jedem Wellenende des Elektroantriebsmotors montiert ist.
• Das Dokument US-A-5 464 325 beschreibt ein Turbokompressor-Laufrad für einen Gefrier- oder Kühlkompressor. Das Laufrad umfasst faserverstärkte Kompositmaterialien.
• Es ist eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung, die Nachteile des Stands der Technik zu überwinden. Dies wird durch einen Hochdruckventilator der Erfindung erreicht, der dadurch gekennzeichnet ist, dass das Laufrad mindestens im Wesentlichen aus einem Verbundwerkstoff auf Kohlefaserbasis besteht, dass die Laufradgehäuse, die die Laufräder umgeben, mit einem Zwischenkanal verbunden sind, und dass der Zwischenkanal von der Drucköffnung von einem der Gehäuse zu der Saugöffnung des anderen Gehäuses führt.
• Dadurch, dass das Laufrad eines Hochdruckventilators oder seine wesentlichen Komponenten aus einem Verbundwerkstoff auf Kohlefaserbasis gefertigt werden, kann das Gewicht des Laufrads auf einen Bruchteil des Gewichts eines Stahllaufrads verringert werden. Ein Laufrad, das aus diesem Werkstoff gefertigt ist, kann so dimensioniert werden, dass es genau so fest wie das Stahllaufrad oder sogar fester ist. Das leichte Komposit-Laufrad kann direkt auf der Welle eines Standardelektromotors montiert werden, ohne dass die Spannungen auf die Lager zu sehr zunehmen. Durch einen Wechselstrom-Wechselrichter kann ein auf diese Weise implementierter Ventilator bis zur maximalen Rotationsgeschwindigkeit gedreht werden, die durch den Hersteller der Lager vorgegeben wird.
• Wenn ein Elektromotor mit einer durch diesen hindurchgehenden Welle eingesetzt wird, und ein Laufrad aus Verbundwerkstoff auf der Welle des Motors an deren beiden Enden montiert wird, heben die Axialkräfte, die in den Laufrädern erzeugt werden, einander auf und somit ist es möglich, die Standardlager des Elektromotors zu verwenden. Die Seiten des Ventilators, die auf diese Weise ausgerüstet sind, sind mit einem Zwischenkanal verbunden, d. h. es ist möglich, einen zweistufigen Ventilator vorzusehen, der die herkömmliche Version ersetzt, die mit zwei getrennten Ventilatoren implementiert wird.
• Im Vergleich zu dem herkömmlichen zweistufigen Ventilator, der mit zwei getrennten Ventilatoren implementiert ist, ermöglicht es der zweiendige Ventilator der vorliegenden Erfindung, auf vier Lager und deren Gehäuse und Schmiermittelzirkulationseinheiten zu verzichten, ebenso wie auf Kupplungen zwischen dem Elektromotor und der Laufradanordnung, da keine getrennten Lager erforderlich sind. Ferner ist die Anordnung kompakt, und es kann ein einfaches und billiges Stahlbett als Bett verwendet werden.
• Ferner werden keine Mehrfachbettanordnungen für die Installation erforderlich.
• Im Folgenden wird die Erfindung durch eine bevorzugte Ausführungsform unter Verweis auf die beigefügte Zeichnung beschrieben, die eine perspektivische Ansicht eines Hochdruckventilators der Erfindung darstellt.
• Der Hochdruckventilator, der in der Zeichnung dargestellt ist, weist als seine Antriebsquelle einen Elektromotor 1 auf, der eine durch ihn hindurchlaufende Rotorwelle 2 umfasst, d. h. eine Welle, deren Enden an beiden Seiten des Motors 1 vorstehen. Ein Leichtlaufrad 3 und 4, das hauptsächlich aus einem Verbundwerkstoff auf Kohlefaserbasis besteht, d. h. mindestens dessen Schaufeln 3a, 4a und die Endplatten 3b, 4b sind aus diesem Material, ist direkt auf die beiden Enden dieser Welle ohne gesonderte Lager montiert. Die Nabe 4c des Laufrads kann auch aus einem anderen Material sein, beispielsweise Stahl. Diese Direktmontage bedeutet, dass lediglich die Lager des Elektromotors 1 zum Montieren der gesamten oben beschriebenen Anordnung verwendet werden. Die Laufräder 3 und 4 werden durch Ventilatorgehäuse 5 und 6 umgeben, und die Drucköffnung 9 des ersten Gehäuses 5 ist mit der Saugöffnung 9 des zweiten Gehäuses 10 durch einen Zwischenkanal 10 verbunden.
• Referenzziffer 11 bezeichnet die Drucköffnung des zweiten Gehäuses 6 und Referenzziffer 12 die Saugöffnung des ersten Gehäuses. Die Ansicht der Gehäuse 5 und 6, die in der Zeichnung dargestellt ist, ist teilweise geschnitten. Die gesamte Ventilatoranordnung, wie sie oben beschrieben wurde, wird auf ein einfaches Stahlbett 8 platziert.
• Aufgrund des verbindenden Zwischenkanals 7 arbeitet der in der Zeichnung dargestellte Ventilator als ein zweistufiger Ventilator. Wenn dieser Zwischenkanal 7 nicht vorhanden ist, arbeitet die Ventilatoranordnung als zwei getrennte, in Serie verbundene Ventilatoren.

Claims (1)

1. Hochdruckventilator, umfassend ein Laufrad (3, 4), ein Ventilatorgehäuse (5, 6), das das Laufrad umgibt, und einen Elektromotor (1), um das Laufrad zu betreiben, wobei der Elektromotor (1) eine durch ihn hindurchgehende Welle (2) aufweist, und an beiden Enden des Elektromotors (1) ein Laufrad (3, 4) direkt auf der welle (2) des Motors angeordnet ist, dadurch gekennzeichnet , dass das Laufrad (3, 4) zumindest hauptsächlich aus einem Verbundwerkstoff auf Kohlefaserbasis besteht, dass die Ventilatorgehäuse (5, 6), die die Laufräder (3, 4) umgeben, mit einem Zwischenkanal (7) verbunden sind, und dass der Zwischenkanal (7) von der Drucköffnung (9) eines der Gehäuse (5) zur Saugöffnung (10) des anderen Gehäuses (6) führt.