DE7207871U

DE7207871U - Axialstromstufengeblaese

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Publication number: DE7207871U
Application number: DE19727207871U
Authority: DE
Original assignee: Hudson Products Corp
Current assignee: Hudson Products Corp
Priority date: 1971-12-27
Filing date: 1972-03-01
Publication date: 1972-11-23
Also published as: BE785018A; GB1370702A; IT958184B; DE2209885B2; NL7202642A; NL149258B; CA960623A; AU4218472A; JPS4876104A; DE2209885A1; FR2166868A5; US3768546A; ES403621A1

Description

Die Erfindung betrifft Axialstromgebläseanordnungen für LuftkUhler oder andere industrielle Einrichtungen und befaßt sich insbesondere mit Verbesserungen an Gebläseanordnungen, bei denen zwei oder mehr Gebläse bzw. Ventilatoren in Reihe gelagert sind, so daß sie in einem einzigen Gebläsering aufeinanderfolgende Stufen bilden.

Venn die Gebläseanordnungen bei Luftkühlern verwendet werden, werden sie entweder über oder unter dem Rohrbündel angebracht und dienen dann dazu, Luft über die Rohre des Rohrbündels zu schicken. Bei diesen und anderen industriellen Anvendungsmöglichkeiten können die Gebläse relativ groß sein, vobei ihr Durchmesser zwischen etwa 1,80 und 9 m liegt. Die

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G Ti 07 871.8 31. 7. 1972 /Ha/z

Hudson Products Corporation

von einem Gebläse zu leistende Arbeit ist annähernd eine Funktion der dritter, Ροΐεπϊ seiner Schaufel Spitzengeschwindigkeit. Gleichzeitig ist das von einem Gebläse erzeugte Geräusch eine Funktion der fünften Potenz seiner Schaufelspitzengeschwindigkeit. Demzufolge wird das Problem einer zu starken Geräuschentwicklung aufgeworfen, sobald die an das Gebläse gestellten Leistungsanforderungen steigen. Gleichzeitig haben natürlich die gesetzgebenden Körperschaften im öffentlichen Interesse für die Regulierung von Geräuschpegeln schärfere Vorschriften erlassen. Der Zweck für das Inreiheschalten von Gebläsen ist seit jeher gewesen, eine Möglichkeit dafür zu öffnen, einem vorhandenen Ausrüstungsgegenstand mehr Luftbewegungsenergie zuzuführen, als sie auf nur eine einzige Gsbläsestufe übertragen werden kann. Mit anderen Worten, Reihengebläse» oder Stufengebläse, deren Gebläseschaufeln oder -flügel mit etwas geringeren Geschwindigkeiten rotieren, sind bereits bekannt, wobei die gleiche Menge Luft wie bei einem einstufigen Gebläse gefördert wird, jedoch mit weniger Geräusch.

Bei bekannten Axialstromstufengebläsen der letztgenannten Art sind jedoch die aufeinanderfolgenden Gebläsestufen identisch gebaut und mit beträchtlichen axialen Abstand nebeneinander angeordnet, der in einigen Fällen bis zu drei Gebläsedurchmessern betragen kann; denn es hat sich gezeigt, daß dann, wenn solche Stufen nicht weit genug auseinanderliegen, ihre effective Leistung geringer ist, sie also mit einem geringerem Wirkungsgrad arbeiten. Dieser große Abstand zwischen den Gebläsestufen dieser Anordnungen hat zur Folge, daß sie ziemlich teuer sind und in einigen Fällen mit dem zur Verfugung stehenden Kopfraum kollidieren.

Das -md& vorveröffentlichte DBGM 7207872 beschreibt bereits eine Axialstromstufengebläse-Anordnung, die sich mit beträchtlich geringerem Kostenaufwand herstellen läßt, da die Gebläsestufen erheblich näher aneinanderl iegen, als dies bisher für möglich gehalten wurde, vorzugsweise sogar im

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wesentlichen nebeneinander angeordnet sind. Bei diesem vorgeschlagenen GeMäse wurde gefunden, daß dann, wenn die
Gebläseschaufeln oder -.flügel des abstromseitigen Gebläses einen größeren durchschnittlichen Neigungswinkel oder
Steigung aufweisen, als die Schaufeln des zustromseitigen
. Gebläses, eine solche Gebläseanordnung in der Lage ist, im wesentlichen dieselbe Nutzarbeit zu verrichten wie die oben genannten bekannten Stufengebläse, bei denen aufeinanderfolgende Stufen mit großem Abstand nebeneinander angeordnet sind, wobei im Vergleich zu den bekannten Stufengebläsen
auch im wesentlichen die gleiche Geräuschentwicklung auftritt.

Bei den vorgeschlagenen Axialstromgebläseanordnungen
liiS werden weitere Vorteile dadurch erreicht, daß die Schaufeln

15! des zweiten Gebläses in bezug auf die des ersten Gebläses

rund um den Umfang versetzt angeordnet sind;

Die Umgebung, in de* Gebläseanordnungen benutzt werden, macht es oft erforderlich, daß die Stärke des von dem Gebläse erzeugten Luftstroms im Hinblick auf wechselnde Bedingungen geändert wird, so beispielsweise bei einer Änderung der Um- ^ gebungstemperatur oder im Falle eines Luftklihlers bei einer

Änderung der Temperatur des durch die Rohrbündel strömenden

©Strömungsmittels. Insbesondere wird eine Änderung der Stärke i] des Luftstroms verlangt, ohne daß dadurch die Gebläseanordnungen abgeschaltet werden müssen. Zu diesem 2weck wurde bereits vorgeschlagen, die Gebläseanordnungen aiit Mechanismen zu versehen, durch die sich die Neigung der Schaufeln der : Gebläseanordnung, während der Drehbewegung durch Fernbedienung einstellen läßt.

Ein Mechanismus dieser Art ist beispielsweise in der USA-Patentschrift 2 826 395 gezeigt, wobei die Schaufeln einer Gebläseanordnung veranlaßt werden, sich in auf der Nabe des Gebläses befindlichen Fassangen zu drehen, und zwar in Abhängigkeit von einem Steuerorgan, das an einem entfernten
Platz angeordnet und auf ein Signal hin betätigt werden kann, welches die Temperatur eines durch ein Rohrbündel strömenden

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Strömungsmittels anzeigt. Venn also beispielsweise die Temperatur eines solchen Strömungsmittels unter den Wert sinkt, auf den das System ausgelegt ist, kann der Mechanismus die Schaufeln oder Flügel des Gebläses veranlassen, sich in eine Lage zu drehen, in der ihre Neigung oder ihr Anstellwinkel geringer ist, so daß wiederum die Stärke des

Luftstroms über dem Rohrbündel bzw. die Über das Rohrbündel strömende Luftmenge verringert wird. Umgekehrt lassen sich beim Ansteigen einer solchen Temperatur die Schaufeln so drehen, daß sich ihre Neigung vergrößert, wodurch sich der Luftstrom verstärkt.

Obgleich Gebläse mit derartigen Mechanismen, die als Gebläse mit variabler Neigung bekannt sind, einen außerordentlich nützlichen Zweck erfüllen, sind sie dennoch erheblich teuerer und platzraubender als herkömmliche Gebläseanordnungen, die als Gebläse mit "unveränderlicher Neigung" bekannt sind und bei denen die Schaufelneigung, wenn überhaupt, nur im Stillstand des Gebläses eingestellt werden kann_v wobei denn die Schaufeln von Hand in eine gewünschte Lage gedreht werden können. Tatsächlich beanspruchen diese Mechanismen einen großen Teil der Gesamtkosten einer einstufigen Gebläseanordnung. Bei einer Reihengebläseanordnung, die also aus zwei oder mehreren Gebläsestufen besteht, welche mit solchen Mechanismen ausgerüstet sind, wäre der prozentuale Anteil dieser Mechanismen an den Gesamtkosten der Anordnung sogar noch höher.

Die Aufgabe der Erfindung besteht deshalb darin, eine Stufengebläseanordnung zu schaffen, bei der sich die Stärke des durch das Gebläse erzeugten LuftStroms ohne Betriebsunterbrechung verändern läßt, wobei jedoch, die zusätzlichen Kosten für diese Einstellmöglichkeit im Vergleich zu einem Stufengebläse mit unveränderlicher Schaufelneigung in wirtschaftlicher Hinsicht tragbarer erscheinen als dies bisher für möglich gehalten wurde.

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Diese Aufgabe wird church eine Stufengebiäseanordnung erfüllt, in der weniger als alle Stufengebläse dem Typ mit einstellbarer Schaufelneigung entsprechen. D.h., wenigstens ein Gebläse weist eine unveränderliche Schaufel neigung auf, und wenigstens ein anderes Gebläse entspricht dem Typ mit veränderlicher Schaufel neigung, wobei zusätzliche Gebläse im Falle von drei und mehr Stufen entweder dem einen oder anderen Typ entsprechen können. Dadurch läßt sich die Stärke des von der Anordnung erzeugten Luftstroms allein mit Hilfe des oder der mit variabler Schaufelneigung arbeitenden Gebläse bestimmen. Obgleich die Einstellung der Schaufeln des einen Gebläses auf einen Neigungswinkel, der sich von demjenigen eines anderen Gebläses unterscheidet, zu einem gewissen Wirkungsgradverlust führen kann und damit eine Erhöhung der Betriebskosten verursacht, wenn man einen Vergleich mit einer Gebläseanordnung anstellt, bei der alle Gebläse veränderliche Schaufel neigung aufweisen und so beschaffen sind, daß sie sich in demselben Maße einstellen lassen, werden diese geringfügigen Nachteile durch die geringeren anfänglichen Investitionskosten gewöhnlich mehr als kompensiert. Somit entsteht im Bereich der Schaufelneigungseinstellungen, der normalerweise beim Betrieb des mit veränderlicher Schaufelneigung arbeitenden Gebläses oder der Gebläse einer Gebläseanordnung, die beispielsweise als Teil eines Luftkühlers verwendet wird, ein nur geringer oder überhaupt kein Wirkungsgradverlust. Ferner läßt sich, wie dies bei der vorgeschlagenen Konstruktion, gemäß DBGM 7207872 beschrieben ist, das Gebläse, dessen Schaufeln die größere Neigung erhalten haben, auf der Abstromseite des anderen Gebläses anordnen, wobei auch die Gebläse in axialer Richtung eng beeinander angeordnet werden, so daß sich dadurch die Kosten für die Gebläseanordnung ohne wesentlichen Wirkungsgradverlust weiter senken lassen, wenn man eine solche Gebläseanordnung mit den üblichen Anordnungen vergleicht, die mit verhältnismäßig großem Abstand auseinanderliegende Stufen besitzen .

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Die Erfindung wird nachfolgend anhand der in der Zeichnung dargestellten Ausführungsbeispiele näher erläutert. In der Zeichnung zeigen:

Fig. 1 eine Aufrißansicht eines Luftkühlers, wobei

Teile weggebrochen sind, um ein Rohrbündel und eine Ausführungsform der Gebläseanordnung sichtbar zu machen, die über dem Rohrbündel getragen wird, um Luft über das Rohrbündel hinweg nach oben zu saugen,

Fig. 2 und 3 Aufrißansichten eines Teils des Luftkühlers

mit anderen Ausführungsformeη der Gebläseanordnung,

Fig. 4 eine graphische Darstellung mit einer Kurve, die die Stärke des Luftstroms verdeutlicht, der von einer Gebläseanordnung erzeugt werden muß, um ein Prozeßströmungsmittel in einen Luftkühler, beispielsweise der in Fig. 1 gezeigten Art, bei Umgebungstemperatur zu kondensieren, und

Fig. 5 eine andere graphische Darstellung mit einer durchgehenden und einer gestrichelten Kurve, die die Energie angeben, die zur Kondensierung des Strömungsmittels mit Hilfe einer Gebläseanordnung erforderlich ist, bei dtir beide Stufen mit Schaufeln variabler Neigung versehen sind und mit einer anderen Gebläseanordnung, bei der die eine Stufe mit Schaufeln variabler Neigung und die andere Stufe mit feststehenden Schaufeln, also Schaufeln unveränderlicher Noigung versehen ist.

Der in Fig. 1 gezeigte Luftkühler 1, der i.n seiner Gesamtheit mit 10 bezeichnet ist, weist ein Rohrbündel 11 auf, das auf senkrechten Ständern 12 über der Oberfläche 13 angebracht ist, ferner eine Stufengebläseanordnung 14, die

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mit einem Übergangsstück 14t liber dem Rohrbündel gelagert ist. Vie durch den weggebrochenen Abschnitt von Fig. 1 sichtbar wird, weist das Rohrbündel 11 mehrere Wärmeaustiiuschrohre auf, die sich zwischen nicht dargestellten Kopfstücken an den entgegengesetzten Enden des Bündels in seitlicher Richtung .erstrecken und dazu dienen, ein abzukühlendes Prozeßströmungsmittel quer zu dem Luftstrom zu führen, der mit Hilfe der Gebläseanordnung in Richtung nach oben erzeugt wird. Seitenwände 17 verlaufen längs der entgegengesetzten Seiten des Rohrbündels von dem einen Kopfstück zum anderen, so daß der Luftstrom zu dem Bündel umschlossen wird.

Die Gebläseanordnung Ik besitzt einen zylindrischen Gebläsering mit in Reihe geschalteten Anstrom— und Abstrom— gebläsen 19 bzw. 20, die aufeinanderfolgende Stufen bilden

^J₁ u.nd so gelagert sind, daß sie sich koaxial drehen. Im einzelnen

veisen die Gebläse einen solchen Durchmesser auf, daß die Spitzen ihrer Scha afein oder Flügel 19a und 20a veranlaßt werden, sich in geringem Abstand zu dem Gebläsering und konzentrisch zu ihm zu bewegen. Auch sind, wie aus Fig. 2 hervorgeht, die Schaufeln beider Gebläse auf eine positive

^llt Neigung eingestellt, so daß sie Luft durch den Gebläsering

hindurch nach oben fördern und damit aufwärts über das

% 4& Rohrbündel hinweg, sobald sich die Gebläse, gesehen von oben

_f nach unten, im Uhrzeigersinn drehen. In diesem Sinne, d.h.

■g bei dieser Luftbewegungsricb^ng, ist auch die begriffliche

Definition zu verstehen, nach der das untere Gebläse 19 als "zustromseitigesⁿ und das obere Gebläse 20 als "abstromseitiges" Gebläse bezeichnet wird. Es wird jedoch festgestellt, wie im folgenden erläutert werden wird, daß die Schafein des einen und möglicherweise beider Gebläse auch so eingestellt werden können, daß sie die Luftströmung in umgekehrter Richtung bewirken, d.h. durch den Gebläsering hindurch in Richtung abwärts.

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Beide Gebläse sind auf einer Welle 21 gelagert, d sioh senkrecht und koaxial zu dem Gebläsering erstreckt. Das untere Ende der Welle wird von einem Motor 22 angetrieben, der auf einem Mctorträger 23 angebracht ist, welcher an dem Rohrbündel oder einem anderen Teil des Luftkühlers in irgendeiner geeigneten Weise aufgehängt ist. Der Motor treibt einen Riemen innerhalb eines Riemenschutzes 2k an, der das untere Ende der Welle umgibt, so daß die Gebläse mit einer gewünschten Drehzahl rotieren können. Die Welle ist an ihrem oberen Ende mit Hilfe eines Lagers 21a drehbar gelagert, das durch radiale Verstrebungen 2ib in dem Gebläsering 18 getragen wird*

Das untere oder abstromseitige Gebläse 19 weist eine Nabe 25 auf, die an der Welle 21 befestigt ist und mit mehreren Schaufel— oder Flügelfassungen 26 versehen ist, die sich in gleichmäßigem Abstand nebeneinander in radialer Richtung erstrecken. Die inneren Enden der Schaufeln 19a sind in den Fassungen lösbar befestigt, so daß die Durchschnittsneigung jeder Schaufel in dem gewünschten Maße eingestellt werden kann, und zwar in Abhängigkeit von den Betriebsbedingungen. Eine solche Einstellung erfordert jedoch, daß das Gebläse zunächst stillgesetzt wird, und so gesehen entspricht dann U das Gebläse 19 dem Typ mit unveränderlicher Neigung.

Das obere oder abstromseitige Gebläse 20 weist ebenfalls eine Nabe 27 auf, die an der WeI^-Ve 21 befestigt ist und mit mehreren Fassungen 28 versehen ist, die sich radial zu dieser Nabe erstrecken und dazu dienen, die inneren Enden ir der Schaufeln 20a aufzunehmen. Di» Nabe 27 enthältedoch

einen Mechanismus, der hier nicht gezeigt ist, aber in der USA-Patentschrift 2 826 395 beschrieben ist und sich fernbedienen läßt, um dadurch die Schaufeln oder Flügel in ihren Fassungen zu drehen und somit ihre Neigung einzustellen. Dies geschieht in Abhängigkeit von einem Signal, das einen Zustand in dem Kühler anzeigt, So gesehen, entspricht das Gebläse

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dem Typ mit veränderlicher Neigung; wie in der oben genannten Patentschrift beschrieben ist, befindet sich an dem oberen Ende der Nabe 27 eine druckempfindliche Steuervorrichtung, die ein Signal empfangen kann, das die Temperatur des Prozeßströmungsmittels im Rohrbündel 16 anzeigt. Dieses Signal kann durch einen Meßwertwandler 3O in einer Leitung erzeugt werden, die das Austrittsende des Bündels mit der Steuervorrichtung verbindet. Die Steuervorrichtung ist außerdem in der Lage, Druckmittel aufzunehmen, das durch eine Leitung 3I zugeführt wird, um den Mechanismus zu betätigen und dadurch die Schaufeln 20a in gewünschter Weise in Abhängigkeit von einem solchen Signal zu drehen. So kann beispielsweise beim Ansteigen der Temperatur des Prozeßströmungs— mittels der Mechanismus die Neigung der Schaufeln 20a vergrößern und damit die Stärke des Luftstroms bzw. Menge der über das Rohrbündel gesaugten Luft erhöhen. Andererseits läßt sich bei einem Sinken der Temperatur des Prozeßströmungsmittels die Schaufelneigung verkleinern, um dadurch die Luftstromstärke zu verringern.

Die Naben der Gebläse 19 und 20 und somit die Ebenen der Innenseiten der Gebläse selbst liegen im wesentlichen nebeneinander, wodurch der Axialabstand zwischen den Gebläsen auf ein Minimum reduziert wird. Obgleich die Schaufeln der Gebläse die sog. Konstruktions- oder 100-#igen Luftstromstellung zeigen, in der die positive Neigung der Schaufeln des abstromseitigen Gebläses 20 größer ist als diejenige der Schaufeln des zustromseitigen Gebläses 19» werden die jeweilige Neigung und der Axialabstand der Schaufeln gemäß den

in der obengenannten deutschen Patentanmeldung P

gemachten Ausführungen bestimmt. Wie aus Fig. 1 hervorgeht, sind die Schaufeln der beiden Gebläse rund um den Umfang versetzt zueinander angeordnet, wobei das Ausmaß einer selchen gegenseitigen Versetzung sich ebenfalls bestimmen läßt, wie dies in der obigen Patentanmeldung beschrieben ist.

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Wie aus der Zeichnung hervorgeht, ist jede Schaufel in Richtung radial nach außen nach innen zu abgeschrägt und asi eines Qi=rscin*i*t, <i?r ins alisemeinsn dem.ietiigen eines Tragflügels entspricht. In gewissen Fällen können die entgegengesetzten Oberflächen der Schaufeln bis zu einem bestimmten Maße verdrillt sein, so daß die Neigung oder der Steigungswinkel, den die aktive oder obere Schaufelfläche mit einer waagerechten Ebene senkrecht zur Ach»e der "Welle bildet in gewissem Maße längs der Länge der Schaufel variieren kann. In diesem Sinne wird auch der obigo Begriff "Durchschnitts-" neigung verstanden. Bekanntemaßen ist jedoch diese Veränderlichkeit der Neigung innerhalb einer Schaufel im allgemeinen verhältnismäßig klein und, was bauliche Erwägungen anbelangt,somit unbedeutend.

Wie bereits erwähnt wurde, läßt sich während des Betriebs der Gebläseanordnung die Neigung der Schaufeln des Gebläses so einstellen, daß die Stärke des Luftstroms durch den. Gebläsering und damit über das Rohrbündel 16 hinweg und in gewissen Fällen die Richtung eines solchen Luftstroms verändert werden kann. Wie ebenfalls bereits erwähnt wurde, sind die Schaufeln 20a des Gebläses 20 auf eino positive Neigung eingestellt, die größer ist als die positive Neigung der Schaufeln 19a des Gebläses 19, um dadurch uinen 100%igen Luftstrom bei Zuständen zu erzeugen, für die die Gebläseanordnung ausgelegt ist. Das Verstellen der Schaufeln 20a aus einer positiven Neigung, die gleich der positiven Neigung der Schaufeln i9a ist, in eine Segelstellung führt gewöhnlich nicht zu einer Abnahme des sich aufwärts durch den Gebläsering bewegenden Luftstroms. Mit anderen Worten, innerhalb dieses Bereiches bestimmt sich die Stärke des Luftstroms durch den Gebläsering durch die Neigung der Schaufeln 19a. Für den Fall jedoch, daß eine Verringerung des Luftstroms durch den Gebläsering gewünscht wird, kann die Neigung der Schaufeln 20a tatsächlich auf einen negativen Neigungswert eingestellt werden, so daß sie der Richtung der durch die Schaufeln 19a

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JilTOiili illiriilfiN

erzeugten Luftströmung entgegenwirkt. In der Tat lassen sich d.i.e Schaufeln 20 des die veränderliche Neigung aufweisenden Gebläses 20 auf negative Neigungen einstellen, die größer sind als die positive Neigung der Schaufel 12=, so daß der Luftstrom tatsächlich in Richtung nach unten durch den Gebläsering gelenkt wird.

Vie bereits erwähnt wurde, erfolgt der Luftstrom unter gewöhnlichen Einbaubedingungen in Richtung nach oben durch den Orebläsering hindurch und in einer Stärke, die sich durch Einstellen der Schaufeln 19a auf eine positive Neigung, die W größer ist als diejenige der Schaufeln 20a,bestimmen läßt. Erfindungsgemäß hat es sich, wie aus Fig. 1 ersichtlich, iils vorteilhaft erwiesen, das mit veränderlicher Neigung iirbeitende Gebläse 20 auf der Abstromseite des mit unveränderlicher Neigung arbeitenden Gebläses 19 anzuordnen, da bekaniisrsaßeii die zum Antrieb eines Gebläses benötigte Energie von dem Grad abhängt, bis *■·'« c?m seine Schaufeln

\ geneigt werden, d.h., je g-ößer die Neigung ist, desto größer

ist auch die erforderliche Energie. Demzufolge besteht die Möglichkeit, den Vorteil des geringeren Energiebedarfs zu beanspruchen, wenn die Schaufeln des mit variabler Neigung arbeitenden Gebläses bei der Abweichung von den geplanten

' agfo oder baulichen Bedingungen auf kleinere Neigungen eingestellt werden.

Die in Fig. 4 gezeigte Kurve stellt die Luftstrommenge, bezogen auf die Auslegungsluftstromiaenge dar, die über einem Rohrbündel, wie es beispielsweise in Fig. 1 gezeigt ist,

erzeugt werden muß, um einen Dampf bei 88° C mit Umgebungsluft von unter 32,2° C zu kondensieren. Somit vird der Begriff "geplant" zur Bezeichnung des zu erwartenden Zustandes benutzt, wobei die Umgebungstemperatur 32,2° C beträgt und die Schaufeln der Gebläse wie beschrieben so eingestellt werden, daß sie einen iOO^igen Luftstrom über dem Rohrbündel erzeugen, durch das der Dampf geleitet wird. Vie in der Kurve gezeigt,

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und in diesem Zweig dei Technik an sich bekannt ist, nimmt bei sinkender Umgebungstemperatur der Prozentsatz des geplanten Luftstroms für die Kondensation des Dampfes ab. Diese Abnahme bezüglich des Luftstroms wird natürlich durch eine Einstellung der Schaufeln 20a des G_ebläses 20 auf eine Neigung bewirkt, durch die die Luftstrommenge, die von dem Gebläse 19 alleine erzeugt würde, verringert wird. Diese Einstellung erfolgt selbstverständlich automatisch in Abhängigkeit von einem Signal, das in einem Meßvertwandler als Folge eines Absinkens der Außentemperatur des Prozeßströmungsmittels abgegeben wird, wobei dieses Absinken der Außentemperatur selbstverständlich auch einen Abfall der Umgebungstemperatur zurückzuführen ist.

Die Kurven mit durchgehenden und unterbrochenen Linien— zügen von Fig. 5 vergleichen di<? Energie, die von einer Gebläseanordnung, wie sie in Fig. 5 gezeigt ist und einer nicht dargestellten Gebläseanordnung benötigt wird, die Teil desselben Luftkühlers von Fig. 1 ist, jedoch mit zwei Gebläsen ausgestattet ist, die beide dem Typ mit veränderlicher Neigung entsprechen, d.h. der Konstruktion ;des Gebläses 20. Wie aus Fig. 5 hervorgeht, würde die letztere Gebläseanordnung mit höherem Wirkungsgrad arbeiten, wenn der Luftkühler bei einer Umgebungstemperatur unter annähernd 16,7° C arbeiten würde, einem Punkt, bei dem die dargestellte Gebläseanordnung allein aufgrund des mit unveränderlicher Neigung arbeitenden Gebläses 19 beginnt, die Luftstromstärke zu verringern. Erfir.dungsgemäß wird jedoch in vorteilhafter Weise von der Tatsache Gebrauch gemacht, daß während des größten Teils der Zeit, während der der Luftkühler in Betrieb ist, der Luftkühler bei einer Umgebungstemperatur arbeitet, die über dem Divergenzpunkt der beiden Kurven liegt, wobei während eines sogar noch größeren Zeitanteils dieser Zeit die Energieerfordernisse der zu vergleichenden Gebläseanordnungen entweder die gleichen sind oder sich nicht wesentlich voneinander unterscheiden.

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So hatien beispielsweise in den Jahren 1951 bis i960 die nördlichen und südlichen amerikanischen Städte Philadelphia und Miami nur 12 % der Gesamtzeit Durchschnittstemperaturen zwischen -9,44° c und + 4,44° C, nur 26 <fo der Gesamtzeit Durchschni-ctstemperaturen zwischen +4,44° C und 18,3° C und während der restlichen 62 % der Gesamtzeit Durchschnittstemperaturen zwischen 18,3° C und 35,2° C. Wie aus der Kurve von Fig. 4 hervorgeht, arbeiten jedoch gerade während des letztgenannten Temperaturbereiches die beiden Gebläse mit annähernd demselben Wirkungsgrad.

unter Zugrundelegung des Durchschnitts hat sich herausgestellt, daß die erfindungsgemäße Gebläseanordnung über das Jahr 59 % der eingeplanten Energiemenge verbraucht, während eine Gebläseanordnung mit Schaufeln variabler Neigung in beiden Stufen während des Jahres 48 fc der eingeplanten Energie verbraucht« Unter Zugrundelegung typischer Werte eines Leistungsbedarfs von 1900 mkp/sec (ausgelegte Leistung) und Energiekosten von 0,79 & pro mkp/see und Jahr ergeben sich die Energiekosten für die hier beschriebene Gebläseanordnung von 885 ί? pro Jahr. Im Vergleich dazu betragen die Energiekosten pro Gebläse für die Gebläseanordnung, bei der die Gebläseschaufeln in beiden Stufen mit veränderlicher Neigung arbeiten, 720 $ pro Jahr.

Andererseits würden die Kosten einer typischen Gebläseanordnung, bei der beide Gebläse Durchmesser von 4,20 m haben und jedes Gebläse sechs Schaufeln aufweist, bei einer Ausführung gemäß dem Erfindungsvorschlag annähernd 35^0 $

betragen im Vergleich zu annähernd '*77^ $ für die Gebläseanordnung mit Schaufeln variabler Neigung in beiden Stufen. Venn man also die Differenz der Energiekosten zwischen den beiden Gebläseanordnungen in Betracht zieht, dann müßten nahezu 7,5 Jahre lang die Betriebskosten eingespart werden, um die Differenz in der Kapitalinvestition zwischen der Gebläseanordnung der erfindungsgemäßen Art und den ihr gegenübergestellten vergleichbaren Gebläseanordnungen zu bezahlen.

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Es wurde festgestellt, daß der Unterschied in den Betriebskonten der oben beschriebenen Gebläseanordnungen noch weiter reduziert werden kann. So sind normalerweise mehrere derartige Gebläseanordnungen in einem gegebenen Einbaufall erforderlich, und mit bekannten Mitteln ergibt sich die Möglichkeit, eine gewünschte Verringerung der Stärke des geplanten oder ausgelegten Luftstroms bei diner Änderung der Betriebsbedingungen dadurch zu erreichen, daß eine oder mehrere dieser Gebläseanordnungen abgeschaltet werden. In diesem Falle würden die Schaufeln jedes der im Betrieb bleibenden abstromseitigen Gebläses der Gebläseanordnungen in einem geringeren Maße auf Segelstellungs— neigung eingestellt, als notwendig sein würde, wenn dieselbe Luftmenge mit allen Gebläseanordnungen, die in Betrieb bleiben, bewegt werden müßte. Infolgedessen wäre die für den Betrieb der kleineren Anzahl Gebläseanordnungen erforderliche Energie geringer als die fli^. alle Gebläse notwendige.

Nimmt man beispielsweise an, daß der Luftkühler von Fig. 1 vier Gebläseanordnungen aufweist, und daß in dem beispielsweise angeführten System, auf das sich die Kurven der Fig. 4 und 5 beziehen, die Umgebungstemperatur auf i,il C fällt, so ergibt sich aus Fig. 4, daß bei dieser Temperatur der erforderliche Luftstrom 48 % der ausgelegten Kapazität beansprucht oder 192 % (vier Gebläse χ 48 %) für alle vier Gebläse. Aus Fig. 5 ergibt sich, daß die gesamte erforderliche Leistung 248 % (vier Gebläse χ 62 %) beträgt. Wenn eine Gebläseanordnung abgeschätet wird, dann beträgt der erforderliche prozentuale Anteil an dem Auslegungsluftstrom für jede der drei übrigen Gebläseanordnungen 192 %/3 oder 64 %, während sich aus Fig. 4 bestimmen läßt, daß dieser Wert das Äquivalent aller vier Gebläse darstellt, wenn sie bei einer Umgebungstemperatur von 13,9° C betrieben werden. Aus Fig. 5 ergibt sich, daß der Leistungsbedarf jedes der drei Gebläseanordnungen 40 % der ausgelegten Leistung und damit l60 % (vier χ 40 %) der Auslegungsleistung ausmacht

im Vergleich zu 192 %, wenn alle vier Gebläse in Botrieb sind.

Bei der in Fig. 2 dargestellten Ausführung^ form weist die Gebläseanordnung drei Stufen auf, bestehend nicht nur aus dem Gebläse 19 mit Schaufeln unveränderlicher Neigung und dem abjtromseitig davon befindlichen Gebläse 20 mit Schaufeln veränderlicher Neigung, sondern auch aus einem mittleren Gebläse oder einer zweiten Gebläsestufe 19' mit Schaufeln unveränderlicher Neigung. Wie aus Fig. 2 hervorgeht, kann diese zweite Gebläsestufe 19* ihrem Aufbau nach der ersten Gebläsestuie 19 mit Schaufeln unveränderlicher Neigung entsprechen, und gecäß der in der eingangs genannten Patentanmeldung vorgeschlagenen Konstruktion befinden sich die Schaufeln des zweiten Gebläses 19^f im wesentlichen neben demjenigen des ersten Gebläses und werden auf eine positive Neigung eingestellt, die größer ist als diejenige des ersten Gebläses. Wie bei dem ersten und dem zweiten Gebläse von Fig. 1, so befinden sich auch bei der Ausführungsform nach Fig. 2 die Schaufeln des Gebläses 20 unter Ausiegungsbedingungen im wesentlichen neben denjenigen des Gebläses 19' und sind auf eine positive Neigung eingestellt, die größer ist als die positive Neigung der Schaufeln 19a¹ des Gebläses 19'. Wie außerdem aus Fig. 2 entnommen werden kann, sind die Schaufeln des zweiten Gebläses 19' in bezug auf die des ersten Gebläses 19 rund um den Umfang versetzt angeordnet, und die Schaufeln des dritten Gebläses 20 sind in bezug auf diejenigen des zweiten Gebläses 19^! ebenfalls rund um den Umfang versetzt. Der Unterschied in den Neigungen bzw. Anstellwinkeln zwischen den benachbarten Gebläsen sowie der Grad der Versetzung ihrer Schaufeln lassen sich bestimmen, wie dies in der genannten Patentanmeldung beschrieben ist.

Die Betriebsweise der Gebläseanordnung nach Fig. 2 ergibt sich ohne weiteres im Hinblick auf die obige Erläuterung der Betriebsweise der Gebläseanordnung nach Fig. 1. So wird

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beispielsweise bei einem Abfallen der Umgebungstemperatur die Neigung der Schaufeln 20a des mit Schaufeln veränderlicher Neigung versehenen Gebläses 20 verringert, so daß sich auch die Stärke des Luftstroms durch die Gebläseanordnung verkleinert. Somit wird der zur Veränderung der Neigung vorgesehene Mechanismus der Nabe 27 des Gebläses 20 es ermöglichen, die Neigung der Schaufeln des Gebläses 20 über einen Bereich zwischen einer positiven Neigung größer als die positive Neigung der Schaufeln ±9a^f und einer positiven Neigung kleiner als die positive Neigung der Schaufeln 19a^f einzustellen.

Die in Fig. 3 gezeigte Ausführungsform der Gebläseanordnung besitzt ebenfalls drei Gebläsestufen, und ähnlich der Gebläseanordnung von Fig. 2 entspricht das Gebläse 19 der unteren oder ersten Stufe, d.h. das in bezug auf die vorgesehene Luftstromrichtung anstronueitig befindliche Gebläse dem Typ mit unveränderlicher Schaufelneigung, der dem Gebläse 19 der Anordnung von Fig. 1 entsprechen kann· Ferner entspricht das zweite Gebläse 20 auf der Abstromseite des ersten Gebläses dem mit veränderlicher Schaufelneigung arbeitenden Typ, der der Konstruktion und Betriebsweise des ebenfalls mit veränderlicher Neigung arbeitenden Gebläses 20 der Gebläseanordnung von Fig. 1 entsprechen kann. Somit befindet sich das Gebläse 20 im wesentlichen neben dem eine urveränderliche Schaufelneigung aufweisenden Gebläse 19, und unter Auslegungsbeamgungen bzw. im Auslegungszustand sind seine Schaufeln so eingestellt, daß die Schaufelneigung größer ist als d.^s positive Neigung der Schaufeln 19a des mit unveränderlicher Schaufelneigung arbeitenden Geblä3e& 19, wobei ferner die Schaufeln des Gebläses 20 in bezug auf diejenigen des Gebläses 19 rund um den Umfang versetzt sind.

Das dritte Gebläse 20' bei der Anordnung von Fig. 3 entspricht jedoch dem mit veränderlicher Schaufelneigung arbeitenden Typ, der seiner Konstruktion nach mit dem Gebläse 20 der

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Ausführungsformen der Fig. 1, 2 und 3 identisch sein kann. Obgleich uas Gebläse 20' von den zweiten Gebläse 20 in axialer Richtung einen größeren Abstand aufweist als er zwischen den Gebläsen 19 und 20 vorhanden ist (zur Anpassung an die sich nach oben erstreckende Verlängerung der Nabe des Gebläses 20)_; liegen die Gebläse 20 und 20' dennoch verhältnismäßig nahe beieinander, wenn man diese Anordnung mit den benachbarten Gebläsen bekannter Gebläseanordnungen vergleicht, Gemäß den in der schon mehrfach erwähnten Patentanmeldung enthaltenen Ausführungen ist unter Auslegungsbedingungen die positive Neigung der Schaufeln 20a^T größer als die positive Neigung der Schaufeln 20a, und die Schaufeln 20a¹ und 20a sind in bezug aufeinander rund um den Umfang versetzt angeordnet* Ferner sind die Schaufeln 20a* des mit veränderlicher Schaufelneigung arbeitenden Gebläses 20* ähnlieh «Jen Schaufeln des Gebläses 20 in Abhängigkeit von den Systembedingungen über einen Bereich einstellbar, der sich von einer Neigung größer als die Neigung der Gebläseschaufeln 19a bis zu einer Neigung kleiner als diejenige der Gebläseschaufeln 19a erstreckt.

Eine Verringerung der durch die Gebläseanordnung von Fig. 3 geförderten Luftstrommenge läßt sich durch Einstellen der Neigung der Schaufeln des einen oder beider mit veränderlicher Schaufelneigung arbeitender Gebläse 20 und 20* bewirken. So könnten die Mechanismen zur Einstellung der Schaufelneigung jedes der genannten Gebläse auf eine Signalübertragungseinrichtung ansprechen, beispielsweise den in Fig. 1 gezeigtenMeßwer twandler 30, oder auf getrennte übertragungseinrichtungen, wobei jede derartige getrennte Übertragungseinrichtung auf ein anderes Signal anspricht. Des weiteren kann auch das Druckmittel zur Betätigung eines solchen Mechanismus aus ein und derselben oder aus verschiedenen Quellen kommen.

Claims

1. Axialstromstuiengebläseaggregat mit einem Gebläsering und einem Paar in dem Ring koaxial gelagerter Axialsfcromgebläse, dadurch gekennzeichnet, daß die Neigung der Schaufeln (19a) des einen Gebläses (i9) während der Rotation des Gebläses nicht einstellbarist, und daß die Neigung der Schaufeln (20a) des anderen Gebläses (,20) während der G eb .Läserot at ion einstellbar ist.

2. Gebläseaggregat nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Gebläse (19, 20) verhältnismäßig eng beieinander liegen, daß die Schaufeln (19a) des einen Gebläses eine positive Neigung haben, um durch den Gebläsering hindurch Luft von dem einen Gebläse zum anderen zu bewegen, und daß die Schaufeln des anderen Gebläses (20) innerhalb eines Bereiches einstellbar sind, der zwischen positiven Neigungswerten liegt, die größer und kleiner sind als die positive Neigung der Schaufeln des einen Gebläses.

3. Gebläseaggregat nach Anspruch 1, gekennzeichnet durch ein weiteres Axialstromgebläse (20·), das koaxial in dem Gebläsering gelagert ist, und durch eine fernbedienbare Einrichtung (2-7¹) zur Einstellung der Neigung der Schaufeln (20a¹) des weiteren Gebläses während dessen Drehbewegung.

4. Gebläseaggregat nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß das eine Gebläse (19) verhältnismäßig nahe an dem anderen Gebläse (20) liegt, das seinerseits verhältnismäßig nahe an dem weiteren

Patentanwälte Dipl.-Ing. Martin Licht, Dipl.-Wirtsch.-Ing. Axel Hansmann, Dipl.-Phys. Sebastian Herrmann

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Oppenauer Βί^ηΡΛΟνΙφΜΝ \MALT J) R^ R EJU

HOLD SCHMIDT

Gebläse (20¹) angeordnet ist, wobei die Schaufeln (19a) des einen Gebläses (19) eine positive Neigung haben, um Luft aurch den Gebläsering in Richtung von dem einer. zu dem anderen Gebläse (20) zu fördern, und daß die Schaufeln jedes anderen und weiteren Gebläses (20') innerhalb eines Bereiches zwischen positiven Neigungen e '.tist ellbar sind, die größer bzw. kleiner sind als die positive Neigung der Schaufeln (19a) des einen Gebläses (19)·

5. Gebläseaggregat nach Anspruch 1» gekennzeichnet durch ein weiteres Axialstromgebläse (19¹), das koaxial innerhalb des Gebläseringes gelagert ist und dessen Schaufelneigung während der Drehbewegung des Gebläses nicht einstellbar ist.

6. Gebläseaggregat nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß das weitere Gebläse (19') verhältnismäßig nahe an jedem einem und anderen Gebläse (19, 20) und in der Mitte zwischen diesen weiteren Gebläsen angeordnet ist, daß die Schaufeln des einen und weiteren Gebläses eine positive Neigung haben, um Luft durch den Gebläsering hindurch in Richtung von dem einem und weiteren Gebläse (19» 19') zudem anderen Gebläse (20) zu fördern, und daß die Schaufeln (20a) des anderen Gebläses (20) innerhalb eines Bereiches zwischen positiven Neigungen einstellbar sind, die größer bzw. kleiner sind als die positive Neigung des einen und des weiteren Gebläses (19, 19')·

720787123.11.72