EP0133253A2

EP0133253A2 - Leitschaufel für die Umlenkung einer Fluidströmung

Info

Publication number: EP0133253A2
Application number: EP84108570A
Authority: EP
Inventors: Wilhelm Fritz Morschheuser
Original assignee: Rogal Gesellschaft fur Angewandte Lufttechnik Mbh
Current assignee: Rogal Gesellschaft fur Angewandte Lufttechnik Mbh
Priority date: 1983-07-23
Filing date: 1984-07-20
Publication date: 1985-02-20
Also published as: EP0133253A3; DE3326592C2; DE3326592A1; EP0133253B1

Abstract

Die Erfindung bezieht sich auf eine Leitschaufel (10) für die Umlenkung einer Fluidströmung um eine geradlinige Kante. Die Befestigung derartiger Leitschaufeln (20) in Strömungskanälen, zu denen auch Entlüftungsschächte zählen, ist schwierig, weil man Befestigungsmittel benötigt, die ihrerseits den Strömungskanal beeinträchtigen. Um letzteres zu vermeiden, sieht die Erfindung doppelschalig ausgeführte Leitschaufeln (10) vor, die mit beiden Schalen (1, 3, 11, 13) an lediglich einer Montagestange (8) befestigt sind. Weiterhin stehen die Schalen (1, 3, 11, 13) untereinander in starrer Verbindung. Dadurch wird eine geschlossene Konstruktion ermöglicht, die statisch sowie strömungstechnisch erhebliche Vorteile aufweist.

Description

Die Erfindung bezieht sich auf eine Leitschautel tur die umienkung einer Fluidströmung um die geradlinige Kante einer öffnung, insbesondere für die Eintrittsöffnun bei einem Entlüftungsschacht.
Leitschaufeln werden in bekannter Weise bei Kanalströmungen verwendet, die um eine Ecke herum geführt werden müssen, bei welcher die Strömung sonst abreißen würde. Ein derartiger Strömungsabriß führt im Anschluß an die Ecke zur Ausbildung von sogenannten Totwasserräumen, die den wirksamen Strömungsquerschnitt in der Regel auf etwa 2/3 seiner ursprünglichen Größe einschränken. Die Leitschaufeln ermöglichen es in derartigen Fällen, ein Anliegen der Strömung herzustellen. Es ist jedoch konstruktiv immer sehr aufwendig, derartige Leitschaufeln im Strömungskanal an der jeweils vorgesehenen Stelle desselben zu befestigen, zumal die auf die Leitschaufeln einwirkende Strömungskräfte häufig erheblich sind.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Leitschaufel, die sich insbesondere für eine öffnung beim Lufteintritt eines Entlüftungsschachtes eignet, zu schaffen, bei welcher der sonst erhebliche Befestigungsaufwand merklich heruntergesetzt sein kann. Vor allem soll dadurch vermieden werden, daß von den Befestigungsmitteln ein einschränkender Einfluß auf den wirksamen Strömungsquerschnitt ausgeht. Ergänzend soll die neue Leitschaufel in der Lage sein, die gerade im Umlenkungsbereich oft auftretenden, erheblichen Strömungsgeräusche wirkungsvoll zu dämpfen.
Diese Aufgabenstellung wird durch die Erfindung, wie sie in den Patentansprüchen gekennzeichnet ist, gelöst.
Die Aufgabe einer statisch zuverlässigen Fixierung der Leitschaufel innerhalb der öffnung wird somit in einer besonders einfachen, aber auch besonders zuverlässigen Weise gelöst. Die Montagestange bildet infolge ihrer Befestigung an beiden Schalen mit letzteren, die untereinander gleichfalls in fester Verbindung miteinander stehen, eine geschlossene Konstruktion aus, die innerhalb der Öffnung vollständig festliegt. Daneben ist die doppelschalige Ausbildung der neuen Leitschaufel strömungstechnisch von beträchtlichem Vorteil, weil sich grundsätzlich Strömungsstörungen jeglicher Art durch entsprechende Gestaltung des durch die Schalen begrenzten Leitschaufelquerschnittes vermeiden lassen. Vor allem wird durch die vorgeschlagene geometrische Anordnunq der jeweils gerkrümmten Schalen sichergestellt, daß die Strömung hinter der öffnungskante an der Wand des Schachtes anliegt.
Die Verbindung der Schalen untereinander ist bei einem im wesentlichen gleichbleibenden Abstand der Schalen voneinander strömungstechnisch dann besonders vorteilhaft, wenn sie am Strömungseintritt in gerundeter Form erfolgt. Dadurch wird bereits vor Eintritt der Strömung in die öffnung eine Strömungsbeunruhigung vermieden. Die gewünschte, geschlossene Konstruktion wird dann dadurch erreicht, daß die beiden Schalen an ihrem strömungsabwärts liegenden Ende von der Montagestange durchsetzt sind.
Der Raum zwischen den beiden Schalen läßt sich zweckmäßig mit schallabsorbierendem bzw. schallisolierendem Material ausfüllen. Als solches sind sowohl Zellenkonstruktionen als auch Mineralfaser-Füllungen geeignet.
Die schallabsorbierende Wirkung wird noch dadurch begünstigt, daß eine der beiden Schalen aus einem gelochten Blech besteht.
Eine weitere strömungstechnische sowie statische Verbesserung der Leitschaufel tritt ein, wenn eine der beiden Schalen aus einem Trapezprofilblech besteht, welches in Längsrichtung seiner Profilierung entsprechend der Krümmung der Schalen gekrümmt ist. Eine derartige Profilierung gibt der Schalenkonstruktion eine besondere Festigkeit und ermöglicht darüber hinaus eine sehr straffe Führung der einströmenden Luft.
Die in der Regel rechteckige Ausführung der Eintrittsöffnung ermöglicht es, Leitschaufeln bei sich parallel gegenüberliegenden Kanten vorzusehen, zwischen welchen sich die Montagestange erstreckt. Der Abstand der Leitschaufeln beträgt dann vorteilhaft 80% des Abstandes der Kanten voneinander, wobei diese Leitschaufeln symmetrisch zur Strömungsmittellinie hin angeordnet sind.
Weiterhin läßt sich die neue Leitschaufel strömungstechnisch sowie befestigungstechnisch bzw. statisch noch dadurch verbessern, daß der Krümmungshalbmesser etwa 40% des Abstandes der Kanten der öffnung beträgt, wobei die Anordnung dann so getroffen werden kann, daß die Schalen zu über 50% ihrer Erstreckung in-Strömungsrichtung außerhalb der öffnung liegen. Auf diese Weise wird zwar ein Drehmoment um die Verbindung der Schalen mit der Montagestange herum ausgeübt, jedoch verhindert die Befestigung beider Schalen an der Montagestange jegliche Abweichungen von der vorgesehenen Lage. Hierzu sowie zur turbulenzfreien Einleitung der Strömung in die Eintrittsöffnung trägt bei, daß die Schalen Endabschnitte aufweisen, die parallel zur Strömungsrichtung weisen, und zwar auch dann, wenn sich an die öffnung ein Schacht anschließt, dessen Wände zweckmäßig mit einem Winkel von jeweils etwa 7° von der Strömungsrichtung weg divergieren.
Zur weiteren Veranschaulichung der Erfindung wird auf die sich auf Ausführungsbeispiele beziehenden Zeichnungen Bezug genommen. Darin zeigen:

Figur 1 einen Querschnitt durch den unteren Teil eines Entlüftungsschachtes mit den erfindungsgemäßen Leitschaufeln und
Figur 2
A bis D unterschiedliche Schalen der Leitschaufeln.

Figur 1 zeigt den unteren Teil eines Entlüftungsschachtes, wie er bei einem Dachentlüfter Verwendung findet. Man erkennt eine Öffnung 6, die von den abgerundet ausgebildeten Kanten 4 begrenzt ist.
Die öffnung 6 ist in Richtung der Pfeile 5 von der abzuführenden Luftströmung durchsetzt. Symmetrisch zur Strömungsmitte 7 liegen die beiden Leitschaufeln 10, die mittels der Montagestange 8 gehalten sind. Letztere erstreckt sich senkrecht zur Strömung zwischen den divergierend ausgebildeten Schachtwänden 15, an denen sie befestigt ist. Die Leitschaufeln 10 sind ihrerseits über ihre beiden Schalen mit der Montagestange 8 an ihren strömungsabwärts gelegenen Endabschnitten starr verbunden. Die am Strömungseintritt gelegenen Enden der Leitschaufeln weisen Verbindungen ihrer Schalen in gerundeter Form 9 auf. Für jede der Leitschaufeln besteht ein Krümmungsmittelpunkt 16 außerhalb des Strömungsquerschnittes, um welchem sie mit dem Krümmungshalbmesser 14 gebogen sind. Letztere beträgt etwa 40% des Abstandes, den die Kanten 4 voneinander haben. Dieser Kantenabstand ist in Figur 1 mit 1,00 benannt. Hierauf sind die übrigen in Figur 1 eingetragenen Maße bezogen. So besteht zwischen den beiden Leitschaufeln 10 ein Abstand von 0,8, wobei sie in Strömungsrichtung eine Strecke von 0,28 aufweisen, von der 0,11 innerhalb der öffnung 6 und 0,17 außerhalb der öffnung liegen. Die Schachtwände 15 divergieren mit einem Winkel von 7° zur Strömungsrichtung 5 und haben eine Höhe von 0,3 des Kantentabstandes. An den Schacht schließt sich ein stärker divergierender Abschnitt an, der mit 38° gegenüber der Horizontalen ansteigt.
Die Schalen haben nach Figur 2A beidseitig perforierte Bleche 1, zwischen denen schallisolierendes Material 2 angeordnet ist. Nach Figur 2B können die Schalen auch beidseitig aus glatten Blech 3 bestehen. Figur 2C zeigt auf der Außenseite einer Leitschaufel ein Trapezprofilblech 13, wobei zu beachten ist, daß es sich um eine Draufsicht handelt. Das Innenblech ist in diesem Fall perforiert. Figur 2D zeigt demgegenüber die Anordnung des Trapezprofilbleches 11.auf der Innenseite, wohingegen das Außenblech 13 eine Perforation aufweist.

Claims

1. Leitschaufel (10) für die Umlenkung einer Fluidströmung um die geradlinige Kante einer öffnung (6), insbesondere für die Eintrittsöffnung bei einem Lüftungsschacht, dadurch gekennzeichnet, daß sie zwei untereinander starr miteinander verbundene Schalen (1, 3, 11, 13) aufweist, welche die Kanten (4) mit Abstand derart umrunden, daß sie strömungsabwärts zur Durchströmungsrichtung (5) hin konvergieren und strömungsaufwärts außerhalb der öffnung (6) von der Strömungsmitte (7) weg divergieren und daß beide Schalen von einer im Querschnitt an jeder von ihnen befestigten Montagestange (8) durchsetzt sind, die sich vom Öffnungsrand etwa senkrecht zur Ströungsrichtung (5) erstreckt.

2. Leitschaufel nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Schalen mit etwa gleichbleibendem Abstand voneinander angeordnet sind und eine Verbindung untereinander am Strömungseintritt in gerundeter Form (9) aufweisen, während sie von der Montagestange (8) am strömungsabwärts liegenden Ende durchsetzt sind.

3. Leitschaufel nach den Ansprüchen 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Spalt zwischen den Schalen (1, 3, 11, 13) mit einem schallisolierenden Material (2) ausgefüllt ist.

4. Leitschaufel nach den Ansprüchen 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß wenigstens eine der beiden Schalen (1,13) aus gelochtem Blech besteht.

5. Leitschaufel nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß eine der beiden Schalen (13) ein Trapezprofilblech ist, das in Längsrichtung seiner Profilierung gekrümmt ist.

6. Leitschaufel nach den Ansprüchen 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Leitschaufel (10) jeweils bei parallel gegenüberliegenden Kanten (4) mit 80% des Abstandes der Kanten sowie symmetrisch angeordnet sind, wobei sich Montagestangen (8) zwischen den Kanten erstrecken.

7. Leitschaufel nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Schalen einen Krümmungshalbmesser (14) von etwa 40% des Abstandes der Kanten aufweisen und zu über 50% außerhalb der öffnung liegen.

8. Leitschaufel nach den Ansprüchen 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Leitschaufel (10) bei unter jeweils 7% von der Strömungsrichtung weg divergierenden Schachtwänden parallel zur Strömungsrichtung weisende, strömungsabwärtige Endabschnitt besitzen.