EP0180176B2

EP0180176B2 - Ventilator

Info

Publication number: EP0180176B2
Application number: EP85113684A
Authority: EP
Inventors: Siegfried Dr. Ing. Harmsen
Original assignee: Papst Licensing GmbH and Co KG
Current assignee: Papst Licensing GmbH and Co KG
Priority date: 1984-10-29
Filing date: 1985-10-28
Publication date: 1995-05-03
Anticipated expiration: 2005-10-28
Also published as: DE3439539A1; DE3575181D1; EP0180176B1; EP0180176A1

Description

Die Erfindung betrifft einen Ventilator mit den Merkmalen des Oberbegriffs von Anspruch 1.
Ein derartiger Ventilator ist aus der DE-A-1 628 363 bekannt. Der Querschnitt seines Strömungskanals soll im Bereich der sich konisch erweiternden, die Innenfläche des Störmungskanals bildenden Nabe so konstant wie möglich sein. Der Divergenzwinkel der Nabe soll sogar um wenige Grad größer sein als der Divergenzwinkel der die Außenfläche des Strömungskanals bildenden Gehäuse-Innenwand. Dadurch besitzt der Strömungskanal in Strömungsrichtung nach seiner maximalen Einschnürung entweder einen in Strömungsrichtung konstanten oder sich leicht verringernden Querschnitt.
Aus der EP-A-0100078 ist ein Ventilator bekannt mit zwei quadratischen Flanschen an beiden Enden des Gehäusemantels. Die Innenfläche des Gehäusemantels hat axial durchgehend konstanten Minimaldurchmesser, abgesehen von Abschrägungen im Bereich der Flanschecken, an denen sich der Durchmesser nach außen vergrößert Zwischen in Umfangsrichtung benachbarten Abschrägungen hat die Innenfläche ihren Minimaldurchmesser. Die Außenfläche der Nabe erweitert sich vom sogseitigen Ende ausgehend über etwa das erste Drittel der axialen Länge des Gehäusemantels konisch und hat anschließend einen Abschnitt von nahezu gleichbleibendem Maximaldurchmesser, dem sich dann ein weiterer Abschnitt anschließt mit gleichbleibendem Durchmesser, der aber etwas kleiner ist als der Maximaldurchmesser.
Bei Ventilatoren dieser Art erfolgt der Luft- oder Gasdurchsatz koaxial zur Rotorachse - dann handelt es sich um einen sogenannten Axialventilator - oder der Luftdurchsatz erfolgt schräg zur Rotorachse - und dann handelt es sich um einen sogenannten Diagonalventilator.
Ventilatoren dieser Art werden als Einbauventilatoren eingesetzt und stehen zu diesem Zweck in Abmessungen von 3 bis 20 cm (Zentimeter) Rohrdurchmesser zur Verfügung. Bei solchen Gebläsen ist der für die erforderlichen Einbauten zur Verfügung stehende Platz durch den Innenraum des Rohrstückes begrenzt und dieses wird im Interesse enger Einbaubedingungen möglichst kurz gemacht. Zur Anpassung der Strömungscharakteristik an die jeweiligen Bedarfsfälle können bei solchen Ventilatoren nur innerhalb der zur Verfügung stehenden Außenkontur Veränderungen vorgenommen werden.
Aufgabe der Erfindung ist es, im Rahmen der vorgegebenen Außenkontur einen solchen Ventilator so zu modifizieren, daß er größeren Differenzdruck zwischen Sog- und Druckseite erzeugt.
Diese Aufgabe wird gelöst durch die Merkmale des Kennzeichens des Anspruchs 1.
Die Einschnürung des Strömungskanals im Bereich zwischen den Nabenenden und seine Erweiterung zu den beiden Gehäusemantelenden hin führt zum Aufbau einer größeren Druckdifferenz auf der Druckseite.
Durch die Erfindung ist man in der Lage, allein durch Einsetzen eines Ringes die Ventilatorcharakteristik im Sinne der Aufgabenstellung zu verändern. Das ist, da es sich bei Ventilatoren der eingangs genannten Art um Massenartikel handelt, für die Produktion sehr vorteilhaft, denn man kann für Ventilatoren mit hoher Förderleistung und für Ventilatoren mit hohem Druck von den gleichen Bauteilen, nämlich dem gleichen Rohrstück und dem gleichen Motor ausgehen, man muß nur im Falle des Druckventilators zusätzlich den Ring einsetzen und die Flügel anpassen.
Die Erfindung wird nun anhand der beigefügten Zeichnung näher erläutert.
In der Zeichnung zeigt:

Figur 1 einen Axialventilator in Strömungsrichtung gesehen,
Figur 2 die Ansicht gemäß dem Pfeil II aus Figur 1,
Figur 3 den Teilschnitt III aus Figur 1,
Figur 4 den Teilschnitt IV aus Figur 1,
Figur 5 eine Ventilatorkennlinie,

In der Zeichnung ist mit 1 ein als Rohrstück ausgebildeter Gehäusemantel bezeichnet, dessen Länge gemäß Doppelpfeil 2 kleiner ist als dessen kleinster Durchmesser gemäß Doppelpfeil 3. Mit 4 ist ein elektrischer Antriebsmotor bezeichnet, der koaxial vollständig innerhalb des Gehäusemantels 1 gelagert ist. Der Antriebsmotor 4 ist ein Außenläufermotor. Der Antriebsmotor ist mit vier auf den Umfang verteilt angeordneten Speichen 5, 6, 7, 8 am Gehäusemantel 1 befestigt Die Speichen erstrecken sich entlang des einen, zum Beispiel des sogseitigen Endes des Gehäusemantels vom Gehäusemantel zu einer Lagerscheibe 11. Diese Lagerscheibe 11 gehört zu dem allgemein mit 9 bezeichneten Stator des elektrischen Antriebsmotors. Mit 10 ist der Rotor des Motors 4 bezeichnet, der topfförmig ausgebildet ist und den Stator bis dicht an die Speichen 5, 6, 7, 8 beziehungsweise an die Lagerscheibe 11 umgibt Auf den Rotor 10 ist ein Ring 12 verdrehungssicher gesteckt, der eine Außenfläche 13 aufweist, die sich in Strömungsrichtung gemäß Pfeil 24 kegelförmig erweitert.
Der Ring 12 ist formschlüssig passend auf den topfförmigen Rotor 10 gesteckt Der Ring 12 besteht aus einer Innenwand 21, die formschlüssig auf den Rotor 10 passt, und einer Außenwand 22, die schräg zur Innenwand steht und an dieser befestigt ist, so daß zwischen den beiden Wänden 21 und 22 ein zur Druckseite 25 offener keilförmiger Ringspalt 26 ausgespart ist. Dieser keilförmige Ringspalt 26 kann auch verschlossen oder ausgefüllt sein. Wesentlich ist, daß sich die Außenfläche 13, die einen ringförmigen Strömungskanal 14 nach innen begrenzt, axial durchgehend konisch in Strömungsrichtung erweitert, und zwar mit einem Winkel 28 von 5 bis 45°, vorzugsweise 30° wie im dargestellten Ausführungsbeispiel.
Der ringförmige Strömungskanal 14 wird außen von der Innenfläche 15 des Gehäusemantels und innen von der Außenfläche 13 des Ringes 12 begrenzt Der Rotor 10 bildet zusammen mit dem Ring 12 eine Nabe 27. Auf die Außenfläche 13 der Nabe sind insgesamt fünf Flügel 16 bis 20 verteilt angeordnet, die einen Flügelkranz bilden und an dem Ring 12 befestigt sind. Die Nabe 27 mit den Flügeln 16 bis 20 bildet ein Ventilatorrad 23. Die Flügel 16 bis 20 erstrecken sich über den ganzen Querschnitt des Strömungskanals 14 mit Toleranzabstand gemäß Doppelpfeil 30 zur Innenwand 15 des Gehäusemantels 1 und mit etwas größerem Abstand gemäß Doppelpfeil 31 zu den Speichen 5 bis 8.
Die Innenfläche 15 des Gehäusemantels 1 hat im mittleren Bereich bezogen auf die axiale Länge eine Einschnürung 35 mit kleinstem Durchmesser 29 und erweitert sich zur Druckseite 25 auf einen größeren Durchmesser 33 beziehungsweise 37 mit dazwischenliegenden Zwischenwerten und zur Sogseite 36 auf einen größeren Durchmesser 32 beziehungsweise 38 mit dazwischenliegenden Zwischenwerten. Der Durchmesser 29 ist kleiner als die Durchmesser 32, 33, 37 und 38 und alle Zwischenwerte. Die Durchmesser 32 und 33 einerseits und die Durchmesser 37 und 38 andererseits sind etwa gleichgroß.
An beiden Enden des Gehäusemantels 1 ist je ein Flansch 40, 41 mit quadratischer Außenkontur vorgesehen. Die beiden Flansche 40, 41 stehen sich deckungsgleich gegenüber, so daß der Flansch 40 in Figur 1 durch den dort sichtbaren Flansch 41 verdeckt ist. Die quadratische Außenkontur der Flansche umgibt den Gehäusemantel 1 an den Enden eng, so daß im engsten Bereich, zum Beispiel im Bereich 43, zwischen benachbarten Flanschecken, zum Beispiel den Flanschecken 44, 45, die Matenalstärke des Flansches gemäß Doppelpfeil 46 nicht wesentlich stärker ist als die Materialstärke des Gehäusemantels, vergleiche Figur 1 und Figur 4.
Alle Teile des Ventilators, mit Ausnahme der Flansche, sind innerhalb des Gehäusemantels 1 untergebracht und der ganze Ventilator einschließlich der Flansche findet Platz in einem Quadratzylinder, dessen Grundfläche durch die Quadratform eines Flansches gebildet wird und dessen Höhe dem Doppelpfeil 2, also der Länge des Gehäusemantels 1, entspricht.
Um den Strömungskanal 14 an den beiden Gehäusemantelenden im Rahmen der vorgegebenen Außenabmessungen zu erweitern, ist der Strömungskanal 14 im Bereich der Flanschecken durch Abschrägungen gebildet und an den Abschrägungen radial erweitert. Die den Flanschecken 44, 45 zugeordneten Abschrägungen sind mit 50, 51 bezeichnet. Die den Flanschecken 52, 53 zugeordneten Abschrägungen sind mit 54, 55 bezeichnet.
In Figur 5 ist auf der senkrechten Achse die auf der Druckseite erzielte Drucksteigerung Pf und auf der waagerechten Achse der Volumenstrom VS der Förderluft aufgetragen. Die ausgezogen gezeichnete Kennlinie 60 zeigt die für ein Axialgebläse nach Figur 1 bis 4 gemessenen Werte. Die gestrichelt gezeichnete Kennlinie 61 zeigt gemessene Werte für ein vergleichbar bemessenes Axialgebläse, dessen Nabenaußenfläche die Außenfläche 57 des Rotors 10 ist, die überall etwa gleichen Durchmesser hat Aus dem Kennliniendiagramm ist ersichtlich, daß die Drucksteigerung auf der Druckseite gegenüber dem Stand der Technik erzielt wird ohne Einbuße im Volumenstrom der Förderluft. Der Kennlinienvergleich zeigt, daß durch die Erfindung insgesamt auch eine Steigerung der Förderleistung erzielt ist
In Abänderung des dargestellten Ausführungsbeispiels kann der Ring 12 auch Teil des Rotors 10 sein.

Claims

Ventilator
- mit einem als Rohrstück ausgebildeten Gehäusemantel (1),

- mit einem elektrischen Antriebsmotor (4), der koaxial innerhalb des Gehäusemantels gelagert ist,

- mit Speichen (5,6,7,8) zur Befestigung des Stators (9) des Antriebsmotors (4) am Gehäusemantel (1), die sich innerhalb des Gehäusemantels (1) am sogseitigen Ende des Gehäusemantels (1) erstrecken,

- mit einem Ventilatorrad (23), das eine Nabe (27) hat, die einen Flügelkranz (16 bis 20) trägt und eine Außenfläche (13) hat, die sich in Strömungsrichtung (24) axial durchgehend über ihre ganze Länge konisch erweitert und auf der die Flügel (16 bis 20) des Flügelkranzes befestigt sind,

- mit einem Strömungskanal (14), der außen durch die Innenfläche (15) des Gehäusemantels (1) und innen durch die Außenfläche (13) der Nabe (27) begrenzt wird,

- wobei sich der Antriebsmotor (4) und das Ventilatorrad (23) koaxial und vollständig innerhalb des Gehäusemantels (1) erstrecken,

- wobei der am sogseitigen Ende gelegene Durchmesser (32) der Innenfläche (15) des Gehäusemantels (1) etwa gleich groß ist wie der am druckseitigen Ende gelegene Durchmesser (33) dieser Innenfläche,

- wobei die Innenfläche (15) des Gehäusemantels (1) eine Einschnürung (35) bildet, die sich über den gesamten vom Ventilatorrad (23) bestrichenen Umfang erstreckt und

- wobei die Innenfläche (15) des Gehäusemantels (1) sich im Anschluß an die Einschnürung auf dem ganzen Umfang zur Sog- und zur Druckseite auf einen größeren Durchmesser (32, 33) erweitert,
dadurch gekennzeichnet, daß

- die Innenfläche (15) des Gehäusemantels (1) im mittleren Bereich, bezogen auf die axiale Länge des Ventilatorrades (23), ihren kleinsten Durchmesser (29) aufweist, so daß die dadurch gebildete Einschnürung (35) zwischen den Nabenenden liegt
und der zwischen Nabe (27) und Gehäusemantel (1) ausgebildete Strömungskanal (14) sich von der Einschnürung (35) zum sogseitigen Ende hin und zum druckseitigen Ende hin im Bereich des Gehäusemantelendes erweitert.
Ventilator nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Nabe (27) einen etwa kreiszylindrischen Rotor (10) aufweist,
daß am Rotor ein Ring befestigt ist, der sich vollständig innerhalb des Rohrstückes (1 ) erstreckt und die Außenfläche (13) aufweist, die sich in Strömungsrichtung durchgehend kegelförmig erweitert und den Strömungskanal (14) nach innen begrenzt.
Ventilator nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet,
daß der Ring (12) aus einer formschlüssig auf den Rotor (10) passenden Innenwand (21) und einer schräg dazu stehenden, die Außenfläche (13) bildenden Außenwand (22) besteht und
daß zwischen den beiden Wänden (21, 22) ein zur Druckseite (25) offener keilförmiger Ringspalt (26) ausgespart ist.
Ventilator nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Flügel (16 bis 20) sich über den gesamten Querschnitt des Strömungskanals (14) erstrecken mit Toleranzabstand zur Innenwand des Rohrstückes (1) und etwas größerem Abstand zu den Speichen (5 bis 8).
Ventilator nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet,
daß an einem oder beiden Enden des Gehäusemantels (1) ein Flansch (40, 41) mit quadratischer Außenkontur vorgesehen ist, der sich innerhalb der axialen Länge des Rohrstückes erstreckt, und daß die Innenfläche (15) des Gehäusemantels im Bereich der Flanschecken (44, 45) Abschrägungen (50, 51) hat und an den Abschrägungen radial erweitert ist.
Ventilator nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der Antriebsmotor (4 ) ein Außenläufermotor ist, dessen Rotor der den Stator umgebende Topf ist.