EP0382845A1

EP0382845A1 - Radiallüfter

Info

Publication number: EP0382845A1
Application number: EP88906824A
Authority: EP
Inventors: Igor Vladimirovich Evteev; Anatoly Vladimirovich Padalkin; Andrian Petrovich Alexeev; Naum Davydovich Eikalis; Alexei Ivanovich Luparev; Largy Vladimirovich Mishin
Original assignee: UNIVERSITET DRUZHGBY NARODOV IMENI PATRISA LUMUMBY
Current assignee: UNIVERSITET DRUZHGBY NARODOV IMENI PATRISA LUMUMBY
Priority date: 1988-05-25
Filing date: 1988-05-25
Publication date: 1990-08-22
Also published as: NO900334D0; WO1989011596A1; EP0382845A4; DK18990A; JPH02504413A; DK18990D0; NO900334L; FI900370A0; BR8807679A

Abstract

Der Radiallüfter enthält ein Spiralgehäuse (I) mit einer Zunge (2), einer Eintritts- und einer Austrittsöffnung (3 bzw. 4). Im Spiralgehäuse (I) ist ein Läufer (5) untergebracht. Der Läufer (5) enthält eine Welle (6), die eine Scheibe (7) trägt. Am Umfang der Seitenfläche der Scheibe (7) sind Flügel (9) unter Bildung eines Läuferinnenraums angebracht. Am Spiralgehäuse (I) ist eine Trennwand fliegend befestigt. Das freie Ende (14) der Trennwand ist im Läuferinnenraum mit einer Versetzung (α,) hinsichtlich der Zunge (2) nach der zur Drehrichtung des Läufers (5) entgegengesetzten Seite hin angeordnet. Der Spalt (δ,) zwischen der Zunge (2) und der Austrittskante (II) des der Zunge nächstliegenden Flügel (9) ist in einem Bereich von 0,03 bis 0,2 des Abstandes (R₁) zwischen der Drehachse (O₁-0₁) des Läufers (5) und der Austrittskante (II) des Flügels (9) angeordnet.

Description

Technisches Gebiet

Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf das Gebiet der Lüftung und Klimatisierung sowie auf das Gebiet der Beförderung von Gasen und betrifft insbesondere den Aufbau eines Radiallüfters.

Zugrundeliegender Stand der Technik

Die modernen Radiallüfter enthalten ein Spiralgehause mit einer Eintritts- und einer Austrittsöffnung. Im Spiralgehäuse ist ein Läufer gelagert. Der Läufer enthält eine Welle, die eine Scheibe trägt, an deren Seitenfläche, und zwar am Umfang der letzteren,Flügel angebracht sind, derart, dass ein Läuferinnenraum gebildet wird. Das Spiralgehäuse weist einen Spiral- und einen Diffusorteil auf. Die Verbindungsstelle zwischen dem Spiral- und dem Diffusorteil des Spiralgehäuses im Bereich des minimalen radialen Spaltes zwischen dem Läufer und dem dem Gehäuse heisst "Zunge des Spiralgehäuses".
Diese Radiallüfter earbeiten wie folgt. Bei der -Drehung des Läufers wird durch den Antrieb im Läuferinnenraum ein Unterdruck erzeugt, unter dessen Wirkung das Gas.durch die Eintrittsöffnung des Spiralgehäuses in den Läuferinnenraum eingesaugt und von den Flügeln erfasst wird. Bei der Berührung der Flügel durch das Gas wird ihm die mechanische Energie des Antriebs zugeführt. Dadurch wird ein Förderdruck des Gases erzeugt. Hinter dem Läufer wird das Gas vom Spiralgehäuse gesammelt und über die Austrittsöffnung dem Verbraucher zugeleitet. Die Gasmenge, die vom Radiallüfter je Zeiteinheit gefördert wird, nennt man den Gasförderstrom. Der För-. derdruck.und der Förderstrom des Gases sind die aerodynamischen Kennwerte eines Radiallüfters.
Es ist weit bekannt, dass die Grösse des Förderstroms und des Förderdrucks des Gases in den Radiallüftern von der Grösse des Spaltes zwischen der Zunge des Spiralgehäuses und der Austrittskante des-der Zunge nächstliegenden FLügels des Läufers abhängt, wobei mit dem verringerung dieses Spaltes der Förderstrom und der Förderdruck steigern. Dies hängt damit zusammen, dass bei grossen Spalten (Spalten, die bekanntlich den Wert von 0,2 des Abstands zwischen-der Drehachse des Läufers und der Austrittskante des Flügels übersteigen) wein wesentlicher Gasanteil hinter dem Läufer nicht gleich in die Austrittsöffnung des Spiralgehäuses, sondern erst nach.dem Zurücklegen eines weges durch den erwähnten Spalt um den Läufer herum im Spiralgehäuse einströmt, was mit Energieverlusten für die Reibung des Gases am Gehäuse und für die Änderung der Strömungsrichtung des Gases in ihm verbunden ist. Wenn man den Spalt verringert, so vermindert sich entsprechend die Gasmenge, welche durch diesen Spalt durchströmt, und vergrössert sich die Gasmenge, welche gleich der Austrittsöffnung des Spiralgehäuses zufliesst. Ausserdem wird der Betrieb des-Lüfters von einem aerodynamischen Geräusch begleitet, das eine schädliche Einwirkung auf den lebenden Organismus ausübt. Der gesamte Geräuschpegel des Radiallüfters ist sein akustischer Kennwert. Bei einem grossen Spalt wird der gesamte Geräuschpegel durch ein Wirbelgeräusch bestimmt, das beim Umströmen eines beliebigen Lüfterteils durch das Gas entsteht und in einem breiten Frequenzbereich hervortritt. Bei einem kleinen Spalt aber wird der gesamte Geräuschpegel durch ein Sirenengeräusch bestimmt,dessenPegelum 10 bis 15 dB den Pegel des wirbelgeräusches übersteigt. Der Auftritt des Sirenengeräusches hängt damit zusammen, dass sich beim Umströmen der Flügel durch das Gas hinter jedem Flügel ein aerodynamischer Nachlauf bildet. Die nichtstationäre wechselwirkung der aerodynamischen Nachläufe hinter den Flügeln des Läufers mit der Zunge des Spiralgehässes verursacht das Sirenengeräusche. Dabei macht sich das Sirenengeräusch auf der Flügelfrequenz bemerkbar, welche sich aus der Gleichung
ergibt, wo "n" die Rotationsfrequenz des Täufers, die der Umdrehungszahl des Läufers je Minute gleich ist, und "Z" siw Anzahl der Flügel im Radiallüfter bedeutet.
Dementsprechend werden die Radiallüfter mit Rücksicht auf die schädliche Wirkung des Geräusches auf den lebenden Organismus mit einem grossen Radialspalt ausgeführt, bei dem der gesamte Geräuschpegel durch das Wirbelgeräusch bestimmt wird, aber solch eine Ausführung der Radiallüfter führt-dazu, dass sie niedrige Werte des Förderstroms und des Förderdrucks des Gases haben.
Es ist ein Radiallüfter (GB, A, 2I23893) bekannt, der ein Spiralgehäuse mit einer Zunge, einer Eintritts-und einer Austrittsöffnung, einen Läufer, der im Gehäuse untergebracht ist und eine Welle aufweist, die eine Scheibe trägt, an deren Seitenfläche, und zwar am Umfang der letzteren Flügel unter Bindung eines Läuferinnenraums und eines Spaltes zwischen der Zunge und der Austrittskante des der Zunge, nächstliegenden Flügels angebracht sind, sowie eine fliegend am Gehäuse befestigte Trennwand, deren freies Ende sich im Läuferinnenraum befindet, enthält.
Bei dem betreffenden Radiallüfter übersteigt die Grösse des Radialspaltes zwischen der Zunge des Spiralgehäuses und der Austrittskante des der Zunge nächstliegenden Flügels den Wert von 0,2 des Abstandes zwischen der Drehachse des Läufers und der Austrittskante des Flügels. Folglich liegen die Werte des Förderstroms und des Förderdrucks des Gases bei diesem Radiallüfter niedrig, und der gesamte Geräuschpegel wird durch das Wirbelgeräusch bestimmt. Der Radiallüfter dieser Bauart ist mit einer Trennwand versehen, deren freies Ende im Läuferinnenraum des Lüfters angeordnet ist. Das freie Ende der Trennwand stellt ein Blech dar, das in einer Ebene liegt, die durch die Drehachse des Läufers und die Zunge des Spiralgehäuses verläuft. Das freie Ende der Trennwand verringert die Intensität der Wirbelbewegung des Gasstromes im Läuferinnenraum des Radiallüfters. Dies führt dazu, dass erstens die Werte des Förderdrucks und des Förderstroms des Gases aufgrund der Verminderung der Energieverluste für die Wirbelbildung im-Läuferinnenraum des Radiallüfters geringfügig ansteigen, und zweitens der gesamte Geräuschpegel des Radiallüfters aufgrund der Senkung des Pegels des Wirbelgeräusches in Läuferinnenraum geringfügig herabgesetzt wird. Die Senkung des Wirbelgeräusches im Läuferinnenraum hängt mit der Verminderung der Intensität der Wirbelbewegung des Gasstroms in diesem Raum zusammen. Die hier beschriebene Ausführung des Radiallüfters ist jedoch nicht imstande, hohe Werte für den Förderdruck und Förderstrom des Gases zu sichern, da die Intensität der Wirbelbewegung des Gasstroms im Läuferinnenraum gering ist und folglich die Verminderung der damit verbundenen Energieverluste für die Wirbelbildung auch gering ist. Darüber hinaus wird auch eine wesentliche Senkung des gesamten Geräuschpegels des Radiallüfters nicht erreicht, und zwar, weil erstens der Anteil des Wirbelgeräusches im Läuferinnenraum im gesamten Geräuschpegel des Radiallüfters im Vergleich zu dem Anteil des Wirbelgeräusches der Wirbel, die beim Umströmen der Flügel des Laufers durch das Gas entstehen, klein ist, und zweitens die nichtstationäre Wechselwirkung des hinter der Trennwand entstehenden aerodynamischen Nachlaufs mit den Eintrittskanten der . Flügel des Läufers zum Anwachsen des gesamten Geräuschpegels des Radiallüfters auf der Flügelfrequenz führt.

Offenbarung der Erfindung

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, einen Radiallüfter zu schaffen, bei dem die Grösse des Spaltes zwischen der Zunge des Spiralgehäuses und der Austrittskante des der Zunge nächstliegenden Flügels sowie die Anordnung des freien Endes der Trennwand gegenüber der Zunge des Spiralgehäuses es ermöglichen, die Uberströmung des Gases um den Läufer herum durch den genannten Spalt zu verringern und gleichzeitig die nichtstationäre Wechselwirkung der aerodynamischen Nachläufe hinter den Flügeln des Läufers mit der Zunge des Spiralgehäuses zu beseitigen und somit seine aerodynamischen und-akustischen Kennwerte zu verbessern.
Die gestellte Aufgabe wird dadurch gelöst, dass bei einem Radiallüfter, enthaltend ein Spiralgehäuse mit einer Zunge und einer Eintritts- und einer Austrittsöffnung, einen im Gehäuse untergebrachten Läufe, der eine Welle enthält, welche eine Scheibe trägt, an deren Seitenfläche, und zwar am Umfang der letzteren, Flügel angebracht sind, derart, dass ein Läuferinnenraum und ein Spalt zwischen der Zunge und der Austrittskante des der Zunge Nächstliegenden Flügels gebildet sind, sowie eine am Gehäuse fliegend befestigte Trennwand, deren freies Ende sich im Läuferinnenraum befindet, erfindungsgemäss das freie P-nde der Trennwand in bezug auf die Zunge mit einer Versetzung nach der zur Drehrichtung des Läufers entgegengesetzten Seite hin angeordnet ist und der Spalt zwischen der Zunge und der Austrittskante des der Zunge nächstliegenden Flügels in einem Bereich von 0,03 bis 0,2 des Abstandes zwischen der Drehachse des Läufers und der Austrittskante des Flügels liegt.
Die Ausführung des Spaltes zwischen der Zunge und der Austrittskante des der Zunge nächstliegenden Flügels im Bereich von 0,03 bis 0,2 des Abstandes zwischen der Drehachse des Läufers und der Austrittskante des Flügels gewährleistet bei dem erfindungsgemässen Radiallüfter den Anstieg der Werte für den Förderdruck und den Förderstrom durch Verminderung der Uberströmuhg jenes Gasteils, der vor der Abgabe an den Verbraucher durch den genannten Spalt geht und um den Läufer herum im Spiralgehäuse unter Energieverlusten für die Reibung des Gases am Gehäuse und für die Änderung der Gasströmungsrichtung in ihm strömt. Ein dabei entstehendes Sirenengerüasch, das in diesem Fall den gesamten Gerräuschpegel des Radiallüfters bestimmt und durch die nichtstationäre Wechselwirkung der aerodynamischen Nachläufe hinter den Flügeln des Läufers mit der Zunge des Spiralgehäuses erzeugt wird, sinkt dank der Anbringung des freien Endes der Trennwand. Die Abnahme des Sirenengeräusches mittels des freien Endes der Trennwand erklärt sich dadurch, dass sich beim Umströmen dieses freien Endes der Trennwand durch das Gas hinter diesem Ende ein aerodynamischer Nachlauf bildet, in dessen Bereich die Gasgeschwindigkeit niedriger als ausserhalb des Nachlaufs ist. Da die Trennwand unbeweglich relativ zu der Zunge ist, so trägt die Wechselwirkung zwischen dem aerodynamischen Nachlauf hinter dem freien Ende dieser Trennwand und der Zunge des Spiralgehäuses einen stationären Charakter. Beim Eintritt jedes der Flügel in den Bereich des aerodynamischen Nachlaufs hinter dem freien Ende der Trennwand entartet sich der aerodymaische Nachlauf hinter jedem der Flügel in bedeutendem Masse infolge der verminderten Umströmungsgeschwindigkeit des Gases an diesen Flügeln. Dadurch wird die nichtstationäre Wechselwirkung der aerodynamischen Nachläufe hinter den Flügeln des Läufers mit der Zunge des Spiralgehäuses beseitigt, welche Wechselwirkung die Ursache des Sirenengeräusches ist. Man muss berücksichtigen, dass mit der Entfernung des Gases von jedem der Flügel der Entartungsgrad des aerodynamischen Nachlaufs, der sich beim Umströmen des jeweiligen Flügels durch das Gas bildet, steigt.
Die Anordnung des freien Endes der Trennwand mit einer Versetzung in bezug auf die Zunge des Spiralgehäuses nach der zur Drehrichtung des Läufers entgegengesetzten Seite hin hängt damit zusammen, dass während des Drehens des Läufers der aerodymaische Nachlauf hinter dem freien Ende der Trennwand unter dem Einfluss des Läufers nach der Seite , hin, die mit der. Drehrichtung desselben zusammenfällt abgetrieben wird. Deswegen muss man diese Anordnung vornehmen, um den aerodynamischen Nachlauf hinter dem freien Ende der Trennwand mit der Zunge des Spiralgehäuses zu vereinigen.
Bei der Ausführung dεs Spaltes zwischen der Zunge und der Austrittskante des der Zunge nächstliegenden Flügels kleiner als 0,03 des Abstandes zwischen der Drehachse des Läufers und der Austrittskante des Flügels entsteht erneut ein Sirenengeräusch, weil die Zunge wieder in die Bereiche der nach der Anbringung der Trennwand zurückbleibenden aerodynamischen Nachläufe hinter den Flügeln des Läufers eintritt.
Bei der Ausführung des Spaltes grösser als 0,2 werden die Werte des Förderarucks und des Förderstroms des Gases vermindert, und zwar dadurch, dass sich jener Teil des Gases vergrössert, der sich nicht gleich der Austrittsöffnung des'S^piralgehäuses zugeleitet wird,. sondern erst nach Zurücklegen des Weges durch den erwähnten Spalt um den Läufer herum im Spiralgehäuse unter Energieverlusten für die Reibung des Gases am Gehäuse und für die Änderung der Gasströmungsrichtung in ihm in diese Offnung strömt.
Es ist auch eine Ausführung des Radiallüfters möglich, bei der erfindungsgemäss die Stirn des freien Endes der Trennwand gegenüber der ihr zugewandten Seitenfläche der Scheibe in einem Abstand von 0,01 bis 0,08 des Abstandes zwischen der Drehachse des Läufers und der Eintrittskante des Flügels angeordnet ist.
Es ist weit bekannt, dass bei der Drehung des Läufers auf der Seitenfläche der Scheibe eine Grenzschicht des Gases erzeugt wird, innerhalb deren die Gasgeschwindigkeit kleiner als ausserhalb dieser Schicht ist. Die Grenzschicht des Gases, deren Dicke sich im Bereich des freien Endes der Trennwand zum Abstand zwischen der Drehachse des Läufers und der Einwtrittskante des Flügels proportional verhält, geht bei der Arbeit des Radiallüfters durch den Läufer hindurch und wirkt mit der Zunge zusammen. Ausserhalb der Grenzschicht des Gases trägt dabei die Wechselwirkung der aerodynamischen Nachläufe hinter den Flügeln des Läufers mit der Zunge des Spiralgehäuses beim Ausbleiben des freien Endes der Trennwand einen nichtstationären Charakter, was zum Entstehen eines Sirenengerüasches führt. Zu gleicher Zeit werden die aerodynamischen Nachläufe hinter den Flügeln des Läufers in der Grenzschicht des Gases infolge der wirbelartigen Gasströmung in dieser schnell ausgewaschen, ohne die Zunge des Spiralgehäuses zu erreichen. Deshalb führt das Umströmen der Zunge durch das Gas im Bereich der Grenzschicht des Gases nicht zum Entstehen eines Sirenengeräusches. Dementsprechend muss die Stirn des freien Endes der Trennwand in einem solchen Abstand in zu der dieser Stirn zugewandten Seitenfläche der Scheibe angeordnet werden, dass der durch dieses freie Ende der Trennwand gebildete aerodynamische Nachlauf nur mit jenem Zungeabachnitt in Wechsälwirkung stehen sollte, wo die Zunge mit der Grenzschicht des Gases nicht zusammenwirkt. Dies ist der Fall, wenn die Stirn des freien Endes der Trennwand gegenüber der dieser Stirn zugewandten Seitenfläche der Scheibe in einem Abstand von 0,01 bis 0,08 des Abstandes zwischen der Drehachse des Läufers und der Eintrittskante des Flügels angeordnet ist.
Wenn dieser Abstand den Wert von 0,01 unterschreitet, ändern sich der gesamte Gerüaschpegel und der Sirenengeräuschpegel nicht, verringern sich aber die Werte des Förderdurcks und des Förderstroms des Gases wegen erhöhter Energieverluste, welche durch die Vergrösserung des Flächeninhalts des gasumströmten freien Endes der Trennwand verursacht werden. Zum anderen erhöht sich die Wahrscheinlichkeit, dass das freie Ende der Trennwand an die Scheibe stösst, was zum Ausfall des Radiallüfters führen kann.
Wenn der genannte Abstand den Wert von 0,08 überschreitet, erhöht sich wesentlich der gesamte Geräuschpegel wegen der Erhöhung des Pegels des Sirenengeräusches, welches bei der nichtstationären Wechselwirkung eines Teils der Zunge des Spiralgehäuses mit den aerodynamisch en Nachläufen hinter den Flügeln des Läufers entsteht.
Es ist gemäss der Erfindung zweckmässig, die Seitenfläche des freien Endes der Trennwand, welche den an ihr nächstliegenden Flügeln zugewandt ist, gegenüber den Eintrittskanten dieser Flügel in einem Abstand von 0,025 bis 0,09 des Abstandes-zwischen der Drehachse des Läufers und der Eintrittskante des Flügels anzuordnen.
Der aerodynamische Nachlauf hinter dem freien Ende der Trennwand beseitigt, indem er stationär mit der Zunge des Spiralgehäuses zusammenwirkt, die nichtstationäre Wechselwirkung der aerodymamischen Nachläufe hinter den Flügeln des Läufers mit der Zunge des Spiralgehäuses und gewährleistet dadurch die Senkung des Pegels des Sirenengeräusches. Der gleiche aerodynamische Nachlauf hinger dem freien Ende der Trennwand kommt jedoch mit'den Eintrittskanten der Flügel des Läufers in Wechselwirkung. Diese Wechselwirkung hat einen nichtstationären Charakter und ist folglich eine weitere Quelle des Sirenengeräusches.. Die Anordnung des freien Ende der Trennwand im Läuferinnenraum hat also zwei Effekte zur Folge, wobei der erste Effekt in der Abnahme des Sirenengeräusches besteht, welche durch die Beseitigung der nichtstationären Wechselwirkung der aerodynamischen Nachläufe hinter den Flügeln des Läufers mit der Zunge des Spiralgehäuses hervorgerufen wird, und der zweite Effekt in der Zunahme des Sirenengeräusches besteht, welche wegen des Auftritts der nichtstationären Wechselwirkung des aerodymaischen Nachlaufs hinter dem freien Ende der Trennwand mit den Eintrittskanten der Flügel des Läufers geschieht. Der Effekt der Abnahme des Sirenengeräusches ist immer grösser als der Effekt der Zunahme desselben. Dies lässt sich dadurch erklären, dass die Geschwindigkeit der Umströmung der Zunge des Sniralgehäuses durch das Gas immer höher ist als die Geschwindigkeit der Umströmung der Eintrittskanten der Flügel des Läufers durch das Gas. Die Summe dieser Effekte heisst summarischer Effekt der Verminderung des Sirenengeräusches.Wenn die Seiflache des freien Endes der Trennwand in einem Abstand von unter 0,025 des Abstandes zwischen der Drehachse des Läufers und der Eintrittskante des Flügels des Läufers angeordnet ist, erhöht sich das Siernengeräusch, hervorgerufen durch die nichtstationäre Wechselwirkung des aerodynamischen Nachlaufs hinter dem freien Ende dieser Trennwand mit den Eintrittskanten der Flügel des Läufers, und steigt dementsprechend der Effekt der Zunahme des Sirenengeräusches, wodurch der summafische Effekt der Abnahme des Sirenengeräusches vermindert wird.
Wenn die Seitenfläche des freien Endes der Trennwand, in einem Abstand von über 0,09 des Abstandes zwischen der Drehachse des Läufers und der Eintrittskante des Flügels angeordnet ist, entartet sich der aerodynamische Nachlauf hinter dem freien Ende der Trennwand an der Zunge des Spiralgehäuses in bedeutendem Masse, wodurch das sirenengerüasch,'hervorgerufen durch die nichtstationäre Wech- _selwirkung der aerodynamischen Nachlaufe hinter den Flügeln des Läufers mit der Zunge des Spiralgehäuses, wächst und folglich der Effekt der Abnahme des Sirenengeräusches steigt. Die Verminderung des Effektes der Abnehme des Sirenengeräusches führt zur Verminderung des summarischen Effektes der Abnahme des Sirenengeräusches.
Es ist eine Ausführung des Radiallüfters möglich, bei dem, gemäss der Erfindung, das freie Ende der Trennwand im Querschnitt ein 7 -förmiges Profil aufweist, und eine der Spitzen dieses Profils der Drehachse des Läufers zugewandt ist.
Dies gewährleistet den Anstieg des Förderstücks bei dem Radiallüfter aufgrund der Reduzierung der Energieverluste für die Änderung der Gasstromrichtung bei dem Umströmen des freien Endes der Trennwand durch das Gas. Dabei vergrössert sich auch die Steifigkeit des freien Endes der Trennwand, die eine höhere Zuverlässigkeit des Radiallüfters ermöglicht.
Es ist eine weitere Ausführung des Radiallüfters möglich, bei der gemäss der Erfindung auf die Seitenfläche des freien Endes der Trennwand, die den an ihr nächstliegenden Flügeln zugewandt ist, ein Uberzug aus einem Schalldämmenden Material aufgebracht wird.
Durch Aufbringung eines Uberzugs aus einem schalldämmenden Material auf die Seitenfläche des freien Endes der Trennwand, die den an ihr nächstliegenden Flügeln zugewandt ist, wird die Senkung des gesamten Geräuschpegels aufgrund der Schalldämmung nahe dem Bereich der Wechselwirkunb des aerodynamischen Nachlaufs hinter dem freien Ende der Trennwand mit den Eintrittskanten der Flügel des Läufers erzielt.
Vorteilhafterweise kann die grösste Breite des freien Endes der Trennwand, erfindungsgemäss in einem Bereich von I,0 bis I,8 des Abstandes zwischen den Eintrittskanten der benachbarten Flügel liegen.
Wenn die grösste Breite des freien Endes der Tennwand kleiner als I,0 ausgeführt ist, entartet sich der aerodynamische Nachlauf hinter dem freien Ende der Trennwand, ohne aus dem Läufer auszutreten, und verhindert nicht die nichtstationäre Wechselwirkung der aerodynamischen Nachläufe hinter den Flügeln des Läufers mit der Zunge des Spiralgehäuses, was zum Anstieg des Pegels des Sirenengeräusches und somit des gesamten Geräuschpegels des Radiallüfters führt.
Wenn die grösste Breite des freien Endes der Trennwand den Wert 1,8 überschreitet, wird zwar die stationäre Wechselwirkung der aerodynamischen Nachläufe hinter den Flügeln des Läufers mit der Zunge des Spiralgehäuses sichergestellt, doch fällt der Förderdruck des Radiallüfters aufgrund der Vergrösserung der Energieverluste für die Änderung der Gasstromrichtung beim Umströmen des freien Endes der Trennwand durch das Gas.
Es ist eine derartige Ausführung des Radiallüfters möglich, bei der gemäss d_fr Erfindung das freie Ende der Trennwand eine veränderliche Breite aufweist, wobei sich die Breite des freien Endes der Trennwand mit der Annäherung an die Scheibe verringert.
Die Ausführung des freien Endes der Trennwand mit einer veränderlichen Breite gewährleistet die Senkung des gesamten Geräuschpegels durch Verringerung des Pegels des Sirenengeräusches welches bei der Wechselwirkung des aerodynamischen Nachlaufs hinter dem freien Ende der Trennwand mit den Eintrittskanten der Flügel des Läffers entsteht, indem diese Wechselwiriung in der Zeit ausser Phase gebracht wird.
Es ist auch eine derartige Ausführung des Radiallüfters möglich, bei der gemäss der Erfindung das freie Ende der Trennwand zur Drehachse des Läufers nach der zu seiner Drehrichtung entgegengesetzten Seite in einem spitzen Winkel geneigt ist.
Die Neigung des freien Endes der Trennwand ist erforderlich, um den aerodynamischen Nachlauf hinter diesem freien Ende der Trennwand mit der Zunge des Spiralgehäuses genauer zu vereinigen. Die Notwendigkeit der Neigung ergibt sich daraus, dass der Gasförderstrom in verschiedenen Bereichen des Läuferinnenraums des Radiallüfters unterschiedlich ist. Es ist bekannt, dass der Gasförderstrom im nahe der Austrittsöffnung des Spiralgehäuses befindlichen Bereich den Gasförderstrom im Bereich nahe der Scheibe des Läufers übersteigt. Einem kleineren Gasförderstrom entspricht ein kleinerer Winkel des Gasstromaustritts aus dem Läufer. Der Winkel des Gasstromaustritts aus dem Läufer nahe der Eintrittsöffnung des Spiralgehäuses übersteigt also den Winkel des Gasstromaustritts nahe der Scheibe des Läufers. Je kleiner der Winkel des Gasstromaustritts aus dem Läufer ist, desto grösser ist der Abstand zwischen der Austrittsstelle des aerodybamischen Nachlaufs aus dem Läufer und der Zunge des Spiralgehäuses. Folglich muss die Austrittsstelle des aerodynamischen Nachlaufs hinter dem freien Ende der Trennwand an der Eintrittsöffnung näher zur Zunge liegen als die Austrittsstelle des aerodynamischen Nachlaufs hinter dem freien Ende der Trennwand an der Scheibe des Läufers. Dies wird durch die erwähnte Neigung des freien Endes der Trennwand erzielt, welches diesen aerodynamischen Nachlauf hinter sich erzeugt.
Darüber hinaus bewirkt die Neigung des freien Endes der Trennwand eine zusätzliche Verringerung des gesamten Geräuschpegels, welche Verringerung aufgrund der Senkung des Pegels des bei der Wechselwirkung des aerodybamischen Nachlaufs hinter dem freien Ende der Trennwand mit den Eintrittskanten der Flügel des Läufers entstehenden Sirenengeräusches durch Ausser-Phase-Bringen der erwähnten Wechselwirkung in der Zeit erfolgt.
Es ist zweckmässig, bei dem Radiallüfter gemäss der Erfindung die Kanten-der Seitenfläche des freien Endes der Trennwand, die längs der Drehachse des Läufers verlaufen, wellenförmig und zueinander abstandsgleich auszubilden.
Dadurch wird der gesamte Geräuschpegel des Radiallüfters gesenkt, und zwar aufgrund der Senkung des Pegels des Sirenengerüasches, welches mit der Wechselwirkung des aerodynamischen Nachlaufs hinter dem freien Ende der Trennwand mit den Eintrittskanten der Flügel des Läufers zusammenhängt, indem die erwähnte Wechselwirkung in der Zeit ausser Phase bgebracht wird, weil das freie Ende der Trennwand in diesem Fall einen wellenförmigen aerodynamischen Nachlauf längs der Drehachse des Läufers bildet und die Teile des Flügels über die Länge des letzteren in diesen Nachlauf oder aus ihm nicht'gleichzeitig ein- bzw. austreten werden.
Es ist auch eine Ausführung des Radiallüfters möglich, bei der gemäss der Erfindung die Stirn des freien Endes der Trennwand spitzwinklig zu der Seitenfläche der letzteren ausgebildet ist, welche Seitenfläche den an ihr nächstliegenden Flügeln zugewandt ist.
Dadurch steigt der Förderdruck des Radiallüters aufgrund der Senkung der Energieverluste für die Änderung der Gasstromrichtung beim Umströmen des freien Endes der Trennwand durch das Gas.

Kurze Beschreibung der Zeichnungen

Nachstehend wird die Erfindung an Hand einer ausführlichen Beschreibung des Radiallüfters mit Hinweisen auf beigefügte Zeichnungen näher erläutert. In den Zeichnungen zeigt:

Fig. I.die Gesamtansicht des erfindüngsgemässen Radiallüfters, im- Längsschnitt;
Fig, 2 einen Schnitt nach Linie II-II der Fig. I;
Fig. 3 die Stelle _A in der Fig. 2;
Fig. 4 eine teilweise Ansicht der Trennwand in der Fig. 2 in Pfeilrichtung B;
Fig. 5 eine weitere Ausführungsform der Trennwand, analog der Fig. 4;
Fig. 6 eine dritte Ausführungsform der Trennwand, analog der Fig. 4.

Beste Ausführungsform der Erfindung

Nachstehend wird eine Ausführungsform des Radiallüfters beschrieben. Der betreffende Radiallüfter enthält ein Spiralgehäuse I (Fig. I) mit einer Zunge 2 (Fig. 2). Im Spiralgehäuse I sind eine Eintrittsöffnung 3 (Fig. I) und eine Austrittsöffnung 4 (Fig. 2) ausgebildet. Im Spiralgehäuse I ist ein Läufer 5 (Fig. I) untergebracht, der eine Welle 6 enthält, welche eine Scheibe 7 trägt, an deren Seitenfläche 8, und zwar am Umfang der letzteren, Flügel 9 angebracht sind, derart, dass ein Läuferinnenraum IO (Fig. 2) und ein Spalt δI zwischen der Zunge 2 und der Austrittskante II des der.Zunge 2 nächstliegenden Flügel 9 gebildet sind. Der Läufer 5 dreht sich durch einen Antrieb I2 (Fig. I), der einen Elektromotor darstellt. Am Spiralgehäuse I ist eine Trennwand 13 fliegend angebracht, deren freies Ende I4 im Läuferinnenraum IO mit einer Versetzung αI (Fig. 2) gegenüber der Zunge 2 nach der zu der mit Pfeil K angedeutenen Drehrichtung des Läufers 5 entgegengesetzten Seite hin angeordnet ist. Der Spalt δ_I zwischen der Zunge 2 und der Austrittskante II des der Zunge nächstliegenden Flügels 9 befindet sich in einem Bereich von 0,03 bis 0,2 des Abstandes R_I zwischen der Drehachse O_I-O_I des Läufers 5 und der Austrittskante II des Flügels 9._
Die Stirn 15 (Fig. I) des freien Endes I4 der Trennwand 13 ist gegenüber der ihr zugewandten Seitenfläche 8 der Scheibe 7 in einem Abstand ν_I von O,OI bis 0,08 des Abstandes R₂ (Fig. 2) zwischen der Drehachse O_I-O_I des Läufers 5 und der Eintrittskante I6 des Flügels 9 angeordnet.
Die Seitenansche I7 des freien Endes I4 des Trennwand I3, welche dem an ihr nächstliegenden Flügel 9 zugewandt ist, befindet sich gegenüber der Eintrittskante I6 dieses Flügels 9 in einem Abstand δ_I von 0,025 bis 0,09 des Abstandes R₂ zwischen der Drehachse O_I-O_I des Läufers 5 und der Eintrittskante I6 des Flügels 9.
-Das freie Ende I4 (Fig. 3) der Trennwand I3 weist im Quer schnitt ein ∇ -förmiges Profil auf, und die Spitze a_I dieses Profils ist der Drehachse O_I-O_I des Läufers 5 zugewandt.
Die Seitenfläche I7 des freien Endes I4 der Trennwand I3, die dem an ihr nächstliegenden Flügel 9 zugewandt ist, trägt einen Uberzug b_I aus einem schalldämmenden Material, gegebenenfalls aus Polyerthan.
Die grösste Breite S_I des freien Endes I4 der Trennwand I3 liegt in einem Bereich von I,0 bis I,8 des Abstandes t_I zwischen den Eintrittskanten I6 der benachbarten Flügel 9.
In der Fig. 4 ist eine Ausführungsform des freien Endes der Trennwand dargestellt, wo das freie Ende 18 der Trennwand 19 eine veränderliche Breite S₂ aufweist, wobei sich die Breite S₂ des freien Endes 18 der Trennwand I9 mit der Annäherung an die Scheibe 7 verringert.
In der Fig. 5 ist eine weitere Ausführungsform des freien Endes der Trennwand dargestellt, wo das freie Ende 20 der Trennwand 21 in einem spitzen Winkel ε_I* zur Drehachse 0_I-O_I des Läufers 5 geneigt ist, u.zw. nach der Seite, die seiner mit dem Pfeil K angedeuteten Drehrichtung entgegengesetzt ist.
In der Fig. 6 ist eine dritte Ausführungsform des freien Endes der Trennwand dargestellt, wo die Kanten 22, 23 der Seitenfläche 17 (Fig. 3) des freien Endes 24 (Fig. 6) der Trennwand 25, die längs der Drehachse 0_I-O_I des Läufers 5 verlaufen, wellenförmig und zueinander abstzndsgleich ausgebildet sind.
Die Stirn 15 des freien Endes 14 der Trennwand I3 ist in einem spitzen Winkel ϕ_I (Fig. I) zu ihrer Seitenfläche 17, die dem an ihr nächstliegenden Flügel 9 zugewandt ist, geneigt.
Der Radiallüfter arbeitet folgenderweise.
Bei der Drehung des im Spiralgehäuse I des Radiallüfters untergebrachten Läufers 5 durch den Antrieb 12 (Fig. I) in der mit dem Pfeil K angedeuteten Richtung (Fig. 2) tritt das Gas in mit dem Pfeil N angedeuteter Axialrichtung durch die Eintrittsöffnung 3 des Spiralgehäuses I in den Läuferinncnraum 10 ein, aus dem es unter Einwirkung eines durch die Drehung des Laufers 5 an den Eintrittskanten 16 (Fig.2) der Flügel 9 erzeugten Unterdrucks seine axiale Strömungsrichtung für die radiale ändert und den Flügeln 9 des Läufers zuströmt. Dabei bildet sich aufgrund der Umströmung des freien Endes 14 der Trennwand 13 hinter dem freien Ende I4 ein aerodynamischer Nachlauf, innerhalb dessen die Gasgeschwindigkeit wesentlich geringer als ausserhalb desselben ist. Weiterhin wird dem Gas, indem es durch den Läufer 5 strömt, die Energie vom Antrieb I2 der Reihe nach über die Welle 6, die Scheibe 7 und die Flügel 9 zugeführt, wodurch ein Gasförderdruck . erzeugt wird. Beim Durchgang durch den Läufer 5 wird der vom freien Ende 14 der Trennwand 13 gebildete aerodynamische Nachlauf in der vom Pfeil K angedeuteten Drehrichtung des Läufers 5 abgetrieben. Hinter dem Läufer 5 wird das Gas vom Spiralgehäuse I angesammelt und durch die Austrittsöffnung 4 in der vom Pfeil P angedeuteten Richtung dem Verbraucher zugeführt. Dabei strömt ein Teil der Gasmenge vor der Abgabe an den Verbraucher vorläufig durch.-den Spalt δ_I zwischen der Zunge 2 und der Austrittskante II des der Zunge nächstliegenden Flügels 9 und vollführt einen Kreislauf um den Läufer 5 herum im Spiralgehäuse I. Der vom freien Ende I1 der Trennwand 13 gebildete aerodynamische Nachlauf beseitigt, indem er stationär mit der Zunge 2 des Spiralgehäuses I zusammenwirkt, die nicht stationäre Wechselwirkung der aerodynamischen Nachläufe hinter den Flügeln 9 des Läufers 5 mit der Zunge 2 des Spiralgehäuses I und sorgt somit für die Senkung des Sirenengerüaschpegels.
Nachstehend wird in Tabelle I eine Zusammenfassung der Ausführungsbeispiele für die Radiallüfter aufgeführt, wo es bedeutet:

R₁ den Abstand zwiwchen der Drehachse O_I-O_I des Läufers 5 und der Austrittskante II des Flügels 9;
R₂ den Abstand zwischen der Drehachse O_I-O_I des Läufers 5 und der Eintrittskante I6 des Flügels 9;
t₁ den Abstand zwischen den Eintrittskanten 16 der benachbarten Flügel 9;
δ_I den Spalt zwischen der Zunge 2 des Spiralgehäuses I und der Austrittskante II des der Zunge 2 nächstliegenden Flügels 9;
ν_I den Abstand zwischen der Stirn-15 des freien Endes 14 der Trennwand I3 und der ihr zugewandten Seitenfläche 8 der Scheibe 7;
γI den Abstand zwischen der Seitenfläche 17 des freien Endes 14 der Trennwand 13 und der Eintrittskante I6 des Flügels 9;
S_I die Breite des freien Endes 14 der Trennwand 13;
G_max den maximalen Massenförderstrom des Gases;
HI den Förderdruck, der nach dem Gesamtdurck am Austritt des Radiallüfters bestimmt ist, bei maximalem Massenförderstrom G_max des Gases;
L_fden Geräuschpegel auf der Flügelfrequenz, der im Gasstrom am Austritt des Radialläfters bestijmt ist;
L_s den gesamten Gerüaschpegel, der im Gasstrom am Austritt des Radiallüfters bestimmt ist.

Die Rotationzfrequenz des Läufers des Radiallüfters beträgt I450 U/min.
Die Anzahl der Flügel im Radiallüfter ist 36.
Durch Ausführung des Spaltes zwischen der Zunge des Spiralgehäuses und der Austrittskante des der Zunge nächstliegenden Flügels im obenerwähnten Bereich sowie durch Anordnung der Trennwand im Läuferinnenraum in obenerwähnter '.Veise konnte die aerodynamischen Kennwerte des Radiallüfters unter Verbesserung seiner akustischen Kennwerte durch Senkung des Pegels des Sirenengeräusches auf die Werte des Wirbelgeräusches erhöht und die Quermasse des Radiallüfters vermindert wirden.

Gewerbliche Verwendbarkeit

Der Radiallüfter der erfindungsgemässen 3auart kann für die Luftzufuhr und -entnahme in Lüftungs- und Klimatisierungssystemen in.Dienstleistung- und Industriegebäuden und -bauwerken, in Rechenzentren, in Räumlichkeiten gemeinschaftlicher Nutzung wie Theater, Lichtspielhäuser, Untergrundbahnen, Bahnfofsgebäude, sowie in Klimaanlagen verschiedenartiger Zweckbestimmung, einscschliesslich Klimaanlagen für Verkehrsmittel, in Lüftungssystemen von Viehzuchträumen sowie für die Beförderung von Gasen in verschiedenen technologischen Anlagen eingesetzt werden.

Claims

I. Radiallüfter, enthaltend ein Spiralgehäuse (I) mit einer Zunge (I) und einer Eintritts- und einer Austrittsöffnung (3, 4), einen im Gehäuse (I) untergebrachten.Läufer (5), der eine Welle (6) enthält, welche eine Scheibe trägt, an deren Seitenfläche (8), und zwar am Umfang der letzteren, Flügel (9) angebracht sind, derart, dass ein Läuferinnenraum (I0) und ein Spalt ( δ_I) zwischen der Zunge (2) und der Austrittskante (II) des der Zunge nächstliegenden Flügels (9) gebildet sind, sowie eine am Gehäuse (I) fliegend befestigte Trennwand (13, I9, 21, 25), deren freies Ende (I4, 18, 20, 24) sich im Läuferinnenraum.(IC) befindet, dadurch geke n'n - z'eiichne t, dass das freie Ende (14, 18, 20,.24) der Trennwand (13, I9, 2I; 25) in bezug auf die Zunge (2) mit einer Versetzung ( α_I) nach der zur Drehrichtung des Läufers (5) entgegengesetzten Seite hin angeordnet ist, und der Spalt ( δ_I) zwischen der Zunge (2) und der Austrittskante (II) des der Zunge (2) nächstliegenden Flügels (9) in einem Bereich von 0,03 bis 0,.2 des Abstandes (R_I) zwischen der Drehachse (O_I-0_I) des Läufers (5) und der Austrittskante (II) des Flügels (9) liegt..
2. Radiallüfter nach Anspruch I, dadurch gekennzeichnet, dass die Stirn (I5) des freien Endes (I4) der Trennwand (I3) hinsichtlich der ihr zugewandten Seitenfläche (8) der Scheibe (7) in einem Abstand ( I) .von 0,01 bis 0,08 des Abstandes (R₂) zwischen der Drehachse (O_I-0_I) des Läufers (5) und der Austrittskante (I6) des Flügels (9) angeordnet ist.
3. Radiallüfter nach Anspruch I, dadurch gekennzeichnet, dass die Seitenfläche (17) des freien Endes (14) der Trennwand (13), die dem ihr nächtliegenden Flügel (9) zugewandt ist, hinsichtlich der Eintrittskante (I6) dieses Flügels (9) in einem Abstand-(γ_I) von 0,025 bis 0,09 des Abstandes (R₂) zwischen der Drehachse (O_I-O_I) des Läufers (5) und der Eintrittskante (I6) des Flügels (9) angeordnet ist.
4. Radiallüfter nach Anspruch I, dadurch gekennzeichnet, dass das freie Ende (I4) der Trennwand (13) im Querschnitt ein ∇-förmiges Profil aufweist und eine der Spitzen dieses Profils der Drehachse. (0_I-O_I) des Läufers (5) zugewandt ist.
5. Radiallüfter nach Anspruch I, dadurch gekennzeichnet, dass die Seitenfläche (17) des freien Endes (I4) der Trennwand (13), die dem an ihr nächstliegenden Flügel (9) zugewandt ist, einen Überzug (b_I) aus einem Sschalldämmenden aterial trägt.
6. Radiallüfter nach Anspruch I, dadurch gekennzeichnet, dass die grös.ste Breite (S_I) des freien Endes (14) der Trennwand (13) in einem Bereich voh O,I bis I,8 des Abstandes (t_I) zwischen den . Eintrittskanten (16) der benachbarten Flügel (9) liegt.
7. Radiallüfter nach Anspruch I, dadurch gekennzeichnet, dass das freie Ende (18) der Trennwand (19) eine veränderliche 3reite (S₂) aufweist, wobei sich die Breite (S₂) des freien Endes (18) der Trennwand (19) mit der Annäherung an die Scheibe (7) verringert.
8. Radiallüfter nach Anspruch I, dadurch gekennzeichnet, dass das freie Ende (20) der Trennwand (2I) zur Drehachse (O_I-O_I) des Läufers (5) nach der der Drehrichtung des letzteren entgegengesetzten Seite hin in einem spitzen Winkel ( ε_I) geneigt ist.
9. Radiallüfter nach Anspruch I, dadurch gekennzeichnet, dass die Kanten (22, 23) der Seitenfläche (17) des freien Endes (21) der Trennwand ₍₂₅₎, die- längs der Drehachse (0_I-0_I) des Läufers (5) verlaufen, wellenförmig und zueinander abstandsgleich ausgeführt sind.
I0. Radiallüfter nach Anspruch I, dadurch gekennzeichnet, dass die Stirn (15) des freien Endes (14) der Trennwand (13) zu der Seitenfläche der letzteren (I7), die dem an ihr nächstliegenden Flügel (9) zugewandt ist, in einem spitzen Winkel ( ϕ_I) ausgeführt ist.