EP0413987B1

EP0413987B1 - Axialventilator

Info

Publication number: EP0413987B1
Application number: EP90114295A
Authority: EP
Inventors: Heinz Dipl.Ing. Wieland; Helmut Prof.Dr.Ing. Fuchs; Ulrich Dr.Rer.Nat. Ackermann; Andreas Dipl.-Ing. Jacobs; Joachim Dipl.-Ing. Mohr
Original assignee: Gebhardt Ventilatoren GmbH and Co KG
Current assignee: Gebhardt Ventilatoren GmbH and Co KG
Priority date: 1989-08-23
Filing date: 1990-07-26
Publication date: 1996-12-27
Anticipated expiration: 2010-07-26
Also published as: ES2095226T3; DE59010616D1; ATE146855T1; EP0413987A3; DK0413987T3; DE3927791A1; DD297208A5; EP0413987A2

Description

Die Erfindung betrifft einen Axialventilator mit einem Laufschaufeln aufweisenden Laufrad in einem Strömungskanal, dem Stabilisierungsmittel zugeordnet sind, die das Entstehen einer rotierenden Abreißströmung auch bei zunehmender Drosselung des Volumenstromes verhindern sollen, nach der Gattung des Anspruchs 1.
Axialventilatoren enthalten im Innern ihres Gehäuses ein beschaufeltes Laufrad, das mittels eines Motors in Rotation versetzbar ist. Das rotierende Laufrad fördert gasförmiges Medium, insbesondere Luft, in Axialrichtung von der Saugseite zur Druckseite. Der als Volumenstrom V bezeichnete Durchsatz pro Zeiteinheit hängt unter anderem von der Laufrad-Drehzahl ab. Das Betriebsverhalten bekannter Axialventilatoren wird bei zunehmender Drosselung des Volumenstromes instationär. Bei Unterschreitung eines maschinenabhängigen Mindestwertes beginnt nämlich die Strömung im Ventilator abzureißen. Als Folge bildet sich eine als "rotating stall" bezeichnete rotierende Abreißströmung aus. Die Ablösung der Strömung am Schaufelprofil, die sich bei stark verminderter Durchtrittsgeschwindigkeit einstellt, tritt nicht an allen Profilen gleichzeitig auf. Zunächst entsteht eine gewisse Ablösezone auf der Schaufelsaugseite. Der sich dadurch bildende Totraum ist gekennzeichnet durch starke innere Verwirbelungen, die mit einem hohen Energieverlust verbunden sind. Die dort durch die Ablösung entstehende Querschnittsversperrung bewirkt ein Ausweichen der Strömung, und bei Erreichen eines kritischen Volumenstromes, dem sogenannten Abrißpunkt, werden schlagartig einzelne Schaufelkanäle verstopft. Weil dadurch die Anströmung benachbarter Schaufeln beeinflußt wird, wandern die hinsichtlich ihrer Durchströmung behinderten Schaufelkanäle und laufen, relativ gesehen, um das Laufrad entgegen dessen eigentlicher Drehrichtung. Als Resultat ergibt sich so eine stark pulsierende Strömung, die einen reibungslosen Betrieb in diesem instabilen Bereich unmöglich macht. In ungüstigen Fällen führen die auftretenden hohen Biege- und Biegewechselkräfte zu einer Zerstörung des Laufrades und von Bauteilen der mit dem Ventilator betriebenen Anlage. In dem betreffenden Teillastbereich ist die Kennlinie des Axialventilators durch einen sprunghaften Druckabfall gekennzeichnet. Der Betrieb des Ventilators in dem angegebenen kritischen Bereich ist außerdem mit einer starken Geräuschentwicklung verbunden. Weil sich der Beginn des instabilen Betriebsbereiches meistens nur wenig entfernt vom optimalen Betriebspunkt befindet, muß die Auslegung besonders sorgfältig und mit hohem Aufwand vorgenommen werden.
Es wurde bereits in der gattungsgemäßen DE-OS 33 22 295 eine Lösung dieses Problems vorgeschlagen. Bei der dort gezeigten Axialventilatoranordnung ist zusätzlich ein beschaufelter Ringkanal vorgesehen, der die AblösungsströmLng und den in ihr enthaltenen Drall aufnehmen und stabilisieren soll. Allerdings kann diese Ausführung nicht ohne weiteres auf beliebige Laufradgeometrien angewandt werden. Es ist weiterhin schwierig, die Beschaufelung im Ringkanal zu optimieren.
In der GB 1490 923 ist eine Schalldämpfungsanordnung für Gasturbinen beschrieben und dargestellt, bei der in einem Gesamtgehäuse, das z.B. Teil eines Flugzeuges sein kann, mehrere von nach Art der sogenannten Helmholtz-Resonatoren ausgebildeten einseitig offenen Hohlräumen in etwa wabenartiger Anordnung vorgesehen sind, deren federndes Luftvolumen zusammen mit der Masse der Luft in der rohrförmigen Öffnung. Mit Hilfe dieser aufwendigen und viel Raum in Anspruch nehmenden Anordnung, die nur der Schalldämpfung dient, und sich nur mit der Ausbildung von Resonatoren beschäftigt, kann das Betriebsverhalten des Ventilators nicht im Sinne und mit dem Ziele der Erfindung beeinflußt werden. Ähnlich ist auch die DE 25 48 999 B2 zu bewerten, die einen mehrschichtigen Gebläsering für ein Axialgebläse zum Gegenstand hat, bei dem es wiederum um das Absorbieren von Schall geht. In diese Kategorie ist auch die in der DE 35 11 769 A1 beschriebenen Anordnung - ein ein- und mehrstufiger Axialkompressor - einzuordnen, die ebenfalls die Ausbildung von Resonatoren bei bestimmten Arten von Axialkompressoren zum Gegenstand hat und schon wegen ihres komplizierten Aufbaus auffällt.
Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, einen Axialventilator zu schaffen, bei dem auf einfache Weise und mit geringem konstruktiven Aufwand die Entstehung einer rotierenden Abreißströmung ausgeschlossen ist, so daß eine über den gesamten Volumenstrombereich stabile Kennlinie vorliegt. Außerdem sollen die dazu getroffenen Maßnahmen problemlos bei beliebigen Axialventilatoren und auch bei Axialverdichtern anwendbar sein.
Diese Aufgabe wird durch die Merkmale des Anspruchs 1 gelöst.
Zum Strömungskanal hin ist die Öffnung abgedeckt, wobei die hierzu verwendete Abdeckung Durchbrechungen aufweist. Die Folge der erfindungsgemäßen Ausgestaltung ist ein äusserst konstanter Kennlinienverlauf, unabhängig von der Intensität der jeweils vorgenommenen Drosselung. Auch bei sehr niedrigen Volumenstrombeträgen wird die Entstehung von "rotating stall" verhindert. Dabei ist der gegenüber einem konventionellen Ventilator erforderliche Aufwand relativ gering. Die baulichen Abwandlungen sind kostengünstig vornehmbar und können bei beliebigen Axialventilatoren angewandt werden. Komplizierte Auslegungsarbeiten erübrigen sich, vorteilhafterweise kann die öffnung völlig unbeschaufelt ausgebildet sein. Wegen der verhinderten Entstehung der Abreißströmung reduziert sich die Geräuschentwicklung insbesondere in dem bisher kritischen Betriebsbereich beträchtlich. Die Erfindung läßt sich vorteilhaft sowohl bei einstufigen als auch bei mehrstufigen Ventilatoren und Verdichtern anwenden.
Vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung sind in den Unteransprüchen aufgeführt.
Als besonders zweckmäßig hat es sich herausgestellt, die Abdeckung in Kombination aus einer Grobabdeckung und einer Feinabdeckung auszugestalten. Beide Abdeckungen werden vorteilhafterweise aufeinanderfolgend und insbesondere aneinander anliegend angeordnet, so daß ein sandwichartiger Aufbau erzielt wird. Die Grobabdeckung ist bevorzugt dem Strömungskanal zugewandt, während in diesem Falle die Feinabdeckung radial weiter außen öffnungsseitig vorgesehen ist. Eine besonders günstige Abdeckungskombination ergibt sich, wenn als Grobabdeckung eine Art Lochblech und als Feinabdeckung eine feine Gaze verwendet wird.
Die bevorzugte Ringkanalbreite beträgt ca. 20 - 30 % des Laufraddurchmessers, vorzugsweise 25 %. Die Ringkanaltiefe wird zweckmäßigerweise in Abhängigkeit von der äusseren Kontur des Ringkanals ausgebildet. Wenn der Ringkanal kreisringartig aufgebaut ist, ist eine Kanaltiefe von ca. dem 0,1- bis 0,5-fachen des Laufraddurchmessers vorteilhaft. Auch andere Ringkanalkonturen können zweckmäßig sein, in Axialrichtung gesehen z.B. quadratisch oder rechteckig. Die Kanaltiefe wird in diesem Falle vorzugsweise Beträge zwischen 0 und dem 0,2-fachen des Laufraddurchmessers einnehmen können. Im Grenzfall ist die Seitenlänge des Quadrates gleich dem Durchmesser des Strömungskanals, so daß begrifflich kein durchgehender Ringkanal mehr vorhanden ist, sondern nur noch vier Einzelöffnungen, die sich jeweils paarweise diametral gegenüberliegen und insbesondere zwei rechtwinkelig zueinander verlaufende Flächen besitzen. Auch andere Öffnungskonturen sind möglich, insbesondere solche mit runden bzw. abgerundeten Wandbereichen.
Die relative Axialposition zwischen Laufrad und zugeordneter Wandöffnung ist von Fall zu Fall wählbar. Von Vorteil ist es, wenn sich das Laufrad in Strömungsrichtung gesehen bereits zum Teil axial nach der zugeordneten Öffnung befindet. Ein Überlappungsgrad von ca. 50 % ist hier zweckmäßig.
Es ist denkbar, auch bereits betriebsbereite Ventilatoren mit der erfindungsgemäßen Maßnahme nachzurüsten. Hierzu können z.B. in die den Strömungskanal umgebende Wand bzw. das Ventilatorgehäuse im Schaufelspitzenbereich Öffnungen eingeschnitten werden, über die dann die Feinabdeckung und weitere äußere Gehäuseabdeckungen gesetzt werden. Letztere können dabei gleichzeitig die Aufgabe von Gehäusefüßen übernehmen.
Nachfolgend wird die Erfindung anhand der beiliegenden Zeichnung näher erläutert. In dieser zeigen:

Fig. 1: eine erste Bauform des erfindungsgemäßen Axialventilators im Längsschnitt in schematischer Darstellung,
Fig. 2: einen Querschnitt durch den Ventilator aus Fig. 1 entlang Schnittlinie II-II,
Fig. 3-5: in ebenfalls schematischer Darstellung und unter Weglassung des Laufrades verschiedene weitere Ausführungsformen des Axialventilators und
Fig. 6: einen Kennlinienvergleich zwischen einem Ventilator nach dem Stand der Technik und dem erfindungsgemäßen Axialventilator.

Von dem in den Fig. 1 und 2 nur schematisch und ausschnittsweise dargestellten Axialventilator erkennt man zunächst eine hohlzylindrische Wand 1, die z.B. gleichzeitig das Ventilatorgehäuse bildet. An der Saugseite 2 ist sie innen trichterförmig unter Bildung der Einlaufdüse 3 geformt.
Die Wand 1 umschließt einen Strömungskanal 4. Darin ist, zwischen der Saugseite 2 und der axial nachgeordneten Druckseite 5, ein Ventilator-Laufrad 6 angeordnet. Es ist um seine Längsachse 7 drehbar, die mit der Kanal-Längsachse 8 zusammenfällt. Der Drehantrieb erfolgt über einen z.B. als Elektromotor ausgebildeten Motor 9, der das Laufrad 6 z.B. auf der Motorwelle 10 trägt.
Auch der Motor 9 ist zweckmäßigerweise im Strömungskanal 4 zentral angeordnet, wobei er sich an der Wand 1 z.B. über schematisch angedeutete Radialstreben 13 abstützen kann.
Das Laufrad 6 enthält mehrere in Umfangsrichtung verteilt angeordnete Laufschaufeln 14. Deren Schaufelspitzen 15 liegen der zylindrisch geformten Innenoberfläche 16 der Wand 1 mit radial gemessenem Spiel gegenüber. Im Betrieb führt das Laufrad 6 eine motorgetriebene Rotationsbewegung z.B. gemäß Pfeil 17 aus, wodurch sich eine gemäß Pfeil 18 angedeutete axiale Gasströmung von der Saugseite 2 zur Druckseite 5 einstellt. Bei dem gasförmigen Fördermedium handelt es sich insbesondere um Luft.
Um dem Phänomen des sogenannten "rotating stall" vorzubeugen, das auch als rotierende Abreißströmung bezeichnet werden kann, ist in oder an der Wand 1 im Bereich der Schaufelspitzen 15 mindestens eine Öffnung 20 vorgesehen. Sie ist zum Strömungskanal 4 hin, d. h. kanalseitig, mit einer Abdeckung 21 versehen. Diese weist eine Mehrzahl von Durchbrechungen 22 auf, über die die Öffnung 20 mit dem Strömungskanal 4 in Verbindung steht.
Mit dieser Maßnahme wird erreicht, daß auch in Betriebsphasen mit stark gedrosseltem Volumenstrom eine praktisch ablösungsfreie Umströmung der Laufschaufeln 14 erfolgt. Dadurch bleiben die für die Durchströmung des Fördermediums zur Verfügung stehenden Strömungsquerschnitte in den einzelnen Schaufelkanälen zwischen jeweils zwei einander in Umfangsrichtung benachbarten Laufschaufeln 14 konstant unverändert und erfahren keine Querschnittsverringerung. Auch bei hoher Drosselung ist das Betriebsverhalten stabil, es treten weder Wechselbelastungen für die Laufradbestandteile noch Lärmbelästungen auf.
Die Lebensdauer des Axialventilators steigt um ein beträchtliches Maß. Auch der Wirkungsgrad wird mangels verlustbehafteter Strömung gesteigert.
Die Ventilator-Kennlinie in Fig. 6 zeigt zum Vergleich den Kennlinienverlauf V_S eines Ventilators gemäß Stand der Technik (strichpunktiert) und den Kennlinienverlauf V_E des erfindungsgemäßen Ventilators. Auf der Ordinate ist die Druckerhöhung Δp aufgezeichnet, während über die Abszisse der Volumenstrom V̇ aufgetragen ist. Man erkennt deutlich den Druckabfall bei absinkendem Volumenstrom beim Stand der Technik, während die Kennlinie des erfindungsgemäßen Ventilators auch in diesem kritischen Bereich wie im gesamten übrigen Bereich stabil ist.
Zurückkommend auf die Fig. 1 und 2 erkennt man, daß sich die Öffnung 20 wie auch ihre zum Strömungskanal 4 gewandte Mündung 24 vorzugsweise mindestens über einen Teilbereich der Wand 1 in deren Umfangsrichtung erstreckt. Im Gegensatz zu anderen, später noch erläuterten Ausführungsformen erstreckt sich die Öffnung 20 vorteilhafterweise über den gesamten Wandumfang, so daß sie den Strömungskanal 4 praktisch koaxial umgibt. Man kann sie demzufolge als Ringkanal 25 bezeichnen.
Der abgebildete Ringkanal 25 ist von einfacher Kontur und nach Art eines rundum laufenden Einstiches von seiten der Innenoberfläche 16 in die Wand 1 eingebracht. Die Herstellung ist deshalb relativ kostengünstig. Seine in Fig. 1 ersichtliche Querschnittsform ist bevorzugt quadratisch oder rechteckig. Es ist aber auch eine gerundete Querschnittsform möglich, z.B. ein Kreisquerschnitt, wobei im Bereich der Mündung 24 eine Abplattung oder Abflachung vorliegen kann. Entsprechende Querschnittsgestaltungen sind bei jeglicher Ausführungsform der Öffnung 20 möglich.
Die in Radialrichtung gemessene Tiefe b des beim Ausführungsbeispiel gemäß Fig. 1 und 2 als Kreisringkanal 25′ ausgebildeten Ringkanals 25 ist über den gesamten Umfang konstant und beträgt vorzugsweise das 0,1- bis 0,2-fache des Durchmessers d des Laufrades 6 oder des Durchmessers d′ des Strömungskanals 4.
Während die Öffnung 20 bei allen Ausführungsbeispielen in die Wand 1 eingelassen ist, kann sie bei anderen Ausführungsbeispielen unter Umständen auch außen an der Wand vorgesehen und z.B. von Zusatzeinrichtungen begrenzt sein. Auch sei darauf hingewiesen, daß die Wand 1 nicht unmittelbar von einem Gehäuse gebildet sein muß, bei ihr kann es sich auch um ein im Ventilator angeordnetes Zusatzbautei handeln, das eventuell auch nachträglich in den eigentlichen Ventilator-Strömungskanal eingebracht wird. Wichtig ist lediglich, daß im Umfangsbereich des Laufrades eine Einrichtung vorgesehen ist, die eine Öffnung begrenzt.
Die Abdeckung 21 enthält vorzugsweise eine Feinabdeckung 29, die eine Vielzahl feiner bzw. feinporiger Durchbrechungen 22′ aufweist. Als Feinabdeckung kommt insbesondere ein Gewebe in Frage, und bevorzugt wird, wie beim Ausführungsbeispiel, als Feinabdeckung 29 sogenannte Gaze verwendet.
Die Verwendung gewobenen Materials als Feinabdeckung oder als Bestandteil der Feinabdeckung hat den Vorteil des Erhalts einer Vielzahl sehr kleiner Öffnungen bzw. Durchbrechungen, wie sie bei einem siebartigen Gewebe vorliegen. Je nach Bedarf läßt sich durch Webart die Maschenweite des Gewebestoffes auswählen.
Alternativ zur Feinabdeckung 29 kann die Abdeckung 21 auch eine Grobabdeckung 30 sein. Als besonders vorteilhaft hat es sich jedoch herausgestellt, eine Abdeckung 21 zu verwenden, die in Kombination sowohl eine Feinabdeckung 29 als auch eine Grobabdeckung 30 gleichzeitig umfaßt. Beim Ausführungsbeispiel gemäß Fig. 1 und 2 ist dies der Fall.
Die Grobabdeckung 30 enthält eine Mehrzahl größerer Durchbrechungen oder Löcher 22˝ und ist vorzugsweise nach Art eines Lochbleches ausgebildet. Es kann sich z.B. um ein hohlzylindrisch geformtes Abdeckband 31 handeln, das die Löcher 22˝ aufweist. Sie können in unregelmäßiger und vorzugsweise in regelmäßiger Folge vorliegen. Insbesondere sind sie entlang des Umfanges der Grobabdeckung 30 verteilt, die zweckmäßigerweise koaxial zum Strömungskanal 4 angeordnet ist.
Beim Ausführungsbeispiel sind Grobabdeckung 30 und Feinabdeckung 29 in Radialrichtung mit Bezug zur Längsachse 7,8 aufeinanderfolgend angeordnet. Beide Abdeckungen 29,30 sind praktisch bandförmig ausgebildet und haben die Gestalt eines dünnwandigen, hohlzylindrischen Gebildes. Beide Gebilde sind koaxial zueinander angeordnet. Im Schnitt gesehen ergibt sich dadurch ein sandwichartiger Aufbau, wie die Vergrößerung in Fig. 2 deutlich macht. Obwohl beide Ringgebilde einander gegenüber beabstandet sein können, ist es doch zweckmäßig, sie unmittelbar aneinander anzubringen. Zweckmäßigerweise wird man die Grobabdeckung 30 mit der Feinabdeckung 29 beschichten. Als besonders vorteilhaft hat es sich erwiesen, die Reihenfolge der Anordnung so zu wählen, daß die Grobabdeckung dem Strömungskanal 4 zugewandt ist, während sich die Feinabdeckung 29 öffnungsseitig an der dem Strömungskanal 4 abgewandten radialen Außenseite der Grobabdeckung 30 befindet.
Zweckmäßigerweise befindet sich die Abdeckung 21 im Bereich der Mündung 24 der jeweiligen Öffnung 20. Sie stellt dadurch eine Begrenzung der andererseits insbesondere von Bereichen der Wand 1 begrenzten Öffnung 20 dar. Um die Strömung 18 möglichst nicht negativ zu beeinflussen, kann die Abdeckung 21 versenkt in der jeweiligen Öffnung 20 angeordnet sein, insbesondere dergestalt, daß die kanalseitige Abdeckungsoberfläche 32 bündig mit der Innenoberfläche 16 verläuft.
Die Art und Weise der Befestigung der Abdeckung 21 im Bereich der Öffnung 20 ist in den Zeichnungen nicht näher dargestellt. Es versteht sich jedoch, daß bei Bedarf erforderliche Befestigungseinrichtungen vorgesehen werden können. Für Wartungszwecke ist es günstig, die Abdeckung 21 auswechselbar z.B. an der Wand 1 zu befestigen.
Anstelle als Kreisringkanal wie beim Ausführungsbeispiel gemäß Fig. 1 und 2 kann der Ringkanal 25 auch eine eckige Umfangskontur haben. Hierzu sei beispielhaft auf die Fig. 4 verwiesen, bei der der Ringkanal 25˝ in Axialrichtung 7,8 des Laufrades 6 bzw. Strömungskanals 4 gesehen eine eckige Außenkontur 33 aufweist. Zweckmäßigerweise handelt es sich um eine regelmäßige Eckkontur, vorzugsweise ein Viereck. Bei der abgebildeten bevorzugten Ausführungsform folgt die Außenkontur 33 des Ringkanals 25˝ einem Rechteck, so daß die in Radialrichtung gemessene Tiefe über die gemäß Pfeil 34 angedeutete Kanallänge veränderlich ist. Als Ringkanal 25˝ liegt ein Raum vor, der am Außenumfang und an den beiden Axialseiten von Flächen eines Quaders begrenzt wird, während die Begrenzung am Innenumfang einer Zylinderfläche entspricht.
Bei dem in Fig. 3 abgebildeten Sonderfall entspricht die Außenkontur 33 des Ringkanals 25˝ einem quadratischen Verlauf. Allerdings sind die Konturlinien stellenweise tangential an den Innenumfang 16 des Strömungskanals 4 herangetreten, so daß ein Ringkanal im eigentlichen Sinne nicht mehr vorliegt. Vielmehr ergeben sich mehrere, in Umfangsrichtung des Strömungskanals 4 aufeinanderfolgende Einzelöffnungen 20′, wobei benachbarte Öffnungen 20′ durch die Berührbereiche zwischen Außenkontur 33 und Innenumfang 16 voneinander getrennt sind. Entsprechende Trennbereiche sind in Fig. 3 bei 36 angedeutet.
Beim Ausführungsbeispiel gemäß Fig. 3 liegen vier Einzelöffnungen 20′ vor, die einander jeweils paarweise diametral gegenüberliegen. Im Querschnitt gemäß Fig. 3 gesehen hat jede Öffnung 20′ eine dreieckförmige Kontur, wobei die dem Strömungskanal 4 zugewandte Seite entsprechend dessen Radius abgerundet ist.
Je nach Außenkontur des "Ringkanals" können auch mehr oder weniger Einzelöffnungen 20′ entstehen.
Die Tiefe des "Ringkanals" 25˝ gemäß Fig. 3 ändert sich über den Verlauf seines Umfanges 34. Vorteilhaft ist hierbei, wenn die Tiefenwerte zwischen 0 und dem 0,2-fachen des Laufrad-Durchmessers oder des Strömungskanal-Durchmessers variieren.
Unabhängig vom jeweiligen Ausführungsbeispiel ist es vorteilhaft, wenn die in Axialrichtung 7 des Laufrades 6 gemessene Breite a des Ringkanals 25 das 0,2- bis 0,3-fache des Laufrad-Durchmessers d oder Strömungskanal-Durchmessers d′ beträgt. Vorzugsweise beträgt die Tiefe 25 % des entsprechenden Durchmessers.
Beim Ausführungsbeispiel gemäß Fig. 5 liegt kein durchgehender Ringkanal vor. Hier sind, wie beim Ausführungsbeispiel gemäß Fig. 3, mehrere Einzelöffnungen 20/20' entlang des Umfanges des Laufrades 6 verteilt in der Wand 1 angeordnet. Als Unterschied zum Ausführungsbeispiel gemäß Fig. 3 sind die öffnungslosen Wandbereiche 38 in Umfangsrichtung des Strömungskanals 4 gemessen größer. Die einzelnen Öffnungen 20' sind dadurch deutlicher voneinander abgesetzt. Außerdem besteht hier die Außenkontur 37 der Öffnungen 20' aus einer kontinuierlichen, gerundeten Fläche, insbesondere kreisbogenförmig gekrümmt.
Bei allen Ausführungsbeispielen sind identische oder entsprechende Bauteile mit identischen Bezugszeichen versehen worden. Wenn von "Außenkontur" die Rede ist, wird jeweils Bezug genommen auf nach außen gerichtete Bereiche in bezug auf die Längsachse 7,8.
Die mindestens eine Öffnung 20 kann in einer Diametralebene angeordnet sein, die mit derjenigen des Laufrades 6 zusammenfällt. Eine derartige Anordnung ist in Fig. 1 bei 38 gestrichelt angedeutet. Bei bevorzugten Ausführungsformen ist das Laufrad allerdings in Axialrichtung gegenüber der Diametralebene der zugeordneten Öffnung 20 versetzt. Beim Ausführungsbeispiel gemäß Fig. 1 und 2 befindet bzw. befinden sich das Laufrad 6 bzw. die Schaufelspitzen 15 zumindest zum Teil axial neben der Öffnung 20.Das Laufrad 6 befindet sich also zum Teil axial außerhalb der Öffnung 20 bzw. des Ringkanals 25.
Hierbei befindet es sich zweckmäßigerweise in dem druckseitigen Endbereich der Öffnung 20. Als bevorzugter Wert hat sich ergeben, den Überlappungsgrad so zu wählen, daß sich das Laufrad zu 50 % im Öffnungsbereich und zu 50 % außerhalb des Öffnungsbereiches befindet.
Bei den Ausführungsbeispielen gemäß Fig. 3 bis 5 sind die Abdeckungen der Öffnungen 20 der Einfachheit halber nicht dargestellt. Ihr Aufbau kann demjenigen des unter den Fig. 1 und 2 Beschriebenen entsprechen. Je nachdem, ob ein durchgehender Ringkanal oder Einzelöffnungen vorliegen, können in sich geschlossene, ringförmige Abdeckungen oder Einzelabdeckungen Verwendung finden. Die Abdeckungen können auch durchbrechungslos ausgebildet sein und allein durch ihre Formgebung, z.B. durch ihren Randverlauf, zusammen mit den umgebenden Bereichen der Wand 1 durch Freilassung die erforderlichen Durchbrechungen bereitstellen.

Claims

Axialventilator mit einem Laufschaufeln aufweisenden Laufrad in einem Strömungskanal, dem Stabilisierungsmittel zugeordnet sind, die das Entstehen einer rotierenden Abreißströmung auch bei zunehmender Drosselung des Volumenstromes verhindern sollen, und die in Umfangsrichtung gesehen, mindestens eine in die Kanalwand (1) im Bereich der Schaufelspitzen (15) eingearbeitete, deren Umströmung ermöglichende Öffnung (20) enthalten, die so gegenüber dem Laufrad (6) angeordnet ist, daß dessen Schaufelspitzen (15) sich zumindest zum Teil in axialer Richtung gesehen außerhalb der Öffnung (20) befinden, dadurch gekennzeichnet, daß die Öffnung (20) zumindest auf einem Teil ihrer Länge in Strömungsrichtung gesehen mit einer sich von ihrer stromaufwärtigen Begrenzungswand (20a) bis zu dem den Schaufelspitzen benachbarten Bereich erstreckenden kanalseitigen Abdeckung versehen ist, die relativ kleine Durchbrechungen aufweist, so daß auch in Betriebsphasen mit stark gedrosseltem Volumenstrom die Umströmung der Laufschaufeln praktisch ablösungsfrei erfolgt.
Axialventilator nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Abdeckung (21) in aufeinanderfolgender Anordnung eine Grobabdeckung (30) und eine Feinabdeckung (29) enthält, wobei zweckmäßigerweise die Grobabdeckung (30) kanalseitig und die Feinabdeckung (29) öffnungsseitig angeordnet ist.
Axialventilator nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Feinabdeckung (29) aus Gewebe, z.B. Gaze besteht.
Axialventilator nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Grobabdeckung (30) lochblechartig oder gitterartig ausgebildet ist.
Axialventilator nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Abdeckung (21) im Mündungsbereich (24) der Öffnung (20) zum Strömungskanal (4) angeordnet ist.
Axialventilator nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß sich die Öffnung (20) und insbesondere auch ihre zum Strömungskanal (4) gerichtete Mündung (24) mindestens über einen Teilumfangsbereich der Wand (1) erstreckt.
Axialventilator nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß mehrere mit Abdeckungen (21) versehene Öffnungen (20, 20') entlang dem Umfang des Laufrades (6) verteilt angeordnet sind, z.B. vier sich jeweils paarweise diametral mit Bezug zur Drehachse (7) des Laufrades (6) gegenüberliegende Öffnungen (20').
Axialventilator nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß die Außenkontur (37) der Öffnungen (20, 20'), in Axialrichtung (7) des Laufrades (6) gesehen, rund oder eckig ausgebildet ist.
Axialventilator nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß sich die Öffnung (20) über den gesamten Umfang der Wand (1) bzw. des Strömungskanales (4) erstreckt und einen mit der Abdeckung (21) versehenen Ringkanal (25) z.B. einen Kreisringkanal (25') bildet, dessen Tiefe (b) etwa das 0,1-fache bis 0,2-fache des Laufraddurchmessers (d) betragen kann.
Axialventilator nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, daß der Ringkanal (25, 25"), in Axialrichtung (7) des Laufrades (6) gesehen, eine eckige und insbesondere viereckige Außenkontur aufweist, die zweckmäßigerweise quadratisch oder rechteckig ist.
Axialventilator nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, daß die Außenkontur (33) des Ringkanales (25") stellenweise tangential an den Innenumfang (16) des Strömungskanales (4) herantritt, bei quadratischer bzw. rechteckiger Außenkontur zweckmäßigerweise an zwei oder vier einander jeweils paarweise diametral gegenüberliegenden Stellen (36).
Axialventilator nach Anspruch 10 oder 11, dadurch gekennzeichnet, daß die Tiefe (b) des Ringkanales (25") je nach Stelle seines Umfanges zumindest etwa zwischen 0 und dem 0,2-fachen des Laufraddurchmessers (d) beträgt, wobei z.B. die in Axialrichtung (7) des Laufrades (6) gemessene Breite (a) des Ringkanales (25) zumindest etwa das 0,2-fache bis 0,3-fache und vorzugsweise das 0,25-fache des Laufraddurchmessers (d) betragen kann.
Axialventilator nach einem der Ansprüche 1 bis 12, dadurch gekennzeichnet, daß die Öffnung (20) bzw. die Öffnungen (20') dem Laufrad radial außerhalb gegenüberliegen und zweckmäßigerweise in einer gemeinsamen Diametralebene mit diesem angeordnet sind.
Axialventilator nach einem der Ansprüche 1 bis 12, dadurch gekennzeichnet, daß die Öffnung (20) bzw. die Öffnungen (20') mit Bezug zum Laufrad (6) axial versetzt angeordnet sind, derart, daß die Schaufelspitzen (15) zumindest zum Teil axial neben den Öffnungen angeordnet sind, z.B. um einen Betrag von etwa 50% ihrer in Axialrichtung (7) des Laufrades (6) gemessenen Breite.