EP0922862A2 - Axialventilator für Lüftungsanlagen - Google Patents

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EP0922862A2
EP0922862A2 EP98122961A EP98122961A EP0922862A2 EP 0922862 A2 EP0922862 A2 EP 0922862A2 EP 98122961 A EP98122961 A EP 98122961A EP 98122961 A EP98122961 A EP 98122961A EP 0922862 A2 EP0922862 A2 EP 0922862A2
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insert ring
axial fan
impeller
blades
housing
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Volker Fröhlich
Frank Wahl
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TLT Turbo GmbH
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Turbo-Lufttechnik GmbH
Turbo Lufttechnik GmbH
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    • F04D29/16—Sealings between pressure and suction sides
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    • F05D—INDEXING SCHEME FOR ASPECTS RELATING TO NON-POSITIVE-DISPLACEMENT MACHINES OR ENGINES, GAS-TURBINES OR JET-PROPULSION PLANTS
    • F05D2300/00—Materials; Properties thereof
    • F05D2300/50—Intrinsic material properties or characteristics
    • F05D2300/502—Thermal properties

Definitions

  • the invention relates to an axial fan for Ventilation systems for the combined ventilation and Smoke extraction company with the features of the generic term of Claim 1.
  • Axial fans are used in ventilation technology for both ventilation and smoke extraction in Fire must be suitable.
  • One is with axial fans strives to leave a small impeller gap between the Bucket tips and the inner wall of the housing to be observed optimal values in terms of acoustics, aerodynamics Behavior, the efficiency and the vibration behavior of the Achieve axial fan.
  • Fire temperature must withstand far above normal Room temperature. Stretches under these operating conditions the impeller and the housing are different. Here the case may occur that the impeller expands so far that it brushes against the housing. It is essential to prevent this.
  • the invention has for its object the generic To design axial fan so that a combined ventilation and Smoke extraction operation of the axial fan in each case optimal conditions is possible.
  • the arrangement of the insert ring allows the Impeller gap to be set between the ventilation case Flow tips and the insert ring fluidically lay out correctly so that the axial fan in this Operating case runs optimally.
  • the insert ring is replaced by the Blade tips rubbed off. This brings the Impeller gap between the now enlarged impeller diameter and the reduced thickness of the insert ring on the bottom these operating conditions are the correct flow values on. This means that the axial fan also gets under in the event of a fire optimal conditions.
  • the axial fan shown is used for ventilation of Structures and is for combined ventilation and Smoke extraction suitable.
  • the axial fan contains a Housing 1, which is provided with two connecting flanges 2.
  • In the housing 1 is an impeller 3 and a motor pot 4th arranged.
  • the motor pot 4 takes a motor 5 for the drive of the impeller 3.
  • the impeller 3 consists of a Motor 5 driven shaft 6, from a hub 7 and out in the Hub 7 arranged, preferably adjustable blades 8th.
  • annular Flow channel 9 Between the housing 1 on the one hand and the motor pot 4 and the Hub 7 of the impeller 3, on the other hand, is annular Flow channel 9 through which the pumped medium in the direction of Arrows 10 is promoted. Downstream from the blades 8 are fixed guide vanes 11 in the flow channel 9 arranged.
  • an insert ring 12 is used, which is on the inside of the Housing 1 is attached.
  • This insert ring 12 consists of a material that is used in normal operation, i.e. for ventilation of rooms with promotion of indoor air, wear-resistant and at least briefly during a one-off Smoke extraction is heat-resistant.
  • the distance of the peaks the blades 8 from the inner wall of the housing 1 0.2 to 2%, and the distance between the tips of the blades 8 from the inside of the insert ring 12 is 0.0 to 0.5% of the impeller diameter.
  • the impeller gap is designed to be fluidly correct.
  • the axial fan should remove smoke and fire gases from Promote elevated temperature.
  • the material of the insert ring 12 is now chosen so that it is mechanical compared to the material the impeller 3 with mutual friction stress between Impeller 3 and insert ring 12 are wearing. Since that Impeller 3 under the influence of the elevated temperature of the Pumped medium expands and thereby increases in diameter now the tips of the blades 8 the insert ring 12 rub without coming into contact with the housing 1.
  • the thickness of the insert ring 12 should be chosen so that the Never touch the blades 8 on the housing 1.
  • FIGS. 4 and 5 The mode of operation of the insert ring 12 is shown in FIGS. 4 and 5 shown clearly.
  • Fig. 4 the axial fan is in its original form, as it was for the Ventilation operation comes into question.
  • Fig. 5 shows that the Diameter of the impeller 3 due to the increased The temperature of the hot smoke and combustion gases has increased.
  • the Tips of the blades 8 have a part of the insert ring 12 rubbed, so that in turn an impeller gap of less Height between the impeller 3 and the now changed insert ring 12 exists.
  • the front edge plane of the insert ring 12 is smooth and stands at an angle of 90 ° to the axis of the shaft 6 of the impeller 3.
  • the insert ring 12 is the largest possible Bucket setting angle as flush as possible Impeller entry level 13 installed to ensure a flawless To ensure flow against the impeller 3. With smaller ones
  • the blade leading angle is the front edge of the blade slightly above. If the insert ring 12 is not flush with Front edge of the blades 8 placed and is on the On the inflow side, in the event of a fire, it becomes the front Protruding area not sanded. This allows it to go through a bad flow against the expanded impeller 3 come to a stall. The impeller 3 then runs in one Bead that looks like a wheel gap that is too large. A little However, the insert ring 12 protrudes by a few mm harmless.
  • the insert ring 12 extends at least over that of the Blades 8 coated area. He can also use the Trailing edge of the blades 8 out to the rear Edge of the hub 7 or reach up to the guide vanes 11.
  • the Trailing edge of the insert ring 12 can be just like that Leading edge be smooth or tapered in diameter Run in housing 1.
  • the material used for the insert ring 12 is flexible and consists preferably of fiber mats, which as webs to the Round shape of the housing 1 can be adjusted.
  • the insert ring 12 can consist of one or more layers 14 one above the other be built, glued to the inner wall of the housing 1 or be fastened with the aid of rivets 15. These rivets 15 are in smoke extraction mode by the blades 8 rubbed together with the insert ring 12.

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Abstract

Der Axialventilator für Lüftungsanlagen ist für den kombinierten Lüftungs- und Entrauchungsbetrieb geeignet. Er besteht aus einem in einem Gehäuse (1) umlaufenden, mit Laufschaufeln (8) versehenen Laufrad (3). In dem Laufradspalt zwischen den Spitzen der Laufschaufeln (8) und der Innenwand des Gehäuses (1) ist ein Einlegering (12) angeordnet, der an der Innenwand des Gehäuses (1) befestigt ist. Der Einlegering (12) besteht aus einem Werkstoff, der im Lüftungsbetrieb im wesentlichen verschleißfrei und im Entrauchungsbetrieb verschleißend ist.

Description

Die Erfindung betrifft einen Axialventilator für Lüftungsanlagen für den kombinierten Lüftungs- und Entrauchungsbetrieb mit den Merkmalen des Oberbegriffes des Anspruches 1.
In der Lüftungstechnik werden Axialventilatoren eingesetzt, die sowohl für den Lüftungsfall als auch für die Entrauchung im Brandfall geeignet sein müssen. Bei Axialventilatoren ist man bestrebt, einen kleinen Laufradspalt zwischen den Laufschaufelspitzen und der Gehäuseinnenwand einzuhalten, um optimale Werte im Hinblick auf die Akustik, das aerodynamische Verhalten, den Wirkungsgrad und das Schwingungsverhalten des Axialventilators zu erreichen. Für den Brandfall besteht die Forderung, daß der Ventilator eine definierte Zeitspanne Brandtemperatur standhalten muß, die weit über der normalen Raumtemperatur liegen. Unter diesen Betriebsbedingungen dehnt sich das Laufrad und das Gehäuse unterschiedlich aus. Dabei kann der Fall eintreten, daß sich das Laufrad soweit aufweitet, daß es am Gehäuse anstreift. Dies ist unbedingt zu verhindern. Man ist daher gezwungen, den Laufradspalt von kombinierten Lüftungs- und Brandgasventilator soweit zu vergrößern, daß ein Anstreifen des Laufrades aufgrund der Wärmedehnung und der bleibenden Dehnung bei hohen Umfangsgeschwindigkeiten nicht auftreten kann. Eine solche Vergrößerung des Laufradspaltes führt jedoch zu enormen aerodynamischen Leistungseinbußen und zur Schallerhöhung, die für den Einsatz der Brandgasaxialventilatoren im Lüftungsbetrieb nicht hinnehmbar sind.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, den gattungsgemäßen Axialventilator so zu gestalten, daß ein kombinierter Lüftungs- und Entrauchungsbetrieb des Axialventilators jeweils unter optimalen Bedingungen möglich ist.
Diese Aufgabe wird bei einem gattungsgemäßen Axialventilator erfindungsgemäß durch die kennzeichnenden Merkmale des Anspruches 1 gelöst. Vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung sind Gegenstand der Unteransprüche.
Durch die Anordnung des Einlegeringes läßt sich der im Lüftungsfall einzustellende Laufradspalt zwischen den Laufschaufelspitzen und dem Einlegering strömungstechnisch korrekt auslegen, so daß der Axialventilator in diesem Betriebsfall optimal läuft. In dem Maße, wie das Laufrad im Brandfall bei der Entrauchung mit ansteigender Temperatur des Fördermediums wächst, wird der Einlegering durch die Laufschaufelspitzen abgerieben. Dadurch nähert sich der Laufradspalt zwischen dem jetzt vergrößerten Laufraddurchmesser und dem in der Dicke verringerten Einlegering auf den unter diesen Betriebsverhältnissen strömungstechnisch korrekten Wert an. Damit läuft der Axialventilator auch im Brandfall unter optimalen Bedingungen.
Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung ist in der Zeichnung dargestellt und wird im folgenden näher erläutert. Es zeigen:
  • Fig. 1 den Längsschnitt durch einen Axialventilator,
  • Fig. 2 die Seitenansicht nach Fig. 1,
  • Fig. 3 die Einzelheit Z nach Fig. 2,
  • Fig. 4 schematisch einen Axialventilator im Lüftungsfall und
  • Fig. 5 schematisch einen Axialventilator im Entrauchungsfall.
    • Der dargestellte Axialventilator dient der Belüftung von Bauwerken und ist für den kombinierten Lüftungs- und Entrauchungsbetrieb geeignet. Der Axialventilator enthält ein Gehäuse 1, das mit zwei Anschlußflanschen 2 versehen ist. In dem Gehäuse 1 sind ein Laufrad 3 und ein Motortopf 4 angeordnet. Der Motortopf 4 nimmt einen Motor 5 für den Antrieb des Laufrades 3 auf. Das Laufrad 3 besteht aus einer durch den Motor 5 angetriebenen Welle 6, aus einer Nabe 7 und aus in der Nabe 7 angeordneten, vorzugsweise einstellbaren Laufschaufeln 8.
    Zwischen dem Gehäuse 1 einerseits und dem Motortopf 4 und der Nabe 7 des Laufrades 3 andererseits besteht ein ringförmiger Strömungskanal 9, durch den das Fördermedium in Richtung der Pfeile 10 gefördert wird. Stromabwärts von den Laufschaufeln 8 sind in dem Strömungskanal 9 feststehende Leitschaufeln 11 angeordnet.
    In den Laufradspalt zwischen dem Gehäuse 1 und dem Laufrad 3 ist ein Einlegering 12 eingesetzt, der an der Innenseite des Gehäuses 1 befestigt ist. Dieser Einlegering 12 besteht aus einem Werkstoff, der im Normalbetrieb, das heißt zur Lüftung von Räumen unter Förderung von Raumluft, verschleißfest und zumindest kurzfristig während eines einmaligen Entrauchungsfalles wärmebeständig ist. Der Abstand der Spitzen der Laufschaufeln 8 von der Innenwand des Gehäuses 1 beträgt 0,2 bis 2 %, und der Abstand der Spitzen der Laufschaufeln 8 von der Innenseite des Einlegeringes 12 beträgt 0,0 bis 0,5 % des Laufraddurchmessers. Im Normal- oder Lüftungsbetrieb ist der Laufradspalt strömungstechnisch korrekt ausgelegt.
    Im Brandfall soll der Axialventilator Rauch- und Brandgase von erhöhter Temperatur fördern. Der Werkstoff des Einlegeringes 12 ist nun so gewählt, daß er mechanisch gegenüber dem Werkstoff des Laufrades 3 bei gegenseitiger Reibbeanspruchung zwischen Laufrad 3 und Einlegering 12 verschleißend ist. Da sich das Laufrad 3 unter dem Einfluß der erhöhten Temperatur des Fördermediums dehnt und dadurch im Durchmesser wächst, werden jetzt die Spitzen der Laufschaufeln 8 den Einlegering 12 abreiben, ohne mit dem Gehäuse 1 in Berührung zu kommen. Die Dicke des Einlegeringes 12 ist so zu wählen, daß die Laufschaufeln 8 niemals an dem Gehäuse 1 anstreifen. Durch das Abtragen des Einlegeringes 12 stellt sich im Entrauchungsbetrieb bzw. im Brandfall ein Laufradspalt von optimaler Breite selbsttätig ein.
    Die Wirkungsweise des Einlegeringes 12 ist in den Fig. 4 und 5 anschaulich gezeigt. In Fig. 4 ist der Axialventilator in seiner ursprünglichen Form dargestellt, wie er für den Lüftungsbetrieb in Frage kommt. Die Fig. 5 zeigt, daß sich der Durchmesser des Laufrades 3 aufgrund der angestiegenen Temperatur der heißen Rauch- und Brandgase vergrößert hat. Die Spitzen der Laufschaufeln 8 haben einen Teil des Einlegeringes 12 abgerieben, so daß wiederum ein Laufradspalt von geringer Höhe zwischen dem Laufrad 3 und dem nun veränderten Einlegering 12 besteht.
    Die Vorderkantenebene des Einlegeringes 12 ist glatt und steht unter einem Winkel von 90° zur Achse der Welle 6 des Laufrades 3. Der Einlegering 12 ist bei dem größtmöglichen Schaufeleinstellwinkel möglichst bündig zur Laufradeintrittsebene 13 eingebaut, um eine einwandfreie Anströmung des Laufrades 3 zu gewährleisten. Bei kleineren Schaufeleinstellwinkeln steht die Schaufelvorderkante geringfügig über. Wird der Einlegering 12 nicht bündig zur Vorderkante der Laufschaufeln 8 plaziert und steht an der Anströmseite über, so wird im Brandfall dieser vorne überstehende Bereich nicht abgeschliffen. Dadurch kann es durch eine schlechte Anströmung des aufgeweiteten Laufrades 3 zu einem Strömungsabriß kommen. Das Laufrad 3 läuft dann in einer Sicke, die wie ein zu großer Laufradspalt wirkt. Ein geringer Überstand des Einlegeringes 12 von wenigen mm ist jedoch unschädlich.
    Der Einlegering 12 erstreckt sich mindestens über den von den Laufschaufeln 8 bestrichenen Bereich. Er kann auch über die Abströmkante der Laufschaufeln 8 hinaus bis zur rückwärtigen Kante der Nabe 7 oder bis zu den Leitschaufeln 11 reichen. Die Abströmkante des Einlegeringes 12 kann ebenso wie die Anströmkante glatt sein oder konisch in den Durchmesser des Gehäuses 1 einlaufen.
    Das für den Einlegering 12 verwendete Material ist biegsam und besteht vorzugsweise aus Fasermatten, die als Bahnen an die runden Form des Gehäuse 1 angepaßt werden. Der Einlegering 12 kann aus einer oder mehreren Schichten 14 übereinander aufgebaut werden, die an der Innenwand des Gehäuse 1 angeklebt oder mit Hilfe von Nieten 15 befestigt werden. Diese Nieten 15 werden im Entrauchungsbetrieb durch die Laufschaufeln 8 zusammen mit dem Einlegering 12 abgerieben.

    Claims (7)

    1. Axialventilator für Lüftungsanlagen für den kombinierten Lüftungs- und Entrauchungsbetrieb mit einem in einem Gehäuse (1) umlaufenden, mit Laufschaufeln (8) versehenen Laufrad (3), wobei zwischen den Spitzen der Laufschaufeln (8) und der Innenwand des Gehäuses (1) ein Laufradspalt besteht, dadurch gekennzeichnet, daß in dem Laufradspalt ein Einlegering (12) angeordnet ist, der an der Innenwand des Gehäuses (1) befestigt ist und daß der Einlegering (12) aus einem Werkstoff besteht, der im Lüftungsbetrieb im wesentlichen verschleißfrei und im Entrauchungsbetrieb verschleißend ist.
    2. Axialventilator nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Abstand der Spitzen der Laufschaufeln (8) von der Innenwand des Gehäuses (1) 0,2 bis 2 % und der Abstand der Spitzen der Laufschaufeln (8) von der Innenseite des Einlegeringes (12) 0,0 bis 0,5 % des Laufraddurchmessers beträgt.
    3. Axialventilator nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Einlegering (12) mit der Anströmkante der Laufschaufeln (8) abschließt oder geringfügig über die Anströmkante vorsteht.
    4. Axialventilator nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Einlegering (12) mindestens der Breite des von dem Laufrad (3) bestrichenen Bereiches entspricht.
    5. Axialventilator nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß der Einlegering (12) über die Abströmkante der Laufschaufeln (8) hinausragt.
    6. Axialventilator nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß der Einlegering (12) aus flexiblen Fasermatten besteht, die an die Innenwand des Gehäuses (1) angeformt und dort befestigt sind.
    7. Axialventilator nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß der Einlegering (12) aus einem wärmebeständigen Werkstoff besteht.
    EP98122961A 1997-12-13 1998-12-03 Axialventilator für Lüftungsanlagen Expired - Lifetime EP0922862B1 (de)

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    DE19755615 1997-12-13

    Publications (3)

    Publication Number Publication Date
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    EP0922862B1 EP0922862B1 (de) 2003-07-16

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