EP0922862B1 - Axial fan for ventilating systems - Google Patents
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- 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 combined ventilation and smoke extraction operation with the Features of the preamble 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, efficiency and 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. It can the case occur that the impeller expands so far that brushes against the housing. It is essential to prevent this.
- an axial fan which is based on a Oil tanker is arranged and which serves flammable gases aspirate from the oil tanks. With this axial fan, the Risk of explosion due to spark formation can be avoided.
- a water turbine is used as the drive for the axial fan used.
- the use of one is aimed in the same direction made of plastic ring inside the Fan housing is attached and the impeller of the axial fan surrounds. This ring is said to be a metal-to-metal contact and to avoid sparking.
- the invention has for its object the generic Axial fan to be designed 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 insert ring on the bottom these operating conditions are technically correct 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 through the 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. In normal or ventilation mode the impeller gap is fluidly correctly designed.
- 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 of the impeller 3 with mutual friction stress between Impeller 3 and insert ring 12 is 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 barrel 8 shovel 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 depicted in its original form as for the Ventilation operation comes into question.
- Fig. 5 shows that the Diameter of the impeller 3 due to the increased 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 a flawless To ensure flow to 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 The projection of the insert ring 12 is, however, 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 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 that glued to the inner wall of the housing 1 or be fastened with the help 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
Description
Die Erfindung betrifft einen Axialventilator für Lüftungsanlagen
für den kombinierten Lüftungs- und Entrauchungsbetrieb mit den
Merkmalen des Oberbegriffes des Anspruches 1.The invention relates to an axial fan for ventilation systems
for combined ventilation and smoke extraction operation with the
Features of the preamble of
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 bei kombinierten Lüftungs-und Brandgasventilatoren 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.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, efficiency and vibration behavior of the Achieve axial fan. In the event of fire there is Requirement that the fan has a defined period of time Fire temperature must withstand far above normal Room temperature. Stretches under these operating conditions the impeller and the housing are different. It can the case occur that the impeller expands so far that brushes against the housing. It is essential to prevent this. you is therefore forced to use the combined ventilation and impeller gap Increase fire gas fans so far that a Brushing the impeller due to thermal expansion and permanent elongation at high peripheral speeds can occur. Such an enlargement of the impeller gap leads to enormous aerodynamic performance losses and to increase noise, which is necessary for the use of Fire gas axial fans in ventilation mode not acceptable are.
Aus der GB 879 740 A ist ein Axiallüfter bekannt, der auf einem Öltanker angeordnet ist und der dazu dient, entflammbare Gase aus den Ölbehältern abzusaugen. Bei diesem Axiallüfter muss die Explosionsgefahr durch Funkenbildung vermieden werden. Zu diesem Zweck wird als Antrieb für den Axiallüfter eine Wasserturbine verwendet. In die gleiche Richtung zielt die Verwendung eines aus Kunststoff gefertigten Ringes, der innerhalb des Lüftergehäuses angebracht ist und das Laufrad des Axiallüfters umgibt. Dieser Ring soll einen Metall-zu-Metall-Kontakt und damit eine Funkenbildung vermeiden.From GB 879 740 A an axial fan is known which is based on a Oil tanker is arranged and which serves flammable gases aspirate from the oil tanks. With this axial fan, the Risk of explosion due to spark formation can be avoided. To this A water turbine is used as the drive for the axial fan used. The use of one is aimed in the same direction made of plastic ring inside the Fan housing is attached and the impeller of the axial fan surrounds. This ring is said to be a metal-to-metal contact and to avoid sparking.
Aus der DE 14 03 039 B ist ein Axialverdichter bekannt, bei dem zwischen den Köpfen der Laufschaufeln ein abschabbarer Überzug aus einem porösen Metall vorgesehen ist. Durch ein Abschaben des Überzuges beim Einlaufen des Axialverdichters stellt der Axialverdichter selbst die Spaltbreite ein, so dass das Spiel zwischen Laufschaufeln und Gehäuse bei der normalerweise gefahrenen höchsten Betriebstemperatur am geringsten ist.From DE 14 03 039 B an axial compressor is known in which a scrapable coating between the blades' heads is provided from a porous metal. By scraping the The coating when the axial compressor runs in provides the Axial compressor itself the gap width, so the game between blades and housing at the normally driven highest operating temperature is the lowest.
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.The invention has for its object the generic Axial fan to be designed so that a combined ventilation and Smoke extraction operation of the axial fan in each case optimal conditions is possible.
Diese Aufgabe wird bei einem gattungsgemäßen Axialventilator
erfindungsgemäß durch die kennzeichnenden Merkmale des
Anspruches 1 gelöst. Vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung
sind Gegenstand der Unteransprüche.This task is performed with a generic axial fan
according to the invention by the characterizing features of
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.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. To the extent that the impeller in Fire event during smoke extraction with increasing temperature of the Medium is growing, 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 insert ring on the bottom these operating conditions are technically correct on. This means that the axial fan also gets under in the event of a fire optimal conditions.
Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung ist in der Zeichnung
dargestellt und wird im folgenden näher erläutert. Es zeigen:
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.The axial fan shown is used for ventilation of
Structures and is for combined ventilation and
Smoke extraction suitable. The axial fan contains a
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.Between the
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.In the impeller gap between the
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 Lauf schaufeln 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.In the event of a fire, the axial fan should remove smoke and fire gases from
Promote elevated temperature. The material of the
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.The mode of operation of the
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.The front edge plane of the
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.The
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.The material used for the
Claims (6)
- Axial fan for a combined ventilating and smoke-removing operation, comprising a rotor (3) rotating in a housing (1) and provided with rotor blades (8), wherein a rotor gap exists between the tips of the rotor blades (80 and the inner wall of the housing (1) and a spacer ring (12) is arranged in the rotor gap and fastened to the inner wall of the housing (1), characterised in that the spacer ring (12) consists of a heat-resistant material which in ventilating operation at normal room temperature enables a substantially wear-free operation of the rotor (3) relative to the spacer ring and in smoke-removing operation at burning temperature enables a wear-free operation of the rotor (3) relative to the spacer ring (12).
- Axial fan according to claim 1, characterised in that the spacing of the tips of the rotor blades (8) from the inner wall of the housing (1) amounts to 0.2 to 2% of the spacing of the tips of the rotor blades (8) from the inner side of the spacer ring (12) amounts to 0.0 to 0.5 % of the rotor diameter.
- Axial fan according to claim 1 or 2, characterised in that the spacer ring (12) is flush with the leading edge of the rotor blades (8) or protrudes slightly beyond the leading edge.
- Axial fan according to any one of claims 1 to 3, characterised in that the spacer ring (12) corresponds with at least the width of the region swept by the rotor (3).
- Axial fan according to any one of claims 1 to 4, characterised in that the spacer ring (12) projects beyond the leading edge of the rotor blades (8).
- Axial fan according to any one of claims 1 to 5, characterised in that the spacer ring (12) consists of flexible fibre mats shaped at the inner wall of the housing (1) and fastened there.
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