EP0943808B1 - Radiallüfter - Google Patents

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EP0943808B1
EP0943808B1 EP19990105557 EP99105557A EP0943808B1 EP 0943808 B1 EP0943808 B1 EP 0943808B1 EP 19990105557 EP19990105557 EP 19990105557 EP 99105557 A EP99105557 A EP 99105557A EP 0943808 B1 EP0943808 B1 EP 0943808B1
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EP
European Patent Office
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casing
tab
radial fan
curvature
housing
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EP0943808A3 (de
EP0943808A2 (de
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Ulrich Beerschwinger
Karlheinz Breuninger
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Ebm Papst Landshut GmbH
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Ebm Papst Landshut GmbH
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    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F04—POSITIVE - DISPLACEMENT MACHINES FOR LIQUIDS; PUMPS FOR LIQUIDS OR ELASTIC FLUIDS
    • F04D—NON-POSITIVE-DISPLACEMENT PUMPS
    • F04D29/00—Details, component parts, or accessories
    • F04D29/40—Casings; Connections of working fluid
    • F04D29/42—Casings; Connections of working fluid for radial or helico-centrifugal pumps
    • F04D29/4206—Casings; Connections of working fluid for radial or helico-centrifugal pumps especially adapted for elastic fluid pumps
    • F04D29/422—Discharge tongues
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F04—POSITIVE - DISPLACEMENT MACHINES FOR LIQUIDS; PUMPS FOR LIQUIDS OR ELASTIC FLUIDS
    • F04D—NON-POSITIVE-DISPLACEMENT PUMPS
    • F04D29/00—Details, component parts, or accessories
    • F04D29/40—Casings; Connections of working fluid
    • F04D29/42—Casings; Connections of working fluid for radial or helico-centrifugal pumps
    • F04D29/4206—Casings; Connections of working fluid for radial or helico-centrifugal pumps especially adapted for elastic fluid pumps
    • F04D29/4226—Fan casings

Definitions

  • the invention relates to a radial fan with high specific Performance, especially with a drum runner and a housing in which a widening, as a pressure chamber acting pressure space spiraling to an outflow opening extends, and with one on the side walls of the Housing each having a throat radius housing tongue to separate the pressure chamber beginning and pressure chamber end.
  • Radial fans of the type mentioned are used in particular Office technology, household technology and heating technology as so-called.
  • Small fans are used and naturally a relatively high power density, i. which provided Airflow is relative to the dimensions relative high. This is especially true for radial fans operating in the mentioned application area, and here in particular in the Heating technology, may only have very small dimensions, because other components the installation space of such a small fan limit. For this reason, the blowers with so-called.
  • Drum runners equipped as wheels the allow a very high energy expenditure, i. to a high airflow.
  • Such housings become predominant, especially if used as exhaust fan (Hotsider) in heaters be formed or deep-drawn from aluminum or sheet steel.
  • the two housing halves are over a flange connected to each other, wherein the beaded edge on the Outside of the housing sits.
  • blowers with a round outlet opening are equipped, the dividing plane in the plane of symmetry placed.
  • From DE 43 13 617 is a volute casing of a radial fan known, in which a housing tongue far into the fan interior protrudes into it and so the tongue area in Continuation of the spiral line extended.
  • the tongue edge is from one fan wall to the other with a curvature provided and leads due to their extension to a nozzle-like Narrowing of the outlet.
  • the invention is based on the object, a radial fan the genus to improve so that its Air capacity is increased.
  • the task is characterized by the characteristics of Main claim solved.
  • the tongue radius over the course of the curvature in the Substantially changing, can be a targeted reduction the noise emission can be achieved.
  • the tongue radius Advantageously, the largest, at the point which is the largest exposure to air. In some Cases this is the middle of the case width, but mostly the motor side of the drum rotor.
  • the distance between the outer diameter of the drum rotor and the housing tongue along the curvature over the case width is the same.
  • a special training provides that a part of the pumped medium in the area of the housing tongue back into the Pressure chamber start is performed. This can be done by variation the shortest distance between the outside diameter of the Drum rotor and the housing can be achieved, the shortest distance in the range of the curvature can, he However, also in the direction of the field of Curvature be placed so that a wedge-shaped space between the tongue and the shortest distance place becomes. Also by this measure is the noise considerably reduced.
  • Fig. 1 shows a schematic CAD representation of the housing 3 of a radial fan with a substantially circular Outflow opening 5.
  • the transition between the outflow opening and the housing interior is towards the suction side formed by a housing tongue 6.
  • this housing tongue is essentially one just barrier between pressure chamber end 4 ", i.e. the space in the housing 3 in front of the discharge opening 5 and the pressure chamber beginning 4 '.
  • the housing tongue 6 goes on its edges with a throat radius in the respective side wall over.
  • Fig. 2 is an embodiment of the radial fan according to the invention shown.
  • the radial fan has a housing 3, in which a drum rotor 2 is received.
  • the Housing forms around the drum rotor around a widening Pressure chamber 4, which is essentially spiral extends to the discharge opening 5.
  • the pressure chamber 4 is by definition in a pressure chamber end 4 "and a Pressure chamber 4 'split, the pressure chamber end 4 " the area is, which then into the discharge opening. 5 passes.
  • the Pressure chamber end 4 In the direction of the drum rotor is the Pressure chamber end 4 "from the pressure chamber beginning 4 'through a housing tongue 6 separately.
  • This housing tongue 6 extends in the illustrated inventive design in one of the discharge opening adapted curvature over the entire width B of the housing Third
  • the tongue is usually facing at its pressure chamber Edge provided with a tongue radius 8, the at Radial fans of the type described, the one RadDurchmesser in the order of about 100-150 mm have, on the order of between about 5 mm and 8 mm is located.
  • the tongue designed the tongue so that the radius of the Symmetry plane steadily reduced on both sides, taking the radius in the middle region is preferably greater than 10 mm to 15 mm and the measure of 5 mm is only in the border areas is realized and even considerably smaller can be.
  • Radial fan Another criterion for the performance of a Radial fan is the distance between the drum rotor and the tongue. It can be provided in the invention be that this distance over the housing width substantially is equal to. This requires a corresponding topographical Design of the housing inner wall.
  • the shortest distance can lie in the area of curvature, but it can also be in Running direction according to the region of the curvature 7 of the housing tongue be located.
  • a wedge-shaped space 10 between the housing tongue and the shortest distance location formed (see Fig. 3).
  • the wedge angle ⁇ can vary depending on the requirement.

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Description

Die Erfindung betrifft einen Radiallüfter mit hoher spezifischer Leistung, insbesondere mit einem Trommelläufer und einem Gehäuse, in dem ein sich erweiternder, als Druckraum wirkender Druckraum sich spiralförmig zu einer Ausströmöffnung erstreckt, und mit einer an den Seitenwänden des Gehäuses jeweils einen Kehlradius aufweisenden Gehäusezunge zur Trennung von Druckraumanfang und Druckraumende.
Radiallüfter der genannten Gattung werden insbesondere in der Bürotechnik, Haushalttechnik und Heiztechnik als sogen. Kleinventilatoren eingesetzt und besitzen naturgemäß eine relativ hohe Leistungsdichte, d.h. die erbrachte Luftleistung ist im Verhältnis zu den Abmessungen relativ hoch. Dies gilt insbesondere für Radiallüfter, die in dem genannten Einsatzgebiet, und hier insbesondere in der Heiztechnik, nur sehr geringe Abmessungen besitzen dürfen, da andere Bauteile den Einbauraum eines derartigen Kleinventilators begrenzen. Aus diesem Grund werden die Gebläse mit sogen. Trommelläufern als Laufräder ausgestattet, die einen sehr hohen Energieumsatz ermöglichen, d.h. zu einer hohen Luftleistung führen.
Da, wie angeführt, in der Regel der Platzbedarf vorgegeben ist, ergeben sich insbesondere bei derartigen Aufgabengebieten die folgenden Rahmenbedingungen:
  • 1. Es ist eine möglichst hohe Luftleistungs-Kennlinie (Druck-Volumenstrom-Kennlinie) zu erzeugen;
  • 2. im geforderten Betriebspunkt soll eine derartige Konstruktion wenig Geräusch abstrahlen;
  • 3. der geforderte Betriebspunkt ist mit einer möglichst geringen Aufnahmeleistung zu erreichen und beizubehalten.
    • In der Regel werden hierzu die Trommelläufer mit einem im Verhältnis zu den Außenabmessungen des Gebläses relativ großen Durchmesser benutzt. Dies führt jedoch im Verhältnis zu einem sehr kleinen Druckraum d.h. dem Raum zwischen dem Rad-Außenumfang und der Gehäuse-Innenseite. Da derartige Ventilatoren zumeist mit preiswerten zweipoligen Asynchronmotoren betrieben werden, deren Drehzahl entsprechend begrenzt ist, wird durch die Größe des Laufraddurchmessers eine relativ hohe Umfangsgeschwindigkeit erreicht, die auch für einen hohen Energieumsatz erforderlich ist. Da jedoch der Druckraum wegen des Platzmangels relativ klein gehalten ist, wird das "Schluckvermögen" der Gehäusespirale sehr schnell erreicht.
    Aus diesem Grund stellen die geringen Abmessungen des Raumes für den Radiallüfter einen internen Widerstand dar mit der Folge, daß
    • der große Raddurchmesser nur unzureichend ausgenutzt werden kann,
    • der Wirkungsgrad nicht ausgeschöpft wird und die Geräuschemissionen höher werden.
    Vom strömungstechnischen Standpunkt wird das Optimum bei den vorgegebenen Gehäuseabmessungen durch einen kleineren Raddurchmesser erzielt, wodurch auf der anderen Seite die geforderten spezifischen Leistungen jedoch nicht erzielt werden können. Aus gerätetechnischen Gründen und unter anderem auch aus Platzgründen ist oft eine kreisförmige Austrittsöffnung erforderlich.
    Derartige Gehäuse werden überwiegend, insbesondere wenn sie als Abgasgebläse (Hotsider) in Heizgeräten verwendet werden, aus Aluminium oder Stahlblech geformt bzw. tiefgezogen. Die beiden Gehäusehälften werden über eine Bördelung miteinander verbunden, wobei der Bördelrand auf der Außenseite des Gehäuses sitzt. Aus Kostengründen wird bei solchen Gebläsen, die mit einer runden Austrittsöffnung ausgestattet sind, die Trennebene in die Symmetrieebene gelegt.
    Aus der DE 43 13 617 ist ein Spiralgehäuse eines Radialgebläses bekannt, bei dem eine Gehäusezunge weit in den Gebläseinnenraum hinein ragt und so den Zungenbereich in Fortsetzung der Spirallinie verlängert. Die Zungenkante ist von einer Gebläsewand zur anderen mit einer Krümmung versehen und führt infolge ihrer Verlängerung zu einer düsenartigen Verengung der Austrittsöffnung.
    Durch die Verlängerung und Verengung des Austrittsquerschnitts kommt es zu unerwünschten Strömungs/Querschnittsprofilen, weshalb Leistungsverluste und insbesondere Resonanzerscheinungen zu erwarten sind.
    Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, einen Radiallüfter der genannten Gattung so zu verbessern, daß seine Luftleistung erhöht wird.
    Die Aufgabe wird durch die Merkmale des Hauptanspruchs gelöst.
    Durch diese Maßnahme wird erzielt, dass sich zum einen die Geräuschabstrahlung reduziert und zum anderen, dass die scharfe Trennung zwischen Druckraumende und Druckraumanfang unterbleibt, wodurch das gasförmige Fördermedium im oberen Teil des Luftaustritts an der Zunge nicht mehr so scharf umgelenkt und so die negative Auswirkung einer solchen scharfen Umlenkung auf den Wirkungsgrad vermieden wird.
    Dadurch, daß der qualitative Verlauf der Krümmung der Gehäusezunge der Kontur der Ausströmöffnung entspricht, ist ein optimaler Austritt des Druckluftstroms gewährleistet. Da sich der Zungenradius über den Verlauf der Krümmung im wesentlichen stetig verändert, kann eine gezielte Reduzierung der Geräuschabstrahlung erzielt werden. Der Zungenradius wird vorteilhafterweise an der Stelle am größten, an der die größte Beaufschlagung mit Luft erfolgt. In manchen Fällen ist dies die Mitte der Gehäusebreite, meist jedoch die Motorseite des Trommelläufers.
    Günstig kann sein, daß der Abstand zwischen dem Außendurchmesser des Trommelläufers und der Gehäusezunge entlang der Krümmung über die Gehäusebreite gleich ist. Durch die Festlegung eines relativ geringen Abstands kann eine gute Trennung zwischen Druckraumanfang und Druckraumende erreicht werden, die vergleichbar wirkungsvoll ist wie bei einer geraden Gehäusezunge.
    Eine besondere Ausbildung sieht vor, daß ein Teil des Fördermediums im Bereich der Gehäusezunge wieder in den Druckraumanfang geführt wird. Dies kann durch Variation des kürzesten Abstands zwischen dem Außendurchmesser des Trommelläufers und dem Gehäuse erzielt werden, wobei der kürzeste Abstand im Bereich der Krümmung liegen kann, er kann jedoch auch in Laufrichtung nach den Bereich der Krümmung gelegt werden, so daß ein keilförmiger Raum zwischen der Zunge und der Stelle des kürzesten Abstands gebildet wird. Auch durch diese Maßnahme wird die Geräuschbildung erheblich reduziert.
    Die Erfindung wird nachfolgend anhand in der Zeichnung dargestellter Ausführungsbeispiele näher erläutert.
    In den Figuren zeigen:
    Fig. 1
    eine CAD-Darstellung eines Radiallüfters aus' dem Stand der Technik;
    Fig. 2
    einen erfindungsgemäßen Radiallüfter in gleicher Darstellung wie in Fig. 1;
    Fig. 3
    eine schematische Draufsicht auf einen erfindungsgemäßen Radiallüfter;
    Fig. 1 zeigt in schematischer CAD-Darstellung das Gehäuse 3 eines Radiallüfters mit einer im wesentlichen kreisrunden Ausströmöffnung 5. Der Übergang zwischen der Ausströmöffnung und dem Gehäuseinnenraum zur Saugseite hin wird durch eine Gehäusezunge 6 gebildet. In der bekannten Ausführungsform ist diese Gehäusezunge im wesentlichen eine gerade Barriere zwischen Druckraumende 4", d.h. dem Raum im Gehäuse 3 vor der Ausströmöffnung 5 und den Druckraumanfang 4'. Die Gehäusezunge 6 geht an ihren Rändern mit einen Kehlradius in die jeweilige Seitenwand über.
    In Fig. 2 ist eine erfindungsgemäße Ausgestaltung des Radiallüfters dargestellt. Der Radiallüfter weist ein Gehäuse 3 auf, in dem ein Trommelläufer 2 aufgenommen ist. Das Gehäuse bildet um den Trommelläufer herum einen sich erweiternden Druckraum 4, der sich im wesentlichen spiralförmig zur Ausströmöffnung 5 erstreckt. Der Druckraum 4 ist definitionsgemäß in ein Druckraumende 4" und einen Druckraumanfang 4' aufgeteilt, wobei das Druckraumende 4" der Bereich ist, der anschließend in die Ausströmöffnung 5 übergeht. In Laufrichtung des Trommelläufers ist das Druckraumende 4" vom Druckraumanfang 4' durch eine Gehäusezunge 6 getrennt.
    Diese Gehäusezunge 6 erstreckt sich bei der dargestellten erfindungsgemäßen Ausbildung in einer der Ausströmöffnung angepaßten Krümmung über die gesamte Breite B des Gehäuses 3.
    Die Zunge ist üblicherweise an ihrem dem Druckraum zugewandten Rand mit einem Zungenradius 8 versehen, der bei Radiallüftern der beschriebenen Gattung, die einen RadDurchmesser in einer Größenordnung von ca. 100 - 150 mm aufweisen, in einer Größenordnung zwischen ca. 5 mm und 8 mm liegt. Bei dem dargestellten Beispiel der Erfindung ist die Zunge derart gestaltet, daß sich der Radius von der Symmetrieebene zu beiden Seiten stetig verringert, wobei der Radius im Mittenbereich vorzugsweise größer als 10 mm bis 15 mm ist und das Maß von 5 mm lediglich in den Randbereichen verwirklicht ist und sogar noch erheblich kleiner sein kann.
    Ein weiteres Kriterium für die Leistungsfähigkeit eines Radiallüfters ist der Abstand zwischen dem Trommelläufer und der Gehäusezunge. Bei der Erfindung kann es vorgesehen sein, daß dieser Abstand über die Gehäusebreite im wesentlichen gleich ist. Dies erfordert eine entsprechend topographische Gestaltung der Gehäuse-Innenwand.
    Entsprechend den Anforderungen kann der kürzeste Abstand im Bereich der Krümmung liegen, er kann jedoch auch in Laufrichtung nach dem Bereich der Krümmung 7 der Gehäusezunge gelegen sein. Dabei ist ein keilförmiger Raum 10 zwischen der Gehäusezunge und der Stelle des kürzesten Abstands ausgebildet (vgl. Fig. 3). Der Keilwinkel α kann dabei je nach Anforderung variieren.
    Bei einer besonders vorteilhaften Ausgestaltung kann durch die Variation der oben beschriebenen Merkmale erreicht werden, daß ein Teil des Fördermediums im Bereich der Gehäusezunge 6 wieder dem Druckraumanfang 4' zugeführt wird. Dabei wird die Trennung von Druckraumende 4" und Druckraumanfang 4' beispielsweise lediglich in den Randzonen des Gebläses verwirklicht, so daß eine undefinierte Rückströmung vermieden wird. Im mittleren axialen Bereich ist ein sanfter Übergang vom Druckraumende in den Druckraumanfang vorgesehen, so daß zum einen die Luftleistung und der Wirkungsgrad erhöht und zum anderen die Geräuschabstrahlung reduziert werden.

    Claims (6)

    1. Radiallüfter mit hoher spezifischer Leistung, einem Trommelläufer (2) und einem Gehäuse (3), in dem um den Trommelläufer (2) herum ein sich erweiternder, als Druckraum wirkender Luftraum (4) sich spiralförmig zu einer Ausströmöffnung (5) mit gekrümmter Kontur erstreckt, und mit einer Gehäusezunge (6) zur Trennung von Druckraumanfang (4') und Druckraumende (4"), die über zumindest einen Teil der Breite (B) des Gehäuses (3) mit einer durchgehenden Krümmung (7) ausgebildet ist, wobei die Gehäusezunge (6) an den Seitenwänden des Gehäuses jeweils einen Kehlradius aufweist und der Verlauf der durchgehenden Krümmung der Gehäusezunge (6) derjenigen der Kontur der Ausströmöffnung (5) entspricht, und wobei die Gehäusezunge (6) über den Verlauf der durchgehenden Krümmung (7) einen sich im wesentlichen stetig verändernden Zungenradius (8) besitzt.
    2. Radiallüfter nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Zungenradius (8) im Mittenbereich der Gehäusebreite am größten ist.
    3. Radiallüfter nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der Abstand zwischen dem Außendurchmesser des Trommelläufers (2) und der Gehäusezunge (6) entlang der Krümmung (7) über die Gehäusebreite (B) im wesentlichen gleich ist.
    4. Radiallüfter nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß der kürzeste Abstand zwischen dem Außendurchmesser des Trommelläufers (2) und dem Gehäuse (3) im Bereich der Krümmung (7) liegt.
    5. Radiallüfter nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß der kürzeste Abstand zwischen Außendurchmesser des Trommelläufers (2) und dem Gehäuse (3) in Laufrichtung nach dem Bereich der Krümmung (7) der Gehäusezunge liegt und daß ein keilförmiger Raum (10) zwischen der Zunge und der Stelle des kürzesten Abstands ausgebildet ist.
    6. Radiallüfter nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß ein Teil des Fördermediums im Bereich der Gehäusezunge (6) wieder dem Druckraumaufang (4') zugeführt wird.
    EP19990105557 1998-03-18 1999-03-18 Radiallüfter Expired - Lifetime EP0943808B1 (de)

    Applications Claiming Priority (2)

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    DE1998111877 DE19811877C2 (de) 1998-03-18 1998-03-18 Radiallüfter
    DE19811877 1998-03-18

    Publications (3)

    Publication Number Publication Date
    EP0943808A2 EP0943808A2 (de) 1999-09-22
    EP0943808A3 EP0943808A3 (de) 2001-01-31
    EP0943808B1 true EP0943808B1 (de) 2004-06-02

    Family

    ID=7861398

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    EP (1) EP0943808B1 (de)
    DE (1) DE19861061C2 (de)
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    DE19861061C2 (de) 2003-07-03
    EP0943808A2 (de) 1999-09-22
    DE19861061A1 (de) 1999-10-21
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