EP1046822A2 - Gebläse mit einem Spiralgehäuse - Google Patents

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EP1046822A2
EP1046822A2 EP00108259A EP00108259A EP1046822A2 EP 1046822 A2 EP1046822 A2 EP 1046822A2 EP 00108259 A EP00108259 A EP 00108259A EP 00108259 A EP00108259 A EP 00108259A EP 1046822 A2 EP1046822 A2 EP 1046822A2
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EP
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curvature
blade
cover plate
blower according
outside
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Thomas Nawrot
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BSH Hausgeraete GmbH
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BSH Bosch und Siemens Hausgeraete GmbH
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    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F04POSITIVE - DISPLACEMENT MACHINES FOR LIQUIDS; PUMPS FOR LIQUIDS OR ELASTIC FLUIDS
    • F04DNON-POSITIVE-DISPLACEMENT PUMPS
    • F04D29/00Details, component parts, or accessories
    • F04D29/26Rotors specially for elastic fluids
    • F04D29/28Rotors specially for elastic fluids for centrifugal or helico-centrifugal pumps for radial-flow or helico-centrifugal pumps
    • F04D29/281Rotors specially for elastic fluids for centrifugal or helico-centrifugal pumps for radial-flow or helico-centrifugal pumps for fans or blowers
    • F04D29/282Rotors specially for elastic fluids for centrifugal or helico-centrifugal pumps for radial-flow or helico-centrifugal pumps for fans or blowers the leading edge of each vane being substantially parallel to the rotation axis
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F04POSITIVE - DISPLACEMENT MACHINES FOR LIQUIDS; PUMPS FOR LIQUIDS OR ELASTIC FLUIDS
    • F04DNON-POSITIVE-DISPLACEMENT PUMPS
    • F04D29/00Details, component parts, or accessories
    • F04D29/66Combating cavitation, whirls, noise, vibration or the like; Balancing
    • F04D29/661Combating cavitation, whirls, noise, vibration or the like; Balancing especially adapted for elastic fluid pumps

Definitions

  • the invention relates to a blower with a rotatably mounted in a spiral housing Rotor with blades distributed around the circumference and a concentric suction opening, that of a cover disk connected on one side to the blades is surrounded such that the flow in the central space sector of the rotor of the intake opening coming through the. in an arc of approximately 90 ° Buckets is deflected through, especially blowers of this type for the promotion of process air or cooling air in a household clothes dryer.
  • Such a blower is known from DE 31 37 554 A1. In it takes over central passage of the cover plate that from the almost congruent with the passage Intake opening of an inflow gas.
  • the cover plate is also nozzle-shaped in the area of its passage towards the suction opening molded. The aim is to achieve a flow that is as uniform as possible. There but the flow paths in the inside of the deflection are shorter than in the outside and also the nozzle-shaped passage of the Cover disk gas rubbing along is subject to friction, in particular vertebrae on the nozzle-shaped inside of the cover disk.
  • Such swirls prevent separation-free flow and set the efficiency of the blower greatly down.
  • these vortices provide additional noise in the blower, which when used as in household tumble dryers be particularly annoying.
  • the invention has for its object fans of the type mentioned to improve in terms of their efficiency and at the same time their operating noise to diminish.
  • this object is achieved in that the cover plate facing side of each blade forms a multi-curved line that at least stands almost vertically on the outside of the bucket and moves away from there bends outward to one near the suction opening to the shovel to form an open arc, and at a distance from the suction opening in about Height ends.
  • the specified shaping of the blade sides facing the cover disk leads to a toroidal ring-shaped flow in the interior sector of the arches of the Blade sides.
  • This toroidal flow directs the main flow with minimal Low friction in an arc of approximately 90 ° from the intake opening the blades outwards. This increases the fan efficiency.
  • the delivery rate of the blower increases for a given drive power. At the same time the operating noise of the fan is reduced.
  • the outer curvature of the blade side as a circular arc advantageously supports the formation of a toroidal flow described above.
  • An embodiment of the blower according to the invention has proven to be particularly advantageous proven, in which the outer curvature forms an approximate semicircle and continuously merges into the counter-curvature that approximates Quarter circle and at least approximately perpendicular to the line on the outside the shovel is standing.
  • the desired currents are as above described best set. It can also be helpful here if the radius of the outer curvature coincides with the radius of the counter-curvature.
  • the profile of the cover plate is advantageously the curvature of the blade sides customized. Then if the one adjacent to the outer curvature of the cover plate Section of the wall of the volute to her a backflow allowable distance and has approximately the same profile as that External curvature of the cover plate, the backflow can flow unhindered.
  • the distance between the wall and the cover plate decreases in the direction from the outside of the bucket to the suction opening and has it at the slot between the suction opening and the central passage of the cover plate the smallest Dimension. Then it is possible to reverse flow in the area of Intake opening convey such a high speed that it slows down inflowing main flow in the mixing area entrains and swirled with her to the toroidal flow.
  • the invention is based on an exemplary embodiment shown in the drawing explained below.
  • the drawing shows a section through a fan according to the invention along a plane running through the axis 1 of the rotor 2.
  • the rotor 2 On the bottom pane 3, the rotor 2 is mounted on the shaft 4 in the housing of the fan and at the same time driven by a motor, not shown.
  • the rotor essentially by a group of blades 5 evenly distributed around the circumference formed between the bottom plate 3 and a suction-side cover plate 6 are clamped.
  • the rotor 2 is through to an intake opening 7 surround a spiral housing 8, the spiral shape of which cannot be seen here and for the present invention is also not significant.
  • the blades 5 have a shape that differs from a rectangle Form that the sides 51 facing the cover plate 6 have a section 52 (external curvature), which is bulged at least almost in the form of a circular arc, and one have another section 53 (counter-curvature), which also at least is almost curved inwards and finally approximated stands at right angles on the outside 54 of the airfoil 5.
  • the inner surface 51 now forms Cover plate 6, whose profile in the example shown the shape of the blade sides 51 is adapted, a ring and roller-shaped - a so-called toroidal - Flow 9, which ensures that the main flow 10 is almost free of separation is steered continuously around the inner circumference of the cover plate 6. It glides the main flow 10 almost smoothly across the toroid flow 9, so that the efficiency of air pressure generation improves considerably. Moreover the toroidal flow 9 forms a damping against any that may arise Noises. On the other hand, the toroidal flow prevents uncontrolled ones Vortex formation and the creation of noises from such vortices.
  • the formation of the toroidal flow 9 is extraordinary due to a backflow 11 promoted, which separates from the main flow outside the rotor 2 and between the cover plate 6 and the suction-side housing wall 12 for Edge area 71 of the suction opening 7 flows.
  • the invention is not restricted to the exemplary embodiment shown.
  • the spiral casing and the rotor can be shaped differently his.
  • the mutual success is essential for the solution of the task coordinated design of the housing (suction opening 7, inner edge 71, housing wall 12), the blades 5 and the cover plate 6.
  • the cover plate 6 the Spiral casing 8, the rotor 2 and the width of the latter

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Abstract

Der drehbar gelagerten Rotor des Gebläses, insbesondere eines Gebläse für die Förderung von Prozeßluft oder Kühlluft in einem Haushaltwäschetrockner, hat am Umfang verteilte Schaufeln und eine konzentrische Ansaugöffnung, die von einer mit den Schaufeln einseitig verbundenen Deckscheibe derart umgeben ist, daß die Strömung im zentralen Raumsektor des Rotors von der Ansaugöffnung kommend in einem Bogen von annähernd 90° durch die Schaufeln hindurch umgelenkt wird. Zur Verbesserung des Gebläsewirkungsgrades und Verminderung der vom Gebläse erzeugten Geräusche bildet die der Deckscheibe zugewandte Seite jeder Schaufel eine mehrfach gekrümmte Linie, die wenigstens annähernd senkrecht auf der Außenseite der Schaufel steht und sich von dort nach außen krümmt, um in der Nähe der Ansaugöffnung einen zur Schaufel hin offenen Bogen zu bilden, und mit Abstand zur Ansaugöffnung etwa in deren Höhe endet, wo sie kontinuierlich in die Innenseite der Schaufel übergeht.

Description

Die Erfindung betrifft ein Gebläse mit einem in einem Spiralgehäuse drehbar gelagerten Rotor mit am Umfang verteilten Schaufeln und einer konzentrischen Ansaugöffnung, die von einer mit den Schaufeln einseitig verbundenen Deckscheibe derart umgeben ist, daß die Strömung im zentralen Raumsektor des Rotors von der Ansaugöffnung kommend in einem Bogen von annähernd 90° durch die Schaufeln hindurch umgelenkt wird, insbesondere Gebläse dieser Art für die Förderung von Prozeßluft oder Kühlluft in einem Haushaltwäschetrockner.
Ein derartiges Gebläse ist aus DE 31 37 554 A1 bekannt. Darin übernimmt ein zentraler Durchtritt der Deckscheibe das aus der mit dem Durchtritt nahezu kongruenten Ansaugöffnung einer Einlaufdüse einströmende Gas. Die Deckscheibe ist dabei im Bereich ihres Durchtritts ebenfalls düsenförmig zur Ansaugöffnung hin ausgeformt. Damit soll eine möglichst gleichmäßige Strömung erreicht werden. Da aber die Strömungswege im Innenbereich der Umlenkung kürzer sind als im Außenbereich und außerdem das am düsenförmig ausgeformten Durchtritt der Deckscheibe entlangstreichende Gas einer Reibung unterliegt, entstehen insbesondere an der düsenförmigen Innenseite der Deckscheibe Wirbel. Solche Wirbel verhindern eine ablösungsfreie Strömung und setzen den Wirkungsgrad des Gebläses stark herab. Außerdem sorgen diese Wirbel für zusätzliche Geräuschbildung im Gebläse, die bei einem Einsatz wie dem in Haushaltwäschetrocknern als besonders störend empfunden werden.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, Gebläse der eingangs genannten Art hinsichtlich ihres Wirkungsgrades zu verbessern und gleichzeitig ihre Betriebsgeräusche zu vermindern.
Erfindungsgemäß wird diese Aufgabe dadurch gelöst, daß die der Deckscheibe zugewandte Seite jeder Schaufel eine mehrfach gekrümmte Linie bildet, die wenigstens annähernd senkrecht auf der Außenseite der Schaufel steht und sich von dort nach außen krümmt, um in der Nähe der Ansaugöffnung einen zur Schaufel hin offenen Bogen zu bilden, und mit Abstand zur Ansaugöffnung etwa in deren Höhe endet.
Die angegebene Formung der der Deckscheibe zugewandten Schaufelseiten führt zu einer ringwalzenförmigen Toroidströmung im Innenraumsektor der Bögen der Schaufelseiten. Diese Toroidströmung lenkt die Hauptströmung mit minimaler Reibung ablösearm im Bogen von annähernd 90° von der Ansaugöffnung durch die Schaufeln nach außen. Dadurch erhöht sich der Gebläsewirkungsgrad. Die Förderleistung des Gebläses nimmt bei gegebener Antriebsleistung zu. Gleichzeitig vermindert sich das Betriebsgeräusch des Gebläses.
Die Außenkrümmung der Schaufelseite als Kreisbogen unterstützt vorteilhafterweise die Bildung einer vorstehend beschriebenen Toroidströmung.
Wenn gemäß einer vorteilhaften Fortbildung der erfindungsgemäßen Ausgestaltung des Gebläses die an die Außenkrümmung der Schaufelseite anschließende, auf die Außenseite der Schaufel zulaufende Gegenkrümmung ein nach außen offener Kreisbogen ist, wird eine Rückströmung von der Außenseite des Gebläserades her an der Deckscheibe vorbei durch den Schlitz zwischen Deckscheibe und Ansaugöffnung gefördert. Diese Rückströmung vermischt sich mit der Hauptströmung im Bereich der Ansaugöffnung und fördert die Wirbelbildung, die schließlich die Toroidströmung iniziert.
Als besonders vorteilhaft hat sich eine Ausbildung des erfindungsgemäßen Gebläses erwiesen, bei der die Außenkrümmung einen angenäherten Halbkreis bildet und kontinuierlich in die Gegenkrümmung übergeht, die einen angenäherten Viertelkreis bildet und wenigsten annähernd senkrecht auf der Linie der Außenseite der Schaufel steht. Dabei haben sich die erwünschten Strömungen wie oben beschrieben am besten eingestellt. Hierbei kann es außerdem hilfreich sein, wenn der Radius der Außenkrümmung mit dem Radius der Gegenkrümmung übereinstimmt.
Vorteihafterweise ist das Profil der Deckscheibe der Krümmung der Schaufelseiten angepaßt. Wenn dann noch der der Außenkrümmung der Deckscheibe benachbarte Abschnitt der Wandung des Spiralgehäuses zu ihr einen eine Rückströmung zulassenden Abstand und ein angenähert gleiches Profil hat wie die Außenkrümmung der Deckscheibe, kann die Rückströmung ungehindert fließen.
Gemäß einer weiteren sehr vorteihaften Fortbildung des erfindungsgemäßen Gebläses vermindert sich der Abstand der Wandung zur Deckscheibe in Richtung von der Schaufel-Außenseite auf die Ansaugöffnung und hat er am Schlitz zwischen der Ansaugöffnung und dem zentralen Durchtritt der Deckscheibe die geringste Abmessung. Dann gelingt es nämlich, der Rückströmung im Bereich der Ansaugöffnung eine so hohe Geschwindigkeit zu vermitteln, daß sie die langsamer zufließende Hauptströmung im Vermischungsbereich nach innen mitreißt und zusammen mit ihr zur Toroidströmung verwirbelt.
Anhand eines in der Zeichnung dargestellten Ausführungsbeispiels ist die Erfindung nachstehend erläutert.
Die Zeichnung zeigt einen Schnitt durch ein erfindungsgemäßes Gebläse entlang einer durch die Achse 1 des Rotors 2 verlaufenden Ebene. An der Bodenscheibe 3 ist der Rotor 2 über die Welle 4 im Gehäuse des Gebläses gelagert und zugleich durch einen nicht dargestellten Motor angetrieben. Der Rotor wird im wesentlichen durch eine Schar von am Umfang gleichmäßig verteilten Schaufeln 5 gebildet, die zwischen der Bodenscheibe 3 und einer ansaugseitigen Deckscheibe 6 eingespannt sind. Schließlich ist der Rotor 2 bis auf eine Ansaugöffnung 7 durch ein Spiralgehäuse 8 umgeben, dessen spiralige Form hier nicht erkennbar und für die vorliegende Erfindung auch nicht bedeutend ist.
Die Schaufelblätter 5 haben eine von einem Rechteck in der Weise abweichende Form, daß die zur Deckscheibe 6 gewandten Seiten 51 einen Abschnitt 52 (Außenkrümmung), der wenigstens nahezu kreisbogenförmig ausgebeult ist, und einen weiteren Abschnitt 53 (Gegenkrümmung) aufweisen, der ebenfalls wenigstens nahezu kreisbogenförmig einwärts gebogen ist und schließlich angenähert rechtwinklig auf der Außenseite 54 des Schaufelblattes 5 steht.
Im Bereich der Außenkrümmung 52 bildet sich nun auf der Innenseite 51 der Deckscheibe 6, deren Profil im dargestellten Beispiel der Form der Schaufelblattseiten 51 angepaßt ist, eine ring- und walzenförmige - eine sogenannte toroidale - Strömung 9 aus, die dafür sorgt, daß die Hauptströmung 10 annähernd ablösungsfrei stetig um den Innenumfang der Deckscheibe 6 gelenkt wird. Dabei gleitet die Hauptströmung 10 nahezu reibungslos über die Toroidströmung 9 hinweg, so daß sich der Wirkungsgrad der Luftdruckerzeugung erheblich verbessert. Außerdem bildet die Toroidströmung 9 eine Dämpfung gegenüber eventuell entstehenden Geräuschen. Andererseits verhindert die Toroidströmung bereits unkontrollierte Wirbelbildung und die Entstehung von Geräuschen aus solchen Wirbeln.
Die Bildung der Toroidströmung 9 wird durch eine Rückströmung 11 außerordentlich gefördert, die sich außerhalb des Rotors 2 von der Hauptströmung ablöst und zwischen der Deckscheibe 6 und der ansaugseitigen Gehäusewandung 12 zum Randbereich 71 der Ansaugöffnung 7 strömt.
Zur Unterstützung dieser Funktion sind mehrere Maßnahmen getroffen worden:
  • Einerseits vermindert sich der Abstand zwischen der Gehäusewandung 12 und der Deckscheibe 6 ausgehend von der Außenseite 54 des Schaufelblattes 5 bis hin zum ringförmigen Schlitz 72 zwischen dem Innenrand 71 der Ansaugöffnung 7 und dem Innenrand 61 der Deckscheibe 6. Die dadurch erzeugte Düsenform des Schlitzes 72 beschleunigt die Ausströmung des Rückstroms 11.
  • Außerdem ist die Öffnung des Schlitzes 72 auf den Rotor 2 und in dieselbe Richtung gerichtet wie der Hauptstrom 10, so daß die Rückströmung 11 widerstandsfrei durch die Hauptströmung 10 mitgerissen wird.
  • Ferner wird der Innenrand 61 der Außenkrümmung 52 von der Schaufelblatt-Innenseite 55 etwas überragt, damit die Hauptströmung 10 und die Rückströmung 11 gemeinsam vom Sog der rotierenden Schaufelblätter 5 besser erfaßt werden.
  • Der Radius 62 und die Bogenhöhe (hier gleich dem Radius 62) der Außenkrümmung 52 sind so gewählt, daß die Toroidströmung 9 einen einigermaßen kreisförmigen Querschnitt aufweist; Deformationen vom Kreisquerschnitt würden wieder die Strömung behindernde und Geräusche bildende Wirbel erzeugen.
  • Gleichzeitig fördert die Gegenkrümmung 53 mit ihrem ungefähr gleich großen Radius 63 gemeinsam mit dem erweiterten Raumquerschnitt zwischen der Deckscheibe 6 und der Gehäusewandung 12 das Ablösen der Rückströmung 11 aus dem Hauptstrom 10.
  • Die Erfindung ist nicht auf das dargestellte Ausführungsbeispiel beschränkt. Beispielsweise können das Spiralgehäuse und der Rotor grundsätzlich anders geformt sein. Wesentlich für die Lösung der Aufgabenstellung ist die aufeinander abgestimmte Gestaltung des Gehäuses (Ansaugöffnung 7, Innenrand 71, Gehäusewandung 12), der Schaufeln 5 und der Deckscheibe 6. Aber auch hier sind in Abhängigkeit von den Größenverhältnissen (Durchmesser der Deckscheibe 6, des Spiralgehäuses 8, des Rotors 2 sowie die Breite der letzteren) Abweichungen von den Radien 62 und 63 sowie den Krümmungen der Gehäusewandung 12 und auch von der Bogenhöhe der Außenkrümmung 52 sowie den gegenseitigen Positionen der Innenränder 71 und 61 im Rahmen der Erfindung möglich.

    Claims (8)

    1. Gebläse mit einem in einem Spiralgehäuse drehbar gelagerten Rotor mit am Umfang verteilten Schaufeln und einer konzentrischen Ansaugöffnung, die von einer mit den Schaufeln einseitig verbundenen Deckscheibe derart umgeben ist, daß die Strömung im zentralen Raumsektor des Rotors von der Ansaugöffnung kommend in einem Bogen von annähernd 90° durch die Schaufeln hindurch umgelenkt wird, insbesondere Gebläse dieser Art für die Förderung von Prozeßluft oder Kühlluft in einem Haushaltwäschetrockner, dadurch gekennzeichnet, daß die der Deckscheibe zugewandte Seite jeder Schaufel eine mehrfach gekrümmte Linie bildet, die wenigstens annähernd senkrecht auf der Außenseite der Schaufel steht und sich von dort nach außen krümmt, um in der Nähe der Ansaugöffnung einen zur Schaufel hin offenen Bogen zu bilden, und mit Abstand zur Ansaugöffnung etwa in deren Höhe endet.
    2. Gebläse nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Außenkrümmung der Schaufelseite ein Kreisbogen ist.
    3. Gebläse nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die an die Außenkrümmung der Schaufelseite anschließende, auf die Außenseite der Schaufel zulaufende Gegenkrümmung ein nach außen offener Kreisbogen ist.
    4. Gebläse nach Anspruch 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Außenkrümmung einen angenäherten Halbkreis bildet und kontinuierlich in die Gegenkrümmung übergeht, die einen angenäherten Viertelkreis bildet und wenigsten annähernd senkrecht auf der Linie der Außenseite der Schaufel steht.
    5. Gebläse nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß der Radius der Außenkrümmung mit dem Radius der Gegenkrümmung übereinstimmt.
    6. Gebläse nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß das Profil der Deckscheibe der Krümmung der Schaufelseiten angepaßt ist.
    7. Gebläse nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß der der Außenkrümmung der Deckscheibe benachbarte Abschnitt der Wandung des Spiralgehäuses zu ihr einen eine Rückströmung zulassenden Abstand und ein angenähert gleiches Profil hat wie die Außenkrümmung der Deckscheibe.
    8. Gebläse nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß der Abstand der Wandung zur Deckscheibe sich in Richtung von der Schaufel-Außenseite auf die Ansaugöffnung vermindert und am Schlitz zwischen der Ansaugöffnung und dem zentralen Durchtritt der Deckscheibe die geringste Abmessung hat.
    EP00108259A 1999-04-21 2000-04-14 Gebläse mit einem Spiralgehäuse Expired - Lifetime EP1046822B1 (de)

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    DE19918085A DE19918085A1 (de) 1999-04-21 1999-04-21 Gebläse mit einem Spiralgehäuse

    Publications (3)

    Publication Number Publication Date
    EP1046822A2 true EP1046822A2 (de) 2000-10-25
    EP1046822A3 EP1046822A3 (de) 2002-10-09
    EP1046822B1 EP1046822B1 (de) 2004-11-10

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    EP00108259A Expired - Lifetime EP1046822B1 (de) 1999-04-21 2000-04-14 Gebläse mit einem Spiralgehäuse

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