EP1122444B1

EP1122444B1 - Radial fan and nozzle for a radial fan

Info

Publication number: EP1122444B1
Application number: EP01100089A
Authority: EP
Inventors: Oliver Dipl.-Ing. Haaf; Wolfgang Hafen
Original assignee: Ebm Papst Mulfingen GmbH and Co KG
Current assignee: Ebm Papst Mulfingen GmbH and Co KG
Priority date: 2000-02-01
Filing date: 2001-01-11
Publication date: 2005-03-23
Anticipated expiration: 2021-01-11
Also published as: ATE291698T1; DE50105660D1; EP1122444A3; EP1122444A2; DE20001746U1

Abstract

The radial ventilator fan has a funnel shaped air inlet nozzle (1) for the entry of axial primary air flow (P) fed to a free blowing fan rotor (2) for radial discharge. The wall of the nozzle has a frusto-conical inflow section (3a) leading to a cylindrical central flow duct (4) on the suction side of the fan. A gap (5) for secondary air inflow is provided between the rotor and the inlet duct wall. An annular formation (6) is provided in the inlet so that the nozzle forms a boundary layer of the primary air flow causing an air flow mixing.

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft einen Radialventilator mit einer trichterförmigen Lufteinlaufdüse für den Eintritt eines axialen Primärluftstromes und mit einem den Primärluftstrom umlenkenden, einen radialen Luftstrom erzeugenden, insbesondere freiblasenden Laufrad nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1. Des weiteren betrifft die Erfindung eine Düse nach dem Oberbegriff des Anspruchs 12.The present invention relates to a centrifugal fan with a funnel-shaped air intake nozzle for entry an axial primary air flow and with a primary air flow deflecting, a radial air flow generating, in particular free-blowing impeller according to the preamble of claim 1. Furthermore, the invention relates a nozzle according to the preamble of claim 12.

Radialventilatoren ähnlicher Art sind bekannt und beispielsweise in der Monografie "Ventilatoren" von L. Bommes; C. Kramer und H. U. Banzhaff (Expert-Verlag, Renningen, 1990), der DE-OS 14 03 081, der DE 29 40 773 A1, der DE 198 02 111 A1, der DE 199 03 359 A1 und der EP 0 769 105 B1 beschrieben.Radial fans of a similar type are known and, for example in the monograph "Fans" by L. Bommes; C. Kramer and H. U. Banzhaff (Expert-Verlag, Renningen, 1990), DE-OS 14 03 081, DE 29 40 773 A1, DE 198 02 111 A1, DE 199 03 359 A1 and EP 0 769 105 B1 described.

Die genannte Monografie enthält Hinweise zur Gestaltung des Radeinlaufs von Radialventilatoren (S. 214 ff.). Es wird darauf hingewiesen, daß beim Entwurf eines Radialventilators dem Radeinlauf besondere Aufmerksamkeit geschenkt werden müsse, da an dieser Stelle die Gefahr einer Strömungsablösung naturgemäß besonders groß sei. Um durch konstruktive Maßnahmen eine möglichst verlustarme Strömungsumlenkung der Luft von der axialen in die radiale Richtung zu erzielen, werden überkrümmte Düsen als optimal angesehen. Im Speziellen wird eine Umlenkkontur aus zwei zueinander versetzten Kreisbögen beschrieben, und zwar aus einem Kreisbogen an einer in bestimmter Weise an einem Lüftergehäuse angebrachten starren Einströmdüse, und aus einem Kreisbogen einer rotierenden Laufraddüse, die die Einströmdüse so überdeckt, daß sich die Tangenten an die Kreisbögen unter einem Winkel von etwa 40° derart schneiden, daß der Krümmungsbogen der Deckscheibe etwas mitgeschnitten wird. Hierdurch wird neben einer großen Unempfindlichkeit gegen Fertigungsungenauigkeiten und Bauspiele in dem Spalt zum Einlaß des Sekundärluftstromes zwischen dem Lüfterlaufrad und der Wandung der Lufteinlaßdüse erreicht, daß der zunächst rasch abfallende statische Druck in der angesaugten Sekundärströmung hinter der engsten Stelle der Einströmdüse bis zum Spalt s wieder ansteigt, wodurch die Spaltdruckdifferenz und damit der Spaltverlust verringert werden. Da außerdem vom Spalt aus betrachtet die Rundung neu ansetzt, staut sich die Randströmung an dieser Stelle zunächst auf, um dann bis in die Schaufelkanäle des Lüfterrades hinein wieder beschleunigt zu werden. Dies soll die weitere Umlenkung begünstigen und eine gute Füllung der Kanäle gewährleisten. Derartige überkrümmte Düsen mit runder Umlenkkontur und Überdeckung des Spaltes, die hinsichtlich ihrer Druckzahl und ihres inneren Wirkungsgrades mit weiteren bekannten Radeinlaufgestaltungen, wie mit runder Umlenkkontur mit sich nicht überdeckendem Spalt und mit eckiger Umlenkontur mit sich nicht überdeckendem Spalt verglichen werden, zeigen zwar vergleichsweise sehr gute Leistungskennwerte, sind jedoch fertigungstechnisch nur mit erheblichem Aufwand herzustellen.The above monograph contains notes on the design of the Radeinlaufs of centrifugal fans (p 214 ff.). It will noted that when designing a centrifugal fan paid special attention to the wheel must be, because at this point the risk of flow separation naturally very big. To go through constructive measures a low-loss as possible flow deflection the air from the axial to the radial To achieve direction, over-curved nozzles are considered optimal considered. In particular, a deflection contour of two described offset from each other circular arcs, namely from a circular arc at one in a certain way at one Fan housing mounted rigid inlet nozzle, and off a circular arc of a rotating impeller nozzle, which the Inlet nozzle so covered that the tangents to the Circle arcs at an angle of about 40 °, that the arc of curvature of the cover disc cut something becomes. This is next to a great insensitivity against manufacturing inaccuracies and construction games in the gap to the inlet of the secondary air flow between the fan impeller and the wall of the air inlet nozzle achieved that the first rapidly declining static Pressure in the sucked secondary flow behind the narrowest point of the inlet nozzle rises again up to the gap s, whereby the nip pressure difference and thus the Gap loss can be reduced. In addition, from the gap Considering the rounding sets new, the edge flow accumulates At this point, first on, and then into the Bucket channels of the fan wheel in accelerated again to become. This should favor the further redirection and ensure a good filling of the channels. such over-curved nozzles with round deflection contour and overlap of the gap, which in terms of their pressure and internal efficiency with other known Radeinlaufgestaltungen, as with round Umlenkkontur not with itself overlapping gap and with angular Umlenkontur with him not overlapping gap are compared, although show comparatively good performance characteristics, however, are manufacture production technology only with considerable effort.

In der DE-OS 14 03 081 wird ebenfalls ein Radialventilator oder eine Pumpe mit einer speziellen Eintrittsdüse und mit einem Laufrad mit nicht profilierten Schaufeln beschrieben, bei dem eine runde Umlenkkontur und Überdeckung des Spaltes zwischen Düse und Laufrad vorliegt, d.h. bei dem der Ausblasabschnitt der Eintrittsdüse in die Ansaugöffnung des Lüfterlaufrades hineinragt. Das Laufrad weist ein Verhältnis seines Eintrittsdurchmessers zu seinem Austrittsdurchmesser zwischen 0,45 und 0,63 auf. Im Hinblick auf eine gute Leistungscharakteristik des Lüfters werden ein besonderes Verhältnis des Ringquerschnittes im Schaufeleintritt zum kleinsten kreisförmigen Querschnitt der Eintrittsdüse und ein Wert des Schaufelwinkels vom Schaufeleintritt bis zum Schaufelaustritt im Bereich von 23° bis 27° als optimal angesehen.In DE-OS 14 03 081 is also a centrifugal fan or a pump with a special inlet nozzle and with an impeller with unprofiled blades described in which a round Umlenkkontur and overlap of the gap exists between nozzle and impeller, i. in which the blow-out section the inlet nozzle in the suction port of the Fan impeller protrudes. The impeller has a ratio its inlet diameter to its exit diameter between 0.45 and 0.63. With regard to a good performance of the fan will be a special Ratio of the ring cross-section in the blade inlet to the smallest circular cross section of the inlet nozzle and a value of the blade angle from the blade entrance to for bucket exit in the range of 23 ° to 27 ° as optimal considered.

In der DE 29 40 773 A1 wird ein Hochleistungs-Radialventilator beschrieben, der ein Spiralgehäuse mit einer seitlichen Einströmdüse und ein entsprechendes Laufrad oder eine saugseitig angeordnete Wand mit seitlicher Einströmdüse und frei ausblasendem Laufrad besitzt und dessen Laufrad Schaufeln, insbesondere nicht profilierte Schaufeln, z.B. Kreisbogen-Schaufeln, aufweist, wobei das Laufrad an der der Einströmdüse zugewandten Seite durch eine von oben nach unten und außen verlaufende Deckscheibe abgedeckt ist, deren Einlaßbereich mit dem kleinsten Durchmesser das zugewandte Ende der Einströmdüse überlappt und nach außen hin unter Freilassung eines Ringspaltes mit einer bestimmten Spaltweite überdeckt. Zur Optimierung der Leistungscharakteristik ist dabei vorgesehen, daß eine den Verlauf der Deckscheibe bestimmende, einen kreisbogenförmigen, parabolischen oder hyperbolischen Verlauf besitzende Kurve mit einem Radius oder mit mehreren Radien beschrieben ist, der bzw. die sich zum kleinsten Durchmesser des Einlaßbereichs der Abdeckscheibe (Einlaufdurchmesser) wie 0,21 - 0,3, vorzugsweise wie 0,225-0,280 zu 1 verhält bzw. verhalten.In DE 29 40 773 A1 is a high-performance centrifugal fan described, which is a volute with a lateral Inlet nozzle and a corresponding impeller or a suction side arranged wall with lateral inlet nozzle and has freely discharging impeller and its impeller blades, in particular not profiled blades, e.g. Arc blades, having, wherein the impeller at the Inlet nozzle side facing by a top to bottom Covering plate is covered below and outside, whose inlet area with the smallest diameter the facing end of the inlet nozzle overlaps and outwards towards the release of an annular gap with a certain Gap width covered. To optimize the performance characteristics is provided that a the course the cover disc determining, a circular arc, parabolic or hyperbolic course possessing curve is described with a radius or with several radii, the or the smallest diameter of the inlet area the cover disc (inlet diameter) as 0.21 - 0.3, preferably 0.225-0.280 to 1 or behave.

Insbesondere beim freiblasenden Einsatz von Radialrädern oder der Verwendung bei niedrigen Gegendrücken tritt bei Ventilatoren der eingangs genannten Art sehr oft ein hochfrequentes Geräusch auf, das als sogenanntes Düsenpfeifen bezeichnet wird. So besteht bei der Ventilatorauslegung neben der Leistungsoptimierung eine technische Aufgabe darin, die Lufteinlaufdüse so zu gestalten, daß diese Geräuschspitzen vermieden werden können. Diesem Zweck dienen die in der DE 198 02 111 A1, der DE 199 03 359 A1 beschriebenen Zentrifugalgebläse.Especially in the free-blowing use of radial wheels or use at low back pressures occurs Fans of the type mentioned very often a high-frequency Noise, as so-called jet whistling referred to as. So there is the fan design in addition to the performance optimization a technical task It is to make the air inlet nozzle so that this Noise peaks can be avoided. This purpose serve in DE 198 02 111 A1, DE 199 03 359 A1 described centrifugal fan.

Die DE 198 02 111 A1 beschreibt ein Zentrifugalgebläse, bei dem der Außenumfang einer Ansaugöffnung außenseitig des Innenrandes einer Hauptschaufel und eine große Zahl von Nebenschaufeln in der Ansaugöffnung an einer der Hauptschaufel entsprechenden Stelle angeordnet sind. Die Nebenschaufeln führen die von einem Außenbereich der Ansaugöffnung zu der Drehrichtung eines Zentrifugal-Mehrschaufellüfters strömende sekundäre Luft. Somit strömt die sekundäre Luft von der Nebenschaufel aus in glatter Weise zu der Hauptschaufel, wodurch die Sekundärluft-Strömungsmenge vergrößert und das Luftströmungsgeräusch verringert werden soll.DE 198 02 111 A1 describes a centrifugal fan, in the outside circumference of a suction opening on the outside of the Inside edge of a main bucket and a large number of Side vanes in the intake opening on one of the main blades appropriate place are arranged. The side buckets lead from an outside area of the intake to the direction of rotation of a centrifugal multi-blade fan flowing secondary air. Thus, the secondary flows Air from the sidelight in a smooth way too the main blade, reducing the secondary air flow rate increases and the airflow noise can be reduced should.

Die DE 199 03 359 A1 betrifft eine Zentrifugal-Gebläseeinheit mit einem Schneckengehäuse zur Ausbildung eines Luftdurchlasses, einem Zentrifugallüfter mit mehreren Flügeln und einem Elektromotor zum Antreiben des Lüfters. Ein schalltrichterförmiger Abschnitt zum Bilden einer Ansaugöffnung erstreckt sich zu dem radial innengelegenen Ende des Lüfters, um einen Teil jedes Flügels abzudecken, und eine Wirbelwand (Deckscheibe) ist in den Flügeln so gebildet, daß ein erster Freiraum zwischen der Wirbelwand und einer Innenwand des Schneckengehäuses vorgesehen ist. Außerdem ist ein zweiter Freiraum, der mit dem ersten Freiraum in Verbindung steht, zwischen der Wirbelwand und einem Wandabschnitt gebildet, der sich ausgehend von dem schalltrichterförmigen Abschnitt zu einer oberen Wandoberfläche des Schneckengehäuses erstreckt, wodurch sich der Luftströmungswiderstand in einem durch die beiden Freiräume gebildeten Rückströmungsdurchlaß vergrößert. Insbesondere dann, wenn der Luftströmungswiderstand in einem Lüftungssystem einer Klimaanlage größer wird, soll dadurch eine Vergößerung der (sekundären) Rückströmungsluftmenge und eine Wechselwirkung zwischen der Rückströmungsluft und der Ansaugluft verhindert werden, um das von der Gebläseeinheit erzeugte Geräusch zu dämpfen. In beiden Offenlegungsschriften geht es somit um Gebläseeinheiten, bei denen, um den Sekundärluftstrom und die dadurch entstehenden Geräusche zu verringern, unter anderem durch eine in Richtung der Deckscheibe gesickte Ansaugöffnung der Widerstand für die Spaltströmung vergrößert wird.DE 199 03 359 A1 relates to a centrifugal fan unit with a screw housing to form a Air outlet, a centrifugal fan with several Wings and an electric motor for driving the fan. A funnel-shaped portion for forming a Intake port extends to the radially inner End of the fan to cover part of each wing, and a vortex wall (cover disc) is so in the wings formed that a first space between the vortex wall and an inner wall of the screw housing is provided. There is also a second free space with the first one Free space communicates between the vortex wall and a wall portion formed, starting from the funnel-shaped section to an upper wall surface extending the worm housing, resulting in the airflow resistance in one through the two Free spaces formed Rückströmungsdurchlaß increased. In particular, when the air flow resistance in a ventilation system of an air conditioner is larger, should thereby an increase in the (secondary) Rückstromungsluftmenge and an interaction between the return air and the intake air can be prevented from that of the blower unit to dampen noise generated. In both Disclosure documents are thus fan units, in which, to the secondary air flow and the resulting Reduce noise, including through a in the direction of the cover disc-sucked intake opening of the Resistance for the gap flow is increased.

Der Gegenstand der EP 0 769 105 B1 ist ein Einlaßtrichter für Zentrifugalgebläse, die ein Gebläserad mit einer Deckelplatte aufweisen, wobei sich der Einlaßtrichter in die Deckelplatte mit einem dazwischen angeordneten Spalt für Umwälzluft öffnet und der Einlaßtrichter mit einem konischen Einlaßteil versehen ist, welches sich zum Gebläserad.hin verjüngt. Der Einlaßtrichter weist ein mit dem Einlaßteil verbundenes Mundstück auf. Innerhalb des Mundstücks ist durch das verjüngte Ende des Einlaßteils, welches zum Teil in das Mundstück eingeführt ist, ein kreisförmiger, am Schnittpunkt zwischen dem Einlaßteil und dem Mundstück des Einlaßtrichters angeordneter Rand gebildet, der als Flußführungsvorrichtung dient, die so ausgelegt ist, daß sie die Ablösung des Flusses von dem Einlaßteil des Trichters unter minimaler Beeinträchtigung des Flusses hervorbringt. In dem Patent geht es somit um eine strömungstechnisch und fertigungstechnisch möglichst günstige Einlaufdüse aus zwei Teilen. Je ein konischer Einlauftrichter und ein Mundstück werden strömungstechnisch optimiert in verschiedenen Varianten zusammengesetzt. Diese zweiteilige Ausführung weist gegenüber den vorbeschriebenen einteiligen Lufteinlaufdüsen den Nachteil eines zusätzlichen Montageschrittes auf.The subject of EP 0 769 105 B1 is an inlet funnel for centrifugal blower, which has an impeller with a Have cover plate, wherein the inlet funnel in the top plate with a gap therebetween for circulating air opens and the inlet funnel with a conical inlet part is provided, which is the Gebläserad.hin rejuvenated. The inlet funnel has a with the Inlet part connected mouthpiece on. Inside the mouthpiece is through the tapered end of the inlet part, which partly inserted in the mouthpiece, a circular, at the intersection between the inlet part and the Mouthpiece of the inlet funnel arranged edge formed, which serves as a flux guide device, designed so is that they are the detachment of the flow from the inlet part of the funnel with minimal disturbance of the river produces. The patent is thus a fluidic and manufacturing technology as cheap as possible Inlet nozzle of two parts. One conical inlet funnel each and a mouthpiece are aerodynamically optimized assembled in different variants. These two-piece design has opposite to the above one-piece air inlet nozzles the disadvantage of an additional Assembly step on.

Bei einer Vorrichtung der eingangs genannten Art gemäß der US-A-5 551 838 ist ein Einlaßtrichter vorgesehen, der mit einem konischen Einlaßteil versehen ist, welches sich zu einem Gebläserad hin verjüngt. Der Einlaßtrichter weist ein mit dem Einlaßteil verbundenes Mundstück auf. Innerhalb des Mundstücks ist durch das verjüngte Ende des Einlaßteils, welches zum Teil in das Mundstück eingeführt ist, ein kreisförmiger, am Schnittpunkt zwischen dem Einlaßteil und dem Mundstück des Einlaßtrichters angeordneter Rand gebildet, der als Flußführungsvorrichtung dient, die so ausgelegt ist, daß sie.eine Ablösung des Flusses bewirkt. Eine Störung des Flusses soll aber weitgehend vermieden werden. Der Rand ist zu diesem Zweck mit Hilfe einer Lippe als Hinterschnitt oder in einer speziellen Ausführung zumindest als scharfe Kante ausgebildet.In a device of the type mentioned in accordance with the US-A-5 551 838 an inlet funnel is provided with the a conical inlet part is provided, which is to an impeller tapers. The inlet funnel has a connected to the inlet part mouthpiece. Within the Mouthpiece is through the tapered end of the inlet part, which is partly inserted in the mouthpiece, a circular, at the intersection between the inlet part and the edge of the inlet funnel edge is formed, which serves as a flux guide device, designed so is that it causes a release of the river. A Disturbance of the river should be largely avoided. The edge is for this purpose with the help of a lip as Undercut or in a special execution at least designed as a sharp edge.

Gemäß dem Dokument DE-AS 1 276 858 ist eine derartige spezielle Konturgestaltung einer Düsenwandung vorgesehen, daß in einem Radialventilator oder in einer Pumpe zur Erzielung eines hohen Wirkungsgrades Störungen der Strömung in einem Laufrad verringert werden können. Die Kontur der - nicht einstückig ausgebildeten - Düse führt dazu, daß ein Anstieg des statischen Druckes ohne Grenzschichtablösung erreicht werden kann. Hierbei ist die Stelle, an der keine Grenzschichtablösung auftreten soll, die Stelle eines Laufringspaltes, durch den ein Sekundärluftstrom eintritt. Die Ablösung wird dabei dadurch verhindert, daß eine kreisbogenförmige Düsenwandung sich bis zum Laufspalt erstreckt. Gemäß der DE-AS 1 276 858 kann in der Düse ein Drahtreifen, eine schweißraupe oder ähnliches zur Turbulenzerhöhung vorgesehen sein. Ein solcher Vorsprung bildet dabei einen Hinterschnitt und erzeugt eine Grenzschichtablösung.According to the document DE-AS 1 276 858 is such special contour design of a nozzle wall provided that in a centrifugal fan or in a pump for Achieving high efficiency disturbances of the flow can be reduced in an impeller. The contour of - not integrally formed - nozzle causes a Increase in static pressure without boundary layer separation can be achieved. Here is the place where no Boundary layer separation should occur, the location of a raceway gap, through which a secondary air flow enters. The Detachment is thereby prevented that a circular arc Nozzle wall extends to the running gap. According to DE-AS 1 276 858, in the nozzle a clincher tire, a sweat bead or the like for turbulence increase be provided. Such a projection forms a Undercut and creates a boundary layer separation.

Der vorliegenden Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ausgehend von dem beschriebenen Stand der Technik einen Radialventilator der gattungsgemäßen Art und eine entsprechende Düse zu schaffen, durch die bei geringem fertigungstechnischen Aufwand eine Geräuschentwicklung wirksam gedämpft werden kann, ohne daß dabei nennenswerte Verluste bei der Luftleistung des Ventilators auftreten.The present invention is based on the object starting from the described prior art, a radial fan of the generic type and a corresponding To create a nozzle through which at low production Expense a noise effect can be attenuated without causing significant losses occur at the air output of the fan.

Erfindungsgemäß wird diese Aufgabe dadurch gelöst, daß die Wandung der Lufteintrittsdüse im Bereich des Störungselementes hinterschnittfrei und derart ausgebildet ist, daß zur Erzeugung der Luftdurchmischung am Störungselement, welches als Prägung in der Wandung ausgebildet ist, eine in Bezug auf die Ausbildung einer turbulenten Strömung kritische Strömungsgeschwindigkeit erreicht, eine Ablösung der Grenzschicht jedoch gehemmt wird. According to the invention, this object is achieved in that the Wall of the air inlet nozzle in the region of the fault element undercut-free and designed such that for generating the air mixing at the disturbing element, which is formed as an embossment in the wall, an in Regards the formation of a turbulent flow critical Flow rate achieved, a replacement of the Boundary layer is inhibited, however.

Der Erfindung liegt die Erkenntnis zugrunde, daß Schall durch lokale Druckschwankungen im Luftstrom entsteht, die ihrerseits auf Ablösungserscheinungen oder starke Geschwindigkeitsänderungen des Luftstromes zurückzuführen sind. Die verbreiterte Grenzschicht an der Düsenwandung verursacht einen geringeren Geschwindigkeitsgradienten beim Ausgleich zwischen dem aus der Lufteinlaßdüse austretenden Primärstrom der Düse und dem im Spalt zwischen Düse und Laufrad austretenden Sekundärstrom. Der Geschwindigkeitsgradient hat einen direkten Einfluß auf die Schall-Leistung, da er proportional zu den Wechselwirkungskräften ist, die auf die Luftteilchen wirken. Diese Wechselwirkungskräfte auf die Luftteilchen sind wiederum proportional zur akustischen Leistung und somit zum Geräuschpegel. Wird also erfindungsgemäß die Breite des Übergangsbereichs zwischen den beiden Strömungen vergrößert, so stellt sich durch eine Verringerung des Geschwindigkeitsgradienten eine Reduktion beim Geräuschpegel des Düsenpfeifens ein. Erfindungsgmäß wird die Grenzschicht dabei auf der Düseninnenseite vergrößert, was der Tatsache Rechnung trägt, daß die Strömungsgeschwindigkeit der Primärströmung bei Betriebszuständen in Richtung freiblasend größer ist als die Geschwindigkeit der sekundären Spaltströmung.The invention is based on the finding that sound caused by local pressure fluctuations in the air flow, the turn on detachment or strong speed changes attributable to the air flow. The widened boundary layer caused on the nozzle wall a lower speed gradient in the compensation between the exiting from the air inlet nozzle primary stream the nozzle and in the gap between the nozzle and impeller exiting secondary flow. The speed gradient has a direct influence on the sound power since he is proportional to the interaction forces acting on the Air particles act. These interaction forces on the Air particles are in turn proportional to the acoustic Performance and thus the noise level. So is according to the invention the width of the transition area between the two Increases currents, so it turns off by a reduction the speed gradient a reduction in Noise level of the nozzle whistle on. Inventions will be enlarges the boundary layer on the inside of the nozzle, which takes into account the fact that the flow velocity the primary flow at operating conditions in the direction free blowing is greater than the speed of the secondary gap flow.

Bei dem Störungselement, das sich in bevorzugter Ausführung der Erfindung in Umfangsrichtung der Wandung erstrecken kann, kann es sich beispielsweise um ein Zusatzteil oder - in fertigungstechnisch besonders günstiger Ausführung - um eine Prägung, wie eine eingeprägte Sicke, handeln. Das Störungselement kann mit Vorteil so ausgeführt sein, daß die Lufteintrittsdüse als Ziehteil, das heißt ohne Hinterschnitte, sondern nur maximal mit - im Hinblick auf die Längsachse der Düse - zylinderförmigen Flächen der Wandung gefertigt werden kann. Die Teilekosten sind dadurch kaum höher als bei den bisher bekannten eingangs beschriebenen Düsen.In the interference element, which is in a preferred embodiment extend the invention in the circumferential direction of the wall can be, for example, an additional part or in production technology particularly favorable execution - order an embossing, such as an embossed bead act. The Interference element can be advantageously designed so that the air inlet nozzle as a drawn part, that is without undercuts, but only a maximum of - in terms of Longitudinal axis of the nozzle - cylindrical surfaces of the wall can be made. The parts costs are barely higher than in the previously known at the outset Nozzles.

Die Durchmischung und Grenzschichtverbreiterung können dabei - insbesondere im Falle eines Rücksprungs in der Wandung der Lufteinlaufdüse - durch eine infolge des Ansteigen des statischen Drucks in der Strömung verursachte Wirbelbildung des Primärluftstromes bewirkt werden oder kann - insbesondere im Falle eines Vorsprungs in der Wandung der Lufteinlaufdüse (bei Vorliegen einer durch eine sogenannte kritische Reynoldszahl gekennzeichneten kritischen Strömungsgeschwindigkeit) - durch den Umschlag einer laminaren Grenzschichtströmung in eine turbulente Grenzschichtströmung zustande kommen. Während es sich bei Wirbeln um eine um ein Zentrum kreisende Strömung handelt, die sich z.B. unter Ablösung der Grenzschicht von der Wandung ausbilden kann, wird unter Turbulenz eine Strömungsform verstanden, bei der der Hauptstrombewegung zeitlich und räumlich ungeordnete Schwankungsbewegungen überlagert sind. Bei aufgeprägter fester Strömungsgeschwindigkeit kann die Breite einer turbulenten Grenzschicht bis auf etwa das Dreifache der Breite einer laminaren Grenzschicht ansteigen. Ein weiterer Vorteil der Erzeugung einer turbulenten Grenzschicht besteht darin, daß eine Grenzschichtablösung des Primärluftstromes von der Wandung der Einströmdüse gehemmt wird. Da die Strömungsgeschwindigkeit des Primärluftstromes beim Durchtritt durch die Düse ansteigt, sollten die Abmessungen des die Luftdurchmischung und dadurch die Verbreiterung der Grenzschicht an der Düsenwandung verursachende Störungselementes in einem Maß, das dem Abstand des Störungselementes von dem dem Ausblasabschnitt abgewandten Rand des Einströmabschnittes entspricht, abnehmen. D.h. je näher das Störungselement am laufradseitigen Düsenende liegt, desto kleiner sollte es ausgeführt sein, um eine Wirkungsgradreduzierung zu vermeiden.The mixing and boundary layer broadening can in this case - especially in the case of a return in the Wall of the air inlet nozzle - by a result of Increasing the static pressure in the flow caused Vortex formation of the primary air flow can be effected or can - especially in the case of a projection in the Wall of the air intake nozzle (in the presence of a through a so-called critical Reynolds number marked critical Flow velocity) - by the envelope of a laminar boundary layer flow into a turbulent boundary layer flow come about. While it is at Whirl around a flow circulating around a center, which is e.g. with detachment of the boundary layer from the Form wall, turbulence becomes a flow form understood, in which the mainstream movement temporally and spatially disordered fluctuation movements are superimposed. With impressed fixed flow velocity can be the width of a turbulent boundary layer up to about three times the width of a laminar boundary layer increase. Another advantage of generating a turbulent boundary layer is that a boundary layer separation of the primary air flow from the wall of the Inlet nozzle is inhibited. Because the flow velocity the primary air flow as it passes through the nozzle increases, the dimensions of the air mixing should be and thereby the widening of the boundary layer at the Nozzle wall causing disturbance element to an extent that is the distance of the perturbation element from the blow-out section facing away from the edge of the inflow section, lose weight. That the closer the fault element on Impeller-side nozzle end is, the smaller it should be be executed in order to avoid an efficiency reduction.

Weitere vorteilhafte Ausgestaltungsmerkmale der Erfindung sind in den Unteransprüchen sowie der folgenden Beschreibung enthalten.Further advantageous embodiment features of the invention are in the subclaims and the following description contain.

Anhand eines in der Zeichnung dargestellten, bevorzugten Ausführungsbeispiels soll im folgenden die Erfindung näher erläutert werden. Dabei zeigen:

Fig. 1: eine perspektivische Darstellung der erfindungswesentlichen Teile eines erfindungsgemäßen Radialventilators, einschließlich einer erfindungsgemäßen Düse,
Fig. 2: eine Seitenansicht der in Fig. 1 dargestellten erfindungswesentlichen Teile eines erfindungsgemäßen Radialventilators,
Fig. 3: einen Fig. 2 entsprechenden Axialschnitt der erfindungswesentlichen Teile eines erfindungsgemäßen Radialventilators,
Fig. 4: eine in Fig. 3 mit IV bezeichnete Einzelheit in vergrößerter Darstellung.

Reference to a preferred embodiment shown in the drawing, the invention will be explained in more detail below. Showing:

Fig. 1: a perspective view of the invention essential parts of a centrifugal fan according to the invention, including a nozzle according to the invention,
Fig. 2: 1 a side view of the parts of a radial ventilator according to the invention shown in FIG. 1,
Fig. 3: 2 corresponding axial section of the invention essential parts of a centrifugal fan according to the invention,
Fig. 4: a designated in Fig. 3 with IV detail in an enlarged view.

In den verschiedenen Figuren der Zeichnung sind gleiche Teile stets mit den gleichen Bezugszeichen versehen und werden daher in der Regel jeweils nur einmal beschrieben.In the different figures of the drawing are the same Parts always provided with the same reference numerals and are therefore usually described only once in each case.

Wie zunächst Fig. 1 und 2 veranschaulichen, weist ein erfindungsgemäßer Radialventilator eine trichterförmige Lufteinlaufdüse 1 für den Eintritt eines axial (Achse X-X) gerichteten Primärluftstromes P und ein den Primärluftstrom P umlenkendes, einen radialen Luftstrom R erzeugendes freiblasendes Laufrad 2 auf. Die Wandung 3 der Lufteinlaßdüse 1 weist einen im wesentlichen kegelstumpfmantelförmig ausgebildeten Einströmabschnitt 3a und einen sich in axialer Richtung X-X an den Einströmabschnitt 3a einstückig anschließenden, im wesentlichen zylindermantelförmigen, koaxial zu einer zentrischen Ansaugöffnung 4 (vgl. Fig. 4) des Laufrades 2 angeordneten, insbesondere in die Ansaugöffnung 4 hineinragenden Ausblasabschnitt 3b auf. Zwischen dem Laufrad 2, insbesondere zwischen einer vorderen Deckscheibe 2a des Laufrades 2, und der Wandung 3, insbesondere ihres Einströmabschnittes 3b, der Lufteinlaßdüse 1 befindet sich ein Spalt 5 zum Einlaß eines Sekundärluftstromes S, dessen Darstellung insbesondere Fig. 4 deutlich zu entnehmen ist.As initially FIGS. 1 and 2 illustrate, FIG inventive centrifugal fan a funnel-shaped Air inlet nozzle 1 for the entry of an axial (axis X-X) directed primary air flow P and the primary air flow P deflecting, a radial air flow R generating free-blowing impeller 2 on. The wall 3 of the air inlet nozzle 1 has a substantially truncated cone-shaped formed inflow section 3a and a in axial direction X-X to the inflow section 3a in one piece subsequent, substantially cylinder jacket-shaped, coaxial with a central suction opening 4 (see Fig. 4) arranged the impeller 2, in particular in the suction port 4 projecting outflow section 3b. Between the impeller 2, in particular between a front cover plate 2a of the impeller 2, and the wall 3, in particular its inflow section 3b, the air inlet nozzle 1 is located a gap 5 to the inlet of a secondary air flow S, its representation in particular Fig. 4 clearly apparent is.

Während die Lufteinlaßdüse 1 fest montiert ist, führt das Laufrad 2 - beispielsweise angetrieben durch einen nicht dargestellten Elektromotor - zu Erzeugung der verschiedenen Luftströme P, S, R mit Hilfe von zwischen der vorderen Deckscheibe 2a und einer hinteren Deckscheibe 2b angeordneten Schaufeln 2c eine rotatorische Bewegung um die Achse X-X aus.While the air inlet nozzle 1 is fixedly mounted, this leads Impeller 2 - for example, driven by a not illustrated electric motor - to produce the various Air flows P, S, R with the help of between the front Cover disc 2a and a rear cover disc 2b arranged 2c scoops a rotary motion about the axis X-X off.

Die Wandung 3 der Lufteinlaßdüse 1 weist erfindungsgemäß am Umfang mindestens ein von einem dem Ausblasabschnitt 3b abgewandten (nicht näher bezeichnetem) Rand des Einströmabschnittes 3a beabstandetes Störungselement 6a auf, durch das in der Lufteinlaßdüse 1 eine an ihrer Wandung 3 befindliche Grenzschicht, in der in zentrifugaler Richtung ein Geschwindigkeitsabfall des Primärluftstromes P erfolgt, infolge einer Luftdurchmischung verbreitert wird. Das Störungselement 6a befindet sich dabei im Bereich des Einströmabschnittes 3a der Düsenwandung 3. Durch die gegenüber einer ungestörten Strömung verbreiterte Grenzschicht wird vorteilhafterweise eine Geräuschreduzierung des Düsenpfeifens ohne nennenswerte Auswirkung auf die Luftleistung des Ventilators erreicht, da der Gradient des zentrifugalen Geschwindigkeitsabfalls verringert und so nachfolgend im Bereich des Laufrades 2 auch die Breite eines Übergangsbereichs (Turbulenzgebiet) zwischen der primären Strömung P und der sekundären Strömung S vergrößert wird.The wall 3 of the air inlet nozzle 1 according to the invention on Circumference at least one of the blow-out section 3b remote (not specified) edge of the inflow section 3a spaced disturbance element 6a, through in the air inlet 1 a located on its wall 3 Boundary layer, in the centrifugal direction a drop in velocity of the primary air flow P takes place, widened due to air mixing. The Fault element 6a is located in the region of Inflow section 3a of the nozzle wall 3. Through the opposite an undisturbed flow widened boundary layer is advantageously a noise reduction of the Nozzle whistle without significant impact on air performance reaches the fan, since the gradient of the centrifugal Reduced speed drop and so on Subsequently, in the region of the impeller 2 and the width a transitional area (turbulence area) between the primary flow P and the secondary flow S increases becomes.

Ein zweites Störungselement 6b mit gleicher Wirkung befindet sich im Bereich des Ausblasabschnittes 3b der Düsenwandung 3. Sowohl das erste Störungselement 6a als auch das zweite Störungselement 6b erstrecken sich in Umfangsrichtung der Wandung 3 und sind in fertigungstechnisch einfacher Weise als Prägungen (Sicken) ausgebildet. A second disturbance element 6b with the same effect is located in the region of the blow-off section 3b of the nozzle wall 3. Both the first interference element 6a and the second interference element 6b extend in the circumferential direction the wall 3 and are easier to manufacture Way as embossments (beads) formed.

In einer weiteren, nicht dargestellten Ausführungsform kann das jeweilige Störungselement 6a, 6b auch durch einzelne, in Umfangsrichtung unterbrochene Teilstörungselemente gebildet sein, die durch noppenartige, nach innen in Richtung des Primärluftstromes P weisende Erhebungen bzw. Prägungen gebildet sind. Diese noppenartigen Prägungen können in ihrer Grundgestalt sowohl im wesentlichen rechteckförmig oder kreisförmig, als auch ellipsenförmig ausgebildet sein.In a further, not shown embodiment the respective interference element 6a, 6b also by individual, Broken in the circumferential direction Partial disturbance elements be formed by pimple-like, inward in Direction of the primary air flow P pointing surveys or Embossments are formed. These nubby imprints may in their basic form both substantially rectangular or circular, as well as elliptical be.

Außerdem besteht die Möglichkeit, das Störungselement 6a, 6b derart auszubilden, daß Anfang und Ende des Störungselementes einen axialen Versatz gegeneinander aufweisen. Dadurch tritt vorteilhafterweise zu der im wesentlichen in radialer Richtung erfolgenden Luftdurchmischung eine Luftdurchmischung in Umfangsrichtung hinzu.In addition, it is possible, the fault element 6a, 6b form such that the beginning and end of the fault element have an axial offset against each other. This advantageously occurs in the substantially in radial direction taking place air mixing a Air mixing in the circumferential direction added.

Durch die Erfindung wird bei hohem Ventilatorwirkungsgrad mit konstruktiv einfachen Mitteln an der erfindungsgemäßen Einlaufdüse 1 eine wirksame Geräuschreduzierung erreicht. Die Erfindung ist aber nicht auf das dargestellte Ausführungsbeispiel beschränkt, sondern umfaßt auch alle im Sinne der Erfindung gleichwirkenden Ausführungen, beispielsweise Radialventilatoren ohne Überdeckung des Spaltes zwischen der Einlaufdüse 1 und dem Laufrad 2. So kann der Ausblasabschnitt 3b der Wandung 3 der Lufteinlaßdüse 1 in die Ansaugöffnung 4 des Laufrades 2 hineinragen, aber auch bündig mit der Ansaugöffnung 4 abschließen oder vor der Ansaugöffnung 4 enden.By the invention is at high fan efficiency with structurally simple means to the invention Inlet nozzle 1 achieved an effective noise reduction. The invention is not on the illustrated embodiment limited, but includes all in the Meaning of the invention equivalent embodiments, for example Centrifugal fans without overlapping of the gap between the inlet nozzle 1 and the impeller 2. So can the Blow-out section 3b of the wall 3 of the air inlet nozzle 1 in the suction port 4 of the impeller 2 protrude, but also flush with the intake 4 or before the Inlet opening 4 end.

Ein Einsatz der erfindungsgemäßen Düse, deren bevorzugte Verwendung als Einlaufdüse 1 für den erfindungsgemäßen Radialventilator vorstehend beschrieben wurde, ist auch für andere Anwendungsfälle möglich.An insert of the nozzle according to the invention, whose preferred Use as inlet nozzle 1 for the invention Radial fan has been described above, is also for other applications possible.

Des weiteren kann der Fachmann zusätzliche zweckmäßige technische Maßnahmen und Details, wie beispielsweise eine geeignete Dimensionierung des Störungselementes bzw. der Störungselemente 6a, 6b oder auch zur Verbesserung der Leistungscharakteristik - derart, wie sie eingangs beschrieben wurden, vorsehen.Furthermore, the skilled person may additional appropriate technical measures and details, such as a suitable dimensioning of the interference element or the Fault elements 6a, 6b or to improve the Performance characteristics - as described above were to provide.

Claims

Radial fan having a funnel-shaped air inlet nozzle (1) for the admission of an axial primary air stream (P), and having an in particular free-blowing rotor (2), which diverts the primary air stream (P) and generates a radial air stream (R), the wall (3) of the air inlet nozzle (1) having an inflow portion (3a), which is substantially in the form of a frustoconical shell, and a blow-out portion (3b), which adjoins the inflow portion (3a) in the axial direction (X-X), is substantially in the form of a cylindrical shell, and is arranged coaxially with respect to a central intake opening (4) of the rotor (2), a gap (5) for the admission of a secondary air stream (S) being located between the rotor (2) and the wall (3) of the air inlet nozzle (1), the wall (3) of the air inlet nozzle (1), at the periphery, having at least one disturbance element (6a, 6b), which is at a distance from an edge of the inflow portion (3a) that is remote from the blow-out portion (3b) and which, in the air inlet nozzle (1), widens a boundary layer of the primary air stream (P) located at the wall (3) of the air inlet nozzle (1) as a result of air mixing, characterized in that the wall (3) of the air inlet nozzle (1), in the region of the disturbance element (6a, 6b), is designed without undercuts and in such a manner that to produce the air mixing at the disturbance element (6a, 6b), which is designed as a stamp formation in the wall (3), a flow velocity which is critical with respect to the formation of a turbulent flow is reached but detachment of the boundary layer is inhibited.
Radial fan according to Claim 1, characterized in that the at least one disturbance element (6a, 6b) extends in the peripheral direction of the wall (3).
Radial fan according to Claim 1 or 2, characterized in that the disturbance element (6a, 6b) is formed by individual partial disturbance elements which are interrupted in the peripheral direction of the wall (3) and are formed by in particular stud-like elevations or stamp formations which face in the direction of the primary air stream (P) and are preferably substantially rectangular, circular or elliptical in basic form.
Radial fan according to one of Claims 1 to 3, characterized in that the disturbance element (6a, 6b) has a screw-like profile, in particular in such a manner that the start and end of the disturbance element (6a, 6b) are axially offset with respect to one another.
Radial fan according to one of Claims 1 to 4, characterized in that blades (2c) of the rotor (2) are arranged between a front covering disc (2a) and a rear covering disc (2b).
Radial fan according to one of Claims 1 to 5, characterized in that the blow-out portion (3b) of the wall (3) of the air inlet nozzle (1) projects into the intake opening (4) of the rotor (2), ends flush with the intake opening (4) or ends before the intake opening (4).
Radial fan according to one of Claims 1 to 6, characterized in that at least one disturbance element (6a) is arranged in the inflow portion (3a) of the wall (3) of the air inlet nozzle (1).
Radial fan according to one of Claims 1 to 7, characterized in that at least one disturbance element (6b) is arranged in the blow-out portion (3b) of the wall (3) of the air inlet nozzle (1).
Radial fan according to one of Claims 1 to 8, characterized in that at least one disturbance element (6a, 6b) is formed as a protuberance with respect to the remaining profile of the wall (3) of the air inlet nozzle (1).
Radial fan according to one of Claims 1 to 9, characterized in that at least one disturbance element (6a, 6b) is designed as a recessed formation with respect to the remaining profile of the wall (3) of the air inlet nozzle (1).
Radial fan according to one of Claims 1 to 10, characterized in that at least one disturbance element (6a, 6b) is formed as a bead in the wall (3) of the air inlet nozzle (1).
Nozzle, in particular funnel-shaped inlet nozzle (1), the wall (3) of which has an inflow portion (3a), which is designed substantially in the form of a frustoconical shell, and a blow-out portion (3b), which adjoins the inflow portion (3a) in the axial direction (X-X) and is substantially in the form of a cylindrical shell, for preferred use for the admission of an axial primary air stream (P) into a radial fan which has a rotor (2) that deflects the primary air stream (P) and generates a radial air stream (R), a gap (5) for the admission of a secondary air stream (S) being located between the rotor (2) and the wall (3) of the air inlet nozzle (1), the wall (3), at the periphery, having at least one disturbance element (6a, 6b) which is spaced apart from an edge of the inflow portion (3a) that is remote from the blow-out portion (3b) and which widens a boundary layer of the primary air stream (P) located at the wall (3) as a result of air mixing, characterized in that the wall (3) of the air inlet nozzle (1), in the region of the disturbance element (6a, 6b), is designed without undercuts and in such a manner that to produce the air mixing at the disturbance element (6a, 6b), which is designed as a stamp formation in the wall (3), a flow velocity which is critical with respect to the formation of a turbulent flow is reached but detachment of the boundary layer is inhibited.
Nozzle according to Claim 12, characterized by one or more of the features of the characterizing part of Claims 2 to 4 and/or 7 to 11.