EP2494212B1 - Radialgebläse - Google Patents
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- EP2494212B1 EP2494212B1 EP10739586.5A EP10739586A EP2494212B1 EP 2494212 B1 EP2494212 B1 EP 2494212B1 EP 10739586 A EP10739586 A EP 10739586A EP 2494212 B1 EP2494212 B1 EP 2494212B1
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Definitions
- the invention relates to a radial blower with a housing and an impeller arranged therein, around which a substantially spirally enlarging in the flow direction pressure chamber is formed, wherein in the housing a tongue is arranged, which extends with its free end substantially in the circumferential direction, and a diffuser is formed on the housing, which has a plurality of flow sections, wherein at least a first of the flow sections extends within the housing and wherein the cross sections of the flow sections increase at least in sections towards the air outlet.
- the fan assemblies of the present invention are often used in heating technology as premixing fans, with gas and air typically being premixed into a combustible mixture.
- the arrangement of such radial fan in the heating technology requires that a fan is provided in extremely small space, which can be operated with high efficiency with low noise.
- an impeller generates a swirling flow from a center of rotation to the outside.
- the pulse energy which is mainly present as a twist, is converted into pressure energy.
- the swirl from the flow is deflected by means of a guide and collected the mass flow. By expanding the flow cross-section, at least part of the pulse energy can be converted back into static pressure.
- a diffuser can be provided, which is inexpensive and can be used over a wide range especially for smaller blowers.
- the widening of the flow cross-section is achieved by using a spiral housing, the outer region of which widens continuously around the central fan wheel area with respect to the cross-section, so that the flow and the fan wheel can be picked up and tangentially removed at the end.
- a tongue causes the flow to "peel off".
- Such a tongue is, for example, in the European application with the application number 04 400 016.4 disclosed.
- the tongue is not simply formed parallel to the axis of rotation, but rises, starting from the spiral, at acute angles.
- the structure of the tongue also significantly influences the noise of the fan.
- the diffusers arranged in the region of the air outlet should not have a larger opening angle than 10 ° in any direction in order to reliably prevent separation of the flow.
- the maximum pressure recovery in a diffuser at given Spiralendquerites is determined. If the dimensions of the diffuser are limited by structural or manufacturing reasons in individual directions, an optimal design of the diffuser is not possible.
- Radial fans with expanding pressure chamber to the air outlet are, for example, in the publications US 2004/062646 A1 . WO 84/03740 A1 . US 6314894 B1 . US 2003/049122 A1 and EP 2006610 A1 disclosed.
- a diffuser is formed so that no flow separation occurs, even if individual opening angles greater than 10 °, this is achieved in particular by the fact that the diffuser not downstream of the spiral housing, but is already at least partially formed in the interior of the spiral housing, whereby both a substantially lossless flow and low volume of construction can be achieved.
- the diffuser has for this purpose a plurality of flow sections, preferably the three, on, wherein the first flow section still within the housing, the second flow section in the free end of the tongue downstream in the flow direction and the third flow section in the upstream region of the air or Mixture outlet extends.
- the spiral housing encloses the impeller without the first flow section of the diffuser and without the tongue by a maximum of 310 °, i.
- the second flow section of the diffuser adjoins the first flow section in the flow direction and preferably extends over a length of one to two thirds of the total length measured from the end of the first flow section to the air outlet. In this area, it is possible to increase the flow area from the first flow section to the second flow section so that neither flow separation nor excessive noise is exhibited.
- the diffuser starting from the free end of the tongue to the air outlet, by tuning the overall geometry selectively have an opening angle of about 10 °, without the cited by the literature flow separation occurs.
- this is achieved by providing a first replacement angle at the end of the first flow section formed cross-sectional area to a cross-sectional area formed at the end of the second flow section is less than 10 °.
- a second replacement angle of a cross-sectional area formed at the end of the second flow section to a cross-sectional area formed at the air outlet is preferably less than 7 °.
- the diffuser in the region of the third flow section which follows the second flow section in the flow direction, may be formed as a manifold in order to minimize the required installation space.
- the material and space required for an additional manifold is very high, because in addition to the blower housing and the diffuser still an additional component is placed, which itself must be equipped with large radii in order to exclude flow separation. It is also difficult to match extra components precisely to minimize the disadvantages mentioned.
- the manifold in the diffuser, wherein the manifold is preferably formed such that the normal of the cross section at the end of the second flow section to the normal of the cross section at the air outlet at an angle of at least 15 °, but at most 80 °. In between, any angles are possible.
- the cross-section of the diffuser or the bend in the region of the air outlet is formed essentially with an aspect ratio of 4: 3, wherein the housing wall extending from the tongue to the air outlet is curved in the direction of the center the cross-sectional area at the air outlet ends. The flow can thus be performed in the tongue following area, without detaching, to the air outlet at the manifold.
- the housing can be formed from a lower part and a cover, wherein the cover in the third flow section (elbow) has a ramp extending in the direction of the lower part.
- a “ramp” is understood to any training, which extends from the lid in the direction of the lower part such that the cross section is reduced.
- the ramp can extend over the entire width or be provided only in sections. In any case, it is favorable if the end of the ramp in the region of the air outlet is flush with the lower housing part.
- the height of the diffuser in the second flow section increases substantially steadily and decreases substantially steadily in the region of the third flow section.
- the height reduction may be possible in an embodiment by the provision of the ramp. As the height direction while the axial direction of the impeller is defined. By reducing the cross section in the last section, an acceleration of the flow and thereby an optimized inflow into the manifold is achieved.
- a diffuser can be provided on a radial fan that is constructed so that no flow separation occurs, even if individual areas of the diffuser or manifold have an opening angle greater than 10 °. Due to the specific design of the replacement angle in the various flow sections and by the initiation of the diffuser effect in the interior of the spiral housing and the formation of the third flow section as a manifold a small volume of construction with maximum efficiency and extremely low noise is achieved.
- Fig. 1 shows a radial fan 1 with a housing 2 and an impeller arranged therein 3.
- the housing 2 has a substantially spiral shape, wherein in the outer region in the flow direction in the circumferential direction substantially steadily expanding pressure chamber 4 is formed in the end in a on the Housing trained diffuser 6 passes.
- the diffuser 6 has three flow sections X, Y, Z, wherein the first flow section X within the housing 2 and the third flow section Z are formed as a manifold 8.
- the flow cross sections of the diffuser 6 enlarge at least in sections in all sections X, Y, Z, wherein in the first and second flow section X, Y there is a substantially continuous extension.
- a circumferentially arranged tongue 5 is provided, the free end 5 'forms the beginning of the spiral shape and which serves for a "peeling" and subsequent application of the flow.
- the tongue is designed to rise over several sections at acute angles. In the circumferential direction, the tongue 5 extends through the angle ⁇ , in the present case by about 30 °, measured from the free end 5 'of the tongue to a line extended to the end of the second flow section Y of the diffuser.
- the formed inside the housing first flow section X of the diffuser 6 encloses the circumference of the housing by the angle ⁇ , according to Fig. 2 about 70 °.
- the angle ⁇ is to be greater than 50 ° in order to ensure the advantages of the present invention.
- the diffuser 6 opens by more than 10 °, the replacement angle of the respective arranged at the end of the flow sections cross-sectional areas A1, A2, C meet the criterion that the replacement angle of A1 to A2 is less than 10 ° and from A2 to C is less than 7 °.
- d is to be chosen such that the third flow section Z extends at the second flow section Y for a length of one to two thirds of the total length from the cross-sectional area A1 to the exit surface C.
- the tongue 5 extends from its free end 5 'tangentially to the housing wall substantially in the direction of the main axis of the diffuser 6 and then passes in the third flow section Z in a substantially parallel to the outer wall of the diffuser shape (seen in plan view).
- the diffuser 6 is designed so that the end cross-section does not change more than a certain amount, starting from the starting cross-section, in order to prevent separation of the flow.
- the third flow section Z formed as a manifold 8 at the air outlet has a substantially rectangular shape with an aspect ratio of 4: 3, wherein the housing wall extending from the tongue 5 to the air outlet 7 ends arcuately to the center of the cross-sectional area C at the air outlet 7.
- FIG. 2 is a sectional view of the radial fan Fig. 1 shown.
- the housing 2 has a lower part 2 'and a lid 2 "which are fastened to one another
- the fan wheel 3 arranged in the interior of the housing 2 extends in a radial direction into the first and second flow sections X, Y of the diffuser 6.
- the diffuser 6 increases continuously in the height direction h in the first and second flow sections Y, Y, whereby in the third flow section Z the height h is reduced in sections by a ramp 9 arranged on the cover 2 "in the region of the air outlet.
- the ramp 9 is flush with the lower housing part 2 'in the region of the air outlet 7 and ensures permanent contact of the flow over the entire length of the diffuser in the vertical direction.
- the formed as a manifold 8 third flow section Z directs the flow by an angle ⁇ of about 60 °, which is formed by the normal of the cross section A2 to the normal of the cross section C.
- ⁇ of about 60 °
- the invention is not limited in its execution to the embodiment shown above. Rather, a number of variants are conceivable, which make use of the illustrated solution even with fundamentally different embodiments and are also within the scope of the invention. Thus, it is for example possible to form the housing in one piece or to adjust the flow within the diffuser not by the outer wall itself, but by additionally introduced means for changing the cross section.
Landscapes
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Mechanical Engineering (AREA)
- General Engineering & Computer Science (AREA)
- Structures Of Non-Positive Displacement Pumps (AREA)
Description
- Die Erfindung betrifft ein Radialgebläse mit einem Gehäuse und einem darin angeordneten Gebläserad, um das ein sich in Strömungsrichtung im Wesentlichen spiralförmig vergrößernder Druckraum ausgebildet ist, wobei in dem Gehäuse eine Zunge angeordnet ist, die sich mit ihrem freien Ende im Wesentlichen in Umfangsrichtung erstreckt, und an dem Gehäuse ein Diffusor ausgebildet ist, der mehrere Strömungsabschnitte aufweist, wobei sich mindestens ein erster der Strömungsabschnitte innerhalb des Gehäuses erstreckt und wobei sich die Querschnitte der Strömungsabschnitte zum Luftauslass hin zumindest abschnittsweise vergrößern.
- Die Gebläseanordnungen der vorliegenden Erfindung werden häufig in der Heiztechnik als vormischende Gebläse eingesetzt, wobei ueblicherweise Gas und Luft zu einem zundfähigen Gemisch vorgemischt werden. Die Anordnung derartiger Radialgebläse in der Heiztechnik erfordert, dass bei äußerst geringem Bauraum ein Gebläse bereitgestellt wird, das mit hohem Wirkungsgrad bei geringer Geräuschbildung betrieben werden kann. Bei derartigen Radialgebläsen erzeugt ein Gebläserad eine drallbehaftete Strömung von einem Drehzentrum nach außen. Um die in der Strömung überführte Energie möglichst effizient zu nutzen, wird die vor allem als Drall vorliegende Impulsenergie in Druckenergie umgewandelt. Dazu wird der Drall aus der Strömung mittels einer Leiteinrichtung umgelenkt und der Massenfluss gesammelt. Durch eine Erweiterung des Strömungsquerschnitts kann zumindest ein Teil der Impulsenergie in statischen Druck zurückgewandelt werden. Als Leiteinrichtung kann dafür beispielsweise ein Diffusor vorgesehen sein, der gerade bei kleineren Gebläsen kostengünstig und über einen weiten Bereich einsetzbar ist. Die Erweiterung des Strömungsquerschnitts wird dadurch erzielt, dass ein Spiralgehäuse verwendet wird, dessen Außenbereich sich um den zentralen Gebläseradbereich bezüglich des Querschnitts stetig erweitert, so dass die Strömung und das Gebläserad aufgenommen und am Ende tangential abgeführt werden kann. In dem Bereich des Spiralgehäuses, in dem das weite Ende auf den Anfang der Spirale trifft, sorgt eine Zunge für das "Abschälen" der Strömung. Eine derartige Zunge ist beispielsweise in der europäischen Anmeldung mit der Anmeldenummer
offenbart. Unter anderem aus akustischen Gründen wird die Zunge nicht einfach parallel zur Drehachse ausgebildet, sondern steigt, ausgehend von der Spirale, in spitzen Winkeln an. Ferner beeinflusst auch die Struktur der Zunge wesentlich die Geräuschbildung des Gebläses.04 400 016.4 - Weiterer Stand der Technik zu Radialgebläsen mit Diffusor ist beispielsweise bekannt durch die Druckschriften
US 2004/062646 A1 , oderWO 84/03740 A1 US 6,314,894 B1 . - Bei Radialgebläsen gemäß dem Stand der Technik ist nachteilig, dass der Diffusor zumeist nach Abschluss der Spiralform des Gehäuses aufgesetzt wird, um für maximalen Druckrückgewinn zu sorgen. Damit geht jedoch ein vergrößerter Bauraum des Radialgebläses einher.
- Bei einer solchen Ausbildung eines Spiralgehäuses mit sich anschließendem Diffusor bildete bisher die Zunge den Übergang zum Diffusor. In diesem Fall ist jedoch der Anfangsquerschnitt des Diffusors nicht klar bestimmbar. Durch diese Unbestimmtheit wird der Diffusor häufig zu klein oder zu groß ausgelegt, so dass nicht der maximal mögliche Druck zurückgewonnen wird bzw. die Strömung im Diffusor abreißt. Wird die Zunge nicht als extra Bauteil, wie oben beschrieben, gebildet, sondern als einfache Stufe geformt, besteht insbesondere in dem der Zunge in Strömungsrichtung nachfolgenden Bereich die Gefahr einer Strömungsablösung.
- Aus der Fachliteratur ist bekannt, dass die im Bereich des Luftaustritts angeordneten Diffusoren in keine Richtung einen größeren Öffnungswinkel als 10° aufweisen sollten, um ein Ablösen der Strömung sicher zu verhindern. Somit ist auch der maximale Druckrückgewinn in einem Diffusor bei gegebenen Spiralendquerschnitt bestimmt. Sind bei dem Diffusor die Abmessungen durch bauliche oder fertigungstechnische Gründe in einzelne Richtungen beschränkt, ist ein optimales Auslegen des Diffusors nicht möglich.
- Radialgebläse mit sich zum Luftauslass hin aufweitendem Druckraum sind beispielsweise in den Druckschriften
US 2004/062646 A1 , ,WO 84/03740 A1 US 6314894 B1 ,US 2003/049122 A1 undEP 2006610 A1 offenbart. - Bei der vorliegenden Erfindung und einem Radialgebläse mit den Merkmalen des Anspruchs 1 wird ein Diffusor derart ausgebildet, dass keine Strömungsablösung auftritt, selbst wenn einzelne Öffnungswinkel größer als 10° sind, Dies wird insbesondere dadurch erreicht, dass der Diffusor nicht dem spiralförmigen Gehäuse nachgeschaltet, sondern bereits im Inneren des Spiralgehäuses zumindest teilweise ausgebildet ist, wodurch sowohl eine im Wesentlichen verlustfreie Strömung als auch geringes Bauvolumen erzielt werden. Der Diffusor weist hierfür mehrere Strömungsabschnitte, vorzugsweise deren drei, auf, wobei sich der erste Strömungsabschnitt noch innerhalb des Gehäuses, der zweite Strömungsabschnitt sich in dem dem freien Ende der Zunge in Strömungsrichtung nachfolgenden Bereich und der dritte Strömungsabschnitt im vorgelagerten Bereich des Luft- bzw. Gemischaustritts erstreckt.
- Winkel des Außenumfangsgehäuses bestimmen lassen. Als Winkel a ist der Winkel bestimmt, über den sich die Zunge in Umfangsrichtung des Gebläsegehäuses erstreckt. Als β ist der Winkel bestimmt, über den sich die Zunge und ein erster Strömungsabschnitt des Diffusors in Umfangsrichtung des Gehäuses erstrecken. Als Winkel δ ist die Erstreckung des ersten Strömungsabschnitts über den Außenumfang des Gehäuses bestimmt, wobei gilt: δ = β - α. In einer günstigen Ausführung erstreckt sich der mindestens eine erste Strömungsabschnitt des Diffusors über einen Winkel δ von höchstens 50° des Außenumfangs des Gehäuses innerhalb des Gehäuses. Das spiralförmige Gehäuse umschließt das Gebläserad ohne den ersten Strömungsabschnitt des Diffusors und ohne die Zunge um maximal 310°, d.h. der Winkel δ muss größer als 50° sein. Ebenfalls vorteilhaft ist, wenn die Erstreckung der Zunge in Umfangsrichtung um das Gebläserad zwischen α = 15 und 40° ist. Bei Nichteinhaltung der geometrischen Abmaße dieser Bereiche besteht die Gefahr der Strömungsablösung, eines geringen Wirkungsgrades und erhöhter Geräuschbildung.
- Zur Erreichung des hohen Wirkungsgrades bei geringer Bauhöhe wird vorgesehen, dass sich der erste Strömungsabschnitt des Diffusors vom Inneren des Gehäuses bis an eine Ebene erstreckt, die durch die Normale von dem freien Ende der Zunge senkrecht zu der Gehäuseaußenwand gebildet ist. Der zweite Strömungsabschnitt des Diffusors schließt sich an den ersten Strömungsabschnitt in Strömungsrichtung an und erstreckt sich vorzugsweise über eine Länge zwischen einem und zwei Dritteln der vom Ende des ersten Strömungsabschnitts bis zum Luftauslass hin gemessenen Gesamtlänge. In diesem Bereich ist es möglich, die den Strömungsquerschnitt von dem ersten Strömungsabschnitt zu dem zweiten Strömungsabschnitt derart zu vergrößern, dass weder eine Strömungsablösung oder eine übermäßige Geräuschbildung zu verzeichnen ist.
- Bei der vorliegenden Erfindung kann der Diffusor, ausgehend von dem freien Ende der Zunge bis zum Luftauslass hin, durch Abstimmung der Gesamtgeometrie gezielt einen Öffnungswinkel von über 10° aufweisen, ohne dass die von der Fachliteratur zitierte Strömungsablösung auftritt. Erfindungsgemäß wird dies dadurch erreicht, dass ein erster Ersatzwinkel einer am Ende des ersten Strömungsabschnitts gebildeten Querschnittsfläche zu einer am Ende des zweiten Strömungsabschnitts gebildeten Querschnittsfläche kleiner als 10° ist. Ein zweiter Ersatzwinkel einer am Ende des zweiten Strömungsabschnitts gebildeten Querschnittsfläche zu einer am Luftauslass gebildeten Querschnittsfläche ist vorzugsweise kleiner als 7°. Der Ersatzwinkel wird für das erfindungsgemäße Gebläse durch die folgende Formel gebildet, wobei A1 die Querschnittsfläche am Ende des ersten Strömungsabschnitts, A2 die Querschnittsfläche am Ende des zweiten Strömungsabschnitts, D der hydraulische Durchmesser am Ende des ersten Strömungsabschnitts und d die Länge des zweiten Strömungsabschnitts definieren:
- Solange die Abstimmung der Geometrie basierend auf den oben genannten Ersatzwinkeln in den entsprechenden Strömungsabschnitten eingehalten werden, ist es möglich, einen Gesamt-Öffnungswinkel größer als 10° innerhalb des Diffusors zu gewährleisten, ohne dass es zur Strömungsablösung kommt, der Druckrückgewinn jedoch ausreichend groß ist. In einer bevorzugten Ausführung kann der Diffusor im Bereich des dritten Strömungsabschnitts, der dem zweiten Strömungsabschnitt in Strömungsrichtung nachfolgt, als Krümmer ausgebildet sein, um den benötigten Bauraum zu minimieren. Normalerweise ist der Material- und Bauraumbedarf für einen zusätzlichen Krümmer sehr hoch, da neben dem Gebläsegehäuse und dem Diffusor noch ein zusätzliches Bauteil aufgesetzt wird, das selbst mit großen Radien ausgestattet sein muss, um eine Strömungsablösung auszuschließen. Auch ist schwierig, extra Bauteile genau aufeinander abzustimmen, um die genannten Nachteile zu minimieren. Mit der vorliegenden Erfindung ist es möglich, den Krümmer in den Diffusor zu integrieren, wobei der Krümmer vorzugsweise derart ausgebildet ist, dass die Normale des Querschnitts am Ende des zweiten Strömungsabschnitts zu der Normalen des Querschnitts am Luftaustritt einen Winkel von mindestens 15°, maximal jedoch 80° aufweist. Dazwischen sind beliebige Winkel möglich. Der Querschnitt des Diffusors bzw. des Krümmers im Bereich des Luftauslasses ist im Wesentlichen mit einem Seitenverhältnis von 4:3 ausgebildet, wobei die sich von der Zunge zum Luftauslass hin erstreckende Gehäusewand bogenförmig zum Zentrum der Querschnittsfläche am Luftauslass hin endet. Die Strömung kann somit im der Zunge nachfolgenden Bereich, ohne abzulösen, bis zum Luftauslass am Krümmer geführt werden.
- In einer günstigen Ausführung kann das Gehäuse aus einem Unterteil und einem Deckel gebildet sein, wobei der Deckel im dritten Strömungsabschnitt (Krümmer) eine sich in Richtung des Unterteils erstreckende Rampe aufweist. Als "Rampe" versteht sich jede Ausbildung, die sich von dem Deckel in Richtung des Unterteils derart erstreckt, dass der Querschnitt verringert wird. Die Rampe kann sich über die gesamte Breite erstrecken oder lediglich abschnittsweise vorgesehen sein. In jedem Fall ist günstig, wenn das Ende der Rampe im Bereich des Luftauslasses mit dem Gehäuseunterteil bündig abschließt.
- Neben der Aufweitung des Diffusors, ausgehend vom dem freien Ende der Zunge bis hin zur größten Weite, kann ferner vorgesehen sein, dass die Höhe des Diffusors im zweiten Strömungsabschnitt im Wesentlichen stetig zunimmt und im Bereich des dritten Strömungsabschnitts im Wesentlichen stetig abnimmt. Die Höhenreduzierung kann in einer Ausbildung durch das Vorsehen der Rampe ermöglicht sein. Als Höhenrichtung ist dabei die Axialrichtung des Gebläserads definiert. Durch das Reduzieren des Querschnittes im letzen Abschnitt wird eine Beschleunigung der Strömung und dadurch ein optimiertes Einströmen in den Krümmer erreicht.
- Mit den gegebenen geometrischen Abmaßen kann ein Diffusor an einem Radialgebläse bereitgestellt werden, der so aufgebaut ist, dass keine Strömungsablösung auftritt, selbst wenn einzelne Bereiche des Diffusors oder Krümmers einen Öffnungswinkel größer 10° aufweisen. Durch die spezifische Ausbildung der Ersatzwinkel in den verschiedenen Strömungsabschnitten und durch die Einleitung der Diffusorwirkung im Inneren des Spiralgehäuses sowie die Ausbildung des dritten Strömungsabschnitts als Krümmer wird ein geringes Bauvolumen bei maximalem Wirkungsgrad und äußerst geringer Geräuschbildung erzielt.
- Weitere Merkmale, Vorteile und Ausführungsvarianten der Erfindung sind Gegenstand der nachfolgenden Beschreibung sowie der schematischen Darstellung eines Ausführungsbeispiels.
- Es zeigen
- Fig. 1
- eine Draufsicht eines Radialgebläses mit integriertem Diffusor,
- Fig. 2
- eine seitliche Schnittansicht des Radialgebläses aus
Fig. 1 . -
Fig. 1 zeigt ein Radialgebläse 1 mit einem Gehäuse 2 und einem darin angeordneten Gebläserad 3. Das Gehäuse 2 weist eine im Wesentlichen spiralförmige Form auf, wobei im Außenbereich in Strömungsrichtung ein in Umfangsrichtung im Wesentlichen stetig erweiternder Druckraum 4 ausgebildet ist, der im Endbereich in einen an dem Gehäuse ausgebildeten Diffusor 6 übergeht. Der Diffusor 6 weist drei Strömungsabschnitte X, Y, Z auf, wobei der erste Strömungsabschnitt X innerhalb des Gehäuses 2 und der dritte Strömungsabschnitt Z als Krümmer 8 ausgebildet sind. Die Strömungsquerschnitte des Diffusors 6 vergrößern sich zumindest abschnittsweise in allen Abschnitten X, Y, Z, wobei in dem ersten und zweiten Strömungsabschnitt X, Y eine im Wesentlichen stetige Erweiterung vorliegt. Im Bereich des Endes der Spirale des Gehäuses 2 ist eine in Umfangsrichtung angeordnete Zunge 5 vorgesehen, deren freies Ende 5' den Anfang der Spiralform bildet und die für ein "Abschälen" und nachfolgendes Anlegen der Strömung dient. Die Zunge ist derart ausgebildet, dass sie über mehrere Abschnitte mit spitzen Winkeln ansteigt. In Umfangsrichtung erstreckt sich die Zunge 5 um den Winkel α, im vorliegenden Fall um ca. 30°, gemessen von dem freien Ende 5' der Zunge bis zu einer bis zu dem Ende des zweiten Strömungsabschnitts Y des Diffusors verlängerten Linie. Der im Inneren des Gehäuses ausgebildete erste Strömungsabschnitt X des Diffusors 6 umschließt den Umfang des Gehäuses um den Winkel β, der gemäßFig. 2 ca. 70° einnimmt. In jedem Fall ist der Winkel β jedoch größer als 50° auszubilden, um die Vorteile der vorliegenden Erfindung zu gewährleisten. Der erste Strömungsabschnitt X des Diffusors ist außerhalb des Gebläserads 3 gebildet und erstreckt sich innerhalb des Gehäuses bis zu einer von dem freien Ende der Zunge 5' zur Gehäuseaußenwand gedachten Normalen über einen Winkel δ, wobei gilt: δ = β - α, im vorliegenden Fall ca. 40°. - Ausgehend von dem freien Ende der Zunge 5' bis hin zur größten Weite öffnet sich der Diffusor 6 um über 10°, wobei der Ersatzwinkel der jeweils am Ende der Strömungsabschnitte angeordneten Querschnittsflächen A1, A2, C das Kriterium einhalten, dass der Ersatzwinkel von A1 zu A2 kleiner 10° und von A2 zu C kleiner 7° ist. Der Ersatzwinkel wird hierbei nach der Formel
berechnet, wobei D der hydraulische Durchmesser am Strömungseinlass bei der Querschnittsfläche A1 und d der Abstand zwischen den Querschnittsflächen A1 und A2 ist. d ist in jedem Fall so zu wählen, dass sich der dritte Strömungsabschnitt Z an dem zweiten Strömungsabschnitt Y nach einer Länge von einem bis zwei Dritteln der Gesamtlänge von der Querschnittsfläche A1 bis zur Austrittsfläche C erstreckt. - Die Zunge 5 erstreckt sich von ihrem freien Ende 5' tangential zur Gehäusewand im wesentlichen in Richtung der Hauptachse des Diffusors 6 und geht anschließend im dritten Strömungsabschnitt Z in eine im Wesentlichen zur Außenwand des Diffusors parallele Form (in der Draufsicht gesehen) über. Insgesamt ist der Diffusor 6 so gestaltet, dass sich der Endquerschnitt nicht mehr als um ein bestimmtes Maß, ausgehend von dem Startquerschnitt, ändert, um ein Ablösen der Strömung zu verhindern. Dabei weist der als Krümmer 8 ausgebildete dritte Strömungsabschnitt Z am Luftauslass eine im Wesentlichen rechteckige Form mit einem Seitenverhältnis von 4:3 auf, wobei die sich von der Zunge 5 zum Luftauslass 7 hin erstreckende Gehäusewand bogenförmig zum Zentrum der Querschnittsfläche C am Luftauslass 7 endet. Die entlang der Zunge 5 und der nachfolgenden zweiten und dritten Strömungsabschnitte Y, Z verlaufende Strömung kann somit über die gesamte Länge des Diffusors 6 ohne Ablösung und gleichzeitig ein hohes Maß an Druckrückgewinn gewährleistet werden. In
Fig. 2 ist eine Schnittansicht des Radialgebläses ausFig. 1 gezeigt. Das Gehäuse 2 weist ein Unterteil 2' und einen Deckel 2" auf, die aneinander befestigt sind. Das im Inneren des Gehäuses 2 angeordnete Gebläserad 3 erstreckt sich in radialer Richtung bis in den ersten und zweiten Strömungsabschnitt X, Y des Diffusors 6. Der Diffusor 6 vergrößert sich in Höhenrichtung h im ersten und zweiten Strömungsabschnitt Y, Y stetig, wobei im dritten Strömungsabschnitt Z die Höhe h abschnittsweise durch eine im Bereich des Luftauslasses angeordnete Rampe 9 am Deckel 2" verringert wird. Die Rampe 9 schließt mit dem Gehäuseunterteil 2' im Bereich des Luftauslasses 7 bündig ab und gewährleistet ein permanentes Anliegen der Strömung über die Gesamtlänge des Diffusors in Höhenrichtung. Der als Krümmer 8 ausgebildete dritte Strömungsabschnitt Z lenkt die Strömung um einen Winkel τ von ca. 60° um, der gebildet ist durch die Normale des Querschnitts A2 zu der Normalen des Querschnitts C. Es sind jedoch auch andere Umlenkungen von 90° und mehr möglich. - Die Erfindung beschränkt sich in ihrer Ausführung nicht auf das vorstehend gezeigte Ausführungsbeispiel. Vielmehr ist eine Anzahl von Varianten denkbar, welche von der dargestellten Lösung auch bei grundsätzlich anders gearteten Ausführungen Gebrauch machen und ebenfalls im Schutzbereich der Erfindung liegen. So ist es beispielsweise möglich, das Gehäuse einteilig auszubilden oder die Strömungsführung innerhalb des Diffusors nicht durch dessen Außenwand selbst, sondern durch zusätzlich eingebrachte Mittel zur Veränderung des Querschnitts anzupassen.
Claims (13)
- Radialgebläse (1) mit einem Gehäuse (2) und einem darin angeordneten Gebläserad (3), um das ein sich in Strömungsrichtung im Wesentlichen spiralförmig vergrößernder Druckraum (4) ausgebildet ist,
wobei in dem Gehäuse (2) eine Zunge (5) angeordnet ist, die sich mit ihrem freien Ende (5') im Wesentlichen in Umfangsrichtung erstreckt, und
an dem Gehäuse (2) ein Diffusor (6) ausgebildet ist, der mehrere Strömungsabschnitte (X, Y, Z) aufweist, wobei sich mindestens ein erster der Strömungsabschnitte (X) innerhalb des Gehäuses (2) erstreckt und wobei sich die Querschnitte der Strömungsabschnitte (X, Y, Z) zum Luftauslass (7) hin zumindest abschnittsweise vergrößern, dadurch gekennzeichnet dass ein erster Ersatzwinkel µ einer am Ende des ersten Strömungsabschnitts (X) gebildeten Querschnittsfläche A1 zu einer am Ende des zweiten Strömungsabschnitts (Y) gebildeten Querschnittsfläche A2 kleiner 10 GRAD ist, wobei der Ersatzwinkel jeweils gebildet wird durch die Formel und wobei A1 die Querschnittsfläche am Ende des ersten Strömungsabschnitts (X), A2 die Querschnittsfläche am Ende des zweiten Strömungsabschnitts (Y), D der hydraulische Durchmesser am Ende des ersten Strömungsabschnitts (X) und d die Länge des zweiten Strömungsabschnitts (Y) definieren. - Radialgebläse nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass sich der mindestens eine erste Strömungsabschnitt (X) des Diffusors (6) über einen Winkel (δ) von höchstens 50 GRAD des Außenumfangs des Gehäuses innerhalb des Gehäuses erstreckt.
- Radialgebläse nach einem der vorigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass sich der erste Strömungsabschnitt (X) bis an eine Ebene erstreckt, die durch die Normale von dem freien Ende (5') der Zunge (5) senkrecht zu der Gehäuseaußenwand gebildet ist.
- Radialgebläse nach einem der vorigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass sich der zweite Strömungsabschnitt (Y) an den ersten Strömungsabschnitt (X) in Strömungsrichtung anschließt und sich über eine Länge zwischen einem und zwei Dritteln der vom Ende des ersten Strömungsabschnitts (X) bis zum Luftauslass (7) gemessenen Gesamtlänge hin erstreckt.
- Radialgebläse nach einem der vorigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass sich der Diffusor (6) ausgehend von dem freien Ende (5') der Zunge (5) bis zum Luftauslass (7) hin um mindestens 10 GRAD öffnet.
- Radialgebläse nach zumindest einem der vorigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass ein zweiter (u') Ersatzwinkel einer am Ende des zweiten Strömungsabschnitts (Y) gebildeten Querschnittsfläche (A2) zu einer am Luftauslass (7) gebildeten Querschnittsfläche (C) kleiner 7 GRAD ist.
- Radialgebläse nach einem vorigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass sich die Zunge (5) über mindestens 15 bis höchstens 40 GRAD des Außenumfangs des Gebläserads (3) erstreckt.
- Radialgebläse nach zumindest einem der vorigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Diffusor (6) im Bereich des dritten Strömungsabschnitts (Z) als Krümmer (8) ausgebildet ist.
- Radialgebläse nach dem vorigen Anspruch, dadurch gekennzeichnet, dass der Krümmer (8) derart gebildet ist, dass die Normale des Querschnitts am Ende des zweiten Strömungsabschnitts zu der Normalen des Querschnitts (C) am Luftauslass einen Winkel von mindestens 15 GRAD aufweist.
- Radialgebläse nach zumindest einem der vorigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Querschnitt (C) am Luftauslass (7) im Wesentlichen rechteckig mit einem Seitenverhältnis von 4:3 ausgebildet ist, wobei die sich von der Zunge (5) zum Luftauslass (7) hin erstreckende Gehäusewand bogenförmig zum Zentrum der Querschnittsfläche (C) am Luftauslass (7) hin endet.
- Radialgebläse nach zumindest einem der vorigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Gehäuse (2) aus einem Unterteil (2') und einem Deckel (2") gebildet ist, wobei der Deckel (2") im dritten Strömungsabschnitt (Z) eine sich in Richtung des Unterteils (2') erstreckende Rampe (9) aufweist.
- Radialgebläse nach einem der vorigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Höhe (h) des Diffusors (6) im zweiten Strömungsabschnitt (Y) im Wesentlichen stetig zunimmt.
- Radialgebläse nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, dass die Höhe (h) des Diffusors (6) im dritten Strömungsabschnitt (Z) im Wesentlichen stetig abnimmt und die Rampe (9) im Wesentlichen bündig mit dem Gehäuseunterteil (2') im Bereich des Luftauslasses (7) abschließt.
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