EP3215745A1 - Schutzgitter mit verbessertem wirkungsgrad- und geräuschverhalten - Google Patents

Schutzgitter mit verbessertem wirkungsgrad- und geräuschverhalten

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EP3215745A1
EP3215745A1 EP15745489.3A EP15745489A EP3215745A1 EP 3215745 A1 EP3215745 A1 EP 3215745A1 EP 15745489 A EP15745489 A EP 15745489A EP 3215745 A1 EP3215745 A1 EP 3215745A1
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EP
European Patent Office
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radial
protective
webs
protective grid
grid
Prior art date
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Application number
EP15745489.3A
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EP3215745B1 (de
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Michael Strehle
Erhard Gruber
Jens Müller
Manuel Vogel
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Ebm Papst Mulfingen GmbH and Co KG
Original Assignee
Ebm Papst Mulfingen GmbH and Co KG
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Filing date
Publication date
Application filed by Ebm Papst Mulfingen GmbH and Co KG filed Critical Ebm Papst Mulfingen GmbH and Co KG
Publication of EP3215745A1 publication Critical patent/EP3215745A1/de
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Publication of EP3215745B1 publication Critical patent/EP3215745B1/de
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    • F04D—NON-POSITIVE-DISPLACEMENT PUMPS
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    • F04D29/70—Suction grids; Strainers; Dust separation; Cleaning
    • F04D29/701—Suction grids; Strainers; Dust separation; Cleaning especially adapted for elastic fluid pumps
    • F04D29/703—Suction grids; Strainers; Dust separation; Cleaning especially adapted for elastic fluid pumps specially for fans, e.g. fan guards
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
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    • F04D29/40—Casings; Connections of working fluid
    • F04D29/52—Casings; Connections of working fluid for axial pumps
    • F04D29/54—Fluid-guiding means, e.g. diffusers
    • F04D29/541—Specially adapted for elastic fluid pumps
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    • F24F13/00—Details common to, or for air-conditioning, air-humidification, ventilation or use of air currents for screening
    • F24F13/08—Air-flow control members, e.g. louvres, grilles, flaps or guide plates
    • F24F13/082—Grilles, registers or guards
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F04—POSITIVE - DISPLACEMENT MACHINES FOR LIQUIDS; PUMPS FOR LIQUIDS OR ELASTIC FLUIDS
    • F04D—NON-POSITIVE-DISPLACEMENT PUMPS
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    • F04D19/002—Axial flow fans
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F24—HEATING; RANGES; VENTILATING
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    • F24F13/08—Air-flow control members, e.g. louvres, grilles, flaps or guide plates
    • F24F13/082—Grilles, registers or guards
    • F24F2013/088—Air-flow straightener

Definitions

  • the invention relates to protective grids as contact protection for the suction side of fans, for example radial fans or diagonal fans, wherein the protective grids have a planar grid web structure formed of radially spaced radial webs and radially spaced coaxial circumferential webs.
  • the material usually plastic or metal is used with relatively thick wall thicknesses to ensure sufficient stability.
  • the invention is therefore an object of the invention to provide a protective grille for fans that secured to fans over conventional screens an improved overall static efficiency and reduced sound power guaranteed.
  • an at least partially three-dimensionally curved in the axial direction protective grille with fastening means for arrangement on a fan is proposed, the axial central region, however, is further spaced by the at least partially convex shape of the fan and thus the fan wheel.
  • the protective grid has a grid web structure which comprises circumferentially spaced radial webs and radially spaced coaxial circumferential webs, wherein the protective grid has at least one radial outer region and a central region about a central axis of the protective grid, an enveloped by the radial outer region and the central region enveloping surface in the radial Outside area convexly curved and flat in the central region, in particular formed parallel to a radial plane of the protective grid.
  • the arched shape of the protective grille created by the convex envelope radially outer area increases its strength and stability and makes it possible to form the radial webs and peripheral webs in the cross-section thin-walled. This reduces the inflow surface of the webs, the flow resistance generated by the webs and the vortex formation caused by the webs, which in turn leads to noise.
  • the radial webs and / or the circumferential webs have a rectangular cross-section with a height H and a wall thickness B whose ratio is H / B> 3, in particular H / B> 3.5, more preferably H / B> 4 is fixed.
  • the side of the radial and circumferential webs determining the wall thickness B points in or counter to the flow direction, which in the central region is at least essentially an axial direction of the protective grid corresponds.
  • the protective grid is preferably rotationally symmetrical.
  • the central region adjoins in the radial direction directly to the radial outer region, wherein the convexly curved enveloping surface of the radial outer region flows smoothly into the flat central region.
  • This jumpless design of the protective grid along its envelope surface also favors the strength and stability and promotes the ability to form the radial and circumferential webs as described above thin-walled.
  • an intermediate region may be provided, the envelope surface of which has a smaller convex curvature than the radial outer region, but is not formed flat.
  • the circumferential webs arranged in the radial direction in each case at a radial distance r from the axial center of the protective grid each have a varying angular position relative to an axial plane of the protective screen.
  • the angular adjustment of the circumferential webs increases in the direction radially outward of the protective screen.
  • the angle is measured between an extent of the circumferential webs along their height direction (height H) and the axial plane of the protective grid.
  • the increasing angular adjustment of the circumferential webs from the central area in the direction of the radial outer area also contributes to the noise reduction and improved efficiency of the connected fan.
  • the radial webs each have a curved shape in an axial cross-section and extend arcuately with a pointing to the axial center line of the protective grating arch bell.
  • the convexly curved envelope surface in the radial outer region in a lateral cross section determines a partially elliptical contour and is characterized in that the ratio of the radial length a of the outer region to the radius c of the protective grid to a / c> 0, 25 is fixed. This results in a radial extent of the radial outer area of at least 25% of the total radius of the protective grid. Furthermore, a variant embodiment is preferred in which a ratio of the axial height b of the protective grid to the radius c of the protective grid is set to b / c> 0.02.
  • the ratio of the axial height b of the protective grid to the radius c of the protective grid in a range of 0.025 ⁇ b / c ⁇ 1, so that ensures a sufficient axial distance to the connected fan or its fan wheel and at the same time in terms of noise and efficiency optimized guard is provided.
  • the radial webs radially or axially beyond the outermost of the circumferential webs extend and form an outer edge of the protective grid, which is designed to be open flow. Since the protective grid in the outermost radial outer region extends almost exclusively in the axial direction, the main portion is located at an axial extent of the radial webs on the radially outermost peripheral web.
  • the fastening means are integrally formed on the protective grid, in order to enable a connection to the fan via the fastening elements customary in the prior art. chen.
  • the protective grid is formed such that the number of radial webs in the radial outer area is higher than in the central area in order to minimize the flow resistance in the central area. Due to the overall curved shape of the protective grid and the associated increased axial distance of the central region relative to the connected fan or fan wheel, the mesh size of the grid web structure can be increased there. According to the invention, this is done by reducing the number of radial webs provided in the central area, i. their number decreases towards an axial center of the protective grid.
  • the invention further comprises the unit formed of a fan with a protective grid as described above, the efficiency of which is improved and the sound power reduced.
  • Fig. 1 is a perspective view of a protective grid
  • Fig. 2 is a side view of the protective grid of Fig. 1;
  • Fig. 3 is a side sectional view of the protective grid of Fig. 1;
  • FIG. 5 shows a side view of a part of the envelope surface of the protective grid
  • Fig. 6 shows a characteristic comparison of the overall static efficiency of a fan
  • Fig. 7 is a characteristic comparison of the sound power of a fan.
  • the protective grid 1 shows an embodiment of a rotationally symmetrical protective grid 1 is shown in a perspective view.
  • the protective grid 1 has a grid web structure formed by intersecting circumferentially spaced radial webs 2 and radially spaced coaxial circumferential webs 3.
  • the radial webs 2 extend radially outwardly beyond the outermost circumferential web 3 and form a radial radial direction outer edge.
  • At this radial outer edge of the protective grid 1 are integrally formed four mounting webs 4 spaced in the circumferential direction in each case in 90 degree angles.
  • the fastening webs 4 are themselves partially formed from radial webs 2.
  • FIG. 2 shows the protective grid 1 from FIG. 1 in a side view.
  • the protective grid 1 has a circumferential radial outer area A and a central area Z about the central axis.
  • An enveloping surface defined by the radial outer region A and the central region Z is convexly curved in the radial outer region A and flat and flat in the central region Z, so that the central region Z extends parallel to a radial plane X of the protective grating 1.
  • the central region Z adjoins in the radial inward direction directly to the radial outer region A. The transition is flowing.
  • the number of radial webs 2 is higher than in the central region Z. This is realized in that the radial webs 2 extend differently far in the radial inward direction and partially no longer reach the radially inner circumferential webs 2. Thus, the clear mesh size increases within the grid web structure in the central region Z, whereby at the same time the flow resistance decreases.
  • the plurality of circumferential ribs 3 is arranged in the radial direction of the protective grid 1 in each case at a radial distance r from the axial center of the protective grid 1. net.
  • FIG. 2 shows a distance r of the fifth of seven circumferential ridges 3, starting from the axial center axis M.
  • the distance of the radially outermost circumferential ridge 3 is marked with R.
  • the convex curved envelope surface of the protective grid 1 can be specified in more detail.
  • the convexly curved envelope surface defines in a lateral cross-section a partially elliptical contour 5 whose ratio of the radial length a of the radial outer region A to the radius c of the protective grid 1 in the embodiment shown assumes an exemplary value of approximately 0.55.
  • an exemplary value of 0.35 is set in the illustrated embodiment.
  • FIG. 5 shows by way of example an alternative embodiment of a partially elliptic contour 5 of the envelope surface with a stronger convex curvature of the radial outer region A and ratios a / c of more than 0.6 and b / c of more than 0.4.
  • Figure 3 shows a side sectional view of the protective grid of Figure 1 with a section through a radial web 2. Good to see the angular position of the peripheral webs 3. Furthermore, the thin-walled design of the radial webs 2 and 3 circumferential webs is shown, wherein the wall thickness B and height H based was characterized by radial webs 2. However, this is applicable to the circumferential webs 3 accordingly. In cross section, both the radial webs 2 and the peripheral webs 3 are rectangular. The ratio of wall thickness B to height H is in the embodiment shown at a value of 5. The thin-walled design of the webs 2, 3 is characterized by the shape of the protective grid. 1 allows.
  • FIGS. 6 and 7 are graphs showing total static efficiency curves (FIG. 6) and sound power (FIG. 7) at various flow rates through the grille 1 of FIG. 1 and conventional flat grids.
  • the characteristics of the protective grid 1 according to the invention are denoted by 100, those of the conventional protective grid by 200.
  • the fan used is always the same.
  • the total static efficiency of the protective grid 1 according to the invention continues to rise sharply at a volume flow rate of 400 m 3 / h, thereby producing a difference of more than 2%, which is maintained up to the maximum volume flow.
  • the difference in sound power is also evident from a volume flow of 400 m 3 / h, wherein the protective grid 1 according to the invention at the maximum volume flow by more than 4 dBA is quieter than conventional grids.
  • the values measured for the protective grid 1 according to the invention are at a level with values of a fan operation without a protective grid.
  • the invention is not limited in its execution to the above-mentioned preferred embodiments. Rather, a number of variants is conceivable, which makes use of the illustrated solution even with fundamentally different types of use.
  • adjacent circumferential webs can also have an identical angular position.
  • the surfaces of the webs of the protective grid facing the flow direction can have a further adapted shape, for example rounded.

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Abstract

Die Erfindung betrifft ein Schutzgitter für einen Ventilator mit einer Stegstruktur, die in Umfangsrichtung beabstandete Radialstege (2) und in radialer Richtung beabstandete koaxiale Umfangsstege (3) umfasst, wobei das Schutzgitter (1) zumindest einen radialen Auβenbereich (A) und einen Zentralbereich (Z) um eine Mittelachse des Schutzgitters (1) aufweist, und eine von dem radialen Außenbereich (A) und dem Zentralbereich (Z) aufgespannte Hüllfläche im radialen Außenbereich (A) konvex gekrümmt und im Zentralbereich (Z) flach, insbesondere parallel zu einer Radialebene des Schutzgitters (1) ausgebildet sind.

Description

Schutzgitter mit verbessertem Wirkungsgrad- und Geräuschverhalten
Beschreibung:
Die Erfindung betrifft Schutzgitter als Berührschutz für die Saugseite von Ventilatoren, beispielsweise Radialventilatoren oder Diagonalventilatoren, wobei die Schutzgitter eine ebene Gitterstegstruktur gebildet aus in Umfangsrichtung be- abstandeten Radialstegen und in radialer Richtung beabstandeten koaxialen Umfangsstegen aufweisen. Als Material wird üblicherweise Kunststoff oder Metall mit verhältnismäßig dicken Wandstärken verwendet, um eine ausreichende Stabilität zu gewährleisten.
Dabei ist nachteilig, dass sich bei der Ansaugung der Luft durch das Schutzgitter der statische Gesamtwirkungsgrad des Ventilators mit daran angeordnetem Schutzgitter verschlechtert und die Schallleistung insbesondere bei höheren Volumenströmen deutlich erhöht. Der Erfindung liegt deshalb die Aufgabe zugrunde, ein Schutzgitter für Ventilatoren bereit zu stellen, das an Ventilatoren befestigt gegenüber herkömmlichen Schutzgittern einen verbesserten statischen Gesamtwirkungsgrad sowie eine reduzierte Schallleistung gewährleistet.
Diese Aufgabe wird durch ein Schutzgitter mit der Merkmalskombination gemäß Patentanspruch 1 gelöst.
Dabei wird erfindungsgemäß ein zumindest abschnittsweise dreidimensional in axialer Richtung gekrümmtes Schutzgitter mit Befestigungsmitteln zur Anordnung an einem Ventilator vorgeschlagen, dessen axialer Zentralbereich jedoch durch die zumindest abschnittsweise konvexe Form weiter von dem Ventilator und somit dem Ventilatorrad beabstandet ist. Das Schutzgitter weist eine Gitterstegstruktur auf, die in Umfangsrichtung beabstandete Radialstege und in radialer Richtung beabstandete koaxiale Umfangsstege umfasst, wobei das Schutzgitter zumindest einen radialen Außenbereich und einen Zentralbereich um eine Mittelachse des Schutzgitters aufweist, eine von dem radialen Außenbereich und dem Zentralbereich aufgespannte Hüllfläche im radialen Außenbereich konvex gekrümmt und im Zentralbereich flach, insbesondere parallel zu einer Radialebene des Schutzgitters ausgebildet ist.
Die durch den mit einer konvexen Hüllfläche versehenen radialen Außenbereich erzeugte gewölbte Form des Schutzgitters erhöht dessen Festigkeit und Stabilität und ermöglicht es, die Radialstege und Umfangsstege im Querschnitt dünnwandiger auszubilden. Hierdurch reduzieren sich die Anströmfläche der Stege, der durch die Stege erzeugte Strömungswiderstand und die durch die Stege bedingte Wirbelbildung, die wiederum zu Geräuschbildung führt.
In einer vorteilhaften Ausführung weisen die Radialstege und/oder die Umfangsstege einen rechteckigen Querschnitt mit einer Höhe H und einer Wanddicke B auf, deren Verhältnis auf H/B > 3, insbesondere H/B > 3,5, weiter bevorzugt H/B > 4 festgelegt ist. Dabei weist die die Wanddicke B bestimmende Seite der Radial- und Umfangsstege in eine bzw. entgegen der Strömungsrichtung, welche im Zentralbereich zumindest im Wesentlichen einer axialen Richtung des Schutzgitters entspricht.
Das Schutzgitter ist vorzugsweise rotationssymmetrisch ausgebildet. Der Zentralbereich schließt sich in einer günstigen Ausführungsvariante in radialer Richtung unmittelbar an den radialen Außenbereich an, wobei die konvex gekrümmte Hüllfläche des radialen Außenbereichs fließend in den flach ausgebildeten Zentralbereich übergeht. Diese sprunglose Ausbildung des Schutzgitters entlang dessen Hüllfläche begünstigt ebenfalls die Festigkeit und Stabilität und fördert die Möglichkeit, die Radial- und Umfangsstege wie zuvor beschrieben dünnwandiger auszubilden. Alternativ kann zwischen dem radialen Axialbereich und dem Zentralbereich noch ein Zwischenbereich vorgesehen werden, dessen Hüllfläche eine gegenüber dem radialen Außenbereich geringere konvexe Krümmung aufweist, jedoch nicht flach ausgebildet ist.
Bei der Erfindung ist vorgesehen, dass die in radialer Richtung in jeweils einem radialen Abstand r zur axialen Mitte des Schutzgitters angeordneten Umfangsstege jeweils eine variierende Winkelanstellung gegenüber einer Axialebene des Schutzgitters aufweisen. Dabei vergrößert sich in einer günstigen Ausführungsform die Winkelanstellung der Umfangsstege in Richtung radial auswärts des Schutzgitters. Erfindungsgemäß bedeutet das, dass die jeweilige Winkelanstellung der Umfangsstege in Abhängigkeit von deren Abstand r zur axialen Mittelachse des Schutzgitters im Verhältnis zu einem maximalen Abstand R eines äußersten Umfangsstegs zur axialen Mittelachse des Schutzgitters variiert und bei einem Abstandverhältnis r/R=1 ,0 eine Winkelanstellung von 50-70°, bei einem Abstandverhältnis r/R=0,85 eine Winkelanstellung von 30-50°, bei einem Abstandverhältnis r/R=0,70 eine Winkelanstellung von 20-30° und/oder bei einem Abstandverhältnis r/R<0,55 eine Winkelanstellung von 0-20° gegenüber einer Axialebene des Schutzgitters vorgesehen ist. Der Winkel wird gemessen zwischen einer Erstreckung der Umfangsstege entlang ihrer Höhenrichtung (Höhe H) und der Axialebene des Schutzgitters. Die steigende Winkelanstellung der Umfangsstege von dem Zentralbereich in Richtung des radialen Außenbereichs trägt ebenfalls zur Geräuschreduzierung und einem verbesserten Wirkungsgrad des angeschlossenen Ventilators bei. In einer ferner günstigen Ausführung weisen die Radialstege in einem axialen Querschnitt jeweils eine gekrümmte Form auf und verlaufen bogenförmig mit einem zur axialen Mittellinie des Schutzgitters weisenden Bogenbauch.
Ein weiterer positiver Aspekt der Erfindung wird durch die speziell konvex geformte Hüllfläche im radialen Außenbereich des Schutzgitters erzielt. In einer vorteilhaften Lösung ist vorgesehen, dass die konvex gekrümmte Hüllfläche im radialen Außenbereich in einem seitlichen Querschnitt eine teilelliptische Kontur bestimmt und sich dadurch auszeichnet, dass das Verhältnis der radialen Länge a des Außenbereichs zu dem Radius c des Schutzgitters auf a/c > 0,25 festgelegt ist. Daraus ergibt sich eine Radialerstreckung des radialen Außenbereichs von mindestens 25% des Gesamtradius des Schutzgitters. Ferner ist eine Ausführungsvariante bevorzugt, bei der ein Verhältnis der axialen Höhe b des Schutzgitters zu dem Radius c des Schutzgitters auf b/c > 0,02 festgelegt ist. Weiter bevorzugt ist, dass das Verhältnis der axialen Höhe b des Schutzgitters zu dem Radius c des Schutzgitters in einem Bereich von 0,025 < b/c < 1 liegt, so dass ein ausreichender axialer Abstand zu dem angeschlossenen Ventilator bzw. dessen Ventilatorrades gewährleistet und gleichzeitig ein in Sachen Geräuschentwicklung und Wirkungsgrad optimiertes Schutzgitter bereitgestellt ist.
Hinsichtlich der Erstreckung und Anordnung der Umfangsstege und Radialstege des Schutzgitters haben sich mehrere weitere Einflussgrößen als vorteilhaft auf die Geräuschentwicklung und den Wirkungsgrad erwiesen. In einem ersten Aspekt ist vorgesehen, dass sich die Radialstege über den äußersten der Umfangsstege radial bzw. axial hinaus erstrecken und eine Außenkante des Schutzgitters bilden, die dadurch strömungsoffen gestaltet ist. Da sich das Schutzgitter im äußersten radialen Außenbereich fast ausschließlich in axialer Richtung erstreckt, liegt der Hauptanteil bei einer axialen Erstreckung der Radialstege über den radial äußersten Umfangssteg. An der radialen Außenkante des Schutzgitters werden in einer Ausführungsform die Befestigungsmittel einstückig an dem Schutzgitter ausgebildet, um einen Anschluss an den Ventilator über die im Stand der Technik üblichen Befestigungselemente zu ermögli- chen.
In einem weiteren Aspekt wird das Schutzgitter derart ausgebildet, dass die Anzahl der Radialstege im radialen Außenbereich höher ist als im Zentalbereich, um den Strömungswiderstand im Zentralbereich so gering wie möglich zu gestalten. Aufgrund der insgesamt gewölbten Form des Schutzgitters und des damit einhergehenden vergrößerten axialen Abstands des Zentralbereichs gegenüber dem angeschlossenen Ventilator bzw. Ventilatorrad kann dort die Maschenweite der Gittersteg struktur vergrößert werden. Erfindungsgemäß erfolgt dies durch eine Reduzierung der Anzahl der in dem Zentralbereich vorgesehenen Radialstege, d.h. ihre Anzahl verringert sich in Richtung einer axialen Mitte des Schutzgitters.
Die Erfindung umfasst ferner die aus einem Ventilator mit einem oben beschriebenen Schutzgitter gebildete Einheit, deren Wirkungsgrad verbessert und Schallleistung reduziert ist.
Andere vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung sind in den Unteransprüchen gekennzeichnet bzw. werden nachstehend zusammen mit der Beschreibung der bevorzugten Ausführung der Erfindung anhand der Figuren näher dargestellt. Es zeigen:
Fig. 1 eine perspektivische Ansicht eines Schutzgitters;
Fig. 2 eine Seitenansicht des Schutzgitters aus Fig. 1 ;
Fig. 3 eine seitliche Schnittansicht des Schutzgitters aus Fig. 1 ;
Fig. 4 eine seitliche Darstellung eines Teils der Hüllfläche des Schutzgitters;
Fig. 5 eine seitliche Darstellung eines Teils der Hüllfläche des Schutzgitters;
Fig. 6 einen Kennlinienvergleich des statischen Gesamtwirkungsgrads eines Ventilators; und Fig. 7 einen Kennlinienvergleich der Schalleistung eines Ventilators.
In den Figuren benennen gleiche Bezugszeichen gleiche Bauteile.
In Figur 1 ist ein Ausführungsbeispiel eines rotationssymmetrischen Schutzgitters 1 in perspektivischer Ansicht dargestellt. Das Schutzgitter 1 weist eine Gitterstegstruktur auf, gebildet aus sich kreuzenden in Umfangsrichtung beabstandet verlaufenden Radialstegen 2 und in radialer Richtung beabstandet verlaufenden, koaxialen Umfangsstegen 3. Die Radialstege 2 erstrecken sich über den äußersten Umfangssteg 3 radial und axial hinaus und bilden eine in Umfangsrichtung verlaufende radiale Außenkante. An dieser radialen Außenkante des Schutzgitters 1 sind einstückig vier Befestigungsstege 4 in Umfangsrichtung jeweils in 90 Gradwinkeln beabstandet ausgebildet. Die Befestigungsstege 4 sind selbst teilweise aus Radialstegen 2 gebildet.
Figur 2 zeigt das Schutzgitter 1 aus Figur 1 in einer Seitenansicht. Das Schutzgitter 1 weist einen umlaufenden radialen Außenbereich A und einen Zentralbereich Z um die Mittelachse auf. Eine von dem radialen Außenbereich A und dem Zentralbereich Z gedacht aufgespannte Hüllfläche ist im radialen Außenbereich A konvex gekrümmt und im Zentralbereich Z flach und eben, so dass sich der Zentralbereich Z parallel zu einer Radialebene X des Schutzgitters 1 erstreckt. Der Zentralbereich Z schließt sich in radialer Einwärtsrichtung unmittelbar an den radialen Außenbereich A an. Der Übergang ist dabei fließend.
Im radialen Außenbereich A ist die Anzahl der Radialstege 2 höher als im Zentralbereich Z. Dies ist dadurch realisiert, dass sich die Radialstege 2 unterschiedlich weit in radialer Einwärtsrichtung erstrecken und teilweise die radial innen liegenden Umfangsstege 2 nicht mehr erreichen. Somit erhöht sich die lichte Maschenweite innerhalb der Gitterstegstruktur im Zentralbereich Z, wodurch gleichzeitig der Strömungswiderstand sinkt.
Die Vielzahl der Umfangsstege 3 ist in radialer Richtung des Schutzgitters 1 in jeweils einem radialen Abstand r zur axialen Mitte des Schutzgitters 1 angeord- net. Beispielhaft ist in Figur 2 ein Abstand r des fünften von sieben Umfangs- stegen 3 ausgehend von der axialen Mittelachse M gekennzeichnet. Der Abstand des radial äußersten Umfangsstegs 3 ist mit R gekennzeichnet. Die Umfangsstege 3 weisen in Abhängigkeit von ihrem Abstand r zu axialen Mittelachse M eine variierende Winkelanstellung gegenüber einer Axialebene des Schutzgitters 1 auf, wobei in der gezeigten Ausführung bei einem Abstandverhältnis r/R=1 ,0 (äußerster Umfangssteg) eine Winkelanstellung von a=60°, bei einem Abstandverhältnis r/R=0,85 eine Winkelanstellung von ß=40°, bei einem Abstandverhältnis r/R=0,70 eine Winkelanstellung von 30° und bei einem Abstandverhältnis r/R<0,55 im Zentralbereich Z eine Winkelanstellung δ von unter 20° gegenüber einer Axialebene des Schutzgitters 1 vorgesehen ist.
Gemäß der Zusammenschau der Figuren 2 und 4 lässt sich die konvex gekrümmte Hüllfläche des Schutzgitters 1 näher spezifizieren. Im radialen Außenbereich A bestimmt die konvex gekrümmte Hüllfläche in einem seitlichen Querschnitt eine teilelliptische Kontur 5, deren Verhältnis der radialen Länge a des radialen Außenbereichs A zu dem Radius c des Schutzgitters 1 in der gezeigten Ausführung einen beispielhaften Wert von ca. 0,55 einnimmt. Hinsichtlich des Verhältnis der axialen Höhe b des Schutzgitters 1 zu dem Radius c ist in der gezeigten Ausführung ein beispielhafter Wert von 0,35 festgelegt. Figur 5 zeigt beispielhaft eine alternative Ausführung einer teilelliptischen Kontur 5 der Hüllfläche mit stärkerer konvexer Wölbung des radialen Außenbereichs A und Verhältnissen a/c von über 0,6 und b/c von über 0,4.
Figur 3 zeigt eine seitliche Schnittdarstellung des Schutzgitters aus Figur 1 mit einem Schnitt durch einen Radialsteg 2. Gut zu erkennen ist die Winkelanstellung der Umfangsstege 3. Ferner ist die dünnwandige Ausbildung der Radialstege 2 und Umfangsstege 3 gezeigt, wobei die Wanddicke B und Höhe H anhand von Radialstegen 2 gekennzeichnet wurde. Dies ist jedoch entsprechend auf die Umfangsstege 3 anwendbar. Im Querschnitt sind sowohl die Radialstege 2 als auch die Umfangsstege 3 rechteckig. Das Verhältnis Wanddicke B zur Höhe H liegt in der gezeigten Ausführung bei einem Wert von 5. Die derart dünnwandige Ausbildung der Stege 2, 3 ist durch die Form des Schutzgitters 1 ermöglicht.
Die Figuren 6 und 7 zeigen Diagramme von Kennlinienvergleichen des statischen Gesamtwirkungsgrads (Fig. 6) sowie der Schalleistung (Fig. 7) bei verschiedenen Volumenströmen durch das Schutzgitter 1 der Fig. 1 und durch herkömmliche flache Schutzgitter. Die Kennlinien des erfindungsgemäßen Schutzgitters 1 sind mit 100, die der herkömmlichen Schutzgitter mit 200 gekennzeichnet. Der verwendete Ventilator ist dabei immer derselbe. Gemäß Fig. 6 steigt der statische Gesamtwirkungsgrad des erfindungsgemäßen Schutzgitters 1 bei einem Volumenstrom von 400 m3/h weiter stark an und erzeugt dadurch einen Unterschied von über 2%, der bis zum maximalen Volumenstrom aufrecht erhalten bleibt. Der Unterschied der Schallleistung zeigt sich ebenfalls ab einem Volumenstrom von 400 m3/h, wobei das erfindungsgemäße Schutzgitter 1 beim maximalen Volumenstrom um über 4 dBA leiser ist als herkömmliche Schutzgitter. Die für das erfindungsgemäße Schutzgitter 1 gemessenen Werte liegen dabei auf einem Niveau mit Werten eines Ventilatorbetriebs ganz ohne Schutzgitter.
Die Erfindung beschränkt sich in ihrer Ausführung nicht auf die vorstehend angegebenen bevorzugten Ausführungsbeispiele. Vielmehr ist eine Anzahl von Varianten denkbar, welche von der dargestellten Lösung auch bei grundsätzlich anders gearteten Ausführungen Gebrauch macht. Beispielsweise können benachbarte Umfangsstege auch eine identische Winkelanstellung aufweisen. Ferner können die entgegen der Strömungsrichtung weisenden Oberflächen der Stege des Schutzgitters eine weiter angepasste Form aufweisen, beispielsweise abgerundet sein.

Claims

Patentansprüche
1. Schutzgitter mit Befestigungsmitteln zur Anordnung an einem Ventilator, mit einer Gitterstegstruktur, die in Umfangsrichtung beabstandete Radialstege (2) und in radialer Richtung beabstandete koaxiale Umfangsstege (3) umfasst, wobei das Schutzgitter (1) zumindest einen radialen Außenbereich (A) und einen Zentralbereich (Z) um eine Mittelachse des Schutzgitters (1) aufweist, und eine von dem radialen Außenbereich (A) und dem Zentralbereich (Z) aufgespannte Hüllfläche im radialen Außenbereich (A) konvex gekrümmt und im Zentralbereich (Z) flach, insbesondere parallel zu einer Radialebene des Schutzgitters (1) ausgebildet ist, wobei die Umfangsstege (3) in radialer Richtung in jeweils einem radialen Abstand r zur axialen Mitte des Schutzgitters (1) angeordnet sind und jeweils eine variierende Winkelanstellung gegenüber einer Axialebene des Schutzgitters (1) aufweisen.
2. Schutzgitter nach Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, dass es rotationssymmetrisch ausgebildet ist und sich der Zentralbereich (Z) in radialer Richtung unmittelbar an den radialen Außenbereich (A) anschließt, wobei die konvex gekrümmte Hüllfläche des radialen Außenbereichs (A) fließend in den flach ausgebildeten Zentralbereichs (Z) übergeht.
3. Schutzgitter nach einem der vorigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Radialstege (2) und/oder die Umfangsstege (3) einen rechteckigen Querschnitt mit einer Höhe H und einer Wanddicke B aufweisen, deren Verhältnis auf H/B > 3 festgelegt ist.
4. Schutzgitter nach dem vorigen Anspruch, dadurch gekennzeichnet, dass die jeweilige Winkelanstellung der Umfangsstege (3) in Abhängigkeit von deren Abstand r zur axialen Mittelachse des Schutzgitters (1) im Verhältnis zu einem maximalen Abstand R eines äußersten Umfangsstegs zur axialen Mittelachse des Schutzgitters (1) variiert und bei einem Abstandverhältnis r/R=1 ,0 eine Winkelanstellung von 50-70°, bei einem Abstandverhältnis r/R=0,85 eine Winkelanstellung von 30-50°, bei einem Ab- Standverhältnis r/R=0,70 eine Winkelanstellung von 20-30° und/oder bei einem Abstandverhältnis r/R<0,55 eine Winkelanstellung von 0-20° gegenüber einer Axialebene des Schutzgitters (1) vorgesehen ist.
5. Schutzgitter nach einem der vorigen Ansprüche, wobei die konvex gekrümmte Hüllfläche im radialen Außenbereich (A) in einem seitlichen Querschnitt eine teilelliptische Kontur (5) bestimmt, die dadurch gekennzeichnet ist, dass ein Verhältnis der radialen Länge a des Außenbereichs zu einem Radius c des Schutzgitters auf a/c > 0,25 festgelegt ist.
6. Schutzgitter nach einem der vorigen Ansprüche, wobei die konvex gekrümmte Hüllfläche im radialen Außenbereichs (A) in einem seitlichen Querschnitt eine teilelliptische Kontur (5) bestimmt, die dadurch gekennzeichnet ist, dass ein Verhältnis einer axialen Höhe b des Schutzgitters zu dem Radius c des Schutzgitters auf b/c > 0,02 festgelegt ist.
7. Schutzgitter nach dem vorigen Anspruch, wobei die konvex gekrümmte Hüllfläche im radialen Außenbereichs (A) in einem seitlichen Querschnitt eine teilelliptische Kontur (5) bestimmt, die dadurch gekennzeichnet ist, dass das Verhältnis der axialen Höhe b des Schutzgitters zu dem Radius c des Schutzgitters in einem Bereich von 0,025 < b/c < 1 festgelegt ist.
8. Schutzgitter nach einem der vorigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass sich die Radialstege (2) über einen äußersten Umfangssteg radial und/oder axial hinaus erstrecken und eine Außenkante des
Schutzgitters (1) bilden.
9. Schutzgitter nach einem der vorigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Anzahl der Radialstege (2) im radialen Außenbereich (A) höher ist als im Zentralbereich (Z).
10. Schutzgitter nach einem der vorigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass sich die Anzahl der in dem Zentralbereich (Z) vorgesehenen Radialstege (2) in Richtung einer axialen Mitte des Schutzgitters (1) verringert.
1 1 .Schutzgitter nach einem der vorigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Radialstege (2) in einem axialen Querschnitt eine gekrümmte Form aufweisen.
12. Ventilator mit einem Schutzgitter (1) nach einem der vorigen Ansprüche.
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