EP3298284B1 - Ebenes strömungsleitgitter - Google Patents

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EP3298284B1
EP3298284B1 EP16723750.2A EP16723750A EP3298284B1 EP 3298284 B1 EP3298284 B1 EP 3298284B1 EP 16723750 A EP16723750 A EP 16723750A EP 3298284 B1 EP3298284 B1 EP 3298284B1
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EP
European Patent Office
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flow
grille
webs
conducting
radial
Prior art date
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Active
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EP16723750.2A
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English (en)
French (fr)
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EP3298284A1 (de
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Zhang BINYUAN
Christian Haag
Carsten HÜBNER
Björn Sudler
Manuel Vogel
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Ebm Papst Mulfingen GmbH and Co KG
Original Assignee
Ebm Papst Mulfingen GmbH and Co KG
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
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Publication date
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    • F04D—NON-POSITIVE-DISPLACEMENT PUMPS
    • F04D29/00—Details, component parts, or accessories
    • 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
    • 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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    • F04D29/4206—Casings; Connections of working fluid for radial or helico-centrifugal pumps especially adapted for elastic fluid pumps
    • F04D29/4213—Casings; Connections of working fluid for radial or helico-centrifugal pumps especially adapted for elastic fluid pumps suction ports
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    • F04D29/441—Fluid-guiding means, e.g. diffusers especially adapted for elastic fluid pumps
    • F04D29/444—Bladed diffusers
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    • F04—POSITIVE - DISPLACEMENT MACHINES FOR LIQUIDS; PUMPS FOR LIQUIDS OR ELASTIC FLUIDS
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    • F04D29/66—Combating cavitation, whirls, noise, vibration or the like; Balancing
    • F04D29/661—Combating cavitation, whirls, noise, vibration or the like; Balancing especially adapted for elastic fluid pumps
    • F04D29/663—Sound attenuation
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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
    • F05—INDEXING SCHEMES RELATING TO ENGINES OR PUMPS IN VARIOUS SUBCLASSES OF CLASSES F01-F04
    • F05D—INDEXING SCHEME FOR ASPECTS RELATING TO NON-POSITIVE-DISPLACEMENT MACHINES OR ENGINES, GAS-TURBINES OR JET-PROPULSION PLANTS
    • F05D2250/00—Geometry
    • F05D2250/50—Inlet or outlet
    • F05D2250/51—Inlet

Definitions

  • the invention relates to a flow guide grid designed as a preliminary guide grid for arrangement on the suction area of a fan.
  • Vorleitgitter are known from the prior art in various designs and variants, in particular in a curved shape or as a spherical cap. Corresponding disclosures can be found, for example, in the patent applications DE 10 2014 116 047 A , EP 2 778 432 A1 , US 2 305 136 A , US 5 466 120 A1 or DE 1 052 624 B .
  • the invention is therefore based on the object of providing a flow guide grille which, in comparison to the solutions known from the prior art, requires less space in the axial direction, at the same time the performance is at least maintained and the noise generation is at least not increased. It is also an object of the invention to develop a fan with a corresponding flow guide grille into a compact structural unit.
  • a flow guide grille is designed as a guide grille for arrangement on a suction area of a fan, which has a grid web structure around an axial center line, which comprises radial webs spaced in the circumferential direction and coaxial circumferential webs spaced in the radial direction, and an outer ring.
  • the inflow side extends flat and parallel to one of its radial planes. The flat, flat extension enables the turbulence minimization in the intake area on the inflow side of the flow guide grille to be exploited even in the case of narrow installation conditions.
  • one embodiment of the invention provides that the flow guide grille is flat and the ratio of its maximum outer diameter D 3 (clear width) to its overall axial height H is in a range from 6 to 25, preferably 10 to 15 is set.
  • the flat geometry in the range of values mentioned leads to low installation heights of the flow guide grille on the fan and favors a compact overall structure.
  • a central opening with an inflow-side central diameter D 1 is formed in a central area of the flow guide grille around its axial center line, the ratio of the central diameter D 1 to a maximum outer diameter D 3 of the flow guide grille (clear width) in one area of 1.5-6.0, preferably 2.0-2.5.
  • the central opening is delimited radially on the outside by the first circumferential web and offers the possibility of arranging components of the connected fan in the region of the flow guide grille so that, for example, the rotor bell extends axially into the flow guide grille and thus minimizes the axial height of the fan together with the flow guide grille .
  • the first coaxial circumferential web seen in the radial outward direction has an extension from the inflow side to an outflow side which is inclined radially outward by an angle ⁇ with respect to the axial center line.
  • the second coaxial circumferential web seen in the radial outward direction has, according to the invention, an extension from the inflow side to an outflow side which is inclined radially inward by an angle ⁇ with respect to the axial center line.
  • the extensions of the first and second coaxial circumferential webs seen in the radial outward direction form an intersection in an imaginary extension of their axial end points at a distance L from the inflow side, which determines an intersection diameter D 4 radially spaced from the axial center line, ie the circumferential webs are of this type aligned to each other that imaginary extensions of a connecting line of their respective end points intersect in a plane axially spaced from the flow guide grid.
  • the mutually facing circumferential webs produce a flow which is advantageous for the fan performance and noise generation in a predetermined radial distance to the axial center line.
  • the flow guide grille is characterized in that a ratio of the intersection point diameter D 4 to an outflow-side outer diameter D 3 of the flow guide grille is defined in a range of 0.01-0.8.
  • the intersection diameter D 4 compared to the axial distance of the intersection L is defined in a range of 0-1.6.
  • the ratio of the axial height H of the flow guide grille to the axial distance of the intersection point L is defined in a range of 0.01-0.5.
  • the first and second coaxial circumferential webs seen in the radial direction each have an axial extent H1, H2 parallel to the axial center line, the ratio of which to the axial height H is fixed at H1 ⁇ H2 ⁇ H .
  • the axial extent of the radial webs increases over the respective radial length from the first circumferential web to the outer ring.
  • the first and second coaxial circumferential webs seen in the radial direction, are advantageously curved in a convex manner in the direction of the axial center line.
  • the shape of the circumferential webs has a direct, positive effect on the flow in the axial direction.
  • the flow guide grille has a plurality of radial webs, which are each spaced at a circumferential angle ⁇ of 0-20 °, preferably 15 °.
  • the number of radial webs is an influencing factor both on the performance of the flow guide grille and that noise generated by its use.
  • the lattice structure of the flow guide lattice has a geometry in which, in an axial plan view from the inflow side, between adjacent radial webs and between the first and second coaxial circumferential webs seen in the radial direction, lattice meshes with a first diagonal extension L 1 and between each adjacent radial webs and between the second coaxial circumferential web seen in the radial direction and the outer ring, grid meshes with a second diagonal extension L 2 are formed, a ratio of the diagonal extensions L 1 ⁇ L 2 being fixed.
  • the invention also includes a fan with a drive unit and a flow guide grille described above, which is characterized in that the drive unit extends at least in sections in the axial direction into a region of the flow guide grille in order to ensure the compact design.
  • the ratio of the radial distance SPm between the radial outer edge of the drive unit and the outflow-side central diameter D 2 of the central opening and the inflow-side central diameter D 1 is less than or equal to a value 0.15 is set.
  • Fig. 1 a plan view of the inflow side of a flow guide grille 1 is shown.
  • the flow guide grille 1 is designed as a guide grille for arrangement on the intake area of a fan 50, as is exemplarily shown in FIG Fig. 5 is shown.
  • the flow guide grid 1 Around an axial center line ML, the flow guide grid 1 has a grid web structure with radial webs 2 spaced in the circumferential direction and spaced in the radial direction and coaxially arranged circumferential webs 3, 4, and an outer ring 5 closing the outer edge.
  • a central opening 6 delimited by the innermost radial web 3 is provided in the central region around the axial center line ML.
  • Fig. 2 shows a side sectional view of one half of the flow guide grille 1 Fig. 1 .
  • Upstream inflow side of the flow guide 1 is flat and extends parallel to its radial plane, all elements of the flow guide 1, ie the outer ring 5, the radial webs 2 and the circumferential webs 3, 4 end in a radial plane of the inflow side.
  • the radial webs 2 extend on the inflow side over a diameter D 6 , on the outflow side almost to the outer ring 5, which is determined in this area by the diameter D 3 .
  • the circumferential webs 3, 4 extend in the radial direction on the inflow side over the diameters D 1 , D 5 and on the outflow side over the diameters D 2 , D 7 .
  • the circumferential webs 3, 4 are convexly curved from the inflow side in the direction of the outflow side in the direction of the center line, the radially inner circumferential web 3 having a curvature in the direction of the outflow side and the circumferential web 4 having a curvature in the direction of the inflow side.
  • the intersection 7 is radially spaced from the axial center line ML and extends in the circumferential direction at the intersection diameter D 4 .
  • the axial height H 1 of the innermost circumferential web 3 is less than the axial height H 2 of the second circumferential web 4, which in turn is less than the total axial height H of the flow guide grille 1, which is determined by the outer ring 5 in the embodiment shown.
  • the radial webs 2 are designed such that their axial height increases from the innermost circumferential web 3 in the direction radially outward to the outer ring 5.
  • the ratio of the maximum outer diameter D 3 to the axial height H has a value of 12.14.
  • the ratio of the inflow-side central diameter D 1 to the maximum outer diameter D 3 is 2.19.
  • the ratio of the intersection point diameter D 4 to the outflow-side outer diameter D 3 is fixed at a value of 0.74.
  • the ratio of the intersection point diameter D 4 to the distance L to the inflow side takes a value of 1.55.
  • the ratio of the axial height H to the distance L to the inflow side is 0.47.
  • the Figures 3 and 4th each show a top view of the inflow side and outflow side of the flow guide grille 1 of FIG Figures 1-2 .
  • the grid meshes determined by the radial webs 2 and circumferential webs 3, 4 each have a diagonal extension, which is defined in such a way that the grid meshes which are further radially outward are larger both on the inflow side and on the outflow side. Therefore, the ratio L 1 ⁇ L 2 applies on the inflow side and the ratio L 3 ⁇ L 4 on the outflow side.
  • FIG. 5 is an installation situation of the flow guide 1 Figure 1 shown on a fan 50 in a side view.
  • the fan 50 comprises a motor which has a rotor bell 51 with a diameter D M.
  • the rotor bell 51 extends into the central opening 6 of the flow guide grille 1, but radially a radial distance SPm is provided between the radial outer edge of the rotor bell 51 and the outflow-side central diameter D 2 of the central opening (which corresponds to the outflow-side diameter of the inner circumferential web 3) .
  • Its ratio to the inflow-side central diameter D 1 (which corresponds to the inflow-side diameter of the inner circumferential web 3) is set at a value of 0.13.
  • Fig. 6 shows a comparison of characteristics, each using an inflow box, of the flow guide 1 according to the invention, the characteristics of the flow guide of 1-4 are provided with the reference number 200.
  • characteristic curves without a flow guide grille are identified by the reference symbol 100 and characteristic curves by a flow guide grille known from the prior art by the reference symbol 300.
  • the positive effect of the flow guide grille 1 according to the invention with regard to noise reduction in dBA is particularly evident in the case of delivery figures (Phi) of 0.04-0.1.
  • the total pressure difference is particularly favorable with high delivery numbers.
  • the embodiment of the invention is not limited to the preferred exemplary embodiments specified above. Rather, a number of variants are conceivable which make use of the solution shown even in the case of fundamentally different types.
  • the number of peripheral webs is not limited to two, but any number of additional peripheral webs can be provided.
  • the scope of the invention is defined only by the following claims.

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 Strömungsleitgitter ausgebildet als Vorleitgitter zur Anordnung am Ansaugbereich eines Ventilators.
  • Vorleitgitter sind aus dem Stand der Technik in verschiedenen Ausführungen und Varianten, insbesondere in gewölbter Form oder als Kugelkalotte bekannt. Entsprechende Offenbarungen finden sich beispielsweise in den Patentanmeldungen DE 10 2014 116 047 A , EP 2 778 432 A1 , US 2 305 136 A , US 5 466 120 A1 oder DE 1 052 624 B .
  • Die auf die Anmelderin zurückgehenden und aus dem Stand der Technik bekannten Strömungsleitgitter bzw. Strömungsgleichrichter funktionieren in der Praxis sehr gut, benötigen jedoch aufgrund ihrer Wölbung in axialer Richtung einen gewissen Bauraum, um optimal zu funktionieren. Bei engen Einbauverhältnissen ist die gewölbte Form deshalb nicht immer vorteilhaft.
  • Der Erfindung liegt deshalb die Aufgabe zugrunde, ein Strömungsleitgitter bereit zu stellen, das gegenüber den aus dem Stand der Technik bekannten Lösungen in axialer Richtung einen geringeren Platzbedarf hat, wobei gleichzeitig die Leistungsfähigkeit zumindest erhalten bleibt und die Geräuschbildung zumindest nicht erhöht wird. Ferner ist es Aufgabe der Erfindung, einen Ventilator mit einem entsprechenden Strömungsleitgitter zu einer kompakten Baueinheit weiterzuentwickeln.
  • Diese Aufgaben werden durch die Merkmalskombination des unabhängigen Patentanspruchs gelöst. Erfindungsgemäß wird ein Strömungsleitgitter ausgebildet als Vorleitgitter zur Anordnung an einem Ansaugbereich eines Ventilators vorgeschlagen, das um eine axiale Mittellinie eine Gitterstegstruktur aufweist, die in Umfangsrichtung beabstandete Radialstege und in radialer Richtung beabstandete koaxiale Umfangsstege sowie einen Außenring umfasst. Bei dem Strömungsleitgitter erstreckt sich dabei die Zuströmungsseite eben und parallel zu einer seiner Radialebenen. Die ebene, flächige Erstreckung ermöglicht eine Ausnutzung der Turbulenzminimierung im Ansaugbereich auf der Zuströmungsseite des Strömungsleitgitters auch bei engen Einbauverhältnissen.
  • Zur weiteren Reduzierung des benötigten axialen Bauraums ist in einer Ausbildung der Erfindung vorgesehen, dass das Strömungsleitgitter flach ausgebildet ist und das Verhältnis seines maximalen Außendurchmessers D3 (lichte Weite) zu seiner axialen Gesamthöhe H in einem Bereich von 6 - 25, vorzugsweise 10 - 15 festgelegt ist. Die flache Geometrie im genannten Wertebereich führt zu geringen Aufbauhöhen des Strömungsleitgitters auf dem Ventilator und begünstigt einen kompakten Gesamtaufbau.
  • In einer vorteilhaften Ausführungsvariante ist vorgesehen, dass in einem Zentralbereich des Strömungsleitgitters um seine axiale Mittellinie eine Zentralöffnung mit einem zuströmungsseitigen Zentraldurchmesser D1 ausgebildet ist, wobei das Verhältnis des Zentraldurchmessers D1 gegenüber einem maximalen Außendurchmessers D3 des Strömungsleitgitters (lichte Weite) in einem Bereich von 1,5 - 6,0, vorzugsweise 2,0 - 2,5 festgelegt ist. Die Zentralöffnung wird radial außenseitig von dem ersten Umfangssteg begrenzt und bietet die Möglichkeit, Bauteile des angeschlossenen Ventilators in dem Bereich des Strömungsleitgitters anzuordnen, so dass sich beispielsweise die Rotorglocke in das Strömungsleitgitter axial hinein erstreckt und somit die axiale Aufbauhöhe des Ventilators zusammen mit dem Strömungsleitgitter minimiert.
  • Erfindungsgemäß ist vorgesehen, dass der in radialer Auswärts-Richtung gesehen erste koaxiale Umfangssteg eine Erstreckung von der Zuströmungsseite zu einer Abströmungsseite aufweist, die gegenüber der axialen Mittellinie um einen Winkel α nach radial außen geneigt ist. Der in radialer Auswärts-Richtun gesehen zweite koaxiale Umfangssteg weist erfindungsgemäß eine Erstreckung von der Zuströmungsseite zu einer Abströmungsseite auf, die gegenüber der axialen Mittellinie um einen Winkel β nach radial innen geneigt ist.
  • Die Erstreckungen der in radialer Auswärts-Richtung gesehen ersten und zweiten koaxialen Umfangsstege bilden in einer gedachten Verlängerung ihrer axialen Endpunkte in einem Abstand L von der Zuströmungsseite einen Schnittpunkt, der einen gegenüber der axialen Mittellinie radial beabstandeten Schnittpunktdurchmesser D4 bestimmt, d. h. die Umfangsstege sind derart zueinander ausgerichtet, dass sich gedachte Verlängerungen einer Verbindungslinie ihrer jeweiligen Endpunkte in einer von dem Strömungsleitgitter axial beabstandeten Ebene schneiden. Die zueinander weisenden Umfangsstege erzeugen eine für die Ventilatorleistung und Geräuschbildung vorteilhafte Strömung in einem vorbestimmten radialen Abstand zu axialen Mittellinie.
  • In einer ebenfalls günstigen Weiterbildung der Erfindung ist das Strömungsleitgitter dadurch gekennzeichnet, dass ein Verhältnis des Schnittpunktdurchmessers D4 gegenüber einem abströmungsseitigen Außendurchmesser D3 des Strömungsleitgitters in einem Bereich von 0,01 - 0,8 festgelegt ist. Als weiter vorteilhaftes Verhältnis wird erfindungsgemäß der Schnittpunktdurchmesser D4 gegenüber dem axialen Abstand des Schnittpunkts L in einem Bereich von 0 - 1,6 festgelegt. Zudem wird erfindungsgemäß in einer Ausführungsvariante das Verhältnis der axialen Höhe H des Strömungsleitgitters gegenüber dem axialen Abstand des Schnittpunkts L in einem Bereich von 0,01 - 0,5 festgelegt. Die erfindungsgemäßen Verhältnisse gewährleisten eine Zu- und Durchströmung der von dem Ventilator angesaugten Luft an und durch das ebene Strömungsleitgitter bei einer gegenüber gewölbten Ausführungen nicht erhöhten Geräuschbildung.
  • Bei dem erfindungsgemäßen Strömungsleitgitter wird in einer günstigen Ausführungsform ferner vorgesehen, dass die in radialer Richtung gesehen ersten und zweiten koaxialen Umfangsstege jeweils eine Axialerstreckung H1, H2 parallel zur axialen Mittellinie aufweisen, deren Verhältnis gegenüber der axialen Höhe H auf H1<H2<H festgelegt ist. Die Axialerstreckung der Radialstege steigt über die jeweilige radiale Länge von dem ersten Umfangssteg bis hin zu dem Außenring an.
  • Die in radialer Richtung gesehen ersten und zweiten koaxialen Umfangsstege sind vorteilhafterweise konvex in Richtung der axialen Mittellinie gewölbt ausgebildet. Die Form der Umfangsstege wirkt sich dabei unmittelbar positiv auf die Strömung in axialer Richtung aus.
  • Ferner ist es strömungstechnisch günstig, wenn das Strömungsleitgitter eine Vielzahl von Radialstegen aufweist, die jeweils in einem Umfangswinkel δ von 0 - 20°, vorzugsweise 15° beabstandet sind. Die Anzahl der Radialstege ist ein Einflussfaktor sowohl auf die Leistung des Strömungsleitgitters als auch die durch seinen Einsatz erzeugten Geräusche.
  • Die Gitterstruktur des Strömungsleitgitters weist in einer vorteilhaften Variante der Erfindung eine Geometrie auf, bei der in einer axialen Draufsicht von der Zuströmungsseite zwischen jeweils benachbarten Radialstegen und zwischen den in radialer Richtung gesehen ersten und zweiten koaxialen Umfangsstegen Gittermaschen mit einer ersten Diagonalerstreckung L1 sowie zwischen jeweils benachbarten Radialstegen und zwischen dem in radialer Richtung gesehen zweiten koaxialen Umfangssteg und dem Außenring jeweils Gittermaschen mit einer zweiten Diagonalerstreckung L2 gebildet sind, wobei ein Verhältnis der Diagonalerstreckungen L1<L2 festgelegt ist.
  • Bezüglich der Abströmungsseite ist erfindungsgemäß vorteilhaft, dass in einer axialen Draufsicht zwischen jeweils benachbarten Radialstegen und zwischen den in radialer Richtung gesehen ersten und zweiten koaxialen Umfangsstegen Gittermaschen mit einer ersten Diagonalerstreckung (L3) sowie zwischen jeweils benachbarten Radialstegen und zwischen dem in radialer Richtung gesehen zweiten koaxialen Umfangssteg und dem Außenring jeweils Gittermaschen mit einer zweiten Diagonalerstreckung (L4) gebildet sind, wobei ein Verhältnis der Diagonalerstreckungen L3<L4 festgelegt ist. Die erfindungsgemäße Geometrie der Gittermaschen ermöglicht eine erhöhte Strömung im radialen Außenbereich.
  • Die Erfindung umfasst auch einen Ventilator mit einer Antriebseinheit sowie einem vorstehend beschriebenen Strömungsleitgitter das dadurch gekennzeichnet ist, dass sich die Antriebseinheit zumindest abschnittsweise in axialer Richtung in einen Bereich des Strömungsleitgitters hinein erstreckt, um die kompakte Bauweise zu gewährleisten.
  • In einer Weiterbildung ist zudem vorgesehen, dass das Verhältnis der Radialdistanz SPm zwischen dem radialen Außenrand der Antriebseinheit und dem abströmungsseitigen Zentraldurchmesser D2 der Zentralöffnung und dem zuströmungsseitigen Zentraldurchmesser D1 auf einen Wert kleiner oder gleich 0,15 festgelegt 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 Draufsicht auf die Zuströmungsseite eines Strömungsleitgitters;
    Fig. 2
    eine seitliche Schnittansicht einer Hälfte des Strömungsleitgitters aus Fig. 1;
    Fig. 3
    eine Draufsicht auf die Zuströmungsseite eines Strömungsleitgitters;
    Fig. 4
    eine Draufsicht auf die Abströmungsseite eines Strömungsleitgitters;
    Fig. 5
    eine Einbausituation des Strömungsleitgitters an einem Ventilator in einer Seitenansicht;
    Fig. 6
    einen Kennlinienvergleich des erfindungsgemäßen Strömungsleitgitters.
  • In Fig. 1 ist eine Draufsicht auf die Zuströmungsseite eines Strömungsleitgitters 1 gezeigt. Das Strömungsleitgitter 1 ist als Vorleitgitter zur Anordnung am Ansaugbereich eines Ventilators 50 ausgebildet, wie es beispielhaft in Fig. 5 dargestellt ist. Um eine axiale Mittellinie ML weist das Strömungsleitgitter 1 eine Gitterstegstruktur mit in Umfangsrichtung beabstandeten Radialstegen 2 und in radialer Richtung beabstandet und koaxial angeordneten Umfangsstegen 3, 4 sowie einen den Außenrand abschließenden Außenring 5 auf. Im Zentralbereich um die axiale Mittellinie ML ist eine durch den innersten Radialsteg 3 begrenzte Zentralöffnung 6 vorgesehen.
  • Fig. 2 zeigt eine seitliche Schnittansicht einer Hälfte des Strömungsleitgitters 1 aus Fig. 1. Die in Fig. 2 oben liegende Zuströmungsseite des Strömungsleitgitters 1 ist flächig eben ausgebildet und erstreckt sich parallel zu seiner Radialebene, wobei sämtliche Elemente des Strömungsleitgitters 1, d.h. der Außenring 5, die Radialstege 2 und die Umfangsstege 3, 4 in einer Radialebene der Zuströmungsseite enden. Der Außenring 5 bildet den radialen und axialen Abschluss, wobei der Übergang durch eine vorbestimmte Rundung R von im Ausführungsbeispiel R=10mm bestimmt ist. Die Radialstege 2 erstrecken sich zuströmungsseitig über einen Durchmesser D6, abströmungsseitig bis fast an den Außenring 5, der in diesem Bereich durch den Durchmesser D3 bestimmt ist. Die Umfangsstege 3, 4 erstrecken sich in radialer Richtung zuströmungsseitig über die Durchmesser D1, D5 und abströmungsseitig über die Durchmesser D2, D7. In axialer Richtung verlaufen die Umfangsstege 3, 4 von der Zuströmungsseite in Richtung der Abströmungsseite konvex in Richtung der Mittellinie gewölbt, wobei der radial innere Umfangssteg 3 eine Wölbung in Richtung der Abströmungsseite und der Umfangssteg 4 eine Wölbung in Richtung der Zuströmungsseite aufweist. Der Umfangssteg 3 erstreckt sich ferner von der Zuströmungsseite zur Abströmungsseite gegenüber der axialen Mittellinie in einem Winkel von α=18° nach radial außen geneigt. Der weiter radial außen liegende Umfangssteg 4 erstreckt sich von der Zuströmungsseite zur Abströmungsseite gegenüber der axialen Mittellinie in einem Winkel von β=-12° nach radial innen geneigt, so dass die Umfangsstege 3, 4 in einer gedachten Verlängerung in einem Abstand L zur Zuströmungsseite den Schnittpunkt 7 bilden. Der Schnittpunkt 7 ist zur axialen Mittellinie ML radial beabstandet und erstreckt sich in Umfangsrichtung bei dem Schnittpunktdurchmesser D4. Die axiale Höhe H1 des innersten Umfangsstegs 3 ist kleiner als die axiale Höhe H2 des zweiten Umfangsstegs 4, die wiederum geringer ist als die axiale Gesamthöhe H des Strömungsleitgitters 1, welche in der gezeigten Ausführung durch den Außenring 5 bestimmt wird. Die Radialstege 2 sind derart ausgebildet, dass sich ihre axiale Höhe ausgehend von dem innersten Umfangssteg 3 in Richtung radial außen bis zu dem Außenring 5 vergrößert.
  • Bei dem in den Figuren 1 und 2 gezeigten Strömungsleitgitter 1 nimmt das Verhältnis des maximalen Außendurchmessers D3 zur axialen Höhe H einen Wert von 12,14 ein. Das Verhältnis des zuströmungsseitigen Zentraldurchmessers D1 gegenüber dem maximalen Außendurchmessers D3 liegt bei 2,19. Das Verhältnis des Schnittpunktdurchmessers D4 gegenüber dem abströmungsseitigen Außendurchmesser D3 ist auf einen Wert von 0,74 festgelegt. Das Verhältnis des Schnittpunktdurchmessers D4 gegenüber dem Abstand L zur Zuströmungsseite nimmt einen Wert von 1,55 ein. Das Verhältnis der axialen Höhe H gegenüber dem Abstand L zur Zuströmungsseite ist 0,47.
  • Die Figuren 3 und 4 zeigen jeweils eine Draufsicht auf die Zuströmungsseite bzw. Abströmungsseite des Strömungsleitgitters 1 der Figuren 1 - 2. Die Radialstege 2 sind jeweils in einem Umfangswinkel δ=15° beabstandet, so dass in dem dargestellten Ausführungsbeispiel 24 Radialstege 2 vorgesehen sind. Die durch die Radialstege 2 und Umfangsstege 3, 4 bestimmten Gittermaschen weisen jeweils eine Diagonalerstreckung auf, die so festgelegt ist, dass die weiter radial außen liegenden Gittermaschen sowohl zuströmungsseitig als auch abströmungsseitig größer sind. Deshalb gilt zuströmungsseitig das Verhältnis L1<L2, abströmungsseitig das Verhältnis L3<L4.
  • In Fig. 5 ist eine Einbausituation des Strömungsleitgitters 1 aus Figur 1 an einem Ventilator 50 in einer Seitenansicht dargestellt. Der Ventilator 50 umfasst einen Motor, der eine Rotorglocke 51 mit einem Durchmesser DM aufweist. In axialer Richtung erstreckt sich die Rotorglocke 51 in die Zentralöffnung 6 des Strömungsleitgitters 1 hinein, radial wird jedoch eine Radialdistanz SPm zwischen dem radialen Außenrand der Rotorglocke 51 und dem abströmungsseitigen Zentraldurchmesser D2 der Zentralöffnung (der dem abströmungsseitigen Durchmesser des inneren Umfangsstegs 3 entspricht) vorgesehen. Sein Verhältnis zu dem zuströmungsseitigen Zentraldurchmesser D1 (der dem zuströmungsseitigen Durchmesser des inneren Umfangsstegs 3 entspricht) ist auf einen Wert 0,13 festgelegt.
  • Fig. 6 zeigt einen Kennlinienvergleich, jeweils unter Verwendung einer Zuströmbox, des erfindungsgemäßen Strömungsleitgitters 1, wobei die Kennlinien des Strömungsleitgitters der Fig. 1 - 4 mit dem Bezugszeichen 200 versehen sind. Demgegenüber sind Kennlinien ohne Strömungsleitgitter mit dem Bezugszeichen 100 und Kennlinien mit einem aus dem Stand der Technik bekannten Strömungsleitgitter mit dem Bezugszeichen 300 gekennzeichnet. Die positive Wirkung des erfindungsgemäßen Strömungsleitgitters 1 hinsichtlich einer Geräuschreduzierung in dBA zeigt sich insbesondere bei Lieferzahlen (Phi) von 0,04 - 0,1. Die Totaldruckdifferenz ist besonders günstig bei hohen Lieferzahlen.
  • 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 ist die Anzahl der Umfangsstege nicht auf zwei beschränkt, vielmehr können beliebig viele weitere Umfangsstege vorgesehen werden. Der Schutzbereich der Erfindung wird nur durch die folgenden Ansprüche definiert.

Claims (13)

  1. Strömungsleitgitter ausgebildet als Vorleitgitter zur Anordnung an einem Ansaugbereich eines Ventilators, wobei es um eine axiale Mittellinie (ML) eine Gitterstegstruktur aufweist, die in Umfangsrichtung beabstandete Radialstege (2) und in radialer Richtung beabstandete koaxiale Umfangsstege (3, 4) sowie einen Außenring (5) umfasst, wobei sich eine Zuströmungsseite des Strömungsleitgitters (1) eben und parallel zu einer Radialebene des Strömungsleitgitters (1) erstreckt, wobei der in radialer Richtung gesehen erste koaxiale Umfangssteg eine Erstreckung von der Zuströmungsseite zu einer Abströmungsseite aufweist, die gegenüber der axialen Mittellinie um einen Winkel (α) nach radial außen geneigt ist, dadurch gekennzeichnet, dass der in radialer Richtung gesehen zweite koaxiale Umfangssteg eine Erstreckung von der Zuströmungsseite zu einer Abströmungsseite aufweist, die gegenüber der axialen Mittellinie um einen Winkel (β) nach radial innen geneigt ist.
  2. Strömungsleitgitter nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass es flach ausgebildet ist und ein Verhältnis D3/H seines maximalen Außendurchmessers (D3) zur axialen Höhe (H) in einem Bereich von 6 - 25 festgelegt ist.
  3. Strömungsleitgitter nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass es in einem Zentralbereich um seine axiale Mittellinie mit einer Zentralöffnung (6) mit einem zuströmungsseitigen Zentraldurchmesser (D1) ausgebildet ist, wobei sein Verhältnis gegenüber einem maximalen Außendurchmesser (D3) des Strömungsleitgitters (1) in einem Bereich von D3/D1 = 1,5 - 6,0 festgelegt ist.
  4. Strömungsleitgitter nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Erstreckungen der in radialer Richtung gesehen ersten und zweiten koaxialen Umfangsstege (3, 4) in einer gedachten Verlängerung in einem Abstand (L) von der Zuströmungsseite einen Schnittpunkt (7) bilden, der einen gegenüber der axialen Mittellinie (ML) radial beabstandeten Schnittpunktdurchmesser (D4) bestimmt.
  5. Strömungsleitgitter nach dem vorigen Anspruch, dadurch gekennzeichnet, dass ein Verhältnis D4/D3 des Schnittpunktdurchmessers (D4) gegenüber einem abströmungsseitigen Außendurchmesser (D3) des Strömungsleitgitters (1) in einem Bereich von 0,01 - 0,8 festgelegt ist.
  6. Strömungsleitgitter nach einem der Ansprüche 4 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass ein Verhältnis D4/L des Schnittpunktdurchmessers (D4) gegenüber dem Abstand (L) zwischen dem Schnittpunkt (7) und der Zuströmungsseite in einem Bereich von 0 - 1,6 festgelegt ist.
  7. Strömungsleitgitter nach zumindest einem der vorigen Ansprüche 4 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass ein Verhältnis H/L seiner axialen Höhe (H) des Strömungsleitgitters (1) gegenüber dem Abstand (L) zwischen dem Schnittpunkt (7) und der Zuströmungsseite in einem Bereich von 0,01 - 0,5 festgelegt ist.
  8. Strömungsleitgitter nach dem vorigen Anspruch, dadurch gekennzeichnet, dass die in radialer Richtung gesehen ersten und zweiten koaxialen Umfangsstege (3, 4) jeweils eine Axialerstreckung (H1, H2) parallel zur axialen Mittellinie (ML) aufweisen, deren Verhältnis gegenüber der axialen Höhe (H) des Strömungsleitgitters (1) auf H1<H2<H festgelegt ist.
  9. Strömungsleitgitter nach zumindest einem der vorigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der in radialer Richtung gesehen erste und zweite koaxiale Umfangssteg (3, 4) konvex in Richtung der axialen Mittellinie (ML) gewölbt ausgebildet sind.
  10. Strömungsleitgitter nach zumindest einem der vorigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Radialstege (2) jeweils in einem Umfangswinkel (δ) von ≤20° beabstandet sind.
  11. Strömungsleitgitter nach zumindest einem der vorigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass in einer axialen Draufsicht von der Zuströmungsseite zwischen jeweils benachbarten Radialstegen (2) und zwischen den in radialer Richtung gesehen ersten und zweiten koaxialen Umfangsstegen (3, 4) Gittermaschen mit einer ersten Diagonalerstreckung (L1) sowie zwischen jeweils benachbarten Radialstegen (2) und zwischen dem in radialer Richtung gesehen zweiten koaxialen Umfangssteg (4) und dem Außenring (5) jeweils Gittermaschen mit einer zweiten Diagonalerstreckung (L2) gebildet sind, wobei ein Längenverhältnis L1<L2 festgelegt ist.
  12. Strömungsleitgitter nach zumindest einem der vorigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass in einer axialen Draufsicht von der Abströmungsseite zwischen jeweils benachbarten Radialstegen (2) und zwischen den in radialer Richtung gesehen ersten und zweiten koaxialen Umfangsstegen (3, 4) Gittermaschen mit einer ersten Diagonalerstreckung (L3) sowie zwischen jeweils benachbarten Radialstegen (2) und zwischen dem in radialer Richtung gesehen zweiten koaxialen Umfangssteg (4) und dem Außenring (5) jeweils Gittermaschen mit einer zweiten Diagonalerstreckung (L4) gebildet sind, wobei ein Längenverhältnis L3<L4 festgelegt ist.
  13. Ventilator mit einer Antriebseinheit sowie einem Strömungsleitgitter nach einem der vorigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass sich die Antriebseinheit zumindest abschnittsweise in axialer Richtung in einen Bereich des Strömungsleitgitters (1) hinein erstreckt und ein Verhältnis einer Radialdistanz (SPm) zwischen einem radialen Außenrand der Antriebseinheit und einem abströmungsseitigen Zentraldurchmesser (D2) der Zentralöffnung (6) und dem zuströmungsseitigen Zentraldurchmesser (D1) festgelegt ist auf einen Wert SPm/D1 ≤ 0,15.
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