EP4182564A1 - Radialventilator - Google Patents

Radialventilator

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Publication number
EP4182564A1
EP4182564A1 EP21740515.8A EP21740515A EP4182564A1 EP 4182564 A1 EP4182564 A1 EP 4182564A1 EP 21740515 A EP21740515 A EP 21740515A EP 4182564 A1 EP4182564 A1 EP 4182564A1
Authority
EP
European Patent Office
Prior art keywords
centrifugal fan
fan according
housing
impeller
area
Prior art date
Legal status (The legal status 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 status listed.)
Pending
Application number
EP21740515.8A
Other languages
English (en)
French (fr)
Inventor
Roland Magiera
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.)
Ventilatorenfabrik Oelde GmbH
Original Assignee
Ventilatorenfabrik Oelde GmbH
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.)
Filing date
Publication date
Application filed by Ventilatorenfabrik Oelde GmbH filed Critical Ventilatorenfabrik Oelde GmbH
Publication of EP4182564A1 publication Critical patent/EP4182564A1/de
Pending legal-status Critical Current

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Classifications

    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F04—POSITIVE - DISPLACEMENT MACHINES FOR LIQUIDS; PUMPS FOR LIQUIDS OR ELASTIC FLUIDS
    • F04D—NON-POSITIVE-DISPLACEMENT PUMPS
    • F04D29/00—Details, component parts, or accessories
    • F04D29/40—Casings; Connections of working fluid
    • F04D29/42—Casings; Connections of working fluid for radial or helico-centrifugal pumps
    • F04D29/4206—Casings; Connections of working fluid for radial or helico-centrifugal pumps especially adapted for elastic fluid pumps
    • F04D29/4226—Fan casings
    • F04D29/4253—Fan casings with axial entry and discharge
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F04—POSITIVE - DISPLACEMENT MACHINES FOR LIQUIDS; PUMPS FOR LIQUIDS OR ELASTIC FLUIDS
    • F04D—NON-POSITIVE-DISPLACEMENT PUMPS
    • F04D29/00—Details, component parts, or accessories
    • F04D29/40—Casings; Connections of working fluid
    • F04D29/42—Casings; Connections of working fluid for radial or helico-centrifugal pumps
    • F04D29/44—Fluid-guiding means, e.g. diffusers
    • F04D29/441—Fluid-guiding means, e.g. diffusers especially adapted for elastic fluid pumps
    • F04D29/444—Bladed diffusers
    • 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
    • F05D2250/52—Outlet

Definitions

  • the invention relates to a centrifugal fan according to the preamble of claim 1.
  • centrifugal fans are well known and are commonly used to achieve higher pressures than axial fans.
  • the air is sucked axially into the interior of the impeller, if necessary radially via a so-called suction pocket, fed to a spiral housing surrounding the impeller at the beginning and exits the housing on the pressure side tangentially to the impeller.
  • the outlet which is tangential to the impeller, significantly limits the use of the centrifugal fan, in particular due to the necessarily resulting, in particular axial, dimensions that require a certain amount of space for the installation, which may not be available, so that other, less powerful fans must be used.
  • centrifugal fans do not meet the demands made of them.
  • the invention is therefore based on the object of further developing a centrifugal fan of the generic type in such a way that it is structurally simpler to build, its efficiency is improved and its usability is increased.
  • centrifugal fan whose housing is ring-shaped and has a channel on the inside for air guidance, with an aisle area adjoining the radial air outlet of the impeller, which merges into a hairpin bend, which is followed by an outlet area which opens into the axially aligned outlet.
  • the housing has a completely different design than a volute housing according to the prior art, with the sucked-in air, i.e. the flow, leaving the impeller in the radial direction in operation into the inlet area of the housing, which preferably runs radially to the impeller.
  • the flow is deflected and conducted further into the exit area, which runs essentially parallel to the entry area.
  • the exit area opens into an axially aligned outlet.
  • This intermediate wall is part of the housing to which the return blade blades are connected, the intermediate wall practically forming the inside boundary of the input area, the turn and the output area bil det. That is, the intermediate wall forms a carrier element with which the housing is held in cooperation with the radial bearing.
  • the usefulness of the new centrifugal fan is also due to the fact that the swirl-free outflow makes it suitable, for example, for drying substrates, with the speed of the flow remaining unaffected.
  • the new centrifugal fan is significantly quieter than one according to the prior art with a spiral-shaped housing.
  • the housing is easier to insulate due to its compact design.
  • the compact shape meets the constant demand for space minimization, with the axial outlet being advantageous for many processes involving the radial fan.
  • the drive shaft and the housing are mounted in the area of the intermediate wall by means of a radial bearing, with the intermediate wall practically forming a supporting element for the housing, so that the positioning of the radial bearing means that any impeller size is possible, while maintaining the compact one design.
  • the invention can be implemented with all radial impellers, from the fan with a low pressure increase to a high-pressure impeller.
  • the design of the housing according to the invention leads to a higher generated pressure of the flow than in the case of a volute housing, which contributes to the higher efficiency mentioned.
  • FIG. 1 shows a radial fan according to the prior art in a schematic side view
  • FIG. 2 shows a radial fan according to the invention in a likewise schematic, sectional side view
  • FIG. 3 shows an enlarged partial detail of the centrifugal fan according to FIG. 2, also in a sectioned side view.
  • FIG. 1 shows a radial fan according to the prior art, with a rotatably mounted impeller 1, the direction of rotation of which is indicated by an arrow and which can be driven by a motor (not shown).
  • Air is sucked in via an intake port 13 and fed to an outlet 11 via a stationary volute housing 14 , with the volute housing 14 expanding from the impeller 1 to the outlet 11 .
  • FIG. 2 schematically shows a radial fan according to the invention, which, with the exception of the housing 2, essentially corresponds in its basic structure to the radial fan according to FIG. 1, ie according to the prior art.
  • a suction pocket 12 is assigned to the intake port 13 , via which air is sucked in radially from the impeller 1 .
  • the course of the flow is otherwise indicated by arrows.
  • the impeller 1 While the impeller 1 is driven in rotation via a drive shaft 10 which is connected to a motor which is not illustrated, the housing 2, on the other hand, is stationary.
  • the housing 2 is ring-shaped and has a duct for guiding the air towards the outlet 11 .
  • This is defined by a NEN to the radial air outlet of the impeller 1 subsequenteingangbe rich 3, which merges into a hairpin bend 4, to which an output area 5 closes.
  • This in turn opens into the axially aligned outlet 11 to which a line can be connected or the air can be freely blown out.
  • the input area 3 and the output area 5 are separated by an intermediate wall 7, which forms the inner wall of the input area 3 and the output area 5, with this intermediate wall representing a fastening element for the entire housing 2, which is attached via a radial bearing 9 to the drive shaft 10 is held.
  • Returning blades 6 are arranged in the output area 5 in the direction of flow, which extend radially and are arranged parallel and spaced apart from one another.
  • the turn 4, whose inner wall is formed by the peripheral surface of the intermediate wall 7, runs at an angle of about 180 °.
  • FIG. 3 shows the upper half of the centrifugal fan in the drawing plane of FIG. 2, also shown in a schematic view. From this formation it can be seen that a sealing gap, including a labyrinth seal 8 , is provided between the impeller 1 and the housing 2 in the area of the suction side.
  • the intermediate wall 7 has the same thickness at least in the area in which it forms the inner wall of the inlet area 3 and the outlet area 5 .
  • the new centrifugal fan can be designed in multiple stages, ie several housings are arranged one behind the other as a structural unit. reference list

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • General Engineering & Computer Science (AREA)
  • Structures Of Non-Positive Displacement Pumps (AREA)

Abstract

Ein Radialventilator, mit einem drehbar gelagerten, mittels eines Motors antreibbaren Laufrad (1), durch das über einen Ansaugstutzen (13) Luft angesaugt und zu einem Auslass (11) eines fest stehenden Gehäuses (2) geführt wird, ist so ausgebildet, dass das Gehäuse (2) ringförmig ausgebildet ist und zur Luftführung innenseitig einen Kanal aufweist, mit einem sich an den radialen Luftaustritt des Laufrades (1) anschließenden Eingangsbereich (3), der in eine Kehre (4) übergeht, an die sich ein Ausgangsbereich (5) anschließt, der in den axial ausgerichteten Auslass (11) mündet.

Description

Radialventilator
Die Erfindung betrifft einen Radialventilator nach dem Oberbegriff des An spruchs 1.
Derartige Radialventilatoren sind hinlänglich bekannt und werden üblicherweise eingesetzt, um höhere Drücke als bei Axialventilatoren zu erreichen.
Funktional wird die Luft axial in den Innenbereich des Laufrades gesaugt, ge gebenenfalls radial über eine sogenannte Saugtasche, einem das Laufrad um fänglich umschließenden spiralförmigen Gehäuse zugeführt und tritt druckseitig tangential zum Laufrad aus dem Gehäuse aus.
Konstruktionsbedingt müssen allerdings bislang Nachteile in Kauf genommen werden, die einem optimalen Betrieb in jeder Beziehung entgegenstehen. Dies beruht im Wesentlichen auf der Formgebung des spiralförmigen Gehäuses, die beispielsweise zu strömungsinduzierten sowie mechanischen Schwingungen führt, wobei auch die Geräuschentwicklung als besonders nachteilig angese hen wird, die nur mit einem erheblichen Aufwand zu reduzieren, d.h. zu däm men ist.
Überdies schränkt der, bezogen auf das Laufrad, tangentiale Auslass den Ein satz des Radialventilators deutlich ein, insbesondere aufgrund der sich not wendigerweise ergebenden, insbesondere axialen Abmaße, die einen be stimmten Raumbedarf für die Installation erfordern, der unter Umständen nicht gegeben ist, so dass auf andere, weniger leistungsfähige Ventilatoren zurück gegriffen werden muss.
Auch die bauartbedingte Lagerung des feststehenden Gehäuses gegenüber dem Laufrad bzw. gegenüber einer verdrehsicher mit dem Laufrad verbunde nen Antriebswelle, die bislang lediglich druckseitig oder beidseitig, d.h. saug- und druckseitig erfolgt, steht einer kompakten Bauweise entgegen.
Alles in allem entsprechen die bekannten Radialventilatoren nicht den gestell ten Ansprüchen. Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, einen Radialventilator der gat tungsgemäßen Art so weiterzuentwickeln, dass er konstruktiv einfacher aufge baut ist, sein Wirkungsgrad verbessert und die Verwendungsfähigkeit vergrö ßert wird.
Diese Aufgabe wird durch einen Radialventilator gelöst, dessen Gehäuse ring förmig ausgebildet ist und zur Luftführung innenseitig einen Kanal aufweist, mit einem sich an den radialen Luftaustritt des Laufrades anschließenden Ein gangsbereich, der in eine Kehre übergeht, an die sich ein Ausgangsbereich an schließt, der in den axial ausgerichteten Auslass mündet.
Konzeptionell ist das Gehäuse gänzlich anders gestaltet als ein Spiralgehäuse nach dem Stand der Technik, wobei in Funktion die angesaugte Luft, d.h. die Strömung, das Laufrad in radialer Richtung verlässt hin in den Eingangsbereich des Gehäuses, der bevorzugt radial zum Laufrad verläuft.
In der sich anschließenden Kehre, die vorzugsweise einen Winkel von 180° oder < 180° beschreibt, wird die Strömung umgelenkt und weitergeführt in den Ausgangsbereich, der im Wesentlichen parallel zum Eingangsbereich verläuft. Der Ausgangsbereich mündet in einen axial ausgerichteten Auslass.
Die sich aus der Erfindung ergebende Führung führt dazu, dass die Strömung drallfrei austritt, wobei hierzu, nach einem weiteren Gedanken der Erfindung, im Ausgangsbereich radial verlaufende und abständig zueinander angeordnete Rückführschaufeln vorgesehen sind.
Zur freien Drehbarkeit des Laufrades und der damit drehfest verbundenen, an einen Motor angeschlossenen Antriebswelle, gegenüber dem Gehäuse, das fest steht, ist lediglich ein Radiallager erforderlich, das an einer Zwischenwand einerseits und an der Antriebswelle andererseits gehalten ist.
Diese Zwischenwand ist Bestandteil des Gehäuses, an der die Rückführschau feln angeschlossen sind, wobei die Zwischenwand praktisch die innenseitige Begrenzung des Eingangsbereichs, der Kehre und des Ausgangsbereichs bil det. D.h., die Zwischenwand bildet ein Trägerelement, mit dem das Gehäuse im Zusammenwirken mit dem Radiallager gehalten ist. Die Verwendungsfähigkeit des neuen Radialventilators ergibt sich auch daraus, dass durch die drallfreie Abströmung beispielsweise der Einsatz zum Trocknen von Substraten geeignet ist, wobei die Geschwindigkeit der Strömung unbeein flusst bleibt.
Wie sich überraschend gezeigt hat, ist der neue Radialventilator deutlich leiser als einer nach dem Stand der Technik mit einem spiralförmigen Gehäuse. Überdies ist das Gehäuse aufgrund der kompakten Bauweise leichter zu däm men.
Die kompakte Raumform kommt den steten Forderungen nach einer Bau raumminimierung entgegen, wobei der axiale Austritt für viele Prozesse unter Beteiligung des Radialventilators von Vorteil ist.
Wie erwähnt, erfolgt die Lagerung zwischen der Antriebswelle und dem Ge häuse im Bereich der Zwischenwand mittels eines Radiallagers, wobei die Zwi schenwand praktisch ein Tragelement für das Gehäuse bildet, so dass durch die Positionierung des Radiallagers jede Laufradgröße möglich ist, bei Beibe haltung der kompakten Bauform.
Im Übrigen ist die Erfindung bei allen Radiallaufrädern realisierbar, vom Geblä se mit einer niedrigen Druckerhöhung bis zu einem Hochdrucklaufrad. In die sem Zusammenhang sei noch erwähnt, dass die erfindungsgemäße Ausgestal tung des Gehäuses zu einem höheren erzeugten Druck der Strömung führt als bei einem Spiralgehäuse, was zu dem angesprochenen höheren Wirkungsgrad beiträgt.
Während bei einem Spiralgehäuse nach dem Stand der Technik druckseitig immer eine Wellendurchführung abgedichtet werden muss, was aufgrund der Rotation prinzipiell nicht vollständig möglich ist, mit der Folge, dass sich bei ag gressiven oder toxischen Medien hohe Kosten etwa für Gasdichtungen erge ben, ist die Druckseite bei dem Radialventilator nach der Erfindung absolut druckdicht. Die aus dem Stand der Technik bekannten Nachteile sind gemäß der Erfindung daher nicht zu beklagen.
Weitere vorteilhafte Ausbildungen der Erfindung sind in den Unteransprüchen gekennzeichnet. Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung wird nachfolgend anhand der beigefüg ten Zeichnungen beschrieben.
Es zeigen:
Figur 1 einen Radialventilator nach dem Stand der Technik in einer schematischen Seitenansicht
Figur 2 einen Radialventilator gemäß der Erfindung in einer gleichfalls schematischen, geschnittenen Seitenansicht
Figur 3 einen vergrößerten Teilausschnitt des Radialventilator nach Figur 2, gleichfalls in einer geschnittenen Seitenansicht.
In der Figur 1 ist ein Radialventilator nach dem Stand der Technik dargestellt, mit einem drehbar gelagerten Laufrad 1 , dessen Drehrichtung mit einem Pfeil gekennzeichnet ist und das mit einem nicht gezeigten Motor antreibbar ist.
Über einen Ansaugstutzen 13 wird Luft angesaugt und über ein fest stehendes Spiralgehäuse 14 einem Auslass 11 zugeführt, wobei sich das Spiralgehäuse 14, ausgehend vom Laufrad 1 zum Auslass 11 hin erweitert.
In der Figur 2 ist schematisch ein Radialventilator gemäß der Erfindung darge stellt, der mit Ausnahme des Gehäuses 2 in seinem Grundaufbau im Wesentli chen dem Radialventilator nach Figur 1 , also nach dem Stand der Technik, entspricht.
Dem Ansaugstutzen 13 ist hierbei eine Saugtasche 12 zugeordnet, über die Luft radial vom Laufrad 1 angesaugt wird. Der Strömungsverlauf ist im Übrigen durch Pfeile kenntlich gemacht.
Während das Laufrad 1 über eine Antriebswelle 10, die an einen nicht darge stellten Motor angeschlossen ist, drehend angetrieben wird, ist demgegenüber das Gehäuse 2 fest stehend.
Gemäß der Erfindung ist das Gehäuse 2 ringförmig ausgebildet und weist zur Luftführung hin zum Auslass 11 einen Kanal auf. Dieser ist definiert durch ei- nen an den radialen Luftaustritt des Laufrades 1 anschließenden Eingangsbe reich 3, der in eine Kehre 4 übergeht, an die sich ein Ausgangsbereich 5 an schließt. Dieser wiederum mündet in den axial ausgerichteten Auslass 11, an den eine Leitung anschließbar ist oder die Luft frei ausgeblasen werden kann.
Die Trennung des Eingangsbereiches 3 und des Ausgangsbereiches 5 erfolgt durch eine Zwischenwand 7, die die innere Wandung des Eingangsbereiches 3 und des Ausgangsbereiches 5 bildet, wobei diese Zwischenwand ein Befesti gungselement für das gesamte Gehäuse 2 darstellt, die über ein Radiallager 9 an der Antriebswelle 10 gehalten ist.
Dabei sind im Ausgangsbereich 5 in Strömungsrichtung verlaufende Rückführ schaufeln 6 angeordnet, die radial verlaufen und parallel und abständig zuei nander angeordnet sind.
Die Kehre 4, deren Innenwand durch die Umfangsfläche der Zwischenwand 7 gebildet ist, verläuft in einem Winkel von etwa 180°.
Es ist deutlich zu erkennen, dass zur Halterung des Gehäuses 2 lediglich ein Radiallager 9 erforderlich ist, wobei allerdings im Bedarfsfall auch mehrere Ra diallager nebeneinander positioniert sein können.
In der Figur 3 ist die in der Zeichenebene der Figur 2 obere Hälfte des Radial ventilators, ebenfalls in einer schematischen Ansicht dargestellt. In dieser Ab bildung ist zu erkennen, dass zwischen dem Laufrad 1 und dem Gehäuse 2 im Bereich der Ansaugseite ein Dichtungsspalt, einschließlich einer Labyrinthdich tung 8 vorgesehen ist. Die Zwischenwand 7 ist zumindest in dem Bereich gleich dick, in dem sie die Innenwandung des Eingangsbereiches 3 und des Ausgangsbereiches 5 bildet.
Prinzipiell kann der neue Radialventilator mehrstufig ausgebildet sein, d.h. , mehrere Gehäuse sind als Baueinheit hintereinander angeordnet. Bezugszeichenliste
1 Laufrad
2 Gehäuse 3 Eingangsbereich
4 Kehre
5 Ausgangsbereich
6 Rückführschaufel 7 Zwischenwand 8 Labyrinthdichtung
9 Radiallager
10 Antriebswelle 11 Auslass 12 Saugtasche 13 Ansaugstutzen
14 Spiralgehäuse

Claims

Ansprüche
1. Radialventilator, mit einem drehbar gelagerten, mittels eines Motors an- treibbaren Laufrad (1), durch das über einen Ansaugstutzen (13) Luft an gesaugt und zu einem Auslass (11 ) eines fest stehenden Gehäuses (2) geführt wird, dadurch gekennzeichnet, dass das Gehäuse (2) ringförmig ausgebildet ist und zur Luftführung innenseitig einen Kanal aufweist, mit einem sich an den radialen Luftaustritt des Laufrades (1) anschließenden Eingangsbereich (3), der in eine Kehre (4) übergeht, an die sich ein Aus gangsbereich (5) anschließt, der in den axial ausgerichteten Auslass (11) mündet.
2. Radialventilator nach Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, dass die In nenwand des Eingangsbereiches (3), der Kehre (4) und des Ausgangsbe reiches (5) durch eine Zwischenwand (7) gebildet ist.
3. Radialventilator nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass zwischen der Innenfläche der Außenwand des Gehäuses (2) und der Zwi schenwand (7) mehrere Rückführschaufeln (6) befestigt sind, die sich in Richtung des Förderstroms erstrecken.
4. Radialventilator nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Rückführschaufeln (6) im Ausgangsbereich (5) positioniert sind.
5. Radialventilator nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Zwischenwand (7) mittels mindestens eines Ra diallagers (9) an einer Antriebswelle (10) gelagert ist.
6. Radialventilator nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Zwischenwand (7) zumindest in dem die Innen wand des Eingangsbereiches (3) und des Ausgangsbereiches (5) bilden den Bereich gleich dick ist.
7. Radialventilator nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Kehre (4) einen Winkel von < 180° beschreibt.
8. Radialventilator nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass an den Ansaugstutzen (13) eine Saugtasche (12) an geschlossen ist, über die Luft radial vom Laufrad (1) ansaugbar ist.
9. Radialventilator nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass zwischen dem Gehäuse (2) und dem Laufrad (1) saugseitig eine Dichtung, insbesondere eine Labyrinthdichtung (8) ange ordnet ist.
10. Radialventilator nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass mehrere Gehäuse als Baueinheit hintereinander an geordnet sind.
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