EP4450818A1 - Radialventilator mit zulaufender zungengeometrie - Google Patents

Radialventilator mit zulaufender zungengeometrie Download PDF

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EP4450818A1
EP4450818A1 EP24171210.8A EP24171210A EP4450818A1 EP 4450818 A1 EP4450818 A1 EP 4450818A1 EP 24171210 A EP24171210 A EP 24171210A EP 4450818 A1 EP4450818 A1 EP 4450818A1
Authority
EP
European Patent Office
Prior art keywords
edge
rotation
axis
radial
tongue
Prior art date
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Pending
Application number
EP24171210.8A
Other languages
English (en)
French (fr)
Inventor
Tobias SIEGER
Saurabh Gupta
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 St Georgen GmbH and Co KG
Original Assignee
Ebm Papst St Georgen GmbH and Co KG
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Filing date
Publication date
Application filed by Ebm Papst St Georgen GmbH and Co KG filed Critical Ebm Papst St Georgen GmbH and Co KG
Publication of EP4450818A1 publication Critical patent/EP4450818A1/de
Pending legal-status Critical Current

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    • F05D2250/00—Geometry
    • F05D2250/50—Inlet or outlet
    • F05D2250/52—Outlet

Definitions

  • the invention relates to a radial fan with a tapered and preferably curved tongue geometry.
  • radial fans comprise a spiral-shaped spiral housing with a suction or inlet nozzle at which, for example, air or another fluid to be conveyed is sucked in axially and a pressure or outlet nozzle at which the fluid is blown out radially.
  • the pressure or outlet nozzle which is referred to as outlet nozzle in the following, has, in addition to the walls which limit the outlet nozzle in the axial direction, a radially outer wall and a radially inner wall, which is referred to as a tongue.
  • the air or fluid flow which is generated by an impeller arranged in the spiral casing so that it can rotate about an axis of rotation, is usually guided radially outward in a spiral-shaped part of the casing through an outer wall of the spiral casing.
  • the fluid flow passes into the outlet nozzle, the fluid flow is guided radially outward by the radially outer wall of the outlet nozzle, with the outer wall of the spiral casing usually passing into the radially outer wall of the outlet nozzle essentially without disruption, i.e. without creating flow obstructions or without creating disruptions in the fluid flow.
  • the fluid flow is guided radially inward by the tongue, with the fluid flow hitting a radially inner inner edge of the tongue as it flows out of the spiral-shaped part of the spiral casing and flows into the outlet nozzle.
  • the fluid flow hits the inner edge, however, the fluid flow is disrupted and therefore there is a loss of power and unwanted noise.
  • the transition from the inner edge to the spiral-shaped part of the spiral casing is rounded and designed without jumps, or the inner edge is continuously inclined so that the fluid flow does not hit a hard edge on the one hand and does not hit the entire edge at the same time on the other.
  • the EP 2 146 097 A1 to round off the inner edge of the tongue and to make it inclined in sections by means of an extension so that the tongue extends into the spiral casing with the extension and the flow does not suddenly hit it over the entire length of the inner edge.
  • the DE 10 2021 206 139 A1 teaches, in contrast, to reduce the pressure on the inner edge of the tongue by means of a damping device so that the fluid flow can be guided over the inner edge as smoothly as possible, which improves the noise behaviour but still leads to pressure losses, i.e. efficiency losses.
  • the invention is therefore based on the object of overcoming the aforementioned disadvantages and providing a radial fan with improved performance and noise behavior.
  • the object is to reduce the noise development and power losses caused by the impact of the fluid flow that can be generated on the inner edge of the tongue when it passes from the spiral housing part of the spiral housing into the outlet nozzle.
  • a radial fan with a tapered and in particular curved tongue geometry is therefore proposed.
  • the radial fan has an impeller with a plurality of impeller blades extending in the radial direction around a rotation axis and a spiral housing in which the impeller is accommodated so as to be rotatable about the rotation axis.
  • the impeller blades each have a radially outer end edge, with two end edges immediately adjacent in the circumferential direction spanning an imaginary jacket surface between them.
  • the impeller blades can also be curved backwards or, in particular, forwards.
  • the spiral housing has an outlet nozzle for the radial discharge of an air or, in particular, fluid flow that can be generated by the impeller, which is limited in the circumferential direction around the rotation axis by a tongue.
  • the outlet nozzle can be limited radially outward by a radially outer wall of the outlet nozzle, which merges into a radial wall of the spiral casing or a radial wall of the spiral casing part of the spiral casing.
  • a radially inner transition of the tongue into the spiral casing part of the spiral casing is particularly in a region or at a point at which a radial distance between the radial wall of the spiral casing and the axis of rotation is minimal.
  • the tongue has a radially inner inner edge at the transition to the spiral-shaped housing part of the spiral casing, which in turn has two sections that merge into one another via an extremum at a transition point. At least one of the sections, but preferably both sections, are inclined relative to the axis of rotation and/or the radially outer end edges of the impeller blades. In addition, it is provided that the at least one section of the inner edge or both sections in a projection in the radial direction each intersect at least one of the radially outer end edges of the impeller blades and an adjacent lateral surface in the circumferential direction up to their middle.
  • the end edges are preferably a single, radially outer edge of an impeller blade, at which the surfaces determining the pressure and suction sides of the impeller blade meet at an acute angle.
  • an impeller blade can have a surface on the radial outside, for example extending in the circumferential direction, over which the surfaces determining the pressure and suction sides of the impeller blade merge into one another.
  • the entire surface running in the circumferential direction can be understood as the end edge and is accordingly cut in the projection by the inner edge.
  • the inner edge in the projection always intersects, i.e. regardless of the rotational position of the impeller, at least one and in particular at least or exactly two of the end edges of the impeller blades as well as the lateral surface located therebetween.
  • the inner edge can have at least one uniform or varying concave and/or convex curvature, the vertex of which forms the extremum.
  • the inner edge corresponds in particular to the boundary or boundary line between a plane or surface of the tongue which, in axial plan view, is essentially straight or alternatively curved and the transition to the spiral-shaped housing part, whereby the transition is not straight but curved.
  • the transition point halves the inner edge in the axial direction, i.e. along the axis of rotation, or is located centrally and in a central plane that divides the outlet nozzle centrally in the axial direction and, if the outlet nozzle is designed accordingly, further in particular symmetrically.
  • the inner edge has two outer edge points in the axial direction and an intermediate point located between them and in particular centrally between the edge points, whereby the intermediate point of the inner edge can be the transition point of the inner edge.
  • the edge points and the intermediate point have a substantially identical distance from the axis of rotation in the radial direction, i.e. in an axial view they lie on a common circle concentrically around the axis of rotation.
  • the edge points have a greater distance from the axis of rotation in the radial direction than the intermediate point or that the intermediate point has a smaller distance from the axis of rotation than the edge points.
  • An advantageous variant also provides that a flow-through cross-section of the outlet nozzle on the inner edge extends from an axially outer edge section of the inner edge to an axially middle section and in particular to the intermediate and/or transition point of the The inner edge is enlarged or widened if the curvature of the inner edge is concave and reduced if the curvature of the inner edge is convex.
  • the inner edge is defined by three curves in particular, which merge into one another without jumps or kinks.
  • a first curve is provided on the outer edge sections in the axial direction, which each merge into a common and lighter second curve.
  • the transition of the tongue to the spiral housing part of the spiral housing is also preferably rounded and/or free of cracks and/or kinks.
  • the radius or curvature by which the transition between the tongue and the spiral housing part is determined can vary, in particular over the course of the transition in the axial direction.
  • the tongue can run out at a radially outer edge, which also has two sections that merge into one another via an extremum at a transition point. At least one of the sections of the outer edge, but preferably both sections of the outer edge, is or are inclined relative to the axis of rotation and/or radially outer end edges of the impeller blades. In a projection in the radial direction, the section or sections intersect at least one of the radially outer end edges and a respective adjacent lateral surface in the circumferential direction, in particular to a quarter and/or to its middle.
  • the outer edge can also have at least one uniform or varying concave and/or convex curvature, the apex of which forms the extremum of the outer edge.
  • the transition point on the outer edge can in turn bisect the end edge in the axial direction or be located centrally in it and in particular be located in a central plane dividing the outlet nozzle and/or the impeller blades centrally and preferably symmetrically in the axial direction.
  • the outer edge can have two outer edge points in the axial direction and an intermediate point located between them and in particular centrally between the edge points, which in turn can be the transition point of the end edge.
  • the edge points and the intermediate point have a substantially identical distance from the axis of rotation in the radial direction.
  • the edge points have a greater distance from the axis of rotation than the intermediate point.
  • the outer edge can have a uniform or varying concave and/or convex curvature, so that a flow-through cross-section of the outlet nozzle on the outer edge increases or widens from an axially outer edge section of the outer edge to an axially middle section or to the intermediate and/or transition point of the outer edge in the case of a concave curvature and decreases in the case of a convex curvature.
  • the outer edge is also defined by three curves in particular, which merge into one another without jumps or kinks.
  • a first curve is provided on each of the outer edge sections in the axial direction, which each merge into a common and lighter second curve.
  • the curvature and/or individual curvatures of the outer edge can be smaller than the curvature of the inner edge. Additionally or alternatively, the flow-through cross-section of the outlet nozzle can be smaller at the inner edge than at the outer edge.
  • the first curvatures can be concave and the second curvature in between can be convex.
  • both the inner edge and especially the outer edge are free of cracks and kinks.
  • a radial fan 1 is shown in an axial plan view, so that the suction or inlet nozzle 28 of the spiral housing 20 and through this the impeller 10 arranged in the spiral housing 20 are visible.
  • the impeller 10 is arranged in the spiral casing 20 so as to be rotatable about the rotation axis X, wherein a plurality of impeller blades 11 of the impeller 10 extend radially outward in the radial direction R, through which an air or fluid flow can be generated when the impeller 10 rotates.
  • the impeller 10 thus sucks in air or a fluid through the inlet nozzle 28 during a corresponding rotation in the circumferential direction U about the axis of rotation X, conveys it into the spiral-shaped housing part 24 and from there, in the variant shown, rotates clockwise about the axis of rotation X in order to expel the fluid from the spiral housing 20 at the outlet nozzle 21 which is open in the radial direction R.
  • this fluid flow is guided by the housing wall 29 which radially delimits the spiral housing 20 or the spiral housing part 24, wherein the fluid flow or the fluid, when passing from the spiral housing part 24 into the outlet nozzle 21, radially inwardly encounters a transition 23 of the spiral housing part 24 on the so-called tongue 22 of the outlet nozzle 21, which delimits the latter radially inwardly.
  • the tongue 22 has a radially inner inner edge 25 at the transition 23 to a spiral-shaped housing part 24 of the spiral housing 20, which is inclined relative to the axis of rotation X and relative to radially outer end edges 12 of the impeller blades 11 and intersects at least two of the radially outer end edges 12 of the impeller blades 11 in a projection in the radial direction R.
  • the inner edge 25 is not arranged in the transition 23 from the tongue 22 into the spiral-shaped housing part 24, but forms the boundary or boundary line between a section of the tongue 22 that runs straight in the axial view and the transition 23 into the spiral-shaped housing part 24, which is characterized by radii and roundings.
  • the inner edge 25 has two sections, with exactly one such section being shown in the sectional view of the Figure 2 is visible because the cut in the median plane E which divides the outlet nozzle in the axial direction, as shown in Figure 3 is shown.
  • the two sections lead from a respective outer edge point 27, which lies on the outside of the tongue 22 in the axial direction, to a common transition point 26 at which the sections merge into one another.
  • the two sections are inclined or tilted in opposite directions to one another and in a projection in the radial direction each intersect two of the radially outer end edges 12.
  • two dotted projection lines P are drawn, of which a first projection line P leads from the transition point 26 and a second projection line P from the visible edge point 27 in the radial direction R to the axis of rotation X.
  • the sections of the inner edge 25 always intersect two of the end edges 12 of the impeller blades 11, regardless of the rotational position of the impeller 10.
  • a first curvature is provided, which in each case merges into a common second curvature, which has an extremum at the transition point 26 and is less curved than the first curvature.
  • an outer edge 30 of the tongue 22 in the radial direction R is designed similarly to the inner edge 25.
  • the outer edge 30 of the tongue 22, at or with which the outlet nozzle 21 ends in the radial direction R, also has two sections 31, 32 which are inclined in opposite directions to one another and converge from a respective outer edge point 34 to an intermediate or transition point 33 which lies in the central plane E and at which the sections 31, 32 merge into one another.
  • the outer edge 30 or the course of the outer edge 30 is also determined by two or three curvatures, wherein a respective first curvature at the edge points 34 merges into a common and smaller second curvature through the transition point 33, which has its extremum at the transition point 33.
  • the sections 31, 32 of the outer edge 30 it is not absolutely necessary for the sections 31, 32 of the outer edge 30 to intersect two of the end edges 12 of the impeller blades 11 in a projection in the radial direction. In the present case, for example, it is provided that the sections 31, 32 of the outer edge 30 always and always, i.e. regardless of the rotational position of the impeller 10, intersect exactly one of the end edges 12.
  • the plane on the tongue 22, which delimits a flow-through cross-section of the outlet nozzle 21 from the inner edge 25 to the outer edge 30, is also curved and free of cracks and kinks and the curvatures on the inner edge 25 merge evenly into the curvatures on the outer edge 30.
  • Figure 4 is also a perspective detailed view of the radial fan 1 according to the Figures 1 to 3 shown, whereby the detailed view shows the area of the tongue 22 or the outlet nozzle 21 enlarged.
  • the perspective view makes the course of the inner edge 25 particularly clearly visible, which forms the boundary line between a plane spanned by the tongue 22 and the transition 23 of the tongue 22 into the spiral-shaped housing part 24.
  • the inner edge 25 curves or the tongue 22 curves concavely at the inner edge 25, so that the flow-through cross section of the outlet nozzle 21 from the visible edge point 27 to the intermediate or transition point 26.
  • the invention is not limited in its implementation to the preferred embodiments given above. Rather, a number of variants are conceivable which make use of the solution presented even in fundamentally different embodiments.

Landscapes

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

Abstract

Die Erfindung betrifft einen Radialventilator (1) mit zulaufender Zungengeometrie, aufweisend ein Laufrad (10) mit einer Vielzahl von sich in Radialrichtung (R) um eine Rotationsachse (X) erstreckende Laufradschaufeln (11) und ein Spiralgehäuse (20), in welchem das Laufrad (10) um die Rotationsachse (X) rotierbar aufgenommen ist, wobei die Laufradschaufeln (11) jeweils eine radialäußere Abschlusskante (12) aufweisen und je zwei in Umfangsrichtung (U) unmittelbar benachbarten Abschlusskanten (12) zwischen sich je eine gedachte Mantelfläche aufspannen, wobei das Spiralgehäuse (20) einen Austrittsstutzen (21) zur radialen Ausleitung eines von dem Laufrad (10) erzeugbaren Fluidstroms aufweist, welcher in Umfangsrichtung (U) um die Rotationsachse (X) durch eine Zunge (22) begrenzt wird, wobei die Zunge (22) an einem Übergang (23) zu einem spiralförmigen Gehäuseteil (24) des Spiralgehäuses (20) eine radialinnere Innenkante (25) aufweist, welche zwei Abschnitte aufweist, die über ein Extremum an einem Übergangspunkt (26) ineinander übergehen, wobei zumindest einer der Abschnitte relativ zu der Rotationsachse (X) und/oder relativ zu den radialäußeren Abschlusskanten (12) der Laufradschaufeln (11) schräg gestellt ist und in einer Projektion in Radialrichtung (R) zumindest eine der radialäußeren Abschlusskanten (12) und eine jeweilige benachbarte Mantelfläche bis zu ihrer Mitte schneidet.

Description

  • Die Erfindung betrifft einen Radialventilator mit zulaufender und vorzugsweise gekrümmter Zungengeometrie.
  • Aus dem Stand der Technik ist eine Vielzahl von Radialventilatoren mit unterschiedlichsten Gehäuseformen bekannt, bei welchen auch die Geometrie des Auslassstutzens mit dessen Zunge variiert.
  • Grundsätzlich umfassen Radialventilatoren ein spiralförmiges Spiralgehäuse mit einem Saug- oder Einströmstutzen an welchem beispielsweise Luft oder ein anderes zu förderndes Fluid axial angesaugt wird und einem Druck- oder Austrittsstutzen an welchem das Fluid radial ausgeblasen wird.
  • Dabei weist der Druck- oder Austrittsstutzen, welcher im Weiteren nur noch als Austrittsstutzen bezeichnet wird, neben den Wandungen, welche den Austrittsstutzen in Axialrichtung begrenzen, eine radialäußere Wandung und eine radialinnere Wandung auf, welche als Zunge bezeichnet wird.
  • Der Luft- oder Fluidstrom, welcher von einem in dem Spiralgehäuse um eine Rotationsachse rotierbar angeordnetes Laufrad erzeugt wird, wird für gewöhnlich radialaußen in einem spiralförmigen Teil des Gehäuses durch eine Außenwandung des Spiralgehäuses geleitet. Beim Übergang des Fluidstroms in den Austrittsstutzen wird der Fluidstrom radialaußen von der radialäußeren Wandung des Austrittsstutzens geleitet, wobei die Außenwandung des Spiralgehäuses meist im Wesentlichen störungsfrei d.h. ohne Erzeugung von Strömungshindernissen bzw. ohne Störungen in dem Fluidstrom zu erzeugen in die radialäußere Wandung des Austrittsstutzens übergeht. Radialinnen wird der Fluidstrom von der Zunge geleitet, wobei der Fluidstrom beim Ausströmen aus dem spiralförmigen Teil des Spiralgehäuses und beim Einströmen in den Austrittsstutzen auf eine radialinnere Innenkante der Zunge trifft. Durch das Auftreffen der Strömung auf die Innenkante kommt es jedoch zu einer Störung des Fluidstroms und mithin zu einem Leistungsverlust sowie zu einer nicht gewollten Geräuschentwicklung.
  • Zur Vermeidung dieser Nachteile sind im Stand der Technik bereits verschiedene Lösungen bekannt. Beispielsweise wird der Übergang von der Innenkante auf den spiralförmigen Teil des Spiralgehäuses verrundet und sprungfrei ausgeführt oder die Innenkante durchgehend schräg gestellt, sodass der Fluidstrom einerseits nicht auf eine harte Kante und andererseits nicht gleichzeitig auf die gesamte Kante trifft.
  • Beispielsweise lehrt die EP 2 146 097 A1 die Innenkante der Zunge abzurunden und durch eine Verlängerung abschnittsweise schräg zu stellen, sodass die Zunge sich mit der Verlängerung in das Spiralgehäuse hineinerstreckt und die Strömung nicht plötzlich über die gesamte Länge der Innenkante auf diese trifft.
  • Die DE 10 2021 206 139 A1 lehrt davon abweichend an der Innenkante der Zunge den Druck durch eine Dämpfungseinrichtung zu reduzieren, sodass der Fluidstrom möglichst störungsfrei über die Innenkante geführt werden kann, was das Geräuschverhalten verbessert, jedoch weiterhin zu Druck- d.h. Effizienzverlusten führt.
  • Der Erfindung liegt deshalb die Aufgabe zugrunde, die vorgenannten Nachteile zu überwinden und einen Radialventilator mit verbesserten Leistungs- und Geräuschverhalten bereitzustellen. Dabei ist es insbesondere die Aufgabe die Geräuschentwicklung und Leistungsverluste durch den Aufprall der erzeugbaren Fluidströmung auf die Innenkante der Zunge beim Übertritt von dem spiralförmigen Gehäuseteil des Spiralgehäuses in den Austrittsstutzen zu reduzieren.
  • Diese Aufgabe wird durch die Merkmalskombination gemäß Patentanspruch 1 gelöst.
  • Erfindungsgemäß wird daher ein Radialventilator mit zulaufender und insbesondere gekrümmter Zungengeometrie vorgeschlagen. Der Radialventilator weist ein Laufrad mit einer Vielzahl von sich in Radialrichtung um eine Rotationsachse erstreckenden Laufradschaufeln und ein Spiralgehäuse, in welchem das Laufrad um die Rotationsachse rotierbar aufgenommen ist, auf. Die Laufradschaufeln weisen jeweils eine radialäußere Abschlusskante auf, wobei je zwei in Umfangsrichtung unmittelbar benachbarten Abschlusskanten zwischen sich je eine gedachte Mantelfläche aufspannen. Weiter können die Laufradschaufeln dabei auch rückwärts- oder insbesondere vorwärtsgekrümmt sein. Das Spiralgehäuse weist einen Austrittsstutzen zur radialen Ausleitung eines von dem Laufrad erzeugbaren Luft- bzw. insbesondere Fluidstroms auf, welcher in Umfangsrichtung um die Rotationsachse durch eine Zunge begrenzt wird. Nach radialaußen kann der Austrittsstutzen, wie bereits beschrieben, durch eine radialäußere Wandung des Austrittsstutzens begrenzt sein, welcher in eine radiale Wandung des Spiralgehäuses bzw. eine radiale Wandung des spiralförmigen Gehäuseteils des Spiralgehäuses übergeht. Ein radialinnerer Übergang der Zunge in den spiralförmigen Gehäuseteil des Spiralgehäuses liegt dabei insbesondere in einem Bereich oder in einem Punkt, an welchem ein radialer Abstand zwischen der radialen Wandung des Spiralgehäuses und der Rotationsachse minimal ist. Die Zunge weist dabei an dem Übergang zu dem spiralförmigen Gehäuseteil des Spiralgehäuses eine radialinnere Innenkante auf, welche wiederum zwei Abschnitte aufweist, die über ein Extremum an einem Übergangspunkt ineinander übergehen. Zumindest einer der Abschnitte, vorzugsweise jedoch beide Abschnitte, sind relativ zu der Rotationsachse und/oder den radialäußeren Abschlusskanten der Laufradschaufeln schräg gestellt. Zusätzlich ist vorgesehen, dass der zumindest eine Abschnitt der Innenkante bzw. beide Abschnitte in einer Projektion in Radialrichtung jeweils zumindest eine der radialäußeren Abschlusskanten der Laufradschaufeln sowie eine dazu benachbarte Mantelfläche in Umfangsrichtung bis zu deren Mitte schneidet.
  • Bei den Abschlusskanten handelt es sich vorzugsweise um eine einzelne, radialäußere Kante einer Laufradschaufel, an welcher Druck- und Saugseite der Laufradschaufel bestimmende Flächen spitzwinklig aufeinander treffen. Alternativ kann eine Laufradschaufel radialaußen eine sich beispielsweise in Umfangsrichtung erstreckende Fläche aufweisen, über welche die Druck- und Saugseite der Laufradschaufel bestimmende Flächen ineinander übergehen. Bei einer solchen Variante kann die gesamte in Umfangsrichtung verlaufende Fläche als Abschlusskante verstanden werden und wird entsprechend in der Projektion von der Innenkante geschnitten.
  • Vorzugsweise schneidet die Innenkante in der Projektion stets d.h. unabhängig von der rotatorischen Stellung des Laufrades zumindest eine und insbesondere zumindest oder genau zwei der Abschlusskanten der Laufradschaufeln sowie die dazwischenliegende Mantelfläche.
  • Weiter kann die Innenkante zumindest eine gleichmäßige oder variierende konkave und/oder konvexe Krümmung aufweisen, deren Scheitelpunkt das Extremum bildet.
  • Durch eine solche Schrägstellung bzw. Neigung der Innenkante insbesondere kombiniert mit einer Krümmung der Innenkante und dem Schneiden der Abschlusskanten und der Mantelfläche, wird der Aufprall des Fluides bzw. der Luft in der Fluidströmung auf die Innenkante in besonders vorteilhafter Weise stark reduziert und damit die Druckverluste sowie auch der dabei entstehende Geräuschpegel reduziert.
  • Die Innenkante entspricht dabei insbesondere der Grenze bzw. Grenzlinie zwischen einer in axialer Draufsicht im Wesentlichen geradlinig oder alternativ auch gekrümmt verlaufenden Ebene bzw. Fläche der Zunge und dem Übergang zum spiralförmigen Gehäuseteil, wobei der Übergang entsprechend nicht geradlinig, sondern gekrümmt verläuft.
  • Weiter kann vorgesehen sein, dass der Übergangspunkt die Innenkante in Axialrichtung d.h. entlang der Rotationsachse halbiert bzw. mittig und in einer den Austrittsstutzen in Axialrichtung mittig und, bei entsprechenden Ausbildung des Austrittsstutzens, weiter insbesondere symmetrisch teilenden Mittelebene liegt.
  • Weiter kann vorgesehen sein, dass die Innenkante in Axialrichtung zwei äußere Randpunkte und einen dazwischenliegenden und insbesondere mittig zwischen den Randpunkten liegenden Zwischenpunkt aufweist, wobei es sich bei dem Zwischenpunkt der Innenkante um den Übergangspunkt der Innenkante handeln kann. Die Randpunkte und der Zwischenpunkt weisen dabei in einer ersten Variante in Radialrichtung einen im Wesentlichen identischen Abstand zu der Rotationsachse auf, liegen also in einer axialen Ansicht auf einem gemeinsamen Kreis konzentrisch um die Rotationsachse. Alternativ kann vorgesehen sein, dass die Randpunkte in Radialrichtung einen größeren Abstand zu der Rotationsachse aufweisen als der Zwischenpunkt bzw. dass der Zwischenpunkt einen geringeren Abstand zu der Rotationsache aufweist als die Randpunkte.
  • Eine vorteilhafte Variante sieht zudem vor, dass sich ein durchströmbarer Querschnitt des Austrittsstutzens an der Innenkante von einem in Axialrichtung äu-ßeren Randabschnitt der Innenkante zu einem in Axialrichtung mittleren Abschnitt und insbesondere bis zum Zwischen- und/oder Übergangspunkt der Innenkante bei einer konkaven Krümmung der Innenkante vergrößert bzw. aufweitet und bei einer konvexen Krümmung der Innenkante verkleinert.
  • Vorzugsweise wird die Innenkante dabei von insbesondere drei Krümmungen bestimmt, welche sprung- und knickfrei ineinander übergehen. An den in Axialrichtung äußeren Randabschnitten ist jeweils eine erste Krümmung vorgesehen, welche jeweils in eine gemeinsame und dazu leichtere zweite Krümmung übergehen.
  • Der Übergang der Zunge zu dem spiralförmigen Gehäuseteil des Spiralgehäuses ist zudem vorzugsweise abgerundet und/oder sprungfrei und/oder knickfrei. Dabei kann der Radius bzw. die Krümmung, durch welche der Übergang zwischen der Zunge und dem spiralförmigen Gehäuseteil bestimmt wird, insbesondere über den Verlauf des Übergangs in Axialrichtung variieren.
  • Gemäß einer ebenfalls vorteilhaften Variante kann die Zunge an einer radialäu-ßeren Außenkante auslaufen, welche ebenfalls zwei Abschnitte aufweist, die über ein Extremum an einem Übergangspunkt ineinander übergehen. Zumindest einer der Abschnitte der Außenkante, vorzugsweise jedoch beide Abschnitte der Außenkante, ist bzw. sind jeweils relativ zu der Rotationsachse und/oder radialäußeren Abschlusskanten der Laufradschaufeln schräg gestellt. In einer Projektion in Radialrichtung schneidet der Abschnitt bzw. die Abschnitte zumindest eine der radialäußeren Abschlusskanten und eine jeweilige benachbarte Mantelfläche in Umfangsrichtung insbesondere zu einem Viertel und/oder bis zu ihrer Mitte.
  • Auch die Außenkante kann zumindest eine gleichmäßige oder variierende konkave und/oder konvexe Krümmung aufweisen, deren Scheitelpunkt das Extremum der Außenkante bildet.
  • Der Übergangspunkt an der Außenkante kann wiederum die Abschlusskante in Axialrichtung halbieren bzw. mittig in ihr liegen und insbesondere in einer bzw. der den Austrittsstutzen und/oder die Laufradschaufeln in Axialrichtung mittig und vorzugsweise symmetrisch teilenden Mittelebene liegen.
  • Die Außenkante kann in Axialrichtung zwei äußere Randpunkte und einen dazwischenliegenden und insbesondere mittig zwischen den Randpunkten liegenden Zwischenpunkt aufweisen, bei welchem es sich wiederum um den Übergangspunkt der Abschlusskante handeln kann. Die Randpunkte und der Zwischenpunkt weisen gemäß einer ersten Variante in Radialrichtung einen im Wesentlichen identischen Abstand zu der Rotationsachse auf. Gemäß der zweiten Variante ist wiederum vorgesehen, dass die Randpunkte einen größeren Abstand zu der Rotationsachse aufweisen als der Zwischenpunkt.
  • Wie erwähnt, kann die Außenkante eine gleichmäßige oder variierende konkave und/oder konvexe Krümmung aufweisen, sodass sich ein durchströmbarer Querschnitt des Austrittsstutzens an der Außenkante von einem in Axialrichtung äußeren Randabschnitt der Außenkante zu einem in Axialrichtung mittleren Abschnitt bzw. zu dem Zwischen- und/oder Übergangspunkt der Außenkante bei einer konkaven Krümmung vergrößert bzw. aufweitet und sich bei einer konvexen Krümmung verkleinert.
  • Vorzugsweise wird auch die Außenkante von insbesondere drei Krümmungen bestimmt, welche sprung- und knickfrei ineinander übergehen. An den in Axialrichtung äußeren Randabschnitten ist jeweils eine erste Krümmung vorgesehen, welche jeweils in eine gemeinsame und dazu leichtere zweite Krümmung übergehen.
  • Die Krümmung und/oder einzelne Krümmungen der Außenkante kann/können dabei geringer sein als eine Krümmung der Innenkante. Zusätzlich oder alternativ kann der durchströmbare Querschnitt des Austrittsstutzens an der Innenkante geringer sein als an der Außenkante.
  • Sowohl für die Krümmungen an der Innenkante als auch an der Außenkante gilt, dass die jeweils ersten Krümmungen beispielsweise konkav und die jeweils dazwischenliegende zweite Krümmung konvex sein können.
  • An der Zunge kann sich zwischen der Innenkante und der Außenkante eine gekrümmte und/oder sprungfreie sowie insbesondere knickfreie Ebene aufspannen, welche entsprechend einen durchströmbaren Querschnitt des Austrittsstutzens begrenzt, deren Krümmung sich von der Innenkante zu der Außenkante insbesondere gleichmäßig verringert.
  • Sowohl für die Innenkante als insbesondere auch für die Außenkante gilt vorzugsweise, dass diese sprungfrei und knickfrei verlaufen.
  • Die vorstehend offenbarten Merkmale sind beliebig kombinierbar, soweit dies technisch möglich ist und diese nicht im Widerspruch zueinanderstehen.
  • 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
    ein Radialventilator in axialer Draufsicht;
    Fig. 2
    der Radialventilator in einer Schnittansicht;
    Fig. 3
    der Radialventilator in einer Seitenansicht;
    Fig. 4
    eine perspektivische Detailansicht auf den Bereich der Zunge des Radialventilators.
  • Die Figuren sind beispielhaft schematisch. Gleiche Bezugszeichen in den Figuren weisen auf gleiche funktionale und/oder strukturelle Merkmale hin.
  • In Figur 1 ist ein Radialventilator 1 in einer axialen Draufsicht dargestellt, sodass der Saug- bzw. Einströmstutzen 28 des Spiralgehäuses 20 und durch diesen das in dem Spiralgehäuse 20 angeordnete Laufrad 10 sichtbar sind.
  • Das Laufrad 10 ist in dem Spiralgehäuse 20 um die Rotationsachse X rotierbar angeordnet, wobei sich in Radialrichtung R nach radialaußen eine Vielzahl von Laufradschaufeln 11 des Laufrades 10 erstrecken durch welche bei Rotation des Laufrades 10 eine Luft- bzw. Fluidströmung erzeugbar ist.
  • Das Laufrad 10 saugt also bei einer entsprechenden Rotation in Umfangsrichtung U um die Rotationsachse X durch den Einströmstutzen 28 Luft- bzw. ein Fluid an, fördert es in den spiralförmigen Gehäuseteil 24 und dort bei der dargestellten Variante im Uhrzeigersinn um die Rotationsachse X, um das Fluid an dem in Radialrichtung R geöffneten Austrittsstutzen 21 aus dem Spiralgehäuse 20 auszustoßen.
  • Radialaußen wird diese Fluidströmung von der das Spiralgehäuse 20 bzw. den spiralförmigen Gehäuseteil 24 radial begrenzenden Gehäusewand 29 geführt, wobei die Fluidströmung bzw. das Fluid beim Übertritt von dem spiralförmigen Gehäuseteil 24 in den Austrittsstutzen 21 radialinnen auf einen Übergang 23 des spiralförmigen Gehäuseteils 24 auf die sogenannte Zunge 22 des Austrittsstutzens 21 trifft, welche diesen nach radialinnen begrenzt.
  • Dabei kommt es zu Leistungsverlusten und einer Geräuschentwicklung, welche optimiert, d.h. minimiert werden sollen.
  • Zur Reduzierung der Verluste und der entstehenden Geräusche ist, wie insbesondere in Figur 2 gezeigt, bei der dargestellten Variante des Radialventilators 1 vorgesehen, dass die Zunge 22 an dem Übergang 23 zu einem spiralförmigen Gehäuseteil 24 des Spiralgehäuses 20 eine radialinnere Innenkante 25 aufweist, welche relativ zu der Rotationsachse X und relativ zu radialäußeren Abschlusskanten 12 der Laufradschaufeln 11 schräg gestellt ist und in einer Projektion in Radialrichtung R zumindest zwei der radialäußeren Abschlusskanten 12 der Laufradschaufeln 11 schneidet.
  • Wie ebenfalls in Figur 2 dargestellt, ist die Innenkante 25 nicht in dem Übergang 23 von der Zunge 22 in den spiralförmigen Gehäuseteil 24 angeordnet, sondern bildet die Grenze bzw. Grenzlinie zwischen einem in der axialen Ansicht geradlinig verlaufenden Abschnitt der Zunge 22 und dem von Radien und Verrundungen geprägten Übergang 23 in den spiralförmigen Gehäuseteil 24.
  • Die Innenkante 25 weist zwei Abschnitte auf, wobei genau ein solcher Abschnitt in der Schnittansicht der Figur 2 sichtbar ist, da der Schnitt in der Mittelebene E liegt, welcher den Austrittsstutzen in Axialrichtung mittig teilt, wie es in Figur 3 dargestellt ist. Die zwei Abschnitte führen von einem jeweiligen äußeren Randpunkt 27, welcher in Axialrichtung außen an der Zunge 22 liegt, zu einem gemeinsamen Übergangspunkt 26 an welchem die Abschnitte ineinander übergehen. Die beiden Abschnitte sind entgegengesetzt zueinander schräggestellt bzw. verkippt und schneiden in einer Projektion in Radialrichtung jeweils zwei der radialäußeren Abschlusskanten 12. Zur Illustration sind zwei gepunktete Projektionslinien P eingezeichnet, von welchen eine erste Projektionslinie P von dem Übergangspunkt 26 und eine zweite Projektionslinie P von dem sichtbaren Randpunkt 27 in Radialrichtung R zu der Rotationsachse X führt. Wie durch die Projektionslinien P erkennbar, schneiden die Abschnitte der Innenkante 25 jeweils und unabhängig von der Rotationsstellung des Laufrades 10 stets zwei der Abschlusskanten 12 der Laufradschaufeln 11.
  • Durch dieses geometrische Verhältnis ergibt sich bereits eine besonders vorteilhafte Reduktion des Leistungsverlustes und des beim Betrieb erzeugten Geräusch- bzw. Schallpegels. Dieses vorteilhafte Verhalten wird zusätzlich dadurch verbessert, dass die Innenkante 25 bzw. die Abschnitte der Innenkante 25 in einer Seitenansicht in Radialrichtung, wie sie beispielsweise in Figur 3 dargestellt ist, nicht geradlinig, sondern konkav gekrümmt verlaufen, wobei die Innenkante 25 in der dargestellten Variante im Wesentlichen von zwei bzw. drei Krümmungen bestimmt ist, welche sprungfrei und knickfrei ineinander übergehen.
  • An den äußeren Randpunkten 27 ist jeweils eine erste Krümmung vorgesehen, welche jeweils in eine gemeinsame zweite Krümmung übergeht, welche in dem Übergangspunkt 26 ein Extremum aufweist und weniger stark gekrümmt ist, als die erste Krümmung.
  • Um die an der Innenkante 25 erzeugten vorteilhaften Effekte nicht über den Verlauf der Zunge 22 zu verlieren, ist vorgesehen, dass eine in Radialrichtung R äußere Außenkante 30 der Zunge 22, wie sie auch in den Figuren 1 und 2 sichtbar ist, ähnlich der Innenkante 25 ausgebildet ist.
  • Mit Verweis auf Figur 3 ist festzustellen, dass auch die Außenkante 30 der Zunge 22, an bzw. mit welcher der Austrittsstutzen 21 in Radialrichtung R endet, zwei Abschnitte 31, 32 aufweist, welche entgegengesetzt zueinander schräg gestellt sind und von einem jeweiligen äußeren Randpunkt 34 zu einem Zwischen- bzw. Übergangspunkt 33 aufeinander zulaufen, welcher in der Mittelebene E liegt und an welchem die Abschnitte 31, 32 ineinander übergehen.
  • Dabei ist auch die Außenkante 30 bzw. der Verlauf der Außenkante 30 durch zwei bzw. drei Krümmungen bestimmt, wobei eine jeweilige erste Krümmung an den Randpunkten 34 in eine gemeinsame und dazu geringere zweite Krümmung durch den Übergangspunkt 33 übergeht, welche an dem Übergangspunkt 33 ihr Extremum besitzt.
  • Anders als bei der Innenkante 25 ist es jedoch nicht zwingend erforderlich, dass die Abschnitte 31, 32 der Außenkante 30 in einer Projektion in Radialrichtung jeweils zwei der Abschlusskanten 12 der Laufradschaufeln 11 schneiden. Vorliegend ist beispielsweise vorgesehen, dass die Abschnitte 31, 32 der Außenkante 30 jeweils und stets, d.h. unabhängig von der rotatorischen Stellung des Laufrades 10, genau eine der Abschlusskanten 12 schneiden.
  • Für die Ebene an der Zunge 22, welche einen durchströmbaren Querschnitt des Austrittsstutzens 21 von der Innenkante 25 zu der Außenkante 30 begrenzt, gilt dabei, dass diese ebenfalls gekrümmt sowie sprung- und knickfrei ist und die Krümmungen an der Innenkante 25 gleichmäßig in die Krümmungen der Au-ßenkante 30 übergehen.
  • In Figur 4 ist zudem eine perspektivische Detailansicht des Radialventilators 1 gemäß den Figuren 1 bis 3 dargestellt, wobei die Detailansicht den Bereich der Zunge 22 bzw. des Austrittsstutzens 21 vergrößert darstellt. Durch die perspektivische Darstellung wird der Verlauf der Innenkante 25 besonders deutlich sichtbar, welche die Grenzlinie zwischen einer durch die Zunge 22 aufgespannten Ebene und dem Übergang 23 der Zunge 22 in den spiralförmigen Gehäuseteil 24 bildet. Die Innenkante 25 krümmt sich bzw. die Zunge 22 krümmt sich an der Innenkante 25 konkav, sodass sich also der durchströmbare Querschnitt des Austrittsstutzens 21 von dem sichtbaren Randpunkt 27 zu dem Zwischen- bzw. Übergangspunkt 26 hin aufweitet.
  • Wie in der Schnittansicht gemäß Figur 2 dargestellt, gilt für die Innenkante 25 gemäß Figur 4 bzw. den dargestellten Abschnitt zwischen dem sichtbaren Randpunkt 27 und dem Zwischen- bzw. Übergangspunkt 26 der Innenkante 25, dass deren bzw. dessen entlang der schematisch eingezeichneten Projektionslinien P in Radialrichtung R gerichtete und ebenfalls schematisch eingezeichnete Projektion 40 zumindest eine der radialäußeren Abschlusskanten 12 und eine jeweilige benachbarte Mantelfläche bis zu ihrer Mitte und vorliegend konkret zwei unmittelbar benachbarte radialäußere Abschlusskanten 12 und die dazwischenliegende und durch die zwei Abschlusskanten 12 aufgespannte Mantelfläche schneidet. Zur weiteren Veranschaulichung ist exemplarisch eine gedachte Mantelfläche 41 zwischen zwei zu den geschnittenen Abschlusskanten 12 benachbarten Abschlusskanten 12 eingezeichnet.
  • 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.

Claims (12)

  1. Radialventilator (1) mit zulaufender Zungengeometrie,
    aufweisend ein Laufrad (10) mit einer Vielzahl von sich in Radialrichtung (R) um eine Rotationsachse (X) erstreckende Laufradschaufeln (11) und ein Spiralgehäuse (20), in welchem das Laufrad (10) um die Rotationsachse (X) rotierbar aufgenommen ist,
    wobei die Laufradschaufeln (11) jeweils eine radialäußere Abschlusskante (12) aufweisen und je zwei in Umfangsrichtung (U) unmittelbar benachbarten Abschlusskanten (12) zwischen sich je eine gedachte Mantelfläche aufspannen,
    wobei das Spiralgehäuse (20) einen Austrittsstutzen (21) zur radialen Ausleitung eines von dem Laufrad (10) erzeugbaren Fluidstroms aufweist, welcher in Umfangsrichtung (U) um die Rotationsachse (X) durch eine Zunge (22) begrenzt wird,
    dadurch gekennzeichnet, dass die Zunge (22) an einem Übergang (23) zu einem spiralförmigen Gehäuseteil (24) des Spiralgehäuses (20) eine radialinnere Innenkante (25) aufweist,
    welche zwei Abschnitte aufweist, die über ein Extremum an einem Übergangspunkt (26) ineinander übergehen,
    wobei zumindest einer der Abschnitte relativ zu der Rotationsachse (X) und/oder relativ zu den radialäußeren Abschlusskanten (12) der Laufradschaufeln (11) schräg gestellt ist und in einer Projektion in Radialrichtung (R) zumindest eine der radialäußeren Abschlusskanten (12) und eine jeweilige benachbarte Mantelfläche bis zu ihrer Mitte schneidet.
  2. Radialventilator nach Anspruch 1,
    wobei zumindest einer der Abschnitte in einer Projektion in Radialrichtung (R) zwei der radialäußeren Abschlusskanten (12) und die dazwischenliegende Mantelfläche schneidet.
  3. Radialventilator nach Anspruch 1 oder 2,
    wobei die Innenkante (25) zumindest eine gleichmäßige oder variierende konkave und/oder konvexe Krümmung aufweist, deren Scheitelpunkt das Extremum bildet.
  4. Radialventilator nach einem der vorhergehenden Ansprüche,
    wobei der Übergangspunkt (26) in einer den Austrittsstutzen (21) und/oder die Laufradschaufeln (11) in Axialrichtung mittig teilenden Mittelebene (E) liegt.
  5. Radialventilator nach einem der vorhergehenden Ansprüche,
    wobei die Innenkante (25) in Axialrichtung zwei äußere Randpunkte (27) und einen dazwischenliegenden und insbesondere mittig zwischen den Randpunkten (27) liegenden Zwischenpunkt (26) aufweist, welcher insbesondere dem Übergangspunkt (26) der Innenkante (25) entspricht,
    wobei die Randpunkte (27) und der Zwischenpunkt (26) in Radialrichtung (R) einen im Wesentlichen identischen Abstand zu der Rotationsachse (X) aufweisen oder
    wobei die Randpunkte (27) einen größeren Abstand zu der Rotationsachse (X) aufweisen als der Zwischenpunkt (26).
  6. Radialventilator nach einem der vorhergehenden Ansprüche,
    wobei der Übergang (23) der Zunge (22) zu dem spiralförmigen Gehäuseteil (24) des Spiralgehäuses (20) abgerundet und/oder sprungfrei und/oder knickfrei ist.
  7. Radialventilator nach einem der vorhergehenden Ansprüche,
    wobei die Zunge (22) an einer radialäußeren Außenkante (30) ausläuft, welche zwei Abschnitte (31, 32) aufweist, die über ein Extremum an einem Übergangspunkt (33) ineinander übergehen,
    wobei zumindest einer der Abschnitte (31, 32) relativ zu der Rotationsachse (X) und/oder relativ zu den radialäußeren Abschlusskanten (12) der Laufradschaufeln (11) schräg gestellt ist und in einer Projektion in Radialrichtung (R) zumindest eine der radialäußeren Abschlusskanten (12) und eine jeweilige benachbarte Mantelfläche insbesondere zu einem Viertel und/oder bis zu ihrer Mitte schneidet.
  8. Radialventilator nach dem vorhergehenden Anspruch,
    wobei die Außenkante (30) zumindest eine gleichmäßige oder variierende konkave und/oder konvexe Krümmung aufweist, deren Scheitelpunkt das Extremum bildet.
  9. Radialventilator nach dem vorhergehenden Anspruch 7 oder 8,
    wobei der Übergangspunkt (33) in einer den Austrittsstutzen(21) und/oder die Laufradschaufeln (11) in Axialrichtung mittig teilenden Mittelebene (E) liegt.
  10. Radialventilator nach einem der vorhergehenden Ansprüche 7 bis 9,
    wobei die Außenkante (30) in Axialrichtung zwei äußere Randpunkte (34) und einen dazwischenliegenden und insbesondere mittig zwischen den Randpunkten (34) liegenden Zwischenpunkt (33) aufweist, welcher insbesondere dem Übergangspunkt (33) der Außenkante (30) entspricht,
    wobei die Randpunkte (34) und der Zwischenpunkt (33) in Radialrichtung (R) einen im Wesentlichen identischen Abstand zu der Rotationsachse (X) aufweisen oder
    wobei die Randpunkte (34) einen größeren Abstand zu der Rotationsachse (X) aufweisen als der Zwischenpunkt (33).
  11. Radialventilator nach einem der vorhergehenden Ansprüche 8 bis 10,
    wobei die Krümmung und/oder einzelne Krümmungen der Au-ßenkante (30) geringer ist/sind als eine Krümmung der Innenkante (25) und/oder der durchströmbare Querschnitt des Austrittsstutzens (21) an der Innenkante (25) geringer ist als an der Außenkante (30).
  12. Radialventilator nach einem der vorhergehenden Ansprüche 7 bis 11,
    wobei sich an der Zunge (22) zwischen der Innenkante (25) und der Außenkante (30) eine gekrümmte und/oder sprungfreie Ebene aufspannt, deren Krümmung sich von der Innenkante (25) zu der Au-ßenkante (30) insbesondere gleichmäßig verringert.
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