EP4636253A1 - Einlaufdüsenbaugruppe und strömungsmaschine mit einem laufrad und einer einlaufdüsenbaugruppe - Google Patents

Einlaufdüsenbaugruppe und strömungsmaschine mit einem laufrad und einer einlaufdüsenbaugruppe

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Publication number
EP4636253A1
EP4636253A1 EP25170297.3A EP25170297A EP4636253A1 EP 4636253 A1 EP4636253 A1 EP 4636253A1 EP 25170297 A EP25170297 A EP 25170297A EP 4636253 A1 EP4636253 A1 EP 4636253A1
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EP
European Patent Office
Prior art keywords
impeller
inlet nozzle
radial
nozzle assembly
axial
Prior art date
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Pending
Application number
EP25170297.3A
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English (en)
French (fr)
Inventor
Tobias SIEGER
Saurabh Gupta
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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
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Pending legal-status Critical Current

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    • F05D2250/51—Inlet

Definitions

  • the invention relates to an inlet nozzle assembly for suction-side arrangement on an impeller rotatable about a rotational axis. Furthermore, the invention relates to a turbomachine, for example a fan, a ventilator, or a blower, with an impeller drivable about a rotational axis and an inlet nozzle assembly according to the invention.
  • a turbomachine for example a fan, a ventilator, or a blower, with an impeller drivable about a rotational axis and an inlet nozzle assembly according to the invention.
  • inlet nozzle assemblies and also turbomachines are known from the prior art, which have an inlet nozzle assembly and an impeller.
  • the flow generated by the impeller is split into a usable primary flow and a secondary flow between the outflow and inflow sides, which is usually unusable. Consequently, the pressure and flow rate curves, or the general performance of such a turbomachine, can deteriorate. Furthermore, the acoustic performance can also deteriorate.
  • the invention is therefore based on the object of overcoming the aforementioned disadvantages and providing an inlet nozzle assembly by means of which the secondary flow or a flow running on an impeller from an outflow side to an inflow side can be reduced.
  • an inlet nozzle assembly for suction-side arrangement on an impeller rotatable about a rotational axis, which impeller further comprises a cover plate.
  • the inlet nozzle assembly has a front end section and an adjoining jacket section.
  • the front end section and the jacket section can also be understood as an impeller housing or part of such a housing, wherein they can also be formed integrally with one another or as separate parts.
  • the front end section and the jacket section are preferably manufactured by an injection molding process and designed for demolding.
  • the jacket section has a rotational axis in particular a completely circumferential wall which forms a receiving space for receiving the impeller and the complete reception of the cover plate of the impeller, so that a radial gap is formed in the radial direction between the circumferential wall or its inner surface and a radially outer end section of the impeller, ie in particular an imaginary jacket surface formed by the radially outer end section or the cover plate.
  • the end section has an end wall with an inlet nozzle, wherein the inlet nozzle extends into the receiving space.
  • the inlet nozzle is preferably arranged coaxially to the axis of rotation and is designed to direct a fluid flow to the inflow side of the impeller.
  • the inlet nozzle or an outflow-side end section of the inlet nozzle can extend into the impeller or its cover plate without contact or towards the impeller or its cover plate.
  • an axial gap is formed between the front wall and a front side of the impeller or cover plate, in particular facing the front wall.
  • Both the radial gap and the axial gap are in particular annular or have a hollow cylindrical shape, with the radial gap bordering the impeller or cover plate radially and the axial gap bordering it axially.
  • first ribs which can be referred to as radial ribs, extend from the circumferential wall into the receiving space and are designed to reduce the radial gap and in particular to reduce it to a minimum.
  • second ribs which can be referred to as axial ribs, to extend from the front wall in the direction of the receiving space or to the receiving space and are designed to reduce the axial gap and in particular to reduce it to a minimum.
  • the respective ribs preferably extend contact-free to a predetermined distance from the impeller or the cover plate, by means of which rotation of the impeller about the axis of rotation remains possible, but the secondary flow is reduced to a minimum.
  • the impeller has a concentricity or a predetermined concentricity tolerance and, through its radially outer end section or the lateral surface determined thereby, and preferably through its cover plate, describes a maximum contour determined by the concentricity tolerance when rotating about the axis of rotation at a specified and, in particular, a specified maximum rotational speed, wherein the axial ribs and/or radial ribs extend contactlessly up to the maximum contour.
  • the radial or axial gap is thus reduced to a minimum, which is determined by the concentricity of the impeller at a maximum permissible rotational speed.
  • both radial ribs and axial ribs can be formed at least partially integrally and in one piece with each other.
  • an axial rib can merge into a radial rib or vice versa.
  • the radial ribs are designed to correspond to the radially outer end section of the impeller and in particular to an outer contour of the cover plate. It can be provided that radially inner edges of the radial ribs or a radially inner contour of the radial ribs are designed to correspond to the outer contour of the radially outer end section of the impeller and in particular the cover plate and to correspond to it.
  • the radially inner edges of the radial ribs preferably together span a surface or several surfaces as part of a negative to the outer contour of the impeller or its cover plate.
  • the axial ribs are preferably designed to correspond to an outer contour of the impeller or the cover plate and in particular to a front end section of the impeller or the cover plate.
  • the front wall has a thickness or material thickness in the axial direction by which an axial length of the inlet nozzle is determined, wherein the thickness is selected in particular to reduce the axial gap to a minimum.
  • the radial ribs are preferably arranged uniformly and thus regularly in the circumferential direction around the axis of rotation, an advantageous variant provides that the radial ribs are irregularly and/or unevenly distributed and/or asymmetrically arranged in the circumferential direction around the axis of rotation.
  • At least one section of at least one radial rib can be wound and in particular extend helically around the axis of rotation, wherein in this case too, preferably at least one radial rib and further preferably all radial ribs extend wound around the axis of rotation over their entire extent, ie extend in the circumferential direction.
  • the at least one radial rib intersects the axis of rotation in an imaginary extension in the radial direction, i.e., extends in a star shape toward the axis of rotation.
  • the at least one radial rib can form a tangent of a likewise imaginary circle concentric with the axis of rotation in an imaginary extension, whereby the at least one radial rib can also be described as being offset or tilted in the circumferential direction.
  • the radial rib(s) can extend in a predetermined direction of rotation of the impeller or counter to a predetermined direction of rotation of the impeller. This preferably applies to all ribs.
  • the radial ribs extend in the radial direction adjacent to the impeller or the cover plate, it is preferably provided that the radial ribs are designed to extend in the axial direction with their axial end sections and in particular on an outflow side beyond the radially outer end section of the impeller and in particular beyond the cover plate.
  • the radial ribs can form a guide device with their axial end sections, which is designed to direct a flow flowing out of the impeller away from the radial gap, and/or is designed to guide an imaginary lateral surface of the impeller formed by the radially outer end section of the impeller or in particular in an outflow section the surface formed by the cover plate and/or a flow channel of the cover plate in terms of flow technology.
  • a further aspect of the invention relates to a turbomachine with an impeller drivable about a rotational axis and an inlet nozzle assembly according to the invention.
  • the impeller is accommodated in the receiving space of the inlet nozzle assembly so as to be rotatable about the rotational axis and is designed to generate a flow from an inflow side to an outflow side upon rotation about the rotational axis, wherein the flow can divide into primary and secondary flow, as explained.
  • the impeller may in particular be an axial, diagonal or radial impeller, whereby based on this, the turbomachine may also be designed to generate an axial, diagonal or radial flow or may be an axial, diagonal or radial flow machine.
  • the impeller can have a predetermined concentricity tolerance and, through its radially outer end section, the imaginary shell surface determined thereby or, if present, through its cover plate, describe a maximum contour determined by the concentricity tolerance during rotation about the axis of rotation at a specified rotational speed and in particular a specified maximum rotational speed, wherein the axial ribs and/or radial ribs can extend contact-free up to the maximum contour, i.e. not only in the direction of the maximum contour, but up to it.
  • FIG. 1 The figures are exemplary schematic. Identical reference numerals in the figures indicate identical functional and/or structural features, whereby the Figure 1 shown inlet nozzle assembly 1 to the in Figure 2 cut inlet nozzle assembly 1, which also includes the inlet nozzle assembly 1 shown with the impeller 40 according to Figure 3 can be.
  • the inlet nozzle assembly may be part of a housing which can be arranged around an impeller 40 and a motor driving the impeller 40 about a rotation axis A.
  • the inlet nozzle assembly 1 has essentially two sections with a front end section 10 and an adjoining jacket section 20, which can also be formed integrally with one another and accordingly in one piece.
  • the casing section 20 also has a wall 21, which is designed as a wall 21 that completely surrounds the rotation axis A in the circumferential direction U, so that a receiving space 22 for receiving the impeller 40 and completely receiving a cover plate 41 of the impeller 40 is formed in the interior of the inlet nozzle assembly 1, as is also the case, for example, according to Figure 3 is shown.
  • a gap is created between the cover plate 41 of the impeller 40 and the inlet nozzle assembly 1 or its walls 11, 21.
  • axial ribs 13 extend from the front wall 11 into the axial gap 32, so that this is effectively separated from the cover plate and radially inner edges of the axial ribs 13 is determined or formed, or a thickness 14 or a material thickness 14 of the end wall 11 is selected such that, on the one hand, it essentially determines an axial length of the inlet nozzle 12 and, on the other hand, the axial gap 32 is reduced to a minimum. Even if the thickness 14 or the material thickness 14 is selected accordingly, hollow chambers or recesses can be provided inside the wall in order to reduce the material requirements and the weight. An inner surface provided by the end wall 11 thus borders directly on the cover plate 41 of the impeller 40 without contact and, together with the cover plate 41, determines the reduced axial gap 32.
  • the radial ribs 23, as can be seen in both Figures 2 and 3, protrude with an axial end section 25 in the axial direction beyond the cover plate 41. It is particularly advantageous that the axial end sections 25 together span a surface 26, which extends or continues a surface 42 of the cover plate 41, which delimits a flow channel.
  • the radial ribs 23 correspond to the cover plate 41 in such a way that the radially inner edge 24 is subdivided into several subsections, each of which runs parallel to a subsection of the outer contour of the cover plate 41, this being advantageous but not absolutely necessary.
  • the radial ribs 23 are evenly distributed in the circumferential direction U on the one hand and extend completely parallel to the rotation axis A on the other hand.
  • the radial ribs 23 are unevenly distributed in the circumferential direction U and/or are wound around the axis of rotation A or are tilted relative to the axis of rotation A and in the circumferential direction U.

Landscapes

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

Abstract

Die Erfindung betrifft eine Einlaufdüsenbaugruppe (1) zur saugseitigen Anordnung an einem um eine Rotationsachse (A) rotierbaren Laufrad (40), mit einem stirnseitigen Endabschnitt (10) und einem sich daran anschließenden Mantelabschnitt (20), wobei der Mantelabschnitt (20) eine die Rotationsachse (A) umlaufende Wandung (21) aufweist, welche einen Aufnahmeraum (22) zur Aufnahme des Laufrades (40) bildet, sodass in Radialrichtung (R) zwischen der umlaufenden Wandung (21) und einem radialäußeren Endabschnitt des Laufrades (40) ein Radialspalt (31) gebildet ist, und wobei der Endabschnitt (10) eine stirnseitige Wandung (11) mit Einlaufdüse (12) aufweist, welche sich in den Aufnahmeraum (22) hineinerstreckt, wobei in dem Endabschnitt (10) zwischen der stirnseitigen Wandung (11) und einer Stirnseite des Laufrades (40)ein Axialspalt (32) gebildet ist, wobei sich von der umlaufenden Wandung (21) Radialrippen (23) in den Aufnahmeraum (22) erstrecken, welche ausgebildet sind, den Radialspalt (31) insbesondere auf ein Minimum zu reduzieren, und/oder dass sich von der stirnseitigen Wandung (11) Axialrippen (13) zu dem Aufnahmeraum (22) erstrecken, welche ausgebildet sind, den Axialspalt (32) insbesondere auf ein Minimum zu reduzieren.

Description

  • Die Erfindung betrifft eine Einlaufdüsenbaugruppe zur saugseitigen Anordnung an einem um eine Rotationsachse rotierbaren Laufrad. Ferner betrifft die Erfindung eine Strömungsmaschine, beispielsweise einen Lüfter, einen Ventilator oder ein Gebläse, mit einem um eine Rotationsachse antreibbaren Laufrad und einer erfindungsgemäßen Einlaufdüsenbaugruppe.
  • Aus dem Stand der Technik ist eine Vielzahl von Einlaufdüsenbaugruppen und auch Strömungsmaschinen bekannt, welche eine Einlaufdüsenbaugruppe sowie ein Laufrad aufweisen.
  • Problematisch ist jedoch oftmals, dass zwischen den Innenflächen der Einlaufdüsenbaugruppe und dem Laufrad bzw. dessen radialäußeren Endabschnitt bzw. sofern vorhanden dessen Deckscheibe ein Axialspalt und/oder ein Radialspalt besteht, sodass ein Teil der durch das Laufrad erzeugten Strömung durch Axial- und/oder Radialspalt von einer Ausströmseite des Laufrades zu einer Einströmseite des Laufrades zurückströmen kann.
  • Dadurch teilt sich die durch das Laufrad erzeugte Strömung in eine tatsächlich nutzbare Primärströmung und eine zwischen Ausströmseite und Einströmseite bestehende und meist nicht nutzbare Sekundärströmung auf, wobei sich folglich die Druck- und Volumenstromkurve bzw. allgemein die Leistung einer solchen Strömungsmaschine verschlechtern kann. Weiter kann sich dadurch auch das akustische Verhalten verschlechtern.
  • Der Erfindung liegt deshalb die Aufgabe zugrunde, die vorgenannten Nachteile zu überwinden und eine Einlaufdüsenbaugruppe bereitzustellen, durch welche die Sekundärströmung bzw. eine an einem Laufrad von einer Ausströmseite zu einer Einströmseite verlaufende Strömung reduziert werden kann.
  • Diese Aufgabe wird durch die Merkmalskombination gemäß Patentanspruch 1 gelöst.
  • Erfindungsgemäß wird daher eine Einlaufdüsenbaugruppe zur saugseitigen Anordnung an einem um eine Rotationsachse rotierbaren Laufrad vorgeschlagen, welches ferner eine Deckscheibe aufweist. Dabei weist die Einlaufdüsenbaugruppe einen stirnseitigen Endabschnitt und einen sich daran anschließenden Mantelabschnitt auf. Der stirnseitige Endabschnitt und der Mantelabschnitt können auch als Laufradgehäuse oder Teil eines solchen Gehäuses verstanden werden, wobei diese zudem einteilig miteinander oder als separate Teile ausgebildet sein können. Hinsichtlich einer einfachen Herstellbarkeit, sind der stirnseitige Endabschnitt und der Mantelabschnitt vorzugsweise durch ein Spritzgussverfahren herstellbar und entformungsgerecht gestaltet. Der Mantelabschnitt weist eine die Rotationsachse insbesondere vollständig umlaufende Wandung auf, welche einen Aufnahmeraum zur Aufnahme des Laufrades und der vollständigen Aufnahme der Deckscheibe des Laufrades bildet, sodass in Radialrichtung zwischen der umlaufenden Wandung bzw. deren Innenfläche und einem radialäußeren Endabschnitt des Laufrades d.h. insbesondere einer durch den radialäußeren Endabschnitt gebildeten, gedachten Mantelfläche bzw. der Deckscheibe ein Radialspalt gebildet ist. Der Endabschnitt weist eine stirnseitige Wandung mit Einlaufdüse auf, wobei sich die Einlaufdüse in den Aufnahmeraum hineinerstreckt. Gattungsgemäß ist die Einlaufdüse vorzugsweise koaxial zu der Rotationsachse angeordnet und ausgebildet, einen Fluidstrom zu der Einströmseite des Laufrades zu leiten. Hierfür kann sich die Einlaufdüse bzw. ein ausströmseitiger Endabschnitt der Einlaufdüse berührungsfrei in das Laufrad bzw. dessen Deckscheibe hinein oder an das Laufrad bzw. dessen Deckscheibe heran erstrecken. In dem stirnseitigen Endabschnitt ist zwischen der stirnseitigen Wandung und einer insbesondere der stirnseitigen Wandung zugewandten Stirnseite des Laufrades bzw. der Deckscheibe ein Axialspalt gebildet. Sowohl für Radialspalt als auch Axialspalt gilt, dass diese insbesondere ringförmig bzw. eine hohlzylindrische Form aufweisen, wobei der Radialspalt radial und der Axialspalt axial an das Laufrad bzw. die Deckscheibe angrenzt. Erfindungsgemäß ist vorgesehen, dass sich von der umlaufenden Wandung als Radialrippen bezeichenbare erste Rippen in den Aufnahmeraum erstrecken, welche ausgebildet sind, den Radialspalt zu reduzieren und insbesondere auf ein Minimum zu reduzieren. Zusätzlich oder alternativ hierzu ist erfindungsgemäß vorgesehen, dass sich von der stirnseitigen Wandung als Axialrippen bezeichenbare zweite Rippen in Richtung des Aufnahmeraums bzw. zu dem Aufnahmeraum erstrecken, welche ausgebildet sind, den Axialspalt zu reduzieren und insbesondere auf ein Minimum zu reduzieren.
  • Sowohl für eine Reduktion des Radialspalt auf ein Minimum als auch für eine Reduktion des Axialspalts auf ein Minimum gilt, dass sich die jeweiligen Rippen vorzugsweise bis auf einen vorbestimmten Abstand berührungsfrei zu dem Laufrad bzw. zu der Deckscheibe erstrecken, durch welchen eine Rotation des Laufrades um die Rotationsachse weiterhin möglich bleibt, die Sekundärströmung jedoch auf ein Minimum reduziert ist.
  • Ebenso kann für die Reduktion des Radialspalt auf ein Minimum als auch für die Reduktion des Axialspalts auf ein Minimum gelten, dass das Laufrad einen Rundlauf bzw. eine vorbestimmte Rundlauftoleranz aufweist und durch seinen radialäußeren Endabschnitt bzw. der dadurch bestimmten Mantelfläche und vorzugsweise durch seine Deckscheibe bei einer Rotation um die Rotationsachse mit einer bestimmungsgemäßen und insbesondere bestimmungsgemäß maximalen Rotationsgeschwindigkeit eine durch die Rundlauftoleranz bestimmte Maximalkontur beschreibt, wobei die Axialrippen und/oder Radialrippen sich zu berührungsfrei bis zu der Maximalkontur erstrecken. Dadurch ist also der Radial- bzw. Axialspalt auf ein Minimum reduziert, welches von dem Rundlauf des Laufrades bei einer maximal zulässigen Rotationsgeschwindigkeit bestimmt ist.
  • Sind sowohl Radialrippen als auch Axialrippen vorgesehen, können diese zumindest teilweise integral und einstückig miteinander ausgebildet sein. Beispielsweise kann jeweils eine Axialrippe in eine Radialrippe oder umgekehrt übergehen.
  • Eine vorteilhafte Weiterbildung sieht vor, dass die Radialrippen ausgebildet sind, zu dem radialäußeren Endabschnitt des Laufrades und insbesondere zu einer Außenkontur der Deckscheibe zu korrespondieren. Dabei kann vorgesehen sein, dass radialinnere Kanten der Radialrippen bzw. eine radialinnere Kontur der Radialrippen ausgebildet sind bzw. ist, der Außenkontur des radialäußeren Endabschnitts des Laufrades und insbesondere der Deckscheibe zu folgen und zu dieser zu korrespondieren.
  • Folglich gilt hierbei, dass die radialinneren Kanten der Radialrippen vorzugsweise gemeinsam eine Fläche bzw. mehrere Flächen als Teil eines Negativs zu der Außenkontur des Laufrades bzw. dessen Deckscheibe aufspannen.
  • Es gilt jedoch auch für die Axialrippen, dass diese vorzugsweise ausgebildet sind, zu einer Außenkontur des Laufrades bzw. der Deckscheibe und insbesondere zu einem stirnseitigen Endabschnitt des Laufrades bzw. der Deckscheibe zu korrespondieren.
  • Weiter gilt vorzugsweise, dass die stirnseitige Wandung in Axialrichtung eine Dicke oder Materialstärke aufweist, durch welche eine axiale Länge der Einlaufdüse bestimmt ist, wobei die Dicke den Axialspalt insbesondere auf ein Minimum reduzierend gewählt ist.
  • Obgleich die Radialrippen in Umfangsrichtung um die Rotationsachse vorzugsweise gleichmäßig und somit auch regelmäßig angeordnet sind, sieht eine vorteilhafte Variante vor, dass die Radialrippen in Umfangsrichtung um die Rotationsachse unregelmäßig und/oder ungleichmäßig verteilt und/oder asymmetrisch angeordnet sind.
  • Zumindest ein Abschnitt zumindest einer Radialrippe kann zudem gegenüber der Rotationsachse gekippt verlaufen, wobei vorzugsweise zumindest eine Radialrippe und weiter vorzugsweise alle Radialrippen über ihre gesamte Erstreckung gegenüber der Rotationsachse gekippt verläuft bzw. verlaufen.
  • Weiter kann zumindest ein Abschnitt zumindest einer Radialrippe gewunden und insbesondere helixförmig um die Rotationsachse verlaufen, wobei auch hierbei gilt, dass vorzugsweise zumindest eine Radialrippe und weiter vorzugsweise alle Radialrippen über ihre gesamte Erstreckung gewunden um die Rotationsachse verlaufen d.h. sich in Umfangsrichtung erstrecken.
  • Ferner kann vorgesehen sein, dass die zumindest eine Radialrippe in einer gedachten Verlängerung in Radialrichtung die Rotationsachse schneidet, sich also sternförmig zu der Rotationsachse hin erstrecken. Alternativ kann die zumindest eine Radialrippe in einer gedachten Verlängerung eine Tangente eines zu der Rotationsachse konzentrischen und ebenfalls gedachten Kreises bilden, wodurch die zumindest eine Radialrippe auch als in Umfangsrichtung ver- bzw. gekippt bezeichnet werden kann. Dabei kann die Radialrippe bzw. können die Radialrippen sich in eine vorbestimmte Rotationsrichtung des Laufrades oder entgegen einer vorbestimmten Rotationsrichtung des Laufrades erstrecken. Dies gilt vorzugsweise jeweils für alle Rippen.
  • Sowohl für eine gekippte bzw. verkippte als auch für eine gewundene Ausführungsform gilt, dass diese vorzugsweise entgegen einem Strömungswinkel bzw. entgegen einem Drall einer aus dem Laufrad ausströmenden Strömung und insbesondere einer aus dem Laufrad ansonsten in den Radialspalt einströmenden Strömung gekippt sind, sodass ein zusätzlicher Strömungswiderstand erzeugbar ist.
  • Unabhängig davon, dass sich die Radialrippen in Radialrichtung benachbart zu dem Laufrad oder der Deckscheibe erstrecken ist vorzugsweise vorgesehen, dass die Radialrippen ausgebildet sind, sich in Axialrichtung mit ihren axialen Endabschnitten und insbesondere an einer Ausströmseite über den radialäußeren Endabschnitt des Laufrades und insbesondere über die Deckscheibe hinauszustrecken.
  • Die Radialrippen können mit ihren axialen Endabschnitten eine Leitvorrichtung bilden, welche ausgebildet ist, eine aus dem Laufrad ausströmende Strömung von dem Radialspalt weg zu lenken, und/oder ausgebildet ist, eine durch den radialäußeren Endabschnitt des Laufrades gebildete gedachte Mantelfläche des Laufrades oder insbesondere in einem Ausströmabschnitt der Deckscheibe gebildete Fläche und/oder einen Strömungskanal der Deckscheibe strömungstechnisch fortzusetzen.
  • Ein weiter Aspekt der Erfindung betrifft eine Strömungsmaschine mit einem um eine Rotationsachse antreibbaren Laufrad und einer erfindungsgemäßen Einlaufdüsenbaugruppe. Das Laufrad ist in dem Aufnahmeraum der Einlaufdüsenbaugruppe um die Rotationsachse rotierbar aufgenommen und ist ausgebildet, bei einer Rotation um die Rotationsachse von einer Einströmseite zu einer Ausströmseite eine Strömung zu erzeugen, wobei sich die Strömung wie erläutert in Primär- und Sekundärströmung teilen kann.
  • Bei dem Laufrad kann es sich insbesondere um ein Axial-, Diagonal- oder Radiallaufrad handeln, wobei darauf basierend auch für die Strömungsmaschine gilt, dass diese zur Erzeugung einer Axial-, Diagonal- oder Radialströmung ausgebildet bzw. eine Axial-, Diagonal- oder Radialströmungsmaschine sein kann.
  • Wie bereits erläutert, kann das Laufrad eine vorbestimmte Rundlauftoleranz aufweisen und durch seinen radialäußeren Endabschnitt, die dadurch bestimmte, gedachte Mantelfläche oder soweit vorhanden durch seine Deckscheibe bei einer Rotation um die Rotationsachse mit einer bestimmungsgemäßen Rotationsgeschwindigkeit und insbesondere einer bestimmungsgemäß maximalen Rotationsgeschwindigkeit eine durch die Rundlauftoleranz bestimmte Maximalkontur beschreiben, wobei die Axialrippen und/oder Radialrippen sich berührungsfrei bis zu der Maximalkontur d.h. nicht lediglich in Richtung der Maximalkontur, sondern bis an diese heran erstrecken können.
  • Die vorstehend offenbarten Merkmale sind beliebig kombinierbar, soweit dies technisch möglich ist und diese nicht im Widerspruch zueinander stehen.
  • 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 Einlaufdüsenbaugruppe;
    Fig. 2
    eine Einlaufdüsenbaugruppe im Schnitt;
    Fig. 3
    eine Einlaufdüsenbaugruppe mit darin aufgenommenen Flügelrad;
    Fig. 4
    eine Einlaufdüsenbaugruppe mit in Umfangsrichtung verkippten Rippen.
  • Die Figuren sind beispielhaft schematisch. Gleiche Bezugszeichen in den Figuren weisen auf gleiche funktionale und/oder strukturelle Merkmale hin, wobei es sich bei der in Figur 1 dargestellten Einlaufdüsenbaugruppe 1 um die in Figur 2 geschnittene Einlaufdüsenbaugruppe 1 handeln kann, welche zudem auch die mit dem Laufrad 40 dargestellte Einlaufdüsenbaugruppe 1 gemäß Figur 3 sein kann.
  • Bei der Einlaufdüsenbaugruppe 1, wie sie in den Figuren 1 bis 3 dargestellt ist, kann es sich um einen Teil eines Gehäuses handeln, welches um ein Laufrad 40 und einen das Laufrad 40 um eine Rotationsachse A antreibenden Motor angeordnet werden kann.
  • Dabei besitzt die Einlaufdüsenbaugruppe 1 mit einem stirnseitigen Endabschnitt 10 und einem daran anschließenden Mantelabschnitt 20 im Wesentlichen zwei Abschnitte, welche auch integral miteinander und entsprechend einstückig ausgebildet sein können.
  • Der stirnseitige Endabschnitt 10 weist dabei eine stirnseitige Wandung 11 auf, durch welche eine zu der Rotationsachs A konzentrische Einlaufdüse 12 bestimmt ist.
  • Der Mantelabschnitt 20 weist ebenfalls eine Wandung 21 auf, wobei diese als eine die Rotationsachse A in Umfangsrichtung U vollständig umlaufende Wandung 21 ausgebildet ist, sodass im Inneren der Einlaufdüsenbaugruppe 1 ein Aufnahmeraum 22 zur Aufnahme des Laufrades 40 und vollständigen Aufnahme einer Deckscheibe 41 des Laufrades 40 gebildet ist, wie es auch beispielsweise gemäß Figur 3 dargestellt ist.
  • Wird die Einlaufdüsenbaugruppe 1 an dem Laufrad 10 angeordnet, entsteht zwischen der Deckscheibe 41 des Laufrades 40 und der Einlaufdüsenbaugruppe 1 bzw. deren Wandungen 11, 21 jeweils ein Spalt. Der zwischen der Deckscheibe 41 und der umlaufenden Wandung 21 entstehende und somit in Radialrichtung R an die Deckscheibe 41 angrenzende Spalt wird dabei als Radialspalt 31 bezeichnet. Der zwischen der zu der Einströmseite 33 gewandten Stirnseite der Deckscheibe 41 und der stirnseitigen Wandung 11 entstehende und somit in Axialrichtung d.h. entlang der Rotationsachse A an die Deckscheibe 41 angrenzende Spalt wird als Axialspalt 32 bezeichnet.
  • Um bei einer Rotation des Laufrades 40 um die Rotationsachse A eine Sekundärströmung von der Ausströmseite 34 durch den Radialspalt 31 und den Axialspalt 32 zu der Einströmseite 33 zu verhindern bzw. zu reduzieren, sieht die vorliegend dargestellte Variante gemäß Figur 1 vor, dass sich Radialrippen 23 von der umlaufenden Wandung 21 in den Radialspalt 31 erstrecken und diesen somit reduzieren, wobei der Radialspalt 31 dadurch effektiv von der Deckscheibe 41 und den radialinneren Kanten 24 der Radialrippen 23 bzw. einer von den radialinneren Kanten 24 der Radialrippen 23 aufgespannten Fläche gebildet und begrenzt wird, wie es auch in Figur 3 ersichtlich ist.
  • Zur Reduktion des Axialspalts 32 sind im Wesentlichen zwei Varianten möglich, welche beide in den Figuren 2 und 3 als dargestellt angesehen werden können. Entweder erstrecken sich von der stirnseitigen Wandung 11 Axialrippen 13 in den Axialspalt 32, sodass dieser effektiv von der Deckscheibe und radialinneren Kanten der Axialrippen 13 bestimmt bzw. gebildet ist oder eine Dicke 14 bzw. eine Materialstärke 14 der stirnseitigen Wandung 11 wird derart gewählt, dass diese einerseits eine axiale Länge der Einlaufdüse 12 wesentlich bestimmt und andererseits der Axialspalt 32 auf ein Minimum reduziert ist. Auch wenn die Dicke 14 bzw. die Materialstärke 14 entsprechend gewählt ist, können im Inneren der Wandung Hohlkammern oder Ausnehmungen vorgesehen sein, um den Materialbedarf und das Gewicht zu reduzieren. Eine durch die stirnseitige Wandung 11 bereitgestellte Innenfläche grenzt also berührungsfrei unmittelbar an die Deckscheibe 41 des Laufrades 40 an und bestimmt entsprechend zusammen mit der Deckscheibe 41 den reduzierten Axialspalt 32.
  • Um eine Strömung von dem Axialspalt 31 weg- bzw. abzulenken, welche aus dem Laufrad 40 bzw. aus von dem Laufrad 40 bestimmten Strömungskanälen strömt, ist zudem vorgesehen, dass die Radialrippen 23, wie sowohl in Figur 2 als auch 3 ersichtlich, mit einem axialen Endabschnitt 25 in Axialrichtung über die Deckscheibe 41 hinausragen. Dabei ist besonders vorteilhaft, dass die axialen Endabschnitte 25 gemeinsam eine Fläche 26 aufspannen, welche eine Fläche 42 der Deckscheibe 41 verlängert bzw. fortsetzt, welche einen Strömungskanal begrenzt.
  • Wie insbesondere in Figur 3 ersichtlich, korrespondieren die Radialrippen 23 mit der Deckscheibe 41 derart, dass die radialinnere Kante 24 in mehrere Teilabschnitte untergliedert ist, welche jeweils parallel zu einem Teilabschnitt der Außenkontur der Deckscheibe 41 verlaufen, wobei dies vorteilhaft, jedoch nicht zwingend notwendig ist.
  • Weiter ist eine Variante dargestellt, bei welcher die Radialrippen 23 einerseits in Umfangsrichtung U gleichmäßig verteilt sind und sich andererseits vollständig parallel zu der Rotationsachs A erstrecken. Es hat sich jedoch herausgestellt, dass vorteilhaft ist, wenn die Radialrippen 23 in Umfangsrichtung U ungleichmäßig verteilt sind und/oder sich um die Rotationsache A gewunden verlaufen bzw. gegenüber der Rotationsachse A und in Umfangsrichtung U verkippt sind.
  • Eine Variante einer Einlaufdüsenbaugruppe 1, bei welcher die Rippen 23 in Umfangsrichtung U verkippt verlaufen ist in Figur 4 dargestellt. Im Weiteren ist die Einlaufdüsenbaugruppe 1 jedoch identisch zu den bzw. der betreffend die Figuren 1 bis 3 beschriebenen Ausführung. Bei der Variante bzw. den Varianten der Figuren 1 bis 3 verlaufen die Rippen 23 in einer gedachten Verlängerung auf die Rotationsachse A zu. Davon abweichend ist gemäß der Figur 4 vorgesehen, dass die Rippen 23 in einer gedachten und gestrichelt dargestellten Verlängerung eine Tangente eines zu der Rotationsache A konzentrischen Kreises bilden, welcher ebenfalls gestrichelt dargestellt ist. Dadurch kann ein zusätzlicher Strömungswiderstand erzeugt werden, wodurch ein Einströmen in den Radialspalt 31 verhindert werden kann.
  • 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 (11)

  1. Einlaufdüsenbaugruppe (1) zur saugseitigen Anordnung an einem um eine Rotationsachse (A) rotierbaren Laufrad (40),
    mit einem stirnseitigen Endabschnitt (10) und einem sich daran anschließenden Mantelabschnitt (20),
    wobei der Mantelabschnitt (20) eine die Rotationsachse (A) umlaufende Wandung (21) aufweist, welche einen Aufnahmeraum (22) zur Aufnahme des Laufrades (40) bildet, sodass in Radialrichtung (R) zwischen der umlaufenden Wandung (21) und einem radialäußeren Endabschnitt des Laufrades (40) ein Radialspalt (31) gebildet ist,
    und wobei der Endabschnitt (10) eine stirnseitige Wandung (11) mit Einlaufdüse (12) aufweist, welche sich in den Aufnahmeraum (22) hineinerstreckt,
    wobei in dem Endabschnitt (10) zwischen der stirnseitigen Wandung (11) und einer Stirnseite des Laufrades (40) ein Axialspalt (32) gebildet ist,
    dadurch gekennzeichnet, dass sich von der umlaufenden Wandung (21) Radialrippen (23) in den Aufnahmeraum (22) erstrecken, welche ausgebildet sind, den Radialspalt (31) insbesondere auf ein Minimum zu reduzieren,
    und/oder dass sich von der stirnseitigen Wandung (11) Axialrippen (13) zu dem Aufnahmeraum (22) erstrecken, welche ausgebildet sind, den Axialspalt (32) insbesondere auf ein Minimum zu reduzieren,
    wobei das um die Rotationsachse (A) rotierbare Laufrad (40) eine Deckscheibe (41) aufweist,
    wobei der Aufnahmeraum (22) ausgebildet ist, die Deckscheibe (41) vollständig aufzunehmen, sodass in Radialrichtung (R) zwischen der umlaufenden Wandung (21) und der Deckscheibe (41) der Radialspalt (31) gebildet ist,
    und wobei der Axialspalt (32) in dem Endabschnitt (10) zwischen der stirnseitigen Wandung (11) und der Deckscheibe (41) gebildet ist.
  2. Einlaufdüsenbaugruppe nach Anspruch 1,
    wobei die Radialrippen (23) ausgebildet sind, zu dem radialäußeren Endabschnitt des Laufrades (40) zu korrespondieren,
    und wobei insbesondere radialinnere Kanten (24) der Radialrippen (23) ausgebildet sind, der Außenkontur des radialäußeren Endabschnitts des Laufrades (40) zu folgen und zu diesem zu korrespondieren.
  3. Einlaufdüsenbaugruppe nach Anspruch 1 oder 2,
    wobei die stirnseitige Wandung (11) in Axialrichtung eine Dicke (14) aufweist, durch welche eine axiale Länge der Einlaufdüse (12) bestimmt ist,
    und wobei die Dicke (14) den Axialspalt (32) insbesondere auf ein Minimum reduzierend gewählt ist.
  4. Einlaufdüsenbaugruppe nach einem der vorhergehenden Ansprüche,
    wobei die Radialrippen (23) in Umfangsrichtung (U) um die Rotationsachse (A) unregelmäßig und/oder ungleichmäßig verteilt und/oder asymmetrisch angeordnet sind.
  5. Einlaufdüsenbaugruppe nach einem der vorhergehenden Ansprüche,
    wobei zumindest ein Abschnitt zumindest einer Radialrippe (23) gegenüber der Rotationsachse (A) gekippt verläuft.
  6. Einlaufdüsenbaugruppe nach einem der vorhergehenden Ansprüche,
    wobei zumindest ein Abschnitt zumindest einer Radialrippe (23) gewunden und insbesondere helixförmig um die Rotationsachse (A) verläuft.
  7. Einlaufdüsenbaugruppe nach einem der vorhergehenden Ansprüche,
    wobei die zumindest eine Radialrippe (23) in einer gedachten Verlängerung in Radialrichtung (R) die Rotationsachse (A) schneidet oder eine Tangente eines zu der Rotationsachse (A) konzentrischen Kreises bildet.
  8. Einlaufdüsenbaugruppe nach einem der vorhergehenden Ansprüche,
    wobei die Radialrippen (23) ausgebildet sind, sich mit ihren axialen Endabschnitten (25) in Axialrichtung über den radialäußeren Endabschnitt des Laufrades (40) hinauszustrecken.
  9. Einlaufdüsenbaugruppe nach einem der vorhergehenden Ansprüche,
    wobei die Radialrippen (23) mit ihren axialen Endabschnitten (25) eine Leitvorrichtung bilden, welche ausgebildet ist, eine aus dem Laufrad ausströmende Strömung von dem Radialspalt (31) weg zu lenken, und/oder ausgebildet ist, eine durch den radialäußeren Endabschnitt des Laufrades (40) gebildete gedachte Mantelfläche des Laufrades (40) gebildete Fläche (42) und/oder Strömungskanal fortzusetzen.
  10. Strömungsmaschine mit einem um eine Rotationsachse antreibbaren Laufrad und einer Einlaufdüsenbaugruppe (1) gemäß einem der vorhergehenden Ansprüche,
    wobei das Laufrad (40) in dem Aufnahmeraum (22) der Einlaufdüsenbaugruppe (1) um die Rotationsachse (A) rotierbar aufgenommen und ausgebildet ist, bei einer Rotation um die Rotationsachse (A) von einer Einströmseite (33) zu einer Ausströmseite (34) eine Strömung zu erzeugen.
  11. Strömungsmaschine nach dem vorhergehenden Anspruch,
    wobei das Laufrad (40) eine vorbestimmte Rundlauftoleranz aufweist und durch seinen radialäußeren Endabschnitt bei einer Rotation um die Rotationsachse (A) mit einer bestimmungsgemäßen Rotationsgeschwindigkeit eine durch die Rundlauftoleranz bestimmte Maximalkontur beschreibt,
    wobei die Axialrippen (13) und/oder die Radialrippen (23) sich berührungsfrei bis zu der Maximalkontur erstrecken.
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