DD273479B5

DD273479B5 - Ventilatorlaufrad

Info

Publication number: DD273479B5
Application number: DD31728688A
Authority: DD
Inventors: Fritz Schlender; Klaus Henke; Clemens Schuster; Hans-Jochen Riedel
Original assignee: Inst Luft Kaeltetech Gem Gmbh
Priority date: 1988-06-29
Filing date: 1988-06-29
Publication date: 1994-10-20
Also published as: DE3919111A1; DD273479A1

Description

Hierzu 2 Seiten Zeichnungen

Anwendungsgebiet der Erfindung

Die Erfindung betrifft ein Vcntilatorlaufrad mit großer Lieferzahl und vorzugsweise radialer üurchströmung.

Charakteristik der bekannten technischen Lösungen

Bekannt ist das Bestreben, Ventilatorlaufräder mit großen Lieferzahlen

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zu bauen, die zu einer hohen Leistungsdichte ψ φ führen. Solche Räder werden, wenn sie kleine Schaufelaustrittswinkel ß₂ besitzen, freilaufend oder in einfachen Sammelgehäusen eingesetzt (z. B. Hönmann, W.: Bewertungskriterien für Ventilatoren in Klimazentralen, LTG4-Information 11/12 (1974]). Das ist möglich, weil der Reaktionsgrad

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für diese Beschaufelungen mit Druckzahlen um ψ = 0,8 relativ hoch ist (ψ = 2ΔΡ,/ρ u₂).

Durch die Energieumsetzung im Laufrad, die mit einer Umlenkung der Absolutströmung verbunden ist, ist in jedem Fall bei drallfreier Zuströmung einer Umfangskomponente C_u2 der Absolutgeschwindigkeit C₂ im Gitteraustritt vorhanden. Auch mit sorgfältig ausgebildeten Spiralgehäusen gelingt es durch den bekannten Breitensprung von der

Laufradaustrittsbreite b₂ zur Spiralgehäusebreite nicht, die Austrittsenergie — C₂ aus dem Laufrad wirksam zurückzugewinnen.

Bekannt ist eine Lösung, bei welcher durch ein nachgeschaltetes Klein-Leitrad ein hoher Anteil der Drallkomponente cu_a zurückgewonnen wird (Bodzian, G.: Rohrventilatoren mit Nachleitrad HLH (38) 7/87, S. 359 bis 365). Ein derartiges Nachleitrad muß sehr sorgfältig ausgebildet und an das Laufrad angepaßt sein. Auch treten durch die Wechselwirkung zwischen rotierendem Schaufelgitter und den Nachleitschaufeln verstärkt akustische Wirkungen auf.

Nach einer Literaturauswertung (Költzsch, P. und Waiden, F.: Strömungsakustische Untersuchungen an Radialventilatoren, Freiberger Forschungsheft A 737/1987, Seiten 45 bis 100). Zu Ergebnissen von Untersuchungen an Radiallaufrädern mit rotierenden Diffusoren, entstehen diese durch Verlängerung der Trag- und Deckscheibe (Baron, P.: La Lutte contre le bruit dans les installations elektromechaniques Mem. Soc. Ing. Civ. France, Paris 111 [1959] S.250-272) oder durch Kürzung der radialen

radialen Erstreckung des radialen Schaufelgitters an einem sehr schmalen Radialrad (Pommos, L.: Lärmminderung bei einem Radialvontilator kleiner Schnoliäufigkeit unter besonderer Berücksichtigung von Zungenform, üungenabstand und Schaufelzahl HLH 31 [1980), S. 173 bis 179; 210 bis 217). Die Vorzüge rotierender Diffusoron bostehen in der

- Erhöhung des Wirkungsgrades

- Minderung der Scliallonorgio tonalor Kompononton

- Minderung der Schallenergio breitbandiger Komponenten.

Die Nachteile der genannten Diffusortösungon zeigen sich jedoch insbesondere in der Einschränkung auf schmale Lo jfradtypnn mit einem Breitenverhältnis b₂/d₂ kleiner 0,1 mit kleinen Leistungsdichten φ ψ von etwa 0,07.

Ziel der Erfindung

Ziel der Erfindung ist es, die genannten Nachtoile bisheriger Lösungon zu vermeiden und eine Verbesserung der Energieökonomie, des Platzbedarfs sowie des Materialaufwandes zu erreichen.

Darstellung des Wesens der Erfindung

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein vorwiegend radial durchströmtes Laufrad für Ventilatoren mit hoher Lieferzahl und großer Leistungsdichte φ ψ bei gleichzeitiger Erhöhung der Festigkeit des Laufrades und Senkung eines Schalldruckpegols

zu schaffen. ,

Erfindungsgemäß wird diese Aufgabe dadurch gelöst, daß bei einem an sich bekannten Laufrad von im wesentlichen radialer Bauart mit einem Breitenverhältnis b₂/d₂ größer 0,2, bei dem die Trag- und Deckscheibe über den Austrittsdurchmesser d₂ des radialen Gitters bis auf einen Durchmesser d₃ verlängert ist und zusätzlich eine oder mehrere Diffusorscheiben zwischon dem Diffusorteil der Tragscheibe und dem der Deckscheibo unter boiiobigem Abstand angeordnet sind.

Um größere Verzögerungen der Austrittsgeschwindigkeit aus dem Laufrad zu erreichen, sollten die Diffusorteile so angeordnet werden, daß eine Erweiterung der Laufradbreite b von b₂ auf b₃ erreicht wird. Dabei können die Diffusorteile unterschiedlich schräg angestellt bzw. gekrümmt ausgeführt sein. Als günstiges Durchmesserverhältnis d₃/d₂ wurde 1,2 gefunden. Die Außendurchmesser der einzelnen Diffusorteile können unterschiedlich groß sein.

Für manche Einbaufälle hat sich die Ausbildung der Diffusorteile als Umlenkkontur an die axiale Abströmrichtung als zweckmäßig erwieson.

Ausführungsbeispiele

Anhand der beigefügten Zeichnungen solion im folgenden Ausführungs- und Anwendungsbeispiele der Erfindung näher beschrieben werden.

Fig. 1: zeigt einen Meridian- und Radialschnitt eines erfindungsgemäßen Laufrados Fig. 2: zeigt den Meridianschnitt eines erfindungsgemäßen Laufrades mit schräggestelltem Schaufelgitter

In Figur 1 ist zwischon einer Tragscheibe 1 und einer Deckscheibe 3 ein Raum 2 dargestellt, in welchem sich, wie im Radialschnitt erkennbar, Schaufelgitter mit rückwärts (ß₂ > 90°) oder vorwärts (ß₂ < 90°) gekrümmten Schaufeln befinden. In der Verlängerung der Tragscheibe 1 befindet sich ein Diffusorteil 6 sowie an der Deckscheibe 3 ein weiteres Diffusorteil 7. Dazwischen ist ein Diffusorteil 8 angeordnet, welches gleichzeitig für die Schaufelaustrittskanten eine Versteifung darstellt. Die damit verbundene höhere Festigkeit läßt für solche Laufradtypen sonst nicht mögliche höhere Umfangsgeschwindigkeiten zu. Die Diffusorteile 6 und 7 sind so zur Austrittskante 6 des Schaufelgitters geneigt, daß eine Verzögerung der Strömung durch die Vergrößerung der Austrittsbreite von b₂ auf b₃ möglich wird. Vorteilhaft wurde für die radiale Erstreckung das Diffusors ein Verhältnis von d₃/d₂ = 1,2 gewählt. Für diese Lösung mit einem Schaufelauotrittswinkel ß₂ <90^a wurde eine Wirkungsgraderhöhung von Δη/η = 11%, eine Leistungsdichteerhöhung von Δ(φ · ψ)/(φ · ψ) = 18% und eine Senkung des Schalldruckpegels im Bereich von 200Hz bis 10kHz um 5 bis 7dB erzielt.

Figur 2 zeigt ein erfindungsgemäß ausgeführtes Laufrad, bei welchem mehrere Diffusorbauteile mit zur Umlenkung der Luft in eine vorwiegend axiale Abströmung benutzt werden, so daß der Einbau des Ventilators in eine Rohrleitung vorteilhaft erfolgen kann.

Aufstellung der verwendeten Bozugszolchon

1 Tragscheibo

2 beschaufelter Raum; Schaufelgitter

3 Deckscheibe

4 Schaufoigittereintritt; Schaufelvordarkanto

5 Schaufelgitteraustritt; Schaufelhintorkante

6 DiffusorteilderTragscheibei

7 Diffusorteil der Deckscheibe 2

8 zusätzliche Diffusorscheibe

b₂ Laufradbreite am Gitteraustritt 5

b₃ Austrittsbreite des Diffusors

d₂ Gitteraustrittsdurchmesser

dj Diffusoraustrittsdurchmesser

c₂ Geschwindigkeit im Absolutsystem am Gitteraustritt

c_u2 Komponente von C₂ in Umfangsrichtung

A_pt Gesamtdruckerhöhung (t = total)

Δ_ρι1 statische Druckerhöhung

Uj Umfangsgeschwindigkeit am Gitteraustritt

V Förderstrom

P₂ Schaufelaustrittswinkel

δ Neigungswinkel zusätzlicher Diffusorscheiben 8 zum Schaufelgitteraustritt

φ Lieferzahl; dimensionsloser Förderstrom

ψ Druckzahl; dimensionslose Druckerhöhung

ηί innererWirkungsgrad

ρ Dichte des Fördermediums

ω Reaktionsgrad; Verhältnis der Druckerhöhung des frei ausblasenden Rades zur Gesamtdruckerhöhung

Claims

ft Patentansprüche:

1. Ventilatorlaufrad mit vorwiegend radialer Durchströmung und einem Breitenverhältnis b2/d2 größer 0,2, dessen Trag- und Deckscheibe über den Austrittsdruchmesser des Radialgitters als Radiaidiffusor ausgebildet sind, dadurch gekennzeichnet, daß zwischen dem Diffusorteil (6) der Tragscheibe (1) und dem Diffusorteil (2) der Deckscheibe (3) zusätzlich eine oder mehrere Diffusorscheiben (8) angeordnet sind.

2. Ventilatorlaufrad nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Diffusorteil (6) der Tragscheibe (1) und/oder das Diffusorteil (7) der Deckscheibe (3) so angeordnet sind, daß oinc Erweiterung der Laufradbreite b von b₂ auf b₃ in Strömungsrichtung erfolgt.

3. Ventilatorlaufrad nach Anspruch 1 und/oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Diffusorscheiben (8) senkrecht zum Schaufelgitteraustritt (5) stehen oder unter bestimmten Winkeln δ zu diesem geneigt sind.

4. Ventilatorlaufrad nach einem oder allen Ansprüchen 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Außendurchmesser d₃ der Diffusorteile (6,7,8) gleich oder unterschiedlich groß sind.

5. Ventilatorlaufrad nach einem oder allen Ansprüchen 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Diffusorteile (6,7,8) zur Umlenkung des Luftstromes in die axiale Richtung genutzt werden.

6. Ventilatorlaufrad nach einem oder allen Ansprüchen 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Diffusorteile (6,7,8) gekrümmt ausgeführt sind.