DE10110400A1

DE10110400A1 - Gebläse mit integriertem Gebläse-Antrieb

Info

Publication number: DE10110400A1
Application number: DE10110400A
Authority: DE
Inventors: Hannu Esa
Original assignee: Voith Paper Patent GmbH
Current assignee: Voith Patent GmbH
Priority date: 2001-03-03
Filing date: 2001-03-03
Publication date: 2002-09-12
Also published as: US20020122720A1; US6652225B2; EP1236907A1; CA2374096A1

Abstract

Ein drehbares Gebläse-Schaufelrad (10) eines Gebläses umfasst einen Gebläseschaufelkranz, der zum Erzeugen eines Luftstromes dient sowie einen Turbinenschaufelkranz (2), der zum Antrieb des Schaufelrades (10) dient und der mit einem Druckfluid (F) beaufschlagbar ist. Ein Gebläsegehäuse (3) umfasst einen Zuführkanal (8) für das Druckfluid (F) sowie mehrere Düsen (9) zum Weiterleiten des Druckfluids vom Zuführkanal (8) zum Turbinenschaufelkranz (2). Die Anzahl der wirksamen Düsen (9) ist variierbar. Zu diesem Zweck sind die Düsen (9) auf einem um die Gebläse-Achse (11) verschwenkbaren Stator-Ring (6) angeordnet.

Description

Gebiet der Erfindung

Die Erfindung betrifft ein Gebläse mit einem integrierten Gebläse-Antrieb. Ausgangs punkt der Erfindung ist das aus DE 200 12 843 (Akte PN 11144) bekannte Gebläse, umfassend ein drehbares Gebläse-Schaufelrad mit einem Gebläse-Schaufelkranz und mit einem Turbinen-Schaufelkranz. Der letztere ist mit einem Druckfluid beauf schlagbar und dient zum Antrieb des Schaufelrades.

Gebläse dieser Art dienen beispielsweise zum Belüften von Räumen oder zum Abfüh ren verbrauchter Luft oder zum Erzeugen von Unterdruck in technischen Geräten. Unterdruck wird beispielsweise benötigt in einer sogenannten Vakuum- Bandfördervorrichtung. Vakum-Bandfördervorrichtungen werden benützt um das Einfädeln einer Papierbahn zu erleichtern, und zwar in einer Maschine zur Herstel lung oder Veredelung oder Weiterverarbeitung einer solchen Papierbahn. Bei der In betriebnahme einer Papiermaschine (oder beim Wiederanfahren nach einem Bahnab riss) wird ein schmaler Bändel oder Einführstreifen von der laufenden Bahn abge trennt. Dieser Bändel wird mit Hilfe der Vakuum-Bandfördervorrichtung beispielsweise vom Ende einer Maschinensektion zum Einlaufbereich einer nachfolgenden Maschi nensektion überführt.

Beschreibung des Standes der Technik

Im Prinzip ist das aus der oben genannten DE 200 12 843 bekannte Gebläse zum Erzeugen von Unterdruck in einer Vakumm-Bandfördervorrichtung durchaus geeig net. Dies beruht auf der sehr kompakten Bauweise des Gebläses, so dass das Ge bläse im Inneren der Schlaufe des endlosen Förderbandes der Vakuum- Bandfördervorrichtung angeordnet werden kann. Ein Nachteil besteht jedoch darin, dass man die Antriebsleistung des Turbinenschaufelkranzes nur durch Variieren des Druckes des Druckfluides auf den jeweils gewünschten Wert einstellen kann. Dies hängt damit zusammen, dass stets der gesamte (im Gehäuse angeordnete) Zuführ kanal für das Druckfluid zum Turbinenschaufelkranz hin offen ist. Daraus resultiert auch der Nachteil, dass die (den Turbinenschaufelkranz durchströmende) Druckfluid- Menge auch dann relativ hoch ist, wenn man einen relativ geringen Druckfluid-Druck einstellt.

Kern der Erfindung

Der hier vorliegenden Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, das eingangs beschrie bene bekannte Gebläse dahingehend weiter zu entwickeln, dass die Antriebsleistung des Turbinenschaufelkranzes besser als bisher variiert werden kann und dass die jeweils gewünschte Antriebsleistung mit einer möglichst geringen Druckfluid-Menge erzielbar ist.

Gemäß der Erfindung wird diese Aufgabe dadurch gelöst, dass (wie aus US 3,904,324 oder US 5,275,533 bekannt), zwischen dem Druckfluid-Zuführkanal und dem Turbinenschaufelkranz eine gewisse Anzahl von Düsen, die vom Druckfluid durchströmt werden, angeordnet sind; außerdem wird die bisher nicht bekannte Maß nahme vorgesehen, nämlich dass die Anzahl der wirksamen Düsen variierbar ist. Dies bedeutet mit anderen Worten: Je nach der momentan gewünschten Antriebslei stung des Turbinenschaufelkranzes wird eine größere oder kleinere Anzahl der Dü sen mit dem Zuführkanal verbunden. Wenn die benötigte Antriebsleistung des Turbi nenschaufelkranzes relativ gering ist, wird also nur eine relativ geringe Anzahl der Düsen (also eventuell nur eine einzige Düse) zum Beaufschlagen des Turbinen schaufelkranzes mit dem Druckfluid benutzt. Dadurch wird der Druckfluid-Verbrauch beträchtlich reduziert. Ein Variieren des Druckfluid-Druckes ist dann höchstens noch zum Fein-Einstellen der Antriebsleistung erforderlich.

In weiterer Ausgestaltung der Erfindung kann vorgesehen werden, dass die Düsen in einer Düsengruppe zusammengefasst sind, die nur einen Teil des Turbinenschaufel kranzes überdeckt (Anspruch 2). Dadurch wird innerhalb des Gebläsegehäuses (wie bisher) ein nur relativ kurzer Zuführkanal für das Druckfluid benötigt.

Das Variieren der wirksamen Düsen-Anzahl erfolgt - gemäß einem weiteren Gedanken der Erfindung - vorzugsweise dadurch, dass man die Düsen relativ zum Zuführ kanal verstellt (Anspruch 3). Dieses Verstellen kann, falls erforderlich, während des Betriebes oder in einer Betriebspause erfolgen. Manchmal genügt es jedoch, die wirksame Düsenanzahl beim Zusammenbau des Gebläses fest einzustellen. Von die ser Möglichkeit wird man dann Gebrauch machen, wenn vorhersehbar ist, dass die Antriebsleistung des Turbinenschaufelkranzes (und somit die gewünschte Gebläse leistung, z. B. die Höhe des erzeugten Unterdruckes) für längere Zeit unverändert bleiben kann. Dies ist z. B. der Fall, wenn - bei Anwendung des Gebläses in der Va kuum-Bandfördervorrichtung einer Papierherstellungsmaschine - über einen längeren Zeitraum die gleiche Papiersorte hergestellt wird. Sollte dann irgendwann eine Ände rung der Antriebsleistung des Turbinenschaufelkranzes notwendig werden, so kann man das erfindungsgemäße Gebläse mit wenigen Handgriffen umrüsten, um die An zahl der wirksamen Düsen zu verändern. Im Anspruch 4 ist eine dem gleichen Zweck dienende Alternative zur Ausführung gemäß Anspruch 3 angegeben.

Die weiteren Unter-Ansprüche betreffen bevorzugte Ausgestaltungen des erfindungs gemäßen Gebläses.

Kurzbeschreibung der Zeichnungen

Die Fig. 1 ist ein Schnitt durch ein erfindungsgemäßes, axial durch strömtes Gebläse.

Die Fig. 2 ist eine Ansicht in Richtung des Pfeils II der Fig. 1.

Die Fig. 3 ist eine Ansicht in Richtung des Pfeils III der Fig. 1.

Die Fig. 4 ist eine Explosions-Darstellung der Hauptteile des in den Fig. 1-3 dargestellten Gebläses.

Die Fig. 5a, 5b, 5c zeigen mögliche unterschiedliche Positionen des Stator- Ringes im Gebläse-Gehäuse. Jede dieser Figuren ist ein Schnitt entlang der Linie V-V-V der Fig. 2.

Die Fig. 6 zeigt eine Vakuum-Bandfördereinrichtung mit einem erfin dungsgemäßen Gebläse.

Beschreibung des in den Zeichnungen dargestellten Ausführungs-Beispiels

Das in den Fig. 1-3 dargestellte Gebläse mit integriertem Gebläse-Antrieb hat ei ne (in Richtung der Drehachse 11 gemessene) extrem geringe Baulänge B. Diese beträgt weniger als 1/3 des Außendurchmessers D des Gebläse-Schaufelrades 10. Das letztere umfasst einen Gebläse-Schaufelkranz 1, der einen Luftstrom A erzeugt, ferner einen den Gebläse-Schaufelkranz 1 vorzugsweise umhüllenden Turbinen schaufelkranz 2, der zum Antrieb des (überwiegend axial durchströmten) Schaufelra des 10 dient. Das Gebläse-Schaufelrad 10 ist mit Hilfe eines Wälzlagers 5 auf einer stationären Achse 5a drehbar gelagert. Die Achse 5a ist in das Zentrum eines inneren Nabenteiles 3b eines Gebläsegehäuses 3 eingesetzt. Das Nabenteil 3b ist mit Hilfe von nur drei Stegen 7 mit einem überwiegend ringförmigen Gehäuseaußenteil 3a verbunden, welches somit drei großvolumige Gebläseeinlassöffnungen umschließt. Zwischen diesen und dem Gebläse-Schaufelrad 10 befindet sich im Inneren des Ge häuses 3 ein Stator-Ring 6. Dieser bildet - an nur einem Teil seines Umfanges (z. B. nur an 1/5 seines Umfanges) - einige Düsen 9. Gemäß der Erfindung ist der Stator- Ring 6 um die Gebläse-Drehachse 11 hin oder her verschwenkbar (siehe Doppelpfeil P in Fig. 4 und Fig. 5b). Dadurch können wahlweise sämtliche Düsen 9 oder nur ein Teil der Düsen zu einem Druckfluid-Zuführkanal 8, der im Gehäuse 3 vorgesehen ist, in Leitungsverbindung stehen. Dadurch wird eine mittels Ventil 12 (Fig. 3) wählbare Menge des bei 8a zugeführten Druckfluids F durch den Zuführkanal 8 und durch eine wählbare Anzahl von Düsen 9 dem Turbinenschaufelkranz 2 zugeführt, um hierdurch das Gebläse-Schaufelrad 10 anzutreiben. Das Druckfluid F verlässt hierbei den Tur binenschaufelkranz 2 unmittelbar nach außen. Ebenso gelangt der durch den Geblä seschaufelkranz 1 erzeugte Luftstrom A nach außen.

Die jeweils gewünschte Position des Stator-Ringes 6 im Gehäuse 3 ist mit Hilfe von Schrauben 16 (Fig. 2 und Fig. 5a) fixierbar. Aus den Fig. 4 und 5 ist ersichtlich, dass die Düsen 9 beispielsweise dadurch herstellbar sind, dass man in den Stator- Ring 6 von außen her einige Kanäle einfräst, so dass einige sich radial nach außen erstreckende Statorschaufeln 4 stehen bleiben. In Fig. 5a ist die Position des Stator- Ringes 6 derart gewählt, dass nur zwei der Düsen 9 unmittelbar zum Zuführkanal 8 hin offen sind. In Fig. 5b sind es dagegen drei, in Fig. 5c sogar alle vier Düsen, durch die Druckfluid F dem Turbinenschaufelkranz 2 zugeführt wird. Falls erforderlich kann eine in Fig. 3 angedeutete Verstelleinrichtung 15 vorgesehen werden, um den Stator-Ring während des Betriebes verstellen zu können.

Die Fig. 6 zeigt eine insgesamt mit 19 bezeichnete Vakuum-Bandfördereinrichtung mit einem endlosen, luftdurchlässigen Förderband 20, das um einen Saugkasten 21 umläuft mittels zweier daran drehbar gelagerter Rollen 22 mit relativ kleinem Rollen durchmesser. Der Saugkasten 21 hat eine mit Öffnungen versehene Abdeckung 23, über welche das Band 20 gleitet, ferner in seinem Innenraum vorzugsweise nur ein einziges gemäß den Fig. 1-5 ausgebildetes Gebläse 24. Dieses erzeugt Unter druck, um eine zu transportierende Papierbahn 25 (oder einen schmalen Randstrei fen davon) an das poröse Transportband 20 anzusaugen. Die vom Gebläse 24 aus gestoßenen Luftströme A und F verlassen die Bandfördereinrichtung 19 durch eine große, im Boden des Saugkastens 21 vorgesehene Öffnung und durch das zurück laufende Trum des Bandes 20 hindurch. Hierdurch wird vermieden, dass Staub, Pa pierreste oder dergleichen sich in den Maschen des (vorzugsweise als Sieb ausgebil deten) Transportbandes 20 festsetzen.

Falls erforderlich kann zwischen dem Gebläse 24 und dem Boden des Saugkastens ein luftdurchlässiges Gitter 26 vorgesehen werden. Letzteres kann man, falls erfor derlich, mit luftdurchlässigem und schalldämmendem Material versehen. Dies emp fiehlt sich für den Fall, dass insbesondere die Antriebsturbine des Gebläses ein un angenehmes Geräusch verursacht.

Aus Fig. 6 ist noch ersichtlich, dass es vorteilhaft sein kann, das Gebläse 24 außer mittig anzuordnen, und zwar näher am zulaufseitigem Ende des Saugkastens 21. Hierdurch kann man eine für den Transport des Papierstreifens 25 besonders günsti ge und gleichmäßige Verteilung des Unterdruckes entlang dem Laufweg des Papier streifens erzielen. Vorteilhaft kann es sein, im Inneren des Saugkastens 21 schräg angeordnete Luftleitbleche 18 vorzusehen, die sich vom Saugkastenboden bis zur Gebläse-Einlassseite erstrecken (siehe auch Fig. 1 und 2).

Zum Antrieb des Transportbandes 20 ist vorzugsweise ein im Inneren eines der bei den Rollen 22 angeordneter Motor M vorgesehen. Somit zeichnet sich die Vakuum- Bandfördereinrichtung 19 gemäß Fig. 6 durch eine sehr kompakte Bauweise aus, weil sowohl die Unterdruck-Quelle 24 als auch der Antriebsmotor M im Inneren des Ag gregates angeordnet sind.

Claims

1. Gebläse mit den folgenden Merkmalen:

a) ein drehbares Gebläse-Schaufelrad (10) umfasst einen Gebläseschaufel kranz (1), der zum Erzeugen eines Luftstromes (A) dient sowie einen Turbi nenschaufelkranz (2), der zum Antrieb des Schaufelrades dient und der mit einem Druckfluid (F, z. B. Druckluft, Dampf, Wasser oder dergleichen) be aufschlagbar ist;
b) ein Gebläsegehäuse (3) umfasst einen Zuführkanal (8) für das Druckfluid (F) sowie mehrere Düsen (9) zum Weiterleiten des Druckfluids vom Zuführkanal (8) zum Turbinenschaufelkranz (2);
c) dadurch gekennzeichnet, dass die Anzahl der wirksamen Düsen (9) variier bar ist.

2. Gebläse nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Düsen (9) in einer Düsengruppe zusammengefasst sind, die nur einen Teil des Turbinenschaufelkranzes (2) überdeckt.

3. Gebläse nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Düsen (9) bzw. die Düsengruppe relativ zum Zuführkanal (8) verschiebbar sind bzw. ist.

4. Gebläse nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass der Zuführkanal relativ zu den Düsen bzw. zu der Düsengruppe verschiebbar ist.

5. Gebläse nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Düsen (9) bzw. die Düsengruppe auf einem um die Gebläse-Achse (11) ver schwenkbaren Bauteil (z. B. Stator-Ring 6) angeordnet sind bzw. ist.

6. Gebläse nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass ein Steuerorgan (12) zum Variieren des Druckes des Druckfluids (F) vorgesehen ist.

7. Gebläse nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Gebläseschaufelkranz (1) axial durchströmt ist.

8. Gebläse nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Turbinenschaufelkranz axial durchströmt ist.

9. Gebläse nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Turbinenschaufelkranz (2) den Gebläseschaufelkranz (1) umhüllt.

10. Gebläse nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass seine Baulänge (B), in Richtung der Drehachse (11) gemessen, nur einen Bruchteil (z. B. 1/3) des Außendurchmessers (D) des Gebläse-Schaufelrades (10) beträgt.

11. Gebläse nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Gebläsegehäuse (3) im wesentlichen einteilig ist.

12. Gebläse nach Anspruch 1, gekennzeichnet durch die folgenden Merkmale:

a) das Gebläsegehäuse (3) umfasst ein im wesentlichen ringförmiges Außen teil (3a) und ein zentrales Nabenteil (3b);
b) Außenteil (3a) und Nabenteil (3b) sind mittels weniger Verbindungselemente z. B. mit Hilfe von drei Stegen (7) miteinander verbunden, so dass großvo lumige Einlasskanäle für den erzeugten Luftstrom (A) vorhanden sind.

13. Gebläse nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, dass
im Gebläsegehäuse (3) die folgenden Elemente in Achsrichtung hintereinander angeordnet sind:

a) die genannten großvolumigen Einlasskanäle,
b) der die Düsen (9) aufweisende Stator-Ring (6) und
c) das scheibenförmige Schaufelrad (10).

14. Gebläse nach Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet, dass das Gebläseschaufelrad (10) mittels nur eines einzigen Lagers (5) auf einer sta tionären, im Nabenteil (3b) ruhenden Achse (5a) gelagert ist.