Im Ventilatorenbau ist häufig die Problemstellung gegeben, eine bestimmte
Förderleistung unter vorgegebenen Einbaubedingungen zu
erzielen.
Die Einbaubedingungen stehen oftmals.in Widerspruch zu den strömungsdynamischen
Gesichtspunkten, die für die Ausgestaltung des Ventilators an sich berücksichtigt
werden sollten. So muß beispielsweise beim Bau von Heizungsventilatoren oftmals
aus Platzgründen auf das Anbringen einer Einlaufdüse verzicht-et werden. Die Folge
ist, daß eine wirbelfreie und geräuscharme -Anströmung nur mehr unter großen Schwierigkeiten
ermöglicht werden kann. Es ist zwar schon vorgeschlagen worden, unter Vermeidung
einer Einlaufdüse.die 1.,!irkung einer solchen durch eine besondere Einbauweise
des Flügelrades in das Gehäuse zu erreichen. Dieser ältere Vorschlag ist.dadurch
gekennzeichnet, daß die Plügel des Flügelrades an der Flügelspit-ze Ausnehmungen
aufweisen, in die ein wulstartiger Teil des Gehäuses hineinragt. Dadurch wird erreicht,
daß das zu fördernde Medium in einem bestimmten Teilbereich des Laufrades axial
geführt wird. Anschließend nimmt die, Flügellänge sprunghaft zu, desgleichen erweitert
sich das Gehäuse übergangslos. Da.
durch wird-die axiale Führung des Mediums
aufgehoben, so daß dieses auch in radialer Richtung abströmen kann. Ein derartiger
Axialventilator erwies sich für viele Bätriebsfälle hinsichtlich der statischen
Druckerzeugung, der Förderleistung sowi,e der Geräusch-, bildung als brauchbar.
Inzwischen sind die Anforderungen beim Bau von Heizungsventilatoren, vorzugsweise
im Automobilbau, noch erhöht worden, d. h. der Ventilator soll be-- gleichen
räumlichen Ab-
messungen eine noch größere Lei.stung bringen und noch geräuschärmer
sein,
Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, einen Axialventilator
zu schaffen, der'in gedrängter Bauweise bei geräuscharmen Lauf einen hohen statischen
Druck sowie eine große Förderleistung erzeugt. Erfindungseemäß wird dies durch ein
Flügelrad erzielt, dessen Flügellänge von der Anströmseite in-axialer Richtung gesehen,
stetig zunimmt sowie durch einen sich in Förderrichtung konisch erweiternden Gehäusering,in
den ein 'L"eil des Flügelrades hineinragt.' so daß das geförderte Medium bereits
-im ersten Teil des Plügelrades eine Ablenkung erfährt und das Flügelrad mit einer
radialen Strömungskomponente verläßt. Durch eine derartige Anordnung erfolgt die
Strömungsablenkung nicht nur weitgehend verlustlos und geräuscharm, sondern es wird
auch die drucksteigernde radiale Strömungskomponente des Ven+.4-'-Latcrs im Vergleich
zu der des älteren Vorschlages erhöht. Mit Vorteil ist die Führung des Zu fördernden
Mediums durch den Gehäusering etwa tis über die halbe Nabenbreite des Flügelrades
gegeben. Weiterhin ist es vorteilhaft, daß der Luft-# spalt*zwischen Geh,-iusering
und Flügelrad über den gesamten Führungeweg in etwa konstant gehalten ist. Im Hinblick
auf eine große radiale rtrömungskomponente des zu fdrdernden Mediums istu es von
Vorteil, daß dip Wölbung der Flügel vnn der Plügelwurzel bis zur Flügelspitze abnimmt.
Im Falle der Ve-.-*,endung eines Gehäuses mit radialen Austrittsöffnungen ist es
zur Verminderung von Umlenkverlusten und Ablösungserscheinungen vorteilhaft, daß
das Gehäuse doppeltrapezförmig ausgebildet ist. Günstigerweise führen dabei die
abgeschrägten Wände des Gehäuses zu den radialen Aust-rittsöffnungen. Irn Weil,--erbildung
des Erfindungsgedankens ist. die Verwendung
des bisher dargestellten
und im Ausführungsbeispiel.* noch näher zu beschreibenden.Axialventilators für den
Betrieb in verschmutzter Atmosphäre, beispielsweise bei Zuckerzentrifugen od-er
derglei-chen, sehr vort#eilhaft. Hierbei soll die,Führungdes Mediums durch den Gehäusering
höchstens bis zu eine-m-Vi-Arte-l-' der -Nabenbreite des Flügelrades gegeben sein.
Durch die erfindungsgemäße Ausbildung des Axialventilators wird vermieden" daß sich
das Flügelrad unter der Einwirkung von Dämpfen, Staub oder sonstigen unreinen Medien,
die sich im Gehäuse ablagern, fds-tfrißt, wie das bei einem Flügelrad beim üblichen
Gehäuseeinbau häufig der Fall war. Weitere Einzelheiten und Vorteile der Erfindung
werden an einem-Ausführungsbeispiel anhand der Zeichnung näher erläutert.-Fig.
1 zeigt im Längsschnitt ein AxialflU'«gelrad in einem Gehäuse mit radialen
Austrittsöffnungen.
In Fig. 1 ist das Flügelrad mit 1 und das Ventilatorgehäuse.mit-2
bezeichnet. Das-Flügelrad 1 setzt sich aus einer Nabe 3 und-bei-.spielsweise
sieben Flügeln 4 bis 10 zusammen. Die Flügel.4 bis.10---# sind so auf der
Nabe 3 angeordnet, da2 sie sich, in axia-"r Richtung gesehen, über die gesamte
Flügell.änge 2 nicht überschneiden, d.h.-da3 in Höhe der Flügelwurzel zwischen zwei
aufeinanderfolgenden
-Flügeln (z. B. 79 8) ein-Abstand
11 von mindestens 1 bis 2 mm -gegeben ist. Mit Rücksicht auf eine
große Förderleistung und eine hohe statische Druckerzeugung sind die Flügel 4 bis.10
ad
äusgebildet, daß die Flügelsehne s'91 in radialer Richtung gesehen, von-der
Flügelwurzel bis zur Flügelspitze stetig zunimmt. Die Zlügelläng el nimmt von der
Anströmseite in axialer Richtung gesehen,.ebenfalls stetig zu. In den verschiedenen
Flügelschnittebenen ist die Flügelwölbung fls so gehalten, daß sie von der Flügelwurzel
bis zur Flügelspitze stetig abnimmt. Da a-Gehäuse 2-ist an der Anströmseite mit
einer Leitplatte 12 versehen, die in Höhe der äußeren Umgrenzung des Plügelrades
1 in einer Krümmung in einen Gehäusering 13 übergeht. Der Gehäusering
13 erweitert sich in Förderrichtung gesehen konisch. Die Breite
b
des Gehäuseringes 13 ist so gehalten,daß sie etwa ein Viertel bis.
drei Viertel der Breite b n d er Nabe 3 entspricht. Die konusartige
Aufweitung des Gehäuseringes 13 ist der Flügellängenänderung angepaßt,
d. h. sie ist so gehalten, daß der Luftspalt zwischen Gehäusering
13 und Flügelrad 1 über die gesamte Breite b des Gehäuseringes
13 konstant bleibt. Radial zur Anströmrichtunk gesehen sind an das Gehäuse
2 eine oder mehrere Austrittsöffnungen 14 angebracht Sind zwei Austrittsöffnungen
14 um 180 0 gegeneinander versetzt am Gehäuse 2 angebracht, so besitzt der
Gehäuseinnenraum günstigerweise die Form einEg Doppeltrapems.Die abgesehrägten Wände
159 l'6 sind dabei so angeordnet, daß sie das Fördermedium möglichst vei#lustlos
und wirbelfrei zu den Austrittsöffnungen 14 führen. Die #-.#.Neigung der nähräg!nWände
15, 16 kann, bezogen auf eine der Gehäusehauptachsen, verschieden sein (wie
dargestellt), sie kann aber
auch g-leich.sein. Anstelle einer doppeltrapezförrigen
Gehäuseform kann auch eine in der Ansicht elliptische Gehäuseform mit Vorteil Verwendung
finden. Hierfür bräuchten 1-ediglich die abgeschrägten I - nnenwände
15, 16" wie in Fig. 2 mit der strichpunktierten Linienführung angedeutet,
mit einer segmentförmigen Ausnehmung versehen werden. Es-ist ersichtlich, daß sich
der Erfindungsgedanke nicht auf eine-Gehäuseform beschränkt, wie sie in den Figuren
1 und 2 beispielhaft dargestellt ist. Insbesondere ist die radiale Anordnung
der Austrit.tsöffnungen 14 nicht erfindungswesentliche Voraussetzung, sondern der
Mediumausiritt kann auch axial erfolgen, wenn auch mit einer erwünschten, starken
radialen Strömungskomponente. Die WirkungAw6ise des Axialventilators gemäß der Erfindung
ist folgende: Das angesaugte Medium wird durch den Gehäusering 13 längs .eines
Tei 1,9 b der Nabenbreite b » des Flügelrades 1 geführt. Durch
n die konische Aufweitung !es-Gehäuses 13 erfolgt bereits im ersten Teildes
Flügelrades 1 eine nahezu verlustlose und wirbelfreie "Ablen'kung der- Strömung,
so daß das Medium das Flügelrad 1 zwar unter Beibehaltung der"-axialen Hauptströmungsrichtung,
so doch mit einer starken, drucksteigernden radial.en Strömungskomponente v er 'läß
t. Gefördert wird dieser Vorgang noch dadurch, daß die Flügelwölbuftg fls von der
Flügelwurzel bis zur Flügelspitze stetig.ab--nimmt. Für die Erzielung eines hohen
statischen 7,ruckes sowie einer .großen Förderleistung ist es vorteilhaft, daß die
Flügelsehne s von der Plügelwurzel bis zur-Plügelspitze stetig zunimmt und daä Verhältnis
Nabe-ndurchmes-ser/Flügelraddurchmesser d/D größer als 0,5-'ist. Die Spaltverluste
sind wegen de-s geringen Spiels zwischqn Gehäuserihg 13 und Flügelrad l(etwa
1-2 mm)gering. Gleichzeitig werd'en mit dieser Maßnahme die Ablösungserscheinungen
an den.
Flügelspitzen so weit verringert, daß damit eine ansonsten
sehr unangenehme Geräuschquelle bereits ausgeschalte t ist. Durch den hohen statischen
Druck wird ferner erreicht, daß der Ventilator auch bei starker Drosselung nicht
im Abreißgebiet der p/v-Kennlinie arbeitet, so daß eine wei-t-ere störende Geräuschquelle
ausgeschaltet ist. Bei radialer Anordnung der Auttrittsöffnungen 14 ist durch die
doppeltrapezartige bzw. elliptische Ausbildung des Gehäuses gewährleistet, daß die
Umlenkverluste und Wirbelbildungen des geförderten Mediums auch nach dem Verlassen
des Flügelrades-1 auf ein Minimum verringert werden. Durch Veränderung des Aufweitungswinkels
des Gehäuseringes 13 etwa zwischen 200und 300 kann die radiale Str#imungskompor.ent.e
in bestimmten Grenzen vergröZert oder verkleinert werden. 1.)urch Modellversuche
kann die jeweils günstigete "',.;mens4.on--;erunr# hei gegeben-en Gehäuseabmessüngen
und vorgegebenem i#eitstungr-programm le£4cht ermittelt werden. Für dar, vorstehend
beschriebene bei; Heizungsventilatoren hat sich eine VergrK#erlÄng uur von etwa
5 bis 10 mm als vorteilhaft erwiesen. Iie Verbreitecing der F"ügelsehne
-s von der Plügelwurzel bis zur Flüreltr.p4L4..-e "Älegt beim Ausführungsbeispiel
günstigerweise in der Grö2enordnunr von 40 bis 60 % der Länge der Flügelsehne
an der Flilgelwurzel. t-ns+.e:le von Flügeln mit einem Kreisbogenprofil gleilcher
Dicke könnten auch trag-flüF"elprofilierte Flügel Verwendung finden. Als besonders
güng-tig h#.,t es sich herausgestellt, daß Axialventilateren gemd9 der Erfindung
auz,1.- *.*#'ter,-,1"Ä dnrt mit Vorteil -eingesetzt werden können, wr in-.Jolge
starker Verschmutzung, bei-,
sp ielsweise durch Staub, Dämpfe oder
dergleichenv>die Gefahr des Festfressens des Flügelrades groß ist. Als Beispiel
sei--"de,r.--Betrieb von Zuckerzentrifugen erwähnt, wo auch die Anfo-rdetün-gen-.'
hinsichtlich der statischer> Druckerzeugung groß sind. Bei einem derartigen Anwendungefall
ist es günstig, wenn das zu fördernde-Medium dem Ventilator durch eine Einlaufdüse
zügeführt-wird,Der-, Gehäusering 13 ist günstigerweise so auszubilden, daß
seine.'Breite, b nur einen Bruchteil der Breite b n des Flügelrades
1 ausmacht.. damit die Reibungsfläche, an der sich die Ablagerungsprodukte-.festsetzen
können, möglichst gering ist.