DE1628361A1

DE1628361A1 - Zentrifugalgeblaese

Info

Publication number: DE1628361A1
Application number: DE1967R0045168
Authority: DE
Inventors: Seabury William A; Hajec Richard G
Original assignee: Rotron Manufacturing Co Inc
Current assignee: Rotron Manufacturing Co Inc
Priority date: 1966-02-02
Filing date: 1967-01-31
Publication date: 1971-08-19
Also published as: NL6618302A; US3365122A; FR1508819A; GB1151001A; DE1628361B2

Description

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HS SBiial Ko. 524,50t- : - ' . ' "■ - -

Pelartiary 2, 1966 : ._r ;' , : ; _v; .i

Haiiufacturing Co,;, Inc., Woodstock*: .Fe^- Xorfc,

. S.A*

Z entrifugälgebläs e

Bie Erfindung betrifft Zentrifugalgebläse,insbesOndere" solche, wie„sie häufig in Fallen verwendet werden, wo minimales Gewicht, minimale Größenabmessungen und optimale Förderleistung des Gebläses erforderlich sind.ί

Ih den letzteii Jahren, mit dem Heraufkommen der MiniaturisieruÄg elektronischer^ Bausteine, hat sich ein zunehmender Bedarf nach einem kleinen, leistungsfähigen Etihlgebläse ergeben. Bekanntlich müssen elektronische Schaltungsanordnungen, insbesondere Halbleiterbauelemente, auf Temperaturen

innerhalb bestimmter Grenzen gehalten werden,- damit sie einwandfrei arbeiten. Durch die räumliche Verkleinerung der einzelnen Bauteile und durch die Anwendung der Mikroschaltungstechnik ist man zu einer höheren Packungsdichte, d.h. einer größeren Anzahl von elektronischen Bauteilen innerhalb eines gegebenen räumlichen Volumens gelangt. Um derartige Anordnungen innerhalb der vorgeschriebenen Temperaturgrenzen zu halten, werden die Bauteile gewöhnlich mit Kühlluft umspült. Häufig verwendet man hierfür gern Zentrifugalgebläse, da sie sich gut dazu.eignen, die Kühlluft gegen erhebliche Druckgefälle umzuwälzen. Wegen der hohen Packungsdichte muß man jedoch Gebläse verwenden, die einen Luftstrom mit erhöhten Anfangsdrücken fördern, um im gesamten Umlauf einen ausreichenden Kühlluftstrom bereitzustellen. Außerdem ist es sehr erwünscht, daß das Gebläse so klein und leicht wie möglich ist sowie eine kompakte Form hat.

Bekanntlich hängt die Leistung eines Zentrifugalgebläses weitgehend von der. Größe des rotierenden Laufrades ab. Um daher die Gesamtgröße des Gebläses ohne Einbuße an Förderleistung zu verringern, muß man den Wirkungsgrad des Gebläses steigern. Durch eine solche Steigerung des Wirkungsgrades erreicht man außerdem, daß man für den Antrieb des Laufrades einen kleineren Motor verwenden kann.

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DerErfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, ein Zentrifugalgebläse mit gegenüber "bekannten Gebläsen dieser Art verbessertem Wirkungsgrad zu schaffen* ;

Das Gebläse soll die für seine Größe und seinGewicht optimale Förderleistung aufweisen. ;

Dabei soll das Gebläse in seinen Abmessungen kleiner sein als bekannte Zentrifugalgeblase vergleichbarer Leistung.

Diese sowie weitere Aufgaben werden erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß das Gebläselaufrad mit einem Gehäuse umgeben wird, das eine Luft- oder ßtrömungskammer von allgemein elliptischem, in Richtung der Laufradümdrehüng zunehmenden Querschnitt sowie von spiralig gewundener Form aufweist. Die Hauptachse der Querschnittsellipse verläuft am kleinflächigen Spiralende parallel und am großflächigen Gebläseauslaß senk-. recht zur Drehachse des Laufrades. Aufgrund dieser Anordnung kann man optimale Querschnittsflachen in der Strömungskammer für das; vom Gehäuse eingenommene Volumen erhalten. Die. Gesamtabmessungen der GebläseanOrdnung werden dadurch weiter verringert, daß man den Jiotor teilweise in das Gebläsegehäuse einbezreht. Dadurch wird auch_v der Gesamtwirkungsgraxi gesteigert, indem, dei? Motor vom Hauptluft strom druckluftgekühlt wird. Eine zusätzliche Eühlung wird ·dadurch erhalten, daß · eine Kupplung zwischen dem ISliotorläufer und dem Laufrad aus

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einem Material hoher Wärmeleitfähigkeit vorgesehen ist, wodurch." die Motorwärme auf das als Wärmesenke wirkende Laufrad abgeleitet wird. "

Nachstehend wird an Hand der "beigefügten Zeichnungen ein Ausführungsbeispiel der Erfindung beschrieben. Es zeigen:

Figur 1" eine teilweise im Schnitt dargestellte Vorderansieht eines erfindungsgemäßen Gebläses;

Figur 2 eine teilweise aufgeschnittene Seitenansicht des Gebläses_nach Figur 1;

Figur 3 eine von der-anderen Seite gesehene Ansicht des Gebläses nach Figur 1; ' -

■■ Figur'4A -'4D Schnitte des Gebläsegehäuses, und zwar allgemein entlang der !Linien A-A, B-B, C-G bzw. D-D in Figur 3; und. , ; . ■

Figur 5 das Leistungsdiagramm einer typischen Gebläseausführung gemäß der Erfindung«

Die Förderleistung eines Zentrifugalgebläses ist, wie erwähnt, hauptsächlich der Größe des iaufradös proportional; Das Ausmaß, in dem die radialen und lateralen oder axialen Abmessungen des Laufrades im Interesse der Kompaktheit des Gesamt auf baus verkleinert^^ werden können, ist daher durch die eriTorderliche Größe des Laufrades und den erforderlichen Wirkungsgrad, des Gebläses begrenzt. Bei herkömmlichen Ge-

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blasen kann die radiale gesamtabm.essung nicht ohne Verlust, an Wirkungsgrad oder Förderleistung: verkleinert^ werden. Erfindungsgemäß wird dagegen- die radiale Abmessung des Gebläses dadurch verkleinert, daß ein speziell konstruiertes "Gebläsegehäuse mit einer Kammer von elliptischem Querschnitt verwendet wird. Das Gewicht und die Abmessungen des Gebläses werden weiter durch "Verwendung eines kleineren Motors verringert, was durch die erzielte, verstärkte Eühlwirkung möglich wird. Zusätzlich läßt sich die Größe des Gerätes noch dadurch verringern, daß; der Motor teilweise in das Gehäuse eingebaut wird. Die kombinierte Anwendung der genannt en Maßnahmen, d.h. kleine Größe, hohe Leistung und geringes Gewicht , zwecks Erzielung, optimaler Eigenschaf ten trägt daher dazu beii daß das vorliegende Gebläse die Aufgaben, für die es gedacht ist, löst, ^; * -

Das in Figur 1 und 2 gezeigte Gebläse enthält ein Laufrad 10, das durch den Motor 12 angetrieben wird, so daß es im Gehäuse 14 umläuft. Das Gehäuse 14, das aus Eolyesterkunstharz geringen Gewichtes gefertigt seinkamiylst mit einer spiralig gewundenen Luftkammer oder Strömungskämmer I^ vonallgemein elliptischem Querschnitt ausgebildet. Wie man in. Figur 1 sieht, 1st der Innenumfang st ei 1 17 der Kamm er offen, um die vom UmfangJies Laufrades 10 geforderte Luft zu laseen* Das Laufrad 10 saugt bei Beiner ITm-

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drehung Luft in eine Einlaßöffnung oder einen Einlaßkanal an der Seite des Gehäuses 14 mit einem Rand 16a, dessen Kontur der Einsaugströmung angepaßt ist, und die Schaufeln 10a setzen die axiale Ansaugströmung in eine zentrifugale Strömung um, die in den offenen Innenteil 17 der spiraligen Kammer 15 austritt.

Wie man am "besten in Figur 1 sieht, hat die gewundene Kammer 15 an der Verbindungsstelle zwischen dem Diffusorabschnitt 19 und dem. gewundenen Q?eil des Gehäuses 14- eine Einschnürung oder Kehle 18. Der untere Rand 18a (d.h. der in Richtung der Laufradumdrehung gelegene Rand) dieser Kehle verläuft im Winkel zu den Laufradschaufeln 10a. Wie man in Figur 1 sieht, überspannt oder überbrückt der Rand 18a zwei aufeinanderfolgende Schaufeln 10a, wodurch das Flattern und das Pulsationsgeräuseh unterbunden werden, die andernfalls durch das Abfließen von zwischen aufeinanderfolgenden Schaufeln 10a eingefangener Luft beim Vorbeilaufen der Schaufeln an der Kehle erzeugt würden.

Vom Einlaßende der Kammer 15» unmittelbar unter der Kehle 19 (Figur 2), aus nimmt der Windungsradius der Kammer 15 in Richtung der Laufradumdrehung allmählich zu. Zugleich nimmt, wie man am besten aus Figur 4A-4D sieht, das Verhältnis der Abmessung 20a zur Abmessung 20b des elliptischen

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%ierschnittes der Rammer* allmählich zu, Ms am Auslaß des? Kammer zum Diffüsorabsöhnitt i'9 dieses Jfeikältnls großes· als 1 ist. Das^heißt, die zur Achse des !Motors 12 parallele Achse des elliptischen Verschnitts, welche die iLäiiptachse in den kleinfläcliigen'teilen der^ Wi;ridiaög Mldet Cf-Lgur M), geht allmählich In die Ketenachse ώ toslaß der Kammer über (iigur Λ und' 4B) , wo die Haupt achse in einer isurlttotorachse senlöcechten Ebene verläuft» Aa samtMGhen Stellen entlang der Kammer 15 ist die Querschnittsfläche so bemes«en> daß sich ojitimale iAiftströmungseigenschaften ergeben. Sie Ohne weiteres aus den Zelchnuiagen ersichtlich wird, liefert die genannte Ausbildung eine Eombinatlon optimaler BtrÖmungs* eigenschaften mit minimalen axialen und radialen; Abmessungen.

In 3igur 1 ist der Motor ^:i% ;

schaulichung seiner I^gebeizlehuÄg zum (iebläse ,gezeigt. Der Motor enthält einen Ständer 21 und einen Iiäufei? 22, der durch die lager 24 und 25 auf der Welle 23 gelagert 1st* Erfindungsgemäß sind die St änderwl ellung en 21a: unC !Belle des Muf ers 22 dem" durch das rotierende Lauf rad IO im SeMuse 14 erzeugten !luftstrom: ausgesetzt» Der tellweisf Einbau des Motors 12 in das Gehäuse 14 dieijt. zwei Zwecken« Als erstes wird dadurch die axiale Länge des Gebläses Tiet^ächtl^ und zweitens wird durch die Ableitung der iSTärme von den

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Widmungen 21a und dem Läufer 22 durch die Kühlwirkung der zirkulierenden Luft die Verwendung eines kleineren Motors möglich. Letzteres ergibt natürlich eine weitere Verkleinerung der axialen Länge, der Gebläseanordnung sowie eine Verringerung des Leistungsbedarfs.

Das Laufrad 10 ist mit dem Läufer 22 durch eine allgemein zylindrische Läuferabschlußring- und Nabenanordnung 27 aus Aluminium oder einem anderen geeigneten Werkstoff hoher Wärmeleitfähigkeit verbunden. Die Nabe 27 bildet eine Fortsetzung des Läufers und steht mit einer beträchtlichen Fläche 27b in thermischer Berührung mit den Metallteilen des Laufrades 10. Diese Ausbildung ermöglicht eine gute Wärmeübertragung vom Läufer 22 zum Laufrad 10, das wegen der es durchsetzenden starken Luftströmung als Wärmesenke wirkt.

Ein Motorgehäuse JO mit einem Flanschteil 31 an seinem inneren Ende lagert die Motorwelle 23 und umschließt das außerhalb befindliche oder linke Ende des Motors 12. Der Flansch 31 hat in seiner Fläche 33 nahe seinem Außenumfang eine Umfangsnut 32» die einen zylindrischen Ansatz 34- am Gehäuse 14 aufnimmt. Dadurch kann das Gehäuse 14· gleitend gegenüber dem Motorgehäuse 30 verdreht werden. Wenn das Gebläse durch Befestigen des Motorgehäuses 30 an einer äußeren Halterung (nicht gezeigt), beispielsweise mittels durch

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den Halter und die Gewindelöcher 36 am Böden des Motorgehäuses 30 geschraubte Schraubbolzen, montiert werden soll, so kann man das Gehäuse 14 relativ zur äußeren Halterung .-so verdrehen, daß der geforderte Luftstrom- in seiner Bichtung über einen Winkel von -360° verändert werden kann»

Das Motorgehäuse■■JG und das Gebläsegehäuse 14 können mittels einer Anordnung von der in der USAr-Patentanmeldung Serial Ιο. 524· 540 der gleichen Anmelderin vom 2. 2. 1966 (Erfinder: William A. Seabury III) beschriebenen Art aneinander befestigt sein. Diese Festspatinvorrichtung besteht, kurzjgesagt, aus einer Anzahl von Spannblöcken 40 mit einer Schrägfläche 40a am einen Ende, die längs ebener Flächen auf einer- gleichen Anzahl von radial am Motorgehäuse 30 angeordneten Hippen 42 gleitbar sind. Jeder Spannblock 40 wird von einer einen Schlitz 45 im Motorgehäuse durchsetzenden Spannschraube 44 erfaßt. Wenn die Spannschrauben angezogen sind, werden die Blöcke 40 gegen den Schraubenkopf gezogen, , wobei sie gegen die Schrägfläche der Hippe 42 und die Schulter 34 anliegen, so daß das Gebläsegehäuse am Motorgehäuse befestigt wird. Durch verhältnismäßig schwaches Lockern der Schrauben kann man die beiden Teile voneinander lösen, ohne die Spannvorrichtung auseinander zu nehmen.

Der Flansch 31 am Motorgehäuse 30 kann außerdem eine

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axiale Verlängerung 31a haben, so daß ein um den Motor 12

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herum verlaufender Raum/entsteht. Dieser Raum, durch den die radiale Gesamtabmessung des Geblases nicht vergrößert wird, kann für den Einbau von elektrischen Komponenten, beispielsweise dem im oberen Teil des Raumes 50 gezeigten Anlaßkondensator 51, Schaltern, Überlastungsrelais usw. verwendet werden. Zur Abdichtung des Raumes 50 kann ein geeigneter Preßsitzring 52 vorgesehen sein.

Die Eigenschaften des erfindungsgemäßen Gebläses lassen sich aus dem Leistungsdiagramm nach Figur 5 ersehen, das mit einem Gebläse erhalten wurde, dessen Abmessungen weniger als 27,9 cm (11 Zoll) mal 30,1.cm (12 Zoll) mal 19,1 cm (7,3 Zoll) Tiefe betrugen und das 6,35 kg (14· pounds) wog. Wie man aus dem Diagramm sieht, kann dieses Gebläse mehr als 8,4 m (300 Kubikfuß) pro Minute bei einem statischen DrucJfc von 7,62 cm (3 Zoll) Wasser fördern. Die Erfindung schafft also ein Zentrifugalgebläse, das bei optimalen Größen- und Gewichts abmessungen in seiner Leistung den bekannten Gebläsen

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überlegen ist.

Wie erwähnt, kann die gesamte Einheit mittels in die Gewindelöcher 36 im Gehäuseteil 31a eingeschraubter Schrauben •auf einem Halter oder einer Tragfläche befestigt werden. Man kann aber die Einheit auch an einer Platte oder Wand mit

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einer geeigneten Öffnung für das Auslaßende des IJiffusorteils 19 montieren, zu welchem Zweck der Flansch 48 des Diffusors mit Löchern 48a für geeignete Befestigungsmittel versehen ist.-Obwohl nicht gezeigt, kann das äußere oder linke Ende des Motorgehäuses mit (jewindelöchern zum Einschrauben von Befestigungsschrauben oder dergl. für die Montage an einem Halter oder einer Platte versehen sein.

Die vorstehend beschriebene Ausführungsform läßt sich im Rahmen der Erfindung in mehrfacher Hinsicht abwandeln und anders ausgestalten.

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Claims

Patentansprüche

fW Zentrifugalgebläse mit einem das Laufrad aufnehmenden Gehäuse, dadurch gekennzeichnet-, daß das Gehäuse (14-) eine spiralig gewundene Strömungskammer (15) von allgemein elliptischem Querschnitt und mit einem innenseitigen, in Umfangsrichtung verlaufenden Einlaß sowie einem Auslaß für die vom Laufrad geförderte Luft aufweist, wobei das Verhältnis der Abmessung der kleineren Achse zur Abmessung der größeren Achse des elliptischen Querschnittes progressiv von einem Ende der Kammer mit kleinem Radius in Richtung zum Kammerausiaß zunimmt.
2. Zentrifugalgebläse nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet , daß die größere Achse am Einlaß allgemein parallel zur Achse des Gehäuses und am Auslaß allgemein senkrecht zur Achse des Gehäuses verläuft.
3. Zentrifugalgebläse nach Anspruch 1 oder 2, d a durch gekennzeichnet, daß der Einlaß sich am Umfang des Laufrades befindet und .der Radius der spiraligen Windung der Kammer um ihre Achse in der Dreh-

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richtung .des Laufrades zunimmt. V
4. Zentrifugalgebläse nach Anspruch 3» d a'd u r c h g e k e η η ζ e i ο h η e t , daß die Querschnittsfläche der Kammer mit zunehmendem Radius der Kammerwindung progressiv zunimmt. ,
5· Zentrifugalgebläse nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der das Laufrad antreibende Motor (12) teilweise vom Gehäuse umschlossen ist, derart, daß er dem Luftstrom an der Innenseite des Laufrades ausgesetzt ist.
6. Zentrifugalgebläse nach Anspruch 5» bei dem der Läufer des Motors ein metallisches Kernteil aufweist, d a durch g e ken η ζ ei c h net, daß die das Laufrad mit dem Läufer kuppelnde Einrichtung aus wärmeleitfähigem Werkstoff besteht und das Laufrad sowie einen erheblichen Teil am einen Ende des Kernteils des Läufers zwecks Ableitung der Wärme vom Motor zum Laufrad berührt.
7· Zentrifugalgebläse nach Anspruch 5, gekennzeichnet durch ein einen Teil des Motors umschließendes Motorgehäuse, das den Motor gleichachsig

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mit dem Gebläsegehäuse haltert.
8. Zentrifugalgeblase nach Anspruch 7» dadurch gekennzeichnet , daß .das Motorgehäuse Mittel zum Befestigen, des Gebläses an einer äußeren Halterung enthält und in bezug auf das Gebläsegehäuse gleitend verdrehbar ist. · ·

9· Zentrifugalgebläse nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet,-daß das Gehäuse (14) an seinem Auslaß einen Diffusorabschnitt (19) aufweist.

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