DE19823575A1

DE19823575A1 - Cross-flow fan with optimum aerodynamic properties

Info

Publication number: DE19823575A1
Application number: DE1998123575
Authority: DE
Inventors: Ralf Widmann
Original assignee: LTG Holding GmbH
Current assignee: LTG Holding GmbH
Priority date: 1998-05-27
Filing date: 1998-05-27
Publication date: 1999-12-02
Anticipated expiration: 2018-05-28
Also published as: DE19823575B4

Abstract

The cross-flow fan has a rotor wheel (3) and a turbulence generator (6) associated with the rotor wheel casing surface. In order to achieve a minimal gap between the rotor wheel and the turbulence generator, the latter is designed and mounted so as to be drawn back. To achieve this the turbulence generator can be made wholly or partially of elastic material.

Description

description

Die Erfindung betrifft einen Querstromventilator mit einem Laufrad und einem Wirbelbildner, der der Mantelfläche des Laufrads zugeordnet ist.The invention relates to a cross flow fan with an impeller and a vortex generator that the Shell surface of the impeller is assigned.

Querstromventilatoren der eingangs genannten Art sind bekannt. Sie weisen ein Gehäuse auf, in dem drehbar und von einer Antriebseinheit angetrieben ein Laufrad angeordnet ist. Ferner besitzen die be kannten Querstromventilatoren einen Luftführungsap parat, der ein Leitblech und einen Wirbelbildner umfaßt. Der Wirbelbildner befindet sich zwischen der Druck- und der Saugseite des Querstromventila tors. Er steht der Mantelfläche des Laufrads mit geringem Abstand gegenüber. Da das Laufrad stets eine Restunwucht aufweist oder nicht hundertprozen tig rundläuft, besteht zwischen dem Wirbelbildner und der Mantelfläche des Laufrads stets ein Spalt, im eine Kollision zwischen den genannten Teilen im Betrieb des Querstromventilators zu vermeiden. Die aerodynamischen Eigenschaften des Querstromventila tors sind unter anderem von dem Abstand des Wirbel bildners zur Mantelfläche des Laufrads abhängig.Cross-flow fans of the type mentioned are known. They have a housing in which rotatable and driven by a drive unit an impeller is arranged. Furthermore, the be knew cross-flow fans an Luftführungsap ready with a baffle and a vortex generator includes. The vortex generator is between the pressure and suction side of the cross flow valve tors. It stands with the outer surface of the impeller short distance opposite. Because the impeller is always has a residual unbalance or not one hundred percent runs smoothly, exists between the vortex generator and the outer surface of the impeller always has a gap, in a collision between the parts mentioned Avoid operation of the cross flow fan. The aerodynamic properties of the cross flow valve tors are among other things from the distance of the vertebrae depending on the outer surface of the impeller.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, einen Querstromventilator der eingangs genannten Art zu schaffen, der optimierte aerodynamische Eigenschaf ten besitzt. The invention has for its object a Cross flow fan of the type mentioned at the beginning create the optimized aerodynamic property ten owns.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß zur Ausbildung eines Minimalspalts zwischen Laufrad und Wirbelbildner dieser zurückweichend ausgebildet und/oder angeordnet ist. Unter "Mini malspalt" ist ein sehr kleiner Spalt, beispiels weise ein infinitesimal kleiner Spalt oder sogar ein Spalt der Breite Null zu verstehen. Dadurch, daß der Wirbelbildner selber oder ein Teil von ihm zurückweichend ausgebildet ist, ist es möglich, ihn direkt bis an die Mantelfläche des Laufrades heran zuführen, ohne daß die Dreheigenschaften nachteilig verändert oder der Antrieb überlastet wird. Da durch, daß der Spalt zwischen dem Wirbelbildner und dem Laufrad minimiert ist, stellen sich optimale aerodynamische Eigenschaften ein, da die Saugseite von der Druckseite des Querstromventilators optimal abgetrennt wird. Es verändern sich positiv die ae rodynamischen Kennzahlen, so daß ein derartiger, erfindungsgemäßer Querstromventilator einen optima len Wirkungsgrad aufweist.According to the invention, this object is achieved by that to form a minimum gap between Impeller and vortex former receding is formed and / or arranged. Under "Mini malspalt "is a very small gap, for example wise an infinitesimally small gap or even to understand a gap of zero width. Thereby, that the vortex generator itself or part of it trained backward, it is possible to him right up to the outer surface of the impeller feed without the turning properties detrimental changed or the drive is overloaded. There through that the gap between the vortex generator and the impeller is minimized, optimal aerodynamic properties because the suction side optimal from the pressure side of the cross flow fan is separated. The ae are changing positively rodynamic indicators, so that such a Cross flow fan according to the invention an optima len efficiency.

Unter der "zurückweichenden" Anordnung des Wirbel bildners beziehungsweise ein Teil von diesem ist zu verstehen, daß der Wirbelbildner selber oder ein Teil von ihm die Fähigkeit besitzt, der Mantelflä che des Laufrades -sofern dies erforderlich ist auszuweichen, also sich radial durch die Beauf schlagung von der Mantelfläche zu bewegen. Diese Bewegung ist nicht nur als Verlagerung des Wirbel bildners selbst oder ein Teil von diesem zu verste hen, sondern kann - entsprechend einem Ausführungs beispiel - auch als Verschleiß verstanden werden, nämlich dann, wenn der Wirbelbildner aus einem ver schleißenden Material besteht oder dieses aufweist, so daß ein Kontakt mit der Mantelfläche des Laufra des zu einem Materialabtrag führt und auf diese Art und Weise sich der Wirbelbildner "einschleift", wo durch ein optimierter Spalt entsteht, der theore tisch den Wert Null aufweist; gegebenenfalls durch ein nicht hundertprozentiges Rundlaufen des Laufra des einen etwas größeren Wert besitzt. Insbesondere kann dabei vorgesehen sein, daß sich die bei Lauf rädern üblichen Stützscheiben, die die Lamellen des Laufrads halten und die sonstige Peripherie des Laufrades geringfügig nach außen überragen, in das verschleißende Material des Wirbelbildners eingra ben.Under the "receding" arrangement of the vertebra bildners or part of this is closed understand that the vortex former itself or a Part of him has the ability to surface of the impeller - if this is necessary to dodge, so radially through the Beauf move from the lateral surface. This Movement is not just a shift in the vortex bildners himself or part of this to understand hen, but can - according to an execution example - can also be understood as wear, namely if the vortex generator from a ver abrasive material or has so that contact with the outer surface of the barrel which leads to material removal and in this way and how the vortex generator "grinds in" where through an optimized gap, the theory table has the value zero; if necessary by a not 100 percent round running of the Laufra which has a slightly greater value. Especially can be provided that the run wheel usual support discs, which the slats of the Hold impeller and the other periphery of the Project the impeller slightly outwards into the wear out the material of the vortex generator ben.

Im einzelnen kann vorgesehen sein, daß der Wirbel bildner zu seinem Zurückweichen ganz oder teilweise aus elastischem Material besteht. Die Elastizität dieses Materials erlauben bei einem Kontakt ein Zu rückweichen, so daß die Drehbewegung des Laufrades im wesentlichen ungestört bleibt.In particular, it can be provided that the vertebra all or part of his retreat consists of elastic material. The elasticity of this material allow a close in the event of contact retreat so that the rotating movement of the impeller remains essentially undisturbed.

Zusätzlich oder alternativ kann vorgesehen sein, daß das Zurückweichen des Wirbelbildners durch seine federnde Lagerung oder durch ein federnd ge lagertes Teil des Wirbelbildners erzielt wird. Mithin steht dem Laufrad ein von einer Feder oder dergleichen beaufschlagter Wirbelbildner gegenüber, der im Falle einer Kollision radial zurückweichen kann.Additionally or alternatively, it can be provided that that the retraction of the vortex generator by its resilient mounting or by a resilient ge stored part of the vortex generator is achieved. Thus, the impeller is a spring or the same applied vortex generator, which retreat radially in the event of a collision can.

Zusätzlich oder alternativ ist vorgesehen, daß der Wirbelbildner zu seinem Zurückweichen aus ver schleißendem Material besteht oder dieses Material im Kontaktbereich zum Laufrad aufweist. Das ver schleißende Material stellt durch seinen Abtrag die Zurückweichbewegung dar.Additionally or alternatively, it is provided that the Vortex former to retreat from ver abrasive material or this material has in the contact area to the impeller. That ver abrasive material provides the Backward movement.

Schließlich ist es zusätzlich oder alternativ vor teilhaft, wenn zumindest ein Teil des Wirbelbild ners von einer das elastische Material bildenden, auf der Mantelfläche des Laufrads gerichteten Bür ste gebildet ist. Die Bürste weist ein im wesentli chen luftdichtes Borstenpaket auf, so daß eine Ab schottung Zwischen Saug- und Druckseite des Venti lators realisiert ist. Die Borstenenden weisen auf die Mantelfläche des Laufrads oder liegen sogar ge gen diese an, wodurch sich ein Spalt der Größe Null ergibt. Die Borstenhaare bestehen vorzugsweise aus einem sehr widerstandsfähigen Kunststoffmaterial, so daß kaum Verschleiß auftritt. Alternativ kann jedoch auch gerade gewünscht sein, daß sich ein Verschleiß einstellt, so daß entsprechendes Bor stenmaterial gewählt wird. Es ist auch möglich, daß der Wirbelbildner insgesamt als Bürste ausgebildet ist, somit die Bürste den Wirbelbildner selbst dar stellt.Finally, it is additional or alternative partial if at least part of the vortex picture other than one that forms the elastic material, on the outer surface of the impeller is formed. The brush essentially has one chen airtight bristle pack, so that an Ab partitioning Between suction and pressure side of the venti lators is realized. The bristle ends have the outer surface of the impeller or are even ge towards them, creating a zero size gap results. The bristle hairs preferably consist of a very resistant plastic material, so that hardly any wear occurs. Alternatively, you can However, you may also just want one Wear sets, so that corresponding boron material is selected. It is also possible that the vortex generator is designed as a brush as a whole the brush is the vortex generator itself poses.

Die Zeichnungen veranschaulichen die Erfindung an hand von Ausführungsbeispielen und zwar zeigt:The drawings illustrate the invention based on exemplary embodiments and shows:

Fig. 1 einen Querstromventilator in sche matischer Darstellung, Fig. 1 is a cross flow fan in specific matic representation,

Fig. 2 einen Wirbelbildner nach einem er sten Ausführungsbeispiel der Erfin dung; Fig. 2 shows a vortex former according to a he embodiment of the inven tion;

Fig. 3 bis 7 Wirbelbildner nach weiteren Ausfüh rungsbeispielen der Erfindung. Fig. 3 to 7 Wirbelbildner other exporting the invention approximately examples.

Die Fig. 1 zeigt einen Querstromventilator 1, der ein Gehäuse 2, ein Laufrad 3 und eine Luftleitein richtung 4 aufweist, wobei die Luftleiteinrichtung 4 von einem Leitblech 5 und einen Wirbelbildner 6 gebildet ist. Das Laufrad 3 ist mit einem nicht dargestellten Antrieb verbunden, der - im Betrieb - eine Rotation des Laufrades um die Längsmittelachse 7 bewirkt. Das Laufrad 3 weist Lamellen 8 auf, die von axial beabstandeten, nicht dargestellten Stütz scheiben gehalten sind. Fig. 1 shows a cross-flow fan 1 having a housing 2 , an impeller 3 and a Luftleitein direction 4 , wherein the air guide 4 is formed by a baffle 5 and a vortex former 6 . The impeller 3 is connected to a drive, not shown, which - in operation - causes the impeller to rotate about the longitudinal central axis 7 . The impeller 3 has fins 8 which are held by axially spaced, not shown support discs.

Im Gehäuse 2 ist der Wirbelbildner 6 derart ange ordnet, daß er mit seinem vorderen Bereich 9 der Mantelfläche 10 des Laufrads 3 mit einem infinite simal kleinem Spalt s (s → 0 bedeutet: die Spalt breite geht gegen Null) gegenüberliegt. Im Ausfüh rungsbeispiel der Fig. 1 ist dieser kleine Spalt dadurch realisiert, daß der Vorderbereich 9 des Wirbelbildners 6 als Bürste 11 ausgestaltet ist, dessen Bürstenhaare 12 gegen die Mantelfläche 10 des Laufrads 3 anliegen. Ferner ist der Fig. 1 zu entnehmen, daß - sofern gewünscht - der Wirbelbildner Durchgangslöcher 13 aufweist, die - definiert - die Saug- und die Druckseite des Ventilators miteinan der verbinden, das heißt die Löcher 13 bilden Enden von Kanälen, die den Grundkörper 14 des Wirbelbild ners 6 durchsetzen.In the housing 2 , the vortex generator 6 is arranged in such a way that it with its front area 9 of the outer surface 10 of the impeller 3 with an infinite simal small gap s (s → 0 means: the gap width is close to zero). In exporting the Fig approximately, for example. 1, this small gap is realized in that the front region 9 6 configured of the vortex generator as a brush 11, the brush hairs 12 abut against the outer surface 10 of the impeller 3. . Furthermore, the Figure 1 it can be seen that - if desired - comprising Wirbelbildner through holes 13 which - defined - miteinan the suction and the pressure side of the fan of the join, i.e. the holes 13 form ends of channels that the base body 14 enforce the vortex pattern 6 .

Die Fig. 1 zeigt deutlich, daß die mit dem Pfeil 17 angedeutete Längserstreckung des Wirbelbildners 6 parallel verläuft zur Mittellängsachse 7 des Laufrades 3. Dies bedeutet, daß das vordere Ende des Wirbelbildners 6 nicht in Umfangsrichtung des Laufrads 3, sondern in axialer Richtung des Lauf rads 3 verläuft und demzufolge eine Art geradlinig verlaufende Linienberührung vorliegt. Diese, vor stehend erwähnte Ausrichtung des Wirbelbildners zur Längsmittelachse 7 des Laufrads 3 ist in allen Aus führungsbeispielen der hier vorliegenden Erfindung realisiert.The Fig. 1 clearly shows that the indicated by the arrow 17 the longitudinal extent of the vortex generator 6 extends parallel to the central longitudinal axis 7 of the impeller 3. This means that the front end of the vortex generator 6 does not extend in the circumferential direction of the impeller 3, but in the axial direction of the drive wheel 3 and, consequently, a kind of rectilinear line contact exists. This, before mentioned orientation of the vortex former to the longitudinal central axis 7 of the impeller 3 is realized in all exemplary embodiments from the present invention.

In den Fig. 2 bis 7 sind weitere Ausführungsbei spiele von Wirbelbildnern 6 dargestellt:
Die Fig. 2 zeigt einen Wirbelbildner 6, der aus elastischem Material, beispielsweise aus einem nachgiebigen Kunststoff oder dergleichen, besteht. Alternativ ist es auch möglich, daß der Wirbelbild ner 6 insgesamt aus einem verschleißenden Material hergestellt ist, so daß ein Kontakt mit der Mantel fläche 10 des Laufrades zu einem Materialabtrag führt. Im Falle der Verwendung von elastischem Ma terial wird ein Ausweichen des Wirbelbildners er folgen, sobald das Laufrad 3 kontaktiert.In Figs. 2 to 7 further Ausführungsbei are games of eddy formers 6 shown:
Fig. 2 shows a vortex former 6 , which consists of elastic material, for example of a resilient plastic or the like. Alternatively, it is also possible that the vortex image ner 6 is made entirely of a wearing material, so that contact with the outer surface 10 of the impeller leads to material removal. In the case of the use of elastic Ma material, evasion of the vortex former will follow as soon as the impeller 3 contacts.

Das Ausführungsbeispiel der Fig. 3 zeigt einen Wirbelbildner 6, dessen Grundkörper 14 aus einem beliebigen Material gefertigt ist, der vordere Be reich 9 des Wirbelbildners 6 hingegen aus einem elastischen Material oder einem verschleißenden Ma terial besteht. Zur Verbindung des elastischen be ziehungsweise verschleißenden Materials mit dem Grundkörper 14 ist im Ausführungsbeispiel der Fig. 3 eine Rastverbindung 15 dargestellt. Anstelle die ser Rastverbindung kann jedoch auch ein Verkleben erfolgen oder eine Verbindung auf andere Art und leise realisiert werden. The embodiment of Fig. 3 shows a vortex former 6 , the base body 14 is made of any material, the front loading area 9 of the vortex former 6, on the other hand, consists of an elastic material or a wearing material. To connect the elastic or wearable material with the base body 14 , a locking connection 15 is shown in the embodiment of FIG. 3. Instead of this locking connection, however, gluing can also take place or a connection can be realized in a different and quiet manner.

Das Ausführungsbeispiel der Fig. 4 zeigt einen Wirbelbildner 6, bei dem der Grundkörper 14 wie derum aus einem beliebigen Material besteht. Der vordere Bereich 9 des Wirbelbildners 6 kann entwe der aus einem beliebigen Material gefertigt sein, aus einem elastischen Material oder aber auch aus einem verschleißenden Material. Entscheidend ist, daß der Grundkörper 14 eine feste Position im Quer stromventilator einnimmt; der Vorderbereich 9 dem gegenüber jedoch radial ausweichen kann. Dieses ra diale Ausweichen beziehungsweise Zurückweichen ist dadurch realisiert, daß der vordere Bereich 9 mit tels einer Feder 16 am Grundkörper 14 gehalten ist, derart, daß das radiale Zurückweichen bei einem Kontakt mit der Mantelfläche 10 des Laufrades 3 möglich ist. Wenn vorstehend oder im folgenden von einem Kontakt der Mantelfläche 10 des Laufrades 3 mit dem Wirbelbildner 6 die Rede ist, so ist hier unter stets auch zu verstehen, daß gegebenenfalls der Kontakt nur zwischen den Stützscheiben des Laufrades 3 und dem Wirbelbildner 6 erfolgt. Mithin gibt es diesen Kontakt zwischen den Stützscheiben und/oder den Lamellen 8.The embodiment of FIG. 4 shows a vortex former 6 , in which the base body 14 is made of any material. The front region 9 of the vortex former 6 can either be made from any material, from an elastic material or from a wear-resistant material. It is crucial that the base body 14 occupies a fixed position in the cross flow fan; the front area 9 , however, can dodge radially. This ra diale evasion or retreat is realized in that the front region 9 is held by means of a spring 16 on the base body 14 , such that the radial retreat is possible in contact with the outer surface 10 of the impeller 3 . If above or in the following a contact of the lateral surface 10 of the impeller 3 with the vortex former 6 is mentioned, it should always be understood here that contact may only be made between the support disks of the impeller 3 and the vortex former 6 . There is therefore this contact between the support disks and / or the slats 8 .

Die Fig. 5 zeigt ein Ausführungsbeispiel eines Wirbelbildners 6, bei dem der Wirbelbildner 6 ins gesamt radial zurückweichend zum Laufrad 3 ausge bildet ist, indem er mittels einer Feder 16 am Ge häuse 2 des Querstromventilators gehalten wird. FIG. 5 shows an embodiment of a vortex generator 6, wherein the Wirbelbildner 6 forms the entire radial retreating to the impeller 3 are is by having the housing by a spring 16 Ge 2 of the cross flow fan is maintained.

Die Fig. 6 zeigt ein weiteres Ausführungsbeispiel eines Wirbelbildners 6, der insgesamt als Bürste 11 ausgebildet ist. Die Bürstenhaare 12 des Wirbel bildners 6 sind daher derart angeordnet, daß sie insgesamt die Querschnittskonfiguration der ge wünschten Form des Wirbelbildners aufweisen. Die Borstenhaare 12 bilden eine luftdichte Packung, so daß Saug- und Druckseite des Querstromventilators voneinander getrennt werden. FIG. 6 shows a further embodiment of a vortex generator 6 , which is designed as a brush 11 as a whole. The brush hair 12 of the vortex former 6 are therefore arranged such that they have the overall cross-sectional configuration of the desired shape of the vortex former. The bristle hairs 12 form an airtight packing, so that the suction and pressure sides of the cross-flow fan are separated from one another.

Schließlich zeigt die Fig. 7 ein Ausführungsbei spiel eines Wirbelbildners 6 derart, daß der Grund körper 14 ortsfest im Gehäuse 2 des Querstromventi lators 1 angeordnet ist und daß der Vorderbereich 9 als Bürste 11 auf den Grundkörper 14 mittels einer Rastverbindung 15 aufgeschnappt ist. Diese Ausfüh rungsform entspricht der, die bereits in der Fig. 1 dargestellt ist.Finally, Fig. 7 shows a Ausführungsbei game of a vortex former 6 such that the base body 14 is arranged in the housing 2 of the Querstromventi lators 1 and that the front region 9 is snapped onto the base body 14 as a brush 11 by means of a snap connection 15 . This embodiment corresponds to that which is already shown in FIG. 1.

Insgesamt realisiert die Erfindung einen Querstrom ventilator, bei dem der im Stand der Technik norma lerweise zwischen dem Laufrad und dem Wirbelbildner vorhandene Spalt infinitesimal klein ist, bezie hungsweise sogar den Wert Null aufweist. Aufgrund der verschiedenen Ausgestaltungen des Wirbelbild ners ist es möglich, daß eine Restunwucht oder ein unrundes Laufen des Laufrades dazu führt, daß bei einer Laufradumdrehung das Laufrad "in die Silhou ette des Wirbelbildners eindringt". Hierfür ist es vorteilhaft, verschleißende Werkstoffe und/oder zu rückweichende Werkstoffe und/oder eine zurückwei chende, also sich verlagernde Ausbildung des Wir belbildners selbst oder ein Teil von diesem vorzu sehen. Als verschleißende Werkstoffe können zum Beispiel Gummi, Kunststoffe, Buntmetallverbindungen und dergleichen zum Einsatz kommen. Um optimale ae rodynamische Kennzahlen einzustellen, kann es vor teilhaft sein, wenn Kanäle im Wirbelbildner vorge sehen sind, die zum Beispiel einen kreisrunden Querschnitt oder auch Langlochcharakter oder der gleichen aufweisen.Overall, the invention realizes a cross flow fan, in which the state of the art norma usually between the impeller and the vortex generator existing gap is infinitesimally small approximately even has the value zero. Because of of the various designs of the vortex picture It is also possible that a residual unbalance or a Out of round running of the impeller leads to one wheel rotation the wheel "into the silhouette ette of the vortex generator penetrates ". For this it is advantageous, wearing materials and / or too receding materials and / or a rejecting appropriate, thus shifting training of the us or a part of it see. As wearing materials can Example rubber, plastics, non-ferrous metal compounds and the like are used. To optimal ae Rododynamic indicators can be set be partaking if channels are featured in the vortex generator are seen, for example a circular Cross-section or elongated hole character or the have the same.

Sofern der Wirbelbildner aus mehreren Teilen be steht ist es vorteilhaft, wenn sein vorderer Be reich durch Schnappen, Einschieben, Kleben oder Fü gen mit dem Grundkörper des Wirbelbildners verbun den ist. Es ist im Falle einer durch die Kollision mit dem Laufrad bedingten Verformung möglich, Mate rialien oder Eigenschaften vorzusehen, so daß diese Verformung reversibel ist oder aber auch plastisch, das heißt nichtreversibel.If the vortex generator consists of several parts it is advantageous if his front Be rich by snapping, pushing, gluing or joining connected to the base of the vortex generator that is. It is in the event of a collision possible deformation due to the impeller, Mate rialien or properties to be provided so that this Deformation is reversible or also plastic, that is, irreversible.

Claims

1. cross-flow fan with an impeller and a vortex former, which is assigned to the outer surface of the impeller, characterized in that to form a minimum gap between the impeller ( 3 ) and vortex former ( 6 ) this forms back and / or is arranged.

2. Cross-flow fan according to claim 1, characterized in that the vortex former ( 6 ) for its retraction consists entirely or partially of elastic material.

3. Cross-flow fan according to one of the preceding claims, characterized in that the belbildner we ( 6 ) is resiliently mounted for its retreat or at least one resiliently mounted it has part.

4. cross-flow fan according to one of the preceding claims, characterized in that we Belbildner ( 6 ) to its retreat from ver abrasive material or this in the contact area to the impeller ( 3 ).

5. cross-flow fan according to one of the preceding claims, characterized in that at least part of the vortex former ( 6 ) from an elastic material forming, on the outer surface ( 10 ) of the impeller ( 3 ) directed brush ( 11 ) is GE.

6. Cross-flow fan according to one of the preceding claims, characterized in that with the longitudinal axis ( 7 ) of the impeller ( 3 ) runs parallel to the longitudinal extent of the vortex former ( 6 ).