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EP 1 022 469 B1 |
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EUROPÄISCHE PATENTSCHRIFT |
(45) |
Hinweis auf die Patenterteilung: |
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06.10.2004 Patentblatt 2004/41 |
(22) |
Anmeldetag: 20.01.1999 |
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Radialgebläse
Radial fan
Soufflante radial
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(84) |
Benannte Vertragsstaaten: |
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AT CH DE ES FR GB IT LI SE |
(43) |
Veröffentlichungstag der Anmeldung: |
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26.07.2000 Patentblatt 2000/30 |
(73) |
Patentinhaber: Punker GmbH & Co. |
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24340 Eckernförde (DE) |
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Erfinder: |
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- Claussen, Ernst
24888 Steinfeld (DE)
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(74) |
Vertreter: Vetter, Hans, Dipl.-Phys. Dr. |
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Patentanwälte
Magenbauer, Reimold, Vetter & Abel
Plochinger Strasse 109 73730 Esslingen 73730 Esslingen (DE) |
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Entgegenhaltungen: :
WO-A-83/02646 DE-A- 19 501 816 US-A- 3 209 989 US-A- 3 263 910
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DE-A- 3 629 132 DE-U- 9 216 709 US-A- 3 258 195
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Anmerkung: Innerhalb von neun Monaten nach der Bekanntmachung des Hinweises auf die
Erteilung des europäischen Patents kann jedermann beim Europäischen Patentamt gegen
das erteilte europäischen Patent Einspruch einlegen. Der Einspruch ist schriftlich
einzureichen und zu begründen. Er gilt erst als eingelegt, wenn die Einspruchsgebühr
entrichtet worden ist. (Art. 99(1) Europäisches Patentübereinkommen). |
[0001] Die Erfindung betrifft ein Radialgebläse mit einem topfartigen Laufrad, das an seinem
Umfang mit einem Schaufelkranz versehen ist, mit einem das Laufrad aufnehmenden Gehäuse,
das sich ausgehend von einem teilkreisartig gekrümmten, direkt entlang des Schaufelkranzes
verlaufenden Umfangswandbereich schneckenartig in Drehrichtung des Laufrads radial
zu einem Auslaß erweitert und zwei die axialen Stirnseiten des Laufrads abdeckende
Seitenwandungen besitzt, wobei eine an einer der Seitenwandungen angeordnete Trennwand
in das topfartige Laufrad eingreift und dessen Innenraum in einen ersten und einen
zweiten Saugraum unterteilt, und wobei dem ersten Saugraum eine Ansaugöffnung zugeordnet
ist und der zweite Saugraum dem direkt entlang des Schaufelkranzes verlaufenden Umfangswandbereich
zugewandt ist, und mit wenigstens einem Stromleitelement im Gehäuse außerhalb des
Laufrads.
[0002] Bei einem aus der EP 0 589 300 B1 bekannten Radialgebläse dieser Gattung ist zur
Verbesserung der statischen Drücke und der P/V-Charakteristik zwischen dem Laufrad
und den beiden Seitenwandungen des Gehäuses ein Labyrinth-Dichtsystem vorgesehen.
Zur weiteren Verbesserung dieser Parameter bzw. des erzielbaren Arbeitsdrucks und
der erzielbaren Gebläseleistung wurden weiterhin in der DE-GM 29820766 bzw. der DE-GM
29820767 weitere Maßnahmen zur Verbesserung der Abdichtung zwischen den Schaufeln
des Laufrads am Außenumfang und dem Gehäuse sowie zwischen dem Laufrad und der Trennwand
vorgeschlagen. Aus diesen Druckschriften sind auch Strömungsleitelemente im Gehäuse
außerhalb des Laufrads bekannt, die zur Beseitigung von turbulenten Strömungsanteilen
und zum Aufbau eines möglichst homogenen Strömungsprofils dienen. Sie verringern dadurch
die Geräuschbildung und tragen zur Erhöhung des Wirkungsgrads und der Gebläseleistung
bei. Sie müssen für eine vorbestimmte gewünschte Charakteristik bzw. Kennlinie des
Gebläses optimiert sein. Wenn die Charakteristik des Gebläses durch Veränderung anderer
Parameter oder Baugruppen verändert wird oder verändert werden soll, so müssen auch
die Strömungsleitelemente wenigstens teilweise bezüglich ihrer Geometrie oder Lage
verändert werden. Dies ist bei den bekannten Gebläsen relativ aufwendig und kompliziert.
[0003] Aus der US-A-3 209 989 ist zwar ein Radialgebläse mit einem einstellbaren Strömungsleitelement
bekannt, jedoch in Verbindung mit einem einstufigen Radialgebläse ohne Aufteilung
des Innenraums des Laufrads in einen ersten und zweiten Saugraum.
[0004] Das Strömungsleitelement dient daher nicht zur Einstellung des Strömungsvolumens,
das von einer ersten Gebläsestufe zu einer zweiten Gebläsestufe geführt wird, wobei
die Maßnahme insgesamt nicht ausreicht, die Charakteristik eines zweistufigen Gebläses
variabel einzustellen.
[0005] Aus der DE-A-195 01 816 ist zwar ein solches zweistufiges Gebläse bekannt, jedoch
ist dort kein Strömungsleitelement außerhalb des Laufrads vorgesehen, d.h., weder
ein nichtverstellbares noch ein verstellbares Strömungsleitelement. Es ist zwar ein
verstellbares Abdeckelement an der Ansaugöffnung vorgesehen, jedoch reicht diese Maßnahme
für sich nicht aus, die Gebläsecharakteristik variabel einzustellen oder eine optimale
Anpassung der Charakteristik bei Veränderung anderer Parameter oder Baugruppen durchzuführen.
[0006] Eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung besteht darin, ein Gebläse zu schaffen, dessen
Charakteristik variabler an die jeweiligen Erfordernisse angepasst werden kann.
[0007] Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch ein Radialgebläse mit den Merkmalen des
Anspruchs 1 gelöst.
[0008] Durch die Verstellbarkeit sowohl eines Strömungsleitelements wie auch eines Abdeckelements
für die Ansaugöffnung zur Einstellung der gewünschten Ansaugöffnungsgröße können die
Verhältnisse zwischen den Arbeitsströmen und dem Leistungsstrom im Gebläse verändert
werden, so dass eine gewünschte Veränderung der Gebläsecharakteristik bzw. -kennlinie
in einfacher Weise möglich ist. Auch wenn eine Veränderung der Gebläsecharakteristik
durch Veränderung anderer Parameter oder Bauteile herbeigeführt wird, so kann dies
vorteilhafterweise durch das wenigstens eine einstellbare Strömungsleitelement und
das Abdeckelement unterstützt werden, und es ist eine optimale Anpassung auf einfache
Weise möglich.
[0009] Durch die in den Unteransprüchen aufgeführten Maßnahmen sind vorteilhafte Weiterbildungen
und Verbesserungen des im Anspruch 1 angegebenen Radialgebläses möglich.
[0010] Das Strömungsleitelement ist vorzugsweise tragflügelartig ausgebildet, um zum einen
einen möglichst geringen Strömungswiderstand zu bilden und zum anderen einen möglichst
großen Einfluß auf die Strömungsrichtung nehmen zu können.
[0011] Als Anbringungsort für dieses Strömungsleitelement eignet sich vor allem der Grenzbereich
zwischen dem das Gebläse verlassenden Leistungsstrom und dem radial in den zweiten
Saugraum des Laufrads eintretenden zweiten Arbeitsstrom, wobei dieses Strömungsleitelement
zur Aufteilung zwischen diesen Strömen ausgebildet ist. Hierdurch können in einfacher
Weise je nach den gewünschten Erfordernissen durch Verkleinerung des Leistungsstroms
und gleichzeitige Vergrößerung des Arbeitsstroms die Luftaustrittsmenge und der Wirkungsgrad
erhöht werden (flachere Kennlinie), während im umgekehrten Falle, also durch Verkleinerung
des Arbeitsstroms und Vergrößerung des Leistungsstroms, steilere Kennlinien bei höherem
Druck und allerdings schlechterem Wirkungsgrad erzielbar sind.
[0012] In bevorzugten konstruktiven Ausgestaltungen ist das tragflügelartige Strömungsleitelement
insgesamt oder sein in Strömungsrichtung gesehen hinterer Bereich um eine Achse schwenkbar
gelagert.
[0013] Die Ansaugöffnung ist in vorteilhafter Weise mit einer sich in den ersten Saugraum
erstreckenden, nach Art eines Förderinjektors als Ringwandung, Teilringwandung oder
Spoilerwandung ausgebildeten Injektorwandung versehen, wobei die Ansaugöffnung und/oder
die Injektorwandung vorzugsweise schräg zur Strömungsrichtung hin im Inneren des ersten
Saugraums gerichtet ist. Der durch die Ansaugöffnung von außen angesaugte Luftstrom
verläßt den ersten Saugraum infolge der Drehung des Laufrads beschleunigt in radialer
Richtung. Ein Teil dieser beschleunigten Luftströmung gelangt von außen her als sogenannter
erster Arbeitsstrom wieder in den ersten Saugraum, wobei der Eintrittsbereich der
in Drehrichtung gesehen hinterste Bereich vor der Trennwand ist. Dieser erste Arbeitsstrom
strömt im Inneren des ersten Saugraums an der Ansaugöffnung vorbei. Infolge der Injektorwandung
tritt ein Spoilereffekt bzw. eine Injektorwirkung nach dem Strahlpumpenprinzip ein,
durch die die Luftansaugung von außen verstärkt wird. Dies führt in vorteilhafter
Weise zu einer Erhöhung des Arbeitsdrucks, des Wirkungsgrads und der Gebläseleistung,
so daß beispielsweise eine Verringerung des Wirkungsgrads durch Verkleinerung des
Arbeitsstroms kompensiert werden könnte.
[0014] Eine Verbesserung der Wirkung kann noch dadurch erreicht werden, daß die Ansaugöffnung
und/oder die Injektorwandung schräg zur Strömungsrichtung hin im Inneren des ersten
Saugraums gerichtet ist. Eine besonders gute Wirkung wird dabei dadurch erzielt, daß
sich die spoilerartige Injektorwandung nur im in Strömungsrichtung gesehen hinteren
Bereich der Ansaugöffnung entlang dieser erstreckt. Dies führt bei guter Injektorwirkung
zu einer möglichst geringen Beeinträchtigung des von außen angesaugten Luftstroms.
[0015] Die Injektorwandung ist zweckmäßigerweise an der Innenseite der entsprechenden Seitenwandung
des Gehäuses angebracht oder angeformt oder einstückig mit dieser verbunden.
[0016] Zur Verbesserung der Strömungsführung ist die Ansaugöffnung an der Außenseite der
entsprechenden Seitenwandung des Gehäuses von einem wulstartigen Strömungsführungsring
umgeben. Die Stromlinien des angesaugten Luftstroms werden dadurch harmonisiert und
stabilisiert, was ebenfalls zu einer Wirkungsgraderhöhung bzw. Reduzierung von Verlusten
führt. In vorteilhafter Weise verengt sich auch die Ansaugöffnung zum Inneren hin,
so daß der Luftstrom zusätzlich verdichtet und beschleunigt wird.
[0017] Die Ansaugöffnung kann rund sein, jedoch haben sich dreieckartige, tropfenförmige
oder nierenförmige Ansaugöffnungen als noch günstiger erwiesen. Diese erstrecken sich
dann vorzugsweise bis an den Eckbereich des ersten Saugraums, der in Strömungsrichtung
durch den Schaufelkranz des Laufrads und die Trennwand gebildet wird.
[0018] Zur Einstellung eines gewünschten Gebläseverhaltens kann die Ansaugöffnung variiert
werden. Dabei ist eine kleine Ansaugöffnung zur Erzielung einer steileren Druck-Volumen-Charakteristik
oder eine große Ansaugöffnung zur Erzielung einer abgeflachten Druck-Volumen-Charakteristik
vorgesehen. Durch das einstellbare Strömungsleitelement kann eine schnelle und einfache
Anpassung an eine geänderte Charakteristik erfolgen und diese unterstützt werden.
[0019] Um die Charakteristik bei fertigen Gebläsen besonders einfach zu verändern und an
die jeweiligen Anforderungen anpassen zu können, ist in vorteilhafter Weise das verstellbare
Abdeckelement für die Ansaugöffnung als Schwenkscheibe ausgebildet.
[0020] Weitere, eine Veränderung der Gebläsecharakteristik unterstützende Maßnahmen sind
eine schwenkbare Ausbildung der Ansaugöffnung und/oder der Trennwand, insbesondere
eine Schwenkbarkeit um die Drehachse des Laufrads. Dabei können die Ansaugöffnung
und die Trennwand entweder gemeinsam oder unabhängig voneinander geschwenkt werden.
[0021] Eine besonders günstige konstruktive Ausgestaltung besteht darin, daß die Ansaugöffnung
und/oder die Trennwand an einem insbesondere drehverstellbar in eine Seitenwandung
des Gehäuses einsetzbaren Einsatzteil angeordnet sind. Dadurch ist auch ein einfacher
und leichter Austausch von Ansaugöffnung und/oder Trennwand möglich. Diese Maßnahmen
sind auch unabhängig von der Einstellbarkeit von Strömungsleitelementen von erfinderischer
Bedeutung.
[0022] Ausführungsbeispiele der Erfindung sind in der Zeichnung dargestellt und in der nachfolgenden
Beschreibung näher erläutert. Es zeigen:
- Fig. 1
- eine Seitenansicht eines Radialgebläses als Ausführungsbeispiel der Erfindung, bei
dem die mit der Trennwand versehene Seitenwandung abgenommen, jedoch die Trennwand
und die Ansaugöffnung dargestellt sind,
- Fig. 2
- eine Teilschnittdarstellung des in Fig. 1 dargestellten Ausführungsbeispiels durch
die Ansaugöffnung und parallel zur Trennwand,
- Fig. 3
- eine entsprechende Schnittdarstellung mit einer weiteren Ausführungsform der Injektorwandung,
- Fig. 4
- einen Teilbereich des Laufrads mit runder Ansaugöffnung in der Draufsicht,
- Fig. 5
- eine entsprechende Darstellung mit im wesentlichen dreieckförmiger Ansaugöffnung,
- Fig. 6
- eine entsprechende Darstellung mit tropfen- oder nierenförmiger Ansaugöffnung und
einer gekrümmten Trennwand,
- Fig. 7
- eine entsprechende Darstellung mit einer alternativ ausgestalteten nieren- oder tropfenförmigen
Ansaugöffnung,
- Fig. 8
- eine gegenüber Fig. 6 erweiterte Darstellung mit einer Schwenkscheibe zur Veränderung
der Ansaugöffnung und
- Fig. 9
- verschiedene P/V-Charakteristiken zu den Ausführungen gemäß den Fig. 4 bis 7.
[0023] Bei den in den Fig. 1 und 2 dargestellten Ausführungsbeispielen eines Radialgebläses
ist ein topfartiges Laufrad 10 drehbar in einem schneckenartigen Gehäuse 11 gelagert.
Das Laufrad 10 besteht aus einem kreisscheibenartigen Boden 12, der mittig eine Nabe
13 zur Verbindung mit der Antriebsachse eines zur Vereinfachung nicht dargestellten
Antriebsmotors besitzt. Am radial äußeren Umfangsbereich des Bodens 12 erhebt sich
senkrecht zur Ebene des Bodens 12 eine Vielzahl von Schaufeln 14, die einen Schaufelkranz
15 bilden. Die Schaufeln 14 sind an einem Ende am Boden 12 und am anderen Ende mit
einem Haltering 16 mittels umgebogener Haltelaschen 17 verbunden. Die Schaufeln 14
sind in sich gekrümmt und gegenüber der radialen Richtung um einen Winkel geneigt,
der vorzugsweise 26 - 29° beträgt.
[0024] Das Gehäuse 11 besteht aus einer schneckenartig geformten Umfangswandung 18, wobei
sich ein teilkreisartig gekrümmter Umfangswandbereich 19 direkt mit einem sehr kleinen
Spalt von weniger als 1 mm entlang des Schaufelkranzes 15 erstreckt, im Ausführungsbeispiel
über einen Winkel von ca. 110°. Dieser Winkel kann jedoch variieren und zwischen 60°
und 150° betragen. Dieser Umfangswandbereich 19 kann mit einer Vielzahl paralleler
nutartiger Vertiefungen versehen sein, die sich parallel oder schräg oder gekrümmt
zur Drehachse des Laufrads 10 erstrecken und gegenüber dem Schaufelkranz 15 des Laufrads
10 eine Abdichtung nach Art einer Labyrinth-Dichtung zur Erhöhung der Gebläseleistung
und des Arbeitsdrucks bewirken.
[0025] Ab dem bezüglich der Drehrichtung A des Laufrads 10 hinteren Ende des Umfangswandbereichs
19 erweitert sich die Umfangswandung 18 unter Vergrößerung des radialen Abstands zur
Drehachse des Laufrads 10 bis zu einem Gebläseauslaß 21 hin. Die Umfangswandung 18
bildet somit in diesem Bereich einen Spiralerweiterungswinkel zum Laufrad 10 hin,
wobei die Umfangswandung 18 im übergangsbereich einen leichten Knick erfährt. Ein
entgegen der Krümmungsrichtung des Umfangswandbereichs 19 gekrümmter Endbereich 22
der Umfangswandung 18 verbindet den Umfangswandbereich 19 mit dem Gebläseauslaß 21.
Die Umfangswandung 18 bildet zusammen mit zwei die offenen Seiten der Umfangswandung
18 abdeckenden Seitenwandungen 23, 24 das Gehäuse 11. Dabei decken diese Seitenwandungen
23, 24 auch die axialen Stirnseiten des Laufrads 10 ab. Zur Abdichtung dieses Laufrads
10 zu den beiden Seitenwandungen 23, 24 hin dienen Labyrinth-Dichtungen 25, wie sie
beispielsweise im eingangs angegebenen Stand der Technik beschrieben sind. Der Boden
12 des Laufrads 10 ist dabei an die Gestalt der benachbarten Seitenwandung 23 angepaßt,
wobei die in Fig. 2 erkennbare, mehrfach abgewinkelte Querschnittsgestalt des Bodens
12 eine zusätzliche Abdichtung bewirkt.
[0026] Von der Seitenwandung 24 aus erstreckt sich eine Trennwand 26 ins Innere des topfartigen
Laufrads 10 und unterteilt dessen Innenraum in einen ersten Saugraum V1 und einen
zweiten Saugraum V2, der dem Umfangswandbereich 19 zugewandt ist. Diese Trennwand
26 kann sich gemäß dem eingangs angegebenen Stand der Technik von der Seitenwandung
24 aus schräg zum Boden 12 des Laufrads 10 hin erstrecken, wobei prinzipiell auch
eine Anordnung parallel zur Drehachse des Laufrads 10 möglich ist.
[0027] Die Seitenwandung 24 ist mit einer Luftansaugöffnung 28 versehen, die im ersten Saugraum
V1 mündet. Diese nieren- bzw. tropfenförmige Luftansaugöffnung 28 erstreckt sich vom
mittleren Bereich des ersten Saugraums V1 aus mit ihrem verjüngten Ende bis in den
Eckbereich dieses ersten Saugraums V1 hinein, der von der Trennwand 26 und dem Schaufelkranz
15 am ausströmseitigen Endbereich gebildet wird. Der Arbeitsstrom A1, auf den später
noch näher eingegangen wird, strömt im Inneren des Arbeitsraums V1 an dieser Luftansaugöffnung
28 vorbei. Eine Injektorwandung 20 umgreift den in Strömungsrichtung gesehen hinteren
Bereich der Luftansaugöffnung 28 teilring- oder schaufeiartig und erstreckt sich schräg
zum Arbeitsstrom A1 hin gerichtet ins Innere des Saugraums V1. Die Luftansaugöffnung
28 selbst ist ebenfalls entsprechend schräg ins Innere des Saugraums V1 gerichtet.
[0028] Drei als Strömungsinseln ausgebildete Strömungsleitelemente 29 - 31 im Innenraum
des Gehäuses 11 sind als Verbindungselemente zwischen den beiden Seitenwandungen 23,
24 ausgebildet und dienen zum einen zur Beseitigung von turbulenten Strömungsanteilen
(Wirbelzonen) und zum Aufbau eines möglichst homogenen Strömungsprofils. Turbulente
Strömungen würden den gewünschten Strömungsablauf behindern und eine erhöhte Geräuschbildung
verursachen. Das einstellbar ausgebildete Strömungsleitelement 31 ist tragflügelartig
ausgebildet und im Grenzbereich zwischen den zum Gebläseauslaß 21 gerichteten und
dort das Gebläse verlassenden Leistungsstrom und dem in den Saugraum V2 zurückströmenden
Arbeitsstrom 2 (A2) angeordnet. Das Strömungsleitelement 31 besteht dabei aus einem
vorderen, gegen die Strömung gerichteten unbeweglichen Bereich 32 und einem hinteren,
schwenkbaren Bereich 33, wobei zum Schwenken eine nicht näher dargestellte Einstelleinrichtung
vorgesehen ist, durch die der schwenkbare Bereich 33 von außerhalb des Gehäuses aus
betätigt bzw. eingestellt werden kann. In Abwandlung des dargestellten Strömungsleitelements
31 kann dieses auch einstückig ausgebildet und im ganzen schwenkbar sein. Darüber
hinaus können auch die übrigen Strömungsleitelemente 29 und 30 sowie eventuelle weitere
Strömungsleitelemente schwenkbar ausgebildet sein.
[0029] Im folgenden soll nun die Wirkungsweise des dargestellten und beschriebenen Radialgebläses
erläutert werden, wobei hier Funktionen der Radial- und Querstromgebläsetechnik sowie
der Seitenkanal-Verdichtertechnik gezielt vereinigt sind. Je nach Auslegung und Ausführung
dominiert die eine oder andere Technik.
[0030] Bei rotierendem Laufrad 10 in der Drehrichtung A wirkt das Laufrad 10 im Bereich
des ersten Saugraums V1 als Radialgebläse. Außenluft wird durch die Luftansaugöffnung
28 in den ersten Saugraum V1 gesaugt und über den Umfangsbereich des ersten Saugraums
V1 durch den Schaufelkranz 15 radial nach außen beschleunigt. Dieser beschleunigte
Luftstrom teilt sich außen in einen Arbeitsstrom A1 und einen Arbeitsstrom A2 auf.
Der Arbeitsstrom A1 gelangt wieder in den ersten Saugraum V1 zurück und wird durch
die Radialgebläsewirkung erneut nach außen hin beschleunigt, wobei ein wesentlicher
Teil dieses Arbeitsstroms am entgegengesetzten Ende des ersten Saugraums V1 in den
durch den Spiralerweiterungswinkel gebildeten Spiralerweiterungsbereich gelangt.
[0031] Dieser Arbeitsstrom A1 passiert gemäß Fig. 2 die Luftansaugöffnung 28. Dabei erfolgt
eine Umlenkung und Beschleunigung an der spoilerartigen Injektorwandung 20. Hierdurch
entsteht eine Ansaugwirkung nach dem Strahlpumpenprinzip, durch die Luft von außen
verstärkt durch die Luftansaugöffnung 28 angesaugt und beschleunigt wird, was zu der
angestrebten Erhöhung des Wirkungsgrads, des Arbeitsdrucks und der erzielbaren Gebläseleistung
führt.
[0032] Im Bereich des zweiten Saugraums V2 ist das Laufrad 10 an seinen beiden axialen Stirnseiten
durch die Seitenwandungen 23, 24 dicht abgeschlossen. Zum Innenraum hin bildet die
Trennwand 26 einen dichten Abschluß, und an dem der Trennwand gegenüberliegenden Umfangsrandbereich
19 erfolgt ebenfalls durch geringe Spalte oder gegebenenfalls ein Labyrinth-Dichtungssystem
eine Abdichtung des Laufrads 10. Dieses arbeitet daher im Bereich des zweiten Saugraums
V2 ausschließlich als Querstromgebläse, welches den Arbeitsstrom A2 im Bereich des
Gebläseauslasses 21 ansaugt, verdichtet und in den durch den Spiralerweiterungswinkel
begrenzten Spiralerweiterungsbereich bzw. Diffusor ausbläst. Das Radialgebläse arbeitet
somit zum Teil als zweistufiges Gebläse mit einer durch den ersten Saugraum V1 gebildeten,
als Radialgebläse arbeitenden Stufe und einer durch den zweiten Saugraum V2 gebildeten,
als Querstromgebläse arbeitenden Stufe. Durch das verstellbare Strömungsleitelement
31 kann das Verhältnis zwischen dem Arbeitsstrom A2 und dem zum Gebläseauslaß 21 gelangenden
Leistungsstrom L eingestellt werden. Durch Vergrößerung des Arbeitsstroms A2 und damit
Verkleinerung des Leistungsstroms wird eine höhere Luftaustrittsmenge bei besserem
Wirkungsgrad und geringerem Druck erreicht (flache Kennlinie), während im umgekehrten
Falle ein höherer Druck bei schlechterem Wirkungsgrad (steilere Kennlinie) erzielt
wird. Je nach Anwendungsfall kann daher die jeweilige Arbeitsweise durch Einstellung
des schwenkbaren Bereichs 33 eingestellt und auch verändert werden.
[0033] Bei der in Fig. 3 dargestellten weiteren Ausführungsform einer Injektorwandung 34
ist diese im Gegensatz zur Injektorwandung 20 einstückig mit der entsprechend veränderten
Seitenwandung 35 verbunden. Gleiche oder gleichwirkende Bauteile sind im übrigen mit
denselben Bezugszeichen versehen und nicht nochmals beschrieben.
[0034] Im Gegensatz zum ersten Ausführungsbeispiel ist hier eine wesentlich kleinere Luftansaugöffnung
36 vorgesehen, die sich zudem nach innen zum Saugraum V1 hin verjüngt, was zu einer
Verdichtung und Beschleunigung des angesaugten Luftstroms führt. Weiterhin ist diese
Luftansaugöffnung 36 an der Außenseite von einem wulstartigen Strömungsführungsring
37 umgeben, der ebenfalls einstückig an der Seitenwandung 35 angeformt ist und zur
Harmonisierung und Stabilisierung der Stromlinien des angesaugten Luftstroms dient.
[0035] Bei den beiden Ausführungsbeispielen umgreift die spoilerartige Injektorwandung 34
halbringartig die Luftansaugöffnung 28 bzw. 36 am zur Strömungsrichtung entgegengesetzten
Endbereich dieser Luftansaugöffnung 28 bzw. 36. In Abwandlung hierzu könnte auch eine
rohrstückartige oder teilrohrstückartige Injektorwandung treten.
[0036] Eine weitere Abwandlung besteht noch darin, daß die Luftansaugöffnung und/oder die
Injektorwandung an einem in die Seitenwandung 24 bzw. 35 einsetzbaren Einsatzteil
angeordnet sind, das für verschiedene Anwendungszwecke auswechselbar ausgebildet ist.
Zum Einsetzen kann eine bajonett- oder schraubenartige Verbindung treten, wobei auch
übliche Befestigungsmittel verwendet werden können. Wenn dieses Einsatzteil im wesentlichen
kreisscheibenartig ausgebildet ist, so kann auch ein Verschwenken der Position der
Luftansaugöffnung und des Winkels der Trennwand realisiert werden.
[0037] Bei den in den Fig. 4 bis 7 dargestellten Beispielen sind jeweils unterschiedliche
Ausgestaltungen von Luftansaugöffnungen 38 - 41 vorgesehen. So ist in Fig. 4 eine
ungefähr mittig angeordnete runde Luftansaugöffnung 38 mit einer entsprechenden Injektorwandung
42, in Fig. 5 eine im wesentlichen dreieckförmige Luftansaugöffnung 39 mit einer entsprechenden
Injektorwandung 43 am luftaustrittsseitigen Endbereich des Saugraums V1, in Fig. 6
eine tropfen- oder nierenförmige Luftansaugöffnung 40 mit einer entsprechenden Injektorwandung
44 und in Fig. 7 eine abgewandelte tropfen- oder nierenförmige Luftansaugöffnung 41
mit einer entsprechenden Injektorwandung 45 dargestellt. Dabei ist in Fig. 6 anstelle
der linearen Trennwand 26 der übrigen Ausführungsbeispiele eine S-förmig gekrümmte
Trennwand 46 vorgesehen, an deren Krümmung die Luftansaugöffnung 40 in gewissem Maße
angepaßt ist.
[0038] Durch die unterschiedlichen Positionen, die unterschiedliche Gestalt und die unterschiedliche
Größe der Luftansaugöffnungen 38 - 41 kann die P/V-Charakteristik des Gebläses eingestellt
bzw. vorgewählt werden. In Fig. 9 sind die entsprechenden P/V-Charakteristiken a bis
c dargestellt, die den Luftansaugöffnungen 38 bis 41 in dieser Reihenfolge zugeordnet
sind. Diese in der Gebläsetechnik übliche P/V-Charakteristik gibt die Druckziffer
ψ in Abhängigkeit der Lieferziffer ϕ wieder. Die Druckziffer ψ setzt dabei den Förderdruck
Δp ins Verhältnis zum dynamischen Druck, den das Fördermedium hat, wenn seine Geschwindigkeit
gleich der Umfangsgeschwindigkeit des Laufrads ist. Die Lieferziffer φ setzt die mittlere
Strömungsgeschwindigkeit bezogen auf den Radaußendurchmesser des Laufrads ins Verhältnis
zur Umfangsgeschwindigkeit des Laufrads. Aus Fig. 9 ergibt sich, daß kleinere Öffnungen
steilere Kennlinien mit höherem Druck, jedoch geringerem Fördervolumen im Vergleich
zur größeren Luftansaugöffnung ergeben. In allen Fällen erhöhen jedoch die Injektorwandungen
42 bis 45 - wie bereits beschrieben - den Wirkungsgrad, den erzielbaren Arbeitsdruck
und die erzielbare Gebläseleistung.
[0039] In Fig. 8 ist die Anordnung gemäß Fig. 6 etwas erweitert dargestellt. Zusätzlich
ist eine um eine parallel zur Drehachse des Laufrads 10 angeordnete Schwenkachse 47
schwenkbare Schwenkscheibe 48 vorgesehen, durch die die Ansaugöffnung 40 mehr oder
weniger abdeckbar ist. Hierdurch kann der Luftansaugquerschnitt verändert werden,
so daß im Prinzip die in Fig. 9 dargestellten Kennlinien bzw. Charakteristiken je
nach Erfordernis eingestellt werden können. Anstelle einer Schwenkscheibe 48 können
selbstverständlich auch andere Abdeckmittel treten, durch die der Querschnitt der
Luftansaugöffnung 40 bzw. der Luftansaugöffnungen der übrigen Ausführungsbeispiele
verändert werden kann.
[0040] Als Einstelleinrichtung zum Einstellen des Strömungsleitelements eignet sich beispielsweise
ein feststellbarer Einstellknopf oder Drehhebel. Weiterhin könnte auch eine motorische
Einstelleinrichtung vorgesehen sein, beispielsweise für den Fall, daß die Gebläsecharakteristik
über eine Steuereinrichtung gesteuert oder geregelt wird. Im einfachsten Falle kann
eine solche Einstelleinrichtung auch aus einer Eingriffsausnehmung zum Ansetzen eines
Schraubendrehers od.dgl. bestehen.
1. Radialgebläse mit einem topfartigen Laufrad (10), das an seinem Umfang mit einem Schaufelkranz
(15) versehen ist, mit einem das Laufrad (10) aufnehmenden Gehäuse (11), das sich
ausgehend von einem teilkreisartig gekrümmten, direkt entlang des Schaufelkranzes
(15) verlaufenden Umfangswandbereich (19) schneckenartig in Drehrichtung des Laufrads
(10) radial zu einem Auslaß (21) erweitert und zwei die axialen Stirnseiten des Laufrads
(10) abdeckende Seitenwandungen (23, 24; 35) besitzt, wobei eine an einer der Seitenwandungen
(24; 35) angeordnete Trennwand (26; 46) in das topfartige Laufrad (10) eingreift und
dessen Innenraum in einen ersten und einen zweiten Saugraum (V1, V2) unterteilt, und
wobei dem ersten Saugraum (V1) eine Ansaugöffnung (28; 36; 38-41) zugeordnet ist und
der zweite Saugraum (V2) dem direkt entlang des Schaufelkranzes (15) verlaufenden
Umfangswandbereich (19) zugewandt ist, und mit wenigstens einem Strömungsleitelement
(29-31) im Gehäuse (11) außerhalb des Laufrads (10), dadurch gekennzeichnet, daß wenigstens ein Strömungsleitelement (31) mittels einer Einstelleinrichtung einstellbar
ausgebildet ist, und dass ein verstellbares Abdeckelement (48) für die Ansaugöffnung
(28; 36; 38-41) vorgesehen ist.
2. Radialgebläse nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Strömungsleitelement (31) tragflügelartig ausgebildet ist.
3. Radialgebläse nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß das Strömungsleitelement (31) im Grenzbereich zwischen dem das Gebläse verlassenden
Leistungsstrom (L) und dem radial in den zweiten Saugraum (V2) des Laufrads (10) eintretenden
Arbeitsstrom (A2) angeordnet ist und zur Aufteilung zwischen diesen Strömen ausgebildet
ist.
4. Radialgebläse nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß das tragflügelartige Strömungsleitelement (31) insgesamt oder sein in Strömungsrichtung
gesehen hinterer Bereich (33) um eine Achse schwenkbar gelagert ist.
5. Radialgebläse nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Ansaugöffnung (28; 36; 38-41) mit einer sich in den ersten Saugraum (V1) erstreckenden,
nach Art eines Förderinjektors als Ringwandung, Teilringwandung oder Spoilerwandung
ausgebildeten Injektorwandung (20; 34; 42-45) versehen ist, wobei die Ansaugöffnung
(28; 36; 38-41) und/oder die Injektorwandung (20; 34; 42-45) vorzugsweise schräg zur
Strömungsrichtung hin im Inneren des ersten Saugraums (V1) gerichtet ist.
6. Radialgebläse nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß sich die spoilerartige Injektorwandung (20; 34; 42-45) nur im in Strömungsrichtung
gesehen hinteren Bereich der Ansaugöffnung (28; 36; 38-41) entlang dieser erstreckt.
7. Radialgebläse nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Injektorwandung (20; 34; 42-45) an der Innenseite der entsprechenden Seitenwandung
(24; 35) des Gehäuses (11) angebracht oder angeformt oder einstückig mit dieser verbunden
ist.
8. Radialgebläse nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Ansaugöffnung (36) an der Außenseite der entsprechenden Seitenwandung (35) des
Gehäuses (11) von einem wulstartigen Strömungsführungsring (37) umgeben ist.
9. Radialgebläse nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß sich die Ansaugöffnung (36) zum Innenraum hin verengt.
10. Radialgebläse nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Ansaugöffnung (28; 36; 38-41) rund, dreieckartig, tropfenförmig oder nierenförmig
ausgebildet ist.
11. Radialgebläse nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, daß sich die dreieckartige, tropfenförmige oder nierenförmige Ansaugöffnung (28; 39-41)
bis an den Eckbereich des ersten Saugraums (V1) erstreckt, der in Strömungsrichtung
durch den Schaufelkranz (15) und die Trennwand (26; 46) gebildet wird.
12. Radialgebläse nach Anspruch 10 oder 11, dadurch gekennzeichnet, daß eine kleinere Ansaugöffnung (36; 38; 39) zur Erzielung einer steileren Druck-Volumen-Charakteristik
oder eine größere Ansaugöffnung (28; 40; 41) zur Erzielung einer abgeflachten Druck-Volumen-Charakteristik
vorgesehen ist.
13. Radialgebläse nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß das verstellbare Abdeckelement (48) für die Ansaugöffnung als Schwenkscheibe ausgebildet
ist.
14. Radialgebläse nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Ansaugöffnung (28; 36, 38-41) und/oder die Trennwand (26; 46) schwenkbar ausgebildet
sind, insbesondere um die Drehachse des Laufrads (10).
15. Radialgebläse nach Anspruch 14, dadurch gekennzeichnet, daß die Ansaugöffnung (28; 36; 38-41) und/oder die Trennwand (26; 46) an einem insbesondere
drehverstellbar in einer Seitenwandung (24; 35) des Gehäuses (11) ansetzbaren Einsatzteil
angeordnet sind.
1. Radial-flow fan with a pot-type impeller (10) fitted with a blade ring (15) on its
circumference, with a housing (11) containing the impeller (10), which, starting at
a circumferential wall area (19) with a circular arc curvature, which extends directly
along the blade ring (15), radially widens in the manner of a volute in the direction
of rotation of the impeller (10) towards an outlet (21) and has two side walls (23,
24; 35) covering the axial end faces of the impeller (10), whereby a dividing wall
(26; 46) on one of the side walls (24; 35) extends into the pot-type impeller (10)
and divides its interior into a first and a second suction chamber (V1, V2) and whereby
a suction port (28; 36; 38-41) is assigned to the first suction chamber (V1) and the
second suction chamber (V2) is adjacent to the circumferential wall area (19) extending
directly along the blade ring (15), and with at least one flow baffle element (29-31)
in the housing (11) outside the impeller (10), characterised in that at least one flow baffle element (31) is adjustable by means of an adjusting device,
and in that an adjustable covering element (48) is provided for the suction port (28; 36; 38-41).
2. Radial-flow fan according to claim 1, characterised in that the flow baffle element (31) is designed like an aerofoil.
3. Radial-flow fan according to claim 1 or 2, characterised in that the flow baffle element (31) is located in the boundary area between the power flow
(L) leaving the fan and the working flow (A2) radially entering the second suction
chamber (V2) of the impeller (10) and is designed for distribution between these flows.
4. Radial-flow fan according to any of the preceding claims, characterised in that the whole of the aerofoil-like flow baffle element (31) or its rear area (33) as
viewed in the flow direction is pivoted about an axis.
5. Radial flow fan according to any of the preceding claims, characterised in that the suction port (28; 36; 38-41) is provided with an injector wall (20; 34; 42-45)
extending in the first suction chamber (V1) and designed in the manner of a discharge
injector as a ring wall, part-ring wall or spoiler wall, whereby the suction port
(28; 36; 38-41) and/or the injector wall (20; 34; 42-45) preferably extends at an
angle to the flow direction within the first suction chamber (V1).
6. Radial-flow fan according to claim 5, characterised in that the spoiler-type injector wall (20; 34; 42-45) extends along the suction port (28;
36; 38-41) only in its rear area as viewed in the flow direction.
7. Radial-flow fan according to any of the preceding claims, characterised in that the injector wall (20; 34; 42-45) is mounted on or integral with or connected to
form a single piece with the inside of the corresponding side wall (24; 35) of the
housing (11).
8. Radial-flow fan according to any of the preceding claims, characterised in that the suction port (36) is surrounded by a bulbous flow guide ring (37) on the outside
of the corresponding side wall (35) of the housing (11).
9. Radial-flow fan according to any of the preceding claims, characterised in that the suction port (36) narrows towards the interior.
10. Radial-flow fan according to any of the preceding claims, characterised in that the suction port (28; 36; 38-41) is designed circular, triangular, drop- or kidney-shaped.
11. Radial-flow fan according to claim 10, characterised in that the triangular, drop- or kidney-shaped suction port (28; 39-41) extends to the comer
area of the first suction chamber (V1) formed in the flow direction by the blade ring
(15) and the dividing wall (26; 46).
12. Radial-flow fan according to claim 10 or 11, characterised in that a smaller suction port (36; 38; 39) for a steeper pressure-volume characteristic
or a larger suction port (28; 40; 41) for a flatter pressure-volume characteristic
is provided.
13. Radial-flow fan according to any of the preceding claims, characterised in that the adjustable covering element (48) for the suction port is designed as a swashplate.
14. Radial-flow fan according to any of the preceding claims, characterised in that the suction port (28; 36; 38-41) and/or the dividing wall (26; 46) are/is pivoted,
in particular about the axis of rotation of the impeller (10).
15. Radial-flow fan according to claim 14, characterised in that the suction port (28; 36; 38-41) and/or the dividing wall (26; 46) are/is located
on an insert part mountable, in particular capable of rotary adjustment, on a side
wall (24; 35) of the housing (11).
1. Soufflante radiale avec un volant (10) en forme de pot, qui est muni sur sa circonférence
d'une couronne à aubes (15), avec un boîtier (11 ) abritant le volant (10) qui, partant
d'une partie de paroi périphérique (19) incurvée à la manière d'une partie de cercle
et s'étendant directement le long de la couronne à aubes (15), s'élargit en spirale
dans la direction de rotation du volant (10) radialement en direction d'une sortie
(21) et possède deux parois latérales (23, 24; 35) recouvrant les faces frontales
axiales du volant (10), dans laquelle une cloison (26; 46) placée dans l'une des parois
latérales (24; 35) s'engage dans le volant (10) en forme de pot et divise son intérieur
en une première et une deuxième chambres d'aspiration (V1, V2), et dans laquelle une
ouverture d'aspiration (28; 36; 38-41) est associée à la première chambre d'aspiration
(V1) et la deuxième chambre d'aspiration (V2) est tournée vers la zone de paroi périphérique
(19) s'étendant directement le long de la couronne à aubes (15), et avec au moins
un élément directeur d'écoulement (29-31) dans le boîtier (11) à l'extérieur du volant
(10), caractérisée en ce qu'au moins un élément directeur d'écoulement (31) est réalisé réglable au moyen d'un
dispositif de réglage, et en ce qu'un élément de couverture réglable (48) est prévu pour l'ouverture d'aspiration (28
; 36 ; 38-41).
2. Soufflante radiale selon la revendication 1, caractérisée en ce que l'élément directeur d'écoulement (31) est réalisé à la manière d'une aile porteuse.
3. Soufflante radiale selon la revendication 1 ou 2, caractérisée en ce que l'élément directeur d'écoulement (31) est placé dans la zone limite entre le courant
de puissance (L) sortant de la soufflante et le courant de travail (A2) entrant radialement
dans la deuxième chambre d'aspiration (V2) du volant (10) et est conformé pour une
répartition entre ces deux courants.
4. Soufflante radiale selon l'une des revendications précédentes, caractérisée en ce que l'élément directeur d'écoulement (31) de type aile porteuse dans son ensemble ou
sa partie arrière (33) en regardant dans la direction d'écoulement est monté pivotant
autour d'un axe.
5. Soufflante radiale selon l'une des revendications précédentes,
caractérisée en ce que l'ouverture d'aspiration (28 ; 36 ; 38-41) est munie d'une paroi d'injecteur (20;
34; 42-45) s'étendant dans la première chambre d'aspiration (V1) et conformée à la
manière d'un injecteur d'acheminement en tant que paroi annulaire, paroi partiellement
annulaire ou paroi de spoiler, l'ouverture d'aspiration (28 ; 36 ; 38-41) et/ou la
paroi d'injecteur (20; 34; 42-45) étant dirigée à l'oblique par rapport à la direction
d'écoulement à l'intérieur de la première chambre d'aspiration (V1).
6. Soufflante radiale selon la revendication 5, caractérisée en ce que la paroi d'injecteur (20 ; 34 ; 42-45) de type paroi de spoiler ne s'étend le long
de l'ouverture d'aspiration (28 ; 36 ; 38-41) que dans la partie arrière de celle-ci
en regardant dans la direction d'écoulement.
7. Soufflante radiale selon l'une des revendications précédentes, caractérisée en ce que la paroi d'injecteur (20 ; 34 ; 42-45) est rapportée ou formée sur la face intérieure
de la paroi latérale correspondante (24 ; 35) du boîtier (11), ou reliée solidairement
à elle.
8. Soufflante radiale selon l'une des revendications précédentes, caractérisée en ce que l'ouverture d'aspiration (36) est entourée, du côté extérieur de la paroi latérale
correspondante (35) du boîtier (11), d'une bague de guidage d'écoulement (37) en forme
de bourrelet.
9. Soufflante radiale selon l'une des revendications précédentes, caractérisée en ce que l'ouverture d'aspiration (36) se rétrécit en direction de l'intérieur.
10. Soufflante radiale selon l'une des revendications précédentes, caractérisée en ce que l'ouverture d'aspiration (28; 36; 38-41) est réalisée ronde, triangulaire, en forme
de goutte ou en forme de rein.
11. Soufflante radiale selon la revendication 10, caractérisée en ce que l'ouverture d'aspiration (28 ; 39-41) en forme de triangle, de goutte ou de rein
s'étend jusque dans la partie d'angle de la première chambre d'aspiration (V1) qui
est formée dans la direction d'écoulement par la couronne à aubes (15) et la cloison
(26 ; 46).
12. Soufflante radiale selon la revendication 10 ou 11, caractérisée en ce qu'une plus petite ouverture d'aspiration (36 ; 38 ; 39) est prévue pour obtenir une
courbe pression-volume plus pentue ou une ouverture d'aspiration plus grande (28 ;
40 ; 41) est prévue pour obtenir une courbe pression-volume plus plate.
13. Soufflante radiale selon l'une des revendications précédentes, caractérisée en ce que l'élément de couverture réglable (48) pour l'ouverture d'aspiration est conformé
en plaque basculante.
14. Soufflante radiale selon l'une des revendications précédentes, caractérisée en ce que l'ouverture d'aspiration (28 ; 36 ; 38-41) et/ou la cloison (26 ; 46) est réalisée
basculante, en particulier autour de l'axe de rotation du volant (10).
15. Soufflante radiale selon la revendication 14, caractérisée en ce que l'ouverture d'aspiration (28 ; 36 ; 38-41) et/ou la cloison (26 ; 46) est placée
sur un insert en particulier réglable en rotation, insérable dans une paroi latérale
(24 ; 35) du boîtier (11).