DE1403081A1

DE1403081A1 - Impeller for radial fan or pump

Info

Publication number: DE1403081A1
Application number: DE19581403081
Authority: DE
Inventors: Leonhard Bommes
Original assignee: Pollrich Paul & Co
Current assignee: Pollrich Paul & Co
Priority date: 1958-07-12
Filing date: 1958-07-12
Publication date: 1968-10-03

Description

Laufrad für Radial-Ventilator oder Pumpe. Die Ausführung der EintrittsdUse nach dem Hauptpatent mit der sich ergebenden-Verminderung der Strömungsverluste bei der Umlenkung der axialen Strömungsrichtung in die radiale gibt die Möglichkeit, ausser der durch Me Eintrittsdüse zu erreichenden Herabsetzung der-Spalt- und Gehäuseverluste auch die Laufradverluste zu vermindern ,#( und dadurch besonders hohe Ventilatorwirkungsgrade bei einfacher Ausführung zu erreichen.Impeller for centrifugal fan or pump. The design of the inlet nozzle according to the main patent with the resulting reduction in flow losses when the axial flow direction is deflected into the radial one gives the possibility, in addition to the reduction in gap and housing losses achieved by the Me inlet nozzle, also the To reduce impeller losses , # ( and therefore especially to achieve high fan efficiency with a simple design.

Radialventilatoren -mit Wirkungsgraden bis zu ca. 85 % werden allgemein als Hochleistungsventilatoren bezeichnet. Es ist auch möglichp den Vlirkungsgrad bis auf den optimal erreichbaren von ca. 90 % zu erhöheng wenn man besonders grosse Spiralgehäuse anwendet und auf eine sehr sorgfältige Herstellung der Laufräder CD achtet, mit kleinstem Laufradspaltg ausgekehlten---und geglätteten Schweissnähten un d lackierten Oberflächen. Eine solche Herstellung ist aber sehr teuer und nur bei sehr hohen Leistungeng wie beispielsweise von Grubenlüfterny lohnend.Centrifugal fans with efficiencies of up to approx. 85% are generally referred to as high-performance fans. It is also möglichp the Vlirkungsgrad down to the optimal reach of approximately 90% to erhöheng when particularly large volute applies and pays attention to a very careful preparation of the wheels CD, fluted smallest Laufradspaltg --- and smoothed welds an d painted surfaces. However, such a production is very expensive and only worthwhile with very high performances such as from Grubenlüfterny.

Es ist auch bekanntg dielffirbelverluste der Krümmerströmung vor dem Laufrad beim Übergang von der axialen Eintrittsrichtung zum radialen Laufradeintritt durch Beschleunigung der KrLümerströmung zu vermindern, doch treten duxch eine solche Beschleunigung höhere Geschwindigkeiten und höhere Umsetzungsverluste im Schaufelkanal auf.It is also known to have vortex losses prior to the manifold flow Impeller at the transition from the axial inlet direction to the radial impeller inlet to be reduced by accelerating the flow of the river, but you step into it Acceleration higher speeds and higher conversion losses in the Blade channel on.

Es ist auch bekanntg die Eintrittsströmung zum Laufra'd hin zu verzögerno Die Erfindung be#;wecktg ohne die erwähnten Nachteile eine erhebliche Verzögerung der Krümmerströmung vor dem Laufradeintritt und eine geringe Geschwindigkeit i m Schaufelkanal zu erreichen und damit die Umsetzungsverluste im Laufrad soweit herabzusetzen# dass Ventilator-Wirkungsg grade von ca. 90 % erzielbar sind.It is also known to delay the inlet flow to the impeller, without the disadvantages mentioned, to achieve a considerable delay in the manifold flow before the impeller inlet and to achieve a low speed in the blade channel and thus to reduce the conversion losses in the impeller to such an extent that the fan -Efficiency levels of approx. 90% can be achieved.

Die Laufradverluste entstehen'neben der Reibung im wesentli-. chen dadurch. dass der Durchfluss des Förderstrom-es durch die Schaufelkanäle und am Austritt nicht gleichmässig istXI-und sich nach der Bernoullilschen Gleichung in den Kanälen statische Druckunterschiede ergebeng welche die Energieumsetzung im Laufrad nachteilig beeinflussen.The impeller losses arise in addition to the friction essentially. chen thereby. that the flow of the flow rate-es through the Blade channels and at the outlet is not uniform XI-and According to Bernoullil's equation, static pressure differences result in the channels, which adversely affect the energy conversion in the impeller.

Diese statischen-Druckunterschiede sind proportional abhängig von den Unterschieden der Quadrate der Geschwindigkeiten des Förderstromes, werden also um so kleiner, je geringer die Geschwindigkeit im Schaufelkanal ist. Für die Energieumsetzune ist also ein Kanal mit grosser-Schaufelbreite günstig, jedoch sind diesbezüglich obere Grenzen dadurch gesetztg dass bei der Umlenkung der axialen Strömungsrichtung in die radiale in der Krümmerströmung Wirbel und an der Laufraddeckscheibe Ablösungen auftreten.These static pressure differences are proportionally dependent on the differences in the squares of the velocities of the conveying flow, so they become smaller, the lower the velocity in the blade channel. A channel with a large blade width is therefore favorable for energy conversion, but upper limits are set in this regard because when the axial flow direction is deflected into the radial direction, vortices occur in the manifold flow and detachments occur on the impeller cover disk.

Die Eintrittsdüse nach dem Hauptpatent beschleunigt den eintretenden Förderstrom bis zu ihrem kleinsten Querschnitt und erzeugt ein Geschwindigkeitsfeld gleich grosser Geschwindigkeitsvektoren in diesem Querschnitt bis dicht an die Umrandung hin. Hierdurch ist die Voraussetzung dazu gegebeng dase der Förderstrom in dem darauf folgenden Teil der Düße mit ihrem durch Sehne und Pfeilhöhe bestimmten erzeugenden Kreisbogen divergiert und nach allen Seiten während der Umlenkung gleichmässig und ohne nennenswerte Verluste sehr stark verzögert wird.The inlet nozzle according to the main patent accelerates the one entering Flow down to its smallest cross-section and creates a velocity field equal velocity vectors in this cross-section right up to the edge there. This is the prerequisite for this given the flow rate in the on it following part of the duck with her determined by the string and the height of the arrow generating circular arc diverges and evenly on all sides during the deflection and is very strongly delayed without significant losses.

Dieser Erfolg ist in Schaufelkanälen mittlerer Länge zu erreichen, die im wesentlichen durch das Verhältnis des. Eintrittsdurchmessers d i des Laufrades zum Austrittsdurchmesser d2 (d i /d 2) gekennzeichnet ist.This success can be achieved in blade channels of medium length, which is characterized essentially by the ratio of the inlet diameter d i of the impeller to the outlet diameter d2 (d i / d 2).

Die Grenzen der Länge des Schaufelkanals sind dadurch gegebeng dass bei längeren Schaufelkanälen (d 1/d2---o?45) die absolute Austrittsgeschwindigkeit grösser wird als die des zwischen Gehäusewand-und Laufraddeckscheibeum die Eintrittsdüse rotierenden Gehäusestromes und bei Auftreten auf den Gehäusestrom einen Carnot'schen Stossverlust hervorruft, der grosse Gehäuseverluste zur Folge hat. Auch treten durch höheren Drucksprung im Laufrad grössere Spaltverluste auf. Bei kürzeren Schaufeln (d 1 '/d 2'::::_o 963) dagegen wird der Austrittswinkäl der absoluten Austrittsgeschwindigkeit, und damit die Differenz dieses Winkels zu dem des r'otier%-#nden "7>#o-,rosszl dass durch Scherkräfte- ein Aufrollen -- -,- # I U t:' - des Gehäusestromes und dadurch grosse Gehäuseverluste bewirkt werden.The limits of the length of the vane duct are given by the fact that with longer vane ducts (d 1 / d2 --- o? 45) the absolute exit velocity is greater than that of the casing flow rotating between casing wall and impeller cover disk around the inlet nozzle and a Carnot when the casing flow occurs 's shock loss causes the large housing losses result. Greater gap losses also occur due to the higher pressure jump in the impeller. With shorter blades (d 1 '/ d 2' :::: _ o 963), on the other hand, the exit angle becomes the absolute exit speed, and thus the difference between this angle and that of the rotier% - # nden "7># o-, rosszl that through shear forces a rolling up - -, - # I U t: ' - of the housing current and thus large housing losses are caused.

Nach dem Gesagten bezieht sich die Erfindung auf einen Radialventilator oder Pu#ipe mit einer Eintrittsdüse nach dem Hauptpatent und mit einem Laufrad mit nicht profilierten Schaufeln, dessen Eintrittsdurchmesser d i im Verhältnis zum Austrittsdurchmesser d zwischen o',45 und o,63 liegt (0,45 "#d' - o,63) 2 1 /d2:5 und kennzeichnet sich dadurchy dass der Ringquerschnitt F 1 im-Schaufeleintritt des Laufrades 2114 bis.3-mal-so gross ist wie der kleinste kreisförmige Querschnitt F 0 der.Eintrittsdüse (2,4 #-# Fi /FO 3) e und - dass der Schaufelwinkel ß vom Schaufeleintritt bis zum Schaufelaustritt grösser als 23 0 und kleiner als 27 0 ist (23 0 #:-27 0). Die Erfindung wird anhand der Zeichnung erläutert.According to what has been said, the invention relates to a radial fan or Pu # ipe with an inlet nozzle according to the main patent and with an impeller with non-profiled blades, the inlet diameter d i of which, in relation to the outlet diameter d, is between 0.45 and 0.63 (0 , 45 "#d ' - o, 63) 2 1 / d2: 5 and is characterized by the fact that the ring cross-section F 1 in the blade inlet of the impeller 2114 is up to 3 times as large as the smallest circular cross-section F 0 of the. Inlet nozzle (2,4 # - # Fi / FO 3) e and - that the blade angle β from the blade inlet to the blade outlet is greater than 23 0 and less than 27 0 (23 0 #: - 27 0) Drawing explained.

Fig. 1 zeigt im Querschnitt das Laufrad und die Eintrittsdüse.Fig. 1 shows the impeller and the inlet nozzle in cross section.

Fig. 2 zeigt das Dreieck der Geschwindigkeitsvektoren am Iaufradeintritt in meridionaler Ebeneg und in einer dazu normalen axialen Ebene den Vektor der Eintritts-.geschwindigkeit im kleinsten Düsenquerschnitt.Fig. 2 shows the triangle of the velocity vectors at the impeller inlet in a meridional plane and in a normal axial plane the vector of the entry speed in the smallest nozzle cross-section.

Fig. 1 zeigt die Eintrittsdüse mit dem kleinsten ' Durchmesser d 0 und dem kleinsten Querschnitt F 0 (F 0 = d 0 i/4).q bis zu welchem der eintretende Förderstrom beschleunigt wird. Die Eintrittädüse ist entsprechend dem Hauptpatent geformt und erzeugt ein Geschwind:igkeitsfeld gleich grosser Geschwindigkeitsvektoren in dem Querschnitt F 0 bis dicht an die Umirand:ung hin.Fig. 1 shows the inlet nozzle with the smallest ' diameter d 0 and the smallest cross section F 0 (F 0 = d 0 i / 4) .q up to which the incoming flow is accelerated . The inlet nozzle is shaped in accordance with the main patent and generates a velocity field of equally large velocity vectors in the cross-section F 0 up to close to the periphery.

Anschliessend an den Querschnitt F 0 divergiert der Förderstrom nach allen Seiten gleichmässig bis zum Eintritt in die Schaufeln 2 des Laufrades 3. Der Eintrittsdurchmesser der. Schaufeln ist mit d' und der Austrittsdurchmesser mit d be-1 2 zeichnet. Der Förderstrom tritt mit der Breite b durch den ringförmigen Querschnitt F i (F d b in die.Schaufeln 2 ein. Der.Riiigquerschritt F ist erfindungsgemäss-294 bis 3-mal so groso bemessen wie der Querschnitt F (2,4 L-' F* IF "-#-3) 9 0 1 0 und die Geschwindigkeit im kleinsten Düsenquerschnitt F 0 wird in der Krümmerströmung bei Übergang von der axielen in die radiale Richtung nahezu verlustlos auf einen 2t4 bis 3-fach kleineren Wert stark verzögert. Dadurch wird die Geschwindigkeit im Schaufeleintritt und insbesondere im Schaufelkanal so klein# daso ein.Minimum an Umsetzungs- und auch Reibungs-' verlusten auftritt* D i e Grenzschichtströmung,trifft beim Übergang von.der feststehenden Bintrittadüse 1 im stumpfen Winkel -auf die mit dem Laufrad 3 rotierende Düse 4 des laufraddeökels 5 und erhält durch die Düse 4 eine Energiezufuhr, die das zum Rand hin gleichmässig abfallende Ge.schwindigkeitsprofil aufrecht er-, hält.Subsequent to the cross section F 0 , the flow rate diverges evenly on all sides until it enters the blades 2 of the impeller 3. The inlet diameter of the. The blades are marked with d ' and the outlet diameter with d be-1 2. The delivery flow enters the blades 2 with the width b through the annular cross-section F i (F db . According to the invention, the cross-section F is up to 3 times as large as the cross-section F (2.4 L- 'F * IF "- # - 3) 9 0 1 0 and the speed in the smallest nozzle cross-section F 0 is strongly decelerated to a value 2t4 to 3 times smaller in the manifold flow with the transition from the axial to the radial direction with almost no loss velocity in the blade inlet, and particularly in the blade channel as small # daso ein.Minimum losses of implementation and also friction 'occurs * T he boundary layer flow encounters the transition von.der fixed Bintrittadüse 1 at an obtuse angle -on the rotating with the impeller 3 nozzle 4 of the impeller cover 5 and receives an energy supply through the nozzle 4, which maintains the speed profile, which drops evenly towards the edge.

Die genannten Grenzen der optimalen Geschwindigkeitsverzögerung bestimmen sich daraus, dass bei zu geringer Verzögerung grössere Umsetzungs- und Reibungs-Verluste im Schaufelkanalg und bei zu grosser Verzögerung Grenzschichtablösungen an der laufraddüse 4 auftreten. , Fig. 2 zeigt in zwei zueinander normalen Ebenen 6 und 7 die Geschwindigkeitsvektoren. Durch den Düsenquerschnitt F 0 fliesst der Förderstrom in axialer Richtung mit der Geschwindigkeit c 0 und wird inder Krämmerströmung auf die meridionä-le-Geschwindigkeit elm stark verzögert. Durch Untersuchungen wurde festgestelltg dass die geringe Geschwindigkeit von 0 lm ein Minimum von Laufradverlusten ergibtp wenn die Relativ.;-Geschinr 0 digkeit w in einem Winke10 von ca. 65 zur meridionalen Richtung-der Geschwindigkeit el, in den Schaufelkanal einströmt. Es ergibt sich dadurch als Kompleinent-Winkel ein Schaufeleintrittswinkelß von ca 25 0 t wodurch bekannterweise Stossverluste am Eintritt vermieden werden. Dieser Winkel wird zur Vermeidung ungünstiger örtlicher Beschleunigungen und Verzögerungen, die im Schaufelkanal an den Schaufeln auftreten könnten, bis zum S,chaufelaustritt beibehalten. Die Schaufeln werden zu diesem Zweck als logarithmiBehe Spiralen geformt.The stated limits of the optimal speed deceleration are determined by the fact that if the deceleration is too low, greater conversion and friction losses occur in the blade channel and if the deceleration is too great, boundary layer detachments occur at the impeller nozzle 4. , FIG. 2 shows the velocity vectors in two planes 6 and 7 normal to one another. The delivery stream flows through the nozzle cross-section F 0 in the axial direction at the speed c 0 and is strongly decelerated in the Krämmerstrom to the meridional speed elm. Through investigations, the low speed was festgestelltg that of 0 lm a minimum of losses ergibtp impeller when the relative; -. 0 Geschinr speed w in a Winke10 of about 65 to the meridional direction of the velocity el, flowing into the blade channel. As a result, the complete angle is a blade inlet angle of approx. 25 0 t, which, as is known, prevents shock losses at the inlet. In order to avoid unfavorable local accelerations and decelerations which could occur on the blades in the blade channel, this angle is maintained until the blade outlet. The blades are shaped as logarithmic spirals for this purpose.

Der Vorteil der Erfindung ist derg dass die Laufradverluste herabgesetzt werdenp und dass in Zusammenwirkung mit der Herabsetzung der Spalt- und Gehäuseverluste nach dem Hauptpätent Ventilatoren in normaler einfacher Serienfertigung hergestellt werden könneny deren Iffirkungsgrade die optimai--ilö'glichen von ca. 90 % erreichen.The advantage of the invention is that the impeller losses are reduced and that, in conjunction with the reduction in the gap and housing losses according to the main patent, fans can be produced in normal, simple series production, and their efficiencies reach the optimum of approx. 90% .

Claims

Patent claim Hadial ventilator or pump with outlet nozzle according to 2atent .... (patent application P 18 131 Ia / 270) and an impeller with non-profiled blades whose inlet diameter d in relation to the outlet diameter d 2 is between ot45 and 0.63 (or45 n-7d i / d 2: -5- oe63) e characterized in that the ring cross section (P i ) in the blade inlet of the impeller 2P4 is up to 3 times as large as the smallest circular cross section (FO ) of the inlet nozzle: 5 3) 9, and -that the blade angle (2 9 4 F '/ F 1 0 from the blade inlet to the blade outlet is greater than> 23 0 and less than 27 0 (23 0 2 7o