DE1403034B2 - Trommellaeufer - Google Patents

Description

schiedener Radien zusammengesetzt werden, ist die- io nur an der hinteren konischen Nabe die Luft durch ser Nachteil etwas geringer. Jedoch können auch das Laufrad nach außen strömt, während vorn eindadurch die Ablösungen nicht restlos behoben deutig eine Rückströmung stattfinden muß. Hieraus werden. ergibt sich klar, daß ganz andere Strömungsverhält-

Außerdem aber verursachen die Trommelläufer nisse eintreten, wenn man die erfindungsgemäße Beauch bei Verwendung von Schaufeln aus Kreisbögen 15 schaufelung wahllos auf eine Art von Läufer anverschiedener Radien neben den durch Ablösungen wendet, der innen konisch begrenzt, also kein Trombedingten Verlusten starke durch Wirbel entstehende melläufer ist, wie ihn die bekannte Konstruktion zeigt. Geräusche, die bei diesen Gebläsen sehr störend sind. In dem Buch von Pfleiderer »Die Kreisel-

Bei Klimatisierungsanlagen ist die Geräuschlosigkeit pumpen für Flüssigkeiten und Gase« (Springer-Verzum Beispiel wichtiger als eine Wirkungsgradver- 20 lag, 1955, 4. Auflage) ist auf S. 212 zu der einfachen besserung. Geometrie einer gebogenen Schaufel Stellung ge-

Es ist zwar ein Trommelläufer bekanntgeworden, nommen. In den Abb. 122 und 123 wird gezeigt, der mit vorwärts gekrümmten Schaufeln versehen ist wie bei gegebenen Winkeln Ji₁ und /1, eine Schaufel und bei dem ein äußerer Krümmungsradius größer einmal mit zwei und einmal mit einem Krümmungsais der innere ist. Jedoch beträgt der im Patent- 25 radius gezeichnet werden kann. Hier handelt es sich anspruch der Erfindung näher gekennzeichnete Win- aber um eine reine Geometrie, und es wird nichts kel 30°. Dieser Trommelläufer fällt also aus dem
Schutzbereich der Anmeldung heraus. Auf den Winkel von 30° trifft das zu, was oben ausgeführt wurde.
Eine AblÖsungsfreiheit'"'kann nicht erreicht werden, 30
ebenso kann nicht der gleiche Grad der Geräuscharmut erzielt werden.

Außerdem ist ein Gebläse bekanntgeworden, das mit radial endenden Schaufeln versehen ist, die nach vorn axial umgebogen sind. Hier ist zwar der im Anspruch der Erfindung definierte Winkel 0°, jedoch kann wegen der völlig anderen Schaufelform die gleiche Wirkung nicht eintreten. Die radial endenden Schaufeln gemäß dem bekannten Trommelläufer, die nach vorn axial umgebogen sind, haben den Sinn, einen guten axialen Lufteintritt zu erhalten. Bei diesem bekannten Trommelläufer findet also bei nach vorwärts gekrümmten Schaufeln eine radiale Einströmung statt. Beide Konstruktionen können deshalb nicht verglichen werden, weil völlig andere Strömungsverhältnisse vorhanden sind.

Schließlich ist ein Gebläse bekanntgeworden, bei
dem der Krümmungsradius der Schaufeln am Schaufelaustritt etwas anders als an dem diesem vorhergehenden kreisbogenförmigen Schaufelteil ausgebildet 50
ist. Hierbei handelt es sich aber nicht um einen
Trommelläufer, sondern um eine ganz andere Konstruktion. Denn bei diesem bekannten Läufer wird
die Begrenzung nicht durch Zylindermäntel gebildet.
Bei einem solchen Läufer, der beiderseitig durch 55 gleichen Buch wie folgt aufgeklärt: Kegelmäntel begrenzt ist, ergeben sich zwangläufig »Bei Luftförderung auf mittleren und hohen

kleine Winkel, weil — auf Grund der relativ großen Druck ist die mäßig rückwärts gekrümmte

radialen Erstreckung der Schaufeln — in der Nähe Schaufel mit />'.,=40 —60° in Gebrauch.«

der Scheibe sonst ein halbwegs beschleunigter Schau- Weiterhin erfährt er Genaueres über Trommel-

felkanal nur durch kleine Schaufelaustrittswinkel 60 läufer auf S. 218 im zweiten Absatz, wo es heißt:

darüber ausgesagt, ob dieses überhaupt zweckmäßig sei. Auch über die Wirkung einer solchen Schaufel wird zunächst nichts geäußert.

Auf S. 213 heißt es dann im dritten Absatz: »Die gleiche Konstruktion gilt auch bei Vorwärtskrümmung oder axialer Beschaufelung, gleichgültig, ob die Punkte B und K ihre Lage vertauschen und der Punkt M auf die andere Seite von GB fällt.«

Dieses ist eine einfache geometrische Aussage, die man auch für jede x-beliebige Turbinenschaufel aufstellen könnte. Sie besagt gar nichts über den physikalischen Sinn einer derartigen Maßnahme. Es heißt dann in dem Buch weiter:

»Die Verwendung zweier Kreisbögen gewährt eine etwas größere Anpassungsfähigkeit als die Verwendung eines einzigen Kreisbogens. Jedoch scheint letztere Anordnung hinsichtlich des Wirkungsgrades günstig zu sein.« Der Leser muß sich also nach dieser Anweisung merken:

»Man kann also auch zwei Kreisbögen verwenden; doch ist ein Kreisbogen im Wirkungsgrad günstiger.«

Nach dieser Anweisung wird also für den Leser unter allen Umständen nur ein Kreisbogen in Frage kommen.

Auf S. 140, zweiter Absatz, wird der Leser im

erreichbar ist. Mit dieser bekannten Konstruktion sind aber weder hohe Schluckfähigkeiten noch gute Wirkungsgrade zu erreichen. Wenn man einen Schnitt durch die Schaufel, und zwar nicht in der Nähe der Nabe, sondern außen legt, und außerdem einen in die Nähe der Nabe, so wird man feststellen müssen, daß bei dieser bekannten Konstruktion indem außenlieuenden Schnitt die Schaufelkanäle in Strömun«s-

»Der Umschlag der gesunden in die verlustreiche Abreißströmung erfolgt also bei diesen sogenannten Trommelläufer!! schon bei Überlast und bleibt über das ganze Leistungsgebiet bestehen . . .«

Abb. 127 (S. 1) zeigt, wie sich Plleidercr einen Trommelläufer vorstellt. Dabei läßt er merkwürdigerweise die Schaufeln radial enden.

Diese unverständliche Aufklärung endet dann auf S. 219 in der Offenbarung, die der Leser nun schließlich als zusammenfassendes Ergebnis mit auf den Weg bekommt, und die lautet:

»Man ersieht also, daß die im Ventilatorenbau sehr häufig anzutreffende Schaufelform nach der Art der Abb. 127 (Trommelläufer) als Fehlkonstruktion anzusehen ist.« Aus diesen Ausführungen ist ja doch nun wohl unmöglich die vorliegende Erfindung zu entnehmen. Der Leser wird im Gegenteil dazu geführt, daß er unter allen Umständen eine Schaufelform mit einem Kreisbogen verwenden soll.

Außerdem wird er aber überhaupt im ganzen davon abgebracht, Trommelläufer zu verwenden.

Obwohl der Trommelläufer seit Jahrzehnten in weit größeren Stückzahlen als irgendeine andere Art von Kreiselmaschinen gebaut worden ist, obwohl diese Sonderausführung in bezug auf das Geräusch von keinem anderen Typ überboten werden kann und obwohl diese Bauart bei weitem die kleinste aller Kreiselmaschinen darstellt und einen höchst realen Platz verdient und auch in der Praxis einnimmt, wird in dem Buch von Prleiderer — und zwar auch in den früheren Auflagen — der Trommelläufer in jeder Hinsicht abgelehnt und nur negatives über ihn ausgesagt. Gerade die Einstellung von Pfleiderer hat in dieser Beziehung sehr weite Kreise gezogen, derart, daß ein großer Teil des technischen Nachwuchses die Einstellung hat, daß diese'Konstruktion von vornherein verurteilt werden muß und technisch überhaupt nicht in Frage kommen kann. Gerade durch diese Einstellung von Pfleiderer wurde die Forschung in ganz falsche Bahnen gelenkt.

Die bei Pfleiderer angegebenen Austritts-Schaufelwinkel werden aber bei dem Trommelläufer gemäß der Erfindung gar nicht in Anspruch genommen. Es werden Austritts-Sehaufelwinkel von —15 bis +20" angegeben. In dem ganzen Buch von Pfleiderer befindet sich aber kein Anhaltspunkt dafür, daß solche Schaufelwinkel bei Gebläsen überhaupt möglich sind und irgendeinen Sinn haben. Darüber hinaus kann kein Leser aus den Ausführungen von Pfleiderer entnehmen, daß bei diesen kleinen Winkeln und bei einem außen größeren oder kleineren Krümmungsradius eine bestimmte, bisher überhaupt nicht bekanntgewordene Ablösung vermieden wird.

Aufgabe der Erfindung war es, einen Trommelläufer zu schaffen, bei dem Ablösungserscheinungen vermieden und das Auftreten von Geräuschen verhindert wird.

Die Lösung dieser Aufgabe besteht darin, daß der Winkel zwischen der Tangente an den Punkt des Schaufelaustritts und der Umfangsrichtung in diesem Punkt in einem Bereich von — 15 bis + 20° liegt.

Wenn beispielsweise ein Krümmungsradius von Kreisform gewählt wird, so entsteht auch bei einem Winkel von 10°, der zwischen der Tangente an den Punkt des Schaufelaustritts und der Umfangsrichtung gebildet wird, ein kurzer und stark gekrümmter Bogen, bei dem sich Ablösungen ergeben. Dagegen wird bei einem aus verschiedenen Radien zusammengesetzten Kreisbogen bei einem Winkel von 10° der freie Bogen flach gekrümmt und langer. Dadurch verringert sich die Ablösungsgefahr in einem Grade, daß praktisch keine Ablösung entsteht. Wenn beispielsweise ein Winkel von 30" gewählt wird, so ist der Unterschied zwischen der Schaufel aus einem Krümmungsradius und der aus verschiedenen Kreisbögen sehr gering geworden. Das heißt also praktisch, daß Ablösungen bei Schaufeln, die aus verschiedenen Krümmungsradien zusammengesetzt sind, nur in dem gemäß der Erfindung beanspruchten Winkelbereich ablösungsfrei arbeiten können.

Dementsprechend werden auch die Geräusche weitgehend abgedämpft.

Der Erfinder hat Versuche durchgeführt, um das Strömungsverhalten der bekannten Schaufeln gegenüber denen der Erfindung zu prüfen. Dabei haben sich die vorstehenden Ausführungen bestätigt.

In dem beanspruchten Winkelbereich können bei einer Schaufel aus Kreisbögen mit verschiedenen Radien die Ablösung bis zum Schaufelende hinausgeschoben werden. Die für eine solche Ablösung entscheidende Kennzahl ist dem Wert w · R proportional, so daß bei der Erfindung eine um ein Mehrfaches höhere Kennzahl als bei den bekannten Schaufelformen entsteht.

Bei der erfindungsgemäßen Ausführungsform wird die Erweiterung bzw. die Verzögerung der Grenzstromlinie kleiner und damit kann erreicht werden, daß die Strömung anliegt.

Die erfindungsgemäße Ausführung wirkt sich bei vorwärts gekrümmten Schaufeln besonders günstig aus, weil der Schaufeldruck sehr groß ist und dementsprechend sich in diesem Querschnitt zwangläufig große Geschwindigkeitsunterschiede ergeben. An der Innenseite ist die größte Geschwindigkeit vorhanden; sie entspricht eventuell sogar einem Unterdruck, der nachfolgend durch Verzögerung der Geschwindigkeit in Überdruck umgewandelt werden muß. Eine solche Verzögerung benötigt, wie es vom Diffusor her bekannt ist, eine lange Strecke.

Die Vermeidung des bei den bekannten Schaufelformen auftretenden Wirbels bedingt nicht allein kleinere Verluste gegenüber den bekannten Ausführungen, sondern sie bewirkt auch wesentlich geringere Geräusche, was bei einem Trommelläufer von größter Wichtigkeit ist.

Die Ausführungsformen, bei denen der Krümmungsradius am Schaufelaustritt kleiner ist, sind für besondere Ausführungen interessant. Bei dieser Schaufelform entsteht eine scharfe Abbiegung der Schaufeldurchströmung in Richtung der Umfangsvorrichtung. Deshalb kann durch weitstehende Schaufeln eine sehr große Umfangsablenkung erreicht werden und damit eine sehr hohe Druckerhöhung, ohne die Anwendung sich lang erstreckender Schaufelenden. Hierbei ist zwar der Wirkungsgrad nicht besonders hoch. Es wird aber mit einfachen, ganz neuen Mitteln erreicht, daß sich hohe Drücke ergeben. Diese Ausführungsform ist deshalb für solche Trommelläufer interessant, bei denen es auf hohe Drücke ankommt.

In der Zeichnung sind einige Ausführungsbeispiele der Erfindung dargestellt. Es zeigt

Abb. 1 die Krümmungskurve eines normalen Trommelläufers in Kreisbogenform,

A b b. 2 eine Ausführungsform gemäß der Erfindung, bei der der Krümmungsradius am Schaufelaustritt größer,

Abb. 3 eine Ausführungsform, bei der der Schaufclaustrilt kleiner ist.

Abb. 1 zeigt eine herkömmliche Bauart mit einem Krümmungsradius R, wobei der Krümmungsradius

Claims (1)

1. 5 6

   konstant ist und die Krümmungskurve eine Kreis- ein um ein Mehrfaches höhere Kennzahl entsteht, bogenform hat. Auch können höhere DruckziiTern mit dieser Formin A b b. 2 ist am Schaufelaustritt ein erheblich gebung erreicht werden.

   größerer Krümmungsradius R' vorhanden. In dieser Außerdem ergibt sich eine Schaufelform, bei der Abbildung ist zum Vergleich der Kreisbogen der 5 die Biegungsbeanspruchung der Zentrifugalkräfte Abb. J gestrichelt eingezeichnet. Bei dieser Schaufel- wegen der mehr radialen Erstreckung wesentlich kleiform (Abb. 2) wird der relative Weg der Luft- ner werden als die entsprechenden bei den anderen teilchen langer, die Schaufelzahl kann erheblich ver- Formen. So können extrem billige Läufer gebaut mindert werden. Für das Strömungsverhalten ist das werden, die trotzdem eine sehr große Druckzifler Verhalten an der gekrümmten Außenfläche der io erreichen lassen. Allerdings ist die Wirkungsgrad-Schaufel entscheidend. steigerung bei dieser Ausführungsform nicht so groß. Bei den Ausführungen gemäß den A b b. 1 und 2 Dieses spielt aber bei vielen Ausführungen und inssind die Austrittsschaufelwinkel gleich. Bei A b b. 1 besondere bei Kleinstausführungen keine große Rolle, wird der Übergang mit einem kleineren Krümmungs- Die erfindungsgemäßen Ausführungsformen bieten radius R erreicht, während er bei A b b. 2 (erfin- 15 also ganz einfache, bisher unbekannte Möglichkeiten dungsgemäße Ausführungsform) der erheblich grö- zur Verbesserung von Trommelläufern an.
   ßere Krümmungsradius R' zu sehen ist. Die Ablösung

   an einer solchen gekrümmten Fläche am Schaufel- Patentanspruch:

   austritt hat man bisher nicht beachtet. Sie ist aber Trommelläufer mit nach vorwärts gekrümmten,

   wichtig, weil z. B. bei A b b. 1 (normale Form) etwa 20 nicht profilierten Schaufeln, die sich aus Kreis-

   bei A die Ablösung stattfindet, während bei der bögen verschiedener Radien zusammensetzen,

   erheblich flacheren Krümmung gemäß der Erfindung dadurch gekennzeichnet, daß der

   die Ablösung bis nach A', eventuell sogar bis zum Winkel zwischen der Tangente an den Punkt des

   Schaufelende herausgeschoben werden kann. Die für Schaufelaustritts und der Umfangsrichtung in

   eine solche Ablösung entscheidende Kennzahl ist dem 25 diesem Punkt in einem Bereich von —15 bis

   Wert wR proportional, so daß bei der Erfindung 4- 20^c liegt.

   Hierzu 1 Blatt Zeichnungen