DE1728338A1

DE1728338A1 - Ventilator

Info

Publication number: DE1728338A1
Application number: DE19631728338
Authority: DE
Inventors: Hermann Papst
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 1963-01-14
Filing date: 1963-01-14
Publication date: 1971-07-22
Also published as: DE1728338B2

Description

V e n t i 1 a t o r Die Erfindung betrifft einen Axialventilator mit einem Gehäuse, welches das Liifterrad mit Motor (wenigstens auf einem wesentlichen Teil der axialen Länge umgibt und mit den Strömungskanal bildet. Solche Ventilatoren dienen heute vielgestaltigen Belüftungszwecken, vorwiegend jedoch zur Wärmeabfuhr aus Gehäusen elektronischer Anlagen der Nachrichten-Technik, der Datenverarbeitung, der Leistungselektronik, in Regelanlagen, wobei diese Gehäuse mit wärmeerzeugenden elektrischen Bauteilen mehr oder weniger gefüllt sind. Da diese Gehäuse meistens genormte Einschubkästen sind, sind in der Mehrzahl der Anwendungsfälle auch die Befestigungsmaße für die jeweils zugehörigen Lüftereinheiten die gleichen.
Jedenfalls sind für Axialventilatoren mit quadratischem Lüftergehäuse i.A. Standardmaße der Seiten und Lochabstände zur Befestigung im quadratischen Ausschnitt einer Wand vorgeschrieben. Ein Lüfter vorgegebenen Quadratquerschnitts soll eine optimale Belüftung erzeugen. Es sind schon zahlreiche Lüftertypen für diesen Zweck entwikkelt worden. Diese weisen im allgemeinen einen zylindrischen Strömungskanal, der im wesentlichen so lang wie die axiale Länge von Stator und Rotor (bzw. Schaufelrad ist, auf. In einigen Fällen ist diese zylindrische Durchströmöffnung zu einem mehr oder weniger ausgeprägten Venturikanal durch leicht konische, runde Erweiterung der Einlauf- und/oder Auslaufpartie erweitert. Im allgemeinen bildet das Gehäuse diesen Strömungskanal. Bei diesen Axiallüftertypen umschließt die quadratische Form des Gehäuses stets etwa den größten kreisförmigen Querschnitt der zylinderförmigen Durchströmöffnung. Solche Lüftertypen haben eine bestimmte Kennlinie (Druck-Fördermenge pro Zeit)und ein bestimmtes Geräuschverhalten. Da solche Lüftereinheiten bei dicht bepackten Gehäusen oder bei langen Strömungskanälen merkliche Druckhöhen aufzubringen haben, besteht insbesondere bei höheren Drücken die Aufgabe, die Förderleistung bei gleichen Außenabmessungen und gleichem

Leistungsverbrauch zu verbessern. Auch ist nach Möglichkeit

das Geräusch relativ zum Betriebspunkt oder absolut zu ver-

bessern.'

Erfindungsgemäß wird dies dadurch erreicht, daß der Durchströmkanal, den das Ventilatorgehäuse bildet, von seinem zylindri- schen Teil aus, der das Ventilatorlaufrad wenigstens auf einem Teil seiner axialen Länge umgibt, sich nach der Austrittsseite hin allmählich in eine unrunde Umrißform (des Kanalquerschnitts erweitert, die am axialen Ende des Ventilatorgehäuses praktisch in die Quadratform der axialen Ventilatoransicht ausläuft. Das ist etwa das Quadrat, das den kreisförmigen Querschnitt des zylindrischen Mittelteils des Ventilatorgehäuses umgibt. (Dabei ist von den Befestigungslöchern abgesehen.) (Anspruch 1).

CBei den bekannten Ventilator-Gehäusen beschränkt der kreis-

ringförmige Lufteinlaß die Einströmung auf die axiale Richtung, während der zylinderförmige Auslaß die Ausströmung nur in axialer Richtung erlaubt, und so die radiale Geschwindigkeits-Komponente der Luft nicht berücksichtigt. Diese von den Schaufeln der Luft erteilte Radialkomponente führt vor der Ausströmung bei den be- kannten Ventilatorgehäusen zu unliebsamen Wirbeln. Daher werden mit der erfindundungsgemäßen Anordnung die Ausströmverhältnisse verbessert, indem diese störenden Verwirbelungen reduziert oder

beseitigt werden. Entsprechend geht das Geräusch zurück.)

In weiterer Ausgestaltung dar Erfindung wird der von dem Ventilatorgehäuse gebildete Durchatrödcanal auf der Eintrittsseite (wie oben schon für die Austrittssaite beschrieben) so gestal- tet, daß sein Querschnitt zur Eintrittsebene hin von der Kreis- form zum diese umgebenden Quadrat sich ändert. (Anspruch 2).

Dadurch wird die Saugwirkung erhöht und die Einströmung Wir-

bel- und geräuschärmer.i)

Eine Verjüngung des Flanschprofils,(das sich als Strömungswiderstand der Einströmung bietet entgegen der Einströmrichtung, bringt eine gewisse Stetigkeit in die oben beschriebene Kanalerweiterung auf der Einströmseite. Deshalb wird in weiterer Ausgestaltung der Erfindung der Motorflansch abgerundet. (Anspruch 3). Um die Radialkomponente der Luft vor allem auf der AusstrÖmseite noch wirksamer zu machen, wird in Ausgestaltung der Erfindung ebenfalls vorgeschlagen, daß die Flügel des Ventilatorlaufrades sich axial in den erweiterten Teil des Ventilatorgehäuses hineinerstrecken. Besonders wirkungsvoll ist dies auf der Ausströmseite. (Anspruch 4). Die Zeichnungen zeigen Ausgestaltungen der erfindungsgemäßen Ventilatorteile. Figur 1 zeigt den in Fig. 2 angedeuteten Schnitt A, H. Figur 2 zeigt eine Draufsicht des Ventilators auf die Flanschseite; in der rechten unteren Ecke abgebrochen dargestellt, Gitter und Filter. Figur 2a zeigt eine Feder zur Befestigung des Filters und Figur 2b deren Anordnung auf den Schutzgitterrahmen.

Figur zeigt die Verbesserung der Lüfterkennlinie durch die

erfindungsgemäße Maßnahme.

Figur 4 ist eine Teilansicht, zum Teil geschnitten, einer etwa abgewandelten Ausführung nach der Erfindung. .Figur zeigt .in Draufsicht einen Schnitt längs V - V der Figur 4 des Ventilatorgehäuses.
Figur 6 ist ein Teilschnitt gemäß Linie VI - VI der Ausführung nach Figur 5.) ,Figur ist eine Teilschnittansicht gemäß Linie VII - VII in Figur 5.
Figur 8 ist ebenfalls ein Teilschnitt nach Linie VIII - VIII in Figur 5.
Figur ist die Ansicht eines Teilschnittes der Ebene gemäß Linie IX - IX der Figur 5., während Figur 10 die perspektivische Ansicht einer Ecke des erfindungs-

gemäßen Gehäuses zeigt.D

In Figuren 1 und 2 besitzt das Gehäuse 1 radiale Speichen 2 zum Flansch 3. Der Stator 4 ist auf dem Flanachrohr 6 befe- stigt, in welchem sich die beiden Radiallager 7 befinden, worinnen sich die Welle 8 dreht, welche in die mit dem Läufer 11 fest verbundene Nabe eingepreßt ist. Der Läufer 11 zeigt auf- gesetzte Flügel 12. Der Zusammenbau von Läufer und Stator er- folgt mit Hilfe der Lagerringe 13, 14 und des Sprengringes 15, der sich auf der Welle 8 fixieren läßt. Flansch 16 des Statorlagerrohres 6 ist mittels Schrauben 17 am Flansch 3 befestigt. Der Strömungsquerschnitt des Gehäuses 1 ist durch schräge Eckwände 20 beiderseits auf ein quadratisches Profil in der Eintritts-bzw. Austritts-Ebene erweitert. Zur Befestigung des Lüfters wird in der Platte 22 ein viereckiges Loch ausgeschnitten, in dessen Ecken die Schrauben 23 sitzen, welche*das Gehäuse an der Wand 22 befestigen. Vermöge der Stützwirkung des Gitterrah- mens 24 können die Schrauben in den Ecken des Ausschnitte der Wand 22 festgezogen werden. Das Schutzgitter 24, 25 kann nach Bedarf auf jeder Seite des Ventilators befestigt werden. Eben- so kann bei Bedarf auch Filter 26 mit Schutzgitter 27 im Rah- men 28 mittels Feder 29 durch einfaches Aufstecken festgehalten werden. Die Federn werden mittels der Schrauben 23 bei der Befestigung des Schutzgitters 24, 25 mitbefestigt. Der Rahmen 28 wird dabei über Eck gespannt, so daß er dann leicht ausgeführt werden kann. Infolge der Eckbefestigung wird er an den Kanten immer gut anliegen. Die Schrauben 23 halten die Federn 29 in einer geprägten Ecke des Rahmens 24 gegen Verdrehung gesichert, wie es die Figuren 2a und 2b näher erkennen lassen. Diese Befestigung erlaubt die zusätzliche Anbringung von Federn, welche diagonal in den Ecken wirksam sind. Der Filterrahmen liegt dabei gut an und kann aus ganz schwachem Werkstoff bzw. Blech ausgeführt werden, und zwar als billiges sogenanntes Wegwerfteil ohne die Form zu verliegen. Schutzgitter und Filter können wechselseitig angebracht werden, was die universelle Verwendbarkeit erhöht.

(Die Figur 3 zeigt gemessene Kennlinien, (statischer Druck V p.

in Abhängigkeit von der Luftfördermenge V) von zwei Lüftervarianten mit gleichen Gehäuseabmessungen, gleichen Schaufelrädern und Motoren, wobei jedoch das Gehäuse der Variante 1000 in bekannter Weise ein zylindrisches Rohr als Durchströmkanal aufweist, (dessen Länge gleich der axialen Tiefe des Lüftergehäuses ist), während der Typ 2000 ein erfindungsgemäßes Gehäuse hat, bei dem sich die Durchströmöffnung auf der Ein- und Austritts-Seite in die Ecken des Gehäusequadrats hinein erweitert. (Diffusor-Ecken). Z. B. kann bei einer Förderleistung von 50 m 3/h mit dem erfindungsgemäßen Lüftertyp 2000 eine Druckhöhe von 8,6 mm Wassersäule gegenüber 6,2 mm Wassersäu-1e bei Typ 1000 erzeugt werden. Die Figuren 4 - 10, die verschiedene Schnitte durch das Gehäuse 1 darstellen, zeigen die zunehmend quadratische Konfigura-tion des (der) sich erweiternden Teiles (Teile) 1b. Die zentrale Partie des Gehäuses ist stets mit 1a bezeichnet, während die sich erweiternden Wände oder Partien die Bezeichnung 1b tragen; in Figur 1 sind diese mit 20 bezeichnet. Die Figuren 6 - 9 sind verschiedene Schnitte aus Figur 5. Figur 10 zeigt eine perspektivische Ansicht einer Ecke des

erfindungsgemäßen Ventilatorgehäuses.3

Mit einem nach der Erfindung gestalteten Ventilatorgehäuse läßt sich Einfluß und Ausstoß der Luft beträchtlich erhöhen. Die Luftreibung bzw. Wirbel, die vorzugsweise an Eintritts-oder Austritts-Kanten entstehen, werden wesentlich reduziert, so daß auch der Wirkungsgrad des Ventilators verbessert wird.
Außerdem ist das Geräusch merklich herabgesetzt. Insbesondere, wie die in Figur 3 dargestellten Messungen ausweisen, läßt sich ein wesentlicher Druckgewinn bei höheren Drücken (ca. 30

für die gleiche Luftfördermenge erzielen.

Durch die Erweiterung ergibt sich eine wesentlich ungestörtere Abströmung auch wenn die Luft auf der Ausströmseite eine wesent- liche radiale Komponente aufweist. Durch die nicht drehsymme- trischen Ausströmkanäle wird die austretende Strömung an der Rotation behindert, was die Wirksamkeit wohl auch erhöht. Ohne saß eine Vergrößerung des Ventilators nötig ist, d. h. ohne saß dessen Abmessungen über das den Durchmesser des Schau- fellüfterrades etwa umschreibende Quadrat hinausgehen, wird das Gebläse wesentlich verbessert. Die strömungsmäßig bisher toten Ecken solcher quadratischen Lüftergehäuse werden strö- mungstechnisch vorteilhaft ausgenützt. Außerdem wird bei Be- nutzung eines Filters der freie Durchtrittaquerschnitt der Luft für dieses aufgesetzte Filter, das etwa die Größe wie das das Schaufelrad umschreibende Quadrat hat, wesentlich erhöht. (Figur 2 zeigt diese hinzukommende Querschnittsfläche, die radial weiter außen liegt und deshalb wirksamer ist, als wenn sie näher bei der Rotorachse läge.)

Claims

P a t e n t a n s p r ü c h e 1) Ventilator mit einem Gehäuse, welches das Lüfterrad mit Motor (wenigstens auf einem wesentlichen Teil von dessen axialer Länge) umgibt, dadurch gekennzeichnet, daß der Durchströmkanal, den das Ventilatorgehäuse in an sich bekannter Weise bildet, von seinem das Ventilator-Laufrad umgebenden zylindrischen Teil mit kreisförmigem Querschnitt aus nach der Austrittsseite hin sich in einen nicht mehr kreisförmigen Querschnitt erweitert, der in der Austrittsebene etwa in ein Quadrat übergeht, das den Kreisquerschnitt des zylindrischen Mittelteils des Ventilatorgehäuses etwa umschreibt.
2) Ventilator nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der zylindrische Teil des Strömungskanals nach der Einströmseite (Ebene) hin sich ebenso (wie für die Austrittsseite beschrieben) erweitert, so daß sein Querschnitt in der Eintrittsebene etwa dem quadratischen Profil des Gehäuses entspricht.
3) Ventilator nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Erweiterung auf der Eintrittsseite durch ein gegen die Einströmrichtung sich verjüngendes Flanschprofil des Stators, z. H. durch Rundung des Flanschumfangs, zusätzlich verstärkt und stetiger wird. ) Ventilator nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Flügel des Ventilator-Laufrades sich axial-in den erweiterten Teil des Ventilatorgehäuses hinein erstrecken, vorzugsweise in denjenigen der als Ausströmöffnung dient.