DE202015106910U1 - Edgebanding of a rotating element and impeller - Google Patents
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Abstract
Kantenberandung eines Rotationselements einer Luftbewegungseinrichtung mit einem Durchmesser d, insbesondere eines Gebläserades, wobei das Rotationselement eine Erstreckung in einer axialen Richtung parallel zu einer Rotationsachse aufweist und die Kantenberandung im Querschnitt gesehen eine geometrische Form aufweist, die durch die Formel f(x) = n·(0,025·x2 – 0,8·x + c)bestimmt ist, so dass eine Partikelanhaftung während einer Rotation des Rotationselements reduziert ist, wobei n und x definiert sind als 3 ≥ n ≥ 1/3, d ≥ x ≥ d/50, und c einer variablen Zahl entspricht.Edge boundary of a rotation element of an air movement device with a diameter d, in particular an impeller, wherein the rotation element has an extension in an axial direction parallel to a rotation axis and the edge boundary in cross-section has a geometric shape represented by the formula f (x) = n · (0.025 x x 2 - 0.8 x x + c) is determined so that particle adhesion is reduced during rotation of the rotation element, where n and x are defined as 3 ≥ n ≥ 1/3, d ≥ x ≥ d / 50 , and c corresponds to a variable number.
Description
Die Erfindung betrifft eine Kantenberandung eines Rotationselements einer Luftbewegungseinrichtung, insbesondere eines Gebläserades, zur Reduzierung der Partikelanhaftung. Ferner betrifft die Erfindung ein Gebläserad für Ventilatoren mit einer speziellen Gebläseradschaufelkontur zur Reduzierung der Partikelanhaftung an dem Gebläserad und insbesondere den Gebläseradschaufeln im Betrieb.The invention relates to an edging edge of a rotary element of an air movement device, in particular an impeller, for reducing the particle adhesion. Furthermore, the invention relates to an impeller for fans with a special fan blade contour to reduce the particle adhesion to the impeller and in particular the impeller blades during operation.
Gattungsbildende Gebläseräder sind aus dem Stand der Technik bekannt und beispielsweise in der Druckschrift
Derartige Gebläseräder wurden hinsichtlich ihrer Geometrie und insbesondere bezüglich der Schaufelausbildung dahingehend optimiert, die Luftführung mit hoher Effizienz bei geringer Geräuschbildung durchzuführen. Im Laufe des Betriebs kann es jedoch zur Anhaftung von Partikeln, wie Staub oder Flusen kommen, die sich negativ auf diese Parameter auswirken.Such impellers have been optimized in terms of their geometry and in particular with respect to the blade design to perform the air duct with high efficiency with low noise. In the course of operation, however, particles such as dust or lint may adhere, which have a negative effect on these parameters.
Die Erfindung bildet bekannte Luftbewegungseinrichtungen, insbesondere Laufräder nun hinsichtlich ihrer Geometrie weiter. Der Erfindung liegt deshalb die Aufgabe zugrunde, eine Kanteberandung eines Rotationselements bereit zu stellen, die eine Partikelanhaftung im Betrieb minimiert. Zudem soll ein Gebläserad bereitgestellt werden, das eine Gebläseradschaufelgeometrie aufweist, die eine Partikelanhaftung im Betrieb minimiert.The invention further forms known air movement devices, in particular impellers, in terms of their geometry. The invention is therefore based on the object of providing an edge boundary of a rotary element which minimizes particle adhesion during operation. In addition, an impeller is to be provided which has an impeller geometry which minimizes particulate adhesion during operation.
Diese Aufgaben werden durch die Merkmalskombinationen gemäß der Patentansprüche 1 und 4 gelöst.These objects are achieved by the combination of features according to
Erfindungsgemäß wird eine Kantenberandung eines Rotationselements einer Luftbewegungseinrichtung, insbesondere eines Gebläserades, vorgeschlagen. Das Rotationselement weist eine axiale Erstreckung parallel zur Rotationsachse auf und fördert im Betrieb ein Luftvolumen. Die Kantenberandung ist derart geometrisch ausgebildet, dass sie durch die
Als Kantenberandung ist eine freistehende Kante der Luftbewegungseinrichtung definiert, die im Betrieb mit dem bewegten Luftvolumen wechselwirkt.As an edge boundary, a freestanding edge of the air movement device is defined, which interacts with the moving air volume during operation.
Bestandteil der Erfindung ist die Verwendung der vorstehend beschriebenen Kantenberandung an zumindest einer Kante der Gebläseradschaufeln des Gebläserades. Die Kante weist vorzugsweise zu einer Einlassseite des Gebläserades und bestimmt die Schaufelkontur.Part of the invention is the use of the above-described edge boundary on at least one edge of the impeller blades of the impeller. The edge preferably faces an inlet side of the impeller and determines the blade contour.
Ferner umfasst die Erfindung ein Gebläserad mit einer axialen Einlassseite sowie mehreren in Umfangsrichtung beabstandet angeordneten und sich zumindest abschnittsweise in radialer Richtung erstreckenden Gebläseradschaufeln, die im Radialschnitt gesehen jeweils zumindest teilweise eine sich nach radial außen hin vergrößernde und zur Einlassseite weisende Schaufelkontur aufweisen, deren Kantenberandung durch die Formel
Die Variable c beeinflusst den Kurvenverlauf der Schaufelkontur nicht, sondern bestimmt ausschließlich die Höhe der zur Einlassseite weisenden Schaufelkontur an der Ordinate im Koordinatensystem. Der Wert für c ist deshalb beliebig wählbar.The variable c does not influence the curve shape of the blade contour, but exclusively determines the height of the blade contour pointing to the inlet side on the ordinate in the coordinate system. The value for c is therefore arbitrary.
Durch den Wertebereich für den Parameter n wird ein Korridor zweier Kurvenverläufe aufgespannt, innerhalb dessen der Kurvenverlauf der Schaufelkontur liegt.Through the range of values for the parameter n, a corridor of two curves is spanned within which the curve contour of the blade contour lies.
Die spezifische zur Einlassseite weisende Schaufelkontur der Gebläseradschaufeln erzeugt eine Strömung, welche die Partikelanhaftung im Betrieb um 25–50% reduziert. Ausschlaggebend hierfür ist unter anderem die geringe Axialerstreckung der Gebläseradschaufeln im radial innen liegenden Abschnitt mit der spezifisch formelgemäß geschwungenen Vergrößerung in Richtung nach radial außen.The specific inlet side blade contour of the fan blades creates a flow that reduces particle adhesion during operation by 25-50%. Decisive for this is, inter alia, the small axial extent of the impeller blades in the radially inner portion with the specific formula curved expansion in the direction radially outward.
In einer vorteilhaften Ausführungsvariante ist vorgesehen, dass die Gebläseradschaufeln die Schaufelkontur über zumindest 40% ihrer Gesamterstreckung in radialer Richtung aufweisen. Durch den speziellen Konturverlauf über einen derart wesentlichen Teil der Gebläseradschaufellänge wird die Partikelanhaftung wirkungsvoll reduziert. Zudem ist eine Ausführung vorteilhaft, bei der die Gebläseradschaufeln die Schaufelkontur zumindest in einem radial innen liegenden Abschnitt aufweisen, der sich ausgehend von ihrem radial innen liegenden Ende aus radial auswärts erstreckt.In an advantageous embodiment, it is provided that the impeller blades have the blade contour over at least 40% of their total extent in the radial direction. Due to the special contour over such a substantial part of the fan blade length, the particle adhesion is effectively reduced. In addition, an embodiment is advantageous in which the impeller blades have the blade contour at least in a radially inner portion which extends radially outwardly from its radially inner end.
In einer Weiterbildung ist vorgesehen, dass die Gebläseradschaufeln in Umfangsrichtung zumindest in eine Richtung gekrümmt, insbesondere bogenförmig ausgebildet sind. Soweit vorliegend auf eine „radiale Erstreckung” der Gebläseradschaufeln Bezug genommen wird, betrifft diese bei gekrümmten Gebläseradschaufeln die Erstreckung in radialer Richtung und Umfangsrichtung von radial innen nach radial außen.In a further development, it is provided that the impeller blades are curved in the circumferential direction at least in one direction, in particular arcuate. As far as present on a "radial extent" of the impeller blades With respect to curved blower-wheel blades, this relates to the extent in the radial direction and the circumferential direction from radially inward to radially outward.
Bei einer Ausführungsform weist das Gebläserad eine in axialer Richtung konisch zur Einlassseite verlaufende Nabe auf, an die sich die Gebläseradschaufeln radial beabstandet anschließen. Die konisch zulaufende Nabe und die Gebläseradschaufeln stehen somit in strömungstechnischer Wirkverbindung.In one embodiment, the impeller has a hub extending conically in the axial direction to the inlet side, to which the impeller blades radially adjoin. The tapered hub and the fan wheel blades are thus in fluidic operative connection.
Zudem weist das Gebläserad vorzugsweise eine Bodenscheibe auf, auf der die Gebläseradschaufeln einstückig ausgebildet sind. Die Bodenscheibe und die Nabe gehen in radialer Richtung unmittelbar und bündig ineinander über. Zudem setzt die Bodenscheibe in einer Ausführungsform die konische Erstreckung der Nabe fort und weist selbst eine Axialerhöhung im radial innen an die Nabe angrenzenden Bereich auf. Die Gebläseradschaufeln werden in einem Ausführungsbeispiel nur im Bereich der Bodenscheibe vorgesehen.In addition, the impeller preferably has a bottom disk, on which the impeller blades are integrally formed. The bottom disk and the hub are in the radial direction directly and flush with each other. In addition, in one embodiment, the bottom plate continues the conical extension of the hub and itself has an axial increase in the area radially inward adjacent to the hub. The impeller blades are provided in one embodiment only in the area of the bottom disk.
In einer Weiterbildung wird an dem Gebläserad eine der Bodenscheibe axial gegenüberliegende Deckscheibe angeordnet, wobei sich zwischen Bodenscheibe und Deckscheibe die Gebläseradschaufeln axial erstrecken und den entsprechenden Abstand bilden. Die Deckscheibe erstreckt sich sowohl in radialer als auch in axialer Richtung und bildet in einer Ausführungsform eine axiale Einlassöffnung mit einem inneren Öffnungsrand. Vorteilhaft ist dann eine Ausführung, bei der sich die Gebläseradschaufeln in einer axialen Draufsicht in radialer Richtung einwärts über den Öffnungsrand hinaus erstrecken. In anderen Worten ist der Durchmesser der Einlassöffnung so groß, dass die Gebläseradschaufeln bei einem Blick in die Einlassöffnung über den Öffnungsrand radial einwärts überstehen. Damit einhergehend ist, dass der Durchmesser der Einlassöffnung größer ist als der Durchmesser der Nabe. Die spezielle durch die Formel bestimmte Schaufelkontur ist insbesondere in dem Bereich vorgesehen, der sich in radialer Richtung einwärts über den Öffnungsrand der Einlassöffnung hinaus erstreckt.In a further development, one of the bottom disk axially opposite cover disk is arranged on the impeller, wherein the impeller blades extend axially between the bottom disk and the cover disk and form the corresponding distance. The cover disc extends in both the radial and axial directions and in one embodiment forms an axial inlet opening with an inner opening edge. Advantageous then is an embodiment in which the impeller blades extend in an axial plan view in the radial direction inwardly beyond the opening edge. In other words, the diameter of the inlet opening is so large that the fan wheel blades project radially inwardly beyond the opening edge when looking into the inlet opening. This is associated with the fact that the diameter of the inlet opening is greater than the diameter of the hub. The particular blade contour determined by the formula is provided in particular in the region which extends inward in the radial direction beyond the opening edge of the inlet opening.
Ferner ist eine Ausführungsvariante des Gebläserades günstig, bei der eine Axialerstreckung der Gebläseradschaufeln an ihrem jeweiligen radialen inneren Ende fließend in eine Oberfläche der Bodenscheibe übergeht. Die Gebläseradschaufeln werden dabei nach radial innen axial immer kürzer, bis sie mit der Bodenscheibe abschließen. Dabei wird der durch die Formel definierte Kurvenverlauf der Schaufelkontur der Gebläseradschaufeln im Bereich der Einlassöffnung vorgesehen. Die Partikelanhaftung in radial innen liegenden Bereich ist dadurch deutlich reduziert. Zudem ist der Materialaufwand und mithin die gebotene Anhaftungsfläche durch die Gebläseradschaufeln minimal.Further, an embodiment of the impeller is favorable, in which an axial extension of the impeller blades at its respective radial inner end flows smoothly into a surface of the bottom disk. The impeller blades become axially shorter and shorter radially inward until they are flush with the bottom disk. In this case, the curve shape of the blade contour of the fan wheel blades defined by the formula is provided in the region of the inlet opening. The particle adhesion in the radially inner region is thereby significantly reduced. In addition, the cost of materials and thus the offered adhesion surface by the impeller blades is minimal.
In einer weiteren Ausführungsvariante ist vorgesehen, dass die Gebläseradschaufeln an ihrem jeweiligen radialen Außenrandabschnitt ihre maximale Axialerstreckung aufweisen und mit Außenkanten der Bodenscheibe und/oder der Deckscheibe bündig abschließen.In a further embodiment variant, it is provided that the fan wheel blades have their maximum axial extent at their respective radial outer edge section and terminate flush with outer edges of the base plate and / or the cover plate.
In einer vorteilhaften Variante ist das Gebläserad einteilig und insbesondere aus Kunststoff ausgebildet. Hierdurch sind sowohl die Teileanzahl und der Montageaufwand reduziert.In an advantageous variant, the impeller is in one piece and in particular made of plastic. As a result, both the number of parts and the assembly costs are reduced.
Die Erfindung umfasst zudem einen Ventilator mit einem Gebläserad mit den vorstehend beschriebenen technischen Merkmalen.The invention also includes a fan with an impeller with the technical features described above.
Alle offenbarten Merkmale sind beliebig kombinierbar soweit dies technisch möglich ist.All disclosed features can be combined in any way that is technically possible.
Andere vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung sind in den Unteransprüchen gekennzeichnet bzw. werden nachstehend zusammen mit der Beschreibung der bevorzugten Ausführung der Erfindung anhand der Figuren näher dargestellt. Es zeigen:Other advantageous developments of the invention are characterized in the subclaims or are shown in more detail below together with the description of the preferred embodiment of the invention with reference to FIGS. Show it:
In den
Die Gebläseradschaufeln
Die Erfindung beschränkt sich in ihrer Ausführung nicht auf die vorstehend angegebenen bevorzugten Ausführungsbeispiele. Vielmehr ist eine Anzahl von Varianten denkbar, welche von der dargestellten Lösung auch bei grundsätzlich anders gearteten Ausführungen Gebrauch macht. Beispielsweise können auch in einer axialen Draufsicht gesehen S-förmige Gebläseradschaufeln verwendet werden.The invention is not limited in its execution to the above-mentioned preferred embodiments. Rather, a number of variants is conceivable, which makes use of the illustrated solution even with fundamentally different types of use. For example, seen in an axial plan view S-shaped impeller blades can be used.
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG QUOTES INCLUDE IN THE DESCRIPTION
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