DE19629220B4 - Hochdruck-Gebläse - Google Patents

Abstract

Hochdruckgebläse zur Förderung eines gasförmigen Mediums, bei dem in einer rohrförmigen Hülle ein Gebläserad angeordnet ist, von dem das Medium im wesentlichen axial angesaugt, radial beschleinigt und axial ausgeblasen wird, und bei dem dem Gebläserad eine feststehende Leitvorrichtung nachgeschaltet ist, dadurch gekennzeichnet, dass in der rohrförmigen Hülle (1) folgende Teile angeordnet sind:
a) ein an der rohrförmigen Hülle (1) befestigter Elektromotor (2),
b) eine scheibenförmige Einströmdüse (3), welche im Bereich der Motorwelle (4) eine kreisförmige Öffnung (5) aufweist,
c) ein geschlossenes Gebläserad mit einer ebenen, mit ei nem tellerförmigen Rand (9) versehenen rückseitigen Scheibe (10), einer ebenen vorderen Deckscheibe (11) mit kleinerem Durchmesser als dem der rückseitigen Scheibe und einer Mehrzahl von zwischen der Scheibe (10) und der Deckscheibe (11) angeordneten Schaufeln (12),
d) eine Umlenkscheibe (13), deren Durchmesser kleiner als der der Scheibe (10) ist und welche einen ringförmigen, den Strömungsweg verengenden Spalt (14) an der...

Description

• Die Erfindung betrifft ein Hochdruck-Gebläse zur Förderung eines gasförmigen Mediums, bei dem in einer rohrförmigen Hülle ein Gebläserad angeordnet ist, von dem das Medium im wesentlichen axial angesaugt, radial beschleunigt und axial ausgeblasen wird, und bei dem dem Gebläserad eine feststehende Leitvorrichtung nachgeschaltet ist.
• Ein solches Gebläse ist bekannt ( DE 38 42 697 A1 ). Bei dem bekannten Gebläse handelt es sich um ein Hochdruck-Gebläse, wie es beispielsweise für Gasbrenner verwendet werden kann. Solche Gebläse sollen eine steile Druck-Volumen-Kennlinie aufweisen, d.h., eine Änderung des statischen Differenzdrucks hat nur eine geringe Verminderung des Volumenstromes zur Folge.
• Das bekannte Hochdruck-Gebläse weist für die meisten Anwendungsfälle noch einen zu aufwendigen Aufbau auf, d.h., seine Herstellung ist zu aufwendig. Außerdem ist die spezifische Leistung des bekannten Gebläses für viele Verwendungszwecke nicht ausreichend.
• Das der Erfindung zugrunde liegende technische Problem besteht deshalb darin, ein Hochdruck-Gebläse zu schaffen, welches bei begrenzten Abmessungen, welche in der Regel durch das Gerät, in dem das Gebläse eingesetzt wird, vorgegeben sind und der Verwendung eines Großserienmotors einen möglichst hohen Druck erzeugt und dennoch einfach aufgebaut und zu fertigen ist.
• Außerdem ist für einige Anwendungen auch erwünscht, daß das Hochdruck-Gebläse eine Vorrichtung zur Messung des Volumenstromes enthält.
• Dieses technische Problem ist erfindungsgemäß durch folgende Merkmale gelöst:
  In der rohrförmigen Hülle des Hochdruck-Gebläses sind folgende Teile angeordnet:
• a) ein an der rohrförmigen Hülle befestigter Elektromotor,
• b) eine scheibenförmige Einströmdüse, welche im Bereich der Motorwelle eine kreisförmige Öffnung aufweist,
• c) ein geschlossenes Gebläserad mit einer ebenen, mit einem tellerförmigen Rand versehenen rückseitigen Scheibe, einer ebenen vorderen Deckscheibe mit kleinerem Durchmesser als dem der rückseitigen Scheibe und einer Mehrzahl von zwischen der Scheibe und der Deckscheibe angeordneten Schaufeln,
• d) eine Umlenkscheibe, deren Durchmesser kleiner als der der Scheibe ist und welche einen ringförmigen, den Strömungsweg verengenden Spalt an der Innenseite der rohrförmigen Hülle bildet.
• Ein solches Hochdruck-Gebläse erzeugt trotz relativ geringer Abmessungen einen hohen Druck und einen großen Volumenstrom. Es ist auch mit einer Vorrichtung zur Messung des durchgesetzten Volumens versehen.
• Vorteilhafte Einzelheiten der Erfindung sind in den Ansprüchen 2 bis 9 enthalten; sie ist nachstehend anhand der in den 1 und 5 gezeigten Ausführungsbeispielen erläutert. Es zeigen:
• 1 den prinzipiellen Aufbau des neuen Hochdruck-Gebläses im Längsschnitt,
• 2 die Ausgestaltung des neuen Hochdruck-Gebläses mit einer anderen Anordnung des Elektromotors als bei dem Hochdruck-Gebläse gemäß 1,
• 3 die Ausgestaltung des neuen Hochdruck-Gebläses für einen Anwendungsfall,
• 4 den vergrößerten Ausschnitt aus 3 und
• 5 die Draufsicht auf die Schaufeln des Gebläserades.
• Wie aus 1 zu erkennen ist, ist das Hochdruck-Gebläse in der rohrförmigen Hülle 1 angeordnet, welche beispielsweise einen Innendurchmesser von 150 mm besitzt. Das Hochdruck-Gebläse enthält den in der Hülle 1 befestigten Elektromotor 2, beispielsweise einen Gleichstrommotor mit einer Solldrehzahl von 5.000 min^–1. An der Abtriebseite des Elektromotors 2 ist die scheibenförmige Einströmdüse 3 vorhanden, welche im Bereich der Motorwelle 4 eine kreisförmige Öffnung 5 aufweist. Im Bereich der Öffnung 5 ist die Einströmdüse 3 mit dem Ringkanal 6 versehen, der zur Öffnung hin einen ringförmigen Schlitz 7 besitzt und über die Öffnung 8 mit dem Anschluß A außerhalb der rohrförmigen Hülle 1 in Verbindung steht. Der Raum oberhalb der Einströmdüse 3 steht über den Anschluß B mit dem Raum außerhalb der rohrförmigen Hülle 1 in Verbindung. Zwischen den Anschlüssen A und B können Differenzdruck-Werte gemessen werden, welche dem Volumenstrom des Hochdruck-Gebläses proportional (quadratische Funktion) sind. Mit der Motorwelle 4 ist das Gebläserad verbunden. Es besteht aus der flachen, mit einem tellerartigen Rand 9 versehenen rückseitigen Scheibe 10, der ebenen vorderen Deckscheibe 11 und den dazwischen angeordneten Schaufeln 12, welche beispielsweise rückwärts gekrümmt sein sollen.
• Nach dem Gebläserad ist die Umlenkscheibe 13 angeordnet. Sie besitzt einen etwas geringeren Durchmesser als das Gebläserad. Zwischen ihrem Umfang und dem Innendurchmesser der rohrförmigen Hülle 1 ist ein den Strömungsweg verengender ringförmiger Spalt 14 gebildet.
• Ein solches Hochdruck-Gebläse weist folgende Funktionsweise auf:
  Beim im Betrieb befindlichen Gebläserad verläßt – falls kein oder nur ein geringer Gegendruck vorhanden ist – ein sehr großer Teil der durch die Einströmdüse 3 angesaugten Volumens nach Durchströmung auf direktem Weg das Gebläserad. Bei zunehmenden Druck wird ein Teil des zu fördernden Mediums, welches die Schaufeln des Gebläserades verläßt, wieder in die Schaufeln zurückgeführt und nochmals beschleunigt. Durch die Mehrfachbeschleunigung werden hohe Drücke und eine steile Druck-Volumen-Kennlinie erreicht.
• Das bedeutet, daß bei einer Änderung des Gegendrucks nur geringe Volumenstromänderungen auftreten. Bei einem Ausführungsbeispiel des gezeigten Hochdruck-Gebläses wurde bei einem Gegendruck von ca. 600 Pascal ein Volumenstrom von 12l/s verwirklicht.
• 2 zeigt ein Hochdruck-Gebläse, welches in gleicher Weise aufgebaut ist, wie das Hochdruck-Gebläse in 1. Die gleichen Bestandteile sind mit den gleichen Bezugszeichen versehen. Im Unterschied zu dem Ausführungsbeispiel des Hochdruck-Gebläses in 1 ist der Elektromotor 2 in Strömungsrichtung hinter den anderen Teilen angeordnet.
• Die vorgeschlagenen Hochdruck-Gebläse sind beispielsweise besonders geeignet, um mit einem Gasbrenner zusammengesetzt zu werden.
• Ein solches Gebläse ist beispielsweise in 3 gezeigt. Die Bestandteile dieses Gebläses, welche mit den in 1 und 2 gezeigten Gebläsen identisch sind, sind mit den gleichen Bezugszeichen versehen.
• Der Motor 2 ist an einer geschlossenen Wand 15 befestigt, so daß zwischen ihr und der Einströmdüse 3 ein Anströmraum 18 vorhanden ist. Die zur Bildung des Gas-Luftgemisches benötigte Luft wird dem Anströmraum 18 radial zugeführt, wie durch die Pfeile 19 verdeutlicht.
• Das Gas wird über das Zuführungsrohr A 2, welches mit dem Ringkanal 6 in Verbindung steht, zugeführt. Es gelangt aus dem Ringkanal 6 durch den Schlitz 7 in die Einströmdüse 3. Der Schlitz 7 erstreckt sich nur über einen Teil des Umfangs der Einströmdüse 3, beispielsweise über 340 Winkelgrade.
• Auf der Ausströmseite des Hochdruck-Gebläses ist ein kugelkalottenförmiger, mit einer Vielzahl von Öffnungen versehener Deckel 20 vorgesehen. Der Deckel 20 kann ein halbkugelförmiger Siebboden sein.
• Das Hochdruck-Gebläse gemäß 3 eignet sich besonders für den Einsatz bei solchen Gasbrennern, bei denen eine kreisförmige oder ringförmige Austrittsöffnung benötigt wird. Wenn das Gas am Zuführungsrohr A 2 zugeführt wird, ergibt sich durch die Teilrückführung des Gas-Luftgemisches in das Gebläserad eine sehr gute Durchmischung des Ausgangskomponenten Gas und Luft, welches sich sehr positiv auf die Emissionswerte des Gasbrenners auswirkt.
• Wie aus 3 zu erkennen ist, weist die Einströmdüse des Hochdruck-Gebläses zwei Ringkanäle auf. Der obere Ringkanal 21, welcher mit dem Anschlußstutzen A 1 versehen ist, dient zur Abnahme eines Steuerdruckes. Die Größe des am Anschlußstutzen A 1 abgenommenen Drucks ist dem jeweils geförderten Luftvolumen proportional. Der untere Ringkanal 6, welcher mit dem Anschlußstutzen A 2 versehen ist, ist für die Gaszuführung vorgesehen.
• Wie aus 4 zu erkennen, ist an der Wand 15 unter Zwischenschaltung eines mit einem Außengewinde versehenen Rohres 16 eine kegelförmige Drosselvorrichtung 17 vorgesehen. Diese Drosselvorrichtung 17 ist durch Verdrehen axial verstellbar ausgebildet, so daß sie innerhalb eines bestimmten Bereiches in verschiedene Positionen zur Einströmdüse 3 gebracht werden kann. Mit der Drosselvorrichtung kann für einen vorhandenen Unterdruck in den Ringkanälen innerhalb eines bestimmten Bereiches verschiedene Volumenströme oder verschiedene Luftmengen eingestellt werden. Da eine Wechselbeziehung zwischen Luftmenge und Brennerleistung besteht, kann die maximale Brennerleistung bei einer vorgegebenen Lüfterdrehzahl und einem vorgegebenen Differenzdruck zwischen A 1 und B stufenlos eingestellt werden.
• 5 zeigt die Draufsicht auf die Unterseite des Gebläserades bei nicht vorhandener Deckscheibe. Es ist die rückseitige Scheibe 10 mit den rückwärts gekrümmten Schaufeln 12 zu erkennen.

Claims (9)

1. Hochdruckgebläse zur Förderung eines gasförmigen Mediums, bei dem in einer rohrförmigen Hülle ein Gebläserad angeordnet ist, von dem das Medium im wesentlichen axial angesaugt, radial beschleinigt und axial ausgeblasen wird, und bei dem dem Gebläserad eine feststehende Leitvorrichtung nachgeschaltet ist, dadurch gekennzeichnet, dass in der rohrförmigen Hülle (1) folgende Teile angeordnet sind: a) ein an der rohrförmigen Hülle (1) befestigter Elektromotor (2), b) eine scheibenförmige Einströmdüse (3), welche im Bereich der Motorwelle (4) eine kreisförmige Öffnung (5) aufweist, c) ein geschlossenes Gebläserad mit einer ebenen, mit ei nem tellerförmigen Rand (9) versehenen rückseitigen Scheibe (10), einer ebenen vorderen Deckscheibe (11) mit kleinerem Durchmesser als dem der rückseitigen Scheibe und einer Mehrzahl von zwischen der Scheibe (10) und der Deckscheibe (11) angeordneten Schaufeln (12), d) eine Umlenkscheibe (13), deren Durchmesser kleiner als der der Scheibe (10) ist und welche einen ringförmigen, den Strömungsweg verengenden Spalt (14) an der Innenseite der rohrförmigen Hülle (1) bildet.
2. Hochdruck-Gebläse nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Elektromotor (2) in Strömungsrichtung vor den Teilen a) bis d) angeordnet ist.
3. Hochdruck-Gebläse nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Elektromotor (2) in Strömungsrichtung hinter den Teilen a) bis d) angeordnet ist.
4. Hochdruck-Gebläse nach den Ansprüchen 1 bis 3, gekennzeichnet durch folgende Merkmale: a) die Einströmdüse (3) weist im Bereich der kreisförmigen Öffnung (5) einen ringförmigen Kanal (6) auf, welcher einen kreisförmigen, zur Öffnung (5) hinweisenden Ringschlitz (7) besitzt, b) der ringförmige Kanal (6) steht über eine Öffnung (8) mit der Außenseite der rohrförmigen Hülle (1) in Verbindung, c) der Innenraum der rohrförmigen Hülle oberhalb der Einströmdüse (3) steht über eine weitere Öffnung (B) mit der Außenseite der rohrförmigen Hülle in Verbindung.
5. Hochdruckgebläse nach den Ansprüchen 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß im Bereich der Öffnung (5) der Einströmdüse (3) eine axial verstellbare, kegelförmige Drosselvorrichtung angeordnet ist.
6. Hochdruckgebläse nach den Ansprüchen 1 bis 5, daß zwischen einer auf der Abtriebsseite des Motors vorhandenen Wand (15) und der Einströmdüse (3) ein Anströmraum (18) gebildet ist, bei dem in der Wand (15) ein Zuführungsrohr (A 2) vorhanden ist und der Anströmraum (18) Zuströmöffnungen (19) besitzt.
7. Hochdruckgebläse nach den Ansprüchen 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Schaufeln (12) rückwärts gekrümmt sind.
8. Hochdruckgebläse nach den Ansprüchen 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Schaufeln (12) radial endend ausgebildet sind.
9. Hochdruckgebläse nach den Ansprüchen 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Schaufeln (12) vorwärts gekrümmt ausgebildet sind.