DE3614806A1 - Einbauventilator - Google Patents

Description

EINBAUVENTILATOR

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·- --·- ·-· 25-. 04-. 1986

Die Erfindung betrifft einen Einbauventilator mit einem Ventilatorrad, das koaxial in einem Rohrstück eines Gehäuses gelagert ist, bei dem die Nabe des Ventilatorrades Rotor eines zentral gelagerten Antriebsmotors ist, dessen Stator mit radial gerichteten, dicht am einen Ende des Ventilatorrades sich erstreckenden Speichen am Rohrstück gelagert ist, und mit Ventilatorflügeln, die auf den Umfang des Ventilatorrades verteilt sind und sich im Raum zwischen Nabe und Rohrstück erstrecken.

Vv Ventilatoren dieser Art werden wegen des zum Einbau in der Regel nur begrenzt zur Verfügung stehenden Platzes von vornherein gedrängt aufgebaut. Das hat zur Folge, daß die betreffenden Kanten der Ventilatorflügel dicht entlang der Speichen vorbeistreifen und dabei Turbulenzen induzieren, die zu Störgeräuschen führen. Diese Störgeräusche sind besonders unangenehme Töne, wenn die Induktionen sich periodisch sehr schnell wiederholen oder synchron addieren.

Aus diesem Grunde hat man bei einem bekannten Einbauventilator der eingangs genannten Art, bei dem die Speichen und die Ventilatorflügel jeweils gleichmäßig auf den Umfang verteilt sind, das Teilerverhältnis zwischen der Anzahl der Speichen der Anzahl der .Ventilatorflügel so gewählt, daß es nicht durch eine ganze Zahl teilbar ist. Aus dem gleichen Grunde hat man bei einem solchen bekannten Ventilator Vorkehrungen getroffen, daß die Speichen nie in Parallelstellung zu den ihnen zugekehrten Ventilatorkanten geraten können. Durch diese Maßnahmen können die unerwünschten, durch Turbulenzen hervorgerufenen Ventilatorgeräusche gemindert werden.

/\ Aufgabe der Erfindung ist es, bei einem Einbauventilator der eingangs genannten Art die durch Turbulenzen induzierbaren Ventilatorgeräusche auf möglichst einfache weise möglichst weitgehend zu reduzieren.

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Die Erfindung ist dadurch gekennzeichnet, d. zugekehrten Flügelkanten benachbarter Ventilatorflügel gegenüber einer durch die den Ventilatorflügeln am weitesten zugekehrten Teile der Speichen aufgespannte, zur Achse senkrechte Ebene hinsichtlich Abstand, Neigung, Krümmung, Länge und/oder Richtung einander unterscheiden.

Durch die eingeführte Ungleichmäßigkeit sind die durch benachbarte Ventilatorflügel angeregten Turbulenzen nicht mehr synchron im Takte des Flügelumlaufs und können sich deshalb auch nicht mehr zu einem einzigen Ton addieren.

Man kann den gewünschten Effekt erzielen, indem man eine der Bemessungen - Abstand, Neigung, Krümmung, Länge oder Richtung unterschiedlich ausstattet. Stärker wird die Reduktion, wenn man mehrere der genannten Bemessungen unterschiedlich ausgestaltet.

Man erzielt bereits eine Reduktion der Geräuschentwicklung, wenn sich jeweils die benachbarten Ventilatorflügel in der. angegebenen Weise unterscheiden, stärker jedoch wird die Geräuschunterdrückung, wenn jeder Ventilatorflügel sich gegenüber allen übrigen VentilatorflugeIn in der angegebenen Weise unterscheidet.

Besonders wirksame Geräuschunterdrückung/bei verhältnismäßig geringen konstruktiven Abweichungen von der gleichmäßigen Ausgestaltung erzielt man, wenn die Unterscheidungen Länge und Krümmung betreffen.

Bei der Massenherstellung lassen sich gewisse minimale Unterscheidungen toleranzbedingt gar nicht vermeiden, solche Unterscheidungen sind hier nicht gemeint, es sind vielmehr deutliche Unterscheidungen gemeint, die erheblich über den toleranzbedingt unvermeidlichen Differenzen liegen. Eine durch Unterscheidung bedingte Differenz beträgt vorzugsweise min-r destens 10 % (Prozent) der betreffenden Abmessung, das heißt

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wenn die Neigung 5° ist, ist die Differenz mindestens 0,5°. Wenn sich, wie vorzugsweise der Fall, alle Ventilator flügel gegenüber allen übrigen Ventilatorflügeln unterscheiden sollen und es sind fünf Ventilatorflügel vorgesehen, dann können die Neigungen der betreffenden fünf Flügelkanten betragen: 5°, 5,5°, 6°, 6,5°, 7°. Die Ventilatorflügel wird man dann nicht mit steigender Neigung auf den Umfang verteilen, sondern vielmehr bezogen auf die Neigung verstreut anordnen.

Man kann die Erfindung sehr vorteilhaft kombinieren mit den eingangs beschriebenen bekannten Maßnahmen zur Geräuschunterdrückung. Demzufolge ist eine bevorzugte Weiterbildung dadurch gekennzeichnet, daß die Speichen und die Ventilatorflügel jeweils gleichmäßig auf den Umfang verteilt sind und daß die Anzahl der vorgesehenen Speichen durch die Anzahl der vorgesehenen Ventilatorflügel nicht ganzzahlig teilbar ist.

Eine weitere bevorzugte Ausgestaltung der Erfindung ist dadurch gekennzeichnet, daß die axialen Projektionen der Speichen einerseits und der den Speichen zugekehrten Kanten der Ventilatorflügel andererseits in jeder Drehstellung des Ventilatorrades unparallel zueinander sind.

Die Erfindung wird nun anhand der beigefügten zeichnung näher erläutert.

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Inder Zeichnung zeigt: ,„,^: '.}'-..-

Figur 1 im Querschnitt die obere Hälfte eines in

eine Montagewand eingebauten Einbauventilators ,

Figur 2 den Einbauventilator aus Figur 1 in der Ansicht gemäß dem Pfeil II aus Figur 1,

Figur 3^Vbis 10 in entsprechender Darstellung wie in Figur

1 und 2, jedoch hinsichtlich der mit Figur 1 und 2 übereinstimmenden Details nicht weiter ausgezeichnet, weitere Ausführungsbei-r

spiele ^
Fig. 11 einen Teil einer Abwicklung eines weiteren

Ausführungsbeispiels eines Ventilatorlaufrades in Richtunq des Pfeiles XI in Figur 1.

In der Zeichnung ist mit \ ein kreiszylinderförmiges Rohrstück bezeichnet, das an-seinem saugseitig gelegenen Stirnrand 2 drei radial einwärts gerichtete, je um 120° versetzte Speichen 4, 5, 6 aufweist, die ein zentral gelegenes Lagerschild 7 für den Stator 3 eines Antriebsmotors 8 tragen. Die Motorachse ist mit 9 bezeichnet. Der Rotor ist gleichzeitig die Nabe 10 des Ventilatorrades 11, das koaxial zur Achse 9 vollständig innerhalb des Rohrstückes 1 angeordnet ist. Die Nabe 10 ist mit Ventilatorflügeln 12 bis 16 besetzt, die gleichmäßig auf den Umfang verteilt sind und sich im Raum zwischen Nabe 10 und Rohrstück 1 erstrecken.

Es sind insgesamt drei Speichen und fünf Ventilatorflügel vorgesehen. Das Teilerverhältnis 3 : 5 ist nicht ganzzahlig.

Die Speichen 4, 5, 6 erstrecken sich in radialer Richtung in einer zur Achse 9 senkrechten Ebene. Die Speichen definieren mit ihren am weitesten den Ventilatorflügeln zugekehrten Teilen die Speichenebene 20, die ebenfalls senkrecht auf der Achse 9 steht. Dieser speichenebene 20 unmittelbar gegenüber erstrecken sich im Interesse eines gedrängten Aufb'aus mit verhältnismäßig geringem Abstand die Ventilatorflügelkanten 22 bis 26. Bezogen auf die axiale Projektion aus Figur 2 erstrecken sich diese Ventilatorflügelkanten 22 bis 26 im spitzen Winkel 27 zur Radialrichtung 28. Sie können demzufolge während des Umlaufs nie eine stellung parallel zu den Speichen einnehmen, was für die Geräuschunterdrückung günstig ist.

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Die beiden in dem Ausführungsbeispiel nacn Figur 1 und 2 bis jetzt beschriebenen und verwirklichten Maßnahmen zur Geräuschunterdrückung, nämlich ein Teilerverhältnis, Anzahl der Speichen und der Ventilatorflügel, die nicht durch eine ganze Zahl teilbar ist, und die ständige Unparallelität der-axialen Projektion der Speichen und der diesen zugekehrten Ventilatorflügelkanten, gehören zum Stande der Technik, sie sind bei diesem Ausführungsbeispiel als zusätzliche Maßnahmen zur Ge-^: rauschunterdrückung eingesetzt. Man kann auf diese Maßnahmen aber auch verzichten. Die Maßnahmen zur Geräuschunterdrückung, die nach der Erfindung bei diesem Ausführungsbeispiel vorgesehen sind, werden nachfolgend beschrieben.

Die Ventilatorflügelkante 23 erstreckt sich, wie aus Figur 1 ersichtlich, parallel zur Speichenebene '20. Der Abstand beträgt gemäß Doppelpfeil 29 5 % des Innenradius 30 des^ .Rohrstücks 1 . Dieser Abstand gemäß Doppelpfeil 29 ist für^betreffenden Flügelkanten unterschiedlich, und zwar beträgt er für die Flügelkante 24 7 %, für die Flügelkante 25 9 %, für die Flügelkante 26 6 % und für die Flügelkante 22 8 %.

Die Umlaufrichtung ist durch den Pfeil 37 angezeigt. Dieser Umlaufrichtung entspricht eine Durchströmungsrichtung gemäß Pfeil 38. Demnach sitzen die Speichen auf der Saugseite. Die Speichen können auch auf der Druckseite sitzen, dann ist die Erfindung ebenfalls anwendbar, wesentlich ist, daß sich die Maßnahmen auf die jeweils den Speichen gegenüberliegenden Ventilatorflügelkanten beziehen.

Die nachfolgend zu beschreibenden Ausführungsbeispiele unterscheiden sich von dem Ausführungsbeispiel nach Figur 1 und nur durch die nachfolgend besonders angegebenen Merkmale.

Bei diesen Ausführungsbeispielen sind die Speichen mit 40 bis 51 und die Ventilatorflügel mit 60 bis 79 bezeichnet. Die den Speichen zugekehrten Ventilatorflügelkanten sind mit 80 bis 99 bezeichnet.

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Gemäß Figur 4 ist die Flügelkante 80 um einen Radius 101 gekrümmt. Der Radius 101 beträgt 80 % des Radius 30. Dieser Radius, mithin auch die entsprechende Krümmung ist bei allen Ventilatorflügelkanten 80 bis 84 unterschiedlich, und zwar beträgt er, bezogen auf den Radius 30, für die Ventilatorflügelkante 81 220 %, für die Ventilatorflügelkante 82 160 %, für die Ventilatorflügelkante 83 200 % und für die Ventilatorflügelkante 84 140 %. Die Länge der Ventilatorflügelkante 80 gemäß Doppelpfeil 102 beträgt 30 % des Radius 30. Diese Länge ist bei den anderen Ventilatorflügeln unterschiedlich, und zwar beträgt sie für die Ventilatorflügelkante 81 38 %, für die Ventilatorflügelkante 82 26 %, für die Ventilatorflügelkante 83 34 % und für die Ventilatorflügelkante 84 22 %.

Nach Figur 5 und 6 beträgt der spitze winkel 27 für Ventilatorflügelkante 85 10°. Der entsprechende Winkel für anderen Ventilatorflügelkanten ist unterschiedlich, und zwar beträgt er für die Ventilatorflügelkante 86 39°, für die Ventilatorflügelkante 87 30°, für die Ventilatorflügelkante 88 36° und für die Ventilatorflügelkante 89 33°.

Gemäß Figur 7 steht die Ventilatorflügelkante 90 im spitzen Winkel 104 zu der Speichenebene 20, Dieser spitze Winkel beträgt für Ventilatorflügelkante 90 12°, .für die Ventilatorflügelkante 91 18°, für die Ventilatorflügelkante 92 14°, für die Ventilatorflügelkante 93 20° und für die Ventilatorflügelkante 94 '16°.

Bei dem in Figur 9 dargestellten Ausführungsbeispiel ist die Ventilatorflügelkante 95 über einen Radius 105, der sich parallel zur Achse 9 erstreckt, gekrümmt. Die Länge dieses Radius 105 beträgt für die Ventilatorflügelkante 95 100 % des Radius 30, für die ventilator flügelkante 96 180 %,' für die Ventilatorflügelkante 97 60 %, für die Ventilatorflügelkante 98 200 % und für die Ventilatorflügelkante 99 120 %.

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Die in den verschiedenen Ausführungsbeispielen angeführten Bemessungsunterschiede können in anderen Ausführungsbeispielen auch miteinander kombiniert sein. Mit anderen Worten, es können die Bemessungsunterschiede der Ventilatorflügelkanten aus dem Ausführungsbeispiel nach Figur 3 bis 6 zum Beispiel in einem einzigen Ausführungsbeispiel vereint sein.

Figur 11 zeigt einen Teil einer Abwicklung eines Ventilatorlaufrades mit Ventilatorflügeln 111 in Richtung des Pfeiles XI in Figur 1. Dabei wurde das Rohrstück 1 und andere Einzelheiten weggelassen. Auch hier sind wie in Figur 1 fünf Ventilatorflügel 111 vorgesehen, die alle identisch sind, d. h. die gleiche Form aufweisen, aber mit unterschiedlichen Anstellwinkeln (El, E2, E3, E4, E5) auf der Nabe 10 angeordnet sind, so daß auch hier der Abstand gemäß Doppelpfeil 29 für jede Flügelkante unterschiedlich ist, "wie beispielsweise in Figur Dieses Ausführungsbeispiel ist insbesondere für Ventilatoren interessant, die bereits produziert werden, da vorhandene Teile verwendbar sind und wie bei den übrigen vorbeschriebenen Ausführungsbeispielen bei im wesentlichen gleicher Förderleistung eine wesentliche Geräuschreduzierung erreicht wird.

Während eine ungleichmäßige Beschaufelung durch ungleiche Flügelteilung, d. h. unregelmäßige, nicht äquidistante Position ' gleicher Flügel über dem Umfang bekannt ist, sieht die Erfindung Unregelmäßigkeiten an den Flügeln selbst, insbesondere an den den Speichen zugekehrten Kantenbereichen vor. Neben den genannten, erfindungsgemäß zu variierenden Größen können auch noch der Flügelgrundriß, die Flügeldicke, der Einstellwinkel, die Schaufelkrümmung selbst, bzw. die Verwindung der Schaufeln über dem Umfang unregelmäßig sein, d. h. variieren. Diese Größen sind mit den zuerst (oben)genannten z. T. verknüpft.

Es versteht sich, daß die Speichen vom Rohrstück außen an seinem einen axialen Ende nach innen (wesentlich radial) verlaufen, wobei darunter auch geradlinige oder geschweifte Speichen mit größeren , spitzen Winkeln (bis 60 ) zur Radialen fallen.

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Claims (1)

1. ANSPRÜCHE:

   1. Einbauventilator mit einem Ventilatorrad, das koaxial in einem Rohrstück eines Gehäuses gelagert ist,

   bei dem die Nabe des Ventilatorrades Rotor eines zentral gelagerten Antriebsmotors ist, dessen S.tator mit radial gerichteten, dicht am einen Ende des Ventilatorrades sich erstreckenden Speichen am Rohrstück gelagert ist, und

   mit Ventilatorflügeln, die auf den umfang des Ventilatorrades verteilt sind und sich im Raum zwischen Nabe und Rohrstück erstrecken, dadurch gekennzeichnet,

   daß die den Speichen ( 4-6; 40-51 ) zugekehrten Flügelkanten ( 22 - 26; 80-99 ) benachbarter Ventilatorflügel ( 12-16; 60- 79) gegenüber einer durch die den Ventilatorflügeln am weitesten zugekehrten Teile der Speichen aufgespannte, zur Achse ( 9 ) senkrechte Ebene ( 20 ) hinsichtlich Abstand, Neigung, Krümmung, Länge und/oder Richtung einander unterscheiden.

   2. Einbauventilator nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß jeder Ventilatorflügel (12 - 16; 60 - 79) gegenüber

   allen übrigen Ventilatorflügeln die Unterscheidungen aufweist.

   3. Einbauventilator nach Anspruch 1 oder r2, dadurch gekennzeichnet, · '

   daß die Unterscheidungen Länge und Krümmung betreffen. (Fig. 3 und 4).

   4· Einbauventilator nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet,

   daß eine durch eine Unterscheidung bedingte Differenz mindestens 10 % (Prozent) der betreffenden Abmessung beträgt.

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   5. Einbauventilator nach einem der vorhergehenden Ansprucne, dadurch gekennzeichnet,

   daß die Speichen ( 4 - 6; 40 - 51 ) und die Ventilatorflügel ( 12-16; 60-79 ) jeweils gleichmäßig auf den Umfang verteilt sind und

   daß die Anzahl der vorgesehenen Speichen durch die Anzahl der vorgesehenen Ventilatorflügel nicht ganzzahlig teilbar ist.

   6. iäinbauventilator nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet,

   daß die axialen Projektionen der Speichen ( 4-6; 40-51) einerseits und der den Speichen zugekehrten Kanten ( 22 - 26; 80 - 99 ) der Ventilatorflügel ( 12 - 16; 60 - 79) andererseits in jeder Drehstellung des Ventilatorrades ( 11 ) unparallel zueinander sind.

   7. Einbauventilator nach Anspruch 1, dadurch g e k e η η ζ e i c h-n e t , daß durch unterschiedliche Neigung bzw. Anstellwinkel (£. 1 bis £ 5) benachbarter formgleicher Ventilator flügel (111) zur Achse (9) unterschiedliche Abstände (29) zwischen den Speichen (4-6) und den den Speichen zugekehrten Ventilatorflügelkanten gebildet werden.

   8. Einbauventilator mit einem Ventilator-fad, das koaxial in einem RohrstücK eines Gehäuses gelagert ist,

   bei dem die Nabe des Ventilatorrades mit dem Rotor eines zentral gelagerten Antriebsmotors verbunden ist, dessen Stator mityraaial gerichteten, dicht am einen Ende des Ventilatorrades sich erstreckenden Speichen am Rohrstück gehaltert ist, und

   mit Ventilatorf lügein, die auf den Umfang des V.entilätorrades verteilt sind.und sich im Raum zwischen Nabe und Rohrstück erstrecken, insbesondere ein. Ventilator nach einem der Ansprüche 2 bis 7^ dadurch gekennzeichnet,

   daß die den Speichen (4-6; 40-51) zugekehrten Flügelkanten (22-26; 80-99) benachbarter Ventilatorflügel (12-16; 60-79) gegenüber einer durch die den Ventilatorflügeln am meisten zugekehrten, nächsten Teile der Speichen aufge-

   DE-471 20,04.1986

   spannteriFläche (20)·* hinsichtlich Abstand, Neigung, Krümmung, Länge und/oder Richtung einander unterscheiden.

   9. Einbauventilator mit einem Ventilatorrad, das koaxial in einem Rohrstück eines Gehäuses gelagert ist,

   bei dem die Nabe des Ventilatorrades mit dem Rotor eines zentral gelagerten Antriebsmotors verbunden ist, dessen Stator mitvradial gerichteten, dicht am einen Ende des Ventilatorrades sich erstreckenden Speichen am Rohrstück gehaltert ist, und

   mit Ventilatorflügeln, die auf den Umfang des Ventilatorrades verteilt sind und sich im Raum zwischen Nabe und Rohrstück erstrecken, insbesondere . ein Ventilator nach einem der Ansprüche 2 bis 7, dadurch gekennzeichnet,

   daß alle oder zumindest ein Teil der den Speichen gegenüberliegenden Flügelkanten (22-26; 80-99) ungleich ausgeführt sind.

   10. Einbauventilator nach Anspruch 8 oder 9, dadurch gekennzeichnet ,

   daß die Fläche (20) eine zur Achse (9) senkrechte Ebene ist.

   11. Einbauventilator nach einem der Ansprüche 1 bis 10, dadurch gekennzeichnet,

   daß die Flügelteilung gleich ist, d. h. die Abstände zwischen den vorderen Flügelwurzeln gleich groß sind.