VENTILATOR AIR FLOW REGULATION ARRANGEMENT

Abstract: 1. Device for ventilators (1) in ventilator systems with suction connection pieces (6) integrated within the ventilator casing (2), especially for radial ventilators, for regulating the air volume flow of the ventilator, whereby the induction, in which the wall which separates the inlet chamber (7) from the pressure chamber (5), has one or several openings (12) aligned in it, the area of cross-section of which can be varied using the flaps (13, 14) fitted to the openings, and whereby the flaps are adjustable via rods, characterized by the fact, that the openings (12) are aligned with the suction connection pieces (6), whereby the suction connection pieces (6) from the sole casing wall between the inlet chamber (7) and the pressure chamber (5), that the flaps (13) and their adjusting rods are aligned in the pressure chamber (5) within the casing (2) and that the front edges of the blades of the flaps (13) insert into the inside of the pressure chamber (5) roughly paralel to the axes of the flaps when the openings (12) are opened, and remain in front of the axes fo the flaps (13), seen from the direction (arrow) of the bucket wheel (3).

Description: Vorrichtung an Ventilatoren zur Regelung des Luftvolumenstromes. Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung an Ventilatoren für lufttechnische Anlagen, insbesondere an Radialventilatoren, zur Regelung des Luftvolumenstromes des Ventilators. In lufttechnischen Anlagen ist es erforderlich den Luftvolumenstrom einer Anlage bzw. eines Prozesses den Gegebenheiten anzupassen. Bei Verwendung von Radialventilatoren in einer lufttechnischen Anlage kann dies durch Regelung der Ventilator-Drehzahl erreicht werden oder durch Drosselung des geförderten Luftstromes oder dadurch, dass man dem Luftstrom vor Eintritt in das Schaufelrad einen Drall erteilt. Von den aufgeführten Regelmöglichkeiten hat sich die Regelung des Dralles des angesaugten Luftstromes wegen ihrer Wirtschaftlichkeit bei relativ geringen Investitions- kosten am günstigsten erwiesen. Diese Regelung des Luftvolumenstromes mittels des Dralles wird in bekannten Anlagen durch Vorschalten einer sogenannten Dralldrossel vor das Ventilatorgehäuse bzw. den Ansaugen stutzen erreicht. Diese vorgeschaltete Dralldrossel weist Leitschaufeln auf, die verstellbar sind. Je nach Stellung der Leitschaufeln der Dralldrossel erhält der über den Saugstutwen angesaugte Luftstrom einen entsprechenden Drall, der den Luftstrom in Umfangerichtung bzw. quer zur Acherichtung des Ventilators verlaufen lässt. Dadurch wird bewirkt, dass sich in Abhängigkeit von der 8t.flung der leitschaufeln der Drlidrossel die gennlinie.dss.Ven- tilators hebt oder senkt. Die Antriebs-Drehzahl des Ventilators bleibt über die ganze Regelbreite konstant. Der Leistungsbedarf des Ventilators steigt oder fällt bei Änderung der Kennlinie entsprechend, wodurch im Teillastbetrieb einer Anlage erhebliche Energieeinsparungen möglich sind. Diese vorgeschaltete Dralldrossel weist aber den Nachteil auf, dass sie in der Herstellung sehr kostenaufwendig ist und, abgesehen von dem Platzbedarf, für den Anbau bzw, den Einbau in eine Anlage noch zusätzliche Kosten entstehen. In dem Buch "Yentilatoren - Entwurf und Betrieb der Radial, Axial und Querstromventilatoren" von B.Eck, erschienen im Springerverlag Berlin - Heidelberg - N,Y. 1972 (5. Auflage), ist auf Seite 356, Abb. 353, eine hydraulische Drallerteilung dargestellt und kurz beschrieben. Bei dieser hydraulischen Drallerteilung wird die Dralldrossel mit ihren Leitschaufeln durch eine Anordnung ersetzt, die vor dem Ventilatorgehäuse bzw. dem Saugstutzen angeordnet ist bzw. an der Stelle des Saugstutzens an der sich eine Rohrleitung befindet, die mit dem Yentilatorgehäu se verbunden ist. Die Anordnung besteht aus einem die Rohrleitung umgebenden Rohrstück, in das über zwei Öffnungen in der Seitenwand des Ventilatorgehäuses r;uft aus dem Druckraum des Ventilators eindringen kann. Das Rohrstück weist als Verbindung zu der Rohrleitung zwei sich gegen überliegende Schlitze auf, die durch verstellbare Klappen abgedeckt sind. Werden die die Schlitze abdeckenden Klappe pen geöffnet, 80 kann über die in der Seitenwand des Ventilatorgehäuses angeordneten Schlitze Druckluft aus dem Druckraum des Ventilatorgehäuses über das die Rohrleitung umgebende Rohrstück durch die geöffneten Schlitze in die Rohrleitung strömen. Dabei erzeugt die in die Rohrleitung einströmende Luft einen Drall in dem angesaugten Luftstrom, der in Umfangsrichtung bzw. quer zur Achsrichtung des Ventilators verläuft. Diese Ausführung der Drallerzeugung im durch den Ventilator angesaugten Luftstrom innerhalb der Rohrleitung vermeidet zwar die Vorschaltung einer sehr kostenaufwendig herzustellenden Dralldrossel, verwendet aber ein die Rohrleitung umgebendes Rohrstück, in dem auf engstem Raum Klappen angeordnet sind, die so verstellt werden müssen, dass die zwischen dem Rohrstück und der Rohrleitung angeordneten Schlitze abgedeckt oder geöffnet werden, was eine präzise Mechanik erfordert. Dies und der zusätzliche Raumbedarf für das die Rohrleitung umgebende Rohrstück lässt eine sehr aufwendige Ausführung erkennen, die auf engstem Raum nicht einsetzbar ist. Aufwendige Konstruktion und grosser Platzbedarf in Achsrichtung haben letztendlich dazu geführt, dass dieser Konsstruktlonevorschlag sich beim Bau von Ventilatoren nicht durchsetzen konnte. Es ist deshalb die Aufgabe.der vorliegenden Erfindung, eine technisch gleichwertige Vorrichtung zur Drallerzeugung zu schaffen, die ohne zusätzlichenPlatzbedarf in Acherichtung eines Ventilators einfacher und wesentlich kostengünstiger herzustellen ist. Diese Aufgabe wird durch die im Kennzeichen des Anspruches 1 angegebenen Massnahmen gelöst. Weiterbildungen des Gegenstandes nach der Erfindung sind in den Unteransprüchen enthalten. Durch die einfacher und kostengünstiger herzustellende Vorrichtung nach der Erfindungerfährt der durch den Saugstutzen enge saugte Luftstrom einen Drall, wie bei der Dralldrossel, ohne eine solche vor das Ventilatorgehäuse einbauen zu müssen. Eine Verdickung einer eventuell vorgeschalteten Rohrleitung durch das diese umgebende Rohrstück und die Anbringung der Mechanik zur Verstellung der Klappen über den Schlitzen zwischen dem Rohrstück und der Rohrleitung auf engstem Raum entfällt ebenfalls. Eine Ausführung ohne vorgeschaltete Rohrleitung sieht der Konstruktionevorschlag in dem Buch "Ventilatorent nicht vor und ist auch dem knappen Text nicht zu entnehmen. Deshalb eignet sich die Vorrichtung nach der Erfindung, die ohne eine vorgeschaltete Rohrleitung aus- kommt, besonders bei beengten Platzverhältnissen, bei denen der Anbau bekannter Drallvorrichtungen überhaupt nicht möglich wäre. Die Vorrichtung nach der Erfindung kommt mit weniger und leichter verstellbaren Teilen aus, als dies bei einer Dralldrossel oder einer Anordnung zur hydraulischen Drallerteilung der Fall ist, und kann in bestehende Anlagen auch nachträglich ohne zusätzlichen Platzbedarf eingebaut werden. Weitere Vorteile des Gegenstandes nach der Erfindung sind in der nachfolgenden Beschreibung aufgeführt. Die Erfindung wird anhand von Beispielen beschrieben. In den Zeichnungen zeigt Fig. 1 einen Ventilator mit einer in Saugrichtung vor geschalteten Dralldrossel in perspektivischer Sicht, Fig. 2 einen Ventilator nach Fig. 1 mit einer vorge schalteten Dralldrossel, von der Seite her ge sehen und schematisch geschnitten dargestellt, so dass die Funktionsteile sichtbar sind, Fig. 3 einen Ventilator-it einer Vorrichtung nach der Erfindung, in perspektivischer Darstellung, Fig. 4 einen Ventilator nach Fig. 3, in der Darstellung nach Fig. 2, Fig. 5 ein Schaufelrad mit Saugstutzen ohne Gehäuse mit einer Weiterbildung der Vorrichtung nach der Er findung, in perspektivischer Darstellung, Fig. 6 einen Ventilator mit einem Schaufelrad und einem Saugstutzen nach Fig. 5 und einem strichpunktiert gezeichneten Gehäuse, in der Darstellung nach Fig. 2, Fig. 7 ein Schaufelrad mit Saugstutzen ohne Gehäuse mit einer anderen Weiterbildung der Vorrichtung nach der Erfindung, in perspektivischer Darstellung, Fig. 8 einen Ventilator mit einem Schaufelrad und einem Saugstutzen sowie einem strichpunktiert gezeich neten Gehäuse, in der Darstellung nach Fig. 2. In Fig. 1 ist mit 1 ein Radialventilator bezeichnet, an dessen Ansaugfläche 7' (Fig. 2) im Saugstutzen 6 eine bekannte Dralldrossel 8 angeordnet ist, mit verstellbaren Leitschaufeln 10, die an den Stellen 9 gelagert sind. Anschliessend an die Dralldrossel 8 ist eine Je nach Anlage längere oder kürzere Rohrleitung 11 zum Ansaugen des Luftstromes montiert. Innerhalb des Ventilatorgehäuses 2 ist auf einer Welle 4 (Fig. 2) das Schaufelrad 3 des Ventilators 1 befesetigt. Der Antrieb des Ventilators 1, der über die Welle 4 erfolgt, ist nicht dargestellt. In dem Gehäuse 2 des Ventilators 1 befindet sich der Druckraum 5, Der Druckraum 5 ist durch einen Saugstutzen 6, der sich in Richtung ds Schaufelrades verjüngt, gegenüber der Ansaugfläche 7t (Fig. 2) abgedichtet, Der Saugstutzen 6 selbst ist mit dem Gehäuse 2 fest verbunden. Fig. 2 zeigt die bisher beschriebene Anordnung nach Fig. 1, von der Seite her gesehen und schematisch geschnitten dargestellt, so dass die Punktionsteile sichtbar sind. In Pig. d ist der Antrieb des Ventilators 1 über die Welle 4 nicht dargestellt. Die Leitschaufeln 10 der Dralldrossel 8 sind in der geöffneten Stellung dargestellt und liegen in dieser Stellung etwa parallel zur Strömungsrichtung des durch die Rohrleitung 11 angesaugten Luftstromes. Lenkt man die Leit- schaufeln 10 aus dieser Stellung aus, so entsteht hinter der Dralldrossel 8 ein Drall in dem angesaugten Luftstrom, d.h. durch den Drall entsteht eine Strömung, die quer zur Achsrichtung verläuft und die bewirkt, dass die Kennlinie des Ventilators 1 gehoben oder gesenkt wird, wobei die Drehzahl des Antriebes während der Anhebung oder der Senkung der Kennlinie des Ventilators 1 konstant bleibt. Der Leistungsbedarf des Ventilators 1 steigt oder fällt bei Anhebung oder Senkung der Kennlinie entsprechend, wodurch im Teillastbetrieb einer Anlage erhebliche Energieeinsparungen möglich sind. Bei einer Wirtschaftlichkeitsrechnung stellt sich für die Dralldrossel als besonders nachteilig heraus, dass sie auch schon im voll geöffneten Zustand Verluste verursacht und der Antriebsmotor mehr Leistung aufnimmt, verglichen mit einem Ventilator ohne Dralldrossel. Darüber hinaus erfordert die Mehrzahl der bekannt gewordenen Dralldrosselkonstruktionen spürbaren axialen Bauraum. Wie Fig. 2 beispielsweise ganz deutlich zeigt, benötigt diese Dralldrossel einen erheblichen Platzbedarf, so dass bei engen Plttzverhältnissen beim Einbau in eine Anlage die Verwendung einer Dralldrossel 8 überhaupt nicht möglich ist. Fig. 3 zeigt einen Ventilator 1 mit einer Vorrichtung nach der Erfindung. In dem perspektivisch dargestellten Ventilator 1 ist das Gehäuse mit 2, das Schaufelrad mit 9, die Welle mit 4, der Druckraum mit 5 und der Saugstutzen, der den Druckraum 5 gegenüber der Ansaugfläche 7' (Fig. 4) abschliesst, mit 6 bezeichnet. In dem mit dem Gehäuse 2 fest verbundenen Saugstutzen 6 sind ein oder mehrere Öff- nungen 12 angebracht, die eine Verbindung zwischen dem Druckraum 5 und dem Saugraum 7 hinter dem Saugstutzen 6 herstellen. Diese Öffnungen 12 sind in dem Beispiel nach Fig. 3 mit Klappen 13 versehen, die über ein Gelenk 13 an dem Saugstutzen 6 befestigt sind und sich in Richtung des Druckraumes 5 über ein nicht dargestelltes Gestänge öffnen und schliessen lassen, d.h. die Grösse der Öffnungen 12 von der Stellung ganz abgedeckt" bis zu der Stellung ganz geöffnet" variieren. Wie aus Fig. 4 hervorgeht, die eine Seitenansicht der Anordnung nach Fig. 3 darstellt, ragt die Klappe 13 (nur eine ist sichtbar) in geöffneter Stellung in den Druckraum 5 hinein. Sie wirkt auf zweifache Weise, zum einen entsteht beim Inbetriebsetzen des Ventilators 1 in dem Druckraum 5 ein Druck, der bei geöffneter Klappe 13 durch die öffnungen 12 im Saugstutzen 6 direkt zwischen dem Schaufelrad 3 und der Ansaugfläche 7', also im Saugraum 7, auf den angesaugten Luftstrom einwirkt. Es entsteht dadurch in dem angesaugten Luftstrom, unmittelbar vor Eintritt in den Druckraum 5 über das Schaufelrad, ein Drall, der die Strömung des angesaugten Luftstromes - wie bei einer Dralldrossel 8 (Fig. 1 und 2) - quer zur Achsrichtung verlaufen lässt und je nach Stellung der Klappen 13 über den Öffnungen 12 im Saugstutzen 6 die Kennlinie des Ventilators 1 entsprechend beeinflusst Der Effekt der Drallerteilung wird andererseits noch unterstützt durch die Form der Klappe 13. Im Druckraum 5 herrscht nämlich eine dem Schaufelraddrehsinn gleichgerichtete, kreisförmige Suitbewe- gung. Durch das in Fig. 3 gezeigte, gegen den Luftstrom gerichtete Blatt der Klappe 13 wird die Bewegungsenergie des rotierenden Buftstromcs dazu ausgenutzt, der angesaugten Luft im gleichen Drehsinne einen Impuls, nämlich den zur Regelung notwendigen Drall, zu erteilen. Die zu den Achsen der Klappen 13 etwa parallel verlaufenden Vorderkanten der Blätter der Klappen 13 tauchen beim Öffnen der Öffnungen 12 in das Innere des Druckraumes 5 ein und liegen, im Drehsinn (Pfeil) des Schaufelrades 3 gesehen, vor den Achsen der Klappen 13. Auf gleiche Art und Weise wird ein positiver Effekt erzielt, wenn, wie zu den Fig, 5 und 6 noch beschrieben wird, die Blätter der Klappen 14 beim Öffnen der Öffnungen 12 in den Saugraum 7 hineinragen. In dem Druckraum 5 oder innerhalb des Saugstutzens 6 ist genügend Platz vorhanden, um die Mechanik zur Verstellung der Klappen 13 anzuordnen. Damit kann mit einfachen me- chanischen Mitteln derselbe Effekt erreicht werden, wie beim Betrieb eines Ventilators 1 mit einer Dralldrossel 8, wie in Fig. 1 und 2 dargestellt und beschrieben. Der Wirkungss grad des Ventilators 1 mit der erfindungsgemässen Vorrichtung, wie in Fig. 3 und 4 dargestellt, iBt bei geschlossenen Öffnungen 12 im Saugstutzen 6 mit dem Wirkungsgrad eines Ventilators 1 ohne Dralldrossel 8 identisch und entspricht bei Tätigwerden der Regeleinrichtung, d,h. Klappe 13 in verschiedenen geöffneten Stellungen, dem Wirkungsgrad unter Verwendung einer Dralldrossel 8. Die Fig. 5 bis 8 zeigen Weiterbildungen der Vorrichtung nach der Erfindung. Fig. 5 zeigt ein Schaufelrad mit Saugstutzen ohne Gehäuse in perspektivischer Darstellung. Die Bezugszeichen sind für die gleichen Teile dieselben wie in den Fig. 3 und 4. Die Öffnungen 12 im Saugstuten 6 sind bei dieser Ausführung einer Weiterbildung nach der Erfindung mit einer Klappe 14 versehen, die an der Innenseite des Saugstutzens6, also im Saugraum 7, über ein Gelenk 14' beweglich angeordnet, so dass die Öffnungen 12 mit den Klappen 14 ganz verschlossen oder mit beliebigen Zwischenstellungen die Klappen 14 so bewegt werden, dass die Plächen der Öffnungen 12 vollkommen geöffnet sind. Dabei wird, wie zu den Fig. 3 und 4 beschrieben, auf gleiche Art und Weise ein positiver Effekt erzielt, wenn die Blätter der Klappen 14 beim Öffnen der Öffnungen 12 in den Saugraum 7 hineinragen. Dabei tauchen die zu den Achsen der Klappen 14 etwa parallel verlaufenden Vorderkanten der Blätter der Klappen 14 beim Öffnen der Öffnungen 12 in das Innere des Saugraumes 7 ein und liegen, im Drehsinn des Schaufelrades 3 gesehen, hinter den Achsen der Klappen 14. In dem Raum hinter dem Saugstutzen 6 bzw. im Saugraum 7 ist genügend Platz vorhanden, um die nicht dargestellte Me- chanik zur Verstellung der Klappen 14 von einer vollkommen geschlossenen Stellung in verschiedene Zwischenstellungen bis zur vollkommenen Offenstellung problemlos unterzubringen, Fig. 6 zeigt eine Ausführung eines Ventilators 1 nach Fig.5, von der Seite her gesehen und schematisch geschnitten gezeichnet, so dass die Funktionsteile gut zu erkennen sind. Die Wirkungen bei geschlossenen oder geöffneten Klappen 14 über den Öffnungen 12 sind dieselben, wie ausführlich in den Fig. 3 und 4 beschrieben. Fig. 7 zeigt ein Schaufelrad mit einem Saugstutzen 6 ohne Gehäuse in perspektivischer Darstellung. Für die gleichen Teile, wie bisher beschrieben, wurden dieselben Bezugszeichen verwendet. Das in Fig. 7 und 8 dargestellte weitere Ausführungsbeispiel zeigt zur Öffnung oder Schliessung der Öffnungen 12 Schieber 15, die in entsprechend angeordneten Führungsbahnen 16 und 17 gleiten können, von denen in der Darstellung aber nur ein Schieber 15 zu sehen ist. Diese Führungsbahnen 16 und 17, wie in den Fig, 7 und 8 dargestellt, können sowohl auf dem Saugstutzen 6 innenhalb des Druckraumes 5, als auch auf der Innenseite des Saugstut zens 6 im Saugraum 7 angeordnet sein. Die Schieber 15 sind durch ein nicht dargestelltes Gestänge von der vollkommen geschlossenen Stellung der Öffnungen 12 tiber Zwischen stellungen bis zu der vollkommen geöffneten Fläche der Öffnungen 12 verstellbar. Ausser dem dargestellten Bespiel, bei dem nur ein Schieber 15 zu sehen ist, können huber den Umfang des Saugstutzens 6 verteilt auch mehrere Schle- ber 15 mit entsprechenden Führungen 16 und 17 angeordnet sein. Im Druckraum 5 oder im Saugraum 7 hinter dem Saugstutzen 6 ist genügend Platz vorhanden, um die nicht dargestellte Mechanik zum Verstellen der Schieber 15 unterzubringen. Fig. 8 zeigt das erfindungsgemässe Ausftihrungsbeispiel nach Fig. 7 von der Seite her gesehen und schematisch geschnitten dargestellt, so dass die Funktionsteile gut zu sehen sind. Ausser dem einen dargestellten Schieber 15 mit entsprechenden Führungsbahnen 16 und 17, können, wie bereits erwähnt, über den Umfang des Saugstutzens 6 verteilt, sowohl im Druckraum 5 als auch im Saugraum 7 hinter dem 5aug stutzen 6 zwei oder mehrere Schieber 15 mit entsprechenden Führungsbahnen 16 und 17 oder anderen Anordnungen angeordnet sein. Es ist auch denkbar an den Schiebern 15, senk- recht zur Fläche der Schieber 15, Ansätze anzubringen, deren Flächen wie die Blätter der Klappen 13 und 14 (Fig.3 bis 6) als Schöpfkellen in dem Luftstrom wirken.

Claims: Patentansprüche 1. Vorrichtung an Ventilatoren für lufttechnische Anlagen, insbesondere an Radialventilatoren, zur Regelung des Luftvolumenstromes des Ventilators, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t, dass zwischen dem Druckraum (5) des Ventilators (1) und dem Saugraum (7) zum Ansaugen der Luft eine oder mehrere Öffnungen (12) angeordnet sind, deren Fläche durch an den Öffnungen (12) angebrachte Klappen (13, 14) oder Schieber (15) variierbar ist. 2. Vorrichtung an Ventilatoren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Öffnungen (12) in dem Saugstutzen (6) des Ventilators (1) angeordnet sind. 3. Vorrichtung an Ventilatoren nach einem der Ansprüche 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Klappen (13, 14) über Gelenke (13', 14') an dem Saugstutzen (6) beweglich befestigt sind. 4. Vorrichtung an Ventilatoren nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Achsen der Blätter der Klappen (13, 14) in Achsrichtung des Ventilators (1) verlaufen. 5. Vorrichtung an Ventilatoren nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Schieber (15) in Anordnungen gleitend über die Öffnungen (12) verschiebbar sind, 6. Vorrichtung an Ventilatoren nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass die Schieber (15) in an dem Saugstutzen (6) befestigten Führungsbahnen (16, 17) gleitend verschiebbar sind. 7. Vorrichtung an Ventilatoren nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass die Klappen (13) oder Schieber (15) und das diese verstellende Gestänge im Druckraum (5) innerhalb des Gehäuses t2) angeordnet sind. 8. Vorrichtung an Ventilatoren naoh einen der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass die zu den Achsen der Klappen (13) etwa parallel verlaufenden Vorderkanten der Blätter der Klappen (13) beim Öffnen der Öffnungen (12) in das Innere des Druckraumeg (5) eintauchen und, im Drehsinn (Pfeil) des Schaufelrades (3) gesehen, vor den Achsen der Klappen (13) liegen. 9. Vorrichtung an Ventilatoren nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass die Klappen (14) oder Schieber (15) und das diese verstellende Gestänge ausserhalb des Druckraumes (5) hinter dem Saugstutzen (6) im Saugraum (7) angeordnet sind. 10. Vorrichtung an Ventilatoren nach einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, dass die zu den Achsen der Klappen (14) etwa parallel verlaufenden Vorderkanten der Klappen (14) beim Öffnen der Öffnungen (12) in das Innere des Saugraumes.(7) eintauchen und, im Drehsinn des Schaufelrades (3) gesehen, hinter den Achsen der Klappen (14) liegen.

Inventors: KOHLER, HEINRICH, DIPL.-ING., SUNDER-PLASSMANN, CHRISTOPH, DIPL.-ING., Köhler, Heinrich, Dipl.-Ing.
Applicants: SIEGLE + EPPLE GMBH & CO., KG
Application year: 1985
Main classification: F04D29
IPC codes: F04D29