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in seinem Durchmesser gegenuber dem Einsaugteil vergroBertes Axial­rad angeordnet ist, das mit hoherer Drehzahllauft, um schon vor dem Eintritt in das Radialrad eine nennenswerte Vorverdichtung zu errei­chen. Das gleiche versucht eine franzosische KonstruktionAbb. 477, die drei verschieden angestellte Axiallaufer besitzt. Da diese Laufer all­seitig aujJerst sauber bearbeitet und gegliittet sind, handelt es sich um sehr kostspielige Konstruktionen.

Kennzeichnend fUr dieses Geblase ist das meist vorkommende Leit­rad, mit anschlieBendem Spiralgehause. Selbst unterteilte Leitrader trifft man hier an. Abb. 477 b zeigt das Leitrad des vorhin erwahnten franzosischen Laufers.

Wirkungsgrade von 70% bis 80% werden mit diesen Geblasen er­reicht.

Die gleichen Geblase werden heute serienmaBig bei allen kleinen nberladegeraten fUr Lastfahrzeuge verwendet.

F. Konstruktive Gestaltung und Konstruktionsmerkmale von Gebliisen

XVIII. Vbersicht

155. Typische Ausfiihrungen von Ventilatoren

Neuer Kombinationsventilator. Das Aufkommen des, Hochleistungs­ventilators und die Neuentwicklung von Trommellaufern gab inzwi­schen AniaB Zu einer uberaus praktischen Kombination. Es steUte sich namlich heraus, ,daB der Hochleistungslaufer und ein guter Trommel­laufer fast genau das gleiche Gehause benutzen konnen, wenn die AuBendurchmesser ungefahr gleich sind. So besteht die Moglichkeit, fur das gleiche Gehiiuse entweder das Hochleistungsgeblase oder auch den Trommellaufer zu verwenden. Bei Ausnutzung der bei beiden Geblasen moglichen Umfangsgeschwindigkeiten ergibt sich dabei fol­gendes Bild. Bei in etwa gleicher Fordermenge wird beim Trommel­laufer ein Hochstdruck von ca. 100 mm WS und beim Hochleistungs­geblase etwa 280 mm WS erreicht. Mithin kann der Druck bei etwa gleicher Fordermenge fast verdreifacht werden, d. h. Auswechselungs­moglichkeit.

Das mogliche Kennlinienfeld, welches sich so fUr verschieden groBe Gehiiuse ergibt, zeigt Abb.478. Die Grenzen in den Fordermengen sind dabei gemiiB den praktischen Erfordernissen auBerordentlich weit von 600 bis 20000 m3Jh

Diese Kombinationsgeblase haben sich inzwischen als Standard­ausfUhrungen in der Industrie eingefUhrt.

B. Eck, Ventilatoren© Springer-Verlag Berlin Heidelberg 2003

155. Typische Ausfiihrungen von Ventilatoren 475

Verschiedene Bauformen. Am Beispiel der Abb.479 (Ausfuhrung der Firma Turbon) mag die heutige normale Form fUr hochwertige Trommellaufer gezeigt werden. Die Schaufeln werden einzeln genietet oder geschweiBt, wahrend bei kleineren Ausfuhrungen die bereits fruher (S . 162) gezeigte Form von Torrington mit Beschaufelung, die

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Abb.479. TrommeHaufer der :Fa. Turbon

Abb.478 (statt flpg lies fly)

Abu . 480. TrommeHaufergeblase von Fa. Turbon, mit Vertellbarkeit von Gehliuse und :Motor

aus einem Blechstuck gestanzt 8ind, verwendet werden. Die ebenfalls von der Firma Turban dazu benutzte Gehauseform Abb. 480 laBt eine Ausfuhrung erkennen, die in sehr geschickter Form allseitige Drehung und Verstellung von Motoren und Gehause gestattet. lndem bei sol chen Gehausen Trommellaufer durch nach ruckwartsgebogene Hoch­leistungsgeblase ersetzt werden, entstehen Kombinationsgeblase, die in weiten Grenzen gemaB Abb. 478 angewendet werden konnen.

Verschiedentlich werden bei hohen Beanspruchungen die Laufer durch Verstrebungen verfestigt, wie es z. B. in Abb. 481 eine Kon­struktion der Firma Sulzer zeigt.

Eine sehr einfache und billige Konstruktion stammt von der Firma Den Bosch. Diese AusfUhrung der Abb. 482 in auBerer viereckiger Form, in vier Stellungen verdrehbar, wird auch nebeneinander mit

476 XVIII. Vbersicht

mehreren Gehausen verwendet. Typisch ist bei dieser Ausfiihrung der Sprungdiffusor am Austritt zu erkennen, der bei einfachen Aus­fiihrungen sinnvoll ist.

Abb.481. Trommellaufer der Firma Sulzer Abb. 482. Tromme\liiufetgeblase der Fa. Deu Bosch

Abb. 483. Trommelliiufer mit inn en in der Nabe eingebanten

Aullenlaufermotor

Die notwendige gedrangte Bauart von Trommelliiufern zwingt oft dazu, den Antrieb im Inneren anzuordnen. Dies geschieht z. B. bei Abb.483 durch einen in der Nabe eingebauten AuBenliiufermotor.

Bei einer Ausfiihrung des Gehauses in GuBform iindern sich dies em Werkstoff entsprechend die Gestaltungsgrundlagen. Dies zeigt z. B. Abb.484 bei einem Mitteldruckventilator der Firma Sulzer.

Gelegentlich werden auch doppelt gekriimmte Schaufeln verwendet, die weit in den Saugraum hereingezogen werden. Abb. 485 zeigt eine solche Konstruktion der Firma Sulzer.

155. Typische Ausfiihrungen von Ventilatoren 477

Fiir atzende Gase sind u. U. besondere Ausstattungen notwendig. Neben einer ganzen inneren Verbleiung werden z. B. auch Holzkon­struktionen angewendet. Dies zeigt z. B. Abb. 486.

Inzwischen werden bei nicht zu hohen Umfangsgeschwindigkeiten auch Laufer aus Kunststoff hergestellt. So zeigt z. B. Abb.487 ein Hochleistungsgeblase aus Kunststoff.

Abb.484. Mitteldruckventilator von Sulzer

Abb.485. Laufer mit doppelt gekrilmmten Schaufeln von Sulzer

Sobald die Umfangsgeschwindigkeiten steigen, d. h. beim Dbergang von Ventilatoren zu Gebliisen miissen aus Festigkeitsgriinden andere Konstruktionen gewiihlt werden. An einem kleinen Hochleistungs­gebliise der Demag, Abb. 488, mag dies veranschaulicht werden. Bei sol chen Ausfiihrungen werden verschiedentlich besondere Wege bei der Laufradkonstruktion beschritten. Dies zeigen z. B. die Abb.489 und Abb. 490, wo die Deckscheibe mit den Schaufeln aus einem Stiick

478 XVIII. t'rbersicht

J

Abb.486. Ganz aus Holz hergestellter Ventilator von Sulzer Abb. 487. Hochleistungsgebliise aus Kunststofl,

Firma Schnackenberg

Abb. 488. Kleingeblase der Demag fUr hohere DrUcke als 0,6 atu. Antrieb durch Getriebe. Olklihlung durch wassergekUhlte Rohrschlangen im {)lbad

hergestellt wird, Ausfiihrungen die weniger zu Ventilatoren als zu GebHisen gehoren.

Laufer mit besonderen Anforderungen werden bei UmwalzOfen fur Luft benotigt. Hier besteht die Aufgabe, hocherhitzte Luft (500 bis 600 0 e) mit groBer Geschwindigkeit in einem Heizofen umzuwalzen. Bei groBen IndustrieOfen ergeben sich hierbei erhebliche Druckunter­schiede, bezogen auf kalte Luft. Infolge der hohen Temperatur sind die Beanspruchungen der Laufer erheblich, so daB eine moglichst kleine

155. Typische Ausfiihrungen von Ventilatoren 479

Umfangsgeschwindigkeit dringend erforderlich ist. Die Forderung, die notigen Lager moglichst aus den heiBenZonen herauszubekommen, bildet eine weiter Erschwerung. Hinzu kommt noch, daB beim An­fahren des Of ens kalte Luft vorhanden ist, die bei sonst gleichen Be­dingungen eine 3·· ·4fache Motorleistung erforderlich macht. Es kommt dabei darauf an, daB das Geblase bei der Forderung Null eine moglichst

Abb.489. Laufer mit Befestigung der Schaufel auf Deckscheibe (Demag)

Abb. 491. UmwaIzgeblase ,!tir hohe Temperaturen und hohe Beanspruchungen

A bb. 490. Deckscheibc mit Schaufeln'

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Abb.492. Schnitt durch elnen groBen BolzenstoBofen mit Belliftungsanordnung (Otto Junker, Lammersdorf)

480 XVIII. tlbersicht

kleine Antriebsleistung benotigt, damit beim Anfahren durch Drosse­lung an irgendeiner Stelle eine Dberlastung des Antriebsmotors ver­mieden wird. Es bestand kein Laufer, der die eben angedeuteten Eigen­schaften aIle besitzt. Weder ein Axialgeblase noch ein Radialgeblase kann hierfiir gefunden werden. Auf Anregung der Firma Junker hat sich Verfasser mit dieser Sonderaufgabe befaBt und fur diese Zwecke einen besonderen Laufer entwickeltl. Abb. 491 zeigt eine Ansicht und Abb.492 einen typischen Einbau in einen groBen BolzenstoBofen mit 1500 kW Leistung.

Typische Besonderheiten bei Axialventilatoren. Bei kleineren . Axial­geblasen, wie sie die Industrie in. groBen Mengen benotigt, werden oft bequeme Austausch- und Dberwachungsmoglichkeiten gefordert. Indem man gemaB Abb. 493 den Laufersatz ausschwenkbar aus einer Rohrarmatur ausfuhrt (Firma Turbon), werden solche Anforderungen gut erfiillt. Auch kann man durch einen aufgesetzten Schlitzkanal nach Abb. 494 den Antriebsmotor auBerhalb des Gehauses anbringen (Firma Turbon).

Abb. 493. Aus Geblluse ausschwenkbares Axial­gebllise nach Turbon

Abb. 494. AxiaJgebJise nach Turbon mit Keilantrieb durch elnen Schacht und

auBen liegendem Motor

Die typische Ausfiihrung fiir groBte Fordermengen bei kleinen Driicken zeigt in Abb. 495 eine Ausfiihrung der Firma Escher-Wyss.

Eine Ausfiihrung der gleichen Firma mit wahrend des Betriebes von auBen verstellbaren Schaufeln zeigt Abb. 496.

1 ECR: Stromungstechnische Probleme bei elektr. beheizten LuftumwaIzungs­of en. Elektrowarme-Technik 1951.

155. Typische Ausfiihrungen von Ventilatoren

Abb. 495. Axialgeblase von Escher Wyss fUr groBe Fordermeugen nud kleinen Druck; d = 3000 mm 0;

'P = 0,193; 1p = 0,045

Abb.496

481

Ein kleiner Windkanal mit einem meridianbeschleunigten Axial­geblase ergibt sich bei einer Antriebsleistung von 1,5 kW eine Wind­geschwindigkeit von 40 m/s. Die Gerauscharmut des Geblases war ausschlaggebend fUr diese Konstruktion (Abb. 497).

482 XVIII. tlbersicht

Eine Konstruktion der Firma Nordisk Ventilator A. G. zeigt einen verstellbaren Laufer mit Verstellmechanismus in der Nabe (Abb. 498).

Wahrscheinlich gibt es keinen Ventilator, der so weit verbreitet ist, wie der bekannte Tischliifter. Die geringe Antriebsleistung, die Be­friedigung, auch mit unbedeutenden Konstruktionen bereits Erfolge

Abb . 497. Windkanal mit meridianbeschleunigtem Axialgeblase Abb. 498. Verstellbares Axialgebliise nach Nordisk Ventilator AG

Abb.499. a- c. Axialltifter mit Gummilltigeln und Nabenabflull

erzielen zu konnen usw. mogen mit dazu beitragen, daB diese Anwen­dung als wissenschaftlich uninteressant kaum eine Beachtung erfahren hat. Um so mehr ist es zu begriiBen, wenn sich einzelne Firmen be­miihen, auch hier technisch ausgereiftere Konstruktionen auf den Markt zu bringen. Abb. 499 zeigt eine typische Konstruktion der Samson United Corporation in Rochester (USA) (DRP 699902). Die FIiigel,

155. Typische Ausfiihrungen von Ventilatoren 483

die verwundene Kreisbogenquerschnitte haben, bestehen aus Gummi­platten, die nabenseitig verdickt sind. Diese Schaufeln werden in Nuten einer glockenformig ausgebildeten Nabe eingeschoben. Die Form ist aerodynamisch ziemlich befriedigend und wegen der Benutzung von Gummi auch gefahrIos und ohne Schutzgitter verwendbar. Infolge des besseren Wirkungsgrades konnen solche Laufer mit kleiner Umfangs­geschwindigkeit laufen.

Bei einem Laufer dieser Bauart ergab eine Messung des Verfassers q; = 0,16 ; 1p = 0,135. Die Schaufelform ist in USAI schon friiher bei Tischliiftern benutzt worden.

Neuerdings werden besonders kleine Querstromliifter als Tisch­liifter hergesteIlt (z. B. Abb. 176; 177; 178; 179; 184).

Abb.500. Axia\gebJase nach FROHMeH Abb.501. Schraubenventilator aus Steinzeug

Eine interessante Sonderkonstruktion von TH. FROHLICH2 zur Er­zeugung von kleinen Druckunterschieden zeigt Abb. 500. Es handelt sich urn eine schrag in einen Kanal hineinragende Schraubenliifterkon­struktion, bei der immer nur ein Teil der Schaufeln aktiv die Stromung beeinfluBt. Antrieb und Lagerung befinden sich auBerhalb der Lei­tung. Konstruktionen dieser Art diirften vielleicht bei kleinen Rauch­ziigen Interesse verdienen, wo Cifters der Wunsch auf tritt, gelegentlich den eventuell nicht ausreichenden Schornsteinzug etwas zu unter­stiitzen, wobei der Energieverbrauch des Antriebes u. U . gern in Kauf genommen wird.

Insbesondere die chemische Industrie verIangt wegen der Verwen­dung angreifender Gase viele Sonderkonstruktionen. Sehr verbreitet sind Kunststoffgeblase, deren Ausfiihrung wegen der verhaltnismaBig

1 BAUMEISTER: Fans, New-York: McGraw-Hill 1935, S.23. 2 DRP 473579.

484 XVIII. tJbersicht

guten Festigkeitseigenschaften keine groBen Schwierigkeiten bereitet. In besonderenFallen kann jedoch nur mit Steinzeug gearbeitet werden. Abb. 501 zeigt einen Schraubenventilator, bei dem Laufer und Gehause nur aus Steinzeug bestehen. Solche Geblase werden fUr Mengen von 10···20 m 3/min und Driicke bis zu 12 mm WS hergestellt.

156. Bemerkenswerte Konstruktionseinzelteile

Die AusfUhrung der Laufrader hangt von der Umfangsgeschwindig­keit abo Bei sehr hohen Umfangsgeschwindigkeiten, wie sie bei Auf­ladegeblasen vorkommen, werden oft Schaufelsterne verwendet, die alle auf die Originalkonstruktion von RATEAu zuriickgehen. Hoch­beanspruchte Rader mit Seitenwande verlangen geschmiedete Schei­ben aus legiertem Stahl. Die Schaufeln werden hierbei aufgenietet.

Abb. 502. a) Schaufel mit festen Nleten; b) u. c) typische Anordnungen von Vernietungen

Abb . 503. Aufgedecktes J,aufrad mit genleteten Schaufeln (Demag)

Abb. 504. Aufgedecktes Lauf· rad mit angefrasten Nieten

(BBC)

156. Bemerkenswerte Konstruktionseinzelteile 485

Entweder werden dabei U- oder Z-f6rmige Schaufelprofile gemaB Abb. 502b und,c verwendet (Bauart Demag), oder aber Schaufeln mit Nietk6pfen. die bearbeitet werden (Abb. 502a) (Bauart BBe) . Die auf­gedeckten Laufrader Abb. 503 und Abb. 504 lassen die Unterschiede gut erkennen. Bei den hier notwendigen hochlegierten Deckscheiben ist SchweiBen nicht moglich. Bei kleineren Umfangsgeschwindig­keiten, wie sie eigentlich im Ventilatorenbau die Regel darstellen, findet man meist geschweiBte Ausfiihrungen. Das fruher vielfach be­klagte Verwerfen kann durch Anwendung von SchweiBvorrichtungen

Abb. 505. Schaufelin Radvertiefungen eingesetzt

Abb.506. Versta:rlrung durch mehrere Ringe

486 XVIII. "Ubersicht

und modernen SchweiBmaschinen ganz vermieden werden. Die halb­automatische PunktschweiBung spielt dabei eine besondere Rolle.

Bei breiten Schaufeln setzt man die Schaufeln verschiedentlich in Vertiefungen der Scheib en ein und verschweiBt dann das Ganze gemaB Abb.505.

Bei Axialgeblasen werden neuerdings hohle Luftschraubenblatter aus Stahll verwendet.

FUr die Verfestigung von breiten Schaufeln lassen sich auBen Zwischenringe anbringen, wie dies z. B. Abb.506 zeigt. Leider ent­stehen dadurch Verluste.

Bei Gasgeblasen sind die Wellendichtungen von groBer Bedeutung. Unter Umstanden, je nach der Giftigkeit des Gases, muB eine absolute Dichtigkeit einer Wellendurchfiihrung verlangt werden. Abb. 507 zeigt vier typische Konstruktionen, die von der Demag entwickelt wurden2•

157. Luftgekuhlte Lager ftir HeiBgasgeblase

Bei HeiBgasgeblasen, einer auJ3erst wichtigen Anwendungsform der Liifter, ist die betriebssichere Kiihlung der Lager das entscheidende Problem. Wenn eine Wasserkiihlung nicht moglich oder angebracht ist, kann man durch kiinstliche Nebenluftstrome in verschiedenster Weise eine Lagerkiihlung erreichen. Abb. 5083 zeigt eine Ausfiihrung der Firma Mabag bei der hinter dem Hauptlaufer ein kleiner Radiallaufer

Abb. 608. Luftgeklihlte Lager fiir HeiBgas-Geblase. (MABAG, Sulzbach) a AuBere Umkleidung der Lager; b Klihllaufrad; r. ()ffnungen in hohler Welle fUr Klihlluftansaugung

1 Konstruktion 1954, 114. 2 Angaben iiber neue Labyrinthdichtungen befinden sich in ECK: Stromungs­

lehre, 7. Aufl., Berlin/Heidelberg/New York: Springer 1966. 3 Luftgekiihlte Lager fiir Radial- und Axialhei.6gasgeblase. VDI-Z. 1953

157. Luftgekuhlte Lager fur HeiBgasgebHise 487

fUr Absaugung eines Kiihlstromes vorgesehen ist. Beide Lager haben eine Blechummantelung, so daB die angesaugte Luft zunachst die LagerauBenflachen passieren muB. AnschlieBend wird die Kiihlluft durch die hohle Welle abgesaugt, die an den Ansaugstellen neben den Lagern radiale <Jffnungen besitzt. Das Radialrad saugt dann wieder durch radiale <Jffnungen der Hohlwelle in den Laufer.

Schwieriger ist die Kiihlung, wenn beispielsweise die Lager in der Nabe eines eingebauten Axialgeblases gekiihlt werden miissen. Dazu ist bei der AusfUhrung der Abb. 509 in der Nabe des Axiallaufers ein Radiallaufer eingebaut, der durch einen Verdranger a in zwei enge

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488 XVIII. nbersicht

Teile geteilt wird. Angesaugt wird wieder durch radiale Offnungen der hohlen Welle. Die durch die radialen Schaufeln abgesaugte Luft wird dann weiter in die hoW ausgefiihrten Axialschaufeln geleitet, um am offenen Ende dieser Schaufeln ausgeschleudert zu werden. Ein zweiteJ;'" Kiihlluftstrom wird schon vorher abgezweigt, um die Lager zu kiihlen. Dieser Teillusfttrom wird an die Stelle gefiihrt, die den tiefsten Unter­druck hat. Das ist der Spalt zwischen Laufrad und Leitrad.

Abb. 510. Motor-Kilhlung von der Druckselte eines Axialgebliises

Eine bemerkenswerte Ausfiihrung zeigt Abb. 510. Hier wird von der Druckseite eines Axialgeblases durch den das Geblase tragenden hoWen Wandarm Kiihlluft in den Motor gedriickt. Die Kiihlluft wird dann, wie die Pfeile zeigen, wieder in den Axiallaufer gelenkt.

Da es sich bei einem Kiihlluftstrom um relativ kleine Luftmengen handelt, spielt der Wirkungsgrad des KiiWgeblases keine Rolle. So kann also ohne Nachteil als Kiihlrad auch ein Trommellaufer verwen­det werden, wodurch besonders kleine Abmessungen entstehen. Abb. 511 zeigt einen solchen Fall, wo unmittelbar neben der Ventilatorgehause­wand ein Miniatur-Trommellaufer direkt neben dem Lager angeordnet ist. Leitbleche erzwingen die Umstromung des Lagers.

157. Luftgekiihlte Lager fiir HeiBgasgebUise 489

Die wirksamste Kiihlung ist die Wasserkiihlung. Dazu wird meist eine Lagerschale und zwar die obere Lagerschale mit einem Wasser­kiihlraum versehen. Abb.512 zeigt ein Ausfiihrungsbeispiel. Das Wasser tritt durch den Stutz en a ein und verliiBt die Schale durch den Stutzen b.

Venltlolutyel;iiusewono'

a b

a perspelrliYiscl!e Ifnsic!J1 b sc/iemo/iscl1e/' Sc/inill

Abb. 511 a u. b. Lagerkiihlung durch besonderen Trommel·Liiufer

Abb. 512 au. b. Wassergekiihlte Lagerschale a, b Wasserzu- und Abftihrungsstntzen ; c (jlraum; d Abspritzring; e Diehtung;

f (jlzufiihrungsstutzen