DE-102025145267-A1 - LEITSCHAUFELAXIALGEBLÄSESYSTEM MIT EINEM ROTORLÜFTER MIT GEKRÜMMTEN BLÄTTERN

Abstract

Ein Leitschaufelaxialgebläsesystem hat eine Drehachse und umfasst einen Rotorlüfter mit einer Nabe, einem Rotoreinlass, einem Rotorauslass und Rotorblättern. Jedes Rotorblatt hat ein mit der Nabe gekoppeltes Nabenende, ein dem Nabenende gegenüberliegendes Spitzenende, eine sich zwischen dem Nabenende und dem Spitzenende erstreckende Vorderkante und eine sich zwischen dem Nabenende und dem Spitzenende erstreckende Hinterkante. Jedes Rotorblatt hat eine Nabenbreite zwischen der Hinterkante und der Vorderkante am Nabenende und eine Spitzenbreite zwischen der Hinterkante und der Vorderkante am Spitzenende. Die Spitzenbreite ist größer als die Nabenbreite. Die Hinterkante jedes Rotorblatts umfasst einen konkaven Abschnitt und einen konvexen Abschnitt, die eine S-Form bilden.

Inventors

• Pritesh Mandal
• Saigeetha Padiri

Assignees

• REGAL BELOIT AMERICA, INC.

Dates

Publication Date

20260507

Application Date

20251104

Priority Date

20241105

Claims (20)

1. Leitschaufelaxialgebläsesystem mit einer Drehachse, wobei das Leitschaufelaxialgebläsesystem umfasst: einen Rotorlüfter mit einer Nabe, einem Rotoreinlass, einem Rotorauslass und Rotorblättern, wobei jedes Rotorblatt der Rotorblätter ein mit der Nabe gekoppeltes Nabenende, ein dem Nabenende gegenüberliegendes Spitzenende, eine sich zwischen dem Nabenende und dem Spitzenende erstreckende Vorderkante und eine sich zwischen dem Nabenende und dem Spitzenende erstreckende Hinterkante aufweist; und einen Stator mit einem Statoreinlass, einem Statorauslass und Statorblättern, wobei die Statorblätter stromabwärts von den Rotorblättern positioniert sind, wobei jedes Rotorblatt eine Nabenbreite zwischen der Hinterkante und der Vorderkante am Nabenende und eine Spitzenbreite zwischen der Hinterkante und der Vorderkante am Spitzenende aufweist, und wobei die Spitzenbreite größer ist als die Nabenbreite, und wobei die Hinterkante jedes Rotorblatts einen konkaven Abschnitt und einen konvexen Abschnitt umfasst, die eine S-Form bilden, wobei sich der konkave Abschnitt vom Spitzenende zum konvexen Abschnitt erstreckt und sich der konvexe Abschnitt vom konkaven Abschnitt zum Nabenende erstreckt.
2. Leitschaufelaxialgebläsesystem nach Anspruch 1 , wobei der konkave Abschnitt einen ersten Radius und der konvexe Abschnitt einen zweiten Radius aufweist, wobei sich der erste Radius vom zweiten Radius unterscheidet.
3. Leitschaufelaxialgebläsesystem nach Anspruch 2 , wobei der erste Radius größer ist als der zweite Radius.
4. Leitschaufelaxialgebläsesystem gemäß einem der Ansprüche 1 bis 3 , wobei die Vorderkante gekrümmt ist und einen Radius aufweist.
5. Leitschaufelaxialgebläsesystem nach Anspruch 4 , wobei sich der Radius entlang der Erstreckung der Vorderkante ändert.
6. Leitschaufelaxialgebläsesystem nach Anspruch 4 oder 5 , wobei die Vorderkante konkav ist.
7. Leitschaufelaxialgebläsesystem gemäß einem der Ansprüche 1 bis 6 , wobei das Spitzenende eine Spitzenkante umfasst, die sich von der Vorderkante zur Hinterkante erstreckt, und wobei die Spitzenkante gekrümmt ist und einen Radius aufweist.
8. Leitschaufelaxialgebläsesystem nach Anspruch 7 , wobei sich der Radius der Spitzenkante entlang der Erstreckung der Spitzenkante ändert.
9. Leitschaufelaxialgebläsesystem gemäß einem der Ansprüche 1 bis 8 , wobei der Rotorlüfter ein Rotorgehäuse umfasst, das sich um die Rotorblätter herum erstreckt, wobei das Rotorgehäuse den Rotoreinlass und den Rotorauslass definiert, wobei der Statoreinlass so angeordnet ist, dass er den aus dem Rotorauslass ausgestoßenen Luftstrom aufnimmt.
10. Leitschaufelaxialgebläsesystem gemäß einem der Ansprüche 1 bis 9 , wobei ein Winkel Beta als Steigung einer Wölbungslinie an einer Stelle entlang einer Spannweite eines ersten Rotorblatts der Rotorblätter definiert ist, wobei an der Nabe der Winkel Beta für die Vorderkante im Bereich von 70 Grad bis 80 Grad und der Winkel Beta für die Hinterkante im Bereich von 25 Grad bis 35 Grad liegt; und wobei an dem Spitzenende der Winkel Beta für die Vorderkante im Bereich von 80 Grad bis 90 Grad und der Winkel Beta für die Hinterkante im Bereich von 60 Grad bis 70 Grad liegt.
11. Leitschaufelaxialgebläsesystem nach Anspruch 10 , wobei in einer Entfernung, die der Hälfte der Strecke vom Nabenende zum Spitzenende entspricht, der Winkel Beta für die Vorderkante im Bereich von 70 Grad bis 80 Grad und der Winkel Beta für die Hinterkante im Bereich von 55 Grad bis 70 Grad liegt.
12. Rotorlüfter für ein Leitschaufelaxialgebläsesystem mit einer Drehachse, wobei der Rotorlüfter umfasst: eine Nabe; einen Rotoreinlass; einen Rotorauslass; und Rotorblätter, wobei jedes Rotorblatt der Rotorblätter ein mit der Nabe gekoppeltes Nabenende, ein dem Nabenende gegenüberliegendes Spitzenende, eine sich zwischen dem Nabenende und dem Spitzenende erstreckende Vorderkante und eine sich zwischen dem Nabenende und dem Spitzenende erstreckende Hinterkante aufweist, wobei jedes Rotorblatt eine Nabenbreite zwischen der Hinterkante und der Vorderkante am Nabenende und eine Spitzenbreite zwischen der Hinterkante und der Vorderkante am Spitzenende aufweist, und wobei die Spitzenbreite größer ist als die Nabenbreite, und wobei die Hinterkante jedes Rotorblatts einen konkaven Abschnitt und einen konvexen Abschnitt umfasst, die eine S-Form bilden, wobei sich der konkave Abschnitt vom Spitzenende zum konvexen Abschnitt erstreckt und sich der konvexe Abschnitt vom konkaven Abschnitt zum Nabenende erstreckt.
13. Rotorlüfter nach Anspruch 12 , wobei der konkave Abschnitt einen ersten Radius und der konvexe Abschnitt einen zweiten Radius aufweist, wobei sich der erste Radius vom zweiten Radius unterscheidet.
14. Rotorlüfter nach Anspruch 12 oder 13 , wobei die Vorderkante eine konkave Krümmung aufweist.
15. Rotorlüfter gemäß einem der Ansprüche 12 bis 14 , wobei das Spitzenende eine Spitzenkante umfasst, die sich von der Vorderkante zur Hinterkante erstreckt, und wobei die Spitzenkante gekrümmt ist und einen Radius aufweist.
16. Rotorlüfter gemäß einem der Ansprüche 12 bis 15 , wobei ein Winkel Beta als Steigung einer Wölbungslinie an einer Stelle entlang einer Spannweite eines ersten Rotorblatts der Rotorblätter definiert ist. wobei an der Nabe der Winkel Beta für die Vorderkante im Bereich von 70 Grad bis 80 Grad und der Winkel Beta für die Hinterkante im Bereich von 25 Grad bis 35 Grad liegt; und wobei an dem Spitzenende der Winkel Beta für die Vorderkante im Bereich von 80 Grad bis 90 Grad und der Winkel Beta für die Hinterkante im Bereich von 60 Grad bis 70 Grad liegt.
17. Rotorlüfter nach Anspruch 16 , wobei in einer Entfernung, die der Hälfte der Strecke vom Nabenende zum Spitzenende entspricht, der Winkel Beta für die Vorderkante im Bereich von 70 Grad bis 80 Grad und der Winkel Beta für die Hinterkante im Bereich von 55 Grad bis 70 Grad liegt.
18. Rotorlüfter gemäß einem der Ansprüche 12 bis 17 , der ferner ein Rotorgehäuse aufweist, das sich um den Rotorlüfter herum erstreckt, wobei das Rotorgehäuse den Rotoreinlass und den Rotorauslass definiert.
19. Verfahren zum Zusammenbau eines Leitschaufelaxialgebläsesystems mit einer Drehachse, wobei das Verfahren umfasst: Koppeln eines Rotorlüfters mit einem Stator, so dass der Stator stromabwärts vom Rotorlüfter positioniert ist, wobei der Rotorlüfter eine Nabe, einen Rotoreinlass, einen Rotorauslass und Rotorblätter umfasst, Positionieren der Rotorblätter um die Nabe herum, so dass sich der Rotorlüfter um die Drehachse dreht und den Luftstrom in Richtung von Statorblättern des Stators leitet, wobei jedes Rotorblatt der Rotorblätter ein mit der Nabe gekoppeltes Nabenende, ein dem Nabenende gegenüberliegendes Spitzenende, eine sich zwischen dem Nabenende und dem Spitzenende erstreckende Vorderkante und eine sich zwischen dem Nabenende und dem Spitzenende erstreckende Hinterkante aufweist, wobei jedes Rotorblatt eine Nabenbreite zwischen der Hinterkante und der Vorderkante am Nabenende und eine Spitzenbreite zwischen der Hinterkante und der Vorderkante am Spitzenende aufweist, und wobei die Spitzenbreite größer ist als die Nabenbreite, und wobei die Hinterkante jedes Rotorblatts einen konkaven Abschnitt und einen konvexen Abschnitt umfasst, die eine S-Form bilden, wobei sich der konkave Abschnitt vom Spitzenende zum konvexen Abschnitt erstreckt und sich der konvexe Abschnitt vom konkaven Abschnitt zum Nabenende erstreckt.
20. Verfahren nach Anspruch 19 , das ferner das Herstellen eines ersten Rotorblatts der Rotorblätter umfasst, wobei ein Winkel Beta als Steigung einer Wölbungslinie an einer Stelle entlang einer Spannweite des ersten Rotorblatts definiert ist, wobei an der Nabe der Winkel Beta für die Vorderkante im Bereich von 70 Grad bis 80 Grad liegt und der Winkel Beta für die Hinterkante im Bereich von 25 Grad bis 35 Grad liegt, und wobei an dem Spitzenende der Winkel Beta für die Vorderkante im Bereich von 80 Grad bis 90 Grad und der Winkel Beta für die Hinterkante im Bereich von 60 Grad bis 70 Grad liegt.

Description

TECHNISCHES GEBIET Die Offenbarung betrifft allgemein ein Leitschaufelaxialgebläsesystem mit einem Rotorlüfter mit gekrümmten Blättern. HINTERGRUND DER ERFINDUNG Gebläse werden häufig in der Heizungs-, Lüftungs- und Klimatechnik (HLK) zum Umwälzen von Raumluft eingesetzt. Bei einem bekannten Gebläse wird Luft in das Raumluftumwälzsystem gesaugt und dann durch einen Auslass in den Innenraum gedrückt. Bekannte Gebläse umfassen ein Laufrad oder einen Lüfter, um die Luft durch den Auslass in den Innenraum zu befördern. Die Effizienz eines Gebläses beim Bewegen von Hochdruckluft kann durch die Verwendung eines Leitschaufelaxiallüfters erhöht werden, wobei der Leitschaufelaxiallüfters die Bewegung der Luft in axialer Richtung aus dem Auslass über Leitschaufeln verbessert. Axiallüfter können Strömungsabrisse erfahren, wenn der statische Druckanstieg über die Lüfterblätter die Grenze des statischen Betriebsdrucks des Lüfters erreicht, was zu einer Verringerung der Strömungsgeschwindigkeit durch den Lüfter über ein Niveau hinaus führt, bei dem die Strömungsgeschwindigkeit zunächst auf Null fällt und sich anschließend umkehrt. Wenn sich die Strömungsgeschwindigkeit umkehrt, kommt es zu einer Ablösung der Luft von den Lüfterblättern, was zu Luftturbulenzen führt, wobei die abgelöste Luftströmung gegen die Lüfterblätter schlägt. Diese aerodynamische Instabilität führt zu Spannungen innerhalb der Blätter, die zu einem mechanischen Ausfall des Lüftermotors führen können, der ansonsten eine Ausbalancierung der Lüfterblätter erfordert, um effizient betrieben zu werden. Um Strömungsabrisse zu mildern, werden Axiallüfter herkömmlicherweise im Verhältnis zu den erforderlichen Spezifikationen einer bestimmten Anwendung überdimensioniert, was nicht wirtschaftlich ist. Daher besteht in der Technik ein Bedarf an Leitschaufelaxialgebläsesystem, die die laminare Strömung verbessern, das statische Druckprofil des Gebläses verbessern und die Turbulenzen der Lüfterblätter reduzieren können. KURZBESCHREIBUNG In einem Aspekt weist ein Leitschaufelaxialgebläsesystem eine Drehachse auf und umfasst einen Rotorlüfter und einen Stator. Der Rotorlüfter umfasst eine Nabe, einen Rotoreinlass, einen Rotorauslass und Rotorblätter. Jedes Rotorblatt der Rotorblätter hat ein Nabenende, das mit der Nabe gekoppelt ist, ein dem Nabenende gegenüberliegendes Spitzenende, eine sich zwischen dem Nabenende und dem Spitzenende erstreckende Vorderkante und eine sich zwischen dem Nabenende und dem Spitzenende erstreckende Hinterkante. Der Stator umfasst einen Statoreinlass, einen Statorauslass und Statorblätter. Die Statorblätter sind stromabwärts von den Rotorblättern positioniert. Jedes Rotorblatt hat eine Nabenbreite zwischen der Hinterkante und der Vorderkante am Nabenende und eine Spitzenbreite zwischen der Hinterkante und der Vorderkante am Spitzenende. Die Spitzenbreite ist größer als die Nabenbreite. Die Hinterkante jedes Rotorblatts umfasst einen konkaven Abschnitt und einen konvexen Abschnitt, die eine S-Form bilden. Der konkave Abschnitt erstreckt sich vom Spitzenende zum konvexen Abschnitt. Der konvexe Abschnitt erstreckt sich vom konkaven Abschnitt zum Nabenende. In einem weiteren Aspekt weist ein Rotorlüfter für ein Leitschaufelaxialgebläsesystem eine Drehachse auf und umfasst eine Nabe, einen Rotoreinlass, einen Rotorauslass und Rotorblätter. Jedes Rotorblatt der Rotorblätter weist ein mit der Nabe gekoppeltes Nabenende, ein dem Nabenende gegenüberliegendes Spitzenende, eine sich zwischen dem Nabenende und dem Spitzenende erstreckende Vorderkante und eine sich zwischen dem Nabenende und dem Spitzenende erstreckende Hinterkante auf. Jedes Rotorblatt hat eine Nabenbreite zwischen der Hinterkante und der Vorderkante am Nabenende und eine Spitzenbreite zwischen der Hinterkante und der Vorderkante am Spitzenende. Die Spitzenbreite ist größer als die Nabenbreite. Die Hinterkante jedes Rotorblatts umfasst einen konkaven Abschnitt und einen konvexen Abschnitt, die eine S-Form bilden. Der konkave Abschnitt erstreckt sich vom Spitzenende zum konvexen Abschnitt. Der konvexe Abschnitt erstreckt sich vom konkaven Abschnitt zum Nabenende. In einem weiteren Aspekt umfasst ein Verfahren zum Zusammenbau eines Leitschaufelaxialgebläsesystems mit einer Drehachse das Koppeln eines Rotorlüfters mit einem Stator, so dass der Stator stromabwärts vom Rotorlüfter positioniert ist. Der Rotorlüfter umfasst eine Nabe, einen Rotoreinlass, einen Rotorauslass und Rotorblätter. Das Verfahren umfasst auch das Positionieren der Rotorblätter um die Nabe herum, so dass sich der Rotorlüfter um die Drehachse dreht und einen Luftstrom in Richtung Statorblätter des Stators leitet. Jedes Rotorblatt der Rotorblätter weist ein mit der Nabe gekoppeltes Nabenende, ein dem Nabenende gegenüberliegendes Spitzenende, eine sich zwischen dem Nabenende und dem Spitzenende erstreckende Vorderkante und eine sich zwischen dem Nabenende und dem Spitzenende erstreckende Hinterkante auf. Jedes Rotorbla