Axialventilatoren

Produktbeschreibung

Unser Axialventilatoren-Programm zeichnet sich durch eine große Anzahl von Bauformen und Ausführungen aus. Mit den verschiedenen Laufradtypen kann ein sehr weiter Volumenstrom- und Druckbereich abgedeckt werden. An dieser Stelle finden Sie einen Ausschnitt unseres Standard-Programms. Umfassende Informationen zu den Produkten finden Sie in unserem Gesamtkatalog im Downloadbereich unter Broschüren. Unsere flexible Fertigung ist darüber hinaus jeder Zeit in der Lage, spezielle Anforderungen zu erfüllen. Gern erarbeiten wir Ihnen einen geeigneten, technisch und wirtschaftlich optimalen Lösungsvorschlag.

Standardzubehör

• Einströmdüse
• Brandschutzklappe
• Schutzgitter
• Pilzkopfhaube
• Füße für horizontalen/vertikalen Einbau
• Schwingungsdämpfer
• Düsenlüfter
• Flexibler Stutzen
• Gegenflansche
• Schalldämpfer
• Drallregler

Die Ausführung und Bauform eines Ventilators wird wesentlich durch die Anforderungen der Anlage bestimmt, in die der Ventilator integriert wird. Ausschlaggebend sind, neben den physikalischen Bedingungen, wie Luftdruck, Volumenstrom und Temperatur, auch Betriebsart und der Betriebsort. Außerdem ist die Gehäusestellung von Bedeutung. Eine komplette Beschreibung der Vorgabedaten für einen Ventilator enthält die DIN 24163. Die eigentlichen Ventilatormaße werden zum größten Teil von den eingebauten Elektromotoren und Zubehörteilen bestimmt. Außer den hier vorgestellten Ventilatoren stellen wir auch eine große Anzahl verschiedener Sonderausführungen her, zum Beispiel explosionsgeschützte Ventilatoren, Brandgasventilatoren, schock- und rüttelsichere Ventilatoren, Impulsventilatoren und viele andere Varianten. Gern erarbeiten wir mit Ihnen eine Lösung für Ihren besonderen Anwendungsfall.

Bauformen

Die Bauform eines Axialventilators wird durch Schachtlänge, Schachtdurchmesser (innerer Durchmesser), Gehäusewandstärke, Motor/-Klemmenkasten-Konstruktion und das Zubehör bestimmt. Alle unsere Axialventilatoren können mit 1,5 bis 16 mm Wandstärke und von 250 bis 2800 mm Durchmesser gebaut werden.

Konstruktive Anforderungen bestimmen die notwendige Wandstärke. Für Standardanforderungen in Industrieanlagen sind meist 3 bis 4 mm ausreichend, bei Unterdeckaufstellung auf Seeschiffen sind es 3 bis 6 mm und 8 bis 10 mm für Oberdeckaufstellung bei Seeschiffen oder Industrieanlagen mit besonders harten Betriebsbedingungen.

Die Anforderungen der Anlage bestimmt die genaue Bauform des Ventilators, die hier im Überblick dargestellt wird.

Laufradtypen

Unsere Laufräder haben alle aerodynamisch profilierte Schaufeln mit hohen Wirkungsgraden und günstigem Geräuschverhalten. Die Elektromotoren sind symmetrisch am Leitwerk aufgehängt. Dadurch kann auf strömungsungünstige Motorfüße verzichtet werden.Die Schaufelwinkel sind im Stillstand verstellbar. So kann auch später noch auf Änderungen der Anlage rasch und kostengünstig reagiert werden. Das profilierte Laufrad aus korrosionsbeständigem Aluminiumguss zeichnet sich außerdem durch ein niedriges Gewicht aus, was sich günstig auf die Lebenserwartung der Lager auswirkt.

Typenübersicht einstufiger Laufräder

Das Standard-Laufradprogramm hat vier Haupttypen N, M, X und Y mit 6, 8 bzw. 12 Schaufeln. Durch die Verwendung von Leitwerken mit 5 oder 15 Schaufeln wird ein hoher Wirkungsgrad bei hoher Druckziffer erreicht.

Mehrstufige Axial-Ventilatoren

Axial-Ventilatoren können auch mehrstufig betrieben werden, um den Gesamtdruck grundsätzlich zu erhöhen.Unsere verschiedenen Laufräder mit Leitwerk können auch in Hintereinanderschaltung verwendet werden. Die Ventilatoren werden mit Motoren mit zweitem Wellenende oder mit zwei getrennten Antriebsmotoren ausgeführt. Die Drücke der Einzelstufen können addiert werden nach Abzug von ca. 15 % Druckminderung in der zweiten Stufe

Material und Oberflächenbehandlung

In Normalausführung ist das Ventilatorgehäuse aus kräftigen, zunderarmen, fett- und ölfreien Blechen und Profilen gefertigt und mit hochwertigem, umweltfreundlichem Grundanstrich versehen. Alle Schrauben und Muttern sind verzinkt. Im Schiffbau sind die Verschraubungen der Bedienungsöffnungen aus Edelstahl oder Messing.

Auf Wunsch können die Gehäuse feuerverzinkt werden oder einen besonderen Farbanstrich erhalten.

Die eingebauten Motoren sind normalerweise für einen Temperaturbereich von minus 25 Grad bis plus 40 Grad Celsius ausgelegt gemäß VDE 0530.

Die Laufräder sind aus Aluminium gegossen, die Leitwerke im Ventilator sind aus Stahlblech geschweißt.

Die Laufräder können auch für höhere Temperaturen zum Beispiel 200°C, 2h ¦ 300°C, 2h ¦ 400°C, 2h und 700°C, 90 min. hergestellt werden.

Explosionsschutz

Bei explosionsgeschützter Ausführung ist der Schacht im Laufradbereich mit einem Streifschutz aus Sondermaterial versehen, so dass in der Verbindung mit dem Aluminiumlaufrad keine Reib- oder Schlagfunken entstehen können. Der Motor entspricht selbstverständlich den einschlägigen Vorschriften.

Aufstellungsrichtlinien

Axialventilatoren sind sehr empfindlich gegen eine ungleiche Beaufschlagung des Strömungsquerschnittes. Wenn in parallelen Strömungsfäden unterschiedliche Geschwindigkeiten vorliegen, kommt es im Laufradbereich leicht zu Wirbeln mit bedeutenden Leistungsverlusten. Krümmer sollten möglichst nicht kurz vor oder hinter dem Laufrad angeordnet werden.

Um Ablösung im Laufradbereich zu vermeiden, sollten frei aus dem Raum saugende Ventilatoren immer eine Ansaugdüse haben. Bei Querschnittsänderungen vor dem Ventilator sollte ebenfalls darauf geachtet werden, dass es zu keinen Ablösungen kommen kann.

Die Ventilatorleistung wird unter anderem durch Verminderung des Rohrquerschnittes hinter dem Flügelrad stark gemindert. Dieses gilt besonders bei Ventilatoren mit starkem Drall, d.h. ohne Leitwerk.

Wirbelerzeugende Einbauten vor Axialventilatoren sollten vermieden werden, da die erzeugten Wirbel zu wesentlichen Schallpegelerhöhungen führen können.

Anlaufzeiten

Die Anlaufzeiten werden teils durch das Beschleunigungsmoment bestimmt, definiert als Differenz von Motormoment und Lastmoment, teils vom Trägheitsmoment des Laufrades. Der Verlauf der Motormomentkurven ist von Fall zu Fall recht unterschiedlich, trotz einengender Vorschriften. So muss das angegebene Anzugsmoment z.B. nach VDE 0530 in den Toleranzgrenzen -15 % bis +25 % liegen.

Bei Motoren der Läuferklasse 16 ist die Anlaufzeit etwa:

$ t = \frac {0,7 \cdot M \cdot D^2 \cdot n^2} {10^6 \cdot N} [sec] $

wobei n die Ventilatordrehzahl im Upm, N die Motorleistung in kW, M die Laufradmasse in kg und D der Raddurchmesser in m ist.

Bei keilriemengetriebenen Ventilatoren ist n2 durch nvent * nmot zu ersetzen, dem Produkt der Ventilator- und Motordrehzahlen.

Bei Axialventilatoren, deren Drehzahl durch Keilriementrieb niedriger ist als die Motordrehzahl sollte man stets mit Schweranlauf rechnen und entsprechende Vorkehrungen treffen. Auch in anderen Fällen kann der Einbau von Relais für Schweranlauf notwendig sein.

Instabilitätsbereich

Die Kennlinien der Axialventilatoren haben einen mehr oder weniger ausgeprägten Instabilitätsbereich, wegen seiner Form oft Sattel genannt. Im Kennlinienbereich B-C [Fig. 1.6] ergibt eine geringfügige Erhöhung des Widerstandsbeiwertes eine bedeutende Verminderung der Fördermenge bei gleichzeitigem Abfall des vom Ventilator erzeugten Druckes. Der Arbeitspunkt eines Axialventilators sollte möglichst in den normalen Arbeitsbereich A-B, wo der Ventilator seinen höchsten Wirkungsgrad hat, gelegt werden.

Die Wirkung des Sattels sei an Hand von Fig. 1.6 illustriert, welche drei verschiedene Arbeitspunkte eines Ventilators zeigt. Diese sind als Schnittpunkte der Ventilatorkennlinie mit drei verschiedenen Anlagen-Widerstandskurven bestimmt. Sie folgen häufig dem Gesetz

$ \Delta p_g = C_{1,2,3} \cdot \dot{V^2} $

wobei C1, C2, C3 die Widerstandsbeiwerte sind. Der notwendige Druck in einem System steigt mit dem Quadrat der Durchflussmenge.

Geht man von Kurve I aus und erhöht den Widerstandskoeffizienten um 20 %, erhält man Kurve II. Die Ventilatorleistung im neuen Arbeitspunkt, definiert als Produkt von Fördermenge und Gesamtdruck, ist 10 % niedriger als zuvor. Erhöht man den Widerstandsbeiwert abermals um 20 %, erhält man Kurve III. Der Arbeitspunkt fällt jetzt in den Sattel und die Leistungsminderung beträgt in diesem Fall 37 %.

Wenn Ventilatoren links vom Punkt B arbeiten, kann der Strömungsabriss an den Schaufeln diese in heftige Schwingungen versetzen, die zu Ermüdungsbrüchen führen können. Besonders bei Betrieb zwischen den Arbeitspunkten B und C kann es zum sogenannten Pumpen kommen, wobei der Arbeitspunkt auf der Kurve ständig hin und her fährt. Hierbei können die Abrissschwingungen verstärkt werden.

Um einen Strömungsabriss und Pumpen zu verhindern, können unsere Ventilatoren auf Wunsch mit Antistallringen nach Prof. Eck ausgerüstet werden. Die Leistungskurve wird dadurch stabilisiert, so dass man die gestrichelte Kurve mit stark verminderten Schwingwerten erhält.

Leistungsregelung/Drallregler

In den meisten Fällen ist der Einsatz von polumschaltbaren Ventilatoren ausreichend.
Aufgrund der immer günstiger werdenden Leistungselektronik, werden verstärkt Frequenzumformer verwendet. Beachtet werden muss, dass die Eigenfrequenz des Ventilators (besonders bei stufenloser Frequenzregelung) vermieden wird. Auch empfiehlt es sich, Motor und Umformer vom selben Hersteller zu wählen, um Abstimmungs- und Leistungsprobleme zu vermeiden.

Frequenzumformerbetrieb

Wenn ein Axialventilator über Frequenzumformer angesteuert wird ist darauf zu achten, dass der Ventilator nicht für längere Zeit in Resonanzfrequenzen betrieben wird. Die Schwingungsamplitude muss am Motor selbst - nicht außen am Gehäuse - gemessen werden. Die Resonanzfrequenzen müssen blockiert werden, so dass sie schnell durchfahren werden.

Bei niedrigen Drehzahlen, d.h. geringem Motormoment ist zu beachten, dass der Motor nicht durch Gegenstrom zum annähernden Stillstand kommen kann. Der Motor läuft sonst Gefahr überhitzt zu werden.

Elektrische Stromstöße

Besonders durch plötzliche Reversierung der Drehrichtung und auch beim Einschalten von Axialventilatoren, die im Luftstrom in Gegenrichtung rotieren, können große Stromstöße entstehen. Netzstörungen und sehr hoher Verschleiß der Kontakte können die Folge sein. Die sehr hohen mechanischen Momente können auch Laufräder und Motoren beschädigen.

Vor dem Reversieren muss ein ausreichendes Auslaufintervall eingelegt werden. Der Mitlauf des Rades kann so kräftig werden, dass sich der Einbau einer Mitlaufbremse empfiehlt, die erst im Einschaltaugenblick freigegeben wird.

Bei Stern-Dreieck-Anlauf ist darauf zu achten, dass die Umschaltung nicht zu früh erfolgt, um größere Stromstöße zu vermeiden.

Toleranzen

Auslegungs-, Berechnungs- und Fertigungstoleranzen sind unvermeidbar. Deshalb sind diese für Ventilatoren in der DIN 24166 als Bautoleranzen zusammengefasst. Für Normalventilatoren gilt die Genauigkeitsklasse 2, sofern nicht besondere Vereinbarungen getroffen werden.

Für Sonderventilatoren (z. B. gummierte Ausführungen, Sonderlaufräder, gasdichte Ausführungen, explosionsgeschützte Ventilatoren, usw.) gilt die Klasse 3. In Zweifelsfällen wenden Sie sich bitte an unsere erfahrenen Ingenieure im Vertrieb.

Störungen in der Zu- und Abströmung sind nicht enthalten und müssen zusätzlich berücksichtigt werden.

Von der DIN abweichende Toleranzen (z.B. nur Plus-Toleranzen) müssen gesondert schriftlich vereinbart werden.

Toleranzen in Abhängigkeit von der Genauigkeitsklasse

A) Bautoleranzen

B) Messtoleranzen

Werden die Leistungsdaten eines Ventilators überprüft, so gelten für Messungen auf ein normgerechten Leistungsprüfstand folgende Messtoleranzen:

Toleranzen ISO 13348 - Axial/Radial

Toleranzen ISO 13350 - Jet Fans

Betriebszustand

Die Toleranzen gelten nur für den Auslegungspunkt des Ventilators, der hinsichtlich Drehzahl, Volumenstrom, Druck, Dichte und Fördermedium festgelegt ist.

Typenauswahltabellen

Direktantrieb 50 Hz, Gesamtdruck:

Direktantrieb 60 Hz, Gesamtdruck: