Entwicklungsprozesse freilaufender Radialräder

Optimierung für den Einsatz in RLT- Geräten

Entwicklungsprozesse freilaufender  Radialräder: Optimierung für den Einsatz in RLT-Geräten

Dipl.-Ing. Alexander Zarschler, Forschung und Entwicklung
Zunehmende Forderungen nach hoher Energieeffizienz und Hygiene in zentralen raumlufttechnischen Geräten haben auch vor Ventilatoren nicht Halt gemacht. Dabei haben sich, nicht zuletzt durch ihre Wirtschaftlichkeit, in den letzen Jahren vor allem direktgetriebene freilaufende Räder mit rückwärts gekrümmten Schaufeln für den Einsatz in Klimazentralgeräten durchgesetzt. Diese kommen der Forderung der RLT-Gerätehersteller nach, energetisch optimierte, kompakte und gleichzeitig leistungsstarke Ventilatoren in raumlufttechnischen Anlagen einsetzen zu können. Ziel der Untersuchungen in der Forschungsabteilung von TLT-Turbo sollte es sein, ein Laufrad zu entwickeln, welches sich durch seine kompakte Bauweise und gleichzeitig hohe Energieeffizienz und Leistungsdichte auszeichnet.

Vorteile freilaufender Räder

Ventilatoren mit Spiralgehäuse werden üblicherweise über einen Keilriemen angetrieben, wodurch eine feste Betriebsdrehzahl vorgegeben ist. Eine spätere Betriebspunktanpassung und Änderung der Drehzahl kann bei den meisten nicht mit Frequenzumrichter (FU) geregelten Anlagen nur durch den Austausch der Riemenscheiben realisiert werden. Teilweise werden auch riemengetriebene Anlagen über einen FU geregelt, doch auch hier ist das freilaufende Rad im Vorteil, da der Riemenantrieb ein Verschleißteil darstellt, das häufig gewartet werden muss.

Im Gegensatz dazu kann das wartungsfreie freilaufende Radialrad beim Einsatz mit einem Frequenzumrichter stufenlos drehzahlgeregelt werden, worin erfahrungsgemäß ein hohes Einsparpotential liegt. Ebenfalls werden durch das direktgetriebene Laufrad die nicht unerheblichen Riemenverluste eliminiert, die den Systemwirkungsgrad des Antriebes nachteilig beeinflussen. Weitere negative Einflüsse wie die An- und Abströmbedingungen, Lagerstreben, Keilriemenscheiben, Keilriemenschutzvorrichtung, Prallplatten etc., die die Zuströmung zum Laufrad behindern, entfallen bei Verwendung eines freilaufenden Rades fast vollständig. Die energetischen Vorteile machen sich vor allem bei kleineren Druckerhöhungen deutlich bemerkbar.

Durch den Wegfall des Riemenantriebes kann gegebenenfalls auf eine zweite Filterstufe am Geräteaustritt verzichtet werden. Die jetzt nicht mehr auftretende Abriebverschmutzung macht meist nur noch einen Filter am Geräteeintritt notwendig. Ein weiterer Vorteil der freilaufenden Räder ist die relativ niedrige Ausblasgeschwindigkeit auf der Druckseite des Ventilators. Die damit sehr gering ausfallenden dynamischen Anteile am Gesamtdruck machen den Einsatz von freilaufenden Rädern sinnvoll.

Besonders bemerkbar ist dies bei niedrigen Anlagendrücken, da hier der Anteil des dynamischen Drucks an der Gesamtdruckerhöhung relativ hoch ist.

Durch den bereits oben beschriebenen Wegfall von Lagerstreben und Keilriemenscheiben besteht die Möglichkeit einer exakten Volumenstrommessung an der Einlaufdüse. Dabei kann durch die Bestimmung der Druckdifferenz zwischen dem Saugraum des Ventilators und der engsten Stelle der Düse, unter Verwendung eines experimentell bestimmten Kennwertes, der Volumenstrom mit einer Toleranz von +/- 5% bestimmt werden.

Anforderungen

Da freilaufende Radialräder größtenteils in zentralen raumlufttechnischen Geräten ihren Einsatz finden, bestimmen naturgemäß diese Anforderungen Aussehen, Geometrie und Leistungsbereiche der Räder. Im Folgenden werden die für den Gerätehersteller im einzelnen wichtigen Parameter beschrieben.

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