Ventilatoren-Wiki

WISSENSWERTES RUND UM DEN INDUSTRIEVENTILATOR.

Axial / Radial

Was sind die wichtigsten Unterschiede zwischen Radial- und Axialventilatoren?

Generell werden Ventilatoren in zwei Bauformen aufgeteilt: Axial und Radial. Axialventilatoren finden überall dort Verwendung, wo hohe Volumenströme in Verbindung mit geringen Drücken gefördert werden. Der Aufbau ähnelt dem eines Propellers. Er saugt die Luft axial (über die Motorachse) an und bläst sie auch axial wieder aus.

Radialventilatoren kommen bei höheren Drücken zum Einsatz und sind vergleichbar mit einer Trommel. Die Luft wird parallel bzw. axial zur Antriebsachse des Radialventilators angesaugt und durch die Rotation des Radiallaufrads um 90° umgelenkt und radial ausgeblasen. Radialventilatoren können bei gleichem Radaußendurchmesser und gleicher Drehzahl wesentlich höhere Drücke erreichen als Axialventilatoren.

P.S: Bei uns dreht sich alles um Radialventilatoren.

Antriebsarten

Welche Antriebsarten gibt es?

Bei den Antriebsarten unterschieden wir Motormaschine (Bauart direkt auf Motorzapfen), Riementrieb und Kupplungsantrieb, wobei mit Kupplungsantrieb die größten Leistungen erreicht werden können.

Betriebspunkt

Was versteht man unter Betriebspunkt?

Das Kennfeld eines Ventilators hängt von der Drehzahl (Umdrehungen pro Minute) ab und beschreibt die Druckerhöhung über den Volumenstrom.

Der Betriebspunkt des Ventilators ist der Schnittpunkt zwischen Ventilatoren-Kennlinie und Anlagenkennlinie (Widerstandsparabel). Daraus ergeben sich der tatsächlich geförderte Volumenstrom und die tatsächlich vom Ventilator zu überwindende Druckdifferenz.

Druck, Definition

Wie wird Druck definiert?

Im Allgemeinen werden an Strömungsmaschinen auftretende örtliche Drücke immer als Druckdifferenzen zur Atmosphäre gemessen, gerechnet und betrachtet. Die allgemein gültige Bezeichnung ist “p”. Absolute Drücke werden ausschließlich in der Zustandsgleichung der Gase und bei Druckverhältnissen verwendet. Man unterscheidet zwischen statischem Druck, dynamischen Druck, Totaldruck und der Druckdifferenz.

Druckfest / Druckstoßfest

Was ist der Unterschied zwischen druckfest und druckstoßfest?

Im industriellen Umfeld gelten strenge Richtlinien. Druckfeste Ventilatoren unterliegen der Druckgeräterichtlinie und sind so konzipiert, dass sie auch hohen Systemdrücken standhalten.

Druckstoßfeste Ventilatoren können einem kurzzeitig hohen, definierten Druckanstieg, z. B. durch Explosionen, verkraften.

1. Druckfeste Ausführung:

Bei druckfesten Ausführungen müssen die druckführenden Bauteile (Gehäuse, Eintrittsrohr, Flansche u. -verschraubungen, Dichtung) den Arbeitsdruck vollständig ohne merkliche Verformungen widerstehen.

Die Auslegung der Gehäuse erfolgt nach DIN EN 13445-3:2016-12. Es wird der Werkstoff mit einer 1,5-fachen Sicherheit gegen die Streckgrenze ausgenutzt.

Die Standard-Wandstärken für Gehäuse sind so ausgelegt, daß bei Raumtemperatur ein Überdruck von mind. 25.000 Pa (= 0,25 bar) übertragen werden kann.

Als Wellendichtung kommt hier nur eine schwimmende Labyrinth-Dichtung mit entsprechender Ringzahl zum Einsatz.

2. Druckstoßfeste Ausführung:

Bei druckstoßfesten Ausführungen müssen die Bauteile einmal im Explosionsfall der Druckwelle widerstehen. Verformungen an den Bauteilen sind zulässig; nur darf das Bauteil nicht bersten.

Die Auslegung der Gehäuse erfolgt ebenfalls nach DIN EN 13445-3:2016-12 in Verbindung mit VDI 2263. Es wird der Werkstoff mit einer 1,0-fachen Sicherheit gegen die Streckgrenze ausgenutzt.

Die Standard-Wandstärken für Gehäuse sind so ausgelegt, daß bei Raumtemperatur ein Druckstoß von mind. 40.000 Pa (= 0,40 bar) übertragen werden kann.

Gem. VDI 2263-3 ist auch hier eine Wasserdruckprüfung mit 90% des Druckstoßes erforderlich.

Druckverlust

Welche Arten von Druckverlust gibt es?

In Anlagen können unterschiedliche Druckverluste auftreten. Ihre Berechnung hängt von strömungstechnischen Gesetzmäßigkeiten ab. Man unterscheidet:

a) Geschwindigkeitsunabhängige Druckverluste: Diese Art von Druckverlust tritt im technischen Bereich nur beim Durchströmen von Flüssigkeiten oder Schüttgütern auf.

b) Geschwindigkeitsabhängige Druckverluste: Alle anderen Arten von Druckverlust in Anlagenteilen sind geschwindigkeitsabhängig. Hierzu zählen u. a. Krümmer, Filter oder Rohrleitungen.

Druckwerte, Einheiten

Welche Einheiten für Druckwerte gibt es?

Standardwert ist das „Pascal“ – [Pa]. Weitere Einheiten wären:

  • 1 bar = 100.000 Pa
  • 1 mbar = 100 Pa
  • 1 mmWS = 9,81 Pa
  • 1 mmHG = 1 Torr = 133 Pa
  • 1 inWC = 249 Pa
  • 1 psi = 1 lb / in² = 6894,76 Pa
Euler-Gleichung

Was wird mit den Euler-Gleichungen berechnet?

Die Euler-Gleichungen (oder auch eulerschen Gleichungen) der Strömungsmechanik sind ein von Leonhard Euler entwickeltes mathematisches Modell zur Beschreibung der Strömung von reibungsfreien elastischen Fluiden. Beim Radialrad ist mittels Eulergleichung eine theoretische Kennlinie einfach zu berechnen.

Ex-Schutz

Nach welchen Richtlinien werden Ex-geschützte Ventilatoren gebaut?

Unsere explosionsgeschützten Ventilatoren werden gemäß ATEX-Richtlinien gebaut und konstruiert und entsprechen der Norm EN 14986:2017, Kategorie II G oder D (G nur Explosionsschutzgruppe II A, II B und Wasserstoff) und III G oder D.

Gehäusepositionen
Möglich Gehäusestellung bei Industrieventilatoren

Welche Gehäusepositionen gibt es?

Wir unterschieden folgende Gehäusepositionen (auf das Spiralgehäuse von der Antriebsseite aus gesehen):

Kenngrößen

Was sind die wichtigsten Kenngrößen?

Im Ventilatorenbau werden dimensionslose Kenngrößen verwendet, die aus den am Arbeitsvorgang beteiligten physikalischen Größen abgeleitet werden. Sie dienen als Unterscheidungsmerkmal für die verschiedenen Bauarten, deren Betriebsverhalten und als Unterlage für Neukonstruktionen. Die wichtigsten Kenngrößen sind:

  • Spezifischer Durchmesser
  • Spezifische Drehzahl
  • Druckzahl
  • Lieferzahl
  • Leistungszahl
  • Wirkungsgrad
Kennlinie

Was besagt die Ventilatoren-Kennlinie?

Der Ventilator erzeugt einen Überdruck (Druckerhöhung), um gegen einen Strömungswiderstand zu arbeiten. Die Ventilatoren-Kennlinie stellt diese gegenseitige Abhängigkeit von Volumenstrom und Druckerhöhung dar.

Konvektion

Was versteht man unter Konvektion?

Konvektion (Strömungstransport) ist das Mitführen von Wärme durch ein strömendes Fluid. Im Ventilatorenbau unterschiedet man zwischen freier Konvektion (erfolgt auf Grund von Dichteunterschieden als Folge von Temperaturunterschieden) oder erzwungener Konvektion (Strömung wird durch äußerer Einwirkungen, wie Wind oder Luftstrom, erzeugt).

Lagerung

Welche Arten der Lagerung gibt es?

Wir unterschieden zwischen Blocklagerung, Stehlagerung und Spindellagerung.

Lagertemperatur

Wovon ist die Lagertemperatur abhängig?

Die Lagertemperatur ist abhängig vom Reibmoment der Lagerung, der Gehäuseoberfläche, der Konvektion und der Ölmenge (falls vorhanden).

Pneumatische Förderung

Was versteht man unter pneumatischer Förderung?

Das Prinzip der pneumatischen Förderung beruht auf der physikalischen Grundlage, dass strömende Luft unter bestimmten Voraussetzungen dazu fähig ist, schwerere Feststoffe zu tragen und mitzuführen.

Bei der pneumatischen Förderung wird dieses Prinzip technisch genutzt, der Transport erfolgt dabei durch Rohrleitungen. Das in die Rohrleitung eingebrachte Fördergut wird infolge des eigenen Strömungswiderstandes von der Luft mitgerissen. Das Fördermittel ist der Luftstrom, der durch einen Ventilator hervorgerufen wird. Nach Art der Materialaufgabe unterscheidet man Saugförderung und Druckförderung sowie die Kombination beider Arten.

Schallreduktion

Welche Möglichkeiten zur Schallreduzierung gibt es?

Um die Gesundheit der Mitarbeiter zu gewährleisten, ist guter Schallschutz wichtig. Dies kann durch folgende Maßnahmen erreicht werden: Isolierung und Kapselung, Einbau von Schalldämpfern und/oder Unterbinden von Körperschallübertragung.

Schaufelformen

Welche Schaufelformen gibt es?

Die Laufradschaufeln können wie folgt geformt sein: Rückwärtsgekrümmt (Kreisbogen), rückwärtsgekrümmt (logarithmisch) rückwärts geneigt, gerade Schaufel, radial endend, oder vorwärtsgekrümmt.

Schleißschutz

Welche Arten von Schleißschutz gibt es?

Je nach Einsatzbereich und Anforderung gibt es unterschiedliche Schutzarten gegen Verschleiß. Das können zum Beispiel eine spezielle Werkstoffe sein, spezielle Beschichtungen oder – im High-End Bereich der Ventilatorentechnik – hochfeste Hartmetallbeschichtung.

Temperaturerhöhung

Was versteht man unter Temperaturerhöhung?

Bei der Verdichtung des Fördermediums im Ventilator tritt eine Erwärmung auf, die sich durch die inneren Verluste noch vergrößert. Die wirkliche Temperaturerhöhung berechnet sich nach den Gesetzen der Thermodynamik

Volumen – und Massenstrom

Was versteht man unter Volumen- und Massenstrom?

Der Volumenstrom (oder ungenauer Durchflussrate) ist eine physikalische Größe aus der Fluidmechanik. Sie gibt an wie viel Volumen eines Mediums pro Zeitspanne durch einen festgelegten Querschnitt transportiert wird.

Die Grundeinheit ist [v] = 1 m³/sec.

Weitere Volumenstromeinheiten wären: 1 m³/s = 60 m³/min, 1 m³/s = 3600 m³/h

Weitere Massenstromeinheiten wären: 1 kg/s = 3600 kg/h

Volumenstromregelung

Wie wird der Volumenstrom geregelt?

Oftmals muss der Volumenstrom eines Ventilators an unterschiedliche Betriebsverhältnisse angepasst werden. Dazu stehen drei Systeme zur Verfügung:

a)    Drosselklappen. Drosselklappen sind eine einfache, kostengünstige Methode zur Reduzierung des Luftstroms. Sie haben allerdings auch die geringste Energieeffizienz und einen erheblich niedrigeren Wirkungsgrad.

b)    Drallregler. Drallregler, die zur mechanischen Kontrolle des Luftstroms eingesetzt werden, eigenen sich für Anlagen, in denen eine elektronische Steuerung nicht möglich oder nicht gewünscht ist.

c)    Drehzahlregelung mittels Frequenzumrichter. Frequenzumrichter bieten die höchste Energieeffizienz, denn sie passen die Umfangsgeschwindigkeit optimal den gegebenen Bedingungen an. So wird das beste Verhältnis zwischen Drehzahl, Volumenstrom und Energieverbrauch erreicht.

Wellenformen

Welche Wellenformen gibt es?

Wir unterscheiden bei beidseitig gelagerten Rotoren zwischen Vollwellen, Hohlwellen und konischen Wellen.

Wirkungsgrad

Was versteht man unter Wirkungsgrad?

Am Ventilator kann man mehrere Einzelwirkungsgrade definieren: Innerer Wirkungsgrad (Gehäuse und Laufrad), mechanischer Wirkungsgrad (Lagerung, evtl. Dichtung) und Wirkungsgrad von Zusatzteilen (Kühlscheibe usw.).

Der Gesamtwirkungsgrad errechnet sich anhand einer physikalischen Gleichung.

Zerreissventilatoren / Einsatzgebiet

Wo werden Zerreissventilatoren eingesetzt?

Zerreissventilatoren finden hauptsächlich in der Papier- und Faserindustrie Anwendung. Sie werden z. B. zur Randstreifenabsaugung eingesetzt.