Entwicklung und Untersuchung eines Drallreglers mit abwinkelbaren Schaufeln

Drallregler dienen zur Regelung des Betriebes von Ventilatoren. Zur Drallerzeugung werden dabei ebene Platten als Vorleitschaufeln eingesetzt, die jedoch überwiegend im Teillastgebiet Verluste durch Ablösungen an den Leitschaufeln sogar bei kleinen Winkelstellungen hervorrufen. Außerdem wird nach jeder Leitschaufel des Drallreglers ein großer Nachlaufwirbel erzeugt, der gleichermaßen zur Verschlechterung des Wirkungsgrades führt. In der neuesten Zeit wurden Drallregler mit anwinkelbaren Schaufeln entwickelt, die ein Teil der oben genannten Verluste minimieren können.

Bei dieser Arbeit wurde ein neuer Drallregler mit abwinkelbaren Schaufeln für den Versuchsstand des Labors Strömungsmaschinen entwickelt und gebaut und an einem Radialventilator nach seiner Effektivität überprüft. Dabei wurde ein Vergleich zwischen einem mit ebenen Platten bestückten Drallregler durch Gegenüberstellung der Ergebnisse durchgeführt.

Bei dem Drallregler mit abwinkelbaren Schaufeln wurden zwei Formen von Schaufeln untersucht. Wie aus der Aerodynamik des Tragflügels bekannt ist, haben mehrere kleine Nachlaufwirbel einen geringeren Widerstand. Um dies auch beim Drallregler überprüfen zu können, wurden die verstellbaren Schaufeln des Drallreglers mit stufenweise abgewinkelten Nachläufen ausgestattet sein.

Im Rahmen dieser Diplomarbeit wurden für einen Radialventilator zweigeteilte Drallklappen verschiedener Form entwickelt, erprobt und mit herkömmlichen Drallklappen gleicher Anzahl verglichen.

 

Die geteilten Klappen haben gegenüber den herkömmlichen starren Klappen eine Erhöhung des Wirkungsgrades des Ventilators im gesamten Regelbereich erbracht, im Bestpunkt bis ca. 5%. Die Widerstandswerte der abgewinkelten Klappen zeigen deutlicher Unterschiede.

Durch Anbringen eines Prandtlschen Stolperdrahtes vor das Klappengelenk der geteilten Klappen konnten noch weitere Verbesserungen des Wirkungsgrades im Teillastbereich erzielt werden.

Die stufenweise Abwinkelung der Hinterkante der geteilten Drallklappen zur Erzeugung kleinerer Hinterkantenwirbel und somit geringerer Strömungsverluste hat entgegen den Erwartungen eine leichte Absenkung des Wirkungsgrades erreicht. Bei der Ermittlung der Widerstandszahlen zeigte sich ebenfalls eine Verschlechterung.

Zum Einfluß der Vorderkantenform der feststehenden Vorklappen kann gesagt werden, daß sich bei den Kennlinien des Ventilatrs und der Widerstandszahl der beiden Vorderkantenformen nahezu gleiche Werte ergeben haben.

In allen Vergleichen der unterschiedlichen Klappentypen ist die Differenz der Werte am Druckverlustprüfstand deutlicher geworden als am Kennlinienprüfstand.

Abschließend ist zu sagen, daß eine Verwendung von geteilten Drallklappen an einem Ventilator, wie er am Prüfstand zur Bestimmung der Kennlinien eingesetzt wurde, aufgrund des erhöhten konstruktiven Aufwandes als nicht effektiv genug erscheint. Es ist jedoch davon auszugehen, daß eine Erhöhung der Klappenzahl eine Verbesserung des Wirkungsgrades ergibt und somit der Einsatz bei größeren Ventilatoren sinnvoll wird.