Diagonallüfter für große Volumina bei hohem Druck

In vielen Bereichen der Lüftungs- und Klimatechnik werden Lüfter oder Ventilatoren benötigt, die große Luftmengen bei vergleichsweise hohem Druck liefern. Das ist der Anwendungsbereich für...

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In vielen Bereichen der Lüftungs- und Klimatechnik werden Lüfter oder Ventilatoren benötigt, die große Luftmengen bei vergleichsweise hohem Druck liefern. Das ist der Anwendungsbereich für Diagonallüfter, die die Vorteile von Radial- oder Axiallüftern kombinieren. Trotz dieser Eigenschaften ergeben sich günstige Geräuschemissionen.Zwei Lüfterbauformen haben sich heute in der Elektronikkühlung durchgesetzt: kompakte Axiallüfter, die große Volumenströme liefern, und Radiallüfter, die auch hohen Druckbedarf abdecken, zum Beispiel bei verengten Strömungsquerschnitten. Beide Prinzipien überzeugen durch hohen Wirkungsgrad und gutes Geräuschverhalten. Ihr bauartbedingtes Leistungsprofil grenzt die effektiven Einsatzbereiche allerdings ein, so dass in vielen Fällen Kompromisse unausweichlich waren. Abhilfe versprechen so genannte Diagonallüfter. Sie vereinen die Vorteile beider Prinzipien und bieten damit auch für kritische Einsatzbereiche ideale Lösungsmöglichkeiten.Zwei Lüfterbauformen setzten sich durchDiagonallüfter unterscheiden sich auf den ersten Blick nur wenig von konventionellen Axiallüftern. Wie diese saugen sie axial an; der Luftaustritt erfolgt aufgrund der speziellen Rotorgeometrie allerdings diagonal. Diagonallüfter stellen somit eine Zwischenlösung aus axialer und radialer Bauart dar. Im Vergleich zu Axiallüftern gleicher Außenabmessung und gleicher Drehzahl erreichen diese Lüftertypen bei ähnlichem Volumenstrom einen deutlich höheren statischen Druck. Die wesentlichen Vorteile dieser diagonalen Lüfterbaureihe sind beispielsweise:- Besonders niedriger Geräuschpegel durch aerodynamische optimale Abstimmung von Lüfergehäuse und Flügelrad.- Der Antrieb erfolgt durch elektronisch kommutierte Außenläufer-Motoren mit elektronischer Falschpol- und Blockiersicherung.- Die Diagonallüfter sind lieferbar in diversen Spannungs- und Leistungsklassen.- Die Regelung der Lüfterdrehzahlen erfolgt temperaturgeführt. Darüber hinaus gibt es für den Anwender unterschiedliche Alarm- und Sensorsignalvarianten.- Das Motormanagement erfolgt mittels externer Drehzahlvorgabe und Drehzahlüberwachung.Elektronik wird meist zwangsbelüftet, um die Erwärmung der Bauteile zu begrenzen. In manchen Anwendungen, zum Beispiel in Schaltschränken mit großer Bauteiledichte und daraus resultierendem hohem Luftwiderstand, war allerdings bisher die Auswahl das optimalen Lüfterprinzips eine Gratwanderung.Für Axiallüfter, die einen großen Luftdurchsatz garantieren, kann leicht der Strömungswiderstand zu hoch werden. Radiallüfter hingegen erzeugen zwar ausreichend Druck, lassen jedoch oftmals hinsichtlich des Luftdurchsatzes zu wünschen übrig. Die Lösung für dieses Problem liegt eigentlich auf der Hand: Axiallüfter und Radiallüfter gehen eine Synthese ein. Das Resultat sind Diagonallüfter, die einerseits große Volumenströme liefern, andererseits aber auch durch hohen Druckaufbau überzeugen.Axiallüfter fördern die Luft achsparallel, radiale Lüfter zentrifugal. Diagonal-Ventilatoren können dagegen je nach Auslegung beliebige Förderrichtungen zwischen beiden Extremen erzeugen. Die Luft wird axial angesaugt und tritt diagonal aus dem Lüfter aus. Sie durchströmt den Lüfter halbradial. Die für den höheren Druckaufbau erforderliche Umfangsgeschwindigkeit an der Laufradnabe wird dabei durch die konische Form erhöht.Im direkten Vergleich mit Axiallüftern gleicher Baugröße und Drehzahl erzeugen Diagonallüfter dadurch deutlich mehr Druck. Das Diagramm in Bild 2 zeigt die verschiedenen Kennlinien der unterschiedlichen Lüftertypen im Vergleich. Die hinsichtlich Wirkungsgrad und Geräuschverhalten jeweils günstigsten Betriebsbereiche der Lüfter sind hervorgehoben.Moderen CAD-Verfahren erleichtern die BerechnungTrotz ihrer Vorzüge wurden Diagonallüfter in der Vergangenheit nur selten realisiert, weil die Berechnung und Fertigung der Laufräder sehr schwierig war. Mit modernen CAD- und CAM-Techniken kann man heute die dreidimensionale Schaufelstruktur leichter verwirklichen, so dass sich die Vorteile dieser Bauart uneingeschränkt nutzen lassen. Ihre Leistung lässt sich dabei in Bereiche steigern, die bisher mit Lüftern gleicher Einbaugröße nicht erreichbar waren.Die neuen Diagonallüfter der Serie DV 6200 sind so konstruiert, dass ihre Abmessungen den weit verbreiteten Standard-Axiallüftern vom Typ 6200 N entsprechen, das heißt, die Diagonalventilatoren sind sehr kompakt aufgebaut. Bei einem Laufraddurchmesser von 156 mm arbeiten sie mit einer Drehzahl von 4300 min-1. Anschlussmaße und Befestigungsbohrungen auf den Ansaugseite wurden unverändert von den Axiallüftern übernommen. Das hat den Vorteil, dass sich in dieser Standardbaugröße nun auch Aufgaben mit großer Druckerhöhung im mittleren Luftleistungsbereich erschließen lassen. Die kompakten Diagonallüfter erzeugen Volumenströme von bis zu 540 m3/h bei bis zu 400 Pa. Die größeren Diagonallüfter der Serie 2200 liefern bei 200 mm Außendurchmesser sogar Volumenströme von bis zu 640 m3/h.Als Antrieb wird bei den neuen Diagonallüftern der gleiche elektronisch kommutierte Außenläufermotor eingesetzt wie in der Axialserie. Dieser Motor ist für verschiedene Spannungsbereiche verfügbar. Mit seiner Elektronik ist die in vielen Anwendungen geforderte komfortablen Lüftersteuerung problemlos realisierbar. Die hierfür notwendigen Komponenten lassen sich aufgrund des großzügigen Platzangebots zusammen mit Leistungs- und Logikkreis des Antriebs auf einer Leiterplatte in der Lüfternabe integrieren.Das birgt ein beachtliches Potential an komfortablen Motorfeatures, angefangen von einer temperaturgeführten Drehzahlregelung und verschiedenen Drehzahlvorgabemöglichkeiten bis hin zu Alarmschaltungen mit diversen Ausgangssignalen und Signalspeicher. Die Liste der Lieferoptionen lässt sich fast beliebig ausweiten, so dass vielfältige Ausführungen realisierbar sind.Schallleistungspegel werden günstig bewertetAuch hinsichtlich ihres Geräuschverhaltens erfüllen Diagonallüfter hohe Anforderungen. Geräuschmessungen an einer Druckkammer nach DIN45635, Teil 38 ergaben Werte, die im Vergleich mit den Schalleistungspegeln anderer Lüfter gleicher Förderleistung als sehr günstig zu bewerten sind. Ihrem Einsatz in Anwendungen mit hohem Druckbedarf, die gleichzeitig nach kompakten Lüftern verlangen, sind damit praktisch keine Grenzen gesetzt.