Im Lauf verstellbare Schaufeln

Geschichtlicher Hintergrund

Es gibt eine ganze Reihe von lüftungstechnischen Anwendungen, bei denen der Volumenstrom an die im Betrieb variierenden Parameter angepasst werden muss.

Vor einigen Jahrzehnten, als die elektrische Drehzahlregelung noch in den Kinderschuhen steckte, wurde der Volumenstrom des Axiallüfters meistens wie folgt geregelt:

  • mittels Drosselklappe (billige Lösung, sehr schlechter Gesamtwirkungsgrad),
  • mit einem regelbaren Gleichstrom-Motor (sehr teure Motoren und Regelung) oder
  • über im Lauf verstellbare Schaufeln (mechanisch ziemlich aufwendig, vernünftiger Gesamtwirkungsgrad).

Vorteile von im Lauf verstellbaren Schaufeln

Axialventilatoren mit im Lauf verstellbaren Axialschaufeln haben in einigen, sehr wenigen Anwendungsfällen folgende Vorteile:

  • Bei nicht quadratischen Anlagenkennlinien eventuell bessere Wirkungsgrade (Beispiel: Minen-Belüftung mit wöchentlich länger werdenden Stollen).
  • Keine elektrischen Verluste (1-2%) aufgrund eines vorgeschalteten Frequenzumformers.
  • Allerhöchste Anforderung an eine niedrige elektrische Störabstrahlung, wobei uns hierzu kein Beispiel aus dem Industriebereich bekannt ist. Selbst auf U-Booten der Marine sind Frequenzumformer zugelassen.
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Nachteile von im Lauf verstellbaren Schaufeln

  • Hohe Investitionskosten, da technisch/konstruktiv sehr aufwendig
  • Niedrige Betriebssicherheit, da das Versagen vieler kleiner Komponenten bereits zum Totalausfall des gesamten Lüfters führen kann.
  • Sehr hohe Wartungskosten aufgrund der vielen mechanischen Verschleißteile (Lagerung der Schaufeln etc.)
  • Sehr hohe "Stall"-Gefahr, da bei falscher Verstellung des Schaufelwinkels der Lüfter in den Stall (= Strömungsabriss) gebracht werden kann.
  • Parallelbetrieb sehr aufwendig, da ein Pumpen zwischen zwei Lüftern nur mittels komplexer Systemüberwachung vermieden werden kann.
  • Hitzebeständigkeit sehr problematisch, da brennbares Hydrauliköl zum Einsatz kommt. Die gesamte Hydraulik-Anlage (auch am Laufrad) muss thermisch geschützt werden. Ein Regeln des Schaufelwinkels (vorwärts, rückwärts, etc.) ist im Brandfall meistens nicht mehr möglich.
  • Bei quadratischen Anlagenkennlinien (die die Masse der Anlagenkennlinien darstellen) nur in einem einzigen Betriebspunkt optimaler Wirkungsgrad, in allen anderen Betriebspunkten schlechtere Wirkungsgrade als feste Laufradschaufeln mit Frequenzumformer.

Konklusion

  • Bis auf einen kleinen Wirkungsgradvorteil bieten im Lauf verstellbare Axiallüfter keine Vorteile mehr und sind somit aus heutiger Sicht eine veraltete Technik, die nur noch in Spezialanwendungen (wie z.B. Minen) Anwendung findet. Die Fertigung solcher Ventilatoren ist in Deutschland deshalb weitgehend aufgegeben worden.
  • Wirtschaftlich gesehen sind im Lauf verstellbare Axialventilatoren sowohl in der Anschaffung als auch in der Wartung sehr viel teurer als Axialventilatoren mit Frequenzumformer.
  • Unter sicherheitstechnischem Aspekt sind Axialventilatoren mit im Lauf verstellbaren Laufrädern weit unterhalb von Ventilatoren mit Frequenzumformer anzusiedeln, da beim Verstellen der Schaufeln der Stall-Bereich erreicht werden kann.
  • Alle modernen Frequenzumformer können mit Netz-Filtern und -Drosseln ausgerüstet werden, um eine sehr hohe elektromagnetische Verträglichkeit zu erzielen.

Aus den oben genannten Gründen haben wir die Entwicklung von im Lauf verstellbaren Axialventilatoren eingestellt.

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