Der Motoren- und Ventilatorenspezialist ebm-papst stellt sich schon seit Langem einem kontinuierlichen Verbesserungsprozess in der Ventilatorentechnik. So wurden die speziell für den Einsatz in Klima- und Raumluftgeräten konzipierten Radialventilatoren der RadiPac Baureihe in den letzten Jahren stetig optimiert, wobei vor allem auf die Energieeffizienz, aber auch auf die Geräuschreduzierung und das „Handling“ Wert gelegt wurde. Mit dem neuen RadiPac ist es gelungen, diese erfolgreiche Baureihe noch einmal entscheidend zu verbessern. Die Radialventilatoren der neuen Generation arbeiten mit höheren Wirkungsgraden (Bild 1).
Der neue RadiPac: Die Radialventilatoren der neuen Generation bieten höhere Wirkungsgrade; daraus resultieren deutlich geringere Betriebskosten. (Grafik | ebm-papst)
Höhere Drehzahlen sorgen für mehr Volumenstrom und höhere Drücke, so dass sich selbst Hochdruckanwendungen abdecken lassen (Bild 2). Die erreichbare statische Druckerhöhung liegt deutlich über 2000 Pa. Außerdem ist die Geräuschentwicklung weiter gesunken; abhängig vom Betriebspunkt liegt die Schallpegelreduzierung zwischen 3 bis 7 dB(A) im Vergleich zur Vorgängerbaureihe.
Erhöhung der Leistungsdichte beim neuen RadiPac gegenüber der Vorgänger-Baureihe. (Grafik | ebm-papst)
Laufrad: Hochfestes Verbundmaterial plus innovative Geometrie
Für diese Optimierung spielt das nach neuesten strömungstechnischen Erkenntnissen entwickelte Laufrad mit seinen fünf geometrisch anspruchsvoll gestalteten Laufradschaufeln eine wichtige Rolle (Bild 3): Als Werkstoff wurde ein hochfester, glasfaserverstärkter Verbundwerkstoff verwendet, wobei die komplexe Formgebung durch das verwendete Spritzgussverfahren ermöglicht wird. Diese Schaufelgeometrie reduziert die Strömungsverluste drastisch. Dazu tragen die am Schaufeleintritt gerundete Anströmkontur und die sich nach hinten verjüngende Abrisskante der Schaufel bei. Eine gewellte Deckscheibe sorgt für einen bestmöglichen Füllgrad des Laufrads. Die Einströmdüse besteht ebenfalls aus Verbundwerkstoff und ist für ein perfektes Zusammenspiel mit dem neuen Laufrad ausgelegt.
Der verwendete Werkstoff ist ein hochfester, glasfaserverstärkter Verbundwerkstoff. Das Spritzgießverfahren ermöglicht eine komplexe Formgebung. (Foto | ebm-papst)
Die durchdachte Laufradgeometrie reduziert aber nicht nur Strömungsverluste, sondern auch die Geräuschentwicklung. Hinsichtlich der Festigkeit überzeugt die mechanische Auslegung des Laufrads. So sind die Kanten an Ansaug- und Ausblasseite entgegengesetzt gekrümmt, was die Stabilität des Laufrads erhöht. Hohe Umfangsgeschwindigkeiten sind deshalb problemlos möglich und je nach Raddurchmesser resultieren sie in entsprechend hohen Drehzahlen. Das haben sie unter harten Bedingungen in umfangreichen Stress- und Langzeittests bewiesen. Im Temperaturbereich von -25 °C bis +40 °C können sie mit maximaler Drehzahl betrieben werden. Dabei erfüllt das Verbundmaterial als bewährter Industriewerkstoff alle einschlägigen Normen, bei Bedarf gibt es auch die UL-Zulassung.
GreenTech EC-Motoren: stärker, flexibler und noch kompakter
Treibende Kraft der neuen RadiPac Radialventilatoren sind hocheffiziente GreenTech EC Motoren im Leistungsbereich von 500 W bis 8 kW. Die integrierten EC-Motoren in Außenläuferbauweise erreichen Wirkungsgrade entsprechend den in der IEC/TS 60034-30-2 gesetzten Anforderungen für die Wirkungsgradklasse IE5. Der Systemeffizienz verpflichtet, ist das Antriebssystem aus Motor und integrierter Leistungselektronik an jeden Ventilator individuell angepasst und für den jeweiligen Arbeitsbereich optimiert. Der neu entwickelte 8 kW-Antrieb setzt dabei neue Maßstäbe.
Die Leistung der integrierten Elektronik wurde bei gleichzeitig noch kompakteren Abmessungen erneut gesteigert.
Die Leistung der integrierten Elektronik wurde bei gleichzeitig noch kompakteren Abmessungen erneut gesteigert. Das macht den Antrieb zum aktuell leistungsstärksten seiner Klasse. Gestaltung und Funktionalität wurden ebenfalls auf die neueste Generation aktualisiert und um eine konfigurierbare Schnittstelle erweitert – inklusive MODBUS-RTU Schnittstelle und integriertem Resonanzsensor (siehe Kastentext). Dieser Resonanzsensor misst Schwingungen sowie Vibrationen in Echtzeit und kann so z. B. Unwucht durch Verschmutzung erkennen und dann eine Meldung absetzen, bevor der Ventilator Schaden nimmt – ganz im Sinne von GreenIntelligence.
Flexible Möglichkeiten – viele Optionen
Um unterschiedlichen Einbausituationen gerecht zu werden, gibt es die neuen Radialventilatoren in einer Standard- und einer Kurzversion (Bild 4). Bei den leistungsstärksten Standardtypen wird das Laufrad so am Motor befestigt, dass dieser keinen negativen Einfluss auf die strömungstechnische Effizienz hat. Bei der Kurzversion taucht der Motor ins Laufrad ein. Diese Ventilatoren bauen kompakter, arbeiten dabei trotz des im Vergleich zur Standardversion etwas kürzeren axialen Einbaumaß deutlich effizienter als vergleichbare Vorgängermodelle.
Bei den Standardtypen (links) ist der leistungsstarke Motor komplett aus dem Strömungsbereich herausgezogen. Bei der Kurzversion (rechts) taucht der Motor ins Laufrad ein. (Foto | ebm-papst)
Beide RadiPac Varianten gibt es als Motor-Laufrad-Kombination oder als einbaufertige Plug & Play Lösung in einer kompakten Tragspinnenkonstruktion zur einfachen Wandmontage (Bild 5). Die Tragplatten wurden so dimensioniert, dass sich der Platz auf einer Europalette bestmöglich ausnutzen lässt; das spart Transportkosten und verbessert den CO2-Fussabdruck. Als Option gibt es zudem ein komplett geschlossenes Vorleitgitter FlowGrid. Dieses fungiert als eine Art Gleichrichter, der geräuscherzeugende Verwirbelungen in der Zuströmung reduziert, ohne die Luft- und Aufnahmeleistung zu verändern. Zusätzlich dient es auch als Schutzgitter für die Saugseite. Die Ventilatoren arbeiten dann noch leiser, was nicht nur bei raumlufttechnischen Anwendungen ein Vorteil ist.
Der neue RadiPac als einbaufertige Plug & Play Lösung in einer kompakten Tragspinnenkonstruktion zur einfachen Wandmontage. (Foto | ebm-papst)
Abmessungen die passen – Für Retrofit geeignet
Ein Retrofit ist meist ohne Konstruktionsänderungen in der Anwendung möglich, da die neuen Ventilatoren trotz höherer Leistung in der gleichen Baugröße geometrisch kleiner sind. Ab Oktober 2021 gibt es die neuen Radialventilatoren in den Baugrößen 310 bis 630 mit Luftleistungen von bis zu 20.000 m³/h und einer statischen Druckerhöhung bis über 2.000 Pa. Bemusterungen sind auf Anfrage ab sofort möglich.
Im nächsten Schritt wird es in der Baureihe auch FanGrid-Varianten geben. In diesen kubischen Gehäusen lassen sich mehrere Ventilatoren neben- oder übereinander so anordnen, dass der zur Verfügung stehende Platz bestmöglich ausgenutzt wird. Mit dieser Weiterentwicklung zeigt ebm-papst, dass es immer wieder neue Ansätze gibt, die Energieeffizienz, Luftleistung und Geräuschentwicklung noch einmal deutlich zu verbessern.
Automatische Resonanzerkennung für mehr Betriebssicherheit
Radialventilatoren werden in den unterschiedlichsten Anwendungen eingesetzt. Je nach Einbausituation kann es in nicht vorhersehbaren Drehzahlbereichen zu Resonanzen kommen; Wird der Ventilator häufig in einem solchen kritischen Bereich betrieben, kann das Lagersystem der Antriebsmotoren Schaden nehmen und so zum Ausfall der Ventilatoren führen. Für Anlagenbetreiber sind diese Vibrationen zwar messbar, lassen sich aber nicht einfach abstellen. ebm-papst löst dieses Problem in seinen RadiPac Radialventilatoren mit einer automatischen Resonanzerkennung, die die Auswirkung von Vibrationen minimiert.
Dazu wird bei der Inbetriebnahme ein Test-Hochlauf durchgeführt, bei dem die Vibrationshöhe über den gesamten Drehzahlverlauf aufgezeichnet und analysiert wird. Werden in bestimmten Bereichen zu hohe Schwingschnellen erkannt, stellt sich die Steuersoftware automatisch so ein, dass diese Drehzahlbereiche zukünftig „überfahren“ werden (Bild 6). So können EC-Radialventilatoren betrieben werden, ohne Schaden zu nehmen. Der Betreiber kann die Einstellungen der Software jederzeit manuell bearbeiten, hat also immer die volle Kontrolle.
Wird die serienmäßige Resonanzerkennung aktiviert, werden Bereiche mit zu hohen Schwingschnellen erkannt und „überfahren“. (Grafik | ebm-papst)
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