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Neuer EC-Radi­al­ven­ti­lator für mehr Power und Effi­zienz

Radi­al­ven­ti­la­toren von ebm-papst setzen neue Maßstäbe: Dank strö­mungs­tech­ni­scher Opti­mie­rungen, inno­va­tiver Mate­ria­lien, durch­dachten Konstruk­ti­ons­de­tails und hoch­ef­fi­zi­enter EC-Motoren mit intel­li­genter Steu­er­elek­tronik bringen sie nicht nur deut­lich mehr Luft­leis­tung als bisher, sondern arbeiten auch noch beson­ders leise und effi­zient.


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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