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Plug & Play Axialventilatoren für Anwendungen mit hohem Gegendruck

Axialventilatoren werden normalerweise dort eingesetzt, wo hohe Volumenströme bei eher niedrigem Gegendruck benötigt werden. Für Geräte, die einen hohen Druckaufbau erfordern, waren sie bisher deshalb nicht das Mittel der Wahl. Jetzt hat sich das geändert: Neue Axialventilatoren von ebm-papst eignen sich auch für hohen Gegendruck, sodass auch solche Anwendungen von ihren größeren Volumenströmen profitieren.


Bereits Anfang 2020 hat ebm-papst die AxiEco Protect Axialventilatoren mit Schutzgitter vorgestellt, die hohen Gegendruck überwinden. Jetzt geht der Ventilatoren- und Motorenspezialist noch einen Schritt weiter und ergänzt die bestehende AxiEco Baureihe um die AxiEco Perform (Bild 1) Axialventilatoren mit einem montagefreundlichen Gehäuse aus Verbundwerkstoff, bei denen Effizienz und Druckstabilität noch weiter erhöht wurden.

Bild 1: Auszug aus der Baureihe: Neuer EC-Axialventilator AxiEco Perform in Baugröße 350 mit einem Gehäuse aus Verbundwerkstoff (Foto | ebm-papst)

Die Luftleistungskennlinie verläuft deutlich steiler als bei vergleichbaren Axialventilatoren und auch bei steigendem Gegendruck bleibt der Wirkungsgrad hoch (Bild 2). Als kompakte Plug & Play Lösung mit CE Kennzeichnung lassen sich die Ventilatoren gut in die Anwendungen integrieren. Der Anwender muss sich damit keine Gedanken zu Düsen oder Abständen zum Laufrad machen und sich auch um keine eigene ErP-Bewertung kümmern.

Mit der erweiterten AxiEco Baureihe lassen sich nun sehr unterschiedliche Anwendungsanforderungen abdecken. Die Schutzgitterausführung AxiEco Protect beispielsweise ist durch die geringe Geräuschemission gut für Anwendungen in lärmsensiblen Bereichen geeignet. Die Variante AxiEco Perform mit Gehäuse hingegen empfiehlt sich immer dann, wenn ein einbaufertiger Ventilator gebraucht wird. Mit Volumenströmen bis zu 12.000 m³/h und Drücken bis knapp 500 Pa ist ihr Einsatzbereich breit gefächert und reicht von Wärmepumpen und Verdampfern bis hin zu industriellen Lüftungsanlagen oder der Kühlung von Luftkompressoren. Die neuen Ventilatoren im Gehäuse gibt es in den Baugrößen 300, 350, 400, 450 und 500 sowohl in EC- als auch in AC-Ausführung. Auch bei dieser Baureihe erfüllen sowohl die EC- als auch die AC-Varianten die Anforderungen der zukünftigen ErP-Richtlinie und sie können wahlweise drückend oder saugend eingesetzt werden.

Bild 2: Die Luftleistungskennlinie des AxiEco Perform verläuft deutlich steiler als beim HyBlade und das bei hohem Wirkungsgrad. (Grafik| ebm-papst)

Strömungstechnisches Konzept erhöht Effizienz und Wurfweite

Die Basis für die Effizienzsteigerung und den hohen Druckaufbau liefern strömungstechnische Optimierungen: Laufrad, Schleuderring sowie Nabe bilden eine kompakte Einheit und die Schaufelspitzen gehen direkt in den Schleuderring über. Dadurch gibt es keinen Kopfspalt zwischen Düse und Laufrad und folglich auch keine Überströmung der Schaufelspitzen wie bei herkömmlichen Axialventilatoren. Das steigert die Effizienz und reduziert gleichzeitig die Geräuschentwicklung. Zusätzlich übernimmt der Schleuderring die Funktion eines Diffusors, welcher somit direkt im Laufrad integriert ist. Durch seine drucksteigernde Wirkung verringert er die Austrittsverluste und trägt so ebenfalls zur Geräuschminderung bei. Dank der ins Laufrad eintauchenden Einströmdüse und der größeren Austrittsöffnung wird der Ventilator optimal durchströmt (Bild 3).

Bild 3: Dank der ins Laufrad eintauchenden Einströmdüse, der größeren Austrittsöffnung und der Gehäusekonstruktion wird der Ventilator AxiEco Perform optimal durchströmt. (Grafik| ebm-papst)

Hinzu kommt das ebenfalls nach strömungstechnischen Kriterien optimierte Gehäuse mit integriertem Schutzgitter und Nachleitschaufeln. Hohlräume an den Gehäuseecken verbessern die Durchströmung; die Nachleitschaufeln sorgen dafür, dass der Drall im Abströmfeld des Ventilators und damit der dynamische Verlustanteil auf ein Minimum reduziert werden. Außerdem erhöht sich die Wurfweite gegenüber herkömmlichen Axialventilatoren (Bild 4). Dadurch wird beispielsweise in großen Kühlhäusern eine gleichmäßige Kälteverteilung erreicht und man kommt eventuell mit weniger Ventilatoren aus.

Anwendungsgerechte Konstruktionsdetails

Bild 4: Die Wurfweite beim AxiEco Perform ist deutlich besser im Vergleich zum HyBlade (Grafik| ebm-papst)

Für drückende Anwendungen lässt sich auf der Saugseite des Gehäuses ein optionales Schutzgitter befestigen. Werden die Ventilatoren bei Verdampfern eingesetzt, kann ein Luftsack, der beim Abtauen und abgeschaltetem Ventilator die Luftaustrittsöffnung verschließt, einfach montiert werden. Er wird mit dem üblichen Spannband am zylinderförmigen Gehäuse fixiert.

Durch den Luftsack wird die Stauwärme während des Abtauprozesses im Verdampfergehäuse gehalten. Das reduziert die Abtauzeit deutlich und ermöglicht eine niedrige Abtauendtemperatur, was zu einer erheblichen Energieeinsparung führt.

Das Strömungsprofil am Austritt des Ventilators AxiEco Perform führt dazu, dass das integrierte Schutzgitter nicht so schnell vereist, da selbst bei hohen Gegendrücken keine Rückströmung auftritt. Zusätzlich wurde das Laufrad mit dem Schleuderring aus widerstandsfähigem Verbundwerkstoff gefertigt, einem Material, an dem von vornherein wenig Eisansatz entsteht. Rillen auf der Rückseite der Ventilatorschaufeln sorgen einerseits für die nötige mechanische Festigkeit, um die hohen Laufraddrehzahlen für die beachtlichen Drücke zu erreichen. Andererseits sorgen sie bei Anwendungen, bei denen der Ventilator mit vertikaler Motorwelle eingebaut ist dafür, dass eventuell vorhandenes Wasser problemlos ablaufen kann.

Bild 5: Variable Montagemöglichkeiten bei saugendem und drückendem Betrieb. (Grafik| ebm-papst)

Variable Montagemöglichkeiten und bedarfsgerechte Regelung

Die durchdachte Gehäusekonstruktion vereinfacht die Montage und bietet unterschiedliche Möglichkeiten (Bild 5). Bei saugendem Betrieb lassen sich die Ventilatoren beispielsweise „on top“, also auf dem Kundengerät, oder „semi top“ (ins Gerät eintauchend) einbauen. Für drückenden Betrieb wird die komplette Ventilatoreinheit mit Hilfe des Mittelflansches einfach andersherum im Kundengerät eingebaut und mit dem saugseitigen Schutzgitter versehen. Beim Einsatz in Lüftungsrohren erleichtert der Mittelflansch die Montage direkt am Rohrsystem. Die Ventilatoren lassen sich dadurch gut in lufttechnische Anwendungen integrieren.

Bild 6: Die Ventilatoren gibt es in den Baugrößen 300, 350, 400, 450 und 500 sowohl in EC- als auch in AC-Ausführung. Mit Volumenströmen bis zu 12.000 m³/h und Drücken bis knapp 500 Pa eignen sie sich für viele Anwendungen in der Kälte-, Klima- und Lufttechnik sowie im Maschinenbau. (Grafik| ebm-papst)

Die neuen AxiEco Perform Ventilatoren erfüllen unabhängig von der eingesetzten Motorentechnologie die Anforderungen der nächsten ErP-Stufe, allerdings bieten die Ventilatoren mit EC-Motoren noch viele weitere Vorteile. Im Vergleich zu AC-Motoren arbeiten EC-Motoren mit deutlich besseren Wirkungsgraden. Es entsteht weniger Abwärme, ein wichtiger Vorteil bei Kühlanwendungen. Zudem ist eine bedarfsgerechte Steuerung und Überwachung der Ventilatoren über ein 0-10 V-Signal oder MODBUS möglich. Dadurch arbeiten die EC-Ventilatoren gerade im Teillastbereich sehr effizient und der Energieverbrauch wird deutlich reduziert. Individuelle Anpassungen bei besonderen Kühlanforderungen werden dadurch erleichtert.

Typische Beispiele hierfür sind Reifeprozesse bei der Lagerung von Käse, empfindlichem Obst oder Gemüse, oder abweichender Tag- und Nachtbetrieb. In der Lüftungstechnik lassen sich hierdurch bedarfsabhängige Volumenströme einfach einstellen. Darüber hinaus ermöglichen die hohen Drehzahlen der EC-Motoren weitaus höhere Luftleistungen, die bei vielen Industrieanwendungen sehr willkommen sind (Bild 6).

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Best under pressure

Die druckstabile AxiEco Baureihe