Bei den heute aero­dy­na­misch sehr ausge­feilten Venti­la­toren werden Lauf­räder und Einström­düsen in der Regel aus Kunst­stoff gefer­tigt. Per Spritz­guss geformter Kunst­stoff ermög­licht eine präzise Gestal­tung, sodass Bauteile mit sehr kleinen Tole­ranzen herge­stellt werden können. Nach­teilig sind bei Kunst­stoff jedoch im Brand­fall, die Gasent­wick­lung sowie die gerin­gere Form­sta­bi­lität. Daher ist der Einsatz in manchen Märkten, wie haupt­säch­lich in den USA, oft in Asien und teil­weise in Europa (Frank­reich) nur sehr begrenzt möglich.

Moderne Ferti­gung für Hoch­leis­tungs­lauf­räder

Die Venti­la­to­ren­ex­perten von ebm-papst setzen daher auf neue und bessere Möglich­keiten in Form­ge­bungs- und Füge­ver­fahren von Metall­blech, um moderne Hoch­leis­tungs­lauf­räder zu entwi­ckeln, die im Brand­fall weder schmelzen noch Rauch erzeugen und effi­zient überall einge­setzt werden können (Bild 1). Dabei sind Formen des errech­neten aero­dy­na­misch güns­tigsten Designs von Schaufel, Boden und Deck­scheibe tech­nisch umsetzbar (Bild 2). Die Ferti­gungs­to­le­ranzen sind heute eben­falls sehr gering, der Luft­spalt zwischen Einström­düse und Laufrad fällt so geringer aus als beim Vorgänger in Metall­aus­füh­rung. Dadurch ergibt sich bei der neuen Baureihe auch ein höherer Wirkungs­grad (Bild 3). Bei Bedarf können Hybrid­aus­füh­rungen aus Metall­laufrad und Kunst­stoff-Einström­düse mit einem klei­neren Luft­spalt für eine noch bessere Effi­zienz konfek­tio­niert werden.

Bild 1: Neuer Radi­al­ven­ti­lator RadiPac der 3. Gene­ra­tion in Metall­aus­füh­rung. (Bild | ebm-papst)

Bild 2: Durch neue Verfahren bei der Umform- und Schweiß­technik sind Formen des errech­neten aero­dy­na­misch güns­tigsten Designs von Schaufel, Boden und Deck­scheibe tech­nisch umsetzbar. (Bild | ebm-papst)

Die Einzel­teile der Lauf­räder werden mit Hilfe von modernen Schweiß­ver­fahren zu einer Einheit gefügt. Die Tücke liegt dabei im Detail: Die Produk­tion muss auch bei hohen Stück­zahlen immer repro­du­zier­bare Ergeb­nisse mit hoher Maßhal­tig­keit und Lebens­dauer bieten. Schweißen als ther­mi­sches Verfahren ist jedoch bekannt dafür, dass es das Metall­ge­füge verän­dert und zu lokal gerin­gerer Festig­keit führen kann. Durch eine opti­mierte Form­ge­bung der Venti­la­tor­schau­feln an der höher­be­las­teten Austritt­kante kann die Belas­tung jedoch weg von der Verbin­dungs­stelle am Schau­felfuß und ins unver­än­derte Mate­ri­al­ge­füge verlegt werden.

Die nach mate­ri­al­spe­zi­fi­schen und aero­dy­na­mi­schen Gesichts­punkten gestal­teten Einzel­teile ermög­li­chen eine nahezu unein­ge­schränkte 3-D Form­ge­bung. So arbeiten die Lauf­räder mit fünf Schau­feln und der verbes­serten Geome­trie deut­lich leiser und effi­zi­enter im Betrieb als sein Vorgänger in Metall­aus­füh­rung. Durch eine dazu noch bessere Festig­keit der Lauf­räder können, bei fast iden­ti­schem Gewicht, zudem noch höhere Dreh­zahlen erreicht werden. Das sorgt außerdem für eine gestei­gerte Luft­för­de­rung bei glei­chen Abmes­sungen. Der maxi­male Lauf­rad­durch­messer beträgt dabei 800 mm. (Bild 4).

Der RadiPac M setzt neue Maßstäbe

Bern­hard Siedler, globaler Produkt­ma­nager für die RadiPac Baureihe, erklärt, was dahin­ter­steckt.

Mehr erfahren

Baugrößen und Einsatz des RadiPac M

Für einen möglichst univer­sellen Einsatz wurden die Ände­rungen bei der dritten RadiPac Venti­la­tor­ge­nera­tion in Metall­aus­füh­rung von ebm-papst auf die rele­vanten Baugruppen beschränkt. So sind die Monta­ge­platte und zahl­reiche Rand­bau­gruppen nahezu iden­tisch bzw. kompakter, ein einfa­cher Austausch gegen alte Venti­la­toren ist problemlos möglich (Bild 5). Auch vorhan­dene Vorleit­gitter für mehrere gleiche Venti­la­tor­ein­heiten und Einström­düsen für die Venti­la­toren sind kompa­tibel. Die Venti­la­toren der Baureihe sind mit Lauf­rad­durch­mes­sern von 280 bis 800 mm erhält­lich und bieten eine Motor­leis­tung von ca. 170 W bis 24 kW.

Zudem können die größeren Baugrößen 710 und 800 mit stär­keren Motoren bestückt werden, was zu höheren Förder­vo­lumen bei gleich­zeitig hohem Wirkungs­grad führt. Letz­tere entspricht beim 800 mm Venti­lator rund 50.000 m³/h Förder­vo­lumen (frei ausbla­send) und bei 2.000 Pascal Druck­erhö­hung immer noch 30.000 m³/h. Je nach Anwen­dungs­an­for­de­rung gibt es die RadiPac Venti­la­toren in langer (Stan­dard­type) oder optional auch als kompakte Kurz-Version. Bei der Stan­dard­ver­sion sitzt das Laufrad vorne am Motor, bei der Kompakt­ver­sion für platz­kri­ti­sche Anwen­dungen wird das Laufrad am Rotor­flansch befes­tigt, sodass der Motor in das Laufrad hinein­ragt (Bild 6).

Bild 5: Durch die Plug & Play Bauweise der RadiPac Venti­la­toren und iden­ti­sche Abmes­sungen ist ein Austausch gegen alte Venti­la­toren einfach möglich.

Bild 6: Je nach Anwen­dungs­an­for­de­rung gibt es die Venti­la­toren in langer (Stan­dard­ver­sion) oder kurzer Bauform. In der Lang­ver­sion sitzt das Laufrad vorne am Motor (links), in der kurzen Vari­anten ragt der Motor ins Laufrad (rechts).

Elek­tronik und Motoren mit auto­ma­ti­scher Reso­nan­zer­ken­nung

Radi­al­ven­ti­la­toren werden in den unter­schied­lichsten Anwen­dungen einge­setzt. Je nach Einbau­si­tua­tion kann es in bestimmten Dreh­zahl­be­rei­chen zu Reso­nanzen kommen. Wird ein Venti­lator häufig in einem solchen kriti­schen Bereich betrieben, kann das Lager­system des Antriebs­mo­tors Schaden nehmen und so zum vorzei­tigen Ausfall des Venti­la­tors führen. Für Anla­gen­be­treiber sind diese Vibra­tionen zwar messbar, lassen sich aber nicht einfach abstellen. ebm-papst löst dieses Problem bei den RadiPac Radi­al­ven­ti­la­toren mit einer auto­ma­ti­schen Reso­nan­zer­ken­nung. Diese regis­triert bei einem Hoch­lauf bis zur Nenn­dreh­zahl mögliche anwen­dungs­spe­zi­fi­sche Reso­nanz­dreh­zahlen, die dann im späteren Betrieb ausge­spart oder schnell durch­fahren werden.

Das schont die Lager und erhöht die Zuver­läs­sig­keit. Alle Venti­la­toren können über 0-10 VDC oder MODBUS RTU gesteuert werden, sind mit inte­grierten EMV-Filtern ausge­rüstet und erfüllen die einschlä­gigen EU- und oder z. B. UL-Zulas­sungen für den US-Markt. Darüber hinaus ist ein Fern­mo­ni­to­ring der Venti­la­toren ebenso möglich wie eine einfache Einbin­dung externer Sensoren an die Lüfter­steue­rung. Zusätz­lich wurden die EC-Motoren an aktu­elle Anfor­de­rungen ange­passt, welche ohne die teuren Selten­erd­ma­gnete auskommen. Hohe Effi­zienz über das gesamte Dreh­zahl­band erlaubt in Verbin­dung mit der intel­li­genten Steue­rung einen exakt auf den jewei­ligen Luft­be­darf abge­stimmten, ener­gie­spa­renden Betrieb.