Elektromotor für Ventilatoren mit rückwärtsgekrümmten Schaufeln

Ein Ventilator mit rückwärtsgekrümmten Schaufeln ist ein Radialventilator, dessen Schaufeln entgegen der Drehrichtung geneigt sind. Die Schaufeln können aus geradem Blech (rückwärtsgeneigt), gekrümmt oder mit Tragflügelprofil (Airfoil) ausgeführt sein. Die Luft verlässt das Laufrad mit relativ geringer Umfangskomponente; daher dreht es für denselben Druck schneller, überträgt die Energie aber effizient auf die Luft. Eingesetzt wird er in einem breiten Spektrum – von Klimazentralen über Prozessabluft und Verbrennungsluft für Kessel bis zur Absaugung sauberer Luft. Alle Ventilatorarten finden Sie auf der Seite Elektromotoren für Ventilatoren und Absauggebläse; hier konzentrieren wir uns darauf, wie das rückwärtsgekrümmte Laufrad die Motorauswahl beeinflusst.

Die selbstbegrenzende Leistungskennlinie

Die bekannteste Eigenschaft des rückwärtsgekrümmten Laufrads ist, dass die Wellenleistung mit steigendem Volumenstrom einen Höchstwert erreicht und danach wieder sinkt. Man spricht von einer nicht überlastenden (non-overloading) Kennlinie. Selbst wenn der Kanalwiderstand niedriger ausfällt als erwartet, eine Klappe ganz offen bleibt oder ein Filter entfernt wird, übersteigt die aufgenommene Leistung diesen Höchstwert nicht.

Wird der Motor nach diesem Höchstwert ausgewählt, führen Änderungen im System nicht zu einer Überlastung. Ein Motor, der nur nach dem Auslegungspunkt gewählt wurde und keine Reserve zum Höchstwert lässt, kann dagegen bei veränderten Betriebsbedingungen überlastet werden. Der sichere Weg ist, auf der Kennlinie des Ventilatorherstellers sowohl die Leistung im Betriebspunkt als auch die Spitzenleistung abzulesen und den Motor danach auszuwählen.

Höhere Drehzahl, schwereres Laufrad

Um denselben Druck zu erzeugen, benötigt dieser Laufradtyp eine höhere Umfangsgeschwindigkeit als ein vorwärtsgekrümmtes Laufrad. Bei direkt gekuppelten Ventilatoren werden deshalb häufig 2-polige (3000-U/min-Klasse) und 4-polige (1500-U/min-Klasse) Motoren eingesetzt; bei Laufrädern mit großem Durchmesser kommen auch 6-polige vor. Bei Riemenantrieb wird die gewünschte Ventilatordrehzahl über das Riemenscheibenverhältnis erreicht.

Rückwärtsgekrümmte Laufräder bestehen meist aus dickem Blech mit wenigen, aber großen Schaufeln und haben eine hohe Masse. In Verbindung mit der hohen Drehzahl steigt die kinetische Energie, die der Motor beim Anlauf aufbringen muss. Das bedeutet eine lange Hochlaufzeit mit hohem Strom während dieser Zeit. Anlaufverfahren (Stern-Dreieck, Sanftanlasser oder Frequenzumrichter) und Auslöseklasse des Motorschutzrelais müssen auf diese Zeit abgestimmt werden; andernfalls kann der Schutz auslösen, bevor der Ventilator seine Drehzahl erreicht.

Antriebsanordnung und Lagerbelastung

Sitzt das Laufrad direkt auf der Motorwelle, belasten sein Gewicht und die verbleibende Unwucht die Motorlager. Bei hoher Drehzahl führt schon eine kleine Unwucht zu deutlicher Vibration. Deshalb sollte nach dem Austausch oder der Reinigung des Laufrads eine Wuchtkontrolle erfolgen.

Beim Riementrieb steht der Motor auf einer Spannschiene, und die Riemenspannung belastet die Welle radial. Die Spannung sollte auf dem vom Hersteller empfohlenen Wert gehalten und die Riemenscheibe nahe an der Wellenschulter montiert werden. Geben Sie bei großen Ventilatoren mit hoher erwarteter Radiallast dies bei der Bestellung an, damit die Lagerung bewertet werden kann.

Je nach Baugröße werden Fußausführung (B3), Flanschausführung (B5, B14), Fuß-Flansch-Ausführung (B34, B35) und vertikale Ausführungen (V1, V3, V5, V6, V15) angeboten; Wellen- und Flanschmaße werden bei der Bestellung anhand der Ventilatorzeichnung festgelegt. Zu Fuß-Flansch-Ausführungen siehe die Seite Elektromotoren B34/B35.

Schaufelform und Fördermedium

Gerade rückwärtsgeneigte Schaufeln eignen sich für leicht staubhaltige Luft; Staub haftet weniger an der Schaufeloberfläche. Schaufeln mit Tragflügelprofil sind die effizienteste Variante, aber meist hohl; wird eine solche Schaufel durch abrasiven Staub durchgescheuert, füllt sie sich mit Material, und die Wuchtung des Laufrads geht schlagartig verloren. Das kann schnell zu Lagerschäden am Motor führen. Die Wahl des passenden Laufradtyps für staubhaltige Luft ist Aufgabe des Ventilatorherstellers; auf der Motorseite gilt es, die Vibration zu überwachen und die Lager rechtzeitig nachzuschmieren.

Der Motor sollte außerhalb heißer oder verschmutzter Luft angeordnet sein. Die Schutzart IP55 schützt gegen Staub und Spritzwasser; heiße Gasströme, aggressive Dämpfe, Reinigung mit Druckwasser oder explosionsfähige Atmosphäre sind davon nicht abgedeckt und erfordern zusätzliche Maßnahmen des Ventilatorherstellers oder einen Sondermotor. Für Stillstandszeiten in feuchter Umgebung kann eine Stillstandsheizung und zur Überwachung der Wicklungstemperatur ein PTC/PT100-Fühler mitbestellt werden.

Drehzahlregelung bei variablem Volumenstrom

Da rückwärtsgekrümmte Ventilatoren effizient sind, eignen sie sich für den Umrichterbetrieb in Anlagen mit variablem Volumenstrom. Statt den Volumenstrom mit einer Klappe zu drosseln, wird die Drehzahl abgesenkt – so nutzt man, dass die Ventilatorlast etwa mit der dritten Potenz der Drehzahl abnimmt; der Zusammenhang ist eine Näherung und hängt vom Anlagenwiderstand ab. Unsere Drehstrommotoren lassen sich über einen Umrichter versorgen; wird lange bei niedriger Drehzahl ein hohes Drehmoment benötigt, ist ein Fremdlüfter, bei langem Motorkabel ein Ausgangsfilter zu prüfen. Details auf der Seite Elektromotoren für Frequenzumrichterbetrieb. Eine Drehzahl oberhalb der Netzfrequenz kann sowohl die zulässige Höchstdrehzahl des Laufrads als auch die Motorleistung überschreiten; dieser Schritt sollte nur mit Freigabe des Ventilatorherstellers erfolgen.

HEM-Beispielmodelle für rückwärtsgekrümmte Ventilatoren

Diese Motoren sind nur ein erster Vorschlag; die endgültige Auswahl bestimmen Spitzenleistung des Ventilators, erforderliche Drehzahl, Anschlussart und Umgebungsbedingungen. Unsere Modelle ab 75 kW haben einen Servicefaktor von 1,15.

Wenn Sie ein Angebot anfragen

Für ein Angebot genügen Angaben zu Maschine oder Anlage des Ventilators, Laufradtyp, erforderlicher Leistung (vorzugsweise mit der Spitzenleistung der Kennlinie), Drehzahl, Netzspannung, Bauform, Antriebsart, Anlaufverfahren und Stückzahl. Wenn Sie einen vorhandenen Motor ersetzen, beschleunigt ein Foto des Typenschilds die Bearbeitung.

Die Produktpreise finden Sie auf unseren Shop-Seiten. Per WhatsApp und Telefon erreichen Sie uns über die Seite Kontakt.

Häufig gestellte Fragen

Kann der Motor eines rückwärtsgekrümmten Ventilators überlastet werden?

Wurde der Motor nach der Spitzenleistung der Kennlinie ausgewählt, führen Volumenstromänderungen nicht zur Überlastung. Ein nur nach dem Auslegungspunkt und ohne Reserve gewählter Motor kann dagegen überlastet werden, wenn der Anlagenwiderstand sinkt.

Warum dauert der Anlauf dieses Ventilators so lange?

Das Laufrad besteht aus dickem Blech, ist schwer und dreht zudem schnell. Da die vom Motor aufzubringende kinetische Energie groß ist, verlängert sich der Hochlauf; Anlaufverfahren und Motorschutzeinstellung werden entsprechend gewählt.

Kann ich die Ventilatordrehzahl per Umrichter über 50 Hz erhöhen?

Zunächst müssen die zulässige Höchstdrehzahl des Laufrads und die Motorleistung geprüft werden. Da die Leistung mit der Drehzahl stark ansteigt, kann schon eine kleine Erhöhung den Motor über seinen Bemessungswert bringen.

Bereitet ein Laufrad mit Tragflügelprofil in staubhaltiger Luft Probleme?

Bei abrasivem Staub kann die hohle Schaufel durchgescheuert werden und sich mit Material füllen, wodurch die Wuchtung des Laufrads verloren geht. Die Vibration überträgt sich auf die Motorlager; in solchen Anlagen sollte der Laufradtyp gemeinsam mit dem Ventilatorhersteller festgelegt werden.