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VENTILATEUR.
L'invention est relative à un ventilateur équipé d'un rotor à effet radial devant lequel a été installé un rotor axial.
Ceci convient spécialement pour les ventilateurs radiaux à aubages radiaux courts. Le rotor axial provoque une déviation préliminaire de l'air, ce qui décharge le rotor radial, puisque celui-ci n'a qu'à effectuer une dévi- ation plus réduite de l'air. Ce fait a toute son importance spécialement pour les rotors radiaux à tambour qui sont, en général, équipés d'aubages radiaux très courts et qui, dans le cas d'une trop forte charge, présen- tent une tendance fâcheuse à l'arrachement. Dans le même but on a déjà fait usage de déflecteurs en tôle, partiellement placés dans le rotor radial.
La décharge qui peut être obtenue par ces dispositifs est, cependant, relativement petite car l'ordre de grandeur de la pression qu' ils peuvent procurer est petite par rapport à la pression totale. On a essayé d'éliminer cet inconvénient en disposant l'un après l'autre plu- sieurs aubages axiaux ou en installant des aubages fractionnés suivant Lachmann, v. Karman, Flügel-Frey. mais les frais de fabrication sont tels, que leur utilisation ne peut pas être envisagée dans la construction des ventilateurs pour des raisons économiques.
Suivant l'invention, on a installé devant le rotor à ac- tion radiale un rotor axial avec vitesse méridienne accélérée. Il s'agit, par exemple, des rotors axiaux dans lesquels l'écartement axial de l' enveloppe extérieure mesuré dans la direction du courant, décroît ou dans lesquels l'écartement axial de la périphérie du moyeu s'accroît ou bien dans lesquels les deux caractéristiques se conjuguent. On obtient avec de tels rotors axiaux des valeurs de compression très élevées de sorte que, comparé avec des rotors axiaux normaux de construction cou- rante, il est obtenu une décharge élevée et inégalée du rotor axial.
Par l'installation additionnelle d'un rotor axial à vitesse méridienne accélérée, dans lequel l'écartement axial de l'enveloppe extérieure dé-
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croît en direction du courant, il en découle que le diamètre d'entrée du rotor axial est plus grand que celui du rotor radial.
Or, étant donné que, dans des proportions égales (c'est-à-dire pour un diamètre extérieur constant et pour une vitesse périphérique également constante) la capacité d'absorption d'un rotor s'accroît proportionnel- lement au cube de ce diamètre d'entrée, une telle installation procure, outre la décharge déjà mentionnée, une capacité d'absorption beaucoup plus importe du rotor. Ceci signifie d'autre part, qu'un rotor de ce gen- re n'est pas seulement déchargé et à rendement sensiblement accru,,mais qu'également sa capacité d'absorption est substantiellement augmentée.
Dans le cas d'un rotor à tambour avec un rapport d./d = 0,85 l'emploi a d'un rotor axial ayant le même diamètre extérieur que le rotor radial procurerait un accroissement du débit qui ne serait pas inférieur à 1/0,853 = 1,64, c'est-à-dire à 64%,
Onze formes d'exécution sont représentées, à titre d'exem- ple, par les dessins annexés.
La fig. 1 montre en coupe axiale un ventilateur avec un disque de rotor radial 1, équipé d'une couronne d'aubages 2, dont l'au- tre extrémité est liée avec un disque de couverture 3.Le disque de ro- tor 1 est calé sur un arbre 4 et est relié à un élément de moyeu 5 qui, avec le disque 3, constitue l'ensemble du rotor radial. Sur le même ar- bre 4 se trouve un autre élément de moyeu 6 qui porte les aubages 7 et qui est entouré par une enveloppe 8, celle-ci peut être fixe ou bien être reliée aux aubages 7, de façon à pouvoir tourner. La section de 1' espace intérieur limitée par les parois 6 et 8 de ce ventilateur axial diminue dans la direction P de l'air entrant, et ce, par le fait que 1' écartement entre la paroi extérieure 8 et l'axe du ventilateur décroît, tandis que l'écartement entre l'élément de moyeu 6 et l'axe du ventila- teur s'accroît.
L'ouverture de sortie de ce ventilateur axial .. :dà la position et aux dimensions de l'ouverture d'entrée du ventilateur radial limitée par les parois 3 et 5.
Les aubages 2 et 7 peuvent présenter une forme quelconque, adaptée aux exigences; ils peuvent être fabriqués en tôle ou être profilés; ils peuvent aussi être tordus de façon que leurs arêtes AB et CD se croi- sent dans l'espace.
Les deux éléments du moyeu 5 et 6 peuvent être rigidement reliés l'un à l'autre et former un seul boîtiero L'élément de moyeu 6 ou éventuellement aussi l'élément de moyeu 5 peut tourner librement autour de l'axe 4; par exemple, l'un ou l'autre élément de moyeu peut être débrayé de l'arbre 4. De cette façon il se produit une pression totale qui corres- pond à celle d'un rotor unique; un réglage de la vitesse est, dans ces conditions, superflu. La fabrication séparée des deux parties offre géné- ralement des avantages du point de vue de l'exécution technique et permet, en plus, d'installer des rotors axiaux finis devant des rotors axiaux dé- jà existants et éventuellement déjà installés pour améliorer le rendement des dits rotors axiaux.
La fig. 2 montre une disposition dans laquelle le moyeu tubulaire 9 est commun aux couronnes des aubages 2 et 7. Cette figure et les suivantes ne représentent que la moitié supérieure du ventilateur.
La fig. 3 montre une disposition similaire dans laquelle les aubages du rotor axial et du rotor radial sont assemblés entre eux de manière à constituer les aubages 10. Les éléments du moyeu sont, par ana- logie, réunis de manière à constituer le moyeu 11 et les parois extérieu- res du boîtier sont réunies de façon à constituer une paroi rotative 12 qui se rétrécit et s'évase comme une tuyère. Dans ce cas, le diamètre de l'ouverture de sortie E peut être égal à celui de l'ouverture d'entrée ou présenter un diamètre plus grand F ou un diamètre plus petit Ho
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Il a été constaté que seuls les rotors possédant une grande valeur de compression peuvent être utilisés avec chance de succès. Ces ro- tors présentent nécessairement un moyeu de diamètre relativement grand.
L'entièreté de la surface du moyeu ne peut donc être utilisée pour le pas- sage. Suivant un développement de l'invention, cet inconvénient est élimi- né de la façon suivante.
Comme représenté à la fig. 4, le rotor axial 7 est fixé sur un moyeu creux: à l'extrémité de celui-ci est fixé un moyeu supplémentaire peu large 13, dont l'alésage intérieur sert comme tube d'admission pour un rotor supplé- mentaire avec aubages 14. De cette façon on a pour la première fois fait participer la surface, morte jusqu'à présent, du moyeu à l'activité du ro- tor et on a pû obtenir une capacité d'aspiration beaucoup plus élevée.
Dans une forme d'exécution d'une admission en forme de tuyère 15 qui n'est pas décrite ici, la quantité d'air à admettre par le moyeu creux 13 peut être réglée facilement. Les rotors présentant ces caractéristiques ont une capacité d'aspiration et une valeur de compression qui n'ont jamais été obtenues jusqu'à présent.
Dans les exemples d'exécution qui suivent, le diamètre ex- térieur du rotor axial est substantiellement constant sur toute sa lon- gueur et approximativement égal ou supérieur au diamètre d'entrée du ro- tor axial.
Dans la fig. 5 l'enveloppe extérieure 16 du rotor axial présente la forme d'un cylindre dont le diamètre est à peu près égal au diamètre intérieur des aubages 2 du rotor radial. Les aubages 2 des ro- tors radiaux et les aubages 7 du rotor axial ainsi que la forme du disque du rotor radial 1 correspondent en substance aux éléments semblables de la fig. 1. L'élément du moyeu 11 correspond en substance à l'élément du moyeu représenté par la fig. 3.
Dans la disposition suivant la fig. 6, le diamètre de l'enveloppe cylindrique 16 est plus grand que le diamètre d'entrée des au- bages radiaux 2. Une telle disposition permet l'emploi de rotors axiaux normalisés, c'est-à-dire des exécutions dont les diamètres intérieurs et extérieurs sont cylindriques. En raison de leur vitesse périphérique plus grande , ces rotors, utilisés comme rotors d'attaque, ont pour effet une décharge considérable du rotor radial.
La fig. 7 montre une disposition suivant laquelle un tel rotor axial 18 avec paroi de moyeu cylindrique 19 et paroi extérieure cy- lindrique 16 est installé devant un rotor radial 17.
Dans la fig. 8, outre un rotor axial 7, un second rotor 20 est installé devant le rotor axial 2.
Dans la fig. 9, le rotor axial se compose de deux rotors axiaux successifs 21 et 22, dans cette disposition, la décharge du rotor radial 2 est améliorée dans le sens de l'invention.
Des pressions plus élevées peuvent être obtenues si le diamètre de la paroi intérieure 24 du rotor axial 23 est maintenu plus grand que celui de l'élément de moyeu 25 du rotor radial 26, comme repré- senté à la fig. 10
La fig. 11 montre un rotor distributeur à aubages 27, dis- posé entre les aubages axiaux 7 et les aubages radiaux 2. Avec une telle dis- position il est possible d'obtenir des pressions qui ne pouvaient être attein- tes, jusqu'à présenta au moyen des exécutions en tôle à un seul étage et pour lesquelles il était indispensable d'utiliser des rotors forgés.
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FAN.
The invention relates to a fan equipped with a radial-effect rotor in front of which an axial rotor has been installed.
This is especially suitable for radial fans with short radial blades. The axial rotor causes a preliminary deflection of the air, which relieves the radial rotor, since the latter only has to effect a smaller deflection of the air. This fact is particularly important for radial drum rotors which are generally equipped with very short radial blades and which, in the case of too great a load, have an unfortunate tendency to pull out. For the same purpose, use has already been made of sheet metal deflectors, partially placed in the radial rotor.
The discharge which can be obtained by these devices is, however, relatively small because the order of magnitude of the pressure which they can provide is small compared to the total pressure. An attempt has been made to eliminate this drawback by arranging several axial vanes one after the other or by installing split vanes according to Lachmann, v. Karman, Flügel-Frey. but the manufacturing costs are such that their use cannot be considered in the construction of fans for economic reasons.
According to the invention, an axial rotor with accelerated meridian velocity has been installed in front of the radially-acting rotor. These are, for example, axial rotors in which the axial spacing of the outer casing, measured in the direction of the current, decreases or in which the axial spacing of the periphery of the hub increases or in which the two characteristics combine. Very high compression values are obtained with such axial rotors so that, compared with normal axial rotors of common construction, a high and unmatched axial rotor discharge is obtained.
By the additional installation of an axial rotor with accelerated meridian speed, in which the axial spacing of the outer casing de-
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increases in the direction of the current, it follows that the inlet diameter of the axial rotor is larger than that of the radial rotor.
Now, given that, in equal proportions (that is to say for a constant external diameter and for an equally constant peripheral speed) the absorption capacity of a rotor increases proportional to the cube of this inlet diameter, such an installation provides, in addition to the discharge already mentioned, a much greater absorption capacity of the rotor. This means, on the other hand, that a rotor of this kind is not only unloaded and at a substantially increased efficiency, but also its absorption capacity is substantially increased.
In the case of a drum rotor with a d./d ratio = 0.85, the use of an axial rotor having the same outside diameter as the radial rotor would provide an increase in flow which would not be less than 1 / 0.853 = 1.64, i.e. 64%,
Eleven embodiments are shown, by way of example, by the accompanying drawings.
Fig. 1 shows in axial section a fan with a radial rotor disc 1, fitted with a ring of blades 2, the other end of which is linked with a cover disc 3. The rotor disc 1 is wedged on a shaft 4 and is connected to a hub element 5 which, together with the disc 3, constitutes the whole of the radial rotor. On the same shaft 4 there is another hub element 6 which carries the blades 7 and which is surrounded by a casing 8, the latter can be fixed or else be connected to the blades 7, so as to be able to rotate. The section of the interior space limited by the walls 6 and 8 of this axial fan decreases in the direction P of the incoming air, and this, by the fact that the distance between the outer wall 8 and the axis of the fan decreases, while the distance between the hub element 6 and the axis of the fan increases.
The outlet opening of this axial fan ..: d to the position and dimensions of the inlet opening of the radial fan limited by walls 3 and 5.
The blades 2 and 7 can have any shape, adapted to the requirements; they can be made of sheet metal or be profiled; they can also be twisted so that their edges AB and CD cross in space.
The two elements of the hub 5 and 6 can be rigidly connected to each other and form a single housing. The hub element 6 or possibly also the hub element 5 can rotate freely around the axis 4; for example, either hub element can be disengaged from shaft 4. In this way, a total pressure is produced which corresponds to that of a single rotor; a speed adjustment is, in these conditions, superfluous. The separate manufacture of the two parts generally offers advantages from the point of view of the technical execution and, in addition, allows the installation of finished axial rotors in front of already existing and possibly already installed axial rotors to improve efficiency. said axial rotors.
Fig. 2 shows an arrangement in which the tubular hub 9 is common to the crowns of the blades 2 and 7. This figure and the following only show the upper half of the fan.
Fig. 3 shows a similar arrangement in which the blades of the axial rotor and of the radial rotor are assembled together so as to constitute the blades 10. The elements of the hub are, by analogy, united so as to constitute the hub 11 and the walls. The exterior of the housing are joined together to form a rotating wall 12 which tapers and flares out like a nozzle. In this case, the diameter of the outlet opening E may be equal to that of the inlet opening or have a larger diameter F or a smaller diameter Ho
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It has been found that only rotors having a large compression value can be used with any chance of success. These rotors necessarily have a hub of relatively large diameter.
The entire surface of the hub cannot therefore be used for the passage. According to a development of the invention, this drawback is eliminated as follows.
As shown in fig. 4, the axial rotor 7 is fixed on a hollow hub: at the end of this one is fixed an additional, not very wide hub 13, the internal bore of which serves as an inlet tube for an additional rotor with vanes 14 In this way, for the first time, the surface, dead until now, of the hub has been made to participate in the activity of the rotor and a much higher suction capacity has been obtained.
In one embodiment of a nozzle-shaped inlet 15 which is not described here, the amount of air to be admitted through the hollow hub 13 can be easily adjusted. Rotors with these characteristics have a suction capacity and a compression value that have never been achieved until now.
In the exemplary embodiments which follow, the outer diameter of the axial rotor is substantially constant throughout its length and approximately equal to or greater than the inlet diameter of the axial rotor.
In fig. 5 the outer casing 16 of the axial rotor has the shape of a cylinder whose diameter is approximately equal to the inner diameter of the blades 2 of the radial rotor. The vanes 2 of the radial rotors and the vanes 7 of the axial rotor as well as the shape of the disc of the radial rotor 1 correspond in substance to similar elements in FIG. 1. The element of the hub 11 corresponds in substance to the element of the hub shown in FIG. 3.
In the arrangement according to FIG. 6, the diameter of the cylindrical casing 16 is greater than the inlet diameter of the radial vanes 2. Such an arrangement allows the use of standardized axial rotors, that is to say designs with diameters interiors and exteriors are cylindrical. Due to their greater peripheral speed, these rotors, used as drive rotors, have the effect of a considerable discharge of the radial rotor.
Fig. 7 shows an arrangement in which such an axial rotor 18 with cylindrical hub wall 19 and cylindrical outer wall 16 is installed in front of a radial rotor 17.
In fig. 8, in addition to an axial rotor 7, a second rotor 20 is installed in front of the axial rotor 2.
In fig. 9, the axial rotor consists of two successive axial rotors 21 and 22, in this arrangement, the discharge of the radial rotor 2 is improved in the sense of the invention.
Higher pressures can be obtained if the diameter of the inner wall 24 of the axial rotor 23 is kept larger than that of the hub member 25 of the radial rotor 26, as shown in FIG. 10
Fig. 11 shows a distributor rotor with vanes 27, arranged between the axial vanes 7 and the radial vanes 2. With such an arrangement it is possible to obtain pressures which, until now, could not be achieved. means of sheet metal executions with a single stage and for which it was essential to use forged rotors.
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