DE1428141B2 - AXIAL COMPRESSORS, BLOWERS OR FANS WITH AN UNEQUAL NUMBER OF GUIDE AND ROTATING BLADES - Google Patents

Description

S ~ — > 0,65 , S ~ -> 0.65,

worin bedeutet
τ die charakteristische Größe der Schaufel-Überkreuzung des Stator- und Rotorrades bzw. des Rotor- und Statorrades, graphischwhere means
τ the characteristic size of the blade crossing of the stator and rotor wheel or of the rotor and stator wheel, graphically

bestimmt am Spitzendurchmesser,
T₀ die Teilung der entsprechenden Rotor- oder Statorschaufeln, ebenfalls bestimmt am Spitzendurchmesser D₂, alsodetermined by the tip diameter,
T _{0 is} the pitch of the corresponding rotor or stator blades, also determined at the tip diameter D ₂ , that is

T₀ = π D₂/Z_r bzw. T₀ = π DJR₃. T ₀ = π D ₂ / Z _r or T ₀ = π DJR ₃ .

2. Axialverdichter, Gebläse oder Ventilator nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Verhältnis zwischen der Schaufelanzahl Z_r des Rotorrades und der Schaufelanzahl Z₃ des Statorrades durch eine der nachstehenden Verhältnisse gegeben ist: 2. Axial compressor, blower or fan according to claim 1, characterized in that the ratio between the number of blades Z _{r of} the rotor wheel and the number of blades Z _{3 of} the stator wheel is given by one of the following ratios:

ii
VV

3535

wo i eine ungerade ganze positive Zahl und k eine ganze positive Zahl ist,where i is an odd positive integer and k is a positive integer,

oderor

oderor

Z₃ -k\! 3)'Z ₃ -k \! 3) '

wo i und k ganze positive Zahlen sind.where i and k are positive integers.

Die Erfindung betrifft einen Axialverdichter, Gebläse oder Ventilator mit ungleicher Zahl der Leit- und Laufschaufeln.The invention relates to an axial compressor, blower or fan with an unequal number of guide and blades.

Axialkompressoren, Gebläse oder Ventilatoren verursachen gewöhnlich sogenanntes Sirenengeräusch, welches vom Standpunkt der Arbeitshygiene sehr hinderlich und anstößig ist, das gesamte technische Niveau dieser Maschinen herabsetzt und die Verwendung solcher Maschinen auch dort verhindert, wo ihre Anwendung sonst vorteilhaft wäre. Obzwar die eigentliche Ursache dieses Sirenengeräusches inAxial compressors, blowers or fans usually make a so-called siren noise, which is very cumbersome and offensive from the standpoint of industrial hygiene, the entire technical Lowers the level of these machines and prevents the use of such machines there too, where their application would otherwise be beneficial. Although the actual cause of this siren noise in

5555

60 der Beschaufelung zu finden ist, werden bisher bei Vorschlägen der Beschaufelung von Axialverdichtern, Gebläsen oder Ventilatoren die Bedingungen, die zur Verminderung der Geräuscherzeugung führen könnten, nicht gebührend respektiert. 60 of the blading can be found, the conditions that could lead to a reduction in the generation of noise have not been duly respected in proposals for blading of axial compressors, blowers or ventilators.

Es ist bekannt, daß man eine Geräuschverminderung durch eine ungleiche Schaufelteilung der Leitschaufeln und noch häufiger durch eine ungleiche Zahl der Leit- und Laufschaufeln erreichen kann. Die hierbei erreichten Werte der Geräuschverminderung reichen aber in vielen Fällen noch nicht aus.It is known that noise can be reduced by an unequal pitch of the guide vanes and can be achieved even more frequently by an unequal number of guide vanes and rotor blades. the In many cases, however, the noise reduction values achieved here are not yet sufficient.

Die Erfindung vermeidet diese Nachteile und schafft die Möglichkeit einer weiteren Geräuschminderung durch die Ausnutzung von akustischen Interferenzen. Die Erfindung zeigt dabei die Möglichkeit auf, diese akustischen Interferenzen in verschiedener Weise zu erzielen.The invention avoids these disadvantages and creates the possibility of a further reduction in noise by taking advantage of acoustic interference. The invention shows the possibility on to achieve this acoustic interference in various ways.

Die Erfindung besteht darin, daß die Stator- und Rotorschaufeln oder die Rotor- und Statorschaufeln sich gegenseitig überkreuzen gemäß dem ParameterThe invention consists in that the stator and rotor blades or the rotor and stator blades cross each other according to the parameter

S = — > 0,65 , S = -> 0.65,

worin bedeutetwhere means

τ die charakteristische Größe der Schaufelüberkreuzung des Stator- und Rotorrades bzw. des Rotor- und Statorrades, graphisch bestimmt am Spitzendurchmesser,τ is the characteristic size of the blade crossing of the stator and rotor wheel or of the Rotor and stator wheel, graphically determined by the tip diameter,

T₀ die Teilung der entsprechenden Rotor- oder Statorschaufeln, ebenfalls bestimmt am Spitzendurchmesser D₂, alsoT _{0 is} the pitch of the corresponding rotor or stator blades, also determined at the tip diameter D ₂ , that is

T₀ = π D₂IZr bzw. T₀ = π D₂/R_s. T ₀ = π D ₂ IZr or T ₀ = π D ₂ / R _s .

eine obere Grenze, undan upper limit, and

T₀ T ₀

Dabei gibt es für S = There is for S =

zwar die Zahl 1.although the number 1.

Hierdurch wird eine erhebliche Geräuschminderung erreicht, und zwar durch akustische Interferenz.This results in a considerable reduction in noise, through acoustic interference.

Eine weitere Möglichkeit, durch akustische Interferenz die Geräusche zu mindern, besteht darin, daß das Verhältnis zwischen der Schaufelanzahl Z_r des Rotorrades und der Schaufelanzahl Z₅ des Statorrades durch eine der nachstehenden Verhältnisse gegeben ist:Another possibility to reduce the noise through acoustic interference is that the ratio between the number of blades Z _{r of} the rotor wheel and the number of blades Z _{5 of} the stator wheel is given by one of the following ratios:

2'2 '

wo 1 eine ungerade ganze positive Zahl und k eine ganze positive Zahl ist,where 1 is an odd positive integer and k is a positive integer,

oder Z^ Z₃ or Z ^ Z ₃

oderor

wo 1 und k ganze positive Zahlen sind. Mit sehr gutem Erfolg kann man beide Maßnahmen gleichzeitig an einem Ventilator anwenden.where 1 and k are positive integers. With very good success, both measures can be applied to one fan at the same time.

Um bei den erwähnten Maschinen niedrige Geräuscherzeugung zu erzielen, ist die erfindungsgemäßeIn order to achieve low noise generation in the machines mentioned, the inventive

Schaufelüberkreuzung dadurch gekennzeichnet, daß der erwähnte Parameter größer als 0,65 ist, d. h.Blade crossing, characterized in that the mentioned parameter is greater than 0.65, i. H.

S > 0,65 S> 0.65

und bei S = -~ den optimalen Wert besitzt.and at S = - ~ has the optimal value.

Die einzelnen Größen zur Bestimmung der Schaufelüberkreuzung sind in den Zeichnungen dargestellt. F i g. 1, 2 und 3 zeigen die Verhältnisse für ein Radpaar Stator + Rotor undThe individual parameters for determining the blade crossing are shown in the drawings. F i g. 1, 2 and 3 show the relationships for a pair of stator + rotor and wheels

F i g. 4 und 5 für ein Radpaar Rotor + Stator. Im weiteren seien vor allem die Bedeutung und der Vorgang bei der Bestimmung der charakteristischen Größen der Überkreuzung τ bestimmt.F i g. 4 and 5 for a rotor + stator wheel pair. Furthermore, the meaning and the process in determining the characteristic quantities of the crossover τ is determined.

F i g. 1 ist ein Statorschaufelschnitt durch eine in einer Fläche abgewickelte zylindrische Fläche auf einem gewählten Durchmesser D. Die Zentrallinie H wird als geometrischer Ort der Mittelpunkte der Inkreise K in den Umrissen des Schaufelprofils bestimmt. Am Eingangsteil des Profils befindet sich der Berührungspunkt A des Inkreises und am Ausgangsteil der Punkt B. Die Entfernung zwischen den beiden Punkten ist C. In der Entfernung CIA von diesen beiden_Punkten A und B wird auf die Verbindungslinie AB ein Lot gefällt, und es werden ihre Schnittpunkte mit der Zentrale H bestimmt.F i g. 1 is a stator blade section through a cylindrical surface developed in a surface on a selected diameter D. The central line H is determined as the geometric location of the centers of the incircles K in the outlines of the blade profile. At the entry part of the profile there is the contact point A of the inscribed circle and at the exit part point B. The distance between the two points is C. At the distance CIA from these two_points A and B , a perpendicular is dropped on the connecting line AB , and it becomes theirs Intersections with the central H determined.

Die Verbindungslinie dieser Schnittpunkte mit, den Punkten A und B gemäß F i g. 1 bezeichnet den Eintrittsstrahl α und Austrittsstrahl b. The line connecting these points of intersection with points A and B according to FIG. 1 denotes the entrance beam α and exit beam b.

Die Richtung dieser Strahlen ist für die Bestimmung der Schaufelüberkreuzung wichtig.The direction of these rays is important in determining the blade crossover.

F i g. 2 und 3 zeigen die Schaufelüberkreuzung für eine Anordnung Stator + Rotor.F i g. 2 and 3 show the blade crossover for a stator + rotor arrangement.

Der Stator 1 befindet sich vor dem Rotor 2 in der angezeigten Durchflußrichtung des Mediums. F i g. 2 zeigt einen in die Ebene abgewickelten zylindrischen Schnitt durch die Schaufeln am gewählten Durchmesser D. Die Austrittskante 3 des Stators 1 enthält also die Punkte B der Schnitte an allen Durchmessern. Die Eintrittskante 4 der Rotorschaufel 2 enthält wieder die Punkte A (in ähnlicher Weise, wie bei den Profilen der Statorschaufeln bestimmt). Diese Kante 4 bildet eine symmetrische Rotationsfläche bei Drehung um die Achse O, die mit der Rotationsachse identisch ist. Der Austrittsstrahl b des Profils des Stators 1 des entsprechenden Schnittes am gewählten Durchmesser D durchschneidet diese Fläche im Punkt B". Die ähnliche Punkte an der erwähnten Rotationsfläche verbindende Linie wird durch mit der Rotationsachse des Rotors 2 parallelen Strahlen auf eine auf diese Achse senkrechte Ebene projiziert, wodurch dann die Spur 3' entsteht, wie in F i g. 3 dargestellt ist. Wird die Vorderkante 4 der Schaufel des Rotors 2 in die gleiche Ebene projiziert, entsteht die Spur 4'. Werden diese Spuren 3' und 4' durch Drehung um die Rotationsachse O derart verschoben, daß sie am Fußdurchmesser D₁ einen gemeinsamen Punkt E besitzen, erhält man dann am Spitzendurchmesser D₂ die gesuchte Umfangsentfernung, welche die Größe τ darstellt.The stator 1 is located in front of the rotor 2 in the indicated flow direction of the medium. F i g. 2 shows a cylindrical section developed in the plane through the blades at the selected diameter D. The trailing edge 3 of the stator 1 thus contains the points B of the cuts at all diameters. The leading edge 4 of the rotor blade 2 again contains the points A (in a manner similar to that determined for the profiles of the stator blades). This edge 4 forms a symmetrical surface of revolution when rotated about the axis O, which is identical to the axis of rotation. The exit beam b of the profile of the stator 1 of the corresponding section at the selected diameter D intersects this surface at point B. The line connecting similar points on the aforementioned surface of revolution is projected onto a plane perpendicular to this axis by beams parallel to the axis of rotation of the rotor 2 , which then creates the track 3 ', as shown in Fig. 3. If the leading edge 4 of the blade of the rotor 2 is projected into the same plane, the track 4' is created. These tracks 3 'and 4' become by rotation displaced around the rotation axis O in such a way that they have a common point e at the root diameter D _1, is then obtained the required peripheral distance, which represents the size of the tip diameter D τ. ₂

Ein ähnlicher Vorgang gilt auch für eine Anordnung Rotor + Stator, wie in F i g. 4 und 5 dargestellt. Hier bezeichnet 5 den Rotor, 6 den Stator, 7 die Austrittskante der Schaufel des Rotors 5, 8 die Austrittskante der Schaufel des Stators 6, 7' und 8' sind die projizierten Spuren der Schaufelkanten des Rotors 5 und des Stators 6.A similar process also applies to a rotor + stator arrangement, as in FIG. 4 and 5 shown. Here 5 denotes the rotor, 6 the stator, 7 the trailing edge of the blade of the rotor 5, 8 the trailing edge of the blade of the stator 6, 7 'and 8' are the projected traces of the blade edges of the rotor 5 and the stator 6.

Die Größe τ gemäß F i g. 4 und 5 wird in ähnlicher Weise, wie bereits oben erwähnt, bestimmt.The quantity τ according to FIG. 4 and 5 are determined in a manner similar to that already mentioned above.

Die zweite proportionale Größe r₀ für die Schaufelüberkreuzung ist, wie bereits erwähnt, die Teilung der entsprechenden Rotor- und Statorschaufeln, die ebenfalls am Spitzendurchmesser D₂ im nachstehenden Verhältnis bestimmt wird:The second proportional variable r ₀ for the blade crossing is, as already mentioned, the pitch of the corresponding rotor and stator blades, which is also determined at the tip diameter D ₂ in the following ratio:

τ₀ = π D₂IZ, bzw. T₀ = η D₂IZ₅ ,τ ₀ = π D ₂ IZ, or T ₀ = η D ₂ IZ ₅ ,

Z_r die Schaufelanzahl des Rotors 1 bzw. 6 und Z_s die Schaufelanzahl des Stators 2 bzw. 5 ist.Z _{r is} the number of blades of the rotor 1 or 6 and Z _{s is} the number of blades of the stator 2 or 5.

Aus den auf diese Weise bestimmten Größen τ und T₀ wird dann der Parameter S der Schaufelüberkreuzung derart bestimmt, daß er der Bedingung From the quantities τ and T ₀ determined in this way, the parameter S of the blade crossing is then determined in such a way that it satisfies the condition

S =S =

> 0,65> 0.65

entspricht, welche zur Geräuschverminderung der Maschine führt und ein Optimum beiwhich leads to a noise reduction of the machine and an optimum

erreicht.achieved.

Durchgeführte Prüfungen haben bewiesen, daß die angeführten erfindungsgemäßen konstruktiven Maßnahmen, einzeln oder gemeinsam angewendet, die Geräuscherzeugung bei den erwähnten Maschinen auf ein vom hygienischen Standpunkt anstandsloses Niveau herabsetzen können.Tests carried out have proven that the above-mentioned constructive Measures, applied individually or jointly, the generation of noise in the machines mentioned can be reduced to a level that is unacceptable from a hygienic point of view.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen1 sheet of drawings

Claims (1)

Patentansprüche:Patent claims: 1. Axialverdichter, Gebläse oder Ventilator mit ungleicher Zahl der Leit- und Laufschaufeln, dadurch gekennzeichnet, daß die Stator- und Rotorschaufeln (1, 2) oder die Rotor- und Statorschaufeln (5, 6) sich gegenseitig überkreuzen gemäß dem Parameter1. Axial compressor, blower or fan with an unequal number of guide vanes and rotor blades, characterized in that the stator and rotor blades (1, 2) or the rotor and stator blades (5, 6) cross each other according to the parameter