DE2532080A1

DE2532080A1 - Axialgeblaese mit blattverstellvorrichtung

Info

Publication number: DE2532080A1
Application number: DE19752532080
Authority: DE
Inventors: Kelvey Wilfred George Mc
Original assignee: Western Eng & Manufacturing Co
Current assignee: Western Eng & Manufacturing Co
Priority date: 1974-07-17
Filing date: 1975-07-17
Publication date: 1976-02-05
Also published as: GB1475622A; ES439469A1; SE7507855L; IT1039294B; CA1022900A; US3932054A; FR2303243A1; AU8282275A

Description

Patentanwälte Du*l.-Ing. H.Teickmahn, Dipl.-Phys. Dr. K. Fincke

Dipl.-Ing. F. AAVeickmann, Dipl.-Chem. B. Huber

8 MÜNCHEN 86, DEN

POSTFACH 860 820

MÖHLSTRASSE 22, RUFNUMMER 98 3921/22

Western Engineering & Mfg. Co.,

4114 Glencoe Avenue, Marina del Rey, California 90291

Axialgebläse mit Blattverstellvorrichtung

Die Erfindung bezieht sich auf ein Axialgebläse mit veränderbarer Blattsteigung der Gebläseflügel zur Regelung des strömenden Luftvolumens oder des Druckes.

Bei großen Klimaanlagen für mehrgeschossige Gebäude und dergleichen verändert sich der Bedarf oder die Leistung bei diesen Klimaanlagen ständig, wenn Teile des Gebäudes vorübergehend außer Betrieb gesetzt werden oder wenn sich die Wetterbedingungen ändern usw. Diese Leistungsänderungen werden auf verschiedene Weisen festgestellt, so z.B. durch Erfassen des geänderten Volumens der Luft, welche durch das Gebläse hindurchströmt, oder durch Erfassung der Druckänderung in der Hauptluftleitung. Unbeschadet der Meßeinrichtung muß die gemessene Leistungsveränderung schnell und automatisch durch Änderung der abgegebenen Leistung des Gebläses der Klimaanlage ausgeglichen werden.

Ein bekanntes Verfahren bewirkt ausgleichende Einstellungen durch Verwendung von Einlaßflügeldämpfern, doch hat sich dies als Lärm erzeugend und Energie verschwendend herausgestellt. Ein anderes Verfahren paßt die abgegebene Leistung des Gebläses durch automatische Veränderung der

Blattsteigung der Gebläseflügel an, jedoch sind die meisten der für diese Lösung verwendeten Gebläse außerordentlich teuer, verwickelt, schwierig in der Wartung und durch einen die Leistung beeinträchtigenden Luftwiderstand gekennzeichnet.

Gemäß der Erfindung ist ein Axialgebläse mit veränderbarer Blattsteigung vorgesehen, das durch eine Blattverstellvorrichtung geregelt wird, die im wesentlichen vollständig innerhalb der Gebläsenabe und innerhalb einer zentralen Verkleidung untergebracht ist, die anschließend an die Gebläse nabe und radial einwärts der Gebläseflügel vorgesehen ist. Die Gebläse·, flügel überstreichen einen ringförmigen Raum, der den Hauptströmungsweg darstellt. Der Gebläsemotor, die Gebläsenabe und die zentrale Verkleidung sind in axialer Richtung in dem zentralen Teil mit geringer Geschwindigkeit der Luftströmungswegbegrenzung ausgerichtet. Dies vermindert in erheblichem Maße den Luftwiderstand und vereinfacht die Verbindungen zwischen den Gebläseteilen.

Die Blattverstellvorrichtung wirkt auf die inneren Enden der Gebläseflügel, um sie gleichzeitig und entsprechend der axialen Lage eines Verstellers, der innerhalb der weiter oben erwähnten zentralen Verkleidung vorgesehen ist, zu verstellen. Der Versteller spricht empfindlich auf Kolbenbewegungen eines außerhalb angeordneten Steuerzy linde rs an, wobei ein einziger Betätigungshebel die beiden verbindet und die Kolbenbewegung um ein Mehrfaches übersetzt. Dieser einzige Betätigungshebel ist das einzige Steuerelement, welches sich von der zentral angeordneten Blattverstellvorrichtung nach außen durch den dazwischen liegenden ringförmigen Luftströmungsweg mit hoher Geschwindigkeit erstreckt. Demgemäß bietet das Gebläse nach der vorliegenden Erfindung eine einfache, geringe ■Wartungsansprüche stellende, einen geringen Luftwiderstand verursachende und empfindliche Vorrichtung zur Veränderung der Blattsteigung, und zwar kontinuierlich entsprechend den erforderlichen Betriebsbedingungen.

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Weitere Merkmale, Vorteile und Einzelheiten der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung in Verbindung mit der beigefügten Zeichnung und den Ansprüchen.

Die Erfindung ist in der Zeichnung beispielsweise dargestellt. In dieser zeigen:

Fig. 1 einen Längsschnitt durch ein Gebläse mit einer Blattverstellvorrichtung nach der Erfindung in Verbindung mit üblichen Auslaß-Leitschaufeln;

Fig. 2 einen Schnitt in vergrößerter Darstellung nach der Linie 2-2 in Fig. 1;

Fig. 3 einen Schnitt nach der Linie 3-3 in Fig. 2; und Fig. 4 einen Schnitt nach der Linie 4-4 in Fig. 3.

In den Figuren ist ein Axialgebläse mit Blattverstellvorrichtung dargestellt, wobei die gesamte Einheit mit 10 bezeichnet ist und einen Gebläseradmantel und einen Leitschaufelmantel 14 umfaßt. Die Innenwände dieser Mäntel oder Gehäuse begrenzen eine zylindrische Luftleitung 16, in deren Zentrum ein Gebläserad 18 und anschließend eine zentrale Verkleidung 20 angeordnet sind. Die Gesamtvorrichtung umfaßt auch eine Blattverstellvorrichtung 22, einen Gebläseradantrieb oder Motor 24, eine Stellstange 26 für die Betätigung von Teilen der Blatt verstell vor richtung 22, einen Betätigungshebel 28, der mit der Stellstange 26 verbunden ist, und einen Betätigungshebel, der aus der Leitung 16 herausragt und mit einem Luftdruckzylinder 30 außerhalb der Vorrichtung in Verbindung steht, um den Betätigungshebel 28 zu verstellen, wie dies weiter unten beschrieben wird.

Die Mäntel oder Gehäuse 12 und 14 weisen zylindrische Form auf und sind mit zusammenpassenden Flanschen 32 versehen, die durch Schrauben miteinander verbunden sind, um eine in axialer Richtung sich erstreckende

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Luftleitung 16 durch diese Gehäuse zu bilden. Die einander entgegen liegenden Enden der Gehäuse 12 und 14 weisen ähnliche Umfangsflansche 34 auf, wodurch das Gehäuse mit nicht dargestellten entsprechenden Flanschen in einem Lufthauptkanal einer Klimaanlage befestigt werden kann, in welcher die Gesamtvorrichtung 10 verwendet wird. Hierdurch kann die Vorrichtung 10 schnell und leicht in ein bestehendes System einer Klimaanlage durch einfaches Einschieben der Vorrichtung 10 zwischen benachbarte Flanschenden einer Luftleitung einer Klimaanlage eingesetzt werden. Die Vorrichtung 10 ist dann betriebsfähig, um Luft durch die Leitung 16 von links nach rechts entsprechend der Darstellung in Fig. 1 zu fördern.

Der Gebläsemotor 24 ist ein Elektromotor und so ausgelegt, daß er die Leistungserfordernisse des Gebläses bewältigen kann. Er ist in geeigneter Weise auf einer horizontalen quer verlaufenden Plattform 36 angeordnet, die mit ihren Enden an gegenüber liegenden Wänden der Luftleitung 16 be« festigt ist, wie dies am besten aus Fig. 1 hervorgeht.

Die Gebläsemotor-Antriebewelle 38 ist fest innerhalb einer zentralen öffnung einer bekannten Konus »Klemmbüchse 40, Fig. 3, aufgenommen, die mit einer Nabe 42 des Gebläserades 18 durch eine kreisförmige Platte 44 verbunden ist. Die Platte 44 wird durch eine Vielzahl von Schraubenbolzen gehalten, die in geeignete, nicht dargestellte Löcher in der Nabe nahe der Büchse 40 eingeschraubt sind. Auf diese Weise kann der Gebläsemotor 24 die Nabe 42 des Gebläserades 18 um die Längsachse der Luftleitung 16 drehen.

Wie am besten aus den Fig. 2 bis 4 ersichtlich, ist die Ge blase radnabe 42 im allgemeinen kreisförmig und umfaßt eine Vielzahl von auf den Umfang verteilter Gebläseflügelöffnungen 48, von denen jede ein Hülsenlager 50, das aus Bronze oder einem ähnlichen Material hergestellt ist, aufnimmt, um den zylindrischen inneren Teil eines in radialer Richtung sich erstreckenden Gebläseflügels 52 drehbar aufzunehmen. Die Verwendung

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des Hülsenlagers 50 ist ein wichtiges Merkmal, da es eine beträchtliche Lagerfläche entlang der Längsachse des inneren Teiles des Gebläseflügels schafft. Hierdurch wird eine Blattstabilität erzielt, was Schwingungen und Materialermüdungen verringert.

Die Gebläseradnabe 42 nimmt den zentralen Teil der Luftleitung 16 ein, so daß die Gebläseflügel 52 einen ringförmigen Raum bestreichen, der durch den Außenrand der Nabe und die Innenwand der Luftleitung 16 begrenzt ist. Dieser Ringraum bildet den Hauptluftströmungsweg für die in der Leitung geförderte Luft.

Wie am besten aus den Fig. 1 und 3 ersichtlich, besteht die Nabe 42 aus zwei Teilen, die miteinander die Öffnungen 48 begrenzen, in denen die Gebläseflügel 52 aufgenommen sind. Es gibt ein großes Hauptteil 54 und ein ringförmiges Sekundärteil 56, das an dem Hauptteil 54 durch eine Anzahl von Schraubenbolzen 58 gehalten ist. Die inneren Enden der Ge« bläseflügel 52 sind in Bohrungen mit vermindertem Durchmesser in den Nabenteilen 54 und 56 angrenzend an die Öffnungen bzw. Bohrungen 48 aufgenommen. Kurze Stellhebel 62 sind an den Gebläseflügeln 52 vorgesehen, um eine gleichzeitige Blattverstellung aller Gebläseflügel 52 vornehmen zu können.

Das innere Ende eines jeden Stellhebels 62 weist eine Öffnung auf, um das im Durchmesser verringerte Ende des zugeordneten Gebläseflügels 52 aufzunehmen, wie dies aus Fig. 3 hervorgeht, wobei der Stellhebel 62 gegen Drehung relativ zum Gebläseflügel 52 mittels ein Paar Stiften 60 (Fig. 4) gesichert ist. Die Stifte 60 sind in Bohrungen im Stellhebel 62 und dem zugeordneten Gebläseflügel 52 eingeführt und jeder Stellhebel 62 ist in der verstifteten Lage durch einen Schraubenbolzen 64 mit Schraubenkopf gesichert, wobei dieser Schraubenbolzen durch den Stellhebel 62 in den Gebläseflügel 52 hineingeschraubt ist.

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Der Nabenteil 56 weist eine Vielzahl von Schlitzen 66 auf, durch welche hindurch sich die Stellhebel 62 erstrecken. Das äußere Ende eines jeden Stellhebels 62 ist mit einer öffnung versehen, die ein mit Gewinde versehenes Ende einer Stummelwelle 68 aufnimmt, wobei eine Mutter 70 dazu verwendet ist, die Stummelwelle 68 an dem Stellhebel 62 zu sichern. Das andere Ende der Stummelwelle 68 ist innerhalb eines Lagers 72 drehbar aufgenommen, das von dem Stellhebel 62 durch eine Abstandsbüchse 74 getrennt ist.

Die Lager 72 ruhen an einem ringförmigen, sich in Umfangsrichtung erstreckenden Flanschteil 76 eines Verstellers 78 an und werden in dieser Lage durch eine Ringscheibe 80 gehalten, die dem Flanschteil 56 gegenüber liegt. Die Ringscheibe 80 ist auf die Lager 72 durch eine Vielzahl von Schraubenbolzen 82 aufgeklemmt, welche durch die Ringscheibe 80 hindurch in benachbarte Teile des Verstellers 78 eingeschraubt sind. Durch diese Anordnung sind alle Stellhebel 62 gleichzeitig durch eine Axialbewegung des Verstellers 78 bewegbar, um hierdurch die angeschlossenen Gebläseflügel 52 zu drehen, um die Blattsteigung gleichzeitig zu verändern.

Der Versteller 78 weist im wesentlichen eine kreisförmige Form auf und ist mit seiner Achse fluchtend zu den Achsen der Antriebswelle 38 und des Gebläserades 18 angeordnet. Eine zentrale öffnung 84 in dem Versteller 78 nimmt eine Lagerschale 86 auf, die über einen zentralen Teil einer Führung 90 geschoben ist, um eine relative axiale Gleitbewegung zwischen Versteller und Führung zu ermöglichen. Die Führung 90 liegt neben dem Nabenteil 54 und ist durch eine Vielzahl von Schraubenbolzen festgelegt. Auf diese Weise begrenzt die Führung 90 die Bewegung des Verstellers 78 in Bezug auf die Zentralachse des Gebläserades 18.

Der Versteller 78 ist mittels einer in axialer Richtung sich erstreckenden Stellstange 26 bewegbar. Das innere Ende der Stellstange 26 ist in einem

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Ringtonnenlager 96 aufgenommen und durch einen Sicherungsring 98 gehalten. Die äußere Schale des Lagers 96 ist in einem Lagergehäuse 98 aufgenommen und durch einen Deckel 100 gehalten, wobei der Deckel 100 und das Gehäuse 98 mit dem Versteller 78 durch mehrere Schrauben 102 verbunden sind.

Der Versteller 78 und die Stellhebel 62 bilden Teile der Blattverstellvorrichtung 22 und diese Teile sind mit ihren zugeordneten Teilen innerhalb der zylindrischen zentralen Verkleidung 20 vollständig aufgenommen, wie dies am besten aus Fig. 1 hervorgeht. Die Stellstange 26 und ein Teil des Betätigungshebels 28 sind gleichfalls in der Verkleidung aufgenommen. Darüber hinaus sind die Verkleidung 20, die Gebläse radnabe 42 und der Motor 24 radial einwärts des Ringraumes angeordnet, durch welchen Luft mit hoher Geschwindigkeit durch die umlaufenden Gebläseflügel 52 gefördert wird. Demgemäß sind die inneren Luftwiderstands Verluste auf ein Minimum bei der vorliegenden Vorrichtung herabgesetzt, was zu einem geringeren Energieverbrauch und einem größeren Wirkungsgrad führt.

Die Verkleidung 20 ist durch Befestigung der inneren Enden einer Vielzahl von üblichen auf den Umfang verteilten, in radialer Richtung sich erstreckenden Leitschaufeln 104 getragen, deren äußere Enden mit dem Leitschaufelmantel 14 verbunden sind.

Eine Axialbewegung der Stellstange 26 durch den Betätigungshebel 28 verändert gleichzeitig die Blattsteigung aller Gebläseflügel 52. Um dies zu erreichen, ist das innere Ende des Betätigungshebels 28 mit der zentralen Verkleidung 20 schwenkbar mittels eines Stiftes 106 verbunden. Diese Schwenkbewegung wird auf die Stellstange 26 durch eine Schwenkverbindung des Betätigungshebels 28 mit der Stellstange 26 übertragen, wobei diese Schwenkverbindung durch einen Stift 108 hergestellt ist. Das äußere Ende des Betätigungshebels 28 erstreckt sich nach oben durch Schlitze in der Verkleidung 20 und dem Leitschaufelmantel 14. Das äußere Ende dieses

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Betätigungshebels ist mit dem äui3eren Ende einer Kolbenstange 110 gelenkig verbunden, die einen Teil eines Druckluftzylinders 30 bildet, welcher auf dem Gebläsemantel 12 durch eine Konsole 114 gehalten ist.

Im Betrieb ist die Vorrichtung 10 in einer Klimaanlage eingebaut, wie dies weiter oben festgestellt wurde, wobei geeignete, nicht dargestellte elektrische Verbindungen zu dem Gebläsemotor 24 vorgesehen sind, um diesen mit Energie zu versorgen und das Gebläserad 18 anzutreiben. Der Druckluftzylinder 30 bildet einen Teil einer üblichen Meß- und Betätigungs- oder Steuervorrichtung, die Änderungen im Luftdruck oder Volumen feststellt und entsprechende Korrekturen vornimmt, wie dies dem Fachmann geläufig ist. Im allgemeinen vergleicht das System die festgestellten Bedingungen mit den gewünschten Bedingungen und erzeugt ein Fehlersignal. Dieses Fehlersignal bewirkt eine Änderung des Luftdruckes im Druckluftzylinder 30, so daß die Kolbenstange 110 ihre Lage ändert, woraus sich eine Schwenkbewegung des Betätigungshebels 28 und somit eine Axial« bewegung der Stellstange 26 ergibt. Die Kolbenstange 110 wird normalerweise durch Federn oder dergleichen, die nicht dargestellt sind, nach innen gedrückt.

Die Schwenkverbindung der Stellstange 26 mit dem Betätigungshebel 28 verursacht eine geringe Schwenkbewegung der Stellstange 26, jedoch wird dies durch die Wirkung des Ringtonnenlagers 96 aufgenommen. Das Lager gestattet eine Relativbewegung zwischen der nicht drehbaren Stellstange 26 und der umlaufenden Gebläse radnabe 42, der Führung 90, des Verstellers und dem Lagergehäuse 98.

Wenn sich die Verstellstange 26 in axialer Richtung bewegt, ergibt sich eine entsprechende Gleitbewegung des Verstellers 78 auf der Führung 90, wodurch die Stellhebel 62 gemeinsam verschwenken, was zu einer gleichzeitigen Veränderung der Blattsteigung aller Gebläseflügel 52 führt.

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Die vorliegende Ge blase vor richtung 10 stellt somit ein billiges und relativ einfaches Mittel zur Einstellung der abgegebenen Leistung des Gebläserades 18 durch Einstellung der Blattsteigung der Gebläseflügel durch die Verwendung einer Blattverstellvorrichtung 22 dar und angeschlossene Teile sind im wesentlichen vollständig in der zentralen Verkleidung 20 und der Gebläseradnabe 42 aufgenommen. Weiterhin sind solche Teile in dem zentralen Teil der Luftleitung 16 angeordnet, in dem eine geringe Geschwindigkeit herrscht, wobei nur die Gebläseflügel 52 in dem Ringraum der Luftleitung 16 vorgesehen sind, in welchem eine hohe Geschwindigkeit der Luftströmung vorliegt. Es ist besonders wichtig, daß die Gelenke 106 und 108 innerhalb der Verkleidung 20 vorgesehen sind, in welcher sie gegen Schmutz, Staub und ähnliche Dinge in dem Luftstrom, geschützt sind. Dies verlängert die Lebensdauer der Vorrichtung ohne Wartung. Aufgrund dieser Ausgestaltung sind Luftwiderstand und Geräusch in dem gesamten System besonders niedrig und die Wirtschaftlichkeit relativ hoch. Mit Ausnahme der elektrischen Zuführungsleitung für den Motor 24 ist das einzige nach außen ragende Element der Betätigungshebel 28, was weiterhin den Luftwiderstand des Systems verringert.

Patentansprüche

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Claims

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• 1. !Axialgebläse mit Blattverstellvorrichtung, gekennzeichnet durch ein Gehäuse (12, 14) mit einer Innenwand, die eine zylindrische Luftleitung (16) bildet; ein Gebläserad (18), das in der Luftleitung (16) um die Längsachse der Leitung drehbar gelagert ist und eine Nabe (42) sowie eine Vielzahl von länglichen, radial von der Nabe (42) abstehenden Gebläseflügeln (52) aufweist, die um ihre Achsen in der Nabe (42) zur Veränderung der Blattstellung drehbar gelagert sind; eine zylindrische zentrale Verkleidung (20), die in der Luft-Leitung (16) angeordnet ist und einen Versteller (78), der koaxial zur Nabe (42) vorgesehen und von dieser für eine Axialbewegung getragen ist und eine Vielzahl von Stellhebeln (62), die zwischen dem Versteller (78) und den Gebläseflügeln (52) zur Verdrehung derselben bei einer Axialbewegung des Verstellers vorgesehen sind, umfaßt; einen Gebläseradantrieb (24), der mit dem Gebläserad (18) gekuppelt ist; eine Stellstange (26), die sich in axialer Richtung von dem Versteller (78) weg erstreckt und in axialer Richtung zur Axialverschiebung des Verstellers (78) bewegbar ist; einen Betätigungshebel (28), der sich im wesentlichen quer zur Stellstange (26) und nach außen außerhalb der Luftleitung (16) erstreckt und durch eine Stelleinrichtung (30), die außerhalb der Luftleitung (16) zur Verschwenkung des Betätigungshebels (28) vorgesehen ist, um die Stellstange (26) in axialer Richtung zu verschieben.

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2. Axialgebläse nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Gebläse radantrieb einen Motor (24) umfaßt, der innerhalb der Luftleitung (16) koaxial zur Nabe (42) angeordnet ist.
3. Axialgebläse nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Stelleinrichtung einen Luftdruckzylinder (30) umfaßt, dessen Kolbenstange (HO) mit dem Betätigungshebel (28) gelenkig verbunden ist.
4. Axialgebläse nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß eine Vielzahl von radial sich erstreckenden Leitschaufeln (104) in der Luftleitung (16) vorgesehen ist, deren innere Enden die zentrale Verkleidung (20) im Zentrum der Luftleitung (16) und radial einwärts des ringförmigen Strömungsweges halten, den die Gebläseflügel (52) bei ihrem Umlauf überstreichen.
5. Axialgebläse nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß Hülsenlager (50) in der Gebläseradnabe (42) zur drehbaren Lagerung der Gebläseflügel (52) in der Nabe vorgesehen sind, wobei sich jedes Hülsenlager (50) in axialer Richtung des inneren Teils des zugeordneten Gebläseflügels (52) erstreckt.

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