FI108669B

FI108669B - Puhallin

Info

Publication number: FI108669B
Application number: FI20010432A
Authority: FI
Inventors: Juhani Hyvaerinen; Sami Wainio; Reijo Kohonen; Ilkka T Ikonen; Matti Poeyhoenen; Jorma Rinta-Valkama; Kimmo Forsman
Original assignee: Flaekt Ab
Priority date: 2001-03-05
Filing date: 2001-03-05
Publication date: 2002-02-28
Also published as: WO2002070902A1; DE60211661D1; DE60211661T2; EP1366299A1; FI20010432A0; EP1366299B1; JP2004522897A; KR20030086263A; CA2438916A1; US20040086394A1

Description

108669

PUHALLIN

Keksinnön kohteena on patenttivaatimuksen 1 johdanto-osan mukainen puhallin, jossa on siipipyörä olennaisesti aksiaalisuuntaisen kaasuvirtauksen aikaan-5 saamiseksi, vaihtosähkömoottori siipipyörän pyörittämiseksi, jossa vaihtosäh-kömoottorissa on kiinteä staattori ja pyörivä roottori, sekä taajuusmuuttaja tai vaihtosuuntaaja vaihtosähkömoottorin ohjaamiseksi. Keksinnön kohteena on myös aksiaalipuhaltimen kotelo.

10 Erilaisia aksiaalipuhaltimia on tunnettu eri käyttötarkoituksiin jo vuosia. Perinteisissä aksiaalipuhaltimissa on ollut erillinen sähkömoottori, joka on voimansiirron välityksellä kytketty pyörittämään puhaltimen siipipyörää. Voimansiirto on tapahtunut esimerkiksi hihnavälityksen tai akseli-kytkin-akseli-väliyksen avulla. Moottorina on käytetty joko vaihto- tai tasasähkömoottoria. Vaihtosähkömootto-15 rin on rakenteeltaan yksinkertaisempi ja soveltuu siten useissa tapauksissa pa-J remmin puhaltimen käyttömoottoriksi. Lisäksi vaihtosähkömoottorin pyörimisno peutta voidaan säätää portaattomasti ja tarkasti taajuusmuuttajan avulla, jolloin moottorikäytön hyötysuhde on suuri ja rakenne yksinkertainen. Lisäksi taajuus-muuttajasta saatavan sinimuotoisen ulostulojännitteen ansiosta moottorikäyttö 20 on suhteellisen häiriötön ja äänetön.

Tunnetaan aksiaalipuhaltimia, joissa sähkömoottorin roottori on yhdistetty siipi-. : pyörään, jolloin puhaltimessa ja moottorissa on yhteinen runko ja kotelo, jolloin : .·. ei tarvita erillistä laakerointia eikä akselointia erikseen puhaltimelle ja moottoril- * 25 le. Tällainen aksiaalipuhallin on esitetty esimerkiksi US-patenttijulkaisussa 5,474,429, jossa sähkömoottorin staattori pyörittää siipipyörää ja sen ulkokehällä olevaa roottoria. Moottori voi olla kestomagneetilla magnetoitu tahtimoot-tori, jossa kestomagneetit on integroitu staattoriin. Tällöin moottorissa voidaan · käyttää suhteellisen pieniä ilmavälejä, jolloin moottorin suorituskyky paranee.

30 Lisäksi, kun roottori on järjestetty siipipyörän ulkokehälle, siipipyörän laakerointi ei lämpene turhaan sähkömoottorin synnyttämän lämmön vuoksi niin kuin sil-' loin, kun sähkömoottori olisi asennettu lähelle laakeria. Roottorin ja staattorin sijaitseminen ulkokehällä poistaa laakerivirtojen aiheuttaman nopean laakerin kulumisen. Laakeri on näin ollen potentiaaliton.

35 · Epäkohtana tunnetun tekniikan mukaisissa aksiaalipuhaltimissa on niiden mo- nimutkainen rakenne, suuri koko ja siten suuri tilantarve erityisesti aksiaalisuun- 2 1 08 669 j nassa. Tämä johtuu erityisesti siitä, että puhallin ja sen moottorikäytön taajuus- muuttaja ovat erillisiä komponentteja. Lisäksi tunnettujen aksiaalipuhaltimien ongelmana on niiden suhteellisen huono käyttövarmuus ja asennuksen vaikeus, koska esimerkiksi taajuusmuuttajan asentaminen ja kytkeminen juuri kyseiseen 5 puhaltimeen vie paljon aikaa ja on suhteellisen hankalaa. Asennustyö joudutaan usein tekemään ahtaissa tiloissa, jolloin ylimääräinen erillisten komponenttien asennustyö lisää asennusaikaa ja myös asennuksen aiheuttamia kustannuksia merkittävästi.

10 Tämän keksinnön tarkoituksen on poistaa tunnetun tekniikan epäkohdat ja saada aikaan uudenlainen, taajuusmuuttajalla varustettu integraalipuhallin, jossa kaikki puhaltimen rakenneosat on integroitu yhdeksi kokonaisuudeksi. Keksinnön tarkoituksena on myös aikaansaada uudenlainen aksiaalipuhaltimen kotelo-rakenne, jossa samaan koteloon on järjestetty kaikki puhaltimen komponentit.

15

Yksityiskohtaisesti keksinnön mukaiselle aksiaalipuhaltimelle ja sen kotelolle tunnusomaiset piirteet on esitetty oheisissa patenttivaatimuksissa.

Keksinnön etuna on ennen kaikkea se, että saavutetaan erittäin kompakti ra-20 kenne, jossa ei tarvita erillisiä komponentteja, jolloin keksinnön mukaisen aksiaalipuhaltimen asennus on nopeaa ja yksinkertaista. Lisäksi keksinnön mukainen aksiaalipuhallin on aksiaalisuunnassa erittäin lyhyt, ja yhtenäisen kotelora-. ·.· kenteen ansiosta puhallin on hyvin suojattu ja erilaisten IP-luokitusten mukais- : ·. ·. ten puhallinrakenteiden valmistaminen on siten suhteellisen yksinkertaista.

' .j. 25 ’*·’·. Seuraavassa keksintöä selostetaan yksityiskohtaisemmin esimerkin avulla viit- “'. taamalla oheisiin piirustuksiin, joissa I · * » » *··* kuvio 1 esittää keksinnön mukaista aksiaalipuhallinta ja sen kotelon toista puoli- 30 kasta, ja ,,,: kuvio 2 esittää keksinnön mukaista aksiaalipuhallinta räjäytyskuvana.

Kuvioissal ja 2 on esitetty keksinnön mukainen, esimerkiksi ilmastointijärjes-35 telmissä käytettävä aksiaalipuhallin, jolla aikaansaadaan aksiaalisuuntainen !,' ! ilmavirtaus. Puhaltimessa on muovinen, kahdesta toisiinsa esimerkiksi ruuveilla kiinnitettävästä puolikkaasta, etukannesta 1 ja takakannesta 2 koostuva kotelo, 3 108669 joka samalla toimii puhaltimen runkona. Etu- ja takakanteen 1, 2 on sovitettu | akseselitappii3, jolle on akseloitu puhaltimen muovinen puhallinpyörä 4. Puhal- linpyörässä on keskellä akselireikä 41 ja sen ympärillä puhallinsiivet 42 sovitettuina sisemmän sylinteriosan 43 ja toisen ulomman sylinterimäisen rengasosan 5 44 väliin.

Puhallinpyörää 4 pyöritetään sähkömoottorikäytössä, jossa on tahtimoottori 5 ja sitä ohjaava, kolmivaiheiseen vaihtojänniteverkkoon tai keskikorkeaan tasavirta jännitteiseen verkkoon kytkettävä taajuusmuuttaja 6 tai vaihtosuuntaaja, josta 10 saadaan sinimuotoinen, taajuudeltaan ohjatusti vaihteleva ulostulojännite.

Keksinnön mukaisessa aksiaalipuhaltimessa moottorin staattori on kiinnitetty koteloon puhaliinpyörän 4 ulkokehän ympärille ja roottori on yhdistetty puhallin-pyörään siten, että se muodostuu ulomman rengasosan 44 kehälle sovitetuista 15 kestomagneeteista 51. Staattori taas muodostuu neljästä puhaliinpyörän 4 ympärille symmetrisesti tasavälein sijoitetusta staattorisegmentistä, joissa on staattorirunko 52 ja sen kaarevalla sisäkehällä oleviin reikiin 53 käämitystiä staattorikäämityksistä 54. Kukin staaattorisegmentti muodostaa noin 45° seg-menttiosan puhaliinpyörän 4 kehältä.

20

Kestomagneetit 51 ovat kaarevia kestomagneettipaloja, jotka on kiinnitetty sylinteriosan 44 kehälle. Kehässä oleva rautarengas estää magneettisten hiuk-, ·,· kasien tarttumisen/kiinnittymisen puhaliinpyörän sisäkehälle ilmavirrasta. Kaa- : ·. \ revat kestomagneetit 51 voidaan sijoittaa näin aivan siipipyörän 4 kehälle, jolloin 25 muovia tai muuta eristettä tarvita lainkaan sen ja staattorin välillä. Magneetin 51 ’ kaarevuus määräytyy siipipyörän 4 ulkokehän kaarevuuden mukaan. Kun mag- neetti on lähellä staattoria, eikä ilmavälissä ole eristävää muovimateriaalia, saadaan sama teho aikaan pienemmällä magneettimassalla. Tämä säästää '···' materiaalikustannuksia, vähentää siipipyörän pyörimisestä aiheutuvia hyrrävoi- 30 mia sekä vähentää tasapainotuksen tarvetta.

Staattorisegmenteissä 52 taas on puhaltimen kotelon pysty- ja vaakareunojen suuntaiset ulkoreunat, jotka ovat vain hieman roottorin 4 ulkokehän tangentin suuntaisen tason ulkopuolella staattorin viemän tilan minimoimiseksi. Lisäksi 35 staattorisegmenteissä 52 voi olla kiinnitysreiät, joilla staattorisegmentit kiinnite-: i tään kotelossa oleviin kiinnitystappeihin.

4 108669

Sen lisäksi kotelo-osassa kiinnitystapit 21 sen kiinnittämiseksi toiseen kotelo-osaan, ja staattorin alapuolella ja samassa pitkittäisakselin A määräämää aksi-aalisuuntaa vasten kohtisuorassa tasossa väliseinällä 22 kahdesta staatto-risegmentistä erotettu tila 23 taajuusmuuttajaa 6 varten. Näin koko puhallin on 5 integroitu samaan koteloon 1, 2, joka on erittäin ohut, koska kaikki komponentit on sijoitettu samaan aksiaalisuuntaa vasten kohtisuoraan tasoon. Lisäksi kotelo 1, 2 toimii samalla asennusalustana, johon eri kiinteät komponentit voidaan kiinnittää asentaa ja kiinnittää, kuten edellä on esitetty. Siinä on siis kiinnityseli-met staattoria, laakereita ja taajuusmuuttajaa tai vaihtosuuntaajaa varten. Li-10 säksi asennusalusta toimii läpivientielimenä moottorijohdotukselle moottoriti-lasta taajuusmuuttajan tai vaihtosuuntaajan koteloon.

Alan ammattimiehelle on selvää, että keksinnön eri sovellutusmuodot eivät rajoitu yksinomaan edellä esitettyyn esimerkkiin, vaan ne voivat vaihdella jäljem-15 pänä esitettävien patenttivaatimusten puitteissa. Niinpä keksinnön mukaiseen aksiaalipuhalitmeen voidaan liittää ohjaimia, joilla puhaltimesta saatavan ilmavirran suuntaa muutetaan halutulla tavalla.

f * * * i I · » »

Claims

1. Puhallin, jossa on runko, siivillä (42) varustettu siipipyörä (4) olennaisesti aksiaalisuuntaisen kaasumaisen väliaineen virtauksen aikaansaamiseksi, vaih-5 tosähkömoottori (5) siipipyörän pyörittämiseksi, jossa vaihtosähkömoottorissa on kiinteä staattori (52-54) ja pyörivä roottori, sekä taajuusmuuttaja (6) tai vaihtosuuntaaja vaihtosähkömoottorin ohjaamiseksi, ja jossa sähkömoottorin roottori on yhdistetty siipipyörään (4) sen ulkokehälle ja staattori on järjestetty puhaltimen runkoon roottorin ulkopuolelle siten, että 10 staattori pyörittää sekä roottoria että siipipyörää, tunnettu siitä, että taajuusmuuttaja (6) tai vaihtosuuntaaja on integroitu staatto-rin tai sen osan yhteyteen muodostamaan yhtenäisen, taajuusmuuttaja- tai vaihtosuuntaajaohjatun puhallinrakenteen.

2. Patenttivaatimuksen 1 mukainen puhallin, tunnettu siitä, että taajuusmuut taja (6) tai vaihtosuuntaaja on järjestetty staattorin tai sen osan kanssa olennaisesti samaan, aksiaalisuntaa (A) vasten kohtisuoraan tasoon, esimerkiksi staattorin tai sen osan alle.

3. Patenttivaatimuksen 1 mukainen puhallin, tunnettu siitä, että staattori on jaettu neljään segmenttiin, jotka on järjestetty symmetrisesti roottorin ulkopuolelle.

• · • · » · « · .! / 4. Patenttivaatimuksen 3 mukainen puhallin, tunnettu siitä, että staattorin run- * ;*25 gossa (52) on olennaisesti suorat, puhaltimen ulkosivujen suuntaiset ulkosivut, ;;; jotka ovat vain hieman siipipyörän ulkokehän suuntaisen tangentin määrittämän ’···’ tason ulkopuolella.

5. Patenttivaatimuksen 1 mukainen puhallin, jossa moottori on kestomagnee-30 teillä varustettu tahtimoottori, tunnettu siitä, että kestomagneetit (51) on järjes-•: · ·: tetty siipipyörän ulkokehälle.

• * . 6. Patenttivaatimuksen 5 mukainen puhallin, tunnettu siitä, että kestomagnee- [ tit (51) ovat kaarevia. 35

5 108669

7. Kotelo puhaltimeen, jossa puhaltimessa on runko, siivillä (42) varustettu sii- pipyörä (4) olennaisesti aksiaalisuuntaisen kaasumaisen väliaineen virtauksen 6 108669 aikaansaamiseksi, vaihtosähkömoottori (5) siipipyörän pyörittämiseksi, jossa vaihtosähkömoottorissa on kiinteä staattori (52-54) ja pyörivä roottori, sekä taajuusmuuttaja (6) tai vaihtosuuntaaja vaihtosähkömoottorin ohjaamiseksi, ja jossa sähkömoottorin roottori on yhdistetty siipipyörään (4) sen ulkokehälle ja 5 staattori on järjestetty puhaltimen runkoon roottorin ulkopuolelle siten, että staattori pyörittää sekä roottoria että siipipyörää, tunnettu siitä, että kotelo muodostaa puhaltimen rungon, että siihen on järjestetty siipipyörän akselointi (3), ja että siinä on tila (23) taajuusmuuttajaa tai vaihtosuuntaajaa varten siten, että 10 taajuusmuuttaja (6) tai vaihtosuuntaaja on integroitu staattorin tai sen osan yhteyteen muodostamaan yhtenäisen, koteloidun ja taajuusmuuttaja- tai vaih-tosuuntaajaohjatun puhallinrakenteen.

8. Patenttivaatimuksen 7 mukainen kotelo, tunnettu siitä, että kotelo muo-15 dostuu kahdesta toisiinsa liitettävästä puolikkaasta, edullisesti etu-ja takapuo- likkaasta (1,2).

9. Patenttivaatimuksen 7 mukainen kotelo, tunnettu siitä, että kotelo muodostaa asennusalustan, jossa on kiinnityselimet staattoria, laakereita ja taajuus- 20 muuttajaa tai vaihtosuuntaajaa varten, ja joka asennusalusta toimii läpivientieli-menä moottorijohdotukselle moottoritilasta taajuusmuuttajan tai vaihtosuuntaajan koteloon. • * · • · · * · • I · ' * * ♦ » 108669 7