SE451873B - Axialflekt - Google Patents

Description

20 25 30 35 451 873 2 utformat hus, som är uppbyggt av en inlopps- och en utloppsdel, varvid utloppsdelens diameter är avsevärt mindre än inloppsdelens. I inloppsdelen är en innermantel anordnad så, att en ringformad kammare är utformad mellan innermanteln och huset, vilken kammare är försedd med en in- och en utloppskanal för luftpassage under avlös- ningsströmningsförhâllanden, d v s för passage av ett avlöst flöde. I innermanteln är ledskovlar anordnade, under det att i husets utloppsdel är anordnad en rotor med skovlar, vilkas inloppskanter ligger i husets in- loppsdel.

Denna kända fläkts ringformade kammare har en för- hållandevis stor axiell längd, vilket ökar fläktens axiella dimensioner.

För att effektivare kunna vrida det avlösta (av- lösbara) flödet är ledskovlarna anordnade i innermanteln, vilket ökar det aerodynamiska motståndet över inlopps- avsnittet framför rotorn, varför trycket minskar och fläktens effektivitet försämras. _ Även axialfläktar är kända (jämför exempelvis artikeln av H.-D. Henssler "Neue Axialventilator ohne instabilen Betriebsbereich“ i den västtyska tidskriften "VGB Kraft- werkstechnik", 57 Jahrgang, Heft 3, März 1977, Seiten 159 bis 165), vilka innefattar ett med halsdelar utformat hus, i vars utloppsdel en rotor med skovlar är anord- nad och i vars inloppsdel är anordnad en innermantel, som med huset bildar en ringformad kammare med in- och utloppskanaler. I kammaren är s k riktskovlar för vridning av flödet anordnade.

I dessa kända fläktar överbryggar det avlösta (avlös- bara) flödet delvis fläktens inloppstvärsnitt vid utloppet från den ringformade kammaren under avlösningsförhållan- den, vilket förhindrar passage av ett huvudluftflöde, som inmatas i en genomströmnings- eller genomloppsdel framför rotorns skovlar. Härigenom minskas avsevärt tillförseln och trycket i den zon, där avlösningsför- hállanden uppträder, varför fläkten icke arbetar stabilt. 10 15 20 25 30 35 451 873 3 - Även an annan axialfläkt är känd (jämför exempel- vis reklamprospektet "Allsidig axialfläkt". Lizensintorg, Moskva, Sovjetunionen), vilken liknar den ovan beskrivna axialfläkten och innefattar i en ringformad kammare anordnade riktskovlar.

I denna kända fläkt ligger ett inloppsrörstycke intill husets inloppsdel, varvid inloppsrörstyckets innerdiameter är huvudsakligen lika med diametern hos, husets utloppsdel, medan de i den ringformade kammaren anordnade riktskovlarnas axiella dimensioner begränsas av innermantelns axiella dimensioner.

Anordnandet av inloppsrörstycket gör det möjligt att något förbättra inmatningsförhållandena för flödets huvuddel i fläkten. axiella dimensioner är begränsade, bibehåller emellertid På grund av att rätningsskovlarnas det avlösbara flödet en resterande vridningsrörelse i rotorns rotationsriktning, varför det avlösbara flödet vid sin passage in i genomströmningsdelen framför rotor- skovlarna stör den likformiga strömningen hos flödets huvuddel. Detta minskar trycket och gör fläktens arbets- förlopp under avlösningsförhållandena instabilt.

De i den ringformade kammaren anordnade riktskov- larna gör det alltså omöjligt att i de kända axialfläktarna effektivt öka trycket under fläktens drift i den zon, där avlösningsförhàllandena uppträder.

Det huvudsakliga syftet med föreliggande uppfinning är att åstadkomma en axialfläkt, i vilken riktskovlarna är så utformade, att man avsevärt kan öka trycket under avlösningsströmningsförhållanden och härigenom förbättra fläktens effektivitet samtidigt som fläkten kan arbeta stabilt inom ett driftområde från tillförseln lika med noll till den maximala tillförseln.

Detta syfte uppnås enligt uppfinningen medelst en axialfläkt innefattande ett med halsdelar utformat hus, varvid det för föreliggande uppfinning utmärkande är att riktskovlarnas utloppsdelar sträcker sig ända till inloppsrörstycket och att skovlarna över ett avsnitt mellan innermanteln och inloppsrörstycket är radiellt 10 15 20 25 30 35 451 873 4 bágformade, varigenom ett ringformat, radiellt galler bildas.

Det är lämpligt, att varje riktningsskovels utloppsdel är avlänkad från den radiella riktningen med en vinkel av från -45° till +45°.

En dylik avlänkning av riktskovlarnas utloppsdelar gör det möjligt att alstra det optimala axiella tryck under drift med minskad tillförsel, som erfordras enligt de aktuella drift- eller användningsförhållandena för fläkten.

Det är vidare lämpligt att breddförhållandet mellan varje riktskovel och inloppskanalen i den ringformade kammaren är mellan 2:1 och 3:1 och att breddförhållandet mellan varje riktskovel och utloppskanalen i den ring- formade kammaren varierar mellan l,4:l och l,6:l, varvid förhållandet mellan varje riktskovels höjd och bredd är mellan 0,4:l och 0,65:l.

Dylika dimensionsförhàllanden medverkar till att minska de aerodynamiska förlusterna vid passage av det avlösta flödet genom den ringformade kammaren, vilket bidrar till att öka området för fläktens stabila arbets- förlopp och att förbättra dess effektivitet under fläktens drift vid minskad tillförsel. ° Förhållandet mellan inloppsrörstyckets innerdiameter och rotorns skovelkransmässiga ytterdiameter kan variera mellan l:l och l,0l:l. att aylikt aiameterförhåuanae biarar :in att ytterligare förbättra driften av fläkten med de före- slagna riktskovlarna.

Det är lämpligt, att förhållandet mellan innermantelns diameter och rotorskovlarnas ytterdiameter är mellan l,0l:l och l,05:l.

Ett dylikt diameterförhàllande mellan innermanteln och rotorn möjliggör en gynnsam strömning av flödet genom genomströmningsdelen i riktning mot rotorn, varför fläktens driftsekonomi förbättras.

Axialfläkten enligt uppfinningen har en förhållande- vis enkel konstruktion och bidrar till att öka området för stabilt arbete och trycket samtidigt som fläktens 10 15 20 25 30 35 451 873 effektivitet förbättras. Üppfinningen beskrives närmare nedan med hänvisning till bifogade ritning, på vilken fig 1 schematiskt visar axialfläkten enligt uppfinningen, fig 2 i förstorad skala visar ett i fig 1 markerat parti A, fig 3 visar ett snitt längs linjen III-III i fig 2, fig 4 visar ett snitt längs linjen IV-IV i fig 2, fig 5 grafiskt visar sambandet mellan trycket och tillförseln och fig 6 schematiskt visar en tvàstegutföringsform av axialfläkten enligt uppfinningen.

Axialfläkten enligt uppfinningen innefattar ett med halsdelar utformat hus 1 (fig 1), som är uppbyggt av två delar, d v s en inloppsdel 2 och en utloppsdel 3.

Utloppsdelens 3 innerdiameter är mindre än inloppsdelens 2.

Ett inloppsrörstycke 4 ligger intill husets 1 inloppsdel 2, varvid inloppsrörstyckets 4 innerdiameter är huvudsak- ligen lika med innerdiametern hos husets l utloppsdel 3.

I utloppsdelen 3 är en rotor 5 med skovlar Sa anordnad. _ Skovlarna 5a är placerade så att deras inloppskant 6 (fig 2) ligger i husets 1 inloppsdel 2. I inloppsdelen 2 är på ett avstånd b från inloppsrörstycket 4, koaxiellt med huset l en innermantel 7 anordnad. Innermanteln 7 och husets 1 inloppsdel 2 är anordnade att bilda en ringformad kammare 8 för passage av ett avlöst (avlösbart) flöde B.

Den ringformade kammaren 8 för passage av det av- lösta flödet B är försedd med en mellan skovlarna Sa och innermanteln 7 utformad inloppskanal 8a och en mellan innermanteln 7 och inloppsrörstycket 4 utformad utlopps- kanal 8b. Kanalerna 8a och Bb har bredden a respektive b.

I kanalen 8 mellan innermanteln 7 och husets 1 inloppsdel 2 är s k riktskovlar 9 anordnade på ett sådant sätt, att deras utloppsdelar 10 är vända mot inlopps- rörstycket 4 och sträcker sig ända till detta. Mellan innermanteln 7 och rörstycket 4 är riktskovlarnas 9 utloppsdelar 10 radiellt bàgformade, såsom framgår av fig 3 och 4, varvid utloppsdelarna 10 bildar ett ring- format, radiellt galler ll, som delvis visas i fig 4 medelst tunna, streckade linjer. 10 15 20 25 '30 35 451 873 6 Varje riktskovels 9 utloppsdel 10 har ett bägformat, radiellt tvärsnitt och är avlänkad från en radiell riktning r (fig 4) med en vinkel W av från -45° till +45°. Vinkelns G positiva värde motsvarar utloppsdelens 10 avlänkning i riktning mot skovlarnas 5a rotationsriktning C. Ut- loppsdelarna 10 visas i fig 4 med heldragna linjer.

Vinkelns a negativa värde motsvarar avlänkningen av den med streckade linjer visade utloppsdelen l0a i den med skovlarnas Sa rotationsriktning C sammanfallande riktningen. I För att öka fläktens axiella tryck under avlösnings- förhållanden måste ett avlösbart flöde B, som lämnar den ringformade kanalen 8 (fig 2) genom utloppskanalen 8b, som sträcker sig mellan innermanteln 7 och inlopps- rörstycket 4 över avståndet b, vridas mot rotations- riktningen C för rotorns skovlar Sa, vilket säkerställas genom att en konkav sida 12 (fig 4) hos varje riktskovels 9 utloppsdel 10 är vänd mot rotorskovelns Sa tryckmatnings- sida 13 (fig 3) och är avlänkad från den radiella rikt- ningen r med en vinkel u av högst +45°. Ett dylikt läge för skovlarnas 9 utloppsdelar 10 medverkar till att styra det avlösta flödet B mot rotorskovlarnas Sa_ rotationsriktning C. En dylik konstruktiv utformning av riktskovlarna 9 bidrar till att det vridna, avlösta flödet B (fig 2) tryckes mot en genomströmningsdels 14 periferi framför rotorskovlarna 5a, vilket förbättrar passagen av ett huvudflödet E som inmatas genom inlopps- rörstycket 4, samtidigt som det axiella tryck, som skall alstras av fläkten, blir högre.

I en annan utföringsform av fläkten måste det avlösta flödet, som lämnar den ringformade kammaren 8 genom utloppskanalen 8b, styras i rotationsriktningen C för rotorns 5 skovlar Sa, om man önskar minska fläktens axiella tryck under avlösningsströmningsförhållanden.

Detta möjliggöres genom att den konkava delen l2a av varje riktskovels 9 utloppsdelar l0a (fig 4) i denna utföringsform är vänd mot rotorskovelns 5a sugsida 15 (fig 3) och är avlänkad från den radiella riktningen r med en vinkel u av högst -45°. 10 15 20 25 30 35 451 873 7 För att det avlösta flödet B skall kunna vridas effektivare kan kanter 16 av utloppsdelarna 10 (fig 4) och 10a med den konkava sidan 12 respektive l2a radiellt skjuta ut en liten sträcka in i genomströmningsdelen 14 utanför innermantelns 7 innerdiameter.

Dessutom är förhållandet mellan riktskovelns 9 bredd l (fig 2) och kanalens 8a bredd a vid inloppet i den ringformade kammaren 8 och förhållandet mellan skovelns 9 bredd l (fig 2) och kanalens 8b bredd b vid utloppet från kammaren 8, d v s 1/a = 2:1 till 3:1 respek- tive l/b = l,4:l till l,6:l, medan förhållandet h/1 mellan skovelns 9 höjd h och dess bredd l varierar mellan 0,4:l och 0,65:l. V För att bättre kunna tiuföra huvuaflöaet E (fig 2) till rotorskovlarna 5a är ett strömlinjeformat organ 17 (fig l) anordnat i inloppsrörstycket 4. Ett flöde F, som lämnar rotorskovlarna 5a, är avsett att vridas medelst en s k rätnings- eller vridanordning 18, som kan vara av en godtycklig, känd, lämplig konstruktion.

I en optimal utföringsform av uppfinningen kan inloppsrörstyckets 4 innerdiameter D1 (fig 2) variera mellan l och 1,01 av rotorns skovelkransmässiga ytter- diameter D2.

Om förhållandet D1/D2 är större än l/1,01, förhindrar det flöde E, som skall sugas in genom rörstycket 4, passage av flödet från den ríngformade kanalen 8b, vilket försämrar fläktens arbete. Det är lämpligt, att för- hållandet mellan innermantelns 7 innerdiameter D3 och dia- metern D2 varierar mellan l,0l:l och l,05:1, vilket bidrar till att genomströmningsdelen 14 framför skovlarna Sa optimalt fylles med flödet.

Axialfläkten fungerar på följande sätt.

När rotorn 5 med skovlarna Sa roterar i riktningen C, införes det flöde E, som skall sugas in, genom inlopps- rörstycket 4 i genomströmningsdelen 14, varefter flödet strömmar mellan skovlarna 5a och genom vridanordningen 18, varvid det i axiell riktning, i form av flödet F, lämnar 10 15 20 25 30 35 451W873 8 fläkten, varför ett bestämt tryck och ett bestämt luft- tillförselflöde àstadkommes i en till fläkten ansluten rörledning 19. Allteftersom motståndet i rörledningen 19 ökar, minskar lufttillförseln samtidigt som trycket 3 blir högre. Vid den lufttillförsel, som motsvarar maximi- trycket, avlöses flödet (strömningen) i skovlarnas Sa periferidel, varvid flödets B avlösta del slungas medelst centrifugalkraften från inloppskanterna 6 och genom kanalen 8a samt inmatas i den ringformade kammaren 8, där den avlösta delen över avsnittet med bredden c (fig 3) vrides (tillbaka) i axiell riktning och därefter över avsnittet b avlänkas radiellt, bringas att vrida sig och strömmar ut i genomströmningsdelen 14. Genom att det avlösta flödet B bringas att vrida sig, tryckes det bort mot genomströmningsdelens 14 periferi, varför det icke förhindrar inmatningen av huvudflödet E, som skall sugas in, vilket bidrar till att öka trycket sam- tidigt som fläkten arbetar stabilt.

Om man vid de aktuella driftförhållandena för fläkten måste öka trycket (det axiella lufttrycket) vid arbete med minskad lufttillförsel, avlänkas utlopps- delarna 10 vinkeln a av upp till +45°, varför det av- lösta flödet B - samtidigt som det strömmar genom utlopps- kanalen 8b från den ringformade kammaren 8 - bringas att vrida sig i en riktning 20 (fig 4) mot rotorskov- larnas 5a vridningsriktning C, vilket resulterar i en motsvarande ökning av det tryck, som fläkten alstrar i rörledningen 19. Detta tryck är representerat av en kurva d i fíg 5, där W och o betecknar trycket respek- tive lufttillförseln, varvid W är avsatt längs ordinatan och W längs abskissan. om man vid någon möj1ig: ariftförhå11anae för f1äkuen icke behöver åstadkomma ett högt lufttryck vid minskad lufttillförsel utan önskar minska detta, avlänkas utlopps- delarna l0a från den radiella riktningen r vinkeln a av upp till -45°, varför det avlösta flödet - samtidigt som det strömmar ut från kanalen 8b - bringas att vrida /zl 1 v) 10 15 20 25 30 35 451 873 9 sig i en riktning 20a, som sammanfaller med rotorskov- larnas Sa rotationsriktníng C, vilket resulterar i en motsvarande minskning av det tryck, som fläkten alstrar i rörledningen 19 (se kurvan e i fig 5).

Kurvan f representerar fläktens driftegenskaper (karakteristik) vid minskad tillförsel, när riktskovlarnas utloppsdel är avlänkad i förhållandevis låg grad från den radiella riktningen r.

Kurvan g representerar den kända fläktens tillförsel- luftstryckkarakteristik under avlösningsströmningsför- hållanden.

Den enligt föreliggande uppfinning utformade axial- fläkten gör det möjligt att vid arbete under avlösnings- strömningsförhàllanden avsevärt öka lufttrycket och lufttillförseln, förbättra driftsekonomin och öka om- rådet för fläktens verksamma drifttillstànd. Dessutom kan man ändra fläktens tillförselluftstryckkarakteristik inom området för minskad luftillförsel i beroende av de förutbestämda driftförhállandena för fläkten.

I ett antal fall, när ett högre lufttryck måste alstras i rörledningen 19, användes axialfläktar med minst två steg, varvid fläktarnas varje steg 21 (fig 6), 22 är utformat på samma sätt som den ovan beskrivna enstegsaxialfläkten.

Allteftersom strömningsmotstândet i en rörledning 23 blir högre, avlöses flödet i periferidelen av skovlarna Sa i tvåstegsaxialfläkten vid den mot maximitrycket svarande lufttillförseln, men varje steg 21 och 22 kommer att arbeta stabilt tack vare det ovan beskrivna verknings- sättet hos de ringformade radiella gallren ll.

För övrigt, bl a vad avser fläktens funktion vid minskad lufttillförsel och inom ett ökat område för fläktens verksamma driftillstånd, fungerar tvástegs- fläkten på samma sätt som den ovan beskrivna enstegs- fläkten. Pá liknande sätt arbetar även axialfläktar av detta slag med tre och flera steg.

De ovan beskrivna utföringsformerna av en- och tvástegsaxialfläkten med den ringformade kammaren 8, innermanteln 7 och det ringformade radiella gallret ll 451 875 10 gör det alltså möjligt att avsevärt öka området för fläktens verksamma drifttillstånd, att öka lufttrycket och att förbättra effektiviteten jämfört med kända fläktar av detta slag. »~ Axialfläktarna enligt föreliggande uppfinning kan därför få ett mer utbrett industriellt användningsområde. d'

Claims (5)

10 15 20 25 30 451 873 11 PATENTKRAV

1. Axialfläkt, innefattande ett med halsdelar ut- format hus (1), som är uppbyggt av en inloppsdel (2) och en utloppsdel (3), varvid utloppsdelens (3) inner- diameter är mindre än inloppsdelens (2) innerdiameter, varvid intill inloppsdelen (2) är anordnat ett inlopps- rörstycke (4), vars innerdiameter i huvudsak är lika med innerdiamtern hos husets (1) utloppsdel (3), i vilken en rotor (5) med skovlar (Sa) är anordnad på ett sådant sätt, att skovlarnas (Sa) inloppskanter (6) är anord- nade i husets (l) inloppsdel (2), i vilken på ett visst avstånd från inloppsrörstycket (4) och koaxiellt med huset (1) är anordnad en innermantel (7), som tillsammans med huset (1) bildar en ringformad kammare (8), som vid den mot rotorn (5) vända sidan och vid den mot in- loppsrörstycket (4) vända sidan är försedd med en inlopps- kanal (Ba) respektive en utloppskanal (8b), varvid i den ringformade kammaren (8) riktskovlar (9) är anordnade på ett sådant sätt, att riktskovlarnas (9) utloppsdelar (l0,10a) är riktade mot inloppsrörstycket (4), k ä n - n e t e c k n a d av, att riktskovlarnas (9) utlopps- delar (10,10a) sträcker sig ända till inloppsrörstycket (4) och att skovlarna (9) över ett avsnitt mellan inlopps- rörstycket (4) och innermanteln (7) är radiellt båg- formade, varigenom ett ringformat, radiellt galler bildas.

2. Fläkt enligt patentkravet l, k ä n n e t e c k - n a d av, att varje riktskovels (9) utloppsdel (l0,l0a) är avlânkad från den radiella riktningen med en vinkel {d} av från -45° till +45°.

3. Fläkt enligt patentkravet 1, av, att förhållandet mellan varje riktskovels (9) k ä n n e t e c k - n a d bredd (1) och bredden (a) av inloppskanalen (8a) i den ringformade kammaren (8) varierar mellan 2:1 och 3:1, medan förhållandet mellan varje riktskovels (9) bredd (l) och bredden (b) av den ringformade kammarens (8) utlopps- 10 451 875 12 kanal (8b) är mellan l,4:l och l,6:l, varvid förhållandet mellan varje riktskovels (9) höjd (h) och dess bredd (1) är mellan 0,4:l och 0,65:l.

4. Fläkt enligt patentkravet l, k ä n n e t e c k - n a d av, att förhållandet mellan inloppsrörstyckets (4) innerdiameter och rotorns (5) skovelkransmässiga ytter- diameter är mellan 1:1 och l,0l:1. I

5. Fläkt enligt patentkravet 1, k ä n n e t e c k - n a d av, att förhållandet mellan innermantelns (7) diameter och rotorskovlarnas (Sa) ytterdiameter är mellan 1,b1=1 øch 1,os=1. ll