Vielstufiges Axialgebläse. Die Erfindung betrifft ein vielstufiges Axialgebläse, insbesondere für Windkanäle grosser Abmessungen und grosser Leistungen.
Bei Axialgebläsen für Windkanäle, welche oft zudem ein grosses Druckverhältnis zu er zeugen haben, wird der Läufer gross und schwer, so dass es schwierig ist, ihn so zu lagern, dass die Lagerbeanspruchungen inner halb zulässiger Grenzen bleiben.
Da solehe -#Vindkanalgebläse praktisch bei jeder beliebigen Drehzahl zwischen Null und dem Höchstwert betrieben werden sollen, muss die kritische Drehzahl des Läufers oberhalb der Höchstdrehzahl liegen, welche Forderung zu recht erheblichen Wellendurehmessern auch in den Lagerpartien führt.
Ferner wird bei derart gTossen Gebläsen der Axialsehub beträchtlich, so dass es oft Sehwierigkeiten bereitet, diesen Sehub in einem einzigen Axiallager aufzunehmen, und es sind unter Umständen mehr oder weniger wirksame Druckausgleichkolben vorzusehen.
Die bekannte Unterteilung eines Gebläses ir_ zwei oder mehrere hintereinandergeschal- tete Teilgebläse mit separatem Gehäuse, welche erlauben würde, diese Schwierigkeiten zu überwinden, ist indessen bei Windkanälen nicht erwünscht, da die Strömungsverluste in den Umlenkungen und Verbindungsleitungen von einem Gehäuse zum andern zu gross würden.
Erfindungsgemäss werden nun die genann ten Schwierigkeiten dadurch behoben, dass bei einem vielstufigen Axialgebläse der Läufer in mindestens zwei gesondert ge lagerte und nachgiebig miteinander gekup- pelte Teilläufer unterteilt ist, wobei jeder Teilläufer auch ein eigenes Axiallager auf weist und die gleichachsig angeordneten Teil läufer in einem mindestens angenähert als gerades Rohr ausgebildeten Gehäuse unter gebracht sind.
Bei dieser Ausbildung eines vielstufigen Axialgebläses weisen nun die Teilläufer klei neres Gewicht auf und können deshalb in normalen Traglagern gelagert werden. Jeder Teilläufer ist entsprechend kürzer, so dass bei hinreichender Bemessung mit Bezug auf die kritische Drehzahl der Durchmesser derWelle an den Lagerstellen nicht übermässig gross wird. Ferner führt die Unterteilung in zwei oder mehrere Läufer auch auf eine Verkleine rung des auf jeden Teilläufer entfallenden Axialschubes, so dass diese mit normalen Axiallagern ausgerüstet werden können.
Dadurch, dass das gemeinsame Gehäuse mindestens angenähert als gerades Rohr aus gebildet ist, wird praktisch jegliche Umlen kung des Strömungsmittels beim Übertritt von einem Teilläufer zum nächsten vermieden und so ein kleinster Strömungswiders tand erhalten.
In der beiliegenden Zeichnung ist eine Ausführungsform des erfindungsgemäss aus gebildeten Axialgebläses und Varianten bei spielsweise dargestellt. Es zeigen: Fig.1 einen axialen Längsschnitt durch ein Gebläse mit drei Teilläufern und die Pig. 2 bis 4 Varianten für die Ausbildung der einzelnen Gebläseteile.
Bei dem in Fig. 1 dargestellten vielstufi gen Axialgebläse ist der Läufer in drei be- schaufelte Teilläufer 1, 2 und 3 unterteilt, welche nacheinander vom Strömungsmittel beaufschlagt werden und in einem aus den Teilen 4, 5, 6, 7, 8, 9, 10 bestehenden, als gerades Rohr ausgebildeten Gehäuse unter gebracht sind. Die einzelnen Teilläufer sind für sich gesondert in Lagern 11, 12, bzw. 13, 14 und 15, 16 gelagert. Die Lager 11, 13 und 15 dienen gleichzeitig als Traglager und Axiallager, so dass also auch jeder Teilläufer ein eigenes Axiallager aufweist.
Die einzelnen Läufer sind ferner durch nachgiebige Kupplungen 17 und 18 mitein ander verbunden, welche eine kleine gegen seitige axiale Verschiebung der Läufer ge statten und damit bewirken, dass der Axia.l- schub jedes Teilläufers vom zugehörigen Axiallager aufgenommen wird.
Beim übertritt von einem Teilläufer zum nächsten strömt das Fördermittel durch ring förmige, zwischen den Läufern liegende Strö mungsräume 19 bzw. 20. Diese werden nach innen von zylindrischen Rohren 21 bzw. 22 begrenzt, welche die Lager 12, 13 bzw. 14, 15 umschliessen.
Die Gehäuseteile 4, 5, 6, 7, 8, 9, 10 sind lösbar miteinander verbunden in der Weise, dass die die Teilläufer tongebenden, mit Leit- schaufeln versehenen Gehäuseteile 5, 7 und 9 für sich entfernt werden können. Die einzel nen Gehäuseteile werden zweckmässig durch horizontale Teilfugen in je zwei Hälften unterteilt ausgeführt.
Bei der in Fig.1 dargestellten Ausfüh rungsform ist das ganze Gehäuse zylindrisch. Es können aber auch einzelne Teile des Ge häuses konisch ausgeführt werden. In Fig.2 ist ein Teilläufer 23 dargestellt, welcher von einem konischen Gehäuseteil 24 umgeben ist. An den Gehäuseteil 24 schliessen dagegen zwischen diesem Teilläufer und den benach barten nicht gezeichneten Teilläufern liegende Gehäuseteile 25 und 26 an, welche zylindrisch ausgebildet sind. Die Fig. 3 zeigt einen Längsschnitt durch einen Teil einer weiteren Ausführungsform des Erfindungsgegenstandes.
Zwei Teilläufer 2 7 und 28 sind von zylindrischen Gehäuse teilen 29 und 30 umgeben, welche beidseitig an einen zwischen den Teilläufern liegenden konischen Gehäuseteil 31 anschliessen.
Es können aber auch gleichzeitig einzelne der die Teilläufer umgebenden Gehäuseteile und einzelne der zwischen den Teilläufern liegenden Gehäuseteile konisch ausgeführt werden, oder es kann gegebenenfalls auch das ganze Gehäuse konisch sein.
Fig. 4 zeigt eine besondere Ausbildung der Begrenzungen des zwischen zwei Teilläufern 32 und 33 liegenden ringförmigen Strömungs raumes. Dieser wird nach aussen durch einen zylindrischen Gehäuseteil 34 begrenzt. Die innere Begrenzung wird durch ein Rohr 35 gebildet, welches eine solche Form aufweist, dass sich der ringförmige Strömungsrauen 36 in Strömungsrichtun,, vorerst, erweitert und einen ringförmigen Diffusor bildet, uni sich darauf bis zum Eintritt in den nächsten Teil läufer wieder düsenartig zu verengen.
Durch eine solche Ausbildung dieses Strö mungsraumes kann, insbesondere, wenn vom Austritt aus einem Teilläufer bis zum Ein tritt in den nächsten Teilläufer vom Strö mungsmittel eine längere Strecke zu durch laufen ist, infolge Erniedrigung der Strö mungsgeschwindigkeit auf einem Teil des Weges eine Verniindeiiin- der Reibungs verluste erzielt werden. Ausserdem wird durch die düsenartige Verengung vor dem Eintritt. in die Schaufelung des Teilläufers 33 eine geordnete Strömung erzielt.
Multi-stage axial fan. The invention relates to a multi-stage axial fan, in particular for wind tunnels of large dimensions and high outputs.
In the case of axial fans for wind tunnels, which also often have a large pressure ratio to generate, the runner is large and heavy, so that it is difficult to store it so that the bearing loads remain within permissible limits.
Since the solehe - # Vindkanal blower should be operated practically at any speed between zero and the maximum value, the critical speed of the rotor must be above the maximum speed, which requirement leads to quite considerable shaft diameter in the bearing sections.
Furthermore, the axial stroke is considerable with such large blowers, so that it is often difficult to absorb this stroke in a single axial bearing, and more or less effective pressure compensation pistons may have to be provided.
The known subdivision of a fan ir_ two or more series-connected partial fans with a separate housing, which would allow these difficulties to be overcome, is not desirable in wind tunnels, since the flow losses in the deflections and connecting lines from one housing to the other would be too great.
According to the invention, the difficulties mentioned are now resolved in that, in a multi-stage axial fan, the rotor is subdivided into at least two separately stored and resiliently coupled partial rotors, each partial rotor also having its own axial bearing and the coaxially arranged partial rotors in one at least approximately as a straight tube housing are brought under.
In this design of a multi-stage axial fan, the partial runners now have smaller weight and can therefore be stored in normal bearing bearings. Each partial rotor is correspondingly shorter, so that with sufficient dimensioning with regard to the critical speed, the diameter of the shaft at the bearing points does not become excessively large. Furthermore, the division into two or more rotors also leads to a reduction in the axial thrust allocated to each partial rotor, so that they can be equipped with normal axial bearings.
Because the common housing is formed at least approximately as a straight tube, practically any deflection of the fluid when passing from one part runner to the next is avoided and a very small flow resistance is thus obtained.
In the accompanying drawing, an embodiment of the axial fan formed according to the invention and variants is shown for example. They show: FIG. 1 an axial longitudinal section through a fan with three partial rotors and the pig. 2 to 4 variants for the design of the individual fan parts.
In the multi-stage axial fan shown in FIG. 1, the rotor is divided into three bladed partial rotors 1, 2 and 3, which are acted upon by the fluid one after the other and in one of the parts 4, 5, 6, 7, 8, 9, 10 existing, designed as a straight tube housing are placed under. The individual partial runners are stored separately in bearings 11, 12 or 13, 14 and 15, 16. The bearings 11, 13 and 15 serve at the same time as support bearings and axial bearings, so that each partial rotor has its own axial bearing.
The individual rotors are also connected to one another by flexible couplings 17 and 18, which provide a small mutual axial displacement of the rotors and thus ensure that the axial thrust of each partial rotor is absorbed by the associated axial bearing.
When passing from one part runner to the next, the funding flows through ring-shaped Strö flow spaces 19 and 20 located between the runners. These are bounded inward by cylindrical tubes 21 and 22, which enclose the bearings 12, 13 and 14, 15 .
The housing parts 4, 5, 6, 7, 8, 9, 10 are detachably connected to one another in such a way that the housing parts 5, 7 and 9 which sound the part runners and are provided with guide vanes can be removed separately. The individual housing parts are expediently divided into two halves by horizontal butt joints.
In the embodiment shown in Figure 1, the entire housing is cylindrical. However, individual parts of the housing can also be made conical. FIG. 2 shows a partial rotor 23 which is surrounded by a conical housing part 24. On the other hand, the housing part 24 adjoins the housing parts 25 and 26 which are cylindrical and which are located between this part runner and the neighboring part runners (not shown). 3 shows a longitudinal section through part of a further embodiment of the subject matter of the invention.
Two partial runners 2 7 and 28 are surrounded by cylindrical housing parts 29 and 30, which are connected on both sides to a conical housing part 31 located between the partial runners.
However, at the same time, some of the housing parts surrounding the partial rotors and some of the housing parts lying between the partial rotors can be made conical, or the entire housing can optionally also be conical.
Fig. 4 shows a special design of the boundaries of the annular flow space between two partial runners 32 and 33. This is limited to the outside by a cylindrical housing part 34. The inner boundary is formed by a tube 35, which has a shape such that the annular flow groove 36 initially widens in the direction of flow and forms an annular diffuser, which then narrows again like a nozzle until it enters the next part of the runner .
Such a design of this flow space can, in particular if a longer distance is to be run by the flow means from the exit from one part runner to the entry into the next part runner, due to the lowering of the flow speed on part of the path a vernier Frictional losses can be achieved. In addition, the nozzle-like constriction in front of the entrance. an orderly flow is achieved in the blades of the partial rotor 33.