CH461015A - Spaltflügelrad für axiale Strömungsmaschinen sowie dessen Verwendung für Lüfter und Gebläse - Google Patents

Description

      Spaltflügelrad    für     axiale    Strömungsmaschinen sowie dessen Verwendung für     Lüfter    und Gebläse    Die     Erfindung    betrifft ein     Spaltflügelrad    für axiale  Strömungsmaschinen, das als Lauf- und/oder Leitrad  arbeitet, sowie eine Verwendung des     Spaltflügelrades    für  Lüfter und Gebläse, die als ein- oder mehrstufige Ma  schinen ausgebildet sein können.  



  Es ist bekannt,     Spaltflügelgitter    für einen bestimm  ten Zweck zu berechnen und für die gefundene Lösung  der Schaufelanordnung die Schaufeln feststehend auszu  führen. Die     Umlenkeigenschaften    der     Spaltflügelgitter     und damit im engsten Zusammenhang stehend die Kenn  linien, verstanden als Abhängigkeit des Druckes von der  Fördermenge, und der Wirkungsgrad von axialen Strö  mungsmaschinen, die mit derartigen Gittern ausgestattet  sind, werden in sehr weitem Masse von der gegenseitigen  Lage von Eintrittsschaufel, Austrittsschaufel und Spalt  beeinflusst.

   Eine starre Anordnung der Schaufeln ist für  die Erzielung günstigster Verhältnisse nachteilig, weil  erfahrungsgemäss zwischen dem Betriebspunkt, der bei  der Berechnung     zugrundegelegt    wurde und dem sich in  einer Anlage tatsächlich einstellenden Betriebspunkt Ab  weichungen vorhanden sind, die     nachträglich    infolge  Fehlens der     Verstellmöglichkeit    nicht mehr korrigiert  werden können.  



  Es ist weiterhin eine Anordnung bekannt, bei der die  Austrittsschaufel unmittelbar an der Eintrittsschaufel  schwenkbar befestigt ist, ähnlich wie bei Flugzeugtrag  flügeln. Eine solche Ähnlichkeit besteht auch bei der  Ausbildung der Austrittsschaufel als Hilfsschaufel. Die  Austrittsschaufel ist in ganz geringem Abstand hinter  der Eintrittsschaufel schwenkbar angeordnet, und die  Verstellung wird mechanisch oder hydraulisch vorge  nommen.  



  Es ist auch bekannt, Eintrittsschaufel und/oder Aus  trittsschaufel wie bei normalen     Axialrädern    drehbar an  zuordnen. Ebenso ist auch die Anordnung von Schaufeln  in zur Umfangsrichtung geneigten, schraubenlinienför  migen Nuten bekannt, deren Steigung meist dem Gitter  staffelungswinkel entspricht. Dadurch ist neben der  Schaufeldrehung auch eine     Änderung    des axialen Ab  standes von Eintrittsschaufel und Austrittsschaufel mög-         lich,    jedoch nur nach Massgabe der unveränderlichen  Neigung der Nuten.  



  Den bekannt gewordenen     Verstellanordnungen    haf  tet der Mangel an, dass eine Möglichkeit zur umfassen  den Beeinflussung von Druck- und Lieferziffer sowie des  Wirkungsgrades durch die Veränderung der     Umlenk-          eigenschaften    des     Spaltflügelgitters    nicht vorhanden ist.  



  Sofern Eintritts- und/oder Austrittsschaufel nur  drehbar ausgeführt sind, so ist die Staffelung durch Dre  hen derselben möglich. Der axiale Abstand von der Pro  filhinterkante der Eintrittsschaufel zur Profilnase der       Austrittsschaufel        wlird    zwangsläufig mit verändert, ohne  dass die Möglichkeit gegeben ist, diesen nach strömungs  technischen Erfordernissen beeinflussen zu können.  



  Wenn die Austrittsschaufel unmittelbar an der Ein  trittsschaufel drehbar befestigt ist, so können beide nur  unter Beibehaltung der vorgegebenen Neigungswinkel  gegeneinander verstellt werden.  



  Die bekannten     Spaltflügelräder    können besonders bei  sich ändernden Verhältnissen hinsichtlich der Förder  menge und des Druckes, wie diese zum Beispiel in einer  Grube vorkommen, wenn die Grubenweite infolge fort  schreitenden Abbaues zunimmt, nicht den neuen Bedin  gungen optimal angepasst werden.  



  Der Zweck der Erfindung besteht darin, die den be  kannten Ausführungen anhaftenden Nachteile     weitge-          hendst    zu beseitigen und die     Spaltflügelräder    so zu ge  stalten,- dass diese sich ändernden Bedingungen laufend  angepasst werden können.  



  Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Spalt  flügelrad für axiale Strömungsmaschinen, insbesondere  für Lüfter und Gebläse, zu schaffen, das mittels einer       Änderung    der Gittergeometrie durch Verstellung von  Eintritts- und/oder Austrittsschaufel ermöglicht, opti  male Gittereigenschaften zu erreichen und die bei axialen  Strömungsmaschinen sehr günstigen Regeleigenschaften  durch Schaufelverstellung zu erzielen.  



  Erfindungsgemäss wird das nun dadurch erreicht,  dass Eintrittsschaufeln und/oder Austrittsschaufeln um      eine radial gerichtete Achse, die durch einen Punkt des  Profilschnittes verläuft, drehbar sind und ein Austritts  schaufeltragkörper gegenüber einem     Eintrittsschaufel-          tragkörper    in     Umfangsrichtung    drehbar und parallel zur  Antriebsachse verschiebbar ausgebildet ist.  



  Die Eintrittsschaufeln und/oder     Austrittsschaufeln     können einzeln oder mittels eines     Verstellungsmechanis-          mus    gleichzeitig drehbar sein. Die     Verdrehbarkeit    des  Tragringes gegenüber dem     Nabenkörper    in Umfangs  richtung ist dabei     vorteilhaft    auf eine Schaufelteilung be  schränkt.  



  Die Verschiebung parallel zur Antriebsachse von       Nabenkörper    und Tragring des     Spaltflügelrades    gegen  einander ist zweckmässig so gewählt, dass sich in Um  fangsrichtung gesehen Eintrittsschaufeln und Austritts  schaufeln axial überdecken oder durch einen Spalt ge  trennt sind. Eine Relativbewegung des Tragringes gegen  über dem     Nabenkörper    kann durch     Schraubenbolzen    am  Tragring und Gewindebüchsen bewirkt sein, die drehbar  im     Nabenkörper    angebracht sein und über Zahnräder  gleichmässig gedreht werden können. Es können aber  auch hydraulisch oder pneumatisch betätigte Servomoto  ren zur axialen Verstellung benutzt werden.  



  Sämtliche     Verstellbewegungen    können je nach Aus  führungsplan wahlweise im Stillstand oder bei Rotation  durchführbar sein.  



  Bei Anwendung eines     Spaltflügelrades    können die  Druck- und Lieferzahl wesentlich,     nämlich    um das Zwei  bis Dreifache gesteigert werden. Die     Umlenkeigenschaf-          ten    der     Spaltflügelgitter    und damit verbunden die Kenn  linien der axialen Strömungsmaschinen sind in sehr weit  gehendem Masse durch die gegenseitige Lage von Ein  gangs- und     Ausgangsschaufel        und    dem     vorhandenen     Spalt beeinflussbar. Auch der Wirkungsgrad der axialen  Strömungsmaschine kann durch die Lage der Schaufeln  zueinander günstig beeinflusst werden.

   Einen grossen       Vorteil    bieten die     Verstellmöglichkeiten    für die Gestal  tung eines regelbaren Lüfters oder     Bebläses.     



  Die Erfindung soll nachstehend an einem Ausfüh  rungsbeispiel näher erläutert werden:  In der zugehörigen Zeichnung zeigen:       Fig.    1 die Möglichkeiten einer Schaufelverstellung,       Fig.    2 die Ansicht eines     Spaltflügelrades    als Laufrad  entgegen der     Durchströmungsrichtung    mit im Stillstand  verstellbaren Elementen,       Fig.    3 die Ansicht des     Spaltflügelrades    in der Durch  strömungsrichtung,       Fig.    4 den Schnitt     A-A        Fig.    2.  



  In     Fig.    1 sind die einzelnen     Verstelhnöglichkeiten,     und zwar die Drehung von Eingangs- und Ausgangs  schaufel um     eine        radial.        gerichtete        Achse,    die     Drehung        in     Umfangsrichtung und die axiale Verschiebung von Ein  gangs- und Ausgangsschaufel     gegeneinander    dargestellt.  



  Das auf der Antriebswelle 1 sitzende     Spaltflügelrad     ist in der Weise aufgebaut, dass die     Schaufeln    auf zwei       Tragkörpern    angeordnet sind, von denen der Eingangs  schaufeltragkörper 2     mit    der Nabe 2a auf der Welle 1  befestigt ist. Der     Ausgangsschaufeltragkörper    3 ist über  die Nabe 3a     mit    einer zweckentsprechend gewählten  Passung auf dem     Eingangsschaufeltragkörper    2 gelagert.  Die     Eingangsschaufeln    4 sind durch Tragzapfen 5 und  Muttern 6     mit    dem     Eingangsschaufeltragkörper    2 leicht  lösbar verbunden.

   Analog sind die Ausgangsschaufeln 7  über Tragzapfen 8 und Muttern 9 mit dem Ausgangs  schaufeltragkörper 3 leicht lösbar verbunden.     Im    Aus-         gangsschaufeltragkörper    3 sind     Bolzen    10 so befestigt,  dass der Bund 11 der     Bolzen    10     an    diesem     anliegt.    Mit  den     Muttern    12 wird der     Ausgangsschaufeltragkörper    3  auf dem Schaft 13 der     Bolzen    10, welche durch Verstell  schlitze 14 gesteckt sind, befestigt.

   Die     mit    Gewinde 15  versehene Seite der     Bolzen    10 steht mit den Gewinde  büchsen 16, die im     Eingangsschaufeltragkörper    2 dreh  bar gelagert sind, im Eingriff. Die Gewindebüchsen 16  sind mit den     Zahnrädern    17 fest verbunden und stehen       mit    dem     Ritzel    18 im Eingriff, das an seinem Umfang  Nuten 19 besitzt. In der Praxis wird man in der Regel  drei     Bolzen    10,     Verstellschlitze    14,     Gewindebüchsen    16  und     Zahnräder    17 wählen, die gleichmässig auf einem  Teilkreis angeordnet sind.  



  Die Verstellung der Eingangsschaufeln 4 und der  Ausgangsschaufeln 7 erfolgt durch das Lösen der Mutter  6 und 9, die gegen das Lockern unter dem     Einfluss    der  Flieh- und Strömungskräfte durch an sich bekannte       Massnahmen    gesichert sind. Danach werden die     Ein-          gangsschaufeln    4 und Ausgangsschaufeln 6 mit einer  Lehre um die Tragzapfen 5 und 8 in die gewünschte  Gitterstaffelung gedreht und die     Muttern    6 und 9 wieder       angezogen    und gesichert. Sollen die Eingangsschaufeln 4  und Ausgangsschaufeln 7 in     Umfangsrichtung    gegenein  ander verstellt werden, so sind die Muttern 12 zu lösen.

    Der     Ausgangsschaufeltragkörper    3 kann gegen den Ein  gangsschaufeltragkörper 2 nach Massgabe der Länge  der     Verstellschlitze    14, die in     Umfangsrichtung    betrach  tet, so lang sind, dass sie die Drehung um das Mass einer  Schaufelteilung gestatten, gedreht werden.  



  Nach dem Lösen einer nicht gezeigten Sicherung des       Ritzels    18 gegen Drehung ist es möglich, dieses mit Hilfe  eines Hakenschlüssels, der in die Nuten 19 eingreift, auf  dem     Eingangsschaufeltragkörper    2 zu drehen. Dadurch  geraten auch die Gewindebüchsen 16 über die Zahn  räder 17 in Drehung. Die     Bolzen    10 werden dadurch in       axialer    Richtung verschoben, und es     erfolgt    gleichzeitig  auch die     axiale    Verschiebung des     Ausgangsschaufeltrag-          körpers    3 gegen den     Eingangsschaufeltragkörper    2.

Claims (1)

1. PATENTANSPRUCH I Spaltflügelrad für axiale Strömungsmaschinen, das als Lauf- und/oder Leitrad arbeitet, dadurch gekenn zeichnet, dass Eintrittsschaufeln (4) und/oder Austritts schaufeln (7) um eine radial gerichtete Achse, die durch einen Punkt des Profilschnittes verläuft, drehbar sind und ein Austrittsschaufeltragkörper (3) gegenüber einem Eintrittsschaufeltragkörper (2) in Umfangsrichtung dreh bar und parallel zur Antriebsachse verschiebbar ausge bildet ist.

   UNTERANSPRÜCHE 1. Spaltflügelrad nach Patentanspruch I, dadurch ge kennzeichnet, dass die Eintrittsschaufeln (4) und/oder Austrittsschaufeln (7) einzeln oder mittels eines Verstell mechanismus gleichzeitig drehbar sind. 2. Spaltflügelrad nach Patentanspruch I, dadurch ge kennzeichnet, dass der Austrittsschaufeltragkörper (3) um eine Schaufelteilung gegenüber dem Eintrittsschau feltragkörper (2) drehbar ist.

   3. Spaltflügelrad nach Patentanspruch I, gekenn zeichnet durch ein solches Mass der Verschiebung, dass sich in Umfangsrichtung gesehen Eintrittsschaufeln (4) und Austrittsschaufeln (7) axial überdecken oder durch einen Spalt getrennt sind. 4. Spaltflügelrad nach Patentanspruch I, dadurch gekennzeichnet, dass sämtliche Verstellbewegungen wahlweise bei Stillstand oder bei Rotation durchführbar sind. PATENTANSPRUCH II Verwendung des Spaltflügelrades nach Patentan spruch I für Lüfter und Gebläse.