CZ20003453A3

CZ20003453A3 - Axiální ventilátor

Info

Publication number: CZ20003453A3
Application number: CZ20003453A
Authority: CZ
Inventors: Alessandro Spaggiari
Original assignee: Spal S. R. L.
Priority date: 1998-03-23
Filing date: 1999-03-18
Publication date: 2001-11-14
Also published as: AR018791A1; HUP0101286A2; RO120215B1; EP0945625B1; CN1139730C; IL138549A0; IL138549A; SK14252000A3; EP0945625A1; WO1999049223A1; HUP0101286A3; AU2635899A; RU2208712C2; CA2324951A1; CN1294659A; KR20010042149A; PL343251A1; JP2002507699A; BR9908990A; US6554574B1

Description

Předložený vynález se týká axiálního ventilátoru pro uvádění vzduchu do pohybu skrze tepelný výměník, který je vhodný pro použití v chladících a ohřívacích systémech motorových vozidel.

Ventilátory tohoto typu musí splňovat určité požadavky, jako jsou: nízká hladinu hluku, vysoká účinnost, kompaktní rozměry a schopnost dosáhnout dobrých hodnot tlakové energie proudu a výkonu. Dosavadní stav techniky

Patent EP 0 553 598 B téhož přihlašovatele popisuje ventilátor s lopatkami, které jsou rozmístěny v rozestupu se stejnými úhly. Lopatky mají konstantní hloubku profilu podél celé délky a jsou ohraničeny čelním a zadním okrajem, dvěma oblouky, které po promítnutí do roviny otáčení jsou dva oblouky kružnice.

Ačkoliv ventilátory vyrobené ve shodě s tímto patentem dosahují dobrých výsledků co se týče účinnosti a nízkého akustického tlaku, přítomnost hluku může dráždit lidské ucho.

Ve skutečnosti, s lopatkami rozmístěnými v rozestupech se stejnými úhly, nastávají případy rezonance s hlavním svrchním tónem jehož frekvence je výsledkem počtu rotací za sekundu kola větráku násobeném počtem lopatek. Tato rezonance způsobuje syčivý zvuk, který může být nepříjemný lidskému uchu.

I když způsobovaný vjem podráždění je hlavně subjektivní, jsou v podstatě dva důvody, které ovlivňují zvukové rušení: stupeň akustického tlaku, což je intenzita hluku a jak je šířen co se týče tónu. Výsledkem je, že nízká intenzita hluku může také přivodit podráždění, jestliže šíření tónu zvuku se liší od zvukového pozadí.

Pro řešení tohoto problému, jsou vytvořeny ventilátory s lopatkami rozmístěnými v rozestupech s nestejnými úhly.

Výpočet průměru hodnot zvukové intenzity při různých frekvencích, s lopatkami rozmístěnými v rozestupech s nestejnými úhly, j^e produkovaný hluk téměř stejný jako když jsou lopatky rozmístěny v rozestupech se stejnými úhly. Nicméně, jiný distribuovaný tón hluku umožňuje zlepšení v akustickém komfortu. Nicméně ventilátory s lopatkami rozmístěnými v rozestupech s nestejnými úhly vykazují množství nevýhod.

···· • · $

Λ ' 3:.,

První nevýhodou je fakt, že v mnoha případech je účinnost ventilátorů s lopatkami rozmístěnými v rozestupech s nestejnými úhly menší než u ventilátorů s lopatkami rozmístěnými v rozestupech se stejnými uhly.

Jinou nevýhodou je fakt, že kolo ventilátoru s lopatkami rozmístěnými v rozestupech s nestejnými úhly může být nevyváženo .

Podstata vynálezu

Cílem tohoto.vynálezu je poskytnout- zlepšený axiální ventilátor s velmi nízkou hladinou hluku.

Dalším cílem předloženého vynálezu je poskytnout zlepšený axiální ventilátor s dobrou účinností, tlakové energií a výkonem.

A ještě dalším -cílem předloženého vynálezu je poskytnout zlepšený axiální ventilátor, jehož kolo ventilátoru je vyvažováno v podstatě přirozeně.

Ve shodě s aspektem předloženého vynálezu je axiální ventilátor jako takový ozřejměn v nezávislých nárocích. Závislé nároky se týkají jeho přednostních, výhodných provedení.

Přehled obrázků na výkresech

Vynález bude nyní popsán s odkazy na připojenou výkresovou dokumentaci, která ilustruje jeho vhodná provedení bez omezení podstaty vynálezeckého pojetí, a ve které představuje:

obrázek 1 znázornění pohledu zpředu na provedení popsané v tomto vynálezu;

obrázek 2 znázornění pohledu zpředu geometrických vlastností lopatky v některém z provedení ventilátoru popsaném v předloženém vynálezu;

obrázek 3 znázornění pohledu zpředu na lopatku ventilátoru v některém z provedení tohoto vynálezu při pravidelných rozpětích začínajících od středové hlavy ke konci lopatky;

obrázek 4 znázornění perspektivního pohledu na jiné geometrické vlastnosti lopatky některého z provedeních ventilátoru popsaných tímto vynálezem;

obrázek 5 znázornění zvětšeného detailu části kola a souvisejícího vedení v jednom z provedení tohoto vynálezu;

Ό/Γ • φφφφ φ φ φ • φφφ • · · • φ obrázek 6 znázornění pohledu zpředu na jiné provedení předloženého vynálezu;

obrázek 7 znázornění grafu reprezentujícího, v kartézských souřadnicích, konvexní okraj lopatky ventilátoru v jednom z provedeních tohoto vynálezu;

obrázek 8 graf znázorňující změny v úhlu lopatky v různých částech lopatky jako funkce poloměru ventilátoru v některém z provedeních tohoto vynálezu;

_ obrázek 9 pohled zpředu na jiné provedení tohoto vynalezu; a obrázek 10 znázornění schematického pohledu zpředu, který určuje úhlové rozestupy lopatek v některých provedeních tohoto vynálezu.

Kromě toho byly pro účely dalšího popisu ventilátoru byly použity dále uvedené termíny, jejichž význam pro tento účel znamená následující:

tětiva (L) je délka přímé část ležící u oblouku, které se táhne od přední hrany k zadní hraně přes aerodynamický tvar části lopatky získané protnutím lopatky s válcem, jež osa se shoduje s osou rotace ventilátoru a jehož poloměr r se shoduje v v bodě Q;

středová čára nebo střední tětiva (MC) lopatky je čára spojující středy tětiv L různých paprsků;

úhel křivosti (δ) měřený v daném bodě Q charakteristického zakřivení lopatky, například zakřivení představující zadní hranu lopatky ventilátoru, je úhel tvořený paprskem vycházející ze středu ventilátoru k dotyčnému bodu Q a tečna k zakřivení v tom samém bodě Q.

kosý úhel nebo čisté úhlové posunutí (a) příznačného zakřivení lopatky je úhel mezí paprskem procházejícím skrz charakteristické zakřivení, například, zakřivením reprezentující střední čáru nebo střední tětivu lopatky, k středové hlavě ventilátoru a paprskem procházejícím skrz charakteristické zakřivení na konci lopatky;

úhel (Θ) rozestupu lopatek je úhel měřený ve středu rotace mezi paprsky procházejícími skrze odpovídající body každé lopatky, například, na okraji lopatek;

úhel (β) lopatky je úhel mezi rovinou rotace ventilátoru a přímkou spojující přední hranu a zadní hranu aerodynamického profilu oblasti lopatky;

poměr stoupání (P/D) je poměr mezi stoupáním spirály, to jest, množství od kterého je dotykový bod Q axiálně posunut, to ····

999 • 9

- π ‘f jest, P = 2.π.r.tan(β) , kde r je délka paprsku k bodu Q a β je úhel lopatky v bodě Q a maximální průměr ventilátoru;

- vzepětí profilu (f) je nejdelší rovný díl kolmý k tětivě L, měřený od tětivy L k čáře vzepětí lopatky; poloha vzepětí profilu f vzhledem k tětivě L může být vyjádřena jako procento délky samotné tětivy;

úhel sklonu (V) je axiální posunutí lopatky od roviny rotace ventilátoru, zahrnující ne pouze posunutí celého profilu od roviny rotace, ale také axiálního komponentu kvůli křivosti lopatky, jestli vůbec - také v axiálním směru.

Příklady provedeni vynálezu

S odvoláním na připojenou výkresovou dokumentaci se ventilátor JL otáčí okolo osy 2 a obsahuje středovou hlavu 3 upevňující množství lopatek 4 zakřivených v rovině rotace XY ventilátoru JL. Lopatky 4 mají patu 5, konec 6 a jsou ohraničeny konvexním okrajem Ί_ a konkávním okrajem 8.

Jestliže mají být dosaženy uspokojivé výsledky v termínech účinnosti, hladiny hluku a tlakové energie otáčením ventilátoru vytvořeného podle předloženého vynálezu buď v jednom, nebo v druhém směru, konvexní okraj Ί_ a konkávní okraj 8_ může být každý buď přední hrana nebo zadní hrana lopatky.

Jinými slovy, ventilátor 1_ se může otáčet tak, že poháněný vzduch se nejdříve setká s konvexní hranou Ί_ a poté s konkávní hranou £3, nebo naopak, nejprve s konkávní hranou 8_ a poté konvexní hranou Ί_.

Samozřejmě aerodynamický profil lopatky musí být orientován podle režimu činnosti ventilátoru JL, to jest, shodně, zdali poháněný vzduch se setká prvně s konvexním okrajem ]_ nebo konkávním okrajem £3.

Na konci 6 lopatek 4_ může být připevněn vyztužující prstenec 2· Prstenec 9 zpevňuje sadu lopatek £ například, aby se předešlo změně úhlu β lopatky 4_ v oblasti konce lopatky následkem aerodynamického zatížení. Mimoto prstenec 9 v kombinaci s vedením 10 omezuje víření vzduchu okolo ventilátoru a redukuje víry na konci 6 lopatek 4, tyto víry jsou vytvářeny, jak je známo, rozdílem tlaku na površích lopatky 4_.

Pro tento záměr má prstenec 9 silnou okrajovou část 11, která pasuje do odpovídajícího sedla 12 vytvořeného ve vedení 10. Vzdálenost (a), velmi malá v axiálním směru, mezi okrajem 11 a sedlem 12 společně s labyrintovým tvarem části mezi dvěma prvky, redukuje vzduchový vír na konci lopatek ventilátoru.

φ φ

Mimoto, speciální lícování mezi vnějším prstencem 9 a vedením 10 umožňuje, aby se dvě části dostali do vzájemné kontaktu, zatímco přitom redukuje axiální pohyby ventilátoru.

Úhrnem, prstenec 9 vykazuje tvar trysky, to jest, jeho vstupní oblast je větší než oblast, skrz kterou prochází vzduch na konci lopatek 4. Větší sací povrch nechává vzduch proudit při konstantní rychlosti kompenzováním odporu proudění.

Nicméně, jak je znázorněno na obrázku 6, ventilátor vyrobený podle předloženého vynálezu je nutné vybavit vnějším vyztužujícím prstencem a příslušným vedením.

Lopatka _4, přenesená do roviny otáčení XY ventilátoru JL vykazuje geometrické charakteristické znaky popsané níže.

Úhel ve středu (Β), považovaný jako střed, geometrický střed ventilátoru splývající s osou 2 rotace ventilátoru, odpovídající šířce lopatky 4 u paty 5, je vypočítán použitím vztahu, který bere v úvahu mezeru, která musí existovat mezi dvěmi sousedními lopatkami _4. Ve skutečnosti, jestliže jsou ventilátory tohoto typu vyrobeny vhodněji z umělé hmoty, za použití vstřikovacího lisu, lopatky v lisovnici by neměly přečnívat, jinak by lisovnice použitá pro vytváření ventilátoru musela být velmi komplexní a následně by nevyhnutelně rostly výrobní náklady.

Mimoto by mělo být poznamenáno,, že hlavně v případě aplikací u motorových vozidel ventilátory nepracují nepřetržitě, protože mnoho času, po který běží motor, tepelné výměníky, ke kterým jsou připevněny ventilátory, jsou chlazeny proudem vzduchu vytvořeným pohybem samotného vozidla. Tudíž musí být vzduchu umožněno, aby proudil skrz lehce i když není ventilátor v činnosti. Toho je dosaženo necháním relativně širokých mezer mezi lopatkami ventilátoru. Jinými slovy, lopatky ventilátoru nesmí tvořit clonu, která by zabraňovala chladícímu efektu proudu vzduchu vytvořeného pohybem vozidla. Vztah použitý pro výpočet úhlu (B) ve stupních je :

B = (360°/počet lopatek) - K; a K_min = □ (průměr středové hlavy; výška profilu lopatky ve středovce).

Úhel (K) je složka, která bere v úvahu minimální vzdálenost, která musí být mezi dvěma sousedními lopatkami, aby se předešlo přečnívání během lisování a je funkcí průměru středové hlavy: zvětšením průměru středovky může být menší úhel (K). Hodnota úhlu (K) může také být ovlivněna výškou profilu lopatky ve středové hlavě.

Níže podaný popis formou příkladu pouze a bez omezení podstaty vynálezeckého pojetí se týká provedení ventilátoru vyrobeného ve shodě s předloženým vynálezem. Jak je znázorněno g ’3ί.Λ;

v připojené výkresové dokumentaci, ventilátor má sedm lopatek, středovou hlavu s průměrem 140 mm a vnějším průměrem, který se shoduje s průměrem vnějšího prstence 9, 385 mm.

Úhel (B) odpovídající šířce lopatky ve středovce, vypočítaný použitím těchto hodnot, je 44°.

Nyní bude popsána konfigurace lopatky £ ventilátoru 1: lopatka £ je prvně definován jako průmět do roviny otáčení XY ventilátoru 1 a průmět lopatky 4 do roviny XY je poté převeden do prostoru.

S odkazy k detailu znázorněném, na obrázku. 2, -geometrické provedení lopatky 4_ se sestává z nakreslení osy 13 úhlu (Β) , který je střídavě omezený paprskem 17 nalevo a paprskem 16 napravo. Poté je nakreslen paprsek 14 otočený proti směru hodinových ručiček o úhel A = 3/11 B vzhledem k ose úhlu 13, a paprsek 15, který je také otočený proti směru hodinových ručiček o úhel (A) ale vzhledem k paprsku 16. Dva paprsky 14, 15 jsou tudíž oba otočeny o úhel A = 3/11 B, což je, A = 12°.

Průnik paprsků 17 a 16 se středovou hlavou 3 a průnik paprsků 14 a 15 s vnějším prstencem 9 ventilátoru (nebo s kružnicí o stejném průměru jako vnější prstenec 9), určují čtyři body (M, N, S, T) ležící v rovině XY, které určují průmět lopatky _4 ventilátoru JL. Průmět konvexního okraje 1_ je také, u středové hlavy, definován první tečnou 21 nakloněnou pod úhlem C = 3/4 A, což je, C = 9°, vzhledem k paprsku 17 procházející skrze bod (M) na středové hlavě J3.

Jak je vidět na obrázku 2, úhel (C) je měřený ve směru hodinových ručiček vzhledem k paprsku 17 a proto je první tečna 21 ještě před paprskem 17, když konvexní okraj 17 je první který se setká s prouděním vzduchu, nebo zpětně paprsek 17, když konvexní okraj 2 í^e poslední, který se setká s prouděním vzduchu, což je, když okraj 2 í^e první který setká s prouděním vzduchu.

Na vnějším prstenci 9 je také definován konvexní okraj 7 druhou tečnou 22, která pod úhlem (W) , který je rovný šesti násobku úhlu (A), což je 12°, vzhledem k paprsku 14 procházejícímu skrze bod (N) na vnějším prstenci 9. Jak je znázorněno na obrázku 2, úhel (W) je měřený proti směru hodinových ručiček vzhledem k paprsku 14, a proto je druhá tečna 22 před, když konvexní okraj 2 í^e první, který se setká s prouděním vzduchu, nebo zpětně paprsek 14, když konvexní okraj 1_ je poslední, který se setká s prouděním vzduchu, což je, když okraj 2 í^e první, který potká proudění vzduchu.

V praxi je průmětem konvexního okraje 2 tečna k první tečně 21 a ke druhé tečně 22 a vyznačuje se zakřivením s jednoduchou *

konvexní částí bez inflexních bodů. Zakřivení, které definuje průmět konvexního okraje je parabola typu:

y = ax² + bx +c

Ve znázorněném provedení je parabola určena následující rovnicí:

y = 0,013x² - 2,7x + 95, 7

Rovnice určuje zakřivení znázorněné v Karteziánském diagramu znázorněném na obrázku 7, jako funkce vztahu proměnných x a y roviny. XY. ........ .............. ..........

Zpět k obrázku 2, koncové body paraboly jsou určeny tečnami 21 a 22 v bodech (M) a (N) a oblast maximální konvexnosti je tak nejblíže středové hlavě 3.

Experimenty ukazují, že konvexní okraj Ί_, včetně jeho parabolického průmětu do roviny rotace XY ventilátoru, poskytuje skvělou účinnost a hlukovou charakteristiku.

Co se týče průmětu konkávního okraje 8_ lopatky 4_ do roviny XY, může být použito jakékoliv zakřivení druhého stupně uspořádaného takovým způsobem, aby určovalo použitelnou konkávnost. Například, průmět konkávního okraje _8 může být definován parabolou podobnou parabole konvexního okraje ]_ a sestrojenou v podstatě stejným způsobem.

Ve vhodném provedení je zakřivením definujícím průmět kon- g kávního okraje _8 do roviny XY kruhový oblouk, jehož poloměr (R_cu) 4 se rovná poloměru (R) středové hlavice a v praktické aplikaci popsané zde, je hodnota tohoto poloměru 70 mm. *

Jak je znázorněno na obrázku 2, průmět konkávního okraje _8 je omezen body (S) a (T) a mezi nimi se rozkládajícím kruhovým obloukem, jehož poloměr se rovná poloměru středové hlavy. Průmět konkávního okraje ý je tudíž zcela jednoznačně definován geometrickými termíny.

Obrázek 3 znázorňuje jedenáct profilů 18 reprezentující jedenáct oblastí lopatky 4_ vyrobených v pravidelných intervalech zleva doprava, což je, od středové hlavy 2 k vnějšímu okraji 6 lopatky 4. Profily 18 mají některé společné charakteristické znaky, ale jsou všechny geometricky různé, aby byly schopné se přizpůsobit aerodynamickým podmínkám, které jsou v podstatě funkcí polohy· profilů radiálním směru. Charakteristické znaky společné pro všechny profily lopatky jsou zvláště vhodné pro dosažení vysoké účinnosti a tlakové energie a nízkého šumu.

• · *

První profily nalevo jsou více klenuté a mají větší úhel (β) lopatky, protože jsou blížeji ke středové hlavici, jejich lineární rychlost je menší než těch z vnějších profilů.

Profily 18 mají čelní stěnu 18a obsahující počáteční lineární díl. Tento lineární díl je konstruován tak, aby umožňoval proudění vzduchu hladce vstoupit, předcházeje, aby lopatka „tloukla vzduch, což by přerušilo hladké proudění vzduchu a tudíž by narostl hluk a redukovala by se účinnost. Na obrázku 3, je tento díl označený (t) a je ho délka je od 14% do 17% délky tětivy (L).

- Zbytek čelní stěny 18a je v podstatě tvořen kruhovými oblouky. Průchod od profilů blízko ke středovému kruhu směrem k těm na konci lopatky, kruhové oblouky tvořící čelní stěnu 18a jsou v poloměru větší a větší, to jest, vzepětí (f) profilu lopatky £ se zmenšuje.

Pokud se týče tětivy (L) , vzepětí profilu (f) je umístěno v bodě, označeném (lf) na obrázku 3, mezi 35% a 47% celkové délky tětivy (L). Tato délka musí být měřena od okraje profilu který se setkává se vzduchem první.

Zadní strana 18b lopatky je určena zakřivením tak, že maximální tloušťka (G_max) profilu je umístěna v oblasti mezí 15% a 25% celkové délky tětivy lopatky a vhodněji ve 20% délky tětivy (L) . Také v tomto případě tato délka musí být měřena od okraje profilu, který se setkává se vzduchem první.

Přechodem od profilů blížeji středové hlavě, kde maximální tloušťka (G_max) vykazuje nejvyšší hodnotu, tloušťka profilu 18 se snižuje na konstantní míru směrem k profilům na konci lopatky, kde je to redukována o asi čtvrtinu její hodnoty. Maximální tloušťka (G_max) se snižuje podle v podstatě lineární změny jako funkce poloměru ventilátoru. Profily 18 oblastí lopatky _4 na nejkrajnější části ventilátoru 1_ mají nejnižší hodnotu tloušťky (G_max) protože jejich aerodynamická charakteristika je musí činit vhodnými pro vyšší rychlosti. Takto je profil optimalizovaný pro lineární rychlost části lopatky, tato rychlost samozřejmě narůstá se zvětšujícím se poloměrem ventilátoru.

Délka tětivy (L) profilů (18) se také mění jako funkce poloměru .

Délka (L) tětivy dosahuje své nejvyšší hodnoty v prostředku lopatky 4_ a klesá směrem ke konci 6 lopatky, aby redukovala aerodynamické zatížení na nejkrajnější část lopatky ventilátoru a také, aby usnadnila průchod vzduchu v době kdy je ventilátor nečinný, jak je uvedeno výše.

• 9

Úhel (β) lopatky se také mění jako funkce poloměru ventilátoru. Zvláště, úhel (β) lopatky se snižuje podle pololineárního předpisu.

Předpis změny úhlu (β) lopatky může být vybrán podle aerodynamického zatížení potřebného na nej krajnější části lopatky ventilátoru .

Ve vhodném provedení je změna úhlu (β) lopatky jako funkce poloměru (r) ventilátoru závislostí třetího řádu na principu kubické rovnice a je určená vztahem:

(β) ·· -7 . 1 0 Λ r³ + 0,0037.r² - 0,7602r + 67,64

Předpis změny (β) jako funkce poloměru (r) ventilátoru je znázorněno v diagramu znázorněném na obrázku 8.

Obrázek 4 znázorňuje způsob, jakým se průmět lopatky 4 v rovině XY převádí do prostoru. Lopatka 4 má úhel sklonu V vzhledem k rovině rotace ventilátoru 1.

Obrázek 4 znázorňuje díly spojující body (M^z, Ν') a (S', T') lopatky (4).

Tyto body (M', N',S', Τ') vycházejí z bodů (Μ, N, S, T) , které leží v rovině XY a táhnou kolmé díly (Μ, Μ'), (N, Ν'), (S,

S'), (T, Τ'), které tudíž určují úhel sklonu (V) nebo, jinými slovy, posunutí lopatky _4 v axiálním směru. Mimoto, ve vhodném provedení má každá lopatka £ tvar určený oblouky 19 a 20 v obrázku 4. Tyto oblouky 19 a 20 jsou kruhové oblouky, jejichž zakřivení je vypočítáno jako funkce délky lineárních dílů (M', Ν') a (S', Τ'). Jak je znázorněno na obrázku 4, oblouky 19 a 20 jsou vyrovnány od odpovídající lineárních dílů (Μ', Ν') a (S' , Τ') příslušnými délkami (hl) a (h2). Tyto délky (hl) a (h2) jsou měřeny na kolmici k rovině rotace XY ventilátoru JL a jsou vypočítány sami o sobě jako procento délky dílů (Μ', Ν') a (S', Τ').

Čárkované čáry na obrázku 4 jsou zakřivení - parabolický díl a kruhový oblouk - související s konvexním okrajem 7 a s konkávním okrajem 8^.

Úhel sklonu V lopatky ý, co se týče jeho axiálního posunutí komponentu tak i co se týče zakřivení vytváří to možné aby opravil ohyb díky aerodynamickému zatížení a vyvážení aerodynamických momentů na lopatce takovým způsobem aby získal jednotné axiální proudění vzduchu rozmístěné přes celý přední povrch ventilátoru.

Všechny charakteristické hodnoty lopatky ventilátoru, podle popsaného provedení, jsou shrnuty v tabulce níže, kde r je obec9 /10 1300-/) )., ně použitelný poloměr a následující geometrické proměnné se týkají odpovídající hodnoty poloměru:

L označuje délku tětivy; f označuje vzepětí profilu;

t označuje počáteční lineární díl oblasti lopatky; lf označuje polohu vzepětí profilu vzhledem k tětivě L; β označuje úhel oblasti profilu lopatky v šedesáti stupňové soustavě;

x a y označuje Kartézskou soustava souřadnic v rovině XY parabolického okraje lopatky.

R	70	100, 6	131,2	161,9	179
L	59,8	68,7	78,2	73	71,2
F	8,2	7,5	7,8	6,7	5
T	10	10,5	11	10,5	10

Lf	21	25, 5	31,2	32,8	33
β	30,1	21,9	15,7	13,3	11,1
X	65,3	93,2	126,1	161,9	176, 4
Y	-25,2	-43,0	-38,1	-0,7	23,9

Experimenty srovnávající konvenční ventilátory s těmito vyrobenými ve shodě s provedeními používající lopatky rozmístěné se stejným úhlem θ rozestupu ukazují, že je zde stupeň v akustickém výkonu okolo 25% do 30%, měřený v dB (A) se zlepšením v akustickém komfortu.

Mimoto při stejných podmínkách zásobováním vzduchem, ventilátory vytvořené podle provedeních s lopatkami rozmístěnými se stejným úhlem θ rozestupu mají zdokonalenou tlakovou energii, hodnoty až o 50% větší v porovnání s konvenčními ventilátory tohoto typu.

U ventilátorů vyrobených podle provedení s lopatkami rozmístěnými se stejným úhlem θ rozestupu, při přechodu od zpětné konfigurace lopatek ke konfiguraci lopatek směřujících vpřed, nejsou patrné změny v hlučnosti. Mimoto, při určitých pracovních podmínkách, především ve vysokém rozsahu tlakové energie, konfigurace lopatek směřujících vpřed dodává 20-25% více než lopatky se zpětnou konfigurací.

Obrázky 9 a 10 znázorňují další provedení ventilátoru 30 obsahující kolo 31 s lopatkami 34 rozmístěnými se stejným úhlem θ rozestupu. Provedení s lopatkami rozmístěnými s různými úhly θ rozestupu dále zlepšuje akustický komfort. Různý šíření hluku od ventilátoru vyrobeného ve shodě s tímto provedením vytváří ještě navíc příjemný lidskému uchu.

• ·

·.* π γ

S odkazy na obrázky 9 a 10, kolo 31 má sedm lopatek 34 rozmístěných v rozestupech s následujícími úhly, vyjádřené v šedesátistupňové soustavě:

61=55,381; 62=47,129; 63=50,727; 64=55,225; 6=550,527;

66=48,729; 67=52,282;

Jestliže kolo 31 mělo lopatky 34 rozmístěné se stejnými úhly rozestupu nebo jako provedení ventilátoru na obrázcích 1 a 6, rozmisťující úhly by mohly být 6==360°/7 = 51,429°.

Níže uvedená tabulka znázorňuje hodnoty nestejných' uhlů 6i...,_n, 6= a úplné a procentuální odchylky hodnot nestejných úhlů 6i...n v porovnání s odpovídajícími hodnotami stejného úhlu 6= pro ventilátory se sedmi lopatkami;

Počet lopatek	7
Úhly	lopatky s nestejnými úhly roze- stupu (6i..._n)	lopatky se stejnými úhly rozestupu 6=	odchylky (θί.,.η -6=)	odchylka % (θί.,.η -6=) ---------100 6=
61	55,381	51,429	3,952	7,685
62	47,129	51,429	-4,300	-8,360
63	50,727	51,429	-0,702	-1,364
64	55,225	51,429	3,796	7,382
65	50,527	51,429	-0,902	-1,753
66	48,729	51,429	-2,700	-5,249
67	52,282	51,429	0,853	1,659
Celkem	360°	360°	0,00	0, 00

Přesněji, druhý sloupec obsahuje hodnoty úhlů 6i...,_n, ve shodě s předloženým provedením; třetí sloupec obsahuje hodnoty úhlů 6= kde jsou všechny úhly stejné; čtvrtý sloupec ukazuje algebraický rozdíl nebo algebraickou odchylku mezi hodnotami úhlů druhého a třetího sloupce; pátý sloupec obsahuje hodnotu odchylky čtvrtého sloupce vyjádřené jako procento úhlů v třetím sloupci 6=.

Tabulka znázorňuje, že procentuální a algebraická odchylka v úhlech je relativně nízká v porovnání s konfigurací lopatek rozmístěných se stejnými úhly rozestupu. Podle předloženého provedení, hodnoty procentuální odchylky rozmisťovacích úhlů lopatky by měly být mezi 0,5% a 10%.

• ·«·

4b « .jh.

Proto, i když je dosaženo zlepšení v charakteristice hluku, účinnost kola s lopatkami rozmístěnými se stejnými úhly rozestupu je v podstatě stejná.

Jak může být zřejmé z většího detailu níže, jestliže percentuální hodnoty odchylky jsou udržovány v mezích, kola která jsou v podstatě vyvážená mohou být vyrobena i s jakýmkoliv počtem lopatek n větším než tři a tudíž různým od kola 31, které má sedm lopatek jak je znázorněno na příkladě. Dokonce provedení vytvořené s počtem lopatek 34 jiným než sedmi a s těmi omezeními co se týče kruhového rozmístění dosaženého dobrými výsledky co se týče účinnosti a hlučnosti.

Hluk vytvářený ventilátory vyrobenými s úhly θί...,_η zmíněnými výše má téměř stejnou sílu, ale je zde menší podráždění lidského ucha. Dobrý výsledek byl dosažen s ohledem na příjemnost hluku v konfiguraci s lopatkami směrem dopředu a se zpětnou konfigurací lopatek.

Pokud možno, konfigurace lopatek 34 zmíněná výše může být použita v kombinaci s lopatkami ý s parabolickým okrajem 7 jiných dříve zmíněných provedení. Také v tomto případě, hodnoty tlakové energie, výkonu a účinnosti jsou podstatně neproměnné.

Jinou výhodou této konfigurace je, že střed gravitace je vždy na ose 32 otáčení ventilátoru 30. V analytických termínech vzhledem k srovnávacímu souboru, jehož zdroj je na ose otáčení, platí následující:

Σ mi . Xi

X_g = ---------= 0;

Σ mi

Σ mi . yi

Y_g = ---------= 0.

Σ mi kde X_g a Y_g jsou kartézské souřadnice středu gravitační síly kola 30 ventilátoru a mi Xi yi jsou hmota a pravoúhlé souřadnice středu gravitační síly každé příslušné lopatky 34.

Na příkladě znázorněném na obrázcích 9 a 10 kola 31 s n lopatkami stejné hmoty m je následující rovnice:

« · » · ι • · 9

9 9« i

► ·· ·· • 9 9 · « * 9 9 » »9 9 9 *1'

9 9 9 9 9 * ⁴ lú.

Σ m . Xi

X_g = ---------- 0;

Σ m . n

Σ m . yi

Y_g = ---------- 0.

Σ m . n

S touto konfigurací kola 31 může být dosaženo již podstatně vyvážení bez potřeby zásahu do hmoty lopatek 3_4, nebo jakýkoliv zásah je redukován na minimum v porovnání s potřebou vyvážení kola typu s lopatkami rozmístěnými s nestejnými úhly rozestupu. Jsou zde tudíž výhody co se týče jednoduchosti a ekonomičnosti konstrukce.

Claims

PATENTOVÉ NÁROKY

1. Axiální ventilátor (1; 30), otáčející se v rovině (XY) a obsahující středovou hlavu (3; 33), množství (η), větší než tři, lopatek (4; 34) s tím, že každá z těchto lopatek vykazuje patu (5; 35) a konec (6; 36), že tyto lopatky (4; 34) jsou omezeny prvním okrajem (7; 37) a druhým okrajem (8; 38) a sestávají z částí s aerodynamickými profily (18) s úhlem lopatky (β), který se snižuje postupně a konstantně od paty (5; 35) směrem ke konci (6; 36) lopatky (4; 34), a že polohy těchto lopatek (4; 34) jsou navzájem odsazené v nestejných uhlech (();...._r.) rozestupu, vyznačující se tím, že tyto nestejné úhly (θί...._η) rozestupu mohou kolísat v procentu (θ%) o hodnoty mezi 0,5% a 10% v porovnání s konfigurací se stejnými úhly (0=) rozestupu pro ventilátory s tím samým počtem (n) lopatek, to je v rozmezí:

0,5% < 0% < 10%; kde 0% . 100;

tak, že vyvažování ventilátoru (30) se uskutečňuje v podstatě přirozeně.
2. Ventilátor podle nároku 1, vyznačující se tím, že obsahuje sedm lopatek (34), a že nestejné úhly (0i...._n) rozestupu lopatek (34) vykazují následující hodnoty, vyjádřené v šedesátistupňové soustavě: 01=55,381; 02=47,129; 03=50,727; 04=55,225;

05=50,527; 06=48,727; 07=52,282.
3. Ventilátor podle nároku 1 nebo 2, vyznačující se tím, že průmět konvexního okraje (7) do roviny (XY) je definován segmentem paraboly.
4. Ventilátor podle jakéhokoliv z předcházejících nároků, vyznačující se tím, že průmět konkávního okraje (8) do roviny (XY) je definován geometrickým zakřivením druhého stupně.
5. Ventilátor podle jakéhokoliv z předcházejících nároků, vyznačující se tím, že průmět konkávního okraje (8) do roviny (XY) je definován segmentem paraboly.
6. Ventilátor podle nároku 4, vyznačující se tím, že průmět konkávního okraje (8) do roviny (XY) je definován kruhovým obloukem.

φ φ φ · • · » φ Φ 1 φ· φφ <Γ
7. Ventilátor podle jakéhokoliv z předcházejících nároků, vyznačující se tím, že aerodynamické profily (18) vykazují povrch (18a) obsahující alespoň jeden lineární díl (t) .
8. Ventilátor podle nároku 7, vyznačující se tím, že aerodynamické profily (18) mají povrch (18a) obsahující díl, následující počáteční díl vým obloukem.

(t), což je v podstatě vytvořeno kruho
9. Ventilátor podle nároků 7 nebo 8 tím, že aerodynamické profily (18) mají zadní stěnu (18b), určenou konvexním vyznačující se délku tětivy zakřivením, v kombinaci s povrchem (18a) určuje maximální tloušťku profilu v oblasti mezi 15% a 25% z celkové délky tětivy řené od okraje, který se setkává se vzduchem jako první.

(L) a které (Gmax ) (L) měnároků (4) do roviny v rovině (XY) jediné lopat
10. Ventilátor podle kteréhokoli z předcházejících vyznačující se tím, že průmět každé lopatky (XY) je vymezený čtyřmi body (M,N,S,T), které leží a definovaný jako funkce úhlu (B) vzhledem k šířce ky (4) protilehlé ke středu ventilátoru;

a že tyto čtyři body (M,N,S,T) jsou určeny následující charakteristikami :

body (M) a (S) jsou umístěny na středové hlavě (3) nebo na patě (5) lopatky (4) a jsou určeny paprsky (16, 17) vycházející ze středu ventilátoru a tvořící úhel (B);

bod (N) je umístěn na konci (6) lopatky (4) a je posunut proti směru hodinových ručiček o úhel (A) = 3/11(B) vzhledem k ose (13) úhlu (B);

bod (T) je umístěn na konci (6) lopatky (4) a je posunut proti směru hodinových ručiček o úhel (A) = 3/11(B) vzhledem paprsku vycházejícímu ze středu ventilátoru a procházejícímu skrze bod (S).
11. Ventilátor podle nároku 10, vyznačující se tím, že průmět konvexního okraje (7) do roviny (XY) v bodě (M) vykazuje první tečnu (21) svírající úhel (C) rovný třem čtvrtinám (A) vzhledem k paprsku (17) procházející skrze bod (M) ; a že průmět konvexního okraje (7) do roviny (XY) vykazuje v bodě (N) druhou tečnu svírající úhel (W), který se rovná šestinásobku (A) vzhledem k paprsku (14) procházející bodem (N) ; přičemž první a druhá tečna (21, 22) se při takovém směru rotace ventilátoru (1), při kterém se konvexní okraj (7) jako první setkává s prouděním vzduchu nachází před odpovídajícími paprsky (17, 14), tyto první a druhá tečna (21, 22) jsou uspořádané takovým způsobem, že určují v rovině (XY) zakřivení, které vykazuje jedinou konvexní část bez inflexních bodů.
12. Ventilátor podle

6 do 11, vyznačující jakéhokoli z předcházejících nároků od se tím, že kruhový oblouk, tvořený • 9 '· · · · itl průmětem konkávního okraje (8) do roviny (XY), vykazuje poloměr (R_cu) , který se rovná poloměru (R) středové hlavy (3) .
13. Ventilátor podle kteréhokoli z předcházejících nároků vyznačující se tím, že lopatky (4) jsou tvořeny díly, jejichž aerodynamické profily (18) mají úhel (β) lopatky, který se postupně a konstantně zmenšuje od paty (5) směrem ke konci (6) lopatky (4) na základě kubické rovnice jako funkce poloměru.