CZ20167A3

CZ20167A3 - A device for stator blade shifting when reserving an axial fan

Info

Publication number: CZ20167A3
Application number: CZ2016-7A
Authority: CZ
Inventors: Václav Cyrus
Original assignee: AHT - Energetika, s.r.o.
Priority date: 2016-01-08
Filing date: 2016-01-08
Publication date: 2017-10-11
Also published as: CZ306953B6

Description

/Ύ žfc/é-7²Oblast techniky/ Ύ žfc / é-7 ² Field of technology

Vynález se týká zařízení k reverzaci směru proudění v axiálních ventilátorech při větrání v dopravních tunelech, v halách letišť a nádraží, hlubinných dolech a v provozech chemických podniků za podmínek havárií zejména požárů. Zařízení slouží k jednorázové reverzaci pomocí natočení statorových lopatek za podmínky změny smyslu otáčení oběžného kola.The invention relates to a device for reversing the flow direction in axial fans during ventilation in traffic tunnels, in airport and station halls, deep mines and in the operations of chemical plants under the conditions of accidents, in particular fires. The device is used for one-time reversal by rotating the stator blades under conditions of changing the direction of rotation of the impeller.

Dosavadní stav technikyState of the art

Ventilátory se obecně používají k dopravě vzdušin. Podle konstrukce se rozlišují na axiální a radiální. U axiálních ventilátorů proudí vzdušina ve směru osy rotace oběžného kola. Ventilátor se skládá z axiálního lopatkového stupně, vstupní dýzy nebo komory a difuzoru. Axiální lopatkový stupeň je tvořen rotorovou a statorovou lopatkovou řadou. Před rotorovou řadou bývá řada vstupních statorových lopatek. Práce se předává proudící vzdušině v rotorové lopatkové řadě. Ta se otáčí pomocí hřídele spojeného s elektromotorem.Fans are generally used to transport air. Depending on the design, they are divided into axial and radial. For axial fans, the air flows in the direction of the impeller rotation axis. The fan consists of an axial vane stage, an inlet nozzle or chamber and a diffuser. The axial vane stage consists of a rotor and a stator vane row. In front of the rotor row there is a row of input stator blades. The work is transferred to the flowing air in the rotor vane row. It rotates by means of a shaft connected to an electric motor.

Axiální ventilátory se velmi často aplikují při větrání dopravních tunelů, hal nádraží a letišť, hlubinných dolů, chemických provozů apod. V havarijních situacích např. při požáru je nutné rychle změnit směr proudění, aby bylo možné odsát tvořící se spaliny z větraných prostor.Axial fans are very often used for ventilation of traffic tunnels, station and airport halls, deep mines, chemical plants, etc. In emergency situations, eg in case of fire, it is necessary to quickly change the flow direction to extract flue gases from ventilated areas.

Reverzace proudění ve ventilátoru se provádí několika způsoby. Technické řešení podle vynálezu se týká nejčastějšíhcjzpůsobu, kdy se mění směr otáčení rotorové řady a natáčí se lopatky statorové řady. Účelem natočení statorových lopatek je potřebná změna vstupního úhlu proudu rotorovýcníopatek, aby bylo dosaženo co možná největšího objemového průtoku vzdušiny v tomťó režimu práce ventilátoru.The flow reversal in the fan is performed in several ways. The technical solution according to the invention relates to the most common way in which the direction of rotation of the rotor row is changed and the blades of the stator row are rotated. The purpose of rotating the stator blades is to change the inlet angle of the rotor blade flow in order to achieve the largest possible air volume flow in this mode of operation of the fan.

Pro dosažení požadovaného přírůstku tlaku ventilátoru má statorová řada obvykle hodnotu poměrné rozteče lopatek ( poměr délek rozteče a tětivy, s/c ) menší než jedna, zejména u náboje lopatkového stupně. Z tohoto důvodu není možné při reverzaci natočit jednorázově tyto statorové lopatky na požadovanou hodnotu nastavení. Je nutné tuto operaci provést postupně na dvakrát či na třikrát. Přitom se natáčí zvlášť liché a sudé lopatky statorové řady.To achieve the required fan pressure increase, the stator row usually has a relative vane pitch value (pitch to chord length ratio, s / c) of less than one, especially at the blade stage hub. For this reason, it is not possible to rotate these stator blades to the required setting value once during reversal. It is necessary to perform this operation two or three times in succession. At the same time, the particularly odd and even blades of the stator row rotate.

Přechod ze základního chodu stroje na reverzní musí však být jednoduchý kvůli vysoké spolehlivosti a co možná nejrychlejší. Proto stávající postup reverzace je nevyhovující.However, the transition from basic machine operation to reverse operation must be easy due to high reliability and as fast as possible. Therefore, the current reversal procedure is unsatisfactory.

Podstata vynálezuThe essence of the invention

Uvedený nedostatek odstraňuje do značné míry zařízení pro reverzaci proudění v axiálním ventilátoru při větrání pomocí natáčení statorových lopatek. Technické řešení podle vynálezu se týká nej častějšího způsobu, kdy se mění směr otáčení rotorové řady a natáčí se lopatky statorové řady. Jsou aplikovány speciální dělené statorové lopatky, kdy k jejich přestavení dochází jednorázově.This disadvantage is largely eliminated by the device for reversing the flow in the axial fan during ventilation by rotating the stator blades. The technical solution according to the invention relates to the most common way in which the direction of rotation of the rotor row is changed and the blades of the stator row are rotated. Special divided stator blades are applied, which are adjusted once.

Statorová lopatka je rozdělena do dvou částí. První,pohyblivá,je vytvořena ze zakřiveného dílu. Druhá, pevná část, je tvořena rovným materiálem, kupř. plechem.The stator blade is divided into two parts. The first, movable, is made of a curved part. The second, solid part is made of flat material, e.g. sheet metal.

« 9 » ·«9» ·

• ·• ·

Během základního chodu ventilátoru obě části na sebe navazují a tvoří jeden celek. Statorová řada sestavená z těchto lopatek otáčí proud vzdušiny do osového směruv tomto základním režimu práce.During the basic operation of the fan, the two parts are connected to each other and form one unit. The stator row composed of these vanes rotates the air flow in the axial direction in this basic mode of operation.

Při reverzaci proudění se pohyblivá část statorové lopatky přestaví jednorázově tak, aby byl otočen proud vzduchu do požadovaného směru. Otočná část lopatky je navržena tak, že má hodnotu tětivy menší než rozteč lopatek ve statorové řadě, takže je možné tuto operaci provést. Pohybem otočné části lopatky se vytvoří z jedné statorové lopatkové řady pro základní chod stroje dvě řady lopatek pro reverzní chod.When reversing the flow, the moving part of the stator blade is adjusted once so that the air flow is rotated in the desired direction. The rotating part of the blade is designed to have a chord value less than the pitch of the blades in the stator row, so that this operation can be performed. By moving the rotating part of the vane, two rows of vane for reverse operation are formed from one stator vane row for the basic operation of the machine.

Objasnění výkresůClarification of drawings

Technické řešení bude blíže osvětleno pomocí obrázků.The technical solution will be explained in more detail with the help of pictures.

Na obr.l je znázorněn axonometrický pohled na lopatkový stupeň axiálního ventilátoru. Obr.2 ukazuje meridiální řez osovým ventilátorem s lopatkovými mřížemi vstupní, rotorové a statorové řady při základním a reverzním chodu. Z obr.3 je zřejmá funkce zařízení pro reverzaci proudění v axiálním ventilátoru s aplikací nové dělené statorové lopatky. Obr.4 ukazuje lopatkování axiálního ventilátorového stupně v reverzním chodu.Fig. 1 shows an axonometric view of the blade stage of an axial fan. Fig. 2 shows a meridial section of an axial fan with blade grilles of the input, rotor and stator rows in basic and reverse operation. Fig. 3 shows the function of the device for reversing the flow in the axial fan with the application of a new split stator blade. Fig. 4 shows the vane of the axial fan stage in reverse operation.

í vynálezuof the invention

Zařízení pro reverzaci proudění je aplikováno na axiálním ventilátoru podle obr.l složeného z řady vstupních statorových lopatek 1, rotorových 2 a statorových lopatek 3. Rotorové lopatky jsou upevněny v náboji 5, který rotuje kolem osy 4. Je vyznačen směr proudění vzdušiny v základním chodu stroje.The flow reversing device is applied to an axial fan according to Fig. 1 consisting of a series of inlet stator blades 1, rotor 2 and stator blades 3. The rotor blades are mounted in a hub 5 which rotates about an axis 4. machinery.

Obr.2 zobrazuje ve své horní části meridiální řez^a to řez rovinou procházející osou rotace 4 ventilátorovým stupněm. Ve spodní části obrázku č.2 jsou také nakresleny profily všech tří lopatkových řad v podmínkách základního a reverzního chodu ventilátoru. Ty leží na rozvinutém válcovém řezu uprostřed výšky lopatek.Fig. 2 shows in its upper part a meridial section, namely a section through a plane passing through the axis of rotation 4 through the fan stage. In the lower part of Figure 2, the profiles of all three blade rows in the conditions of basic and reverse operation of the fan are also drawn. These lie on a developed cylindrical cut in the middle of the height of the blades.

Vstupní statorová řada lopatek 1 je tvořena přímými plechy o konstantní délce tětivy. Rotorová lopatka 2 je vytvořena z aerodynamického profilu. Rotorové lopatky jsou připevněny k rotujícímu disku 5.The input stator row of blades 1 is formed by straight sheets of constant chord length. The rotor blade 2 is formed from an aerodynamic profile. The rotor blades are attached to a rotating disk 5.

Znázorněná statorová lopatka 3 na obr. 1 a 2, je vytvořena z plechu. Skládá se z pohyblivé 3a a pevné části 3b, jak je zřejmé z obr.2. Pohyblivá část lopatky 3a se otáčí kolem osy 6. U otočné části statorové lopatky 3a má střednice kruhový tvar. Nepohyblivá část 3b je vyrobena z přímého plechu.The stator blade 3 shown in FIGS. 1 and 2 is made of sheet metal. It consists of a movable 3a and a fixed part 3b, as can be seen from FIG. The movable part of the blade 3a rotates about the axis 6. At the rotatable part of the stator blade 3a, the center line has a circular shape. The fixed part 3b is made of straight sheet metal.

Při základním chodu proud vzdušiny postupuje směrem od vstupní statorové řady 1 směrem k statorové řadě 3. Statorová lopatka tvoří jeden celek viz obr. 1 a 2.During the basic operation, the air flow proceeds from the inlet stator row 1 towards the stator row 3. The stator blade forms one unit, see Figs. 1 and 2.

Při reverzním chodu ventilátoru je pohyb vzdušiny opačný, tedy od statorové řady 3 k vstupní statorové řadě 1. Opačný pohyb vzdušiny je způsoben změnou smyslu rotace rotorové řady 2_a pomocí přestavení lopatek statorové řady 3. To je zřejmé z obrázků č. 2,3 a 4.During the reverse operation of the fan, the movement of the air is opposite, ie from the stator row 3 to the input stator row 1. The opposite movement of the air is caused by changing the direction of rotation of the rotor row 2_a by adjusting the blades of the stator row 3. .

Způsob přestavení nové dělené lopatky dle technického řešení podle vynálezu při reverzaci chodu ventilátoru je patrný z obr.3, kde jsou uvedeny polohy obou částí statorové lopatky 3a, 3b v základním a reverzním chodu stroje a při jejím přestavování.The method of adjusting the new divided blade according to the technical solution according to the invention during the reversal of the fan operation is evident from Fig. 3, where the positions of both parts of the stator blade 3a, 3b in the basic and reverse operation of the machine and during its adjustment are shown.

Na obr.4 je znázorněn pohled na lopatkování axiálního ventilátoru při reverzním chodu. Zde jsou zobrazeny dvě statorové řady lopatek 3a, 3b.Fig. 4 shows a view of the axial fan blade in reverse operation. Two stator rows of blades 3a, 3b are shown here.

Aerodynamické vlastnosti axiálního ventilátoru v základním a reverzním chodu byly teoreticky (metoda CFD) a experimentálně vyšetřovány na modelovém ventilátoru o průměru 600 mm při užití navrhovaného technického řešení podle vynálezu. Bylo prokázáno, že technické řešení má deklarované vlastnosti. Tedy je možné je využít při stavbě axiálních ventilátorů pro větrání s možností reverzace při havarijních stavech např. při požárech.The aerodynamic properties of the axial fan in basic and reverse operation were theoretically (CFD method) and experimentally investigated on a model fan with a diameter of 600 mm using the proposed technical solution according to the invention. It has been proven that the technical solution has the declared properties. Thus, it is possible to use them in the construction of axial fans for ventilation with the possibility of reversal in emergency situations, such as fires.

Průmyslová využitelnostIndustrial applicability

Technické řešení podle vynálezu je možné využít při stavbě axiálních ventilátorů pro větrání s možností reverzace při havarijních stavech, např. při požárech, při větrání v dopravních tunelech, v halách letišť a nádraží, hlubinných dolech a v provozech chemických podniků za podmínek havárií zejména požárů. Zařízení slouží k jednorázové reverzaci pomocí natočení statorových lopatek za podmínky změny smyslu otáčení oběžného kola.The technical solution according to the invention can be used in the construction of axial fans for ventilation with the possibility of reversal in emergency situations, eg fires, ventilation in traffic tunnels, airport and railway station halls, deep mines and chemical plant operations under accident conditions, especially fires. The device is used for one-time reversal by rotating the stator blades under conditions of changing the direction of rotation of the impeller.

Přehled vztahových značek.Overview of reference marks.

vstupní statorová řada rotorová řada statorová řada a otočná část statorové lopatky 3b pevná část statorové lopatky osa rotace rotorové řady disk rotorové řady osa natáčení otočné části lopatky statorové lopatky skříň nábojinput stator series rotor series stator series and rotating part of stator blade 3b fixed part of stator blade axis of rotation of rotor series disk of rotor series axis of rotation of rotating part of blade stator blades housing hub

Další užitá označení na obrázcích:Other designations used in the pictures:

c délka tětivy lopatky λ-s rozteč lopatek u obvodová rychlost w rychlost proudu vzdušiny Dh průměr náboje D_t průměr skříněc blade chord length λ-s blade pitch u circumferential speed w air flow speed Dh hub diameter D _t housing diameter

* » * · • 9· • ♦ ♦· · • 9 ··* »* · • 9 · • ♦ ♦ · · • 9 ··

Patentové nárokyPatent claims

Claims

Patent claims

Device with rotating stator blades for reversing the operation of an axial fan, characterized in that it comprises a reversible fan axial stage, which consists of an inlet stator row (1) rotor blade row (2) and an agitator blade row (3), which consists of two parts (3a) and (3b), where the first movable rotating part (3a) is shaped _, the second fixed part (3b) is made of a flat material, the rotation of the blade (3a) about the axis (6) allowing a reverse movement of the axial fan degrees.