CZ4481U1

CZ4481U1 - Axial-flow fan blade wheel, particularly for cooling internal combustion engines

Info

Publication number: CZ4481U1
Application number: CZ19954766U
Authority: CZ
Inventors: Libor Ing. Vávra; Jiří Ing. Gazda; Vladislav Ing. Polách
Original assignee: Tatra, A.S.
Priority date: 1995-12-11
Filing date: 1995-12-11
Publication date: 1996-02-19

Description

Lopatkové kolo axiálního ventilátoru, obzvláště k chlazení spalovacích motorůAxial fan impeller, especially for cooling internal combustion engines

Oblast technikyTechnical field

Technické řešení se týká lopatkového kola axiálního ventilátoru, obzvláště k chlazení spalovacích motorů, sestávajícího z válcovitého obvodového prstence, z něhož vystupují radiálně lopatky, přičemž válcovitý obvodový prstenec je spojen s nábojem lopatkového kola přední a zadní rotační stěnou, ohraničující spolu s válcovitým obvodovým prstencem vnitřní rotační dutinu lopatkového kola.The invention relates to an impeller of an axial fan, in particular for cooling internal combustion engines, comprising a cylindrical peripheral ring from which radial blades project, the cylindrical peripheral ring being connected to the hub of the impeller by a front and rear rotating wall bounding the inner peripheral ring. the rotating cavity of the impeller.

Dosavadní stav technikyBACKGROUND OF THE INVENTION

Jsou známa lopatková kola axiálních ventilátorů, sestávající z válcovitého obvodového prstence, z něhož vystupují radiálně lopatky, přičemž obvodový prstenec je jedinou kotoučovou stěnou propojen s nábojem lopatkového kola. Takováto lopatková kola bývají vytvořena většinou z jednoho kusu jako odlitek, nebo svařena z jednotlivých částí.Axial fan impeller wheels are known, consisting of a cylindrical peripheral ring from which radial vanes project, the peripheral ring being connected to the hub of the impeller by a single disk wall. Such paddle wheels are usually made in one piece as a cast or welded from individual parts.

Jejich nevýhodou je nízká tuhost, způsobovaná jedinou kotoučovou stěnou, propojující náboj s obvodovým prstencem, což má za následek zvýšený dynamický hluk ventilátoru.Their disadvantage is the low stiffness caused by a single disc wall connecting the hub to the peripheral ring, resulting in increased dynamic fan noise.

Jsou také známa lopatková kola axiálních ventilátorů skříňovité konstrukce, kde obvodový prstenec s lopatkami je spojen s nábojem přední rotační stěnou a zadní rotační stěnou, které společně s obvodovým prstencem ohraničují vnitřní dutinu lopatkového kola. Tato lopatková kola jsou sestavována z více jednotlivých částí, to jest z obvodového prstence, přední a zadní rotační stěny a náboje, které jsou vytvořeny jako výlisky nebo odlitky a jsou navzájem spojeny svařováním, nýtováním nebo obdobně. Díky skříňovité konstrukci vykazují oproti předchozím lopatkovým kolům s jedinou kotoučovitou stěnou sice zvýšenou tuhost a následkem toho i nižší dynamický hluk, jejich nevýhodou je však vysoká pracnost.Also known are vanes of axial fans of the box-like construction, wherein the circumferential ring with the vanes is connected to the hub by a front rotary wall and a rear rotary wall, which together with the peripheral ring surround the inner cavity of the vane wheel. These impellers are assembled from a plurality of individual parts, i.e., a peripheral ring, front and rear rotating walls and hubs, which are formed as moldings or castings and are joined together by welding, riveting or the like. Due to the box-like construction, they exhibit increased rigidity and consequently lower dynamic noise compared to the previous single-disc impeller wheels, but their disadvantage is their high labor intensity.

Podstata technického řešeníThe essence of the technical solution

Výše uvedené nevýhody v podstatě odstraňuje lopatkové kolo axiálního ventilátoru obzvláště k chlazení spalovacích motorů, sestávající z válcovitého obvodového prstence, z něhož vystupují radiálně lopatky, přičemž obvodový válcovitý prstenec je spojen s nábojem lopatkového kola přední rotační stěnou a zadní rotační stěnou, které ohraničují spolu s válcovitým obvodovým prstencem a popřípadě i nábojem vnitřní rotační dutinu lopatkového kola jehož podstata spočívá v tom, že lopatkové kolo je vytvořeno z jednoho kusu jako odlitek a v rotační dutině jsou vytvořena žebra, propojující navzájem přední rotační stěnu se zadní rotační stěnou, přičemž zadní rotační stěna je vždy mezi žebry opatřena otvorem.The aforementioned drawbacks substantially eliminate the impeller of the axial fan, in particular for cooling internal combustion engines, consisting of a cylindrical peripheral ring from which the radial vanes project, the peripheral cylindrical ring being connected to the hub of the impeller by a front and rear rotary wall which a cylindrical circumferential ring and possibly also a hub of the impeller, wherein the impeller is formed in one piece as a casting and ribs are formed in the rotating cavity interconnecting the front rotary wall with the rear rotary wall, and the rear rotary wall it is provided with an opening between the ribs.

Tímto provedením se docílí velice tuhá konstrukce lopatkového kola, vyrobeného s přijatelnou pracností jednoduchou technologií odlitím do formy s jádry, které se následně odstraní z rotač-1CZ 4481 U1 ni dutiny lopatkového kola otvory v jeho zadní rotační stěně. Následkem dostatečné tuhosti lopatkového kola se maximálně potlačí vyzařování dynamického hluku ventilátoru v provozu.This embodiment results in a very rigid construction of the impeller made with acceptable labor by simple casting into a core mold which is subsequently removed from the impeller cavity of the impeller by holes in its rear rotating wall. Due to the sufficient stiffness of the impeller, the radiant dynamic noise emission in operation is maximally suppressed.

Z důvodů snížení i aerodynamického hluku, vznikajícího obtékáním lopatkového kola, je výhodné, je-li přední rotační stěna tvořena v podstatě vrchlíkem anuloidu, který svým vnějším obvodem přechází do přední části válcovitého obvodového prstence a svým vnitřním obvodem přechází jak do náboje lopatkového kola, tak i do vnitřního obvodu zadní rotační stěny, jejíž vnější obvod je napojen na válcovitý obvodový prstenec v místech mezi jeho předním a zadním čelem, přičemž vnější obvodová čela žeber svírají s obvodovým válcovitým prstencem ostrý úhel.In order to reduce the aerodynamic noise generated by the flow of the impeller, it is advantageous if the front rotating wall consists essentially of a cannula canopy which, by its outer circumference, passes into the front of the cylindrical peripheral ring and by its inner circumference passes into both the hub and the impeller. and to the inner periphery of the rear rotating wall, the outer periphery of which is connected to the cylindrical peripheral ring at points between its front and rear faces, the outer peripheral faces of the ribs forming an acute angle with the peripheral cylindrical ring.

Z důvodů vyrovnání pnutí v lopatkovém kole je výhodné, je-li zadní rotační stěna mezi napojením vnějších obvodových čel žeber a válcovitým obvodovým prstencem opatřena rotačním konkávním průhybem.In order to compensate for the stress in the impeller, it is advantageous if the rear rotating wall is provided with a rotating concave deflection between the connection of the outer peripheral faces of the ribs and the cylindrical peripheral ring.

Dalšího snížení aerodynamického hluku se dosáhne, když se lopatky lopatkového kola v axiálním směru navzájem překrývají. Přehled obrázků na výkresechA further reduction in aerodynamic noise is achieved when the vanes of the impeller overlap in the axial direction. BRIEF DESCRIPTION OF THE DRAWINGS

Na přiloženém obrázku je znázorněn příklad provedení technického řešení kde obr. 1 představuje řez lopatkovým kolem axiálního ventilátoru.The accompanying drawing shows an exemplary embodiment of the invention wherein Fig. 1 is a cross-sectional view of an axial fan impeller.

Příklad provedení technického řešeníExample of technical solution

Jak vyplývá z obr. 1. sestává lopatkové kolo axiálního ventilátoru z válcovitého obvodového prstence 1, z něhož vystupují radiálně lopatky 2, jejichž tvar a úhlové natočení odpovídají vzduchotechnickým požadavkům chlazeného objektu, v daném případě vzduchem chlazeného motoru. Lopatky 2, uspořádané pravidelně po obvodě, se v axiálním pohledu překrývají, což znamená, že přední hrana následující lopatky překrývá zadní hranu předchozí lopatky atd. Válcovitý obvodový prstenec 1 je propojen s nábojem 4, jehož pomocí se lopatkové kolo připevňuje k neznázorněné přírubě hnací hřídele ventilátoru, přední rotační stěnou 3. a zadní rotační stěnou 5 (ve směru S proudění vzduchu), které společně s válcovitým obvodovým prstencem £ ohraničují vnitřní rotační dutinu £ lopatkového kola. Přední rotační stěna 3 je vypuklá a je tvořena v podstatě vrchlíkem anuloidu, jehož rotační osa je totožná s rotační osou 0 lopatkového kola, svým vnějším obvodem přechází do předního obvodu 11 válcovitého obvodového prstence 1 a svým vnitřním obvodem přechází jak do náboje 4., tak i do vnitřního obvodu zadní rotační stěny 5. Vnitřní obvod zadní rotační stěny 5 je vytvarován jako hrdlo, které se dozadu ve směru S široce, v podstatě vrchlíkovitě rozevírá a svým vnějším obvodem přechází do válcovitého obvodového prstence 1 v místech mezi jeho předním přibližně do 1/3 jeho axiální rotační dutina £ je opatřena a zadním čelem, v délky od zadního radiálně-axiálními daném případě čela. Vnitřní žebry 7, propojujícími přední rotační stěnu 3 se zadní rotační stěnou 5, což slouží k vyztužení konstrukce lopatkového kola. Žebra 7 jsou uspořádána ve stejných úhlových odstupech okolo osy O a jejich vnější obvodová čela £0, která je ohraničují na vnějším průměru, svírají s válcovitým obvodovýmAs shown in FIG. 1, the axial fan impeller consists of a cylindrical circumferential ring 1 from which radial blades 2 project, whose shape and angular rotation correspond to the air-conditioning requirements of the cooled object, in this case an air-cooled motor. The blades 2, arranged regularly around the circumference, overlap axially, which means that the leading edge of the next blade overlaps the rear edge of the previous blade etc. The cylindrical peripheral ring 1 is connected to the hub 4 by which the impeller is attached to the drive shaft flange (not shown). the front rotating wall 3 and the rear rotating wall 5 (in the air flow direction S), which together with the cylindrical peripheral ring 6 define the inner rotating cavity 6 of the impeller. The front rotating wall 3 is convex and consists essentially of a torus canopy whose rotational axis coincides with the rotational axis 0 of the impeller, its outer periphery passes into the front periphery 11 of the cylindrical peripheral ring 1, and its inner periphery passes into both the hub 4 and the hub. The inner periphery of the rear rotary wall 5 is shaped as a neck which opens rearwardly in the S direction in a broad, substantially cap-like manner and passes through its outer periphery into a cylindrical peripheral ring 1 at approximately the frontal position thereof. 3, its axial rotating cavity 6 is provided with a rear face, a length from the rear radially-axial given case of the face. Internal ribs 7 connecting the front rotary wall 3 with the rear rotary wall 5, which serve to reinforce the structure of the impeller. The ribs 7 are arranged at equal angular spacing about the O-axis and their outer circumferential faces 60, which enclose them on the outer diameter, grip with a cylindrical peripheral

-2CZ 4481 U1 prstencem 1 ostrý úhel a. Přední hrany žeber 7 jsou tedy napojeny na celý meridiální řez přední rotační stěny 3, zadní hrany žeber jsou napojeny na meridiální řez zadní rotační stěny 5 v délce asi 3/4 površky, měřené od nejmenšího průměru zadní rotační stěny 5 a vnější obvodová čela 10 žeber 7 nejsou vůbec propojena s válcovitým obvodovým prstencem 1. V místech mezi napojením vnějších obvodových čel 10 do zadní rotační stěny 5 a jejím napojením na válcovitý obvodový prstenec 1 je zadrií rotační stěna 5 opatřena rotačním konkávním průhybem 9, sloužícím k vyrovnávání jak statických, tak i dynamických napětí v lopatkovém kole. Zadní rotační stěna 5 je dále opatřena otvory 8, uspořádanými na jedné roztečné kružnici vždy mezi dvěma sousedními žebry 7. Tyto otvory slouží k vyjmutí vnitřních jader po odlití lopatkového kola ve formě.Thus, the front edges of the ribs 7 are connected to the entire meridial section of the front rotary wall 3, the rear edges of the ribs are connected to the meridial section of the rear rotary wall 5 of about 3/4 of the surface, measured from the smallest diameter. the rear rotating wall 5 and the outer circumferential face 10 of the ribs 7 are not connected at all to the cylindrical peripheral ring 1. At the points between the connection of the outer peripheral faces 10 to the rear rotary wall 5 and its connection to the cylindrical peripheral ring 1 9 for equalizing both static and dynamic voltages in the impeller. The rear rotating wall 5 is further provided with holes 8 arranged on one pitch circle between two adjacent ribs 7. These holes serve to remove the inner cores after casting the impeller in the mold.

Průmyslová využitelnostIndustrial applicability

Lopatkové kolo axiálního ventilátoru podle předkládaného technického řešení lze využít všude tam, kde se vyžaduje vysoký chladicí výkon při minimalizaci aerodynamického hluku, např. k chlazení vzduchem chlazených spalovacích motorů.The axial fan impeller of the present invention can be used wherever high cooling performance is required while minimizing aerodynamic noise, for example, to cool air-cooled internal combustion engines.

Claims

PROTECTION REQUIREMENTS

An axial fan impeller, in particular for cooling internal combustion engines, comprising a cylindrical peripheral ring from which radial vanes project, the cylindrical peripheral ring being connected to the hub of the impeller by a front rotary wall and a rear rotary wall which together with the cylindrical peripheral ring and optionally the hub defines an internal rotating cavity of the impeller, characterized in that the impeller is formed in one piece as a casting, and ribs (7) are formed in the rotating cavity (6) connecting the front rotary wall (3) to the rear rotary wall (5); the rear rotating wall (5) is provided with openings (8) between the ribs (7).

Axial fan impeller wheel according to claim 1, characterized in that the front rotating wall (3) is essentially a torus cannula, which extends through its outer periphery to the front portion (11) of the cylindrical peripheral ring (1) and into its inner periphery as and the inner periphery of the rear rotary wall (5), the outer periphery of which is connected to the cylindrical peripheral ring (1) at points between its front and rear faces, the outer peripheral faces (10) of the ribs (7). ) form an acute angle (α) with the cylindrical peripheral ring (1).

Axial fan impeller wheel according to claim 2, characterized in that the rear rotating wall (5) is provided with a rotating concave deflection (9) at the points between the connection of the outer peripheral faces (io) of the ribs (7) and the cylindrical peripheral ring (1).

-3GB 4481 U1

An axial fan impeller characterized in that the blades (2) (S) overlap one another.

according to claim 1, in the axial direction