DE1210121B

DE1210121B - Fan blades for table, wall, ceiling and other fans

Info

Publication number: DE1210121B
Application number: DEM22026A
Authority: DE
Inventors: Dr-Ing Robert Koha
Original assignee: Maico Elektroapparate Fabrik GmbH
Current assignee: Maico Elektroapparate Fabrik GmbH
Priority date: 1954-02-20
Filing date: 1954-02-20
Publication date: 1966-02-03

Description

Ventilatorflügel für Tisch-, Wand-, Decken-und andere Ventilatoren Bei Tisch-, Wand-, Decken- und anderen Ventilatoren soll mit möglichst kleinen Motoren eine große Luftfördermenge in der Zeiteinheit erreicht werden. Die Geschwindigkeit soll in 1 bis 2 m Entfernung vom Flügel eine bestimmte Grenze nicht überschreiten, damit die Strömung nicht lästig wirkt. Darum ist ein diffusormäßig sich erweiternder Luftstrom anzustreben.Fan blades for table, wall, ceiling and other fans With table, wall, ceiling and other fans, the smallest possible motors should achieve a large air flow rate in the unit of time. The speed should not exceed a certain limit at a distance of 1 to 2 m from the wing, so that the current does not have an annoying effect. A diffuser-like widening air flow should therefore be aimed for.

Bei größerem Flügeldurchmesser ist die Drehzahl so niedrig zu wählen, daß ein geräuschloser Lauf gewährleistet ist. Dabei soll aber die Blattbreite über ein bestimmtes Maß nicht hinausgehen, damit die Flügeltiefe in der Blasrichtung nicht übermäßig groß wird.With a larger blade diameter, the speed should be selected so low that that noiseless running is guaranteed. In doing so, however, the width of the sheet should be over Do not go beyond a certain amount so that the wing chord in the blowing direction does not become excessively large.

Die Erwärmung des Motors soll möglichst gering sein. Entsprechend VDE 730/1935 darf das Gehäuse des Motors sich höchstens um 25'C über die Umgebungstemperatur erwärmen. Bei einer RauÜitemperatur von 25'C oder noch mehr (wie es an heißen Tagen im Sommer oft der Fall ist) wirkt eine Gehäusetemperatur von 50'C oder mehr recht lästig, obwohl sie nach der obigen VDE-Vorschrift noch zulässig wäre.The heating of the engine should be as low as possible. According to VDE 730/1935 , the motor housing may not heat up by more than 25 ° C above the ambient temperature. At a room temperature of 25'C or even more (as is often the case on hot days in summer) a housing temperature of 50'C or more is quite annoying, although it would still be permissible according to the above VDE regulation.

Die Erwärmung eines Ventilatormotors, die zugleich ein Maß für die erforderliche Motorgröße darstellt, kann annäherungsweise durch folgenden Zusammenhang beschrieben werden - 77m = Motorwirkungsgrad; Q = Luftfördermenge in der Zeiteinheit; pg = der vom Flügel erzeugte Gesamtdruck; ?ipl = Flügelwirkungsgrad; k = Kühlfaktor. Aus diesem Zusammenhang erkennt man: Sind die Luftfördermenge in der Miteinheit und der Motorwirkungsgrad gegeben bzw. vorgeschrieben, kann der Motor um so kleiner gewählt werden, je größer der Kühlfaktor k und der Flügelwirkungsgrad,q.pl und je geringer der vom Flügel erzeugte Gesamtdruck,pg ist.The heating of a fan motor, which is also a measure for the required motor size, can be approximately described by the following relationship - 77m = motor efficiency; Q = air flow rate in the unit of time; pg = the total pressure generated by the wing; ? ipl = blade efficiency; k = cooling factor. From this context it can be seen: If the air flow rate in the positive control unit and the motor efficiency are given or prescribed, the smaller the motor can be selected, the larger the cooling factor k and the wing efficiency, q.pl and the lower the total pressure generated by the wing, pg is.

In einem Rohr, dessen Durchmesser etwa dem des Flügels entspricht, ist bei unbelastetem Flügel der Gesamtdruck dem dynamischen Druck gleich (pg =pi). Dagegen kann bei offen laufendem Flügeldurch eine bestimmte Beziehung zwischen Blattbreite und Steigungswinkel bei gegebener Luftfördermenge in der Zeiteinheit der Gesamtdruck wesentlich verkleinert werden. Durch dieselbe Maßnahme wird erreicht, daß die Flügeltiefe bei größerem Flügeldurchmesser und niedrigeren Drehzahlen nicht übermäßig groß ausgeführt zu werden braucht.In a tube with a diameter roughly the same as that of the wing, If the wing is not loaded, the total pressure is equal to the dynamic pressure (pg = pi). On the other hand, when the wing is open, a certain relationship between the blade width and the angle of inclination for a given air flow rate in the unit of time is the total pressure can be significantly reduced in size. By the same measure it is achieved that the wing chord with larger blade diameters and lower speeds, it is not designed to be excessively large needs to become.

Der hohe Wirkungsgrad des Flügels ist hauptsächlich durch aerodynamisch richtige Ausführun.g des Flügelprofils gegeben.The high efficiency of the wing is mainly due to aerodynamic correct execution of the wing profile given.

Bezüglich des Kühlfaktors eines Ventilatormotors haben Versuche gezeigt, daß dieser erheblich vergrößert werden kann, wenn die Strömungsgeschwindigkeit in Motornähe erhöht wird. Bei 0,75facher Geschwindigkeit in diesem Flügelbereich kann unter Umständen eine um 15'C höhere Erwärmung auftreten.With regard to the cooling factor of a fan motor, tests have shown that this can be increased considerably if the flow velocity in the vicinity of the motor is increased. At 0.75 times the speed in this wing area, a 15'C higher temperature increase may occur.

Während Tisch- und Wandventilatoren mit hohem Wirkungsgrad bekannt sind, hat man weder der Verminderung des Gesamtdrucks durch eine optimale Beziehung zwischen der Blattbreite und dem Steigungswinkel noch der Erhöhung des Kühlfaktors durch einen zweckmäßigen Verlauf des Steigungswinkels bei der Gestaltung der offen laufenden Flügel (Tisch-, Wand-, Decken- und andere Ventilatoren) bisher genügend Rechnung getragen.While table and wall fans are known for their high efficiency one has neither the reduction of the total pressure through an optimal relation between the blade width and the pitch angle still the increase in the cooling factor through an appropriate course of the slope angle in the design of the open running blades (table, wall, ceiling and other fans) so far sufficient Taken into account.

Nach B. E c k, »Ventilatoren% 2. Auflage, 1952, S. 194, Gleichung 160, ergibt sich die Flügelbreite Als Funktion des Druckverhältnisses ergibt sich daraus Ebenfalls aus E c k , »Ventilatoren(i, 2. Auflage, 1952, S. 238, Abb. 238, ergibt sich, daß pg viermal so groß wie pi ist, so daß entsprechend diesem Stand der Technik F = 2 n 4 #e 25 ist.According to B. E c k, "Ventilatoren% 2nd edition, 1952, p. 194, equation 160, the blade width results As a function of the pressure ratio results from it Also from E c k, »Ventilatoren (i, 2nd edition, 1952, p. 238, Fig. 238, it follows that pg is four times as large as pi, so that according to this prior art F = 2 n 4 # e is 25 .

Die Erfindung besteht darin, daß die Flügelblattbreite 1 im Abstand r 0,35 D von der -Drehächse der Bedingung genügt. D = Außendurchmesser des Flügels; 1 = Blattbreite; K ein Faktor, der nach einer bestimmten Funktion von der Differenz ß". des Steigungswinkels y und des Anstellwinkels x". abhängt, dem Kurvenblatt F i g. 1 zu entnehmen; y Steigungswinkel nach Zeichnung (bei unsymmetrischem Tragflächenprofil Steigung der Druckseitentangente); (x#O Anstellwinkel, dem Kurvenblatt F i g. 2 zu entnehmen; ca Auftriebsbeiwert, demKurvenblatt F i g. 2 zu entnehmen; gilt für Kreisbogenprofile. Bei beliebigem Tragflächenprofil ist im Ausdruck für 1 der gegebenenfalls von der Flügelblattbreite abweichende Abstand zwischen den Schnittpunkten der Druckseitentangente mit der eventuell verlängerten Profilmittelinie einzusetzen.The invention consists in the fact that the blade width 1 at a distance r 0.35 D from the axis of rotation of the condition enough. D = outer diameter of the wing; 1 = sheet width; K is a factor that, according to a specific function, of the difference β ". Of the pitch angle y and the angle of attack x". depends on the curve sheet F i g. 1 to be found; y pitch angle according to drawing (with asymmetrical wing profile, pitch of the pressure side tangent); (x # O Angle of attack, the curve sheet F i g. 2 to be found; approx Lift coefficient, the curve sheet F i g. 2 to be found; applies to circular arc profiles. For any wing profile, the printout shows for 1 the distance between the intersection points of the pressure side tangent and the possibly extended profile center line, which may differ from the blade width, is to be used.

R = Radius der Profilmittellinie; e = Gleitwert, bei üblichen, unbelastet laufenden Flügeln 0,03 zu setzen; r = Entfernung von der Flügehnitte -bzw. der Drehachse des Flügels; z = Blattzahl des Flügels. Nach einer weiteren Ausgestaltung der Erfindung ist der in an sich bekannter Weise von außen nach innen zunehmende Steigungswinkel y so -ausgelezt, daß in der Flügelebene eine Axialgeschwindigkeit cz, herrscht, die in einer Entfernung von der Drehachse auf nicht weniger als #vi =,0,8 cn, absinkt. cm = -v - U - tgß". bei r =,0,35 D; ua = Umfangsgeschwindigkeit der Flügelspitze; -r = f als Faktor dem Kurvenblatt F i g. 1 zu entnehmen; u # Umfangsgeschwindigkeit bei r = 0,35 D, Bei einem offen laufenden Ventilatorflügel, desseii Blätter nach den vorstehenden Gesichtspunkten gestaltet sind, wird den eingaiigs dargelegten Bedingungen Rechnung getragen.: Mit einem kleinen Motor wird bei geringer Erwärmung des Mötcirs und bei diffusormäßig sich erweiterndem Luftstrom eine grqße Luftfördermenge - in der Zeiteinheit erzielt. Auch bei größerem Flügeldurchmesser kann ein geräuschloser Laüf erzielt werden, ohne daß die Flügeltiefe zu. groß gemacht zu werden - braucht. In der Zeichnung zeigt F i g. 1 eine Kurventafel für die Werte K und 7.- in Abhängigkeit von ß"" F i g. 2 eine Kurventafel für die Werte c., und oc in Abhängigkeit von und a (B. E c k , »Ventilatoren% 1952, S. 187), F i g. 3 die Rückansicht eines Ventilatorflügels mit drei Flügelblättern, F i g. 4 die Seitenansicht eines Flügelblattes, F i g. 5 einen Querschnitt eines Flügelblattes. R = radius of the profile center line; e = sliding value, to be set at 0.03 for normal, unloaded sashes; r = distance from the wing cut -or. the axis of rotation of the wing; z = number of leaves on the wing. According to a further embodiment of the invention, the pitch angle y , which increases in a manner known per se from the outside to the inside, is exploited in such a way that an axial velocity cz prevails in the plane of the wing, which is at a distance decreases from the axis of rotation to not less than #vi = .0.8 cn. cm = -v - U - tgß ". at r =, 0.35 D; ua = circumferential speed of the wing tip; -r = f as a factor to be taken from the graph Fig. 1 ; u # circumferential speed at r = 0.35 D, are designed in an open running fan blades desseii sheets after the above point of view, is taken of the eingaiigs set out conditions into account .: with a small engine with low heating of Mötcirs and diffuser moderate to widening airflow a grqße air flow - achieved in the time unit . Even when a larger wing diameter, a silent Laüf can be achieved without the chord to become made large -. need in the drawing, F i 1 shows g a graph panel for the values of K and 7.- function of ß ".". FIG. 2 shows a curve table for the values c., And oc as a function of and a (B. E c k, »Ventilatoren% 1952, p. 187), F i g. 3 the rear view of a fan blade with three blades, F i g. 4 the side view of a wing blade, F i g. 5 shows a cross section of a blade.

In der Zeichnung ist ein Ventilatorflügel dargestellt, dessen Flügelblätter ein Kreisbogenprofil haben. Der Steigungswinkely ist aus F i g. 5 zu ersehen, als Winkel- zwischen der Sehne 5 der strichpunktiert angedeuteten kreisbogenförmigen Profilmittelliiiie und der normal zur Dreliachse liegenden Flügelebene.In the drawing, a fan blade is shown, the blades of which have a circular arc profile. The angle of inclination is shown in FIG. 5 to be seen, as an angle between the chord 5 of the circular arc-shaped profile center line indicated by dash-dotted lines and the wing plane lying normal to the axis of the drift.

Die Krümmungsradien der beiden Profilseiten des z. B. aus Kunstharzpreßstoff hergestellten Flügelblattes Sind Mit R2, Und R2 bezeichnet. Bei aus Blech gestanzten geprägten Flügelblättern unterscheiden sich R, und R2 nur um die Blerlistärke. Der oben angegebene Wert R ist der Radius der ProfilmitteBiniiq.The radii of curvature of the two profile sides of the z. B. from Kunstharzpreßstoff The blades produced are denoted by R2, and R2. When stamped from sheet metal embossed winglets differ R, and R2 only by the Blerli thickness. Of the The value R given above is the radius of the profile centerBiniiq.

Ob ein Ventilatorflügel den oben angegebeaeii Bedingungen genügt, läßt sich aus den meßbaren Werten des Flügeldurchmessers D, der Flügelblattbreite 1, des Krümmungsradius R und des- Steigungs" winkels'-y' bei sowie den Kurvzntafpln F i g. 1 und 2 oline weiteres ermitteln. Whether a fan blade satisfies the conditions given above can be determined from the measurable values of the blade diameter D, the blade width 1, the radius of curvature R and the pitch angle'-y ' as well as the curve table F i g. 1 and 2 oline further determine.

Claims

1. A fan blade for a table, wall, ceiling and other fans, d a d u rch k g r hen -ze ichne 1 that the i Flügelblattbrellte in an interval r # 0.35 D from the rotational axis of the condition suffices, mi-t D for the outer diameter and z for the number of blades of the wing, where the value K is a function. from ß. and a, c. the lift coefficient (F i Z. 1 and 2) and each sliding value = 0.03 , 2, VeaWatoxfli * gel according to expression 1, characterized in that the gradient angle increasing in a manner known per se from the outside to the inside: see above is designed so that there is an axial velocity in the wing at a distance decreases from the axis of rotation to not less than vi = 0.8 cm, where cm = -v - u - tgß. at r = 0.35 D with -r, which is a function of ß "( Fig. 1), is to be set, u. the circumferential speed of the wing tip, u the circumferential speed at r # 0.35 D and P" . the difference between the angle of inclination y and the angle of attack Lx "" ( FIG. 2) with a = 0.03 means. Considered publications: German Patent Nos. 600 534, 660 275, 758 095; Urge. Bruno E c k, Ventilatoren, 1952, pp. 180, 187, 194, 223 to 228, 238 to 240; B auer , Schiffsmaschinenbau, Vol. 1, 1923, p. 507; W eini g, Aerodynamics of the air screw, 1940, p.163.