DE1503489A1

DE1503489A1 - Impeller for large axial fans

Info

Publication number: DE1503489A1
Application number: DE19661503489
Authority: DE
Inventors: Helmut Brobeck; Bub Dipl-Ing Fritz
Original assignee: Kuehnle Kopp and Kausch AG
Current assignee: Howden Turbo GmbH
Priority date: 1966-02-01
Filing date: 1966-02-01
Publication date: 1970-04-09
Also published as: BE693378A; NO127120B; NL6701532A; DK124624B; GB1102110A; FR1509493A; DE1503489B2

Description

AKTIENGESELLSCHAFT KÜHNLE, KOPP & KAUSCH FRANKENTHAL (PFALZ) Seite 1AKTIENGESELLSCHAFT KÜHNLE, KOPP & KAUSCH FRANKENTHAL (PFALZ) Page 1

Nr. vom. 25.1. I960 an η. Deutsches PatentamtNo. from. 25.1. I960 at η. German Patent Office

PatentanmeldungPatent application

b Ji S C H R E I 13 U ii G Laufrad für große Axialventilatoren b Ji SCH R EI 13 U ii G Impeller for large axial fans

Die Erfindung betrifft ein Laufrad für große Axialventilatoren, bei dem die Flügel pendelnd gelagert sind.The invention relates to an impeller for large axial fans, in which the blades are mounted in an oscillating manner.

Pendelnde Lagerungen der Schaufeln von axial durchströmten Turboinaschinen sind bekannt. Bei einer Ausführung sind die Schaufeln an achsparallelen Bolzen gelagert und schwingen also in der Drehebene. (Vergl. deutsche Patentschrift Kr. 1 167 852) Es ist auch bekannt, die Flügel von Hubschraubern, deren Rotoren eine axial durchströmte Turbomaschine darstellen, an der vertikalen Drehachse so zu lagern, daß sie sich im wesentlichen in der Vertikalebene auf und ab bewegen können. (Vergl. beispielsweise deutsche Patentschrift Hr. 666 297)Pendulum bearings for the blades of axially flown turbo machines are known. In one embodiment, the blades are mounted on axially parallel bolts and therefore swing in the plane of rotation. (Comp. German Patent Kr. 1167852) It is also known to mount the blades of helicopters, the rotors of which represent an axial-flow turbomachine, on the vertical axis of rotation so that they can extend substantially in the vertical plane to move up and down . (See, for example, German patent specification Hr. 666 297)

In dem erstgenannten Pail, nämlich bei der Pendelmöglichkeit in der Drehebene, soll die Schaufel durch die schwingende Lagerung aus dem Bereich gefährlicher Eigenfrequenzen herauskommen. Im zweiten Pail soll vor allem für den nicht biegesteifen Flügel In the first-mentioned pail, namely with the pendulum option in the plane of rotation, the blade should move out of the range of dangerous natural frequencies due to the oscillating mounting. In the second pail, it is primarily intended for the wing that is not rigid

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AKTIENGESELLSCHAFT KÜHNLE, KOPP & KAUSCH FRANKENTHAL (PFALZ) Seite Nr. vom, 25.1.19ου »««. Deutsches Patentamt IuU Oh O 3AKTIENGESELLSCHAFT KÜHNLE, KOPP & KAUSCH FRANKENTHAL (PFALZ) page no. From January 25, 19ου »« «. German Patent Office IuU Oh O 3

durch selbsttätige Änderung des Winkels zur Drehebeno ei_;i ^n:;-gleich zv/ischen Fliehkraft und Auftriebskraft erfolget..by automatic change of the angle to the _{turning plane o ei; i} ^ n :; - equal to zv / ical centrifugal force and buoyancy.

Die vorliegende Erfindung macht die an sich bekannte pendelnde Lagerung der Flügel für große Axialventilatorei. geeignet, l;ei diesen führt infolge der Profilform und -lage die Eigenschwingung in der Achsebene des Laufrades leichter ^ur gefährlichen Resonanz als die in der Uiafangsrichtung. Andererseits ist eine selbsttätige Einstellung der Flügel zum Ausgleich zwischen Fliehkraft und Auftriebskraft nicht erforderlich und daher nicht Aufgabe der Erfindung.The present invention makes the pendulum mounting of the blades known per se for large axial fans. suitable, l; ei Due to the shape and position of the profile, the natural oscillation in the axial plane of the impeller leads to more dangerous situations Resonance than that in the Uia initial direction. On the other hand is a automatic adjustment of the wings to compensate for centrifugal force and lift force is not necessary and therefore not object of the invention.

Die Erfindung löst die Aufgabe, eine richtig abgestimmte pendelnde Lagerung für die Flügel von großen Axialventilatoren zu schaffen, dadurch, daß das innere Ende des Flügelholmes kugelig beweglich in der Laufradnabe gehalten und der Holm am li&benkranz durch federnde Elemente abgestützt ist, wobei die Federeleraente in Richtung der Achsebene des Laufrades eine andere Federkonstante besitzen als in Umfangsrichtung.The invention solves the problem of a properly tuned commuting To create storage for the blades of large axial fans, in that the inner end of the wing spar is spherical movably held in the wheel hub and the spar on the left & benkranz is supported by resilient elements, the Federeleraente in the direction of the axial plane of the impeller a different spring constant own than in the circumferential direction.

Die Zeichnung erläutert die Erfindung anhand eines Ausführungsbeispieles. Dabei zeigt Figur 1 einen radialen Schnitt durch eine Hälfte der Laufradnabe, wobei die Flügel selbst nicht dargestellt sind, Figur 2 einen Schnitt nach der in Figur 1 angedeuteten Linie A-B, wobei der Neigungswinkel der Flügelachse zur Verdeutlichung der Darstellung vernachlässigt ist.The drawing explains the invention using an exemplary embodiment. Figure 1 shows a radial section through one half of the impeller hub, the blades themselves not being shown; FIG. 2 shows a section according to that indicated in FIG Line A-B, the angle of inclination of the wing axis being neglected to clarify the illustration.

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AKTIENGESELLSCHAFT KÜHNLE, KOPP & KAUSCH FRANKENTHAL(PFALZ) Seite 3 Nr. «m. 25.1.1966 ..nc Deutsches Patentamt I OU 34 89AKTIENGESELLSCHAFT KÜHNLE, KOPP & KAUSCH FRANKENTHAL (PFALZ) Page 3 No. «m. January 25, 1966 ..nc German Patent Office I OU 34 89

..ach Figur 1 ist die nabe 1 des Laufrades mit der Büchse 2 auf dei· in der Zeichnung nicht dargestellten vertikalen Welle des Axialventilators befestigt. 3 ist der Holm dee Flügels, der mit dem !,"eigungswinkel gt gegenüber der Horizontalen geneigt ist. Durch diese neigung wird ein Momentenausgleich zwischen den Fliehkräften des Flügels und den im vorliegenden Beispiel von oben nach unten wirkenden achsparallelen Auftriebskräften herbeigeführt, sodaß die Beanspruchung des Flügelholmes 3 möglichst niedrig wird. Der Flügelholm ist an seinem inneren Ende in dem kugeligen Lager 4 gehalten, wobei der Lagerträger 5 mit der Laufradnabe 1 beispielsweise durch Schweißung fest verbunaen ist. Am ^abenkranz ist die Tragplatte 6 angebracht, die mit Hilfe der Schrauben 7 die linke Metallplatte des Hetall-Gummi-Fedorelementes β trägt. Die rechte Platte des Metall-Gummi-Federelementes trägt die Klemmnabe 9, die auf dem Holm 3 des Flügels aufgeklemmt ist. Damit ist der Flügelholm durch das Federelenent am x.abenkranz abgestützt. Die Gummi-Federelemente habei. in unserem Beispiel nach Figur 2 eine langgestreckte rechteckige Form, wobei sich die längere Seite in Umfangsrichtuiig erstreckt. Dadurch hat die federnde Abstützung in Richtung der Achsebene des Laufrades eine wesentlich größere Weichheit als in ümfangsrichtungj d.h. die Aufhängung des Flügels ergibt in der vertikalen Ebene eine wesentlich niedrigere Eigenfrequenz als in der Umfangsrichtung, unabhängig davon, daß auch die Flügelprüfilform unterschiedliche Eigenfrequenzen in den verschiedenen iiichtungen ergibt.According to FIG. 1, the hub 1 of the impeller with the bushing 2 is attached to the vertical shaft of the axial fan, not shown in the drawing. 3 is the spar dee vane, which is inclined with the!, "Eigungswinkel gt relative to the horizontal. By this inclination, a torque balance between the centrifugal forces of the wing and in the present example parallel to the axis from top to acting below buoyancy forces is brought about, the stress so that the The wing spar is held as low as possible at its inner end in the spherical bearing 4, the bearing bracket 5 being firmly connected to the impeller hub 1, for example by welding The left-hand metal plate of the metal-rubber spring element bears the right-hand plate of the metal-rubber spring element bears the clamping hub 9, which is clamped onto the spar 3 of the wing. The wing spar is thus supported by the spring element on the x.abenkranz In our example according to FIG. 2, rubber spring elements have an elongated rectangular shape, the longer S side in the correct circumference. As a result, the resilient support in the direction of the axial plane of the impeller has a significantly greater softness than in the circumferential direction, i.e. the suspension of the wing results in a significantly lower natural frequency in the vertical plane than in the circumferential direction, regardless of the fact that the wing test shape also has different natural frequencies in the various directions results.

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AKTIENGESELLSCHAFT KÜHNLE, KOPP & KAUSCH FRANKENTHAL (PFALZ) Seite 4AKTIENGESELLSCHAFT KÜHNLE, KOPP & KAUSCH FRANKENTHAL (PFALZ) Page 4

Nr. vom· 25·1·1966 en »χ Deutsches PatentamtNo. of · 25 · 1 · 1966 en »χ German Patent Office

Figur 2 zeigt weiterhin, wie die Klemmnabe 9 durch Schrauben zusammengehalten wird. Die Schrauben 7 sind in der Tragplatte in Langlöchern 11 mit kreisförmiger Mittellinie so angeordnet, daß der Flügelholm 3 mit dem ganzen Federelement 8 in gewissem Winkel um seine Achse gedreht werden kann. Damit besteht die Möglichkeit, den Anstellwinkel des Flügels den Erfordernissen des Betriebes entsprechend zu verstellen, ohne die Federungseigenschaften richtungsbezogen auf den Flügel selbst zu ändern. Es ist jedoch auch möglich, den Anstellwinkel durch Drehen des Flügels ' in der Klemmnabe 9 zu verändern, wobei die Federungseigenachaften in Bezug auf die Laufradachse unverändert bleiben. Die an der Nabe angebrachten Anschlagplatten 12 begrenzen gegebenenfalls die in Umfangsrichtung möglichen Ausschläge des Flügels. Dabei sollen aber diese Platten 12 keine Führung in senkrechter Richtung darstellen und sind auch hierfür nicht erforderlich, da durch die Federelemente 8 die Lage des Holmes auch in Umfangsrichtung genügend festgelegt ist.Figure 2 also shows how the clamping hub 9 by screws is held together. The screws 7 are arranged in the support plate in elongated holes 11 with a circular center line so that that the wing spar 3 can be rotated with the entire spring element 8 at a certain angle about its axis. With this there is the possibility to adjust the angle of attack of the wing according to the requirements of the operation, without the suspension properties change direction-related to the wing itself. However, it is also possible to adjust the angle of attack by turning the wing to change in the clamping hub 9, the suspension properties remain unchanged in relation to the wheel axle. The one at the Stop plates 12 attached to the hub limit the possible deflections of the wing in the circumferential direction. This should but these plates 12 do not represent a guide in the vertical direction and are also not required for this, because by the Spring elements 8 the position of the spar is sufficiently fixed in the circumferential direction.

Als federndes Element können natürlich auch andere Einrichtungen als die in dem Ausführungsbeispiel dargestellten Metall-Gummi-Federelemente benutzt werden; beispielsweise Stahlfedern· Die Metall-Gummi-Federelemente eignen sich jedoch für die Anwendung bei dieser Flügellagerung in besonderem Maße, well sie neben der Einfachheit der Ausführung auoh e
und darüberhinaue relativ Steifheit bei kleinen Ab*t Devices other than the metal-rubber spring elements shown in the exemplary embodiment can of course also be used as the resilient element; For example steel springs · However, the metal-rubber spring elements are particularly suitable for use in this wing mounting, because they are simple in design
and moreover, relatively stiffness at small ab * t

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AKTIENGESELLSCHAFT KÜHNLE, KOPP & KAUSCH FRANKENTHAL (PFALZ) Seite 5 AKTIENGESELLSCHAFT KÜHNLE, KOPP & KAUSCH FRANKENTHAL (PFALZ) Page 5

Nf. vom, 25.1.1966 o«HX Deutsches PatentamtNf. dated January 25, 1966 o «HX German Patent Office

Die Erfindung ermöglicht es, die Flügel großer Axialventilatoren so in der Laufradnabe zu lagern, daß die Eigenfrequenz der Flügelschwingung insbesondere in .Richtung der Achsebene bzw. senkrecht zur Profilebene des Flügels so niedrig liegt, daß gefährliche Resonanzen nicht auftreten. Eine solche Lagerung ist insbesondere dort erforderlich, wo eine Erregung durch ungleichmäßige Anströmung erfolgt, z.B. bei Kühlturmlüftern. Die Erfindung ermöglicht es aber bei entsprechender Bemessung der Federelemente auch in Umfangsrichtung eine Abstützung zu erreichen, die die Gefahr von Resonanzen bei Torsionsschwingungen des gesamten Ventilatoraggregates vermeidet. Dabei wird bei einzeln vorkommenden stoßartigen Ausschlägen die Möglichkeit einer größeren Durchfederung und eines weichen Abfangens des Ausschlages 'gegeben. Auch kann darüberhinaus ein fester Anschlag angeordnet werden. Durch die Erfindung wird daher im ganzen eine möglichst geringe Beanspruchung des Flügelholmes bei geringstem Bauaufwand erreicht.The invention makes it possible to store the blades of large axial fans in the impeller hub so that the natural frequency of the blade oscillation, in particular in the direction of the axial plane or perpendicular to the profile plane of the blade, is so low that dangerous resonances do not occur. Such storage is particularly necessary where there is excitation due to uneven flow, for example in the case of cooling tower fans. However, the invention makes it possible, with appropriate dimensioning of the spring elements, to achieve a support in the circumferential direction, which avoids the risk of resonances in the event of torsional vibrations of the entire fan assembly. In this case, at individually occurring shock-like eruptions, the possibility of a greater deflection and a soft interception is given of the rash '. In addition, a fixed stop can also be arranged. As a result of the invention, on the whole, the least possible stress on the wing spar is achieved with the least possible construction effort.

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Claims

AKTIENGESELLSCHAFT KÜHNLE, KOPP & KAUSCH FRANKENTHAL (PFALZ) Seite 6 Nr. vom. 25*1.1966 mK. Deutsches Patentamt 1503489AKTIENGESELLSCHAFT KÜHNLE, KOPP & KAUSCH FRANKENTHAL (PFALZ) Page 6 No. from. 25 * 1.1966 mK. German Patent Office 1503489

Claims

/ iy impeller for large axial fans with swinging blades are mounted, characterized in that the inner end of the wing spar (3) can move spherically in the impeller hub (1) held and the spar is supported on the hub rim by resilient elements (8) which point in the direction of the axial plane of the impeller have a different spring rate than in the circumferential direction.

2 impeller according to claim 1,

characterized in that the resilient elements (8) have a significantly greater softness in the direction of the axial plane of the impeller than in the circumferential direction.

3 impeller according to claim 1 or 2,

characterized in that metal-rubber spring elements (8) are used for the support on the credit wreath.

4 impeller according to claim 1 or 3,

characterized in that the peder elements (8) are attached to the hub rim so that they can be rotated around the holmachee at a certain angle.

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