DE2017583A1

DE2017583A1 - Drive for fluid flow machines

Info

Publication number: DE2017583A1
Application number: DE19702017583
Authority: DE
Inventors: der Anmelder. M ist
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 1970-04-13
Filing date: 1970-04-13
Publication date: 1971-11-04

Description

@ntrie@ l@r Strömungsmaschinen Die Erfindung betrifft vorzugsweise elektrische Antriebe für mehrstufige Strömungsmaschinen. Der Grundgedanke sei am Beispiel von gegenläufigen Axialventilatoren erläutert.@ ntrie @ l @ r fluid flow machines The invention preferably relates to electric drives for multi-stage turbomachines. The basic idea is on Example of counter-rotating axial fans explained.

Es ist bekannte daß gegenläufige Axialventilatoren hinsichtlich des erzielbaren Druckes und des Wirlwngsgrades als sehr günstige strömungstechnische Konstruktionen angesehen werden dürfen. Im einzelnen geben hierüber die in Betracht gezogenen und unten aufgeführten Arbeiten Aufschluß. It is known that counter-rotating axial fans in terms of achievable pressure and the degree of swirl as very favorable fluidic Constructions may be viewed. In detail, they give consideration to this work drawn and listed below.

Der Verbreitung uber den Bereich der derzeitigen Anwendungen hinaus stehen die verhältnismäßig hohen Herstellungskosten und gelegentlich die Baulänge und das Gewicht entgegen* So ist für jede der beiden Stufen ein Antriebsmotor oder/und ein Getriebe erforderlich. Grössere Schaufelräder kennen nicht direkt über die Motorwelle - also auf die einfachste weise angetrieben werden, weil die Motoren für niedrige Drehzahlen zu teuer sind. Spreading beyond the range of current applications are the relatively high manufacturing costs and occasionally the overall length and the weight against * So for each of the two stages there is a drive motor and / or a gearbox required. Bigger paddle wheels do not know directly about the motor shaft - So be driven in the simplest way, because the engines for low Speeds are too expensive.

Die Erfindung basiert in erster Linie auf der Aufgabe, diese Nach teile der gegenläufigen Axialventilatoren auszuschalten. Die Zeichnung, Fig. 1, veranschaulicht schematisch ein Ausführungsbeispiel.. The invention is primarily based on the object of this switch off parts of the counter-rotating axial fans. The drawing, Fig. 1, schematically illustrates an embodiment.

Sowohl der Rotor 1 als auch Stator 2 des Motors sind drehbar gelagert* Die erste Stufe des Ventilators, Schaufelrad 3, ist mit dem Stator 2, die zweite Stufe, Schaufelrad 4 ist mit dem Rotor 1 fest verbunden. Bei der Bauweise eines Außenläufer-Motors nach dem Ausführungsbeispiel der Zeichnung kann die Stromzuführung zur Wicklung durer die Welle 5 hindurchgeführt werden. Der Strom wird in bekannter Weise Uber Schleifringe 6 eingespeist. Die Welle 5 ist zweiseitig, in den Aufnahmekörpern 7 und 8, gelagert, Zwischen den Momenten der beiden Stufen, die gegensinnig zueinander wirken, entsteht ein Gleichgewicht. Eine virtuelle Erhöhung der Drehzahl einer Stufe würde nach den Gesetzen der Strömungslehre zu einem stark ansteigenden Morilent für diese Stufe führen. Somit Dleiben die Drehzahlerl stets im Gleichgewicht. Both the rotor 1 and the stator 2 of the motor are rotatably mounted * The first stage of the fan, impeller 3, is with the stator 2, the second Stage, paddle wheel 4 is firmly connected to the rotor 1. When building a External rotor motor according to the exemplary embodiment in the drawing can supply power for winding through which the shaft 5 is passed. The stream is known in Way fed via slip rings 6. The shaft 5 is two-sided, in the receiving bodies 7 and 8, stored, between the moments of the two stages that are opposite to each other work, a balance is created. A virtual increase in the speed of a stage would, according to the laws of fluid mechanics, become a sharply rising Morilent lead for this stage. Thus the speed remains always in equilibrium.

Die Motordrehzahl ist gleich der summe der Drehzahlen von der ersten und der zweiten Stufe. im Normalfall wird man die Drehzahl für die beiden Stufen gleich, d.h. also gleich der halben Motordrehzahl bemessen. The engine speed is equal to the sum of the speeds from the first one and the second stage. normally one will be the speed for the two stages equal, i.e. equal to half the engine speed.

Man kann aber auch hiervon abweichen, -indem man die Momente bei glecher Drehzahl-unterschiedlich groß werden läßt. Das kann durch verschiedene konstruktive Maßnahmen geschehen, - unterschiedlich gekrümmte Schaufelprofile, unterschiedliche Durchmesser (Fig. 2), Anstellwinkel u.ä.But you can also deviate from this by using the moments at glecher Can be speed-differently large. This can be done through various constructive Measures are taken - differently curved blade profiles, different Diameter (Fig. 2), angle of attack and the like.

Erfindungsgemäß wird somit gegenüber zwei Motoren mit niedrigen Drehzahlen ein Motor mit doppelt so hoher Drehzahl beiiö'tigt. Dies ermöglicht betrSchtliche Einsparungen an Eierstellangskosten, Abmessungen und Gewichten. According to the invention is thus compared to two motors with low speeds an engine with twice as high speed is involved. This enables considerable Savings in egg rack costs, dimensions and weights.

Die Zeichnung, Fig. 2, veranschaulicht ein zweites Ausführungsbeispiel. Hier sind gegenüber Fig. 1 einige erfindungsgemäße ALwandlungen des Grundgedankens vereinigt: (1) Der Motor ist einseitig gelagert. The drawing, Fig. 2, illustrates a second embodiment. Here, compared to FIG. 1, there are some AL changes according to the invention of the basic idea combined: (1) The motor is mounted on one side.

(2) Die Bauweise des Motors ist durch den Innenläufer charakterisiert.(2) The construction of the motor is characterized by the internal rotor.

(5) Die Schaufelräder stehen weiter auseinander.(5) The paddle wheels are further apart.

(4) Die Schaufelräder haben unterschiedliche Durchmesser.(4) The paddle wheels have different diameters.

(5) In dem freien Zwischenraum entsteht ein Sprühraum (Zyklon).(5) A spray space (cyclone) is created in the free space.

ES können die verschiedensten Kombinationen dieser Abwandlungen angewendet werden0 Im einzelnen erkennt man in Fig. 2, links, das kleinere Schaufelrad 11 mit der Einströmdüse 12 und dem ebenfalls ringförmigen Prallzerstäuber 15 aus Draht o,ä. Die Teile 11 und 15 sind fest miteinander verbunden. Sle sind zusammen mit dem Rotor 14 auf der Welle 15 befestigt.A wide variety of combinations of these modifications can be used werden0 In detail one recognizes in Fig. 2, left, the smaller paddle wheel 11 with the inlet nozzle 12 and the likewise ring-shaped impact atomizer 15 made of wire o, similar The parts 11 and 15 are firmly connected to one another. You're together with fixed to the rotor 14 on the shaft 15.

Das größere Schaufelrad 16 und der Stator 17 bilden mit der Welle 18 ein unverrückbares Teil, Der elektrische Strom kann von den Schleifringen 19 aus mit einem Kabel durch die Welle 18 zur Statorwicklung 17 geführt werden, Die Welle 18 ist mit zwei Wälzlagern in dem Aufnahmekörper 20 drehbar gelagert. The larger impeller 16 and the stator 17 form with the shaft 18 an immovable part, the electric current can flow from the slip rings 19 out with a cable through the shaft 18 to the stator winding 17, The Shaft 18 is rotatably mounted in the receiving body 20 with two roller bearings.

Das Gleichgewicht zum Moment des Schaufelrades 16 erlangt das klei nere Schaufelrad 11 erst bei hohen Drehzahlen. Auf einfache Weise wird hiermit erreicht, daß das Schaufelrad 16 genügend langsam läuft. The balance at the moment of the paddle wheel 16 attains the small nere paddle wheel 11 only at high speeds. In this way it is achieved in a simple manner that the paddle wheel 16 runs slowly enough.

Das kann beispielsweise wegen der Geräusche notwendig sein.This may be necessary because of the noise, for example.

In der Zeichnung, Fig. 2, ist zwischen den beiden Schaufelrädern 11 und 16 ein freier Raum, in dem sich der Drall in der Luftströmung vom Schaufelrad 11 auswirkt0 an kann diesen Zwischenraum als Spru'hkammer rür den Wärmer und Stoffaustausch ausnutzen, z.B. als Zyklon für einen Kühlturm oder Luftwäscher. Zur Verdeutlichung einer solchen Anwendung ist in der Zeichnung oben eine Düse 21 für die Wasserverteilung angedeutet'. In the drawing, Fig. 2, is between the two paddle wheels 11 and 16 a free space in which the swirl in the air flow from the paddle wheel 11 has an effect on this space as a spray chamber for the warmer and mass transfer take advantage of, e.g. as a cyclone for a cooling tower or air washer. To illustrate such an application, a nozzle 21 is shown at the top of the drawing indicated for the water distribution '.

Die Düsen versprühen das Wasser in der Form eines Kegels von kleineren und größeren Tropfen. Die kleineren Tropfen werden vom Luftstrom sofort mitgerissen. Die größeren, die ihre Anfangsgeschwindigkeit nicht nach wenigen Zentimetern verlieren, treffen zum Teil auf einen Prallzerstäuber 13, der sie zu kleinen Tropfen zerschlägt. Auf diese Weise kann ein großer Anteil des Wassers in der Form von klei nen Tropfen verdunsten. Es ist bekannt, daß der viärme- und Stoffübergang bei kleinen Tropfendurchmessern sehr hohe Nusselt-Zahlen aufweist. Weiterhin kann als vorteilhaft angesehen werden, daß der Prallzerstäuber mit dein schneller laufenden Schaufelrad 11 rotiert. The nozzles spray the water in the shape of a cone of smaller ones and bigger drops. The smaller drops are immediately carried away by the air flow. The bigger ones, which do not lose their initial speed after a few centimeters, partly meet an impact atomizer 13, which breaks them up into small droplets. In this way, a large proportion of the water can be in the form of small drops evaporate. It is known that the heat transfer and mass transfer in the case of small droplet diameters has very high Nusselt numbers. Furthermore, it can be seen as advantageous that the impact atomizer rotates with your faster running paddle wheel 11.

Ein weiteres Ausführungsbeispiel veranschaulicht die Zeichnung, Fig. 5. er handelt es sich um einen Zentrifugalventilator mit zwei gegenläufigen Schaufelrädern 71 und 32. Bemerkenswert ist bei dieser Ausführung, daß der Antrieb außerhalb des Strömungsraumes liegt. Das Schaufelrad 31 ist, ebenso wie der Rotor 34, auf der Welle 33 befestigt. Another embodiment illustrates the drawing, Fig. 5. It is a centrifugal fan with two impellers rotating in opposite directions 71 and 32. It is noteworthy in this version that the drive is outside the Flow space lies. The impeller 31, like the rotor 34, is on the Shaft 33 attached.

Das Schaufelrad 32, das die zweite Stufe bildet, ist, ebenso wie der Stator 35, mit dem rotierenden Hohlkörper 36 verbunden. Das Ganze ist in dem Aufnahmekörper 97 drehbar gelagert. Dieser Aufnahmekörper ist an der Rückwand des Ventilatorgehäuses 58 befestigt. Der elektrische Strom wird der Wicklung des Stators 55 von den Schleifringen 39 aus über ein kurzes Kabel zugeführt.The impeller 32, which forms the second stage, is, as well as the Stator 35, connected to the rotating hollow body 36. The whole is in the receiving body 97 rotatably mounted. This receiving body is on the rear wall of the fan housing 58 attached. The electrical current is sent to the winding of the stator 55 from the slip rings 39 fed out via a short cable.

Als vorteilhaft bei dieser Bauweise kann hervorgehoben werden daß ein Spiralgehäuse entfällt. Die beiden gegenläufigen Schaufelräder können aerodynamisch so ausgebildet werden, daß die Luft in der zweiten Stufe das Schaufelrad 52 radial verläßt. Dies bringt eine Ersparnis an Platz und Herstellungskosten mit sich. Uoerdies ist man in der Konstruktion nicht an die tangentiale Abströmrichtung eines üblichen Spiralgehäuses gebunden. It can be emphasized that this construction is advantageous a volute casing is not required. The two paddle wheels rotating in opposite directions can be aerodynamic be designed so that the air in the second stage the impeller 52 radially leaves. This brings about a saving in space and manufacturing costs. Uoerdies one is not in the construction of the tangential outflow direction of a usual Spiral casing bound.

Gegenüber den gegenwärtig nach der Kenntnis des Erfinders vorwiegend angewendeten einstufigen Zentrifugalventilatoren hat die beschriebene Bauweise den Vorteil des geringeren dynamischen Drucker lustes. Es tritt im Luftstrom, der das äußere Schaufelrad 52 verläßt, keine Umfangskomponente der Geschwindigkeit auf. Compared to the present, according to the inventor's knowledge, predominantly The single-stage centrifugal fans used have the design described above Advantage of the lower dynamic printing pleasure. It occurs in the air stream that the outer paddle wheel 52 leaves no circumferential component of the speed.

Die Kühlung des Stators ist einfacher, da sich dieser, ebenso wie der Rotor dreht. Ein zusätzlicher Motorventilator kann-entfallen.The cooling of the stator is easier because it is, as well as the rotor turns. An additional motor fan can be omitted.

Die drei Zeichnungen zeigen, daß nach der Erfindung die Baulänge infolge Wegfalls des einen Motors erheblich verringert werden kann, Der Erfindungsgedanke bietet weitere,Möglichkeiten der Kombination So kann die eine Stufe durch ein Zentrifugal- oder ein meridianbeschleunigtes Schaufelrad, die zweite durch ein axi-ales gebildet werden. The three drawings show that according to the invention, the overall length can be significantly reduced due to the omission of a motor, the inventive concept offers further possibilities of combination. or a meridian accelerated paddle wheel, the second formed by an axi-ales will.

Als Fördermedien kommt nicht nur Luft sondern, allgemein, jeder gasförmige oder flüssige Stoff in Betracht. So mag in einer oder in beiden Stufen eine Pumpe angetrieben werden. Dies gilt auch für Kolben- und rotierende Verdrängermaschinen. The conveying medium is not just air but, in general, any gaseous medium or liquid substance into consideration. A pump may be used in one or both stages are driven. This also applies to piston and rotating displacement machines.

Es wurde bisher die Hauptanwendung bei elektrischen Motoren beschrieben. Daneben läßt sich indessen das Prinzip auf hydraulische und pneumatische Motoren übertragen. Bei der Zuführung dieser Fluide kann man auf Dekannte Vorrichtungen zurückgreifen. The main application in electric motors has been described so far. In addition, however, the principle can be applied to hydraulic and pneumatic motors transfer. For the supply of these fluids one can use decante devices To fall back on.

Besonders vorteilhaft ist die Anwendung bei einem Axialventilator nach der Anmeldeschrift Nr. P 1505 5o6.o. Hier können die Tafeln, die die Ventilatorschaufeln bilden, unmittelbar auf Nocken an den rotierenden Motorteilen befestigt werden. Use in an axial fan is particularly advantageous according to the registration document No. P 1505 5o6.o. Here you can find the panels that hold the fan blades form, are attached directly to cams on the rotating engine parts.

Die Lagerung des Antriebes kann für jede Arbeitsmaschine, namentlich für Werkzeugmaschinen, Zentrifugen, Fahrzeugantriebe, Haushaltsmaschinen, Frequenz- und Spannungsumformer, Fördermittel und fIebezeuge angewendet werden. The storage of the drive can be for each machine, specifically for machine tools, centrifuges, vehicle drives, household machines, frequency and voltage converters, conveyors and hoists.

Für den Fall, daß bei der Inbetriebnahmc die eine Stufe schneller anlaufen soll als die zweite, kann die Drehzahl der zweiten entsprechend lange abgebremst werden. In the event that one stage is faster during commissioning should start up than the second, the speed of the second can be slowed down for a correspondingly long time will.

In Betracht gezogene Druckschriften: P. Berliner und T. Rákóozy, Bewertung eines neuen Axialventilators.Publications considered: P. Berliner and T. Rákóozy, evaluation of a new axial fan.

'Heizung-Lüftung-Haustechnik' 20 (1969) 12, S.431/35 T. Rákóczy, Berechnung von gegenläufigen Axialgebläsen.'Heating-ventilation-building technology' 20 (1969) 12, p.431 / 35 T. Rákóczy, calculation of counter-rotating axial fans.

1Hcizung-Lüftung-Haustechnik1 20 (1969) 3, 5.104/109 W. Traupel, Versuche an einem gegenläufigen Axialventilator.1Hcizung-Lüftungs-Haustechnik1 20 (1969) 3, 5.104 / 109 W. Traupel, Experiments on a counter-rotating axial fan.

'Heizung-Lüftung-Haustechnik' 10 (1959) 1, S.6/13 C.S. Vasiljevic, Der Axialventilator im Baukastensystem als neuartiges Bauelement der Lufttechnik. 'Heizung-Lüftung-Haustechnik' 14'Heating-ventilation-building technology' 10 (1959) 1, p.6 / 13 C.S. Vasiljevic, The axial fan in the modular system as a new type of component in ventilation technology. 'Heating, ventilation and building technology' 14

Claims

Claims 1. Drive for turbo machines, characterized in that that the power of the engine But two moments and with two opposing directions Speeds is transmitted.

2. Drive according to claim 1-, characterized in that the engine absorbs electrical energy.

3. Drive according to claim 1, characterized in that one or several working machines are driven.

4. Drive according to claim 1, 2 and 3, characterized in that the Bucket wheels are driven by two power levels of a fluid flow machine.

5. Drive nach'Anspruch 1, 2 and 3, characterized in that in the air space between the paddle wheels or directly in the Lurtstrom in front of or a liquid behind the paddle wheels for heat or mass transfer Air flow is added.

6. Drive according to claim 1, 2 and 3, characterized in that in the air space between the paddle wheels or directly. In the air stream in front of or mufflers are arranged behind the paddle wheels.

7. Drive according to claim 1, 2 and 3, characterized in that the Power from the rotatably mounted engine via a gearbox to the working machines is transmitted.

8. Drive according to claim 1, 2 and 3, characterized in that the Speed of one or, unfortunately, drive side is regulated, L e e r e i t e