DE2461099A1

DE2461099A1 - Ventilator mit beweglicher rotorbeschaufelung

Info

Publication number: DE2461099A1
Application number: DE19742461099
Authority: DE
Inventors: Michel Emile Leon Paul Crepin; Guy Pierre Westeel
Original assignee: Berry S A Ets
Current assignee: Berry S A Ets
Priority date: 1974-12-23
Filing date: 1974-12-23
Publication date: 1976-06-24

Description

MANITZ, FINSTERWALD & GRÄMKOW

München, den 23-12.74-Sv-B 2023

ETABLISSEMENTS BEERY S.A. 92, Rue Bonte Pollet, 59020 LILLE (Nord) !Frankreich

Ventilator mit beweglicher Rotorbeschaufelung

Die Erfindung betrifft Ventilatoren mit einem Rad, das mit einer Beschaufelung versehen ist, die aus verschwenkbar und mit veränderlichem Anstellwinkel montierten Flügeln besteht.

Gegenstand der Erfindung ist insbesondere die Vereinfachung der Herstellung, der Betriebsbedingungen und der Einstellung derartiger Ventilatoren bei Stillstand oder während des Laufs.

Zu diesem Zweck wird erfindungsgemäß eine Anordnung vorgeschlagen, bei welcher die durch die Drehung des Rades erzeugte zentrifugale Trägheitskraft der einem Hügel zugeordneten verschwenkbaren Masse mindestens in einem Schwenkbereich des Flügels so gerichtet ist, daß auf diesen ein Moment ausgeübt wird, das seine Bewegung aus einer Ruhestellung, die er bei Stillstand des Rades einnimmt, in eine aktive Stellung bewirkt.

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DR. G. MANITZ · DIPL.-ING. M. FINSTERWALD BlTCIHU.¹ wr CT-R-A l»l K. O W ZENTRALKASSE BAYER. VOLKSBANKiN

MÖNCHEN 22. ROBERT-KOCH-STRASSE I 7 STUTTGART SO (BAD CANNSTATT) MÖNCHEN, KONTO-NUMMER 727O

TEL. (0891 2242 11. TELEX 5-29672 PATMF SEELBERGSTR. 23/25. TEL.(O7I1)56 72 61 POSTSCHECK: MÖNCHEN 77O62-«OS

Dem Flügel ist zweckmäßigerweise eine Einrichtung, beispielsweise eine Feder, die den Flügel in die Buhestellung zurückholt, wenn das Rad stehenbleibt, sowie ein Anschlag zugeordnet, der die Begrenzung seiner Bewegung in die ausgeklappte oder aktive Stellung festlegt.

Bei einer Ausführungsform ist dieser Anschlag verstellbar, so daß er die Einstellung des Anstellwinkels des Flügels vor dem Anlaufen oder während des Betriebs gestattet.

Die Erfindung betrifft insbesondere den Fall, in dem die Schwenkachse der Flügel radial zur Drehachse des Eades gerichtet ist. Erfindungsgemäß wird vorgeschlagen, mit dem Fuß des Flügels, der seine Schwenkachse bildet, eine Masse zu verbinden, die mindestens in einem Schwenkbereich des Flügels eine solche Stellung einnimmt, daß keine der drei Hauptträgheitsachsen der verschwenkbaren Einheit, die aus dem Flügel und der starr mit ihm verbundenen Hasse besteht, zur Drehachse des Hades parallel ist. Zweckmäßigerweise nimmt diese Ilasse eine solche Stellung ein, wenn der Flügel in der Ruhestellung ist und das Bad steht, wobei einfach durch das Ingangsetzen des Bades die Bewegung des Flügels in seine aktive Stellung bewirkt wird.

Zweckmäßigerweise besitzt der mit einer solchen Hasse versehene Flügelfuß einen radialen Vorsprung oder Daumen, der sich mit ihm dreht und so ausgebildet ist, daß er mit einem Anschlagsorgan in Berührung kommt und dadurch die Begrenzung der Bewegung des Flügels in die aktive Stellung festlegt. Dieses Anschlagsorgan kann zweckmäßigerweise beweglich montiert und längs der Achse des Bades verstellbar sein, um die Änderung der aktiven Stellung der Flügel, d.h. ihres Anstellwinkels zu gestatten. Dieses Organ kann gegebenenfalls auch so ausgebildet sein, daß es sich mit dem Bad dreht, und besteht gemäß einer Ausführungsform aus einer hydraulischen, pneumatischen oder elektrischen Winde, die in der Achse der Vorrichtung verschiebbar montiert ist.

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Eine andere Anordnung, die insbesondere auf -Flügel mit radialer Schwenkachse anwendbar ist, besteht erfindungsgemäß darin, daß ein Element vorgesehen wird, das auf einer starr an dem Hügel befestigten und an dem Bad verschwenkbar montierten Achse verschiebbar montiert ist. Dieses Element ist bezüglich Drehung blockiert und bildet mit der Achse eine Schrauben- und Mutter-Einheit. Die Verschiebung des Elements längs der Achse durch Zentrifugalwirkung bewirkt deren Verdrehung, so daß der Flügel in die aktive Stellung gebracht wird.

Diese Anordnungen sind auch auf Flügel anwendbar, deren Schwenkachsen zu der Drehachse der Vorrichtung parallel oder schräg sind.

Ferner schlägt die Erfindung die Möglichkeit vor, den Flügeln Abmessungen zu verleihen, die in der Buhestellung ihre gegenseitige Überlappung gestatten, so daß die Beschaufelung des Bades eine Absperrung zwischen der Saug- und der Druckseite der Vorrichtung bildet.

Weitere Merkmale und Vorteile der Erfindung ergeben sich aus der folgenden Beschreibung von Ausführungsbeispielen, wobei auf die beiliegende Zeichnung Bezug genommen wird. Es zeigen:

Fig. 1 einen axialen Schnitt durch einen erfindungsgemäßen Ventilator,

Fig. 2 einen Schnitt nach der Linie XI-IX von Fig. 1,

Fig. 3 einen Fig. 2 entsprechenden; Schnitt durch eine Abwandlung, ." ; ' -., -■■-.. . y _. .

Fig. 4 eine Seitenansicht derselben Vorrichtung mit Flügeln in aktiver Stellung, , >

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Fig. 5 dieselbe Vorrichtung in Ruhestellung,

Fig. 6 eine Stirnansicht einer anderen erfindungsgemäßen Vorrichtung mit Flügeln in aktiver Stellung,

Fig. 7 einen Schnitt nach der Linie VII-VII von Fig. 6 und

Fig. 8 eine Fig. 6 entsprechende Darstellung dieser Vorrichtung mit Flügeln in Verschluß- oder Ruhestellung.

In allen Figuren sind gleiche oder einander entsprechende !Teile mit denselben Bezugszahlen versehen.

Sie Fig. 1 und 2 zeigen einen Ventilator mit Rad und Beschaufelung, der eine Wange 1 besitzt, die an einer ihrer HauptSeiten, der sog. Rückseite, einen zentralen Stutzen 2 aufweist, der eine rückwärtige Verlängerung aufweist, die aus einer zylindrischen Wand 3 besteht, die eine zylindrische, zum Rad koaxiale und nach hinten offene Aussparung bildet. Das Rad besitzt auf seiner Rückseite ferner einen abgewinkelten Umfangsrand4, der eine Felge mit abgerundeter Außenfläche bildet, und Laschen 5, die zwischen der Felge 4 und dem Stutzen 2 angeordnet sind und von denen je Flügel eine vorgesehen ist.

Ein Flügel 6, der zu einer Reihe von auf dem Umfang des Rades verteilten Flügeln gehört, liegt auf der abgerundeten Seite der Felge 4 auf und ist an einem einen Lagerzapfen bildenden Flügelfuß 7 starr befestigt. Der llügelfuß 7 durchquert in radialer Richtung die Rippe 4 und eine Lasche 5 und ist in diesen verschwenkbar.

Am Flügelfuß 7 sind zwei Element« starr befestigt, die bezüglich seiner Drehachse exzentrisch sind. Eines dieser Elemente ist «in· Hass« β, di« zwischen den Elementen 4 und 5 angeordnet ist, während das andere, näher bei der Drehachse dee Rades liegend· Element ein Daumen 9 ist, der zwischen der Lasch· 5 und dem,zentralen Stutzen 2 angeordnet ist.

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Die Innenfläche der zylindrischen Wand 3 weist eine ringförmige Schulter (ohne Bezugszahl) auf, auf der eine Scheibe 10 aufliegt, die durch einen Gewindering 11 in Stellung gehalten wird, der an dieser Innenfläche eingeschraubt ist. An der Scheibe 10 ist mit einem ihrer Enden eine Stange 12 befestigt, die sich in der Drehachse des Rades erstreckt und deren entgegengesetztes oder hinteres Ende mit einer sie umgebenden, hohlen Kappe 13 versehen ist, die nach vorne zu offen ist und einen Boden 14 und eine zum Rad des Ventilators koaxiale zylindrische Wand 15 aufweist.

Eine zylindrische Kammer 16, die zum Rad koaxial ist und an ihren beiden Enden geschlossen ist, wird von zwei jeweils an einer Seite geschlossenen Muffen 17 und 18 gebildet, die sich mit ihren offenen Enden gegenüberstehen. Diese offenen Enden sind mit Verbindungsflanschen 19 und 20 versehen und sind stirnweise über diese miteinander verbunden. Der Boden 21 der Muffe 17 ist so durchbohrt, daß er auf der Stange 12 gleiten kann.

Eine Gegenmuffe 22, die die Muffe 17 umgibt und von deren Außenfläche ausgeht, erstreckt sich nach vorne, umgibt die zylindrische Wand 3 und gleitet auf deren Außenfläche. Die zylindrische Innenfläche der Muffe 22 i.s;fc mit einer axialen Nut 23 versehen, in der ein Keil 24 verschiebbar sitzt, der an der Wand 3 starr befestigt ist. Auf diese Weise wird erreicht, daß die Kammer bezüglich Drehung mit dem Rad der Vorrichtung fest verbunden ist, wobei sie gleichzeitig längs der Achse der Vorrichtung gleiten kann.

Wie fig. 2 zeigt, berührt jeder Daumen 9 mit einer abgerundeten fläche 27 die vordere Kante 26 der Gegenmuffe 22.

An der hohlen Kappe 13 ist eine biegsame und dichte Membran befestigt, die die Außenseite des Bodens 14 dieser Kappe bedeckt, nach vorn· sich längs der Außenseite der Wand 15 erstreckt, anschließend nach hinten gebogen ist und mit ihrem

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äußeren Umfangsrand zwischen die beiden Befestigungsflansche 19 und 20 eintritt, die sie dicht festhalten. Der Raum V zwischen der flexiblen Membran 27 und der Muffe 18 wird über eine Leitung 28 und ein rotierendes Verbindungsstück 38 mit einem Druckfluid gespeist. Die axiale Beweglichkeit des rotierenden Verbindungsstücks und der damit fest verbundenen Teile kann zum Anzeigen der Stellung der Flügel und zum Einbau einer Regulierungsvorrichtung benutzt werden.

Eine Schraubenfeder 29 ist komprimiert zwischen dem Boden der Muffe 17 und dem Boden 14 der Kappe 13 montiert.

Eine Feder 30, die auf den Flügelfuß 7 einwirkt, hält den Flügel 6 in einer bestimmten Stellung, der sog. Ruhestellung, wenn sich das Rad nicht bewegt, und ist bestrebt, ihn in diese Stellung zurückzuholen, wenn das Bad stehenbleibt.

Bei dem Anlaufen des Ventilatorrads ist die Stellung der Hauptträgheitsachsen der aus Flügel 6 und den Elementen 8 und 9 bestehenden, verschwenkbaren Masse unsymmetrisch. Diese Masse unterliegt somit bei dem Ingangsetzen des Rads einer zentrifugalen {Trägheit skr aft, die eine tangentiale Komponente besitzt, die bezüglich der Schwenkachse des Flügels exzentrisch ist und bestrebt ist, den Flügel entgegen der Wirkung der Feder 30 entgegen dem Uhrzeigersinn (in Blick auf Fig. 2) zu verdrehen. Der an dem Flügel 6 befestigte Daumen 9 ist bestrebt, sich in derselben Richtung zu drehen und mit seiner abgerundeten Fläche gegen die Kante 26 d«r Wand 22 zu drücken. Die auf diese Weise dem Flügel 6 durch Zentrifugalwirkung auferlegte Stellung ist also durch di· axiale Stellung der Fläche 26 bestimmt. Dies· Stellung kann vor dem Anfahren oder während des Betriebs durch Einstellung der Druckfluidzufuhr in den Raum V nach Wunsch eingestellt werden. Durch Erhöhung des Fluiddrucks in diesem Raum wird di· einseitig geschlossene Muffe 13, die mit der flexiblen Membran 25 «ine Wind· bildet, gezwungen, sich nach rechte (in Fig.1) zu bewegen, wobei sie die Elemente 17 und 22 sowie die Kontakt-

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fläche 26 entgegen der Wirkung der Feder 29 mitnimmt. Wenn dieser Druck abnimmt, ist die Feder 29 bestrebt, die Eontaktfläche 26 nach links zu bringen. Jeder Flügel besitzt somit eine Ruhestellung, die durch die Rückholfeder 30 auferlegt wird, und ist so ausgebildet, daß er sich bei dem Anlaufen des Bades durch Zentrifugalwirkung in eine aktive Stellung bewegt, die vor dem Anlaufen bestimmt wird oder während des Laufs nach Wunsch eingestellt wird.

Bei dem dargestellten Ausführungsbeispiel ist die Kasse 8 bezüglich der Schwenkachse des zugeordneten Flügels unsymmetrisch. Diese Anordnung ist jedoch nicht unbedingt erforderlich. Wenn diese Hasse nämlich bezüglich des Flügelfußes ? symmetrisch angeordnet ist, unterliegt sie einem Moment durch Zentrifugalwirkung, außer wenn ihre große Achse zu der Ebene des Bades parallel ist, in welchem Fall die Zentrifugalkräfte sie im Gleichgewicht halten, oder wenn ihre große Achse zur Drehachse des Bades parallel ist, in welchem Fall die Hasse im unstabilen Gleichgewicht ist. In der Praxis kann nur dann kein Drehmoment durch Zentrifugalwirkung erreicht werden, wenn die große Achse zur Ebene des Bades parallel ist.

Abgesehen von den oben beschriebenen Elementen beäfczt die Vorrichtung der Fig. 1 und 2 andere bekannte Elemente, die nicht oder nur schematisch dargestellt sind, und zwar einen Antriebsmotor, eine axiale Anschlagsvorrichtung, die den Flügel bezüglich geradliniger Verschiebung hält, Drehlager, die ggf. zur Verringerung der auf die Flügel bei der Verdrehung einwirkenden Beibungskräfte Kugeln, !Tadeln oder Bollen aufweisen.

Bei der in Fig. 3 gezeigten Abwandlung ist anstelle der Hasse 8 ein Element 31 vorgesehen, das an dem FuB 7 &ee Flügels 6 wie «ixte Kutter befestigt ist. Sei dieser Schrauben- und Hutter-linheit ist die Schraubenwindung nur leicht gegen die Drehachse des Flügels geneigt. Dadurch kann man, wenn ei-

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nes der "beiden Elemente 7 und 31 der Einheit frei drehbar ist, diese Elemente gegeneinander in der Achse der Einheit verschieben, um zwischen ihnen eine Drehbewegung zu erzeugen. Bei der Ausführungsform von Fig. 3 wird die Mutter 31 bezüglich Drehung festgehalten, kann aber längs dem Flügelfuß 7 gleiten und dadurch dessen Drehung bewirken.

Die Ruhestellung der in Fig. 3 gezeigten Vorrichtung, die. dem Stillstand der Maschine entspricht, wird durch die Einwirkung der Rückholfeder 30 auferlegt und bei dem Ingangsetzen des Rades bewegt sich die Masse des Elements 31» auf die die Zentrifugalkraft einwirkt, längs der Schwenkachse des Flügelfußes 7» indem sie die Feder 30 komprimiert, und dreht den Flügel 6 in seine aktive Stellung, die durch die axiale Stellung der Eontaktfläche 26 nach Wunsch bestimmt wird.

Die schematischen Seitenansichten der Fig. 4 und 5 zeigen die Flügel 6 in aktiver bzw. in Ruhestellung. In der Ruhestellung (Fig. 5) überlappen sich die Flügel, so daß sie einen Schirm zwischen der Saugseite und der Druckseite des Tentilators bilden.

Die Abwandlung der Fig. 6 bis 8 betrifft ein Ventilatorrad mit einer Wange 32, in der verschwenkbar Flügelfüße 33 montiert sind, die jeweils mit einem Flügel 34- fest verbunden sind. Bei dem dargestellten Beispiel sind die Schwenkachsen der Flügel zur Drehachse des Ventilators parallel. Diese Ausführungsform ist jedoch auch auf den Fall von Flügel-Schwenkachsen anwendbar, die zu dieser Drehachse schräg angeordnet sind.

Auf der der Wange 32 entgegengesetzten Seite der Beschaufelung ist eine Saugöffnung 55 vorgesehen.

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Wenn das Rad des Ventilators steht, halten oder holen Rückholfedern 36 die Flügel 34· in die Ruhestellung (Fig.8), in der sich die Flügel gegenseitig überlappen und eine Absperrung zwischen der Saug- und der Druckseite der Vorrichtung bilden. Wenn diese anläuft, ist die zentrifugale Trägheitskraft, die auf die Flügel 34» deren Masse bezüglich ihrer Schwenkachse exzentrisch ist, einwirkt, bestrebt, sie in eine Stellung zu drehen, die durch einen verstellbaren Anschlag bestimmt wird (beispielsweise auf die bei den vorhergehenden Ausführungsformen beschriebene Weise), oder - bei Fehlen derartiger Anordnungen - soweit zu drehen, bis der Schwerpunkt jedes Flügels sich in der Ebene befindet, die durch .seine Schwenkachse und die Drehachse des Ventilator rades bestimmt wird.

Die Vorrichtung der Fig. 6, 7 "und. 8 kann ggf. eine Gegenwange 37 (in Fig. 7 in unterbrochenen Linien dargestellt) aufweisen, die einen Führungsdurchgang in radialer, zentrifugaler Richtung für das komprimierte Fluid bildet.

Die Erfindung betrifft Ventilatoren mit Rad und Flügeln, die verschwenkbar und mit veränderlichem Anstellwinkel montiert sind.

Ein Flügel 6 ist mit einem Flügelfuß 7 versehen, der eine Schwenkachse bildet und mit einer Masse 8 versehen ist. Diese erzeugt durch Zentrifugalwirkung eine Trägheitskraft, die den Flügel von einer Ruhestellung in eine aktive Stellung dreht. Die aktive Stellung ist erreicht, wenn ein an dem Flügelfuß 7 befestigter Daumen 9 mit einer Winde 16 in Berührung kommt, die zur Änderung des Anstellwinkels der Flügel längs der Achse des Rades verschiebbar ist.

Die Erfindung ist auf zentrifugale oder zentripetale und/oder axiale Ventilatoren anwendbar.

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Claims

Patentansprüche

J Λ.)Ventilator mit radialer zentrifugaler oder zentripetaler und/oder axialer Fluidströmung, dessen Rad mit Flügeln versehen ist, die verschwenkbar und mit veränderlichem Anstellwinkel montiert sind, dadurch gekennzeichnet , daß die durch die Drehung des Rades erzeugte zentrifugale Trägheitskraft des Flügels oder einer diesem zugeordneten Masse mindestens in einem Schwenkbereich des Flügels so gerichtet ist, daß sie auf den Flügel ein Moment ausübt, das seine Bewegung aus einer Ruhestellung in eine aktive Stellung bewirkt.

2. Ventilator nach Anspruch 1, gekennzeichnet durch eine Einrichtung, beispielsweise eine Feder, die den Flügel in die Ruhestellung zurückbringt, wenn das Rad stehenbleibt.

3. Ventilator nach Anspruch 1 oder 2, gekennzeichnet durch eine Anschlagseinrichtung, die die Begrenzung der Bewegung des Flügels in die aktive Stellung festlegt.

4·. Ventilator nach Anspruch 3» dadurch gekennzeichnet, daß die Anschlagseinrichtung während des Stillstandes des Rades oder während des Laufs zur Einstellung des Anstellwinkels des Flügels verstellbar ist.

5. Ventilator nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet , daß die Schwenkachsen der Flügel radial gerichtet sind.

6. Ventilator nach Anspruch 5» dadurch gekennzeichnet, daß ein Flügelfuß, der eine Schwenkachse bildet, bezüglich Drehung mit einer Masse fest verbunden ist, die zu ihm exzentrisch ist.

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7. Ventilator nach Anspruch 5, gekennzeichnet durch ein Element, das auf einer Flügelachse verschiebbar montiert ist und bezüglich Drehung blockiert ist und das zusammen mit ihr eine Schrauben- und.Mutter-Einheit bildet, bei der die Verschiebung des Mutternelements durch Zentrifugalwirkung eine Verdrehung der Achse des Flügels bewirkt.

8. Ventilator nach Anspruch 5» 6 oder 7» dadurch gekennzeichnet , daß ein eine Schwenkachse bildender Flügelfuß oder Flügelachse bezüglich Drehung mit einem Daumen fest verbunden ist, der zur Festlegung der Begrenzung der Bewegung des Flügels in seine aktive Stellung mit einem Anschlagsorgan in Berührung kommen kann.

9. Ventilator nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß sein längs der Achse des Rades verstellbares Anschlagsorgan ein Organ zur Einstellung der Flügel in aktiver Stellung bildet.

10. Ventilator nach Anspruch 8 oder 9» dadurch gekennzeichnet, daß das Anschlagsorgan mit dem Rad bezüglich Drehung fest verbunden ist.

11. Ventilator nach Anspruch 8, 9 oder 10, dadurch gekennzeichnet, daß das Anschlagsorgan ein Hydraulikzylinder ist, der auf einem an der Nabe des Rades befestigten Element verschiebbar montiert ist.

12. Ventilator nach einem der Ansprüche 1 bis A, dadurch g e kennz ei chnet, daß die Flügelachsen zur Drehachse des Ventilators parallel oder schräg sind.

Ί3. Ventilator nach, Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, daß die Flügel auf einer Hauptfläche einer Wange . , des Rades montiert sind.

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14. Ventilator nach Anspruch 13j gekennzeichnet durch eine Gegenwange, die mit der Wange einen Raum "bildet, der die Flügel einschließt und einen Huidkanal mit radialer Strömung bildet.

15· Ventilator nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet , daß die Flügel so ausgebildet sind, daß sie sich in der Ruhestellung gegenseitig überdecken, so daß sie eine Absperrung zwischen der Saug- und der Druckseite des Ventilators bilden.

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