DE2710514A1

DE2710514A1 - Circulation device for liquid flow medium - includes recirculation device with tangential distribution mechanism providing adjustable output

Info

Publication number: DE2710514A1
Application number: DE19772710514
Authority: DE
Inventors: George Edward Preece
Original assignee: NUCLEAR POWER CO RISLEY Ltd
Current assignee: NUCLEAR POWER CO RISLEY Ltd
Priority date: 1976-03-16
Filing date: 1977-03-10
Publication date: 1977-09-22

Abstract

Liquid flow circulation device with an inlet and an outlet for the flow medium and with a bladed rotor turning to convey the flow medium from the inlet in a downstream direction to the outlet and fitted with a drive unit to turn the rotor at largely constant revolutions in the direction of rotation. The circulation device includes a return or re-circulation device (20, 21) which supplies the flow medium from a point downstream from the rotor (13) to the upstream inlet side of the rotor. There are also valves (23) to regulate and control the flow through the recirculation system and there are deflectors to give a largely tangential movement component to the flow medium emanating on the upstream side of the rotor.

Description

Strömungsmittelumwälz- bzw. Zirkuliervorrichtung Fluid circulating device

Die Erfindung betrifft eine Umwälz- bzw. Zirkuliervorrichtung für einen veränderbaren Strömungsmittelfluß.The invention relates to a circulating device for a variable fluid flow.

Zur Erzeugung eines Strömungsmittelflusses durch einen Rohrkreislauf wird üblicherweise eine Umwälzvorrichtung in Form einer rotodynamischen Pumpe, eines Kompressors oder Gebläses mit einem elektrisch angetriebenen beschaufelten Laufrad oder Rotor verwendet. Häufig ist eine Veränderung des Strömungsmitteldurchsatzes erwünscht; dies kann durch Verwendung eines Motors mit Drehzahlregelung als Antriebsmotor erreicht werden (wobei in diesen Fall entweder ein mit einer Stromquelle veränderlicher Frequenz verbundener Wechselstrominduktionsmotor oder ein mit einer veränderlichen Spannungsquelle verbundener Kommutator-Gleichstrommotor verwendet worden kann). In des ersten Pall ist die erforderliche Stromquelle mit veränderlicher Frequenz aufwendig und teuer, im zweiten Fall bedingt die Abnutzung der Bürsten und Kommutatoren eine periodische Wartung, was für bestimmte Anwendungszwecke, beispielsweise im Primärkühlkreislauf eines gasgekühlten Kernreaktors, nicht akzeptabel erscheint. Diese Nachteile können durch Verwendung eines Konstantdrehzahl-Induktionsmotors in Verbindung mit anderweitigen strömungsdynamischen Vorrichtungen zur Regelung der Strömungsmittelströmung vermieden werden.To create a fluid flow through a pipe circuit is usually a circulation device in the form of a rotodynamic pump, a Compressor or fan with an electrically driven bladed impeller or rotor used. There is often a change in the flow rate of the fluid he wishes; this can be done by using a motor with speed control as the drive motor can be achieved (in which case either a with a power source AC induction motor connected to a variable frequency or a variable voltage source connected commutator DC motor is used can be). In the first pall the required current source is variable Frequency complex and expensive, in the second case it causes the brushes to wear out and commutators a periodic maintenance, what for certain purposes, for example in the primary cooling circuit of a gas-cooled nuclear reactor, does not appear to be acceptable. These disadvantages can be overcome by using a constant speed induction motor in connection with other flow dynamic devices for regulation the fluid flow can be avoided.

Eine solche Möglichkeit besteht in der Anbringung von in ihrer Winkelstellung verstellbaren Leitschaufeln am Einlaß der Umwälzvorrichtung, Jedoch hat diese Anordnung den Nachteil, daß bei einer teilweisen Schließung der L.itschaufeln zur Erzielung eines reduzierten Strömungsmitteldurchsatzes der in der Umwälzvorrichtung erzeugte Geräuschpegel zunimmt und schädliche Vibrationen der Leitschaufeln und ihres Einstellregelmechanismus auftreten können. In bestimmten Anwendungsfällen, wie beispielsweise in gasgekühlten Kernreaktoren, wo es nicht möglich ist, für eine adäquate Schmierung von Reibungsflächen in der Betätigungsvorrichtung für die Leitschaufeln zu sorgen, können sich unannehmbar hohe Abnutzungsgeschwindigkeit ergeben.One such possibility is the attachment of in their angular position adjustable guide vanes at the inlet of the circulation device, However, this arrangement has the disadvantage that with a partial closure of the L.itschaufeln to achieve a reduced flow of fluid generated in the circulation device Noise level increases and harmful vibrations of the guide vanes and their adjustment control mechanism may occur. In certain applications, such as gas-cooled Nuclear reactors, where it is not possible, for adequate lubrication of friction surfaces Caring for the vanes in the actuator can become unacceptable result in high wear rates.

Ein anderes häufig zur Regelung der strömung durch einen Kreislauf angewandtes Verfahren besteht in der Drosselung der Strömung mittels eines entweder stromaufwärts oder stromabwärts von der Umwälzvorrichtung angeordneten einstellbaren Regelventils. Bei Verwendung eines stromaufwärts angeordneten Drosselventils können ähnliche Effekte wie vorstehend flr die Einlaß-Leitschaufeln beschrieben auftreten; und bei Axialströmungsmittelmaschinen wird es bei reduzierter Strömung an den Rotorschaufeln zu Überzieh-bzw. Strömungsabrißerscheinigungen kommen, was einen erhöhten Antriebsleistungsbedarf und zunehmende Geräusch- und Vibrationsbildung zur Folge hat. Für Flüssigkreisläufe wird eine einlaßseitige Drosselung üblicherweise nicht verwendet, da eine Druckverminderung an der Umwälzvorrichtung die Gefahr von Kavitation bei verringerten Durchsätzen erhöht. Eine stromabwärtige Drosselung ist zwar wirksam, bedingt jedoch eine Leistungsvergeudung im Vergleich su Regelungen, die sit veränderlicher Drehzahl arbeiten; im Fall von Axialströmungsmaschinen werden im übrigen bei reduzierten Strömungsmitteldurchsätzen ebenfalls an den Rotorschaufeln Strömungsüberzieh- bzw. Abrißerscheinungen auftreten.Another often used to regulate the flow through a circuit The method used is to restrict the flow by means of an either adjustable upstream or downstream of the circulating device Control valve. If an upstream throttle valve is used, similar effects can be achieved occur as described above for the inlet guide vanes; and in axial fluid machines If the flow is reduced on the rotor blades, it becomes over-tightening or. Stall indications come, which means an increased drive power requirement and increasing noise and Causes vibration. An inlet-side throttling is used for liquid circuits usually not used because of a pressure reduction in the circulation device the risk of cavitation increases with reduced throughputs. A downstream one While throttling is effective, it causes a waste of power in comparison see below regulations that work with variable speed; in the case of axial flow machines are also attached to the rotor blades when the flow rate is reduced Flow overshoot or tear-off phenomena occur.

Es ist auch bereits bekannt das effektiven Strömungsmitteldurchsatz in einem Teil eines Strömungsmittelkreislaufes, beispielsweise durch den Core eines Kernreaktors, (bis gegebenenfalls auf Null) zu reduzieren, indem man einen parallel zu dem betreffenden Teil des Kreislaufes liegenden Nebenschlußweg sowie Ventile vorsicht, mittels welcher der Strömungsmittelfluß in dem überbrückten Teil des Kreislaufes mit zunehmender Öffnung des Nebenschlußweges reduziert oder sogar ganz unterbrochen werden kann.The effective fluid flow rate is also already known in part of a fluid circuit, for example through the core of a Nuclear reactor, (down to zero if necessary) by putting one in parallel shunt path and valves to the relevant part of the circuit caution by means of which the fluid flow in the bridged part of the circuit reduced or even completely interrupted with increasing opening of the shunt path can be.

Auf diese Weise wird es möglich, den übrigen Teil des Kreislaufes, welcher beispielsweise die Umwälzvorrichtung und Wärmetauscher umfaßt, in einer kontrollierten Weise auzufahren oder herunterzufahren, bei Isolierung von dem durch den Nebenschluß überbrückten Teil des Kreislaufes.In this way it is possible to use the rest of the circuit, which, for example, comprises the circulation device and heat exchanger, in one up or shut down in a controlled manner, if isolated from the by the shunt bridged part of the circuit.

Mit einer derartigen Anordnung bleiben die Strömungsbedingungen durch die Umwälzvorrichtung für alle Strömungsmitteldurchsätze durch den Reaktorcore im wesentlichen gleich, was gleichbedeutend damit ist, daß sich bei Teillastbetrieb des Reaktors keine Verbesserungen hinsichtlioh reduzierter Geräuschpegel oder verringerter Leistungsaufnahme ergeben.With such an arrangement, the flow conditions remain through the circulation device for all fluid flow rates through the reactor core in the essentially the same, which is synonymous with the fact that during partial load operation of the reactor no improvements in terms of reduced noise level or decreased Power consumption.

Durch die Erfindung soll daher eine Strömungsmittelumwälzvorrichtung geschaffen werden, welche einen mit konstanter Drehzahl angetriebenen beschaufelten Rotor aufweist, sowie Vorrichtungen zur Änderung des Strömungsmitteldurchsatzes durch einen mit der Umwälzvorrichtung verbunden Strömungsmittelkreislauf, bei Gewährleistung eines annehmbar hohen Wirkungsgrades und eines annehmbar niedrigen Geräuschpegels über einen weiten Bereich von Strömungsmitteldurchsätzen durch den angeschlossenen Kreislauf.The invention is therefore intended to provide a fluid circulating device be created, which bladed a driven at constant speed Has rotor, as well as devices for changing the fluid flow rate by a fluid circuit connected to the circulating device, if guaranteed an acceptably high efficiency and an acceptably low noise level over a wide range of fluid flow rates through the connected Cycle.

Nach dem Grundgedanken der Erfindung sind zur Lösung dieser Aufgabe Vorrichtungen vorgesehen, mittels welcher ein veränderbarer Teil des stromabwärts des beschaufelten Rotors oder Laufrads austretenden Strömungsmittels direkt zur Einlaßseite des Rotors rückgeführt und dort unmittelbar stromaufwärts des beschaufelten Rotors oder Laufrads eingeführt werden kann, und zwar mit einer is wesentlichen tangentialen Bewegungskomponente in der gleichen Drehrichtung wie der Rotor, derart, daß dem Strömungsmittel dort ein Drall erteilt wird, bevor der Rotor auf du Strömungsmittel einwirkt.According to the basic idea of the invention are to solve this problem Devices provided by means of which a variable part of the downstream the fluid escaping from the bladed rotor or impeller directly to the Recirculated inlet side of the rotor and there immediately upstream of the bladed Rotor or impeller can be introduced, and with one is essential tangential component of movement in the same direction of rotation as the rotor, in such a way that that the fluid there is given a twist before the rotor on you fluid acts.

Die Erfindung betrifft somit eine Strömungsmittelumwälzvorrichtung mit einem Einlaß und einem Auslaß für das Strömungsmittel, mit einem ia einer Drehrichtung drehbaren beschaufelten Rotor zur Strömungsmittelförderung vom Einlaß in Richtung stromabwärts zum Auslaß, sowie mit einer Antriebsvorrichtung sur Drehung des Rotor mit im wesentlichen konstanter Drehzahl in der genannten einen Drehrichtung und kennzeichnet sich durch eine Rückführ- bzw. Rezirkulierleitungsvorrichtung, welche stromabwärts des Rotors austretendes Strömungsmittel der stromaufwärtigen Einlaßseite des Rotors zuführt, durch Vorrichtungen zur regelbaren Steuerung der Strömung durch die Rückführ- bzw Rezirkulierleitungsvorrichtung, sowie durch Vorrichtungen, um dem aus der Rückführ- bzw. Rezirkulierleitungsvorrichtung an der stromaufwärtigen Seite des Rotor austretenden Strömungsmittel eine im wesentlichen tangentiale Bewegungskomponente in der genannten einen Drehrichtung zu erteilen.The invention thus relates to a fluid circulating device with an inlet and an outlet for the fluid, with a generally one direction of rotation rotatable bladed rotor for conveying fluid from inlet towards downstream of the outlet, as well as with a drive device for rotating the rotor with a substantially constant speed in said one direction of rotation and is characterized by a return or recirculation line device, which fluid exiting downstream of the rotor on the upstream inlet side of the rotor by means of devices for the controllable control of the flow the return or recirculation line device, as well as devices to that from the recirculation line device to the upstream Side of the rotor exiting fluid has a substantially tangential component of motion in the specified one direction of rotation.

Im folgenden werden Ausführungsbeispiele der Erfindung an Hand der Zeichnung näher beschrieben; in dieser zeigen riß. 1 in schematischer Axialschnittansicht eine erste Ausführungsform der Erfindung mit eines in einem Leitungskanal angeordneten Axialgebläse zur Erzeugung einer Strömungsmittelströmung durch den Kanal, Pigg. 2 bis 6 entsprechende schematische Darstellungen weiterer Ausführungsformen der Erfindung Pig, 7 eine abgewandelte Konstruktionsform sum Einbau in Ausführungsformen der Erfindung.In the following, embodiments of the invention are based on the Drawing described in more detail; in this show tore. 1 in a schematic axial sectional view a first embodiment of the invention with one arranged in a conduit Axial fan to create a fluid flow through the duct, Pigg. 2 to 6 corresponding schematic representations of further embodiments of FIG Invention Pig, 7 a modified form of construction sum installation in embodiments the invention.

Du in Pig. 1 dargestellte Ausführungsbeispiel der Erfindung weist ein Axialgebläse 11 auf, du an einer Eintrittsleitung 12A Strömungsmittel zugeführt erhält und dieses in eine Austrittsleitung 12B fördert, sur Zirkulation durch einen (nicht dargestellten) äußeren Kreislauf, der zur Einlaßleitung 12K rückführt. Du Gebläse 11 weist einen beschaufelten Rotor 13 auf, der von einem Konstantdrehzahl-Elektromotor 14 angetrieben wird und von einem Gehäuse 15 umgeben ist, das, zusammen mit einem (in dem Gehäuse 15 mittels Eintrittsleitschaufeln 16A gehalterten) Eintrittskonus 16 und einem im ganzen gesehen konischen Füllstück 17 einen ringförmigen Strömungskanal 18 definiert, dessen Durchmesser in der Stromabwärtsrichtung der durch das Gebläse erzeugten Strömungsmittelströmung zunimmt. In diesem ringförmigen Kanal 18 sind leitschaufeln 18A vorgesehen; an seinem stromabwärtigen Ende mündet der Ringkanal 18 in eine Kammer 19, die in einem äußeren Gehäuse 20 gebildet ist, aus welcher die leitung 12B als Austrittsleitung herausführt. Die Eintrittsleitung 12A ihrerseits steht mit dem stromaufwärtigen Ende des Gehäuses 15, d. h. mit dem Gebläseeinlaß, in Verbindung.You in Pig. 1 illustrated embodiment of the invention has an axial fan 11, which is supplied to fluid at an inlet line 12A receives and this promotes in an outlet line 12B, sur circulation through a external circuit (not shown) returning to inlet line 12K. You Fan 11 has a bladed rotor 13 driven by a constant speed electric motor 14 is driven and is surrounded by a housing 15 which, together with a (held in the housing 15 by means of inlet guide vanes 16A) inlet cone 16 and a generally conical filler piece 17 an annular flow channel 18, the diameter of which in the downstream direction is defined by the fan generated fluid flow increases. In this annular channel 18 are guide vanes 18A provided; the annular channel opens at its downstream end 18 in a chamber 19 which is formed in an outer housing 20 from which the line 12B leads out as an outlet line. The entry line 12A for its part stands with the upstream end of the housing 15, i.e. H. with the fan inlet, in connection.

Erfindungsgemäß besteht auch eine Verbindung der Kammer 19 mit dem Gebläseeinlaß, und zwar (bei der in Fig. 1 gezeigten Ausführungsform) durch eine zwischen den gegenüberstehenden Enden der Einlaßleitung 12A und dem Gebläsegehäuse 15 gebildete Ringöffnung 21. In dieser Ringöffnung 21 sind Schaufeln 22 angeordnet, welche dem aus der Kammer 19 durch den Kanal 21 fließenden Strömungsmittel eine Rotations- oder Tangential-Bewegungskomponente um die Rotationsachse des Gebläserotors erteilen, und zwar in der gleichen Richtung wie die Drehrichtung des Gebläserotors.According to the invention there is also a connection between the chamber 19 and the Fan inlet, namely (in the embodiment shown in Fig. 1) through a between the opposite ends of the inlet conduit 12A and the fan housing 15 formed ring opening 21. In this ring opening 21 blades 22 are arranged, which the flowing from the chamber 19 through the channel 21 fluid Rotational or tangential component of movement around the axis of rotation of the fan rotor in the same direction as the direction of rotation of the fan rotor.

Der Kanal 21 kann entweder SUr eine derartige Strömung geöffnet werden, wobei in diesen Fall ein ringförmiges Ventilteil 23 eine in Fig. 1 in der rechten Hälfte veranschaulichte unwirksame Stellung einnimmt, oder aber der Kanal 21 kann nur Unterbindung einer derartigen Strömung geschlossen werden, indem man das Ventilteil 23 in die in riß. 1 in der linken Hälfte bei 23' angedeute Stellung anhebt. Das Ventilteil 23 ist an einem Ringbalken 24 mittels Kabeln 25 aufgehängt, welche durch Öffnungen in dem Gebläsegehäuse 15 führen: die Öffnungen sind durch Stopfbüchsen 26 verschlossen, welche auch die Kabel 25 zur weitestmöglichen Verringerung einer Leckströmung umgeben. Der Ringbalken 24 ist seinerseits an Kabeln 27 aufgebängt, welob. durch ebenfalls mittels Stopfbüchsen 28 verschlossene Öffnungen in den äußeren Gehäuse 20 hindurchführen und mit (nicht dargerstellten) Vorrichtungen, etwa nach Art von Trommelwinden, verbunden sind, mittels welcher die jeweillige Stellung des Ventilteils 23 einstellbar ist.The channel 21 can either be opened for such a flow, in this case an annular valve member 23 is one in Fig. 1 in the right Half illustrated inoperative position, or the channel 21 can only stopping such a flow can be closed by opening the valve part 23 in the in crack. 1 lifts position indicated in the left half at 23 '. That Valve part 23 is suspended from an annular beam 24 by means of cables 25 which pass through Openings in the fan housing 15 lead: the openings are through stuffing boxes 26 closed, which also the cables 25 to reduce a Surrounding leakage flow. The ring beam 24 is in turn suspended from cables 27, welob. also by means of stuffing boxes 28 closed openings in the outer Pass housing 20 and with (not shown) devices, for example after Type of drum winches, by means of which the respective position of the Valve part 23 is adjustable.

Wie aus riß. 1 ersichtlich, kann des weiteren ein Ringventilteil 29 vorgesehen sein, das zwischen einer in Fig. 1 in den rechten Hälfte veranschaulichten Öffnungsstellung und einer bei 29' in Fig. 1 links geseigten Schließstellung verschieblich ist, in welcher es den Ringkanal 18 an seinen stromabwärtigen Ende, wo er in die Kammer 19 mündet, verschließt. Des Ventilteil 29 kann an Kabeln 30 aufgehängt sein, welche mit (nicht dargestellten) geeigneten Windenvorrichtungen verbunden sind.As if ripped off. 1, a ring valve part 29 be provided between one illustrated in Fig. 1 in the right half Open position and a closed position sloping to the left at 29 'in FIG. 1 is in which there is the annular channel 18 at its downstream end where it enters the Chamber 19 opens, closes. The valve part 29 can be suspended from cables 30, which are connected to suitable winch devices (not shown).

Wird in der voll in seine Öffnungsstellung hochgezogenen Stellung des Ventilteils 29 und bei Anschluß einer äußeren Last- oder Strömungsimpedanz zwischen den Auslaß- und Einlaßleitungen 12B und 12A das Ventilteil 23 allmählich aus seiner Stellung 23' zur fortschreitenden Offtung der Ringleitung 21 herabgelassen, während der Motor 14 seine konstante Drehzahl beibehält, so strömt ein zunehmender Anteil des in die Kammer 19 strömenden Strömungsmittels nicht durch die Austrittsleitung 12B nach außen, sondern durch die Leitung 21 zur Vermischung mit in das Gebläse aus der Eintrittsleitung 12A eintretendem Strömungsmittel.Used in the fully raised position to its open position of the valve part 29 and when connecting an external load or flow impedance between the outlet and Inlet pipes 12B and 12A the valve member 23 gradually lowered from its position 23 'for the progressive opening of the ring line 21, while the motor 14 maintains its constant speed, an increasing flow rate Proportion of the fluid flowing into the chamber 19 not through the outlet line 12B to the outside, but through the line 21 for mixing with the fan fluid entering from inlet line 12A.

Die Leitschaufeln 22 erteilen dabei dem Strömungsmittel beim Durchtritt durch den Kanal 21 eine im wesentlichen tangentiale Bewegungskomponente in der gleichen Drehrichtung wie der Gebläserotor 13, derart, daß auf das Strömungsmittel, auf welches die Rotorschaufeln wirken, ein zunehmender "Vordrall" in dieser Richtung ausgeübt wird; da dies eine Verringerung der relativen Winkelgeschwindigkeit zwischen den Schaufeln und dem Strömungsmittel bedeutext, nimmt auch der Betrag der von den Rotorschaufeln auf das Strömungsmittel ausgeübten Arbeit ab. Das heißt, daß die Belastung des Konstantdrehzahl-Motors abnimmt, derart, daß auch seine elektrische Leistungsaufnahme entsprechend abnimmt, in dem Maße, als der durch den äußeren Lastkreis zirkuliert Strömungsmittelanteil abnimmt. Auf diese Weise wird ein verhältnismäßig hoher Wirkungsgrad uneter Bedingungen einer reduzierten effektiven Ausgangsleistung des Gebläses aufrechterhalten, da die Leistungsaufnahme mit Absinken der effektiven Ausgangsleistung ebenfalls abfällt.The guide vanes 22 provide the fluid as it passes through through the channel 21 a substantially tangential component of movement in the same Direction of rotation as the fan rotor 13, such that on the fluid on which the rotor blades act, an increasing "pre-spin" exerted in this direction will; as this is a reduction in the relative angular velocity between the Significantly, the blades and fluid also increases the amount of air carried by the rotor blades work on the fluid. That is, the load on the constant speed motor decreases in such a way that its electrical power consumption also decreases accordingly, as the proportion of fluid circulating through the external load circuit decreases. In this way, a relatively high degree of efficiency is achieved under conditions a reduced effective output power of the fan is maintained, since the power consumption also drops with a decrease in the effective output power.

Des weiteren bewirkt die Verringerung der relativen Winkelgeschwindigkeit zwischen den Rotorschaufeln und dem Strömungsmittel, auf welches diese einwirken, nicht nur eine Verringerung der Leistungsaufnahme, sondern gewährleitet auch die Aufrechterhaltung eines verhältnismäßig niedrigen Pegels der Geräuscherzeugung, im Vergleich mit dem Fall, wenn die Gebläseausgangsleistung durch teilweises Schließen von Eintrittsleitschaufeln des Gebläses und der Drosselung der Strömungsmittelströmung durch das Gebläse geregelt würde. Falls es sich bei dem Strömungsmittel um eine Flüssigkeit handelt, erbingt die Erfindung und die durch diese bewirkte Verringerung der relativen Winkelgeschwindigkeit zwischen den Rotorschaufeln und dem Strömungsmittel bei reduzierter effektiver Ausgangsleistung noch einem weiteren Vorteil: daß nämlich die wirksame Ausgangsleistung in einem größeren Ausmaße verringert werden kann, ohne das Einsetzen von Kavitation im Strömungsmittel heraufzubeschwören, oder anders gesagt, daß für einen bestimmten Mindestwert der reduzierten effektiven Ausgangsleistung ein größerer Stabilitätsspielraum gegenüber Kavitation besteht, als in einem vergleichbaren Falle ohne die erfindungsgemäße Beaufschlagung mit dem "Vordrall".It also causes the decrease in the relative angular velocity between the rotor blades and the fluid on which they act, not only a reduction in power consumption, but also ensures that Maintaining a relatively low level of noise generation, in comparison with the case when the fan output is through partial closing of inlet guide vanes of the fan and the throttling the flow of fluid through the fan would be regulated. If it is the fluid is a liquid, inherits the invention and the by this caused a reduction in the relative angular velocity between the rotor blades and the fluid at reduced effective power output yet another Advantage: namely that the effective output power is reduced to a greater extent without causing the onset of cavitation in the fluid, or in other words that for a certain minimum value the reduced effective Output power there is a greater margin of stability compared to cavitation, than in a comparable case without the application according to the invention with the "Pre-twist".

Bei dem in Fig. 1 gezeigten Ausführungsbeispiel ist das Gebläse vertikal angeordnet. Eine vergleichbare Anordnung, bei welcher Jedoch du Gebläse mit seiner Rotationsachse horizontal liegt, ist in Pig. 2 geneigt. Einander entsprechende Teile sind dabei in den Figg. 1 und 2 mit den gleichen Bezugsziffern bezeichnet und brauchen in Fig. 2 nicht näher erläutert zu werden. Bei der in Fig. 2 gezeigten Ausführungsform der Erfindung sind jedoch der Einlaßkonus 16 und das ringförmige Ventilteil 23 in anderer Weise angeordnet: mittels fest angeordneter Radialstreben 31 ist eine Welle 32 axial bezüglich dem Einlaßkanal 12A gehaltert, und der Eintrittskonus 16 ist in axialer Richtung am Ende der Welle 32 angeordnet. Auf der Welle 32 ist ein Bund 32 axial verschieblich, der die Einlaß-Leitschaufeln 16A tflgt, auf welchen wiederum du ringförmige Ventil 23 gehaltert ist. Ein Axialverschiebung des Ventilteils 23 in seine Stellung 23' (wobei sich ia dieser abgewandelten Ausführungsform die Einlaß-Leitschaufeln 16A und der Bund 33 entsprechend mitverschieben) erfolgt mittels einer oder mehrerer längsverschieblicher Steuerstäbe 34, die parallel zur Drehachse des Gebläses angeordnet sind. Bei der in Fig. 2 gezeigten Ausführungsform ist anstelle des Ventilteils 29 in Pig. 1 eine äquivalente Anordnung mit einem Drosselklappen- oder Drehkreuzventil 35 vorgesehen, das durch Verdrehen einer in der Austrittsleitung 12B angeordneten Stange 36 betätigbar ist.In the embodiment shown in Fig. 1, the fan is vertical arranged. A comparable arrangement in which, however, you have a fan with its The axis of rotation is horizontal is in Pig. 2 inclined. Corresponding parts are in Figg. 1 and 2 with the same reference numerals and need not to be explained in more detail in FIG. In the embodiment shown in FIG of the invention, however, the inlet cone 16 and the annular valve member 23 in FIG Arranged in another way: by means of fixed radial struts 31 is a shaft 32 axially supported with respect to the inlet channel 12A, and the inlet cone 16 is arranged in the axial direction at the end of the shaft 32. There is a collar on shaft 32 32 axially displaceable, which tflgt the inlet guide vanes 16A, on which in turn you annular valve 23 is held. An axial displacement of the Valve part 23 in its position 23 '(whereby this modified embodiment the inlet guide vanes 16A and the collar 33 also move accordingly) by means of one or more longitudinally displaceable control rods 34 parallel to the Axis of rotation of the fan are arranged. In the embodiment shown in FIG is in place of the valve part 29 in Pig. 1 an equivalent arrangement with a throttle valve or turnstile valve 35 is provided, which by rotating one in the outlet line 12B arranged rod 36 is actuatable.

Wie ersichtlich, besitzt die Ausführungsform nach Fig. 2 gegenüber der gemäß riß. 1 den Vorteil, daß die Eintritts-Leitschaufeln 16A stromaufwärts des Ringkanals 21 liegen und daher in keiner Weise den von der Strömungsmittelströmung aus dem Kanal 21 bei Freigabe durch du Ventilteil 23 hervorgerufenen Vordrsll reduzieren. Der gleiche Vorteil findet sich in den weiteren in der linken bzw. rechten Hälfte von Fig. 3 veranschaulichten Ausführungsformen, bei denen beiden Jeweils der Einlaßkonus 16 wie in Fig. 1 durch Einlaß-Leitschaufeln 16A gehaltert ist, wobei jedoch der Ringkanal 21 mit den einen ringförmigen Vordrall erzeugenden Leitschaufeln 22 in den Gebläseeingang stromabwärts der Einlaß-Leitschaufeln 16A mündet, wie in Fig. 2. Die Strömung durch den Kanal 21 kann mittels einem inneren ringförmigen Ventilteil 23, das auf Schiebestangen 35 angeordnet (oder, bei vertikaler Gebläseachse, an Kabeln aufgehängt sein kann), wie in Fig. 3 rechte Hälfte gezeigt, steuerbar sein kann, oder (wie in beiden Hälften von Fig. 3 veranschaulicht) durch ein mittels einer Regelvorrichtung 37 steuerbares äußeres ringförmiges Ventilteil 36.As can be seen, the embodiment of FIG. 2 has opposite which tore according to. 1 has the advantage that the inlet guide vanes 16A upstream of the annular channel 21 and therefore in no way that of the fluid flow Reduce vorrsll caused by the valve part 23 when released from the channel 21. The same advantage can be found in the others in the left and right halves of Fig. 3 illustrated embodiments, in which both each of the inlet cone 16 is supported by inlet guide vanes 16A as in FIG. 1, but with the Annular channel 21 with guide vanes 22 generating an annular pre-swirl in FIG the fan inlet opens downstream of the inlet guide vanes 16A, as shown in Fig. 2. The flow through the channel 21 can by means of an inner annular valve part 23, which is arranged on push rods 35 (or, if the fan axis is vertical, on Cables can be suspended), as shown in Fig. 3 right half, be controllable can, or (as illustrated in both halves of Fig. 3) by a means a regulating device 37 controllable outer annular valve part 36.

Fig. 4 veranschaulicht eine Ausführungsform der Erfindung, bei welcher die Einlaß- und Auslaßleitungen 12& und 12B koaxial und sogar aneinander anschließend ausgebildet sind und das äußere Gehäuse 20 nur zu dem Zweck vorgesehen ist, in Übereinstimmung mit dem Grundgedanken der Erfindung einen Teil des Strömungsmittels direkt vom Auslaß des Gebläses 11 zu seinem Einlaß zu rezirkulieren. Die von dem äußeren Gehäuse 20 umschlossene Ringkammer 19 ist zu der Gebläseaustrittsleitung 18 über einen Ringkanal 38 mit Leitschaufeln 39 geöffnet und mündet, wie bei den vorbeschriebenen Ausführungsbeispielen, unmittelbar stromaufwärts von dem Rotor 13 in die Gebläseeinlaßleitung, und zwar über einen Ringkanal 21, der mit Leitschaufeln 22 versehen ist, um den aus der Kammer 19 austretenden Strömungsmittel einen Vordrall zu erteilen. Wie in Fig. 3 ist ein den Kanal 21 umgebendes ringförmiges Ventilteil 36 mittels einer Betätigungsvorrichtung 37 axial verschieblich, zur Steuerung bzw. Regelung der Strömungsmittelströmung durch die Kammer 19. Wie im unteren Teil der Fig. 4 gezeigt, kann des Ventilteil 36 zur axialen Führung auf einer Führungsvorrichtung 40 angebracht sein.Fig. 4 illustrates an embodiment of the invention in which inlet and outlet conduits 12 & 12 and 12B coaxial and even contiguous are formed and the outer housing 20 is provided only for the purpose of conforming with the basic idea of the invention part of the fluid directly from the outlet of the fan 11 to be recirculated to its inlet. Those from the outer housing 20 enclosed annular chamber 19 is to the fan outlet line 18 via an annular channel 38 opened with guide vanes 39 and opens, as in the above-described exemplary embodiments, immediately upstream of the rotor 13 in the fan inlet duct, namely via an annular channel 21, which is provided with guide vanes 22, around the out of the chamber 19 to give the escaping fluid a pre-swirl. As in Fig. 3 is a the channel 21 surrounding annular valve part 36 by means of an actuating device 37 axially displaceable to control or regulate the fluid flow through the chamber 19. As shown in the lower part of FIG. 4, the valve part 36 may be attached to a guide device 40 for axial guidance.

Die in Fig. 5 gezeigte Ausführungsform entspricht weitgehend der nach Fig. 4, mit dem Unterschied, daß der Strömungsfluß durch die Kammer 19 mittels einem am Ringkanal 38 vorgesehenen ringförmigen Ventilteil 41 statt durch das Ventilteil 36 am Kanal 21, wie in Fig. 4, gesteuert wird.The embodiment shown in Fig. 5 largely corresponds to that according to Fig. 4, with the difference that the flow through the chamber 19 by means of a provided on the annular channel 38 annular valve part 41 instead of through the valve part 36 on channel 21, as in FIG. 4, is controlled.

Bei der in den Grundzügen mit der in riß. 5 geneigten Ausführungsform übereinstimmenden Ausführungsfor, gemäß Fig.With the in the main with the in crack. 5 inclined embodiment matching execution, according to Fig.

6 mündet die stromabwärtige Austrittsleitung 12B in einen ringförmigen Auslaß 42 mit Leitschaufeln 43; ein axial verschiebliche Steuerteil 44 weist ein Ende 45 mit kleinerem Durchmesser und ein Ende 46 mit größerem Durchmesser auf; diese beiden Enden unterschiedlichen Durchmessers dienen als Ventilteile zum Verschluß des Ringkanals 38 bzw. des Austritts 42. Deher wird bei der Verstellung des Teils 44 au der in der oberen Hälfte von riß. 6 gezeigten Stellung (in welcher der Ringkanal 38 im wesentlichen vollständig geschlossen und der Auslaß 42 voll geöffnet ist) in die im unteren Teil der Figur dargestellte Stellung (in Welcher der umgekehrte Zustand herrscht) die Netto-Strömungsmittelabgabe von dem Gebläse (über den Austritt 42) fortschreitend verringert, während gleichzeitig der über die Kammer 19 zum Gebläseeinlaß rückgeführte Strömungsmittelanteil zunehmend ansteigt, wodurch gleichzeitig der Betrag des dem den Rotor erreichenden Strömungsmittel erteilten Vordralls zunimmt und entsprechend die Leistungsaufnahme des (nicht gezeigten) Gebläsenatriebsmotors abnimmt.6, the downstream outlet line 12B opens into an annular one Outlet 42 with guide vanes 43; an axial sliding control part 44 has a smaller diameter end 45 and a larger diameter end 46 on; these two ends of different diameters serve as valve parts for Closure of the annular channel 38 or of the outlet 42. Deher is during the adjustment of part 44 also tore in the upper half of. 6 (in which the annular channel 38 is essentially completely closed and the outlet 42 is full is open) to the position shown in the lower part of the figure (in which the opposite is the case) is the net fluid delivery from the fan (via the outlet 42) progressively decreased while at the same time the over the proportion of fluid returned to the fan inlet chamber 19 increases increasingly, thereby simultaneously imparting the amount of fluid reaching the rotor Pre-swirl increases and accordingly the power consumption of the fan drive motor (not shown) decreases.

In allen bisher beschriebenen Ausführungsbeispielen der Erfindung erfolgt die Drallübertragung auf das Strömungsmittel stromaufwärts des Rotors mittels Leitschaufeln in einem Ringkanal, durch welchen ein steuerbarer Anteil der Strömungsmittelabgabe des Rotors zur stromaufwärtigen Seite des Rotors zurückgeführt wird. Es sei jedoch darauf hingewiesen, daß im Rahmen der Erfindung eine äquivalente Wirkung erzielt wird, wenn man den Ringkanal und die darin angeordnete Leitschaufeln durch gesonderte Leitungskanäle ersetzt, welche geeignet angeordnete und orientierte Düsen oder Öffnungen speisen. Dies ist schematisch in Fig. 7 veranschaulicht, in welcher ein (durch nicht gezeigte Antriebsmittel angetriebener) Rotor 13 ein Strömungsmittel von einer Einlaßleitung 12A zu einer Auslaßleitung 12B fördert, und bei welcher zwei Leitungskanäle 47 in annähernd teil-schraubenlinienförmigen Verlauf von einer Stelle stromabwärts des Rotors 13 zu einer Stelle stromaufwärts des Rotors führen, wo sie wiederum in die Einlaßleitung 12A münden, und zwar über Kanalmündungen 48, die im wesentlichen in Umfangsrichtung der Einlaßleitung 12A in der gleichen Richtung wie die Drehrichtung des Rotors 13 orientiert sind. Innerhalb Jedes dieser Leitungskanäle 47 ist ein drehbares Drosselklappenventil 49 vorgesehen, das mittels eines Betätigungshebels 50 verdrehbar ist, der seinerseits durch Axialverschiebung einer Steuerstange 51 betätigbar ist, um die Strömung durch die Leitungskanäle 47 und damit die äußere oder Netto-Strömungsmittelabgabe des Gebläses zu regeln, bei gleichzeitiger Gewährleistung eines ausreichend hohen Wirkungsgrades selbst bei niedrigen Werten der Strömungsmittelabgabe.In all the exemplary embodiments of the invention described so far the swirl is transferred to the fluid upstream of the rotor by means of Guide vanes in an annular channel through which a controllable portion of the fluid delivery of the rotor is returned to the upstream side of the rotor. However, it is pointed out that achieved an equivalent effect within the scope of the invention if you have the annular channel and the guide vanes arranged therein by separate Line channels replaced, which appropriately arranged and oriented nozzles or openings Food. This is illustrated schematically in Fig. 7, in which a (by not shown drive means) rotor 13 a Fluid from an inlet line 12A to an outlet line 12B, and at which two conduits 47 in an approximately partially helical course of one Lead point downstream of the rotor 13 to a point upstream of the rotor, where they in turn open into the inlet line 12A, via channel openings 48, which are substantially in the circumferential direction of the inlet duct 12A in the same direction how the direction of rotation of the rotor 13 are oriented. Within each of these conduits 47 a rotatable throttle valve 49 is provided, which by means of an actuating lever 50 is rotatable, which in turn by axial displacement of a control rod 51 is actuated to the flow through the line channels 47 and thus the outer or to regulate the net fluid delivery of the blower, while guaranteeing at the same time sufficiently high efficiency even at low levels of fluid delivery.

Patentansprüche: L e e r s e i t e Patent claims: L e r s e i t e

Claims

Claims fluid circulating device with an inlet and an outlet for the fluid, with one in a direction of rotation rotatable bladed rotor for conveying fluid from inlet towards downstream to the outlet, as well as with a drive device for rotating the rotor sit essentially constant speed in said one direction of rotation, characterized through a return or

Recirculation line device (20, 21, jig 1 to 6; 47, Fig. 7), which downstream of the rotor (13) exiting fluid of the upstream Inlet side of the rotor feeds, through devices (23, Figg. 1 to 3; 36, tore. 4; 41, Fig. 5; 44, 45, Pig, 6; 49, Fig. 7) for controllable control of the flow through the return or recirculation line device, as well as through devices (22, Fig. 1 to 6; 48, torn 7), us of the return or recirculation line device (20, 21; 47) exiting fluid on the upstream side of the rotor an essentially tangential component of movement in said one direction of rotation au issue.

2. Circulating device according to claim 1, characterized by a the A housing (15) surrounding the rotor (13) and extending in the axial direction in the housing upstream of the rotor (13) axially arranged cone body (16), as well as a filling body arranged in the housing (15) downstream of the rotor (13), wherein the housing (15) together with the conical body (16) and the filling body (17) one essentially circular, upstream and downstream of the rotor (13) extending flow channel (18a).

3. Circulating device according to claim 2, characterized in that the filler body (17) is essentially conical and that it extends downstream of the rotor (13) extending part of the annular flow channel (18A) in the downstream Has direction increasing diameter.

4. Circulating device according to claim 2 or 3, further characterized by an outer housing (20), which extends in the axial direction The inner housing (15) surrounds and with it a return or recirculation line device defining annular chamber (19) which leads to the annular flow channel (18) at the downstream end thereof is open by one of the return line device (19) opening into the inlet (12A) of the circulating device upstream of the rotor (13) annular passage (21), as well as through in this annular passage (21) stationary arranged guide vanes (22), around the by the return line device (19, 20, 21) flowing fluid said tangential movement component in to give direction to one.

5. Circulating device according to claim 4, characterized by an annular Valve part (23), you between positions in which there is the annular passage channel (21) closes or releases, is adjustable.

6. circulation device according to claim 4 or 5, characterized marked, that the fluid outlet (12B) of the circulation device from the annular chamber (19) opens.

7. Circulation device according to one or more of the preceding Claims 1 to 6, characterized by an outlet valve part (35, 36, Fig. 2; 44, 46, Fig. 6), which is used for the controllable regulation of the fluid pressure of the rotor is actuatable through the fluid outlet.

8. Circulating device according to one or more of claims 4 to 6, characterized by upstream of the return line device (19, Inlet guide vanes (16A, FIG. 2) provided towards the opening annular channel (21) until 6).

9. Circulating device according to claim 8, characterized in that the inlet guide vanes (16A) as a holding device for the inlet cone (16) to serve.

10. Circulating device according to claim 8, characterized in that the inlet cone (16, Fig. 2) is provided with a holding device (32), and that the inlet guide vanes (16A) are part of one on the support device (32) axially displaceable unit (33), which is also one of the inlet guide vanes (16A) comprises annular valve member (23) carried in this way between a position in which there is the annular inlet channel (21) of the return line closes, and a position in which there is the annular channel (21) of the return line opens, is movable.

11. Circulating device according to claim 1, characterized in that as return line devices they run essentially helically Has lines (47, Fig. 7), each at one end with the fluid outlet (12B) downstream of the rotor (13) and at its other end (48) with the fluid inlet upstream of the rotor (13) are in communication and a for actuating the fluid flow from one end to the other end operable valve part (49) and at their second end (48) substantially tangential into the fluid inlet (12A) open upstream of the rotor (13) to the one from the helical Return lines (47) in fluid exiting the fluid inlet the mentioned tangential component of movement in one direction of rotation of the rotor (13) to be granted.