DE3147713A1 - Axialgeblaese mit bewegten blaettern, deren neigung einstellbar ist - Google Patents

Axialgeblaese mit bewegten blaettern, deren neigung einstellbar ist

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DE3147713A1 DE19813147713 DE3147713A DE3147713A1 DE 3147713 A1 DE3147713 A1 DE 3147713A1 DE 19813147713 DE19813147713 DE 19813147713 DE 3147713 A DE3147713 A DE 3147713A DE 3147713 A1 DE3147713 A1 DE 3147713A1
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Description

Axialgebläse mit bewegten Blättern, deren Neigung einstellbar ist.
Die Erfindung bezieht sich auf Verbesserungen bei Axialgebläse mit bewegten Blättern, deren Neigung einstellbar ist, und bei dem die Rotornabe einen eingebauten Mechanismus zum Ändern des Winkels der Ro- ^ torblätter während des Betriebes aufweist.
Im allgemeinen kann die Wahl eines sich bewegenden Blattes mit einstellbarer Neigung charakteristisch ein Axialgebläse Luftmengen über größere Bereiche liefern lassen, ohne daß der Druck auch bei geringen Mengen wesentlich vermindert wird.
Die Kurve A in Figur 1 ist charakteristisch für ein Gebläse mit einem sich bewegenden Blatt, dessen Neigungswinkel einen gegebenen Wert besitzt. Ein anderer Blattwinkel ist mit b bezeichnet und c bis f entsprechen den jeweiligen Blattwinkeln, a ist der kleine Neigungswinkel des Blattes und f ein hoher Neigungswinkel.
Das durch die charakteristischen Kurven in Figur 1 dargestellte Gbläse befindet sich auf einer Zwischenarbeitslinie B wie auch natürlich auf einer Arbeitslin.U· A von konstantem Widerstand. Die Arbeitslinie der Kurve B besteht nur aus dem Gebläse mit sich bewegenden Blatt einstellbarer Neigung und ermöglicht das Erreichen hervorragender Arbeitsleistung gegenüber allen Arbeitsbereichsbedingungen für die Anlage, in der das Gebläse errichtet ist.
Vor kurzem bestand eine wachsende Zahl von Anwendungen, die auch eine Arbeitslinie nahe der Hydrostatik wie die Linie 0 erfordern. Beispielsweise enthalten Boilerfabriken Kohlepulverlsierungs-. anlagen und manchmal dient ein einziges Gebläse mehreren Kohlepulverisierungsanlagen. In diesem Fall wird das zu liefernde Luftvolumen durch Erhöhen oder Verringern der Zahl der in Betrieb befindlichen Pulverisierungsanlagen geändert. Das Volumen pro Pulverisierungsanlage wird nicht immer geändert und deshalb bleibt der Druckverlust pro Pulverisierungsanlage unverändert. D,h, das Gebläse soll eine Arbeitslinie wie C zeigen, an der die Druckerfordernisse trotz Änderung der Volumenströmungsrate nicht geändert werden. Ziel dieser Arbeitslinie wie C ist das Schlingerfordernis für eine Gebläseart und es ist sogar für bewegte Blätter mit einstellbarer Neigung ein schwieriger Zustand. Wenn nach Figur 2 eine minimale Druckabweichung P an dem Punkt vorgeschrieben ist, an dem. der Saugdruck auf dem niedrigsten Wert bliegt, dann wird die.Hochströmungsseite der Arbeitslinie C gesehen an der Iso-Wirkungsgradkurve E - stets vom Gebiet des Spitzenwirkungsgrades E/E' mit einem sich ergebenden Absinken des Wirkungsgrades entfernt sein.
Die Erfindung ist auf ein Axialgebläse mit sich bewegendem Blatt mit einstellbarer Neigung gerichtet, bei dem die erwähnten Probleme der bisherigen Technik gelöst werden und Arbeitsbedingungen es ermöglichen, -ZQ hohe Drücke im Gebiet niedriger Strömungsrate erfordern.
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Nach der Erfindung ist ein Axialgebläse mit sich bewegten Blättern mit einstellbarer Neigung mit einem Mechanismus versehen, mit dem der Winkel der Blätter während des Betriebes geändert werden werder kann, und das ferner eine Gehäuseeinlage in der Innenwandung des Gehäuses am Rand des Spitzenkreises der Blattinnenseite aufweist.
Der hier benutzte Ausdruck"Gehäuseeinlage" für das Axialgebläse bedenkt ein ringförmiges Teil von perforiertem, wabenförmigen oder am Rand, axial oder diagonal geschlitztem Aufbau, das in eine Ringnut oder einen Einschnitt in der Innenwandung des Gehäuses gegenüber dem Rand des Spitzenkreises der Blätter im Gehäuse und an diesem Rand eingebettet ist, so daß Abkippen der Blätter durch aerodynamische Interferenzen zwischen den Strömungen um die Blätter herum und diese Strömungen im bearbeiteten Hohlraum verzögert werden können, der entsteht, wenn die Gehäuseeinlage von den Blattspitzen bestrichen wird.
Gehäuseeinlagen für Turbomaschinen sind beispielsweise durch die US-Patentschrift 2.963.307, die britische Patentschrift 793.886 und die US-Patentschrift 3·580.692 bekannt geworden.
In der Praxis werden die Gehäuseeinlagen bisher für die Aufnahme in Axialgebläse mit veränderbarer Geschwindigkeit und Kompressoren (manchmal in Kombination mit einer Statorblatteinstellanlage) gedacht. Die Erfindung ist dagegen durch die Aufnahme einer Gehäuseeinlage in ein Axialgebläse mit bewegten Blättern mit einstellbarer Neigung gekennzeichnet.
Ein solches Gebläse mit einer Gehäuseeinlage nach der Erfindung zeigt eine Verbesserung in den Abkippcharakteristiken bei niedriger Volumenströmungsrate , wie es durch die gestrichelte Linie S in Figur 2 mit einer Ausdehnung der Saugabweichung auf Δρ' gezeigt wird.
Wenn nun die Druckabweichung auf ein Minimum auf /\p eingestellt ist, wie es bereits erwähnt ist, steigt die Arbeitslinie auf C an und die Hoch-Strömungsseite der Linie C nähert sich dem Spitzen·*· leistungsgebiet E1, das einen erwünschten Zustand für eine nahe-hydrostatisehe Arbeitslinie ergibt. ' Andere Gegenstände, Merkmale und Vorteile der Erfindung ergeben sich aus der Beschreibung in Verbindung mit den Zeichnungen. In diesen ist:
Figur 1 ein Diagramm der Charakteristiken eins üblichen Axialgebläses mit Blättern, deren Nei-■ gung einstellbar ist;
Figur 2 ein Diagramm zum Vergleich der Charakteristiken eines Axialgebläses mit einstellbarer
Blattneigung nach der Erfindung mit denen eines herkömmlichen Gebläses;
Figur 3 ein Teilschnitt von wesentlichen Teilen eines Axialgebläses nach der Erfindung;
die
2c Figuren 4- bis 10 zeigen verschiedene Formen von Gehäuseeinlagen zur Verwendung mit der Erfindung in Längsschnitten (a), in Ebenen (b) una in einem Querschnitt (c);
-7 -
Figur 11 ist ein Diagramm zum Vergleichen der
Charakteristiken des Axialgebläses nach der Erfindung mit denen eines herkömmlichen Gebläses;
die
Figuren 12 und 13 dienen zur Erläuterung der Arbeitsweise des Gebläses nach der Erfindung, (a) in beiden Figuren sind die Vorderansichten der Blattspitze und (b) die Seitenansichten des Rotorblatts zu sehen;
Figur 14 (a), (b) und (c) sind Teilansichten des Rotorblattes bei verschiedenen Winkeln zur Gehäuseeinlage.
Figur 15 ein Vertikalschnitt wesentlicher Teile eines Axialgebläses für Tests unter der Erfindung; und
Figur 16 ein Diagramm mit den Charakteristiken, die durch die Tests aufgezeichnet worden sind.
Figur 3 zeigt die Gebläserotornabe 1 und eines der Rotorblätter 2, die am unteren Ende von einem Blattregelmechanismus in der Nabe 1 so getragen werden, daß der Winkel der Blätter 2 während des Betriebes geändert werden kann. Der Einstellmechanismus ist für sich von üblicher Bauart und bedarf deshalb keiner Erläuterung in Beschreibung und Zeichnung. Die umgebende Wandung eines Gehäuses 3 besitzt eine ringförmige Nut oder einen Einschnitt, der zu den Blattspitzen gerichtet ist und die am Rand des Spitzenkreises ausgebildet ist. Eine Gehäuseeinlage 4- in den Einschnitt ist teilweise mit der inneren Wandungsfläche ausgerich-
■ZQ tet - eingebettet. Der Ausdruck "Gehäuseeinlage" be-
deutet ein ringförmiges Glied mit einer Breite L1, die etwas größer oder kleiner als die axiale Breite L des Spitzenabschnitts jedes Blattes 2 ist, und das in die Gehäusewandung 3 eingebettet ist und die sich drehenden Blätter umgibt. Sie ist mit Schlitzen oder Gittern oder einer.Lochung mindestens an der freien Fläche versehen.
Die Gehäuse einlage 4- kann verschiedene Formen annehmen, beispielsweise nach den Figuren 4 bis 10. Sie enthält eine Vorderplatte 6 mit mehreren Lochungen 5 und ist an der Rückseite mit einer Leitung 7 verbunden die im Luftkanal in der einen oder der anderen Richtung verläuft. Sie kann auch wabenförmig mit Zellen 8 (Figur 5), mit Randnuten oder -Schlitzen 9 (Figur 6), mehreren axialen Schlitzen 10 mit einer Leitung 11, die auf der Rückseite (Figur 7) verläuft, oder mit mehreren Schlitzen 12 versehen sein, die in derselben Richtung wie der Blattneigungswinkel (Figen 9 und 10) geneigt sind, versehen sein.
Die Gehäuseeinlage ist, aus bestimmten Versuchen für Luftabzug an der Spitze des bewegten Bllattes wie Mittel zum Verhindern des Abkippens der Blätter hervorgegangen. Deshalb kann die Gehäuseeinlage für die Verwendung in Kombination mit einer Einrichtung dienen, die einen Teil der Luftströmung am Spitzenende aus den Leitungen.abzieht, die sich an der Rückseite dieser Einlage befinden. Mit 7 in Figur 4- und 71 in Figur 7 sind Beispiele hierfür bezeichnet.
Die Leitungen 7 und 7' ziehen teilweise den Luftstrom
an den Blattspitzen ab und dienen zum Vergrößern der Wirkung der Gehäuseeinlage.
Figur 11 zeigt die Volumen-Druck-Charakteristiken eines Axialgebläses mit bewegten Blättern, deren Steilheit einstellbar ist, der mit einer Gehäuseeinlage 4 und einen üblichen, Axialgebläse ohne Einlage versehen ist. Wie das Diagramm zeigt, zeigt die Linie D des Axialgebläses nach der Erfindung an, daß der Druck auf der Hochströmungsseite derselbe wie der von der Linie D1 dargestellte des herkömmlichen Axialgebläses, aber viel höher als die der auf der Niederströmungsse ite ist.
Im allgemeinen ist die "Verwendung einer Gehäuseeinlage für ein Axialgebläse mit bewegten Blättern, deren Neigung einstellbar ist, dafür bekannt, um den Abkippunkt zu versetzen oder zu erweitern. Dies kann für ein Gebläse einer bestimmten Strcmungsrate gelten, war aber nicht zum Versetzen der Abkipplinie möglich, ob es nun geschwindigkeitsgeregelt oder statorblattgeregelt ist. Nach der Erfindung können durch die Aufnahme einer Gehäuseeinlage die Charakteristiken eines Gebläses mit bewegten, neigungseinstellbaren Blättern wesentlich verbessert werden.
Die Verbesserungen können auf die Tatsache zurückgeführt werden, daß die entsprechende Breite des Spitzenabschnitts jedes Rotorblattes 2 variiert, ob die betreffende Strömungsrate im Fall einstellbarer Neigung beim Gebläse klein oder groß ist, während die Breite der Gehäuseeinlage 4 konstant bleibt.
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Figur 12 zeigt ein Rotorblatt und die zugehörigen Teile während des Betriebes bei niedriger Strömungsrate der Blattspitze bei (a) und in Seitenansicht des Blattes bei (b) in größerem Maßstab. Wenn das Rotorblatt 2 sich in einer Stellung mit niedrigem Neigungswinkel befindet, d.h. während eines Betriebes bei nied— —riger Strömung, ist die axiale Breite L„ des Blatt-Spitzenabschnitts Lm der Gehäuseeinlage 4- zu ihm, d.h. Lm/L , groß. Während des Hochströmungsbetriebes ist das Blatt in einer Stellung großen Neigungswinkels, wie es Figur 13 (a) und (b) zeigt. Die axiale Breite L des Blattspitzenabschnitts ist dann verhältnismäßig groß und somit ist Lm/L« klein.
Der Lm/L -Wert ist ein Maß des Einflusses, der die χ a
Einlage auf die Gebläseausbildung besitzt. Je größer der Wert Lm/L desto größer ist der Einfluß und desto
J- SL
wirkungsvoller wird der Druckpunkt ausgedehnt.
Wenn der Lm/L„ klein ist, ist umgekehrt die Wirkung j. a
der Druckpunktausdehnung klein und der Leistungsabfall begrenzt. Wie Figur 11 zeigt, kann nach der Erfindung die Abkippcharakteristik zur Niederströmungsseite mit geringen Änderungen der Charakteristik auf der Hochströmungsseite verbessert werden, wobei im allgemeinen die vorteilhafteste Ausbildung erreicht wird.
Aus der folgenden Erläuterung in· "Verbindung mit Figur 14 (a) bis (c) ergibt sich, daß das bewegte Blatt 2 auf einen Winkel zum Liefern einer großen Luftströmung (a) eingestellt; ist, wobei dieser Winkel der Winkel (b) oder ein Winkel zum Behandeln einer kleinen Luftströmung (c) ist.
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Wie sich aus den Figuren ergibt, wobei die axiale Breite L^ der Gehäuseeinlage 4 unverändert bleibt, nimmt das Rotorblatt 3? d.h. L mit der Abnahme der Luftvolumenstromung zur volumebrischen Strömungsrate ab. Demnach steigt der Einlaß auf der Mederströmungsseite an und dies bringt eine größere Verbesserung hinsichtlich der Abkippgrenze.
Während der Wirkungsgrad nach der Erfindung manchmal um 1 bis 2% abfällt, unterliegen auch die Iso-Wirkungsgradkurven E nach Figur 2 einer geringen Änderung in der Form (nach den Testergebnissen). Deshalb bedeutet der Anstieg der Arbeitslinie von C auf C, daß sich die Linie der Kurve E1 (Spitzenwirkungsgradgebiet) der Iso-Wirkungsgradkurve E nähert. Ein Verlust an Wirkungsgrad durch die Einlage wird durch Ändern von j C auf C' mehr als kompensiert und der Gesamtwirkungsgrad wird fühlbar verbessert. Außerdem kann die Abmessung des Gebläses verhältnismäßig klein sein.
Die beschriebenen vorteilhaften Wirkungen können nicht ' von einem Axialgebläse mit bewegten Blättern mit einstellbarer Neigung abgeleitet werden, außer von einem solchen, das ein nach der Erfindung hergestelles Gehäuse aufweist.
Diese vorteilhaften Wirkungen wurden durch Tests mit einem Einstufen-Axialgebläse mit 5^-0 mm Durchmesser nach Figur 15 erzielt.
In Figur I5 ist die Axialmittellinie des Gebläses mit 13, das Außengehäuse mit 14, das Innengehäuse mit 15, der Saugkasten mit 16, die Einlaßstrebe mit 17,
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das Rotorblatt mit 18, die Flügelscheibe mit 19, die Hauptwelle mit 20, das Lager mit 21, der Auslaßführungsflügel mit 22, der Diffuser mit 23 und die Gehäuseeinlage mit 24 bezeichnet»
Bei Verwendung dieses Axialgebläses wurden die verschiedenen Gehäuseeinlagen, die denen nach den Figuren 4 bis 10 ähnlich sind, als das Glied 24 getestet.
Figur 16 zeigt die charakteristischen Kurven, in denen die ausgezogenen Linien die Testergebnisse mit einem Gehäuse mit massiven Wandungen und die gestrichelten Linien die mit der besten Einlage darstellen.
Das Diagramm zeigt eindeutig, daß die Einlage nach der Erfindung einen geringen Abfall des Spitzenwirkungsgradgebiets, eine vernachlässigbare Änderung im Verlauf der Iso-Wirkungsgradkurven und eine fühlbare Verbesserung der Drucklinie bei niedriger Strömung bewirkt .
Nach der Erfindung wird somit ein Axialgebläse mit bewegten Blättern, deren Neigung einstellbar ist, angegeben, das1 die Probleme der früheren Gebläse löst und Arbeitsbedingungen zuläßt, die höhe Drücke im Bereich geringen Volumens für guten Wirkungsgrad und gute Sicherheit erfordern. Das Gebläse nach der Erfindung ist vielseitig anwendbar, z.B. als Primärluftgebläse für kohlebefeuerte Kessel.

Claims (1)

  1. Patentansprüche
    Axialgebläse mit neigungseinstellbaren bewegten Blättern, bei dem die Gebläserotornabe mit einem Mechanismus zum Einstellen der Neigung der bewegten Blätter ausgerüstet ist, der den Arbeitswinkel der Blätter während des Betriebes ändern kann, dadurch gekennzeichnet, daß eine Gehäuseeinlage (4) in der Innenwandung des Gehäuses (3) gegenüber dem Rand des Spitzenkreises der Blätter (2) und an diesem Rand vorgesehen ist.
    2. Axialgebläse nach Anspruch 1,dadurch gekennzeichnet, daß die Gehäuseeinlage (4) mit mehreren Lochungen (5) in Oberfläche ausgebildet ist.
    TELEX: TELEGRAMM: TELEFON: BANKKONTO: POSTSCHECKKONTO 1 85644 INVENTION BERLIN BERLINERBANKAG. P MEISSNER BLN-W tnven d BERLIN 030/891 60 37 BERLIN 31 404737-103 030/891 30 2B 3695716000
    — 2 —
    5· Axialgebläse nach Anspruch 1, d a d u r c h gekennzeichnet, daß die Gehäuseeinlage (4) aus mehreren wabenförmigen Lochungen (8) ausgebildet ist.
    4. Axialgebläse nach Anspruch 1, dadurch
    geke nnz e ichnet, daß die Gehäuseeinlage (4) mit mehreren, in Richtung verlaufenden Rillen (9) ausgebildet ist.
    5. Axialgebläse nach Anspruch 1, d a d u r c h "Ό gekennzeichnet, daß die Gehäuseeinlage (4) mit mehreren in Achsrichtung verlaufenden Rillen (10) ausgebildet ist.
    6. Axialgebläse nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichn e tr daß die Gehäuse-
    ^5 einlage (4) mit mehreren in der Neigung der Blätter (2) entgegengesetzten Richtung geneigten Rillen (11) ausgebildet ist.
    7. Axialgebläse nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Gehäuseeinlage (4) mit mehreren in derselben Richtung wie die der Blätter geneigten Rillen (12) ausgebildet ist.
    8. Axialgebläse nach den vorhergehenden Ansprüchen, dadurch gekennzeichnet, " daß die Gehäuseeinlage mit einer oder mehreren Leitungen in Verbindung mit einem ankommenden oder abgehenden Luftdurchgang an der Rückseite der Einlage (4) versehen ist.
DE19813147713 1980-12-02 1981-11-27 Axialgeblaese mit bewegten blaettern, deren neigung einstellbar ist Ceased DE3147713A1 (de)

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