DE3236807A1

DE3236807A1 - "zentrifugalgeblaeserad mit verstellbaren schaufeln"

Info

Publication number: DE3236807A1
Application number: DE19823236807
Authority: DE
Inventors: John W. Janesville Wis. Barlass
Original assignee: Thermo King Corp
Current assignee: Thermo King Corp
Priority date: 1981-10-08
Filing date: 1982-10-05
Publication date: 1983-04-21
Also published as: BR8205829A; IN156289B; GB2108592B; US4412783A; FR2514430A1; GB2108592A; JPS5872695A

Description

DIPL. ING. K. HOMER

PHILIPPINE -WBIiSBB - STBASSI! IA S9OO AUGSBURG

TELEFON 616475

633202 pelol d

- y- 3.

Augsburg, den 4. Oktober-1982 Anw.Aktenz.: ¥.1117

Thermo King Corporation,

314 West, 90th Street, Minneapolis, Minnesota 55 420, V.St.A.

Zentrifugalgebläserad mit verstellbaren Schaufeln

Die Erfindung betrifft ein Zentrifugalgebläserad mit verstellbaren Schaufeln nach dem Oberbegriff des Anspruchs

Bekanntermaßen werden Zentrifugalgebläseräder mit verschiedenartigen Schaufelkonstruktionen gebaut, die jeweils ihre spezifischen Vorteile und Nachteile im Vergleich zu anderen Schaufelkonstruktionen haben. Einige der von der jeweiligen Schaufelkonstruktion abhängigen Charakteristiken von Zentrifugalgebläserädern sind Druck, Leistung, Wirkungsgrad, Geräuschpegel und Luftdurchsatz.

Die üblichen Zentrifugalgebläseräder lassen sich nach ihrer Bauart in solche mit geraden Schaufeln, vorwärtsgekrümmten Schaufeln, rückwärtsgekrümmten Schaufeln, radial endigenden Schaufeln und rückwärts abgeflachten Schaufeln einteilen. Diese verschiedenen Schaufelformen haben jeweils verschiedene Charakteristiken bei verschiedenen Luftdurchsätzen, die bekannt sind, und haben jeweils ihre eigenen Kennlinien.

In manchen Fällen kann es wünschenswert sein, mit einem einzigen Zentrifugalgebläserad die Charakteristiken mehrerer unterschiedlicher Radbauarten erreichen zu können.

Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, ein Zentrifugalgebläserad der eingangs genannten Gattung so auszubilden, daß die Schaufeln im Sinne einer von der Gebläseraddrehzahl im wesentlichen unabhängigen Regelung des Luftdurchsatzes verstellbar sind.

Diese Aufgabe wird gemäß der Erfindung durch die im kennzeichnenden Teil des Anspruchs 1 angegebene Anordnung gelöst.
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Zwei Ausführungsbeispiele der Erfindung werden nachstehend mit Bezug auf die anliegenden Zeichnungen mehr im einzelnen beschrieben, in welchen zeigen:

Fig. 1 in schematischer isometrischer Dar

stellung ein Zentrifugalgebläserad nach der Erfindung,

die Fig. 2A, in drei schematischen Stirnansichten 2B und 2C das Gebläserad mit verschiedenen

Schaufeleinstellungen, und

Fig. 3 eine schematische isometrische Darstellung eines Zentrifugalgebläserads ähnlich Fig. 1, das jedoch mit

Eintrittsgebläseschaufeln versehen ist.

Da die jeweilige Konstruktion der verschiedenen Bauteile eines Zentrifugalgebläserads nach dem erfindungsgemäßen Bauprinzip in ihren Einzelheiten verschiedene Ausführungsmöglichkeiten bietet, ist das erfindungsgemäße Gebläserad in den Zeichnungen jeweils nur schematisch dargestellt. Demgemäß kann die jeweilige konkrete Gestaltung der einzelnen Bauteile erheblich von der schematisch dargestellten Form abweichen.

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Das in FIg. 1 dargestellte Zentrifugalgebläserad ist nur mit einer einzigen Schaufel 10 dargestellt, die im Bereich ihrer radial äußeren Kante 12 an beiden Stirnenden an am Radumfang verlaufenden Ringbereichen 14 und 16 der die stirnseitigen Begrenzungen des Gebläserads bildenden Bauteile gehaltert ist. Bei einem Zentrifugalgebläserad mit gleichbleibender Breite handelt es sich bei dem umfangsmäßigen Ringbereich .16 typischerweise um den äußeren Randbereich einer Stirnplatte 18 des Gebläserads. Zur Halterung der Schaufel an den beiden Ringbereichen 14 und 16 dient jeweils ein Drehzapfen 20, wie er in PIg. 1 an der dem Betrachter zugewandten SchaffeIstirnseite sichtbar ist. Eine andere Ausführungsmöglichkeit besteht darin, die Schaufel ohne Drehmöglichkeit stirnseitig an den Ringbereichen 14 und 16 zu befestigen, wobei dann die Schaufel aus einem flexiblen Werkstoff hergestellt wird, so daß durch umfangsmäßige Verschiebung der radial inneren Kante 22 der Schaufel deren Anstellung und dadurch das Verhalten des Gebläserads verändert werden kann.

Die beiden stirnseitigen Ringbereiche 14 und 16 sind jeweils drehfest mit der Antriebswelle 24 des Gebläserads verbunden, wobei der dem Betrachter zugewandte Ringbereich 14 in Fig. 1 durch radiale Streben 26 und der dem Betrachter abgewandte Ringbereich 16 durch die Stirnplatte 18 mit der Welle verbunden ist. Ein äußeres Rohr 28 umschließt die Welle 24 und ist relativ dazu drehbar. Mit dem Rohr 28 ist über radiale Speichen 22 ein mit Schlitzen versehener Ring 30 starr verbunden und folglich zusammen mit dem Rohr 28 drehbar. Die Anzahl der in dem Ring 30 gebildeten Schlitze 34 entspricht der Anzahl der Schaufeln des Gebläserads, die mit ihren radial inneren Kantenbereichen stirnseitig in jeweils einen dieser Schlitze 34 eingreifen und so durch relative Drehung des Rohres 28 mit Bezug auf die Welle 34 eine umfangsmäßige Verschiebung der inneren Schaufelkanten mit Bezug auf die äußeren Schaufelkanten und somit eine Verstellung der Anstellung der Schaufeln ermöglichen. Mit anderen Worten: Da die äußeren Ring-

bereiche 14 und l6, an welchen die Schaufeln an ihren äußeren Kantenbereichen gehaltert sind, mit Bezug auf die Antriebswelle 24 drehfest sind, die radial inneren Kantenbereiche der Schaufeln aber durch das relativ zur Welle drehbare äußere Rohr 28 in Umfangsrichtung verschiebbar sind, erfolgt beim Drehen des Rohres 28 bezüglich der Welle 24 eine Verstellung der Schaufelanstellung, deren Maß durch die Größe der relativen Drehung des Rohres 28 mit Bezug auf die Antriebswelle bestimmt wird. Der Eingriff des Stellrings 30 mit den radial inneren Kantenbereichen der Schaufeln 10 erfolgt bei dem Ausführungsbeispiel nach Fig. 1 durch die Schlitze 34-, jedoch können natürlich auch andere konstruktive Lösungen Anwendung finden, beispielsweise in Form eines massiven Ringes mit axial vorstehenden Zapfen, welche als Mitnehmer auf die radial inneren Kantenbereiche der jeweils dazwischen befindlichen Schaufel wirken.

Gemäß der Erfindung sind auch Mittel zur Veränderung der relativen Drehstellung des Rohres 28 mit Bezug auf die Antriebswelle 24 vorgesehen. Bei dem dargestellten Ausführungsbeispiel ist die Antriebswelle 24 mit einer Axialbohrung 36 versehen, die eine Steuerstange 38 aufnimmt. In dem axialen Längenbereich der gegenseitigen überdeckung der Antriebswelle und des sie umgebenden Rohres ist die Antriebswelle 24 mit einem Axialschlitz 40 und das Rohr 28 mit einem schräg verlaufenden Schlitz 42 versehen. Durch beide Schlitze hindurch ragt ein an der Steuerstange 38 befestigter Zapfen, beispielsweise in Form einer Schraube 44.

Aufgrund dieser Anordnung bewirkt eine Axialverschiebung der Steuerstange 38 eine relative Drehung zwischen der Antriebswelle 24 und dem Rohr 28, und zwar derart, daß beim Einschieben der Steuerstange in die Welle das äußere Rohr 28 im Gegenuhrzeigersinn bezüglich der Welle gedreht wird, während ein Herausziehen der Steuerstange aus der Welle eine relative Drehbewegung des Rohres 28 im entgegengesetzten Drehsinn zur Folge

hat. Infolgedessen wird durch eine Axialverschiebung der Steuerstange über die dadurch bewirkte relative Drehung des Rohres bezüglich der Antriebswelle 24 eine Verstellung der Schaufeln herbeigeführt.
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Die Drehung der Antriebswelle 24 kann in üblicher Weise erfolgen, beispielsweise mittels einer auf die Welle aufgesetzten Riemenscheibe 46.

Die Fig. 2A bis 2C zeigen verschiedene Schaufeleinstellungen des nur durch einige Schaufeln schematisch dargestellten Schaufelkranzes. Erläuterungshalber sei angenommen, daß bei diesen drei Darstellungen das Gebläserad jeweils im Uhrzeigersinn umläuft. Demgemäß sind in Fig. 2A die Schaufeln vorwärts geneigt und das Gebläserad hat demzufolge eine Charakteristik ähnlich derjenigen eines Gebläserads mit vorwärts gekrümmten Schaufeln. In Fig. 2B verlaufen die Schaufeln radial und das Gebläserad hat dann eine entsprechende Charakteristik und in Fig. 2C sind die Schaufeln rückwärts geneigt, so daß das Gebläserad etwa die Charakteristik ähnlich derjenigen eines Gebläserads mit rückwärts gekrümmten Schaufeln hat.

In Fig. 3 ist ein Zentrifugalgebläserad ähnlich dem eben beschriebenen dargestellt, das aber zusätzlich mit einem Kranz verstellbarer Eintrittsgebläseschaufeln versehen ist. In Fig. sind bezüglich Fig. 1 gleiche oder entsprechende Teile jeweils mit den gleichen Bezugs zeichen wie in Fig. 1 versehen. Der Eintrittsgebläseschaufelkranz ist durch nur eine einzige verstellbare Eintrittsschaufel 50 schematisch dargestellt.

Bei der gezeigten Anordnung befindet sich die Eintrittsschaufel 50 im wesentlichen in dem zwischen den Rohr 28 und den inneren Kanten 22 der Gebläseschaufeln 10 gelegenen Radialbereich. Zur drehbaren Anordnung der Eintrittsschaufel

35" dient eine von ihrem radial äußeren Rand aus radial nach außen verlaufende Welle 52, die in dem Ring 14 oder im

äußeren Teil einer den Ring 14 mit der Welle 24 verbindenden Strebe 56 gelagert ist, und ein mit der Welle 52 axial fluchtender, am radial inneren Rand der Eintrittsschaufel angeordneter Zapfen, der in einem starr mit der Welle 24 verbundenen Haltewinkel 62 gelagert ist. Außerdem ist am radial inneren Randbereich der Eintrittsschaufel 50 ein Steuerzapfen 58 angeordnet, der in einen axial verlaufenden Schlitz 60 des Rohres 28 eingreift, in welchem er frei verschiebbar ist, wenn das Rohr 28 seine relative Drehstellung mit Bezug auf die Welle 24 ändert.

Wenn bei der dargestellten Anordnung die relative Drehstellung des Rohres 28 mit Bezug auf die Antriebswelle 24 verändert wird, werden demzufolge die Einstellung der Gebläseschaufeln 10 und die Winkelstellung der Eintrittsschaufeln entsprechend verändert. Infolgedessen kann durch die kombinierte Wirkung der Veränderungen der Gebläseschaufeleinstellung und der Eintrittsschaufeleinstellung eine Regelung des Luftstroms erreicht werden.

Für das erfindungsgemäße Zentrifugalgebläserad bieten sich verschiedene Amiendungsmöglichkeiten an. Ein Anwendungsgebiet, bei welchem ein solches Zentrifugalgebläserad besonders zweckmäßig eingesetzt werden kann, bilden beispielsweise Transportkühlaggregate, bei denen das Gebläse infolge von Drehzahländerungen der Antriebsmaschine für das Kühlaggregat mit wechselnden Drehzahlen betrieben werden muß.

Obwohl dies nicht dargestellt ist, können die Eintrittsschaufeln auch so angeordnet sein, daß sie den Luftstrom stark drosseln oder sogar vollständig absperren können. Dies kann unabhängig von der Einstellung der Gebläseschaufeln erfolgen und beispielsweise zur Unterbrechung der Luftzirkulation während eines Abtauzyklus eines Transportkühlaggregats Anwendung finden, bei welchem das Gebläse über einen Riementrieb bei in Betrieb befindlichem Aggregat ständig angetrieben wird.

Leerseite

Claims

Patentansprüche

Zentrifugalgebläserad mit verstellbaren Schaufeln, dadurch gekennzeichnet, daß die Schaufeln (10) jeweils im Bereich ihrer radial äußeren Kante (12) an stirnseitigen, bezüglich den Antriebswelle (24) drehfesten Gebläseradteilen (14, 16) angelenkt und im Bereich ihrer radial inneren Kante mit einem Stellgitter (30, 32) gekuppelt ist, das drehfest mit einem die Antriebswelle -(24) umgebenden und relativ dazu drehbare Rohr (28) verbunden ist, welch letzteres seinerseits mit Betätigungsmitteln (38, 44) zur Veränderung seiner relativen Drehstellung mit Bezug auf die Antriebswelle gekuppelt ist.
2. Zentrifugalgebläserad nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Betätigungsmittel eine in einer Axialbohrung (36.) der Antriebswelle (24) axial verschiebbar abgeordnete Betätigungsstange (38) mit einem daran befestigten Radialzapfen (44) aufweisen,, welch letzterer durch einen in der Antriebswelle gebildeten, axial verlaufenden Schlitz (40) und einen entsprechenden, in dem Rohr (28) gebildeten, schräg verlaufenden Schlitz (42) hindurchragt.
3. Zentrifugalgebläserad nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß an einer Radstirnseite ein Kranz von radial verlaufenden verstellbaren Eintrittsgebläseschaufeln (50) angeordnet ist, die drehbar (52) gehaltert und über eine Mitnehmerverbindung (58) mit dem Rohr (28) gekuppelt sind.
4. Zentrifugalgebläserad nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Eintrittsgebläseschaufeln (50) jeweils im Bereich ihrer einen radial verlaufenden Kante um eine bezüglich der Antriebswelle (24) drehfeste Radialachse (52) drehbar angelenkt sind und im Bereich ihrer anderen radial verlaufenden Kante einen Zapfen (58) tragen, der in einen Axialschlitz (60) des Rohres (28) eingreift.