DE69109198T2

DE69109198T2 - Axial fan with reversible flow direction.

Info

Publication number: DE69109198T2
Application number: DE1991609198
Authority: DE
Inventors: Yoshiyuki Niikura; Michihiro Nishi; Yokihiro Noguchi; Ryoji Suzuki; Tadashi Tsukamoto
Original assignee: Fuji Electric Co Ltd
Current assignee: Fuji Electric Co Ltd
Priority date: 1990-07-18
Filing date: 1991-07-17
Publication date: 1995-08-31
Anticipated expiration: 2011-07-18
Also published as: EP0467336B1; EP0467336A3; EP0467336A2; DE69125037T2; DE69125037D1; DE69109198D1

Description

(Field of invention)

Die vorliegende Erfindung betrifft ein Axialgebläse mit umkehrbarer Strömungsrichtung, das beispielsweise nahe der Decke des Tunnels einer Kraftfahrzeugstraße angeordnet ist, um den Tunnel zu belüften.The present invention relates to an axial fan with reversible flow direction, which is arranged, for example, near the ceiling of the tunnel of a motor vehicle road in order to ventilate the tunnel.

(Background of the invention)

Von dem Gebläse, das zum Belüften eines Tunnels verwendet wird, wird verlangt, daß die Gebläsewindrichtung in Abhängigkeit von den Umgebungsbedingungen umgekehrt wird, wie der Richtung des natürlichen Windes, der durch den Tunnel strömt, und dem Auftreten von Feuer in dem Tunnel. Somit wird ein Axialgebläse mit umkehrbarer Strömungsrichtung verwendet, das im allgemeinen als ein Strahlgebläse bezeichnet wird. Eine solche Art eines gut bekannten Gebläses mit umkehrbarer Strömungsrichtung wird in die folgenden Klassen unterteilt.The fan used for ventilating a tunnel is required to reverse the fan wind direction depending on the environmental conditions such as the direction of the natural wind flowing through the tunnel and the occurrence of fire in the tunnel. Thus, a reversible flow axial fan is used, which is generally called a jet fan. Such a type of well-known reversible flow fan is divided into the following classes.

(1) Simple type with counter rotation:

Ein Laufrad, das eine Rotorkaskade aufweist, ist mit einem umkehrbaren Antriebsmotor verbunden und in einem Gehäuse untergebracht. Bei festgelegter Richtung der Rotoren arbeitet der Antriebsmotor in beiden Richtungen, um eine Luft- Strömung in beide Axialrichtungen zu erzeugen.An impeller, which has a cascade of rotors, is connected to a reversible drive motor and housed in a housing. With a fixed direction of the rotors, the drive motor works in both directions to generate air flow in both axial directions.

(2) Counter-rotating type with adjustable rotor direction:

Ein umkehrbarer Antriebsmotor ist mit einem Laufrad verbunden, das in seinem Nabenwulst einen Tragflächenrotor mit einer Überwölbung, wie eine Kreisbogenplatte, und einen automatischen Rotorumkehrmechanismus aufweist, der die Ausrichtung des Rotors um 180 Grad umkehrt. Dann wird die gesamte Vorrichtung in einem Gehäuse untergebracht. Die Luftströmung kann in beide Richtungen eingestellt werden, indem der Antriebsmotor in einer von beiden Richtungen betrieben wird, während gleichzeitig die Richtung des Rotors geändert wird.A reversible drive motor is connected to an impeller, which has a wing rotor with a dome, such as a circular arc plate, and an automatic rotor reversing mechanism that reverses the orientation of the rotor by 180 degrees. Then the entire device is housed in a housing. The air flow can be adjusted in either direction by operating the drive motor in either direction while simultaneously changing the direction of the rotor.

(Difficulties to be solved by the invention)

Die vorgenannten Axialgebläse mit umkehrbarer Strömungsrichtung haben in bezug auf die Leistung und Zuverlässigkeit die folgenden Nachteile.The above-mentioned axial fans with reversible flow direction have the following disadvantages in terms of performance and reliability.

(1) Bei dem einfachen Typ mit Gegendrehung zeigt das Laufrad, das mit einem Rotor mit einer Überwölbung versehen ist, eine unterschiedliche Leistung für den Vorwärtsdrehbetrieb des Laufrads und den Rückwärtsdrehbetrieb, wobei sich ein schlechter Wirkungsgrad und Geräuscheigenschaft insbesondere bei dem Rückwärtsdrehbetrieb zeigt. Somit ist diese Art Gebläse zur Verwendung als ein Axialgebläse mit umkehrbarer Strömungsrichtung nicht geeignet. Wenn der Rotor vom Typ mit einer flachen Platte ist, die keine Überwölbung aufweist, so daß die gleiche Gebläseleistung in beide Richtungen erreicht wird, dann wird keine hohe Leistung in irgendeiner der Richtungen erwartet.(1) In the simple counter-rotation type, the impeller provided with a rotor having a camber exhibits different performance for the forward rotation operation of the impeller and the reverse rotation operation, exhibiting poor efficiency and noise characteristics particularly in the reverse rotation operation. Thus, this type of fan is not suitable for use as a reversible flow axial fan. If the rotor is of the type having a flat plate having no camber so that the same blowing performance is achieved in both directions, then high performance in either direction is not expected.

(2) Bei dem Typ mit Gegendrehung und einstellbarer Rotorrichtung kann ein hoher Gebläsewirkungsgrad in sowohl der Vorwärtsrichtung als auch in der Rückwärtsrichtung erreicht werden. Jedoch wird ein komplizierter Rotorumkehrmechanismus verlangt, der es schwierig macht, eine große Zuverlässigkeit zu erreichen.(2) In the counter-rotation type with adjustable rotor direction, high fan efficiency can be achieved in both the forward and reverse directions. However, a complicated rotor reversing mechanism is required, which makes it difficult to achieve high reliability.

Aus DE-C-431 682 ist ein Axialgebläse mit umkehrbarer Strömungsrichtung bekannt, um wahlweise einen Gebläsewind entweder in einer Vorwärtsrichtung oder in einer Rückwärtsrichtung zu fördern, das umfaßt ein zylindrisches Gehäuse zum Begrenzen eines Gebläsewindweges, ein sich vorwärts drehendes Laufrad und ein sich rückwärts drehendes Laufrad, die in Reihe in dem genannten Gehäuse ausgerichtet sind, wobei die Laufräder Tragflächenrotoren mit einer Überwölbung aufweisen.From DE-C-431 682 an axial fan with reversible flow direction is known to produce a fan wind either in a forward direction or in a reverse direction, comprising a cylindrical housing for defining a fan wind path, a forward rotating impeller and a reverse rotating impeller aligned in series in said housing, the impellers having airfoil rotors with a camber.

Gemäß diesem Axialgebläse mit umkehrbarer Strömungsrichtung der DE-C-431 682 ist dort ein Motor vorgesehen, der mit beiden Laufrädern gekoppelt ist, von denen jedes mit dem Motor in Abhängigkeit von der Windrichtung gekoppelt oder entkoppelt ist.According to this axial fan with reversible flow direction of DE-C-431 682, there is provided a motor which is coupled to both impellers, each of which is coupled or decoupled from the motor depending on the wind direction.

Dies jedoch macht die Ausgestaltung des Antriebsmotors sehr kompliziert und sperrig, was zu einem verringerten Strömungsquerschnitt des Windes führt.However, this makes the design of the drive motor very complicated and bulky, which leads to a reduced flow cross-section of the wind.

Es ist deshalb eine Zielsetzung der vorliegenden Erfindung, ein Axialgebläse mit umkehrbarer Strömungsrichtung zu schaffen, das keinen komplizierten Mechanismus verlangt, um einen Luftströmungsbetrieb mit hohem Wirkungsgrad und geringem Geräusch sowohl in der Vorwärtsrichtung als auch in der Rückwärtsrichtung zu ermöglichen.It is therefore an object of the present invention to provide a reversible flow axial fan which does not require a complicated mechanism to enable high efficiency and low noise air flow operation in both the forward and reverse directions.

Diese Zielsetzung wird durch die kennzeichnenden Merkmale des einzigen Anspruchs erreicht.This objective is achieved by the characterising features of the single claim.

Gemäß der vorliegenden Erfindung umfaßt das Axialgebläse mit umkehrbarer Strömungsrichtung einen Vorwärts-Antriebsmotor zum Antrieb des in Vorwärtsrichtung rotierenden Laufrades mit einem Rückwärts-Antriebsmotor zum Antrieb des in Rückwärtsrichtung rotierenden Laufrads, wobei während des Betriebs des Vorwärts-Antriebsmotors der Rückwärts-Antriebsmotor anhaltbar ist und das in Rückwärtsrichtung rotierende Laufrad freigegeben ist, um sich zu drehen, wenn sich das Gebläse in einem Vorwärts-Förder-Modus befindet, und wobei während des Betriebes des Rückwärts-Antriebsmotors jener Vorwärts-Antriebsmotor anhaltbar ist und das in Vorwärtsrichtung rotierende Laufrad freigegeben ist, um sich im Rückwärts-Förder-Modus zu drehen.According to the present invention, the reversible flow axial fan comprises a forward drive motor for driving the forward rotating impeller with a reverse drive motor for driving the reverse rotating impeller, wherein during operation of the forward drive motor, the reverse drive motor is stoppable and the reverse rotating impeller is released to rotate when the fan is in a forward conveying mode, and wherein During operation of the reverse drive motor, the forward drive motor can be stopped and the impeller rotating in the forward direction is released to rotate in the reverse conveying mode.

(How it works)

Gemäß der Erfindung wird der Gebläsewind gesteuert, um entweder in der Vorwärtsrichtung oder in der Rückwärtsrichtung zu strömen, indem wahlweise der Vorwärts- oder der Rückwärts-Antriebsmotor gemäß dem Befehl zum Ändern der Gebläsewindrichtungen angetrieben wird. Die Rotoren vorn Tragflächentyp, die für die jeweiligen Gebläsewindrichtungen geeignete Überwölbungen haben, liefern einen hohen Gebläsewirkungsgrad in beiden Richtungen. Zusätzlich wird das Laufrad auf der außerbetrieblichen Motorseite freigelassen, so daß das sich außer Betrieb befindliche Laufrad eine Luftströmung erhält, die durch das sich in Betrieb befindende Laufrad erzeugt wird, so daß es sich frei, ohne nachteilig die Belüftungsleistung zu beeinflussen, drehen kann.According to the invention, the fan wind is controlled to flow in either the forward or reverse direction by selectively driving the forward or reverse drive motor according to the command for changing the fan wind directions. The front airfoil type rotors having cambers suitable for the respective fan wind directions provide high fan efficiency in both directions. In addition, the impeller on the non-operating engine side is left free so that the non-operating impeller receives air flow generated by the operating impeller so that it can rotate freely without adversely affecting the ventilation performance.

(Brief description of the drawings)

Fig. 1 ist eine Querschnittsansicht einer ersten Ausführungsform der Erfindung;Fig. 1 is a cross-sectional view of a first embodiment of the invention;

Fig. 2 ist eine Vorderansicht, die die Art zeigt, auf die das Gebläse der ersten Ausführungsform in einem Tunnel eingebaut ist;Fig. 2 is a front view showing the manner in which the blower of the first embodiment is installed in a tunnel;

Fig. 3(a) - 3(b) zeigen die Ausrichtung der sich vorwärts und rückwärts drehenden Rotoren der Fig. 1;Fig. 3(a) - 3(b) show the orientation of the forward and reverse rotating rotors of Fig. 1;

Fig. 4(a) - 4(b) zeigen die Ausrichtung der Rotoren einer abgeänderten Ausführungsform;Fig. 4(a) - 4(b) show the orientation of the rotors of a modified embodiment;

(Embodiment)

Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung werden nun unter Bezugnahme auf die Zeichnungen beschrieben.Embodiments of the present invention will now be described with reference to the drawings.

Die Fig. 1 - 3 zeigen eine Ausführungsform gemäß der Erfindung. In den Figuren bezeichnet das Bezugszeichen 1 ein Gebläse, das an der Decke des Tunnels 2 gehalten ist. Das Gebläse 1 umfaßt ein hohles, zylindrisches Gehäuse 3, das sich an seinen beiden Enden öffnet, einen inneren, hohlen Zylinder 5, der in der Mitte des Gehäuses 3 mittels einer Strebe 4 angebracht ist, einen Vorwärts-Antriebsmotor 6 und einen Rückwärts-Antriebsmotor 7, die in dem inneren, hohlen Zylinder 5 auf dessen gleicher Achse angeordnet sind, und ein sich vorwärts drehendes Laufrad 8 und ein sich rückwärts drehendes Laufrad 9, die mit den Antriebswellen der jeweiligen Motoren 6 bzw. 7 verbunden sind. Das Bezugszeichen 10 bezeichnet eine Steuereinrichtung zum Steuern der Gebläsewindrichtung, 8a und 9a bezeichnen Rotoren der Laufräder und 8b und 9b bezeichnen Wülste, die die Enden der Laufräder einschließen.Figures 1 - 3 show an embodiment according to the invention. In the figures, reference numeral 1 denotes a blower which is supported on the ceiling of the tunnel 2. The blower 1 comprises a hollow cylindrical casing 3 which opens at both ends, an inner hollow cylinder 5 which is mounted in the middle of the casing 3 by means of a strut 4, a forward drive motor 6 and a reverse drive motor 7 which are arranged in the inner hollow cylinder 5 on the same axis thereof, and a forward rotating impeller 8 and a reverse rotating impeller 9 which are connected to the drive shafts of the respective motors 6 and 7. Reference numeral 10 designates a control device for controlling the fan wind direction, 8a and 9a designate rotors of the impellers, and 8b and 9b designate beads enclosing the ends of the impellers.

Die Rotoren 8a und 9a der vorgenannten Laufräder 8 und 9 haben eine Überwölbung, wie sie in Fig. 3(a) und 3(b) gezeigt ist (gekrümmter Rotor, dessen Dicke in Richtung zu dem hinteren Rand der Rotorplatte dünner wird, oder eine Kreisbogenplatte, deren Dicke entlang der Wölbungslinie des Rotors konstant ist), und sind mit entsprechender Ausrichtung gemäß den Drehrichtungen des Vorwärts- und Rückwärts-Motor 6 und 7 angeordnet, wie es durch die Pfeile a und b gezeigt ist. Wenn bei dieser Konstruktion der Gebläsewind von links nach rechts in der Richtung des Pfeils A auf den Befehl von einer Steuereinrichtung 10 geliefert wird, wird der Vorwärts-Antriebsmotor 6 betrieben, um das sich vorwärts drehende Laufrad 8 in Drehung in die Richtung a der Fig. 3(a) anzutreiben, während der Rückwärts-Antriebsmotor 7 enterregt ist. Somit wird innerhalb des Gehäuses 3 eine Luftströmung in Richtung des Pfeils A erzeugt. Das Laufrad 9, das unmittelbar mit dem sich außer Betrieb befindenden Motor 7 gekoppelt ist, ist frei, so daß es die Windströmung A erhält und sich frei dreht, ohne die Windströmung zu stören.The rotors 8a and 9a of the aforementioned impellers 8 and 9 have a camber as shown in Fig. 3(a) and 3(b) (curved rotor whose thickness becomes thinner toward the rear edge of the rotor plate, or a circular arc plate whose thickness is constant along the camber line of the rotor), and are arranged with corresponding orientation according to the rotation directions of the forward and reverse motors 6 and 7 as shown by arrows a and b. In this construction, when the blowing wind is supplied from left to right in the direction of arrow A upon the command from a controller 10, the forward driving motor 6 is operated to drive the forwardly moving rotor 1. rotating impeller 8 to rotate in the direction a of Fig. 3(a) while the reverse drive motor 7 is de-energized. Thus, an air flow in the direction of arrow A is generated inside the casing 3. The impeller 9, which is directly coupled to the de-energized motor 7, is free to receive the wind flow A and rotate freely without disturbing the wind flow.

Wenn andererseits der Wind von rechts nach links in Richtung des Pfeils B geliefert wird, wird der Befehl von der Steuereinrichtung 10 zugeführt, damit die Windrichtung geändert wird. Der Vorwärts-Antriebsmotor 6 wird angehalten, und der Rückwärts-Antriebsmotor 7 wird gestartet, um das sich rückwärtsdrehende Laufrad 9 in Drehung in Richtung des Pfeils b der Fig. 3(b) anzutreiben. Somit wird innerhalb des Gehäuses 3 eine Luftströmung in Richtung des Pfeils B erzeugt. Das Laufrad 9, das unmittelbar mit dem sich außer Betrieb befindenden Motor 8 gekoppelt ist, ist frei, so daß es die Luftströmung B erhält und sich frei dreht.On the other hand, when the wind is supplied from right to left in the direction of arrow B, the command is supplied from the controller 10 to change the wind direction. The forward drive motor 6 is stopped and the reverse drive motor 7 is started to drive the reverse rotating impeller 9 to rotate in the direction of arrow b of Fig. 3(b). Thus, an air flow in the direction of arrow B is generated inside the casing 3. The impeller 9, which is directly coupled to the inoperative motor 8, is free to receive the air flow B and rotate freely.

In Fig. 1 kann der innere, hohle Zylinder 5 fortgelassen werden, und der Vorwärts-Antriebsmotor 6 und der Rückwärts- Antriebsmotor 7 können innerhalb des Gehäuses 3 mittels der Strebe 4 angebracht werden. Der Motor vom Typ mit Doppelrotor, bei dem zwei Rotoren in einem gemeinsamen Stator angeordnet sind, kann statt zweier unabhängiger Motoren verwendet werden, wie der Motor 6 zum Antreiben des sich vorwärtsdrehenden Laufrads und der Motor 7 zum Antreiben des gegenläufigen Laufrads. Wo der Motor vom Typ mit Doppelrotor verwendet wird, kann der innere, hohle Zylinder 5 fortgelassen werden, und der Antriebsmotor kann unmittelbar in dem Gehäuse 3 mittels der Strebe 4 angebracht werden.In Fig. 1, the inner hollow cylinder 5 may be omitted and the forward drive motor 6 and the reverse drive motor 7 may be mounted inside the housing 3 by means of the strut 4. The double rotor type motor, in which two rotors are arranged in a common stator, may be used instead of two independent motors, such as the motor 6 for driving the forward rotating impeller and the motor 7 for driving the counter rotating impeller. Where the double rotor type motor is used, the inner hollow cylinder 5 may be omitted and the drive motor may be mounted directly inside the housing 3 by means of the strut 4.

In der Figur sind die Wulste 8b und 9b an den Laufrädern 8 und 9 angebracht, wobei die Wulste von den Laufrädern getrennt und in dem Gehäuse 3 befestigt werden können. In Fig. 3 sind der Rotor 8a für das sich vorwärtsdrehende Laufrad 8 und der Rotor 9a des sich rückwärtsdrehenden Laufrads 9 mit 180 Grad zueinander entgegengesetzt ausgerichtet, und der Antriebsmotor 6 läuft in der Richtung a und der Antriebsmotor 7 in der Richtung b. Eine Abänderung kann derart gemacht werden, daß die Rotoren 8a und 9a unterschiedlich ausgerichtet werden, wie es in Fig. 4 gezeigt ist, und die Antriebsmotoren 6 und 7 können in der gleichen Richtung a und b gedreht werden.In the figure, the beads 8b and 9b are attached to the impellers 8 and 9, whereby the beads can be separated from the impellers and fastened in the housing 3. In Fig. 3, the rotor 8a for the forward rotating impeller 8 and the rotor 9a of the reverse rotating impeller 9 are oriented at 180 degrees opposite to each other, and the drive motor 6 rotates in the direction a and the drive motor 7 in the direction b. A modification may be made such that the rotors 8a and 9a are oriented differently as shown in Fig. 4, and the drive motors 6 and 7 may be rotated in the same directions a and b.

(Advantages of the invention)

Ein Axialgebläse mit umkehrbarer Strömungsrichtung gemäß der vorliegenden Erfindung hat die vorgenannte Konstruktion und weist die folgenden Vorteile auf.A reversible flow axial fan according to the present invention has the above construction and has the following advantages.

Bei der Konstruktion gemäß der Erfindung ist der Rotor des Laufrads aus einem Tragflächenblatt mit einer Überwölbung konstruiert, und der Vorwärts- und Rückwärts-Antriebsmotor wird wahlweise betrieben, um die Vorwärts- und Rückwärtsströmung des Gebläsewindes für eine Gebläsewinderzeugung mit hohem Wirkungsgrad zu erreichen. Das Laufrad verlangt keinen komplizierten Mechanismus, um die Ausrichtung der Rotorblätter zu ändern, was eine hohe Zuverlässigkeit mit sich bringt.In the structure according to the invention, the rotor of the impeller is constructed of an airfoil blade with a camber, and the forward and backward drive motor is selectively operated to achieve the forward and backward flow of the fan wind for fan wind generation with high efficiency. The impeller does not require a complicated mechanism to change the orientation of the rotor blades, which brings about high reliability.

Claims

1. Axial fan, with reversible flow direction for promoting wind either in a forward or in a backward direction, with a

cylindrical housing (3) for defining a flow path;

a forward rotating impeller (8)

and a reverse-rotating impeller (9), which are arranged in alignment with one another in series in the housing (3), the impellers (8, 9) having curved wing blades (8a, 9a),

marked by,

a forward drive motor (96) for driving the impeller (8) rotating in the forward direction and a reverse drive motor (7) for driving the impeller (9) rotating in the reverse direction, wherein during operation of the forward drive motor (6), that reverse drive motor (7) can be stopped and the impeller (9) rotating in the reverse direction is released to rotate when the blower (1) is in a forward conveying mode, and wherein during operation of the reverse drive motor (7), that forward drive motor (6) can be stopped and the impeller (8) rotating in the forward direction is released to rotate in the reverse conveying mode.