DK158213B

DK158213B - Aksialblaeser med et ledeapparat til stabilisering af driften

Info

Publication number: DK158213B
Application number: DK301283A
Authority: DK
Inventors: Sergei Konstantinovich Ivanov; Viktor Evgrafovich Dudkin; Valery Prokofievich Peredery; Viktor Nikolaevich Molchanov
Original assignee: Do G Pk I Experiment
Priority date: 1982-07-29
Filing date: 1983-06-30
Publication date: 1990-04-09
Also published as: SE8303321L; DK301283D0; AU1636683A; IT8341586A0; DE3322295A1; FI832232A0; US4871294A; GB8318063D0; IT1195537B; FI71819B; DK158213C; FR2531149B1; AU563280B2; FR2531149A1; CA1268746A; FI71819C; DK301283A; IT8341586A1; SE8303321D0; GB2124303A

Description

i

DK 158213 B

Opfindelsen vedrører konstruktion af ventilatorer og blæsere og navnlig aksi al blæsere (ettrins-, totrins- og flertrinsblæsere).

Opfindelsen kan anvendes i forbindelse med konstruktion af aksial-5 blæsere, der er beregnet til ventilation, og som har en stabil trykkarakteristik inden for et bredt område af luft- eller gasydelse.

Aksi al blæsere finder mange anvendelser inden for industrien. En 10 faktor, der hæmmer en stadig bredere anvendelse, er forekomsten af stalling ved periferien af rotorbladene, hvilket bevirker et væsentligt trykfald og tryksvingninger med nedsat ydelse i luft- og gasmængdestrøm.

15 Der kendes en aksial blæser, der har et bredt område med stabil drift (se f.eks. U.S.A. patentskrift nr. 3 189 260), hvilken blæser omfatter et aftrappet hus med tilgangs- og afgangsdele, hvilken afgangsdel har en diameter, der er væsentlig mindre end diameteren af tilgangsdelen, i hvilken sidste der er placeret en bøsning, så at 20 der mellem huset og bøsningen dannes en ringformet passage til omledning af luftstrøm under stalling. Der er ledeskovle i bøsningen. Afgangsdelen af huset indeholder en rotor med et sæt skovle, hvis forreste spidser er placeret i husets indgangsdel.

25 I denne kendte blæser er den ovenfor omtalte ringformede passage stærkt forlænget i aksi al retningen, hvilket bevirker forøgede dimensioner i længderetningen for blæseren.

Endvidere forøger ledeskovlene, der er tilvejebragt i bøsningen til 30 udretning af stallet strømning, den aerodynamiske modstand ved indgangsdelen af huset før rotoren, hvilket bevirker formindsket tryk og effektivitet for blæseren.

Der kendes også aksial blæsere omfattende et aftrappet hus, der i 35 afgangsdelen har en rotor, der bærer et antal skovle, og hvis indgangdel omfatter en bøsning, der sammen med huset afgrænser en ringformet passage, hvori der er fastgjort ledeskovle til udretning af strømmen (se f.eks. artiklen: H.D. Henssler, "Neue Axialventi-latoren ohne instabilen Betriebsbereich" i VGB Kraftwerkstechnik, 2

DK i 58213B

57. årgang, hæfte 3, marts 1977, side 159-165).

I disse blæsere har den stallede strømning ved afgangen fra den ringformede passage tendens til delvis at blokere tilgangsområdet 5 til denne, så at passage af hovedstrømmen hæmmes, hvor den træder ind i en gennemstrømningszone før rotorskovlene. Ydelsen af luft og tryk i stallingsområderne nedsættes derfor væsentligt, hvilket bevirker ustabil drift.

10 Der kendes også en aksialblæser, der generelt er svarende til den ovenfor omtalte, og som har ledeskovle i en ringformet passage (se brochure fra "Licensintorg", "General-purpose Axial-flow Fan", · Moskva, USSR).

15 Et indsugningsrør er fastgjort til indgangsdelen af huset for ovennævnte blæser, hvilket indsugningsrør har en inderdiameter, der i hovedsagen er lig med diameteren af husets afgangsdel, og ledeskovlene i den ringformede passage er begrænset af bøsningens aksi ale dimensioner.

20

Tilvejebringelsen af indsugningsrøret muliggør til en vis grad at forbedre tilgangen for hovedluftstrømmen til blæseren. På grund af de aksialt begrænsede dimensioner af ledeskovlene har den stallede strøm imidlertid tendens til at opretholde en rotation svarende til 25 rotationsretningen af rotoren, og da denne strøm træder ud i et gennemstrømningsområde før rotorskovlene, hindres den stabile passage af hovedluftstrømmen. Dette bevirker reduceret tryk og driftsstabilitet for blæseren under stallling.

30 Når henses til det foregående, bevirker ledeskovle i den ringformede passage i kendte aksi al blæsere ikke optimering af trykket under stalling.

Opfindelsen tilstræber tilvejebringelsen af en aksialblæser med 35 ledeskovle af en sådan konstruktion, at det gør det muligt i væsentlig grad at forøge tryk og effektivitet under stalling, såvel som at sikre stabil blæserdrift under driftsområder fra nul til maksimal luftydelse.

DK 158213 B

3

Dette opnås ved en aks i al blæser, der omfatter et aftrappet hus med en indgangsdel og en afgangsdel, hvilken afgangsdel har mindre inderdiameter end indgangsdelen, til hvilken sidste der er sluttet et indsugningsrør med en inderdiameter, der i hovedsagen er lig med 5 inderdiameteren af husets afgangsdel, hvori der er en rotor med skovle, hvis forreste spidser er beliggende i husets indgangsdel, en med huset koaksial bøsning, der er placeret et vist stykke fra indsugningsrøret, og som sammen med huset danner et ringformet kammer, der på rotorsiden har en indstrømningspassage og på indsug-10 ningsrørets side har en udstrømningspassage, og ledeskovle, der er fastgjort i kammeret og har dele, der vender mod indsugningsrøret, hvilken aksialblæser ifølge opfindelsen er ejendommelig ved, at * ledeskovlenes nævnte dele strækker sig helt hen til indsugningsrøret til dannelse af et ringformet, radialt gitter, og at skovlene er 15 krummet i radial retning på de stykker, der er beliggende mellem indsugningsrøret og bøsningen.

Ledeskovlenes nævnte dele er fortrinsvis ifølge opfindelsen udbøjet fra radial retning gennem en vinkel fra -45° til +45°. En sådan 20 forskydning af ledeskovlenes nævnte dele optimerer trykket ved lave forsyningsmængder fra blæseren.

Forholdet mellem bredden af hver af ledeskovlene og bredden af det ringformede kammers indstrømningspassage ligger fortrinsvis ifølge 25 opfindelsen fra 2,0 til 3,0. Forholdet mellem bredden af en ledeskovl og bredden af det ringformede kammers udstrømningspassage er fra 1,4 til 1,6, medens forholdet mellem højden af ledeskovlen og dens bredde fortrinsvis er fra 0,4 til 0,65.

30 Sådanne forhold muliggør en reduktion i aerodynamiske tab under omledning af stallestrømmen gennem det ringformede kammer, hvorved området for stabil drift udvides, og effektiviteten af ydelsen ved lave gennemstrømningsmængder af luft forbedres.

35 Forholdet mellem den indvendige diameter af indsugningsrøret og diameteren af rotoren ved skovl enderne er fortrinsvis 1,00 til 1,01.

Ovennævnte forhold virker til yderligere at forbedre effektiviteten af blæsere forsynet med de ovenfor beskrevne ledeskovle.

DK 158213 B

4

Forholdet mellem diameteren af bøsningen og yderdiameteren af rotorbladene er fortrinsvis fra 1,01 til 1,05. Dette forhold mellem diameteren af bøsningen og rotoren giver en gunstig passage for strømmen gennem gennemstrømningsdelen af blæseren mod rotoren og 5 forbedrer på tilsvarende måde blæserens virkningsgrad.

Aksial blæseren ifølge opfindelsen er konstruktionsmæssig enkel, men forøger området for stabil drift samt tryk og effektivitet.

10 Opfindelsen beskrives nærmere i det følgende under henvisning til tegningen, hvor fig. 1 skematisk viser en aksialblæser ifølge opfindelsen, 15 fig. 2 detaljen A i fig. 1 i større skala, fig. 3 et snit efter linien ΪΙΙ-ΙΙΙ i fig. 2, fig. 4 et snit efter linien IV-IV i fig. 2, 20 fig. 5 grafisk afhængighed mellem tryk og mængdestrøm, og fig. 6 skematisk en totrins aksialblæser ifølge opfindelsen.

25 I fig. 1 er vist en aksialblæser ifølge opfindelsen og omfattende et aftrappet hus 1, der omfatter to dele: En indgangsdel 2 og en afgangsdel 3, hvilken sidste har en inderdiameter, der er mindre end diameteren af indgangsdelen 2 i huset 1. Et indsugningrør 4, der har en diameter i hovedsagen lig med diameteren af huset l's afgangsdel 30 3, er tilsluttet tilgangsdelen 2.

Huset l's afgangsdel 3 indeholder en rotor 5 med skovle 5a.

Skovlene 5a er således indretttet, at deres forreste spidser 6 (fig.

35 2) er beliggende i indgangsdelen 2 af huset 1. I en afstand b fra indsugningsrøret 4 til indgangsdelen 2 i huset 1 og koaksialt hermed er der en ringformet bøsning 7. Bøsningen 7 og tilgangsdelen 2 til huset 1 afgrænser et ringformet kammer 8 til omledning af stallet luftstrøm B.

DK 158213 B

5

Det ringformede kammer 8 til omledning af den stallede strøm B har en indstrømningspassage 8a, der er placeret mellem skovlene 5a og bøsningen 7, og en udstrømningspassage 8b, der er placeret mellem bøsningen 7 og indsugningsrøret 4. Disse passager 8a og 8b har en 5 bredde på henholdsvis a og b.

Der er ledeskovle 9 i det ringformede kammer mellem bøsningen 7 og indgangsdelen 2 i huset 1, og de set i stal 1 estrømmen B's strømningsretning bageste dele 10 af disse ledeskovle 9 strækker sig hen 10 mod og afsluttes i indsugningsrøret 4. Mellem bøsningen 7 og indsugningsrøret 4 er ledeskovlene 9's bageste dele 10 krummet radialt, som det bedst ses i fig. 3 og 4, til dannelse af et ringformet, radialt gitter 11, af hvilket en del er angivet med tynde punkterede linier i fig. 4.

15

Den bageste del 10 af hver ledeskovl 9 er radialt krummet og forsat fra radial retningen r (fig. 4) under en vinkel a, der kan være fra -45° til +45°. Den positive værdi af vinklen α svarer til en forskydning af delen 10 i retning modsat rotationsretningen C af 20 skovlene 5a. Disse dele 10 er vist i fig. 4 i fuldt optrukne linier.

Den negative værdi af vinklen α svarer til en forskydning af delen 10a, der er vist med stiplede linier, i en retning, der svarer til rotationsretningen C for skovlene 5a.

25 For at forøge blæserens tryk under stalling er det nødvendigt, at den stallede strøm B, der udgår fra den ringformede passage 8 (fig.

2) gennem udstrømningspassagen 8b, der strækker sig mellem bøsningen 7 og indsugningsrøret 4 med en længde på b, roterer i en retning modsat rotationsretningen C for rotorens skovle 5a. Dette kan 30 gennemføres, fordi delen 10 af hver ledeskovl 9 med sin konkave side 12 (fig. 4) vender mod en trykside 13 (fig. 3) af rotorbladet 5a og er forsat fra den radiale retning r gennem vinklen a, der ikke er over +45°. En sådan anbringelse af delene 10 af ledeskovlene 9 muliggør, at den stallede strøm B (fig. 2,3,4) ledes mod rotations-35 retningen C for rotorskovl ene 5a og tvinger den roterende stalle-strøm B (fig. 2) mod periferien af gennemstrømningsdelen 14 før rotorbladene 5a, så at passagen af hovedstrømmen E, der indsuges gennem indsugningsrøret 4, lettes, hvilket bevirker, at blæseren giver et højere tryk.

DK 158213 B

6 I en anden udføre!sesform for blæseren ifølge opfindelsen, hvor det er nødvendigt at reducere blæsertrykket under stalling, ledes den stallede strøm, der udgår fra det ringformede kammer 8, gennem udstrømningspassagen 8b i en retning svarende til rotationsretningen 5 C af bladene 5a i rotoren 5. Dette kan gennemføres, fordi delene 10a (fig. 4) for hver ledeskovl 9 er indrettet til at vende med deres konkave side 12a mod en sugeside 15 (fig. 3) af rotorskovlen 5a, og er forsat fra den radiale retning r gennem vinklen a, der ikke overstiger -45°.

10

Til opnåelse af mere effektiv rotation af stal!estrømmen B kan delene 10 og 10a (fig. 4) med deres konkave sider 12 og 12a til en ' vis grad stikke radialt ind i gennemstrømningsdelen 14 med deres bagkanter 16 beliggende inden for inderdiameteren af bøsningen 7.

15

Endvidere er forholdene mellem bredden L (fig. 2) af en ledeskovT 9 og bredden a af passagen 8a ved tilgangen til det ringformede kammer 8 og mellem bredden L og bredden b af passagen 8b ved udgangen fra det ringformede kammer 8, henholdsvis L:a = 2,0-3,0 og L:b = 1,4 20 -1,6, medens forholdet mellem højden h af en ledeskovl 9 og dens bredde L er h:L = 0,4-0,65.

Til forbedring af passagen af hovedstrømmen E (fig. 2) til rotorskovlene 5a er der en hætte 17 (fig. 1) inden i indsugningsrøret 4.

25 Der er endvidere et ledeapparat 18 til fjernelse af rotationsstrømmen F, der udgår fra rotorskovlene 5a, hvilket ledeapparat 18 kan være af enhver passende konstruktion.

Optimalt ligger inderdiameteren Dx (fig. 2) af indsugningsrøret 4 30 mellem 1,00 og 1,01 gange yderdiameteren D2 af rotorskovlene 5a.

En forøgelse i værdien af forholdet Di/Dz på over 1,00-1,01 bevirker, at luftstrømmen E, der suges ind gennem indsugningsrøret 4, hæmmer udstrømningen fra den ringformede passage 8b, hvilket påvir-35 ker blæserens ydelse. Det foretrukne forhold mellem bøsningen 7's inderdiameter D2 og skovlenes yderdiameter D3 er fra 1,01-1,05, hvilket forhold forbedrer passagen af luft gennem gennemstrømningsdelen 14 før rotorskovlene 5a.

DK 158213 B

7

Aksial blæseren ifølge opfindelsen arbejder som følger.

Når rotoren 5 med skovlene 5a roterer i den med C angivne retning, bringes den indsugende strøm E til at passere gennem indsugningsrø-5 ret 4 og gennemstrømningsdelen 14 for derefter at passere mellem skovlene 5a og ledeapparatet 18 og afgå derfra som en i hovedsagen aksial strøm F, der bevirker tryk og luftmængde i en kanal 19, der er forbundet med blæseren. Efterhånden som modstanden mod strømmen i kanalen 19 forøges, vil den afgivne luftmængde have tendens til at 10 formindskes samtidig med en forøgelse af trykket. Ved en luftmængdeydelse svarende til maksimalt tryk forekommer der stalling ved periferien af rotorskovlene 5a; stallestrømmen B kastes af centrifugalkræfter bort fra de forreste spidser 6 og føres gennem passagen 8a til det ringformede kammer, hvori rotationen fjernes aksialt 15 eller rettes ved en del med bredden c (fig. 3) og derefter på et sted med en bredde b afbøjes radialt og bibringes rotationstrøm og undslipper til gennemstrømningsdelen 14. Takket være rotationstrømmen tvinges stallestrømmen B mod periferien af gennemstrømningsdelen 14, så at hovedstrømmen E ikke hindres i at blive suget ind, hvorfor 20 der opnås en forøgelse i tryk og en mere stabil blæserydelse.

Hvis blæsertrykket skal forøges ved lav leveringsmængde, afbøjes delene 10 af ledeskovlene 9 gennem vinklen α gennem +45°, og når stal lestrømmen B passerer gennem udstrømningspassagen 8b fra det 25 ringformede kammer 8, bibringes den en rotation i en retning 20 (fig. 4) mod rotationshastigheden C af rotorskovlene 5a, så at det af blæseren i kanalen 19 frembragte tryk forøges, som vist i fig. 5 med kurven d i koordinaterne ø-tryk og φ -mængde.

30 Når det ved en anden anvendelse af blæseren er nødvendigt at formindske trykket ved lave luftmængder, afbøjes delene 10a fra den radiale linie r gennem vinklen α op til -45°, hvorved den stallede strøm, der udgår fra udstrømningspassagen 8b bibringes en rotation i en retning 20a, der falder sammen med rotationsretningen C for 35 rotorskovlene 5a, hvilket derfor bevirker formindsket tryk i kanalen 19, sammenlign kurven e i fig. 5.

Kurven f viser karakteristikken for en blæser med lav leveringsmængde, når delene af ledeskovlene 10 er udbøjet fra den radiale

Claims

1. Aksi al blæser, der omfatter et aftrappet hus (1) med en ind gangsdel (2) og en afgangsdel (3), hvilken afgangsdel (3) har mindre inderdiameter end indgangsdelen (2), til hvilken sidste der er sluttet et indsugningsrør (4) med en inderdiameter, der i hovedsagen DK 158213 B er lig med inderdiameteren af husets (1) afgangsdel (3), hvori der er en rotor (5) med skovle (5a), hvis forreste spidser (6) er beliggende i husets (1) indgangsdel (2), en med huset (1) koaksial bøsning (7), der er placeret et vist stykke fra indsugningsrøret 5 (4), og som sammen med huset (1) danner et ringformet kammer (8), der på rotorsiden har en indstrømningspassage (8a) og på indsugningsrørets (4) side har en udstrømningspassage (8b), og ledeskovle (9), der er fastgjort i kammeret (8) og har dele (10), der vender mod indsugningsrøret (4), kendetegnet ved, at ledeskov-10 lenes (9) nævnte dele (10) strækker sig helt hen til indsugningsrøret (4) til dannelse af et ringformet, radialt gitter (11), og at skovlene er krummet i radial retning på de stykker, der er beliggende mellem indsugningsrøret (4) og bøsningen (7).

2. Aksialblæser ifølge krav 1, kendetegnet ved, at ledeskovlenes (9) nævnte dele (10 og 10a) er udbøjet fra radial retning gennem en vinkel (a) på -45° til +45*.

3. Aksialblæser ifølge krav 1, kendetegnet ved, at 20 forholdet mellem bredden (L) af en ledeskovl (9) og bredden (a) af det ringformede kammers (8) indstrømningspassage (8a) ligger mellem 2,0 og 3,0, medens forholdet mellem bredden (L) af en ledeskovl (9) og bredden (b) af udstrømningspassagen (8b) ligger mellem 1,4 og 1,6, og forholdet mellem højden (h) af en ledeskovl (9) og dens 25 bredde (L) ligger mellem 0,4 og 0,65.

4. Aksialblæser ifølge krav 1, kendetegnet ved, at forholdet mellem inderdiameteren af indsugningsrøret (4) og diameteren af rotoren (5) ved skovlenderne (5a) er fra 1,00 til 1,01. 30

5. Aksialblæser ifølge krav 1, kendetegnet ved, at forholdet mellem diameteren af bøsningen (7) og yderdiameteren af rotorskovlene (5a) er 1,01 til 1,05. 35