FI67746B - Axialflaekt - Google Patents

Description

|τ ,^Τ·Ί KUULUTUSJULKAISU ζηη A C

W ^UTLÄGGNINGSSKIUFT 677 4 6 ^ (51) Kv.Hu /tacCL* F O** D 29/40 SUOMI —FINLAND pi) Pu*rttM«k«mU.-Ρκ·ηαπ*Μα*,| 790370 (22) H«k*i»l*p«v·—AmetaUngri·* 05.02.79 (23) Allnipilvt—GlklflMtsdag q^ Q2 yg (41) TttHut (ulklMfc*f — HJtvK offwttHg ... „«

Patentti· ia rekisterihallitus ... _________ ._, , .. ... * _ , t i (44) NihtMkapanon |a kuuLJuikiitiin pvm. —

Patent* oeh l egistarityralsan AnaBkan uttsgd odi uti.iic riitän publlcararf 31 .01 .85 (32)(33)(31) Pyydetty «uoikwt—fefird prtorfcac 16.02.78 USA(US) 878193 Toteennäytetty-Styrkt (71) Carrier Corporation, Carrier Tower, P.O. Box 4800, Syracuse,

New York 13221 , USA(US) (72) Donald C. Wellman, Marcellus, New York, USA(US) (74) Oy Koister Ab (54) Aksiaalipuha11 in - Axialfläkt

Keksinnön kohteena on aksiaalipuhallin, joka käsittää kotelon, jossa on sisäänmeno, ulostulo ja osa, joka muodostaa kammion aksiaalipuhaltimen siivistä poistuvan väliaineen vastaanottamiseksi, sylinterimäisen osan, joka on sovitettu kammioon ja joka ulottuu pituussuuntaisesti pitkin kammion keskiviivaa, jolloin sylinterimäisen osan toinen pää on sijoitettu puhaltimen navan lähelle ja sen halkaisija on olennaisesti sama kuin puhaltimen navan halkaisija, jolloin sylinterimäisen osan toinen pää koskettaa kammion muodostavan osan päätyseinää ja jolloin sylinterimäisen osan pituussuuntainen ulkopinta on välimatkan päässä kammion muodostavan osan sisäpinnasta, ja kierukkamaisesti muotoiltu ohjausosa, joka on sovitettu kammioon niin, että sen ulkoreuna koskettaa kammion muodostavan osan sisäpintaa ja sisäreuna koskettaa sylinterimäisen osan ulkopintaa, jolloin ohjausosa on sovitettu toimimaan yhdessä sylinterimäisen osan ja kammion muodostavan osan kanssa sekä muodostamaan virtaus-kanavan, joka laajenee aksiaalisesti sisäänmenosta ulostuloon.

Suurten puhallinten, kuten esim. aksiaalipuhallinten ja kes-kipakopuhallinten käyttö on tunnettu useilla tekniikan aloilla. Tämänkaltaisia puhaltimia voidaan esimerkiksi käyttää ilmastointi- 67746 laitteissa, joissa on keskusasema, jollaisia käytetään monihuone-rakennusten ilmastointilaitteissa, kuten toimistoissa, kouluissa yms. Kummallakin yllämainitulla puhallinlajilla on erilaisia ominaisuuksia, jotka tekevät ne sopiviksi moniin käyttötarkoituksiin. Esimerkiksi aksiaalipuhaltimella, jossa siipien asetuskulmaa voidaan säädellä, on erilaisia ominaisuuksia, jotka ilmastointilaitteessa, jonka kuormitus on vaihtuva, tuottavat keskipakopuhaltimeen verrattuna käyttökustannusten säästöjä osakuormituksessa. Kiskipakopuhal-timen valmistuskustannukset ovat kuitenkin hiukan alhaisemmat kuin vertailukelpoisen aksiaalipuhaltimen kustannukset. Keskipakopuhallin on lisäksi yleensä pienempi ja sitä voidaan käyttää joustavammin kuin tavallista aksiaalipuhallinta. Em. pieni koko ja joustavuus johtuvat lähinnä ruuvimaisesta virtausainekanavasta, joka on sovitettu puhaltimen siiviltä lähtevälle ilmalle. Sitävastoin aksiaalipuhaltimen poistokammio on huomattavan pitkä sylinterimäinen kappale.

Useissa tapauksissa olisi edullista tai toivottavaa käyttää aksiaalipuhallinta. Tällainen käyttö oli kuitenkin joustamattomuuden ja suuren koon takia mahdotonta. Em. syystä johtuen tähän mennessä onkin käytetty huomattavan paljon enemmän keskipakoispuhaltimia kuin aksiaalipuhaltimia.

Julkaisusta B. Eck "Ventilatoren", 5. painos, Springer 1972, sivu 214, kuva 206, tunnetaan patenttivaatimuksen johdannossa esitetty aksiaalipuhallin. Tässä tunnetussa toteutusmuodossa toimii ohjausosa yhdessä vastaanottokammion muodostavan osan ja sylinteri-mäisen osan kanssa niin, että muodostuu sisääntulosta ulostuloon akselin suunnassa laajentuva läpivirtauskanava virtausainetta varten. Kotelon vastaanottokammion muodostava osa on tällöin muodostettu sylinterimäiseksi niin, että välimatka sisemmän sylinterimäisen elementin ja ulomman sylinterimäisen kotelonosan välillä pysyy muuttumattomana sisääntulosta ulostuloon.

Keksinnön tehtävänä on aikaansaada aksiaalipuhallin, jolla ei ole aiemmin tunnettujen laitteiden epäkohtia. Tähän on päästy keksinnön mukaisen laitteen avulla, joka on tunnettu siitä, että kammion muodostava osa on muotoiltu spiraalimaiseksi niin, että vir-tauskanava laajenee lisäksi säteittäisesti sisäänmenosta ulostuloon.

Keksinnön mukaisen rakenteen etuna on sen erittäin pieni koko tunnettuun tekniikkaan verrattuna. Tunnetuissa aksiaalipuhaltimissa on suhteellisen pitkät kammiot virtausaineen vastaanottamiseksi vain yhdessä suunnassa, ja nimenomaan puhlatimen sisääntulon keskipisteen 3 67746 linjassa. Kierukanmuotoista kamraionosaa käytettäessä, voidaan vir-tausaine johtaa ulos joko vaakasuunnissa tai pystysuoraan ylös- tai alaspäin. Kammionosa voidaan muodostaa kierukanmuotoisen rakenteensa ansiosta erittäin pienikokoiseksi.

Esimerkkinä tunnetusta tekniikasta voidaan vielä mainita US-patenttijulkaisu 3 307 587. Tämän julkaisun laitteessa on kieru-kanmuotoinen läpivirtauskanava, jossa on tangentiaalinen sisääntulo ja aksiaalinen ulostulo. Tämä läpivirtauskanava suppenee sisääntulosta ulostuloon akselin suunnassa, ei kuitenkaan säteen suunnassa. Kammioon sovitettua ohjausosaa läpivirtauskanavan rajoittamiseksi ei tällöin käytetä, koska läpivirtauskanavan sivu-rajaseinät ovat aina ulkoseiniä.

Keksintöä ryhdytään seuraavassa selvittämään tarkemmin oheisessa piirustuksessa kuvatun erään edullisen esimerkin avulla, jolloin kuvio 1 on perspektiivikuvanto keksinnön mukaisesta aksiaali-puhaltimesta, kuvio 2 on sivukuvanto kuvion 1 mukaisesta puhaltimesta, kuvio 3 on perspektiivikuvanto kuvioiden 1 ja 2 mukaisen pu-haltimen osasta, kuvio 4 on päätykuvanto kuvioiden 1-3 mukaisesta puhaltimesta , kuvio 5 käsittää joukon leikkauskuvantoja pitkin kuvion 4 viivoja A - A...G - G ja kuvio 6 käsittää joukon leikkauskuvantoja pitkin kuvion 4 viivoja H - H...L - L.

Kuvioissa esitettyyn puhallinlaitteeseen 10 kuuluu aksiaalipuhallin 12, joka käsittää joukon siipiä 14, jotka on sijoitettu akselille 16 asennetun pyörän tai navan 15 kehälle. Siipien 14 asetuskulmaa voidaan säätää, jotta ilmanvirtaus voitaisiin sopeuttaa järjestelmän vaatimuksiin. Siipien 14 asetuskulmaa voidaan säätää tekniikkaan perehtyneiden hyvin tuntemalla järjestelmällä, johon voi esimerkiksi kuulua sähköllä tai paineilmalla toimiva vivusto. Akseli 16 on toiminnallisessa yhteydessä moottoriin tai muuhun voimanlähteeseen 18, jonka moottorin käynnistys aiheuttaa sen, että akseli ja sen mukana siivet alkavat pyöriä. Moottori 18 on asennettu alustalle tai tuelle 20.

Puhallinlaite 10 käsittää edelleen tulovaipan 22, johon on asennettu pyörä 15, johon siivet 14 on kiinnitetty. Väliaine, kuten 4 67746 ilma, imetään tulovaipan 22 suppilonmuotoiseen osaan ja siivet puhaltavat sen osaan 26.

Osa 26 on muodoltaan olennaisesti Arkimedeen kierukka, jonka tekniikkaan perehtyneet hyvin tuntevat. Periaatteessa muodostaa Arkimedeen kierukka säteensuunnassa jatkuvasti kasvavan kammion 27. Kammio 27 on sijoitettu koteloon 30. Kotelo käsittää säteittäisesti erillään olevat seinät, joihin kuuluu yläseinät 34 ja 36, takaseinät 38 ja 40 sekä pohjaseinät 46 ja 48. Kotelossa on lisäksi etuseinä 42. Kunkin seinäparin väliin on sijoitettu sopivaa ääntä eristävää ainetta, kuten esimerkiksi lasikuitueristettä tai vaahtomuovia. On todettu, että ääntä eristävä aine alentaa puhaltimen ääntä noin 7 desibeliä alueella 250 - 4000 herziä. Tällainen äänenvaimennus on todettu saatavan aikaan sijoittamalla 50 mm äänieristettä kuhunkin seinäväliin. Kuten aikaisemmin on todettu, on kammio 27, jonka vaipan seinät määrittelevät, muodoltaan jatkuvasti säteen suunnassa laajeneva.

Olennaisesti sylinterimäinen osa 50 on asennettu kammioon 27 niin, että osan akseli on samankeskeinen kammion akselin kanssa. Sylinterimäisen osan 50 halkaisija on lähes sama kuin puhaltimen 12 navan halkaisija niin, että sylinterimäisen osan ulkoseinän ja kotelon 30 sisäseinän väliin jää olennaisesti spiraalinmuotoinen vir-tauskanava puhaltimen siivistä purkautuvaa väliainetta varten. Koteloon on kiinnitetty vaipan akselin suuntainen vaakasuora ohjauslevy 52, joka vähentää kammion 27 läpi kulkevan ilman pyörteilyä. Ohjaus-levyn 52 sivulla ja lähellä puhallinta 12, kuten kuvioissa 2 ja 4 näkyy, on sulkuläppä 53, joka on muodoltaan spiraalinmuotoisen vaipan jatke sekä toinen, spiraalinmuotoinen ohjausosa 54, joka on sijoitettu paine- tai purkaustilaan. Ohjausosa toimii yhdessä vaipan 22 ja sylinterinmuotoisen osan 50 kanssa väliaineen ohjaamiseksi säteittäisesti ulospäin virtauskanavan kautta.

Kuten kuviossa 3 yksityiskohtaisesti näkyy, muodostaa ohjausosa 54 kierukanmuotoisen, akselinsuuntaisen osan, joka toimii yhdessä kierukanmuotoisen vaipan kanssa ja muodostaa kammion 27 kautta kulkevan, samanaikaisesti sekä säteen että akselin suunnassa laajenevan väliaineen virtauskanavan.

Puhaltimen siivistä 14 purkautuvan väliaineen johtavat sulku-läppä 53 ja sylinterinmuotoinen osa 50 säteittäisesti ulospäin. Väli- 5 67746 aine virtaa säteen suunnassa kammioon 27, jonka muodostaa Arkimedeen kierukka, jossa kierukka ja toinen väliseinä eli ohjausosa 54 yhdessä aiheuttavat sen, että tilassa oleva väliaine virtaa kierukkamaisen virtauskanavan kautta, joka samanaikaisesti laajenee sekä säteittäi-sesti että aksiaalisesti. Väliaine poistuu tilasta ulostulon 60 kautta, joka esitetään kuvioissa 1 ja 4.

Kuviot 5 ja 6 esittävät kammion 27 aksiaalisia leikkauksia. Erityisesti leikkaukset A - A...K - K, jotka on otettu kuvion 4 vastaavien viivojen kohdalle, kuvaavat, miten väliaineen virtauskanava kammiossa 27 laajenee aksiaalisesti ja säteittäisesti johtuen toisen väliseinän eli ohjausosan 54 asennosta kammiossa 27. Kuvio 4 sinänsä esittää tehokkaasti, miten kotelo 30 laajenee säteittäisesti ja muodostaa Arkimedeen kierukan.

Ylläkuvattu spiraali tai kierukka muodostaa mitoiltaan pienemmän ja joustavamman asennelman aksiaalisia siipipuhaltimia varten kuin tähän saakka saatavana olevat. Tekniikan tason mukaisissa aksiaalisissa siipipuhaltimissa on käytetty olennaisesti pitkänomaisia aksiaalisia kammioita, joiden tarkoituksena on ollut purkaa väliaine vain yhteen suuntaan, toisin sanoen puhaltimen sisäänmenon keskiviivan suunnassa. Kun aksiaalisen siipupuhaltimen yhteydessä käytetään Arkimedeen kierukkaa, voidaan kierukkaa kiertää niin, että väliaine voidaan purkaa joko vaakasuoriin suuntiin tai pystysuoraan ylöspäin tai pystysuoraan alaspäin. Lisäksi voidaan ohjaamalla väliaine säteittäisesti laajenevan virtauskanavan kautta, saavuttaa tähän saakka pitkään aksiaaliseen virtauskanavaan perustuva äänenvaimennus suhteellisen pienikokoisen ruuvinmuotoisen kierukan avulla. Tässä käytetty käsite "pienikokoinen" viittaa Arkimedeen kierukan ja aksiaalisissa siipipuhaltimissa tähän saadda käytettyjen purkaustilojen pituuksien suhteeseen.

Käyttämällä kammiossa 27 olevaa samanaikaisesti säteittäisesti ja aksiaalisesti laajenevaa väliaineen purkauskanavaa, on aksiaalisen siipipuhaltimen teho suunnilleen sama kuin keskipakopuhaltimen. Sylinterinmuotoisen osan 50 tehtävänä on varmistaa, että väliaine suuntautuu säteittäisesti ulospäin kammiossa 27, eikä siten jää paikalleen kotelon 30 aksiaalisella keskiviivalle. Vaakasuora ohjaus-levy 52 toimii yhdessä sylinterinmuotoisen osan 50 kanssa niin, että ilman virtauskuvio on halutun muotoinen. Äänenvaimennusominaisuuksien parantamiseksi on lisäksi osoittautunut edulliseksi käyttää ääntä vaimentavaa ainetta kaikilla ilmanvirtauksen kanssa yhteydessä ole 67746 villa pinnoilla, kuten esimerkiksi ohjausosalla 54 ja sylinterinmuotoisessa osassa 50.

Voitaisiin ajatella, että samat edut saavutetaan aksiaalipu-haltimessa pelkästään käyttämällä tavanomaista Arkimedeen kierukkaa. On kuitenkin todettu, että siten ei päästä samoihin tuloksiin. En-sinnökin, tavanomaista Arkimedeen kierukkaa käytetään keskipakopu-haltimissa, joissa ilma poistetaan säteittäisesti ulospäin puhalti-men koko kehän pituudelta. Aksiaalisessa siipipuhaltimessa tulee ilma purkaustilaan aksiaalisesta, puhaltimen toisesta päästä. Jotta saataisiin aikaan halutut virtausominaisuudet, on todettu, että on olennaista antaa ilman laajeta samanaikaisesti säteittäisesti ja aksiaalisesta purkaustilassa vartattuna siihen, että vakiokierukassa ilma laajenee säteittäisesti.

Käyttämällä muunnettua Arkimedeen kierukkaa aksiaalisen sii-pipuhaltimen yhteydessä saavutetaan keskipakopuhaltimen pieneen kokoon ja joustavuuteen liittyvät edut.

Huolimatta siitä, että tässä on selitetty ja kuvailtu tämän keksinnön suosittua suoritusmuotoa ei keksintöä pidä rajoittaa siihen, vaan sitä voidaan seuraavien patenttivaatimusten puitteissa soveltaa toisinkin.

Claims (1)

1. 7 67746 Patenttivaatimus : Aksiaalipuhallin, joka käsittää kotelon (30), jossa on sisäänmeno, ulostulo (60) ja osa (26), joka muodostaa kammion (27) aksiaa-lipuhaltimen (12) siivistä (14) poistuvan väliaineen vastaanottamiseksi, sylinterimäisen osan (50), joka on sovitettu kammioon (27) ja joka ulottuu pituussuuntaisesti pitkin kammion (27) keskiviivaa, jolloin sylinterimäisen osan (50) toinen pää on sijoitettu puhalti-men (12) navan lähelle ja sen halkaisija on olennaisesti sama kuin puhaltimen (12) navan halkaisija, jolloin sylinterimäisen osan (50) toinen pää koskettaa kammion (27) muodostavan osan (26) päätyseinää ja jolloin sylinterimäisen osan (50) pituussuuntainen ulkopinta on välimatkan päässä kammion (27) muodostavan osan (26) sisäpinnasta, ja kierukkamaisesti muotoiltu ohjausosa (54), joka on sovitettu kammioon (27) niin, että sen ulkoreuna koskettaa kammion (27) muodostavan osan (26) sisäpintaa ja sisäreuna koskettaa sylinterimäisen osan (50) ulkopintaa, jolloin ohjausosa (54) on sovitettu toimimaan yhdessä sylinterimäisen osan (50) ja kammion (27) muodostavan osan (26) kanssa sekä muodostamaan virtauskanavan, joka laajenee aksiaa-lisesti sisäänmenosta ulostuloon (60), tunnettu siitä, että kammion (27) muodostava osa (26) on muotoiltu spiraalimaiseksi niin, että virtauskanava laajenee lisäksi säteittäisesti sisäänmenosta ulostuloon (60).