FI71819C - Axialflaekt. - Google Patents

Description

1 71819

Aksiaalipuhallin

Keksintö koskee patenttivaatimuksen 1 johdanto-osan mukaista yksi- tai monivaihepuhallintä.

5 Tällaisia aksiaalipuhaltimia käytetään ilmastointi laitteissa, joilla on ilma- tai kaasumäärän vaihteluista huolimatta vakaa painekarakteristiikka laajalla alueella.

Tunnetuissa aksiaalipuhaltimissa esiintyy usein johtosiivekkeiden ulkokehän alueella virtauksen heiken-10 tyrnistä, mikä johtaa syöttöpaineen huomattavaan laskuun ja vaihteluihin sekä syöttömäärän vähenemiseen.

Aksiaalipuhallin, jonka vakaa toiminta-alue on laaja, on jo tunnettu US-patenttijulkaisusta 3 189 260, jossa on imuvaipasta ja poistovaipasta muodostettu porrastettu 15 kotelo, jossa poistovaipan halkaisija on oleellisesti pienempi kuin imuvaipan halkaisija, johon imuvaippaan on sovitettu levyrengas siten, että sen ja imuvaipan väliin muodostuu rengaskammio ilman ohivirtausta varten nollavirtaus-olosuhteissa, jossa rengaskammiossa on imu- ja poistokammio 20 nollavirtauksen ohivirtausta varten. Levyrenkaan sisäpuolelle on järjestetty johtosiivekkeet, joiden tuloreu-nat ulottuvat imuvaipan alueelle. Tässä puhaltimessa on rengaskanava aksiaalisuunnassa suhteellisen pitkä, minkä vuoksi puhaltimen aksiaalisuuntaiset mitat ovat suuria.

25 Levyrenkaassa olevat johtosiivekkeet ovat nollavirtauksessa esiintyvien pyörteiden poistamista varten, mutta ne lisäävät kuitenkin aerodynaamista vastusta imupuolella roottorin edessä ja vähentävät siten puhaltimen painetta ja taloudellisuutta .

30 Tunnettu on edelleen aksiaalipuhallin, jossa on por rastettu kotelo, jonka poistovaippaan on sovitettu roottori siipineen ja imuvaipaan levyrengas, joka muodostaa pu-hallinrungon kanssa imu- ja poistokanavan käsittävän ren-gaskammion. Rengaskansiossa on johtosiivekkeet ilmavirran 35 pyörteiden poistamiseksi (VGB Kraftwerkstechnik, 57. vuosikerta, vihko 3, maaliskuu 1977, sivut 159-165).

2 71819 Tässä aksiaalipuhaltimessa rengaskammion poispääs-sä esiintyvä nollavirtaus, peittää osittain puhaltimen imualuetta, mikä muodostaa esteen päävirtauksen pääsemiselle roottorin siipien edessä olevaan läpivirtausvyöhyk-5 keeseen. Tästä syystä syöttö ja paine laskevat oleellisesti nollavirtausalueilla, mikä aiheuttaa puhaltimen epävakaan toiminnan.

Eräässä toisessa tunnetussa, vastaavalla tavalla muodostetussa puhaltimessa (mainoslehtinen "Yleisaksiaalipu-10 hallin", "Licensintorg", Moskova, USSR), jossa on rengas-kanavassa olevat johtosiivekkeet, on imuputki liitetty puhallinkotelon imuvaippaan, jonka sisähalkaisija on tarkalleen yhtä suuri kuin puhallinkotelon poistovaipan sisähalkaisi ja, kun taas levyrenkaan mitat rajoittavat rengas-15 kammioon järjestettyjen johtosiivekkeiden aksiaalisia mittoja.

Imukotelon asettelulla voidaan parantaa pääilma-virtauksen sisäänvirtausta puhaltimeen. Kuitenkin nolla-virtaukseen jää jäännöspyörre roottorin pyörimissuunnassa 20 roottorin aksiaalisuunnassa rajoitettujen, pyörteen poistamiseen riittämättömien mittojen vuoksi ja tämän pääseminen puhallinroottorin siipien edessä olevaan virtausosaan häiritsee pääilmavirtauksen vakaata liikettä. Tämä johdosta vähenee puhaltimen paine ja toimintavakavuus nollavir-25 tausolosuhteissa. Tällä tavoin puhaltimen rengaskammioon tehtyjen johtosiivekkeiden avulla ei voida kohottaa painetta täydessä mitassa puhaltimen nollavirtausolosuhteissa.

Tämän keksinnön tarkoituksena on aikaansaada ak-siaalipuhallin, jossa siivekkeet ovat pyörteiden poistami-30 seksi rakenteeltaan sellaisia, että oleellinen paineen nousu ja vastaavasti parantunut taloudellisuus nollavirtausolosuhteissa sekä puhaltimen vakaa toiminta nollan ja maksimin välisillä ilmansyöttöalueilla ovat mahdollisia.

Tämä tehtävä ratkaistaan aksiaaliapuhaltimella, 35 jolle on tunnusomaista patenttivaatimuksen 1 tunnusmerkki-osassa esitetyt piirteet.

3 71819

Vaatimuksen 1 mukainen johtosiivekkeiden jättö-reunojen kaarevuus mahdollistaa optimaalisen paineen säilyttämisen pienemmän ilmansyötön olosuhteissa, jotka kuuluvat puhaltimen toiminta-alueeseen.

5 Vaatimuksessa 3 annetut suhteet mahdollistavat aerodynaamisten häviöiden pienentämisen nollavirtauksen mennessä rengaskammion läpi, jolloin puhaltimen vakaa toiminta-alue suurenee ja sen taloudellisuus alhaisemmissa ilmansyöttöolosuhteissa paranee.

10 Vaatimuksen 4 mukaisen suhteen avulla vaikutetaan edelleen puhaltimen toiminnan paranemiseen.

Vaatimuksen 5 mukaisella suhteella saavutetaan edullinen virtaus läpivirtausosan läpi roottoriin ja siten taloudellisuus paranee.

15 Keksinnön mukainen aksiaalipuhallin mahdollistaa suhteellisen yksinkertaisella rakenteellisella toteutuksella vakaan käyttöalueen laajentamisen, paineen lisäyksen ja taloudellisuuden parantamisen.

Keksintöä selostetaan nyt lähemmin viittaamalla 20 oheisiin piirustuksiin, joissa kuvio 1 esittää kaaviona keksinnön mukaista aksi-aalipuhallinta, kuvio 2 on suurennettu yksityiskohta A kuviosta 1, kuvio 3 on leikkaus kuvion 2 linjaa III-III pitkin, 25 kuvio 4 on leikkaus kuvion 2 linjaa IV-IV pitkin, kuvio 5 on graafinen esitys paineen ja syöttöno-peuden välisestä riippuvuudesta, ja kuvio 6 on kaavio keksinnön mukaisesta kaksivaihe-aksiaalipuhaltimesta.

30 Kuvion 1 mukainen aksiaalipuhallin käsittää porras tetun kotelon 1, jossa on imuvaippa 2 ja poistovaippa 3. Poistovaipan 3 sisähalkaisija on pienempi kuin imuvaipan 2 halkaisija. Imuputki 4, jonka halkaisija vastaa suunnilleen poistovaipan 3 halkaisijaa, on järjestetty tulo-35 vaippaan.

Kotelon 1 poistovaipan 3 sisällä on siivet 5a käsittävä roottori 5.

4 71819

Siivet 5a on järjestetty niin, että niiden tuloreu-nat 6 (kuvio 2) ulottuvat imuvaipan 2 sisälle. Levyrengas 7 on "b":llä merkityn etäisyyden päässä kotelon imuvaipan 2 imuputkesta 4 ja sama-akselinen sen kanssa. Levyrengas 5 7 ja imuvaippa 2 rajaavat rengaskammion 8 ilman nollavir- tausta "B" varten.

Rengaskammiossa 8 on imukanava 8a siipien 5a ja levyrenkaan 7 välissä sekä poistokanavan 8b renkaan 7 ja imuputken 4 välissä.

10 Kanavan 8a leveys on merkitty "a":11a ja kanavan 8b leveys "b":llä.

Rengaskammioon 8 on renkaan 7 ja kotelon 1 imuvaipan 2 väliin sijoitettu johtosiivekkeet 9, joiden jättö-reunat 10 suuntautuvat eteenpäin ja päättyvät imuputkeen 15 4. Renkaan 7 ja imuputken 4 välissä jättöreunat kaareutu vat säteittäisesti, kuten kuvioista 3 ja 4 voidaan nähdä, jolloin muodostuu säteissiivistösäleikkö 11. Osa siitä on esitetty katkoviivoilla kuviossa 4.

Jokaisen johtosiivekkeen 9 jättöreuna 10 kaareutuu 20 säteittäisesti ja on siirretty säteen "r" suunnassa (kuvio 4) kulman et verran, joka on -45°-+45°. Kulmani positiivinen arvo vastaa jättöreunan 10 siirtymistä siipien 5a pyörimissuuntaan "C" nähden vastakkaiseen suuntaan. Jättöreunat 10 on esitetty kuviossa 4 yhtenäisillä viivoilla. Kul-25 man o(. negatiivinen arvo vastaa taas jättöreunan 10a siirtymistä siipien 5a pyörimissuuntaan "C".

Puhaltimen paineen lisäämiseksi nollavirtauksen aikana on välttämätöntä, että nollavirtaus "B", joka tulee ulos rengaskanavasta 8 (kuvio 2) renkaan 7 ja imuputken 4 30 välistä poistokanavaa 8b (leveys "b") pitkin, on pyörtei- nen roottorinsiipien 5a pyörimissuuntaan "C" nähden vastakkaiseen suuntaan. Tämä on saatu aikaan siten, että jokaisen johtosiivekkeen 9 jättöreunan 10 kovera puoli 12 (kuvio 4) suuntautuu roottorin siiven 5a painepuolelle 13 (kuvio 3) 35 ja on siirretty säteen "r" suunnasta kulman xverran, joka ei ylitä+45°. Johtosiivekkeiden 9 jättöreunojen 10 tällainen järjestely mahdollistaa nollavirtauksen "B" suuntaami- 5 71819 sen (kuviot 2, 3, 4) roottorin siipien 5a pyörimissuuntaan "C" nähden vastakkaiseen suuntaan ja pakottaa pyörteisen nollavirtauksen "B" (kuvio 2) siipien 5a edessä olevan lä-pivirtausosan 14 kehän suuntaan, mikä helpottaa päävirtauk-5 sen "E" menemistä imuputken 4 läpi ja lisää puhaltimen painetta.

Toisessa keksinnön mukaisessa puhallinrakenteessa, kun puhaltimenpainetta joudutaan vähentämään nollavirtauksen aikana, rengaskammiosta 8 poistokanavan 8b kautta 10 poistuva nollavirtaus suuntautuu roottorin 5 siipien 5a pyörimissuuntaan "C", koska johtosiivekkeiden 9 jättöreu-nojen 10a (kuvio 4) kovera puoli 12a suuntautuu roottorin siiven 5a imupuolelle 15 (kuvio 3) ja on siirretty säteen "r" suunnasta kulman verran, joka ei ylitä -45°.

15 Nollavirtauksen "B" pyörteiden lisäämiseksi jättö- reunojen 10 ja 10a (kuvio 4) koverat puolet 12 ja 12a voivat suuntautua säteittäisesti jonkin verran läpivirtaus-osaan 14 niiden reunojen 16 ollessa levyrenkaan 7 sisä-halkaisijan ulkopuolella.

20 Lisäksi johtosiivekkeen 9 leveyden "1" (kuvio 2) ja rengaskansion 8 s isään tulokohdassa olevan kanavan 8a leveyden "a" välinen suhde 1/a on 2-3 sekä leveyden "1" ja rengaskammion 8 ulostulokohdassa olevan kanavan 8b leveyden "b" välinen suhde 1/b on vastaavasti 1,4-1,6.

25 Sen sijaan johtosiivekkeen 9 korkeuden "h" ja leveyden "1" välinen suhde h/1 on 0,4-0,65.

Roottorin siipiin 5a suuntautuvan päävirtauksen "E” (kuvio 2) parantamiseksi imuputkeen 4 on järjestetty suojus 17 (kuvio 1). Lisäksi on järjestetty pyörteenpois-30 tolaite 13, joka poistaa pyörteet roottorin siivistä 5a tulevasta virrasta "F". Laite 18 voi olla mitä tahansa tähän tarkoitukseen sopivaa ja jo tunnettua rakennetta.

Imuputken 4 sisähalkaisijän (kuvio 2) ja roottorin siipien 5a ulkohalkaisijän välinen suhde on mieluim- 35 min 1-1,01.

Jos halkaisijoiden ja välistä suhdetta suurennetaan edellä mainitusta arvosta, niin imuputken 4 kaut- 6 71819 ta tullut virtaus "E" estää ulosvirtausta rengaskanavasta 8b ja vaikuttaa haitallisesti puhaltiraen suorituskykyyn. Levyrenkaan 7 sisähalkaisijän ja halkaisijan D2 välinen suhde on mieluimmin 1,01-1,05, jolloin saadaan op-5 timaalinen virtaus roottorin siipien 5a edessä olevan lä-pivirtausosan 14 läpi.

Keksinnön mukainen aksiaalipuhallin toimii seuraavasti :

Kun roottori 5 ja sen siivet 5a pyörivät "C":llä 10 merkittyyn suuntaan, virtaus "E" menee ensin tuloputken 4 ja läpivirtausosan 14 läpi ja sen jälkeen siipien 5a ja pyörteenpoistolaitteen 18 väliin sekä poistuu sitten suunnilleen aksiaalisena virtauksena "F" saaden tällöin aikaan paineen ja ilmansyötön puhaltimeen yhdistettyyn kanavaan 15 19. Virtausvastuksen kasvaessa kanavassa 19 syöttömäärä vähenee ja paine kasvaa. Maksimipainetta vastaavalla il-mansyöttönopeudella roottorin siipien 5a kehällä syntyy nollavirtaus "B", jonka keskipakovoimat työntävät pois tuloreunoista 6 ja siirtävät sen kanavan 8a läpi rengas-20 kammioon 8. Tämän kammion siinä osassa, jonka leveys on "c" (kuvio 3), virtauksen pyörteet poistetaan, minkä jälkeen virtaus kääntyy säteittäisesti siinä osassa, jonka leveys on "b" ja poistuu pyörteisenä läpivirtausosaan 14. Pyör-teisen ansiosta nollavirtaus "B" joutuu läpivirtausosan 25 14 kehälle, joten se ei estä päävirtauksen "E" imemistä sisään, jolloin paine kasvaa ja puhallin toimii vakaammin.

Jos puhaltimen käyttöolosuhteet vaativat puhalti-men paineen lisäämistä pienellä syöttönopeudella, niin johtosiivekkeiden 9 jättöreunat 10 käännetään +45° kul-30 massa oC . Nollavirtauksen "B" mennessä rengaskammion 8 poistokanavan 8b läpi se tulee pyörteiseksi suunnassa 20 (kuvio 4), joka on vastakkainen roottorin siipien 5a pyörimissuuntaan "C" nähden. Tällöin puhaltimen synnyttämä paine kasvaa kanavassa 19, kuten kuvion 5 käyrästä "d" 35 ilmenee. Kuvion 5 koordinaatistossa paine onf ja syöttö on ij.

7 71819

Puhaltimen toisessa sovellutuksessa, jolloin painetta joudutaan vähentämään alhaisilla ilmansyöttönopeuk-silla, jättöreunat 10a käännetään säteen "r" suunnasta enintään -45° kulmassa ^ . Tällöin kanavasta 8b tuleva 5 nollavirtaus tehdään pyörteiseksi suunnassa 20a, joka vastaa roottorinsiipien 5a pyörimissuuntaa "C", niin että paine laskee kanavassa 19 (käyrä "e" kuviossa 5).

Kuvion 5 käyrä "f" esittää puhaltimen toimintaa alhaisella syöttönopeudella, kun johtosiivekkeet on kään-10 netty säteen "r" suunnasta suhteellisen pienessä kulmassa.

Kuvion 5 käyrä "g" havainnollistaa jo ennestään tunnetun aksiaalipuhaltimen syöttöpainetta nollavirtausolo-suhteissa.

Keksinnön mukaisella puhaltimella pystytään tun-15 tuvasti lisäämään puhaltimen painetta, syöttöä ja tehoa nollavirtausolosuhteissa. Lisäksi syöttöpainetta voidaan muuttaa alhaisilla ilman tai kaasun syöttönopeuksilla käyttöolosuhteista riippuen.

Joitakin sovellutuksia varten, jotka edellyttävät 20 suurempaa painetta kanavassa 19, voidaan käyttää keksinnön mukaisen puhaltimen kaksi- tai monivaiherakenteita, jolloin kumpikin vaihe 21 ja 22 (kuvio 6) on järjestetty edellä selostettua yksivaiheaksiaalipuhallinta vastaavalla tavalla.

25 Kun virtausvastus kasvaa paineen ollessa kanavassa 23 maksimi, virtaus pysähtyy siipien 5a kehällä, mutta tämä ei kuitenkaan vaikuta vaiheiden 21 ja 22 vakaaseen toimintaan,, koska puhaltimissa on edellä selostetut säteis-siivistösäleiköt 11.

30 Alhaisemmilla ilmansyöttönopeuksilla ja laajalla toiminta-alueella kaksi- ja monivaihepuhaltimet toimivat keksinnön mukaista yksivaiheaksiaalipuhallinta vastaavalla tavalla.

Edellä selostetut rengaskansiolla 8, levyrenkaalla 35 7 ja säteissiivistösäleiköllä 11 varustetut keksinnön mu kaiset yksivaihe- ja kaksivaiheaksiaalipuhaltimet teke- 8 71819 vät mahdolliseksi käyttöalueen huomattavan laajentumisen. Lisäksi puhaltimien painetta pystytään lisäämään ja ne saadaan aikaisempiin vastaaviin malleihin verrattuna tehokkaammiksi, jolloin niillä on nykyistä laajemmat käyttö-5 mahdollisuudet teollisuudessa.

Claims (5)

9 71819

1. Aksiaalipuhallin, jonka porrastettu kotelo (1) on muodostettu imuvaipasta (2)ja poistovaipasta (3), 5 jolloin poistovaipan (3) sisähalkaisija on pienempi kuin imuvaipan (2) sisähalkaisija ja johon imuvaippaan rajoittuu imuputki (4), jonka sisähalkaisija vastaa suunnilleen kotelon (1) poistovaipan sisähalkaisijaa, jossa poisto-vaipassa roottori (5) ja sen siivet (5a) on järjestetty 10 siten, että niiden tuloreunat (6) ulottuvat puhallinkote-lon (1) imuvaipan (2) sisälle, jonne on välimatkan päähän imuputkesta (4) sama-akselisesti puhallinkotelon (1) kanssa sijoitettu levyrengas (7), joka muodostaa puhallinkote-lon (1) kanssa rengaskammion (8), jossa on roottorin (5) 15 puolella imukanava (8a) ja imuputken puolella poistokanava (8b) ja johtosiivekkeiden (9) ollessa kiinnitetty ren-gaskammioon niin, että niiden jättöreunat (10) on suunnattu imuputkeen (4) päin, tunnettu siitä, että johto-siivekkeet (9) jättöreunoineen (10) ulottuvat imuputkeen 20 (4) ja ovat muodostettu tämän ja levyrenkaan (7) välille säteissuunnassa kaareviksi muodostaen säteissiivistösälei-kön.

2. Patenttivaatimuksen 1 mukainen aksiaalipuhallin, tunnettu siitä, että johtosiivekkeiden (9) jättö- 25 reunat (10 ja 10a) on käännetty säteen suunnasta kulman (x), -45- + 45° verran.

3. Patenttivaatimuksen 1 mukainen aksiaalipuhallin, tunnettu siitä, että kunkin johtosiivekkeen (9) leveyden (t) ja rengaskammion (8) iraukanavan (8a) levey- 30 den (a) välinen suhde on 2-3, kun taas kunkin johtosiivekkeen leveyden ja poistokanavan (8b) leveyden (b) välinen suhde on 1,4-1,6, jolloin kunkin johtosiivekkeen (9) korkeuden (h) ja sen leveyden (l) välinen suhde on 0,4-0,65.

4. Patenttivaatimuksen 1 mukainen aksiaalipuhallin, 35 tunnettu siitä, että imuputken (4) sisähalkaisija ja roottorin (5) siipien (5a) kärkien kohdalta mitatun ulko-halkaisijan välinen suhde on 1-1,01. 1° 71819

5. Patenttivaatimuksen 1 mukainen aksiaalipuhallin, tunnettu siitä, että levyrenkaan (7) halkaisijan ja roottorin (5) siipien (5a) ulkohalkaisijän välinen suhde on 1,01-1,05. U 71819