FI74115C

FI74115C - PROPELLER.

Info

Publication number: FI74115C
Application number: FI810946A
Authority: FI
Inventors: Heikki Vartiala
Original assignee: Foehn Oy
Priority date: 1981-03-27
Filing date: 1981-03-27
Publication date: 1987-12-10
Also published as: WO1982003430A1; NO823967L; EP0086785A1; EP0086785B1; FI810946L; FI74115B; DE3276831D1; AU8332382A; JPS58500449A

Description

POTKURI - PROPELLER 74115PROPELLER - PROPELLER 74115

Keksinnön kohteena on potkuri pneumaattista aksiaalista puhallinta varten, kuten on määritelty patenttivaatimuksen 1 johdanto-osassa.The invention relates to a propeller for a pneumatic axial fan as defined in the preamble of claim 1.

Patenttijulkaisuista US 3 075 743 ja US 3 173 604 5 tunnetaan edellä esitetyn tyyppisiä potkureita. Nämä potkurit ovat kuitenkin epätyydyttäviä erityisesti ääni-tasonsa kuin myös tehonsa osalta.Propellers of the type described above are known from U.S. Pat. No. 3,075,743 and U.S. Pat. No. 3,173,604. However, these propellers are unsatisfactory, especially in terms of sound level as well as power.

Edelleen julkaisusta GB 628 263 tunnetaan kompressori, johon kuuluu staattori ja roottori kummankin olles-10 sa varustettu siivekeriveillä ia staattorin ja roottorin siivekkeiden ollessa olennaisesti toistensa peilikuvia.Furthermore, GB 628 263 discloses a compressor comprising a stator and a rotor, each having wing rows and the stator and rotor blades being substantially mirror images of each other.

Yleensä puhaltimissa potkurien kovaäänisyys aiheuttaa vaikeasti ratkaistavan kysymyksen. Puhaltimien potkurien kovaäänisvvttä on pyritty poistamaan äänen-15 vaimentimilla, esim. virtaussuunnassa puhaltimen taakse jatkuvilla torvimaisilla äänieristekammioilla ja ääni-loukuilla. Tunnetut äänenvaimentimet eivät ole kuitenkaan tyydyttäviä. Torvi- ja putkimaiset äänieristekam-miot aiheuttavat melko suuren tilantarpeen, lisäksi nii-20 den valmistus- ja asennuskustannukset ovat korkeat. Ää-nenvaimentimia ei voida sijoittaa läheskään kaikkiin tarpeellisiin asennuskohteisiin. Äänenvaimentimet alentavat lisäksi puhtaltimen tehoa.Usually in fans, the loudness of the propellers poses a difficult issue to solve. Efforts have been made to eliminate the loud noise of the fan propellers by means of sound-15 attenuators, e.g. in the flow direction behind the fan, with continuous horn-like sound insulation chambers and sound traps. However, the known silencers are not satisfactory. Horn and tubular sound insulation chambers cause a considerable need for space, and the cost of manufacturing and installing them is high. Silencers cannot be placed in almost all necessary installations. Silencers also reduce the power of the cleaner.

Lisäksi tunnetut puhaltimet eivät ole tyydyttäviä 25 teholtaan. Nostettaessa puhaltimen tehoa, moottoritehoa ja potkurin nousukulmia ja/tai potkurin halkaisijaa nostamalla potkurin melutaso nousee useimmissa tapauksissa sietämättömäksi.In addition, the known fans are not satisfactory in power. When increasing the fan power, motor power and propeller pitch angles and / or propeller diameter, increasing the propeller noise level becomes unbearable in most cases.

Esillä olevan keksinnön tarkoituksena on poistaa 30 edellä mainitut epäkohdat. Keksinnön tarkoituksena on tuoda esiin potkuri erityisesti nuhallinkävttöä varten, joka on olennaisesti aiemmin tunnettuja potkureita äänettö-mämpi, ts. jonka melutaso on olennaisesti aiemmin tunnettuja alhaisempi. Edelleen keksinnön tarkoituksena 35 on tuoda esiin potkuri erityisesti puhaltimia varten, 2 74115 joka on aiemmin tunnettuja potkureita tehokkaampi kokonsa ja melutasoonsa nähden.The object of the present invention is to eliminate the above-mentioned drawbacks. The object of the invention is to provide a propeller, in particular for a nozzle cone, which is substantially quieter than previously known propellers, i.e. whose noise level is substantially lower than previously known. It is a further object of the invention to provide a propeller especially for fans, 2 74115 which is more efficient than previously known propellers in terms of size and noise level.

Keksinnölle tunnusomaisten seikkojen osalta viitataan vaatimusosaan.With regard to the features characteristic of the invention, reference is made to the claims.

5 Keksintöä selostetaan seuraavassa yksityiskohtai sesti suoritusesimerkkien avulla viitaten oheiseen piirrokseen, jossa kuva 1 esittää perspektiivikuvana ja osin leikattuna erästä keksinnön mukaisella potkurilla varustettua 10 puhallinta, ja kuva 2 esittää leikkausta oitkin viivaa II-II kuvan 1 mukaisen potkurin siivestä.The invention will now be described in detail by way of example with reference to the accompanying drawing, in which Figure 1 shows a perspective view and a partial section of a fan 10 with a propeller according to the invention, and Figure 2 shows a section II-II of the propeller blade of Figure 1.

Kuvassa 1 on esitetty keksinnön mukaisella potkurilla varustettu puhallin. Potkuriin kuuluu torvimaiseen 15 runkoon 13 keskeisesti ja pyörivästi laakeroitu keskiö 1 siioineen 2, 2'. Siivet 2, 2' ulkonevat radiaalises-ti keskiöstä 1 ja omaavat vinon nousukulmanckkeskiön akselin suhteen kohtisuoraan asetettuun tasoon nähden (näkyy kuvassa 2). Potkuri on järjestetty pyörimään säh-20 kömoottorin 14 avulla, joka on sijoitettu keskiön 1 jatkeeksi runkoon 13 keskeisesti tukien 15 varaan. Potkurin pyöriessä väliaineessa, so. esitetyssä tapauksessa ilmassa siiven väliaineen ensiksi kohtaava puoli 3 on etureuna ja vastakkainen reuna takareuna 4. Pyöriessään 25 siiven 2 väliaineen kohtaava puoli on painepuoli 5 ja vastakkainen ouoli alipainepuoli 6.Figure 1 shows a fan with a propeller according to the invention. The propeller comprises a hub 1 centrally and rotatably mounted on the horn-like body 15 with its blades 2, 2 '. The wings 2, 2 'protrude radially from the center 1 and have an oblique angle of inclination with respect to the axis perpendicular to the axis (shown in Figure 2). The propeller is arranged to rotate by means of an electric motor 20, which is arranged as an extension of the hub 1 in the frame 13 centrally on the supports 15. As the propeller rotates in the medium, i.e. in the case shown, in air the first facing side 3 of the wing medium is the leading edge and the opposite edge the trailing edge 4. As it rotates 25, the facing side of the wing 2 is the pressure side 5 and the opposite side the vacuum side 6.

Kuvissa 1 ja 2 esitetyn potkurin kunkin siiven 2 etupuolelle, siiven pyörimissuunnassa osin tämän etu-reunan 3 eteen on sijoitettu keskeinen, pääasiassa sii-30 ven suuntainen ja siipimäinen etusolakko 7. Etusolak-ko 7 työntyy osin siiven alipainepuolelle 6 ja muodostaa solan 8 etusolakon ja siiven 2 väliin.In front of each wing 2 of the propeller shown in Figures 1 and 2, in the direction of rotation of the wing partly in front of this front edge 3, a central, mainly wing-like and wing-like front shoulder 7 is arranged. The front shoulder 7 protrudes partly on the wing vacuum 6 and forms a front shoulder 8 and between wing 2.

Etusolakko 7 on siipeä ohuempi ja poikkileikkauksessaan siipeä kapeampi. Etusolakko 7 ohjaa siiven 2 35 kohtaaman väliaineen osittain siiven taakse tämän alipainepuolelle ja vähentää voimakkaasti turbulenttista virtausta siiven etureunan 3 alueella. Turbulenttisen 3 74115 virtauksen väheneminen alentaa väliaineen vastusta siiven pyöriessä väliaineessa alentaen samalla syntyvän äänen intensiteettiä, so. tehoa.The front shoulder 7 is thinner than the wing and narrower in cross section than the wing. The front shoulder 7 directs the medium encountered by the wing 2 35 partially behind the wing to its vacuum side and greatly reduces the turbulent flow in the area of the leading edge 3 of the wing. The reduction of the turbulent flow 3 74115 reduces the resistance of the medium as the wing rotates in the medium, while at the same time reducing the intensity of the generated sound, i. power.

Esitetyssä sovellutuksessa etusolakot 7 kiinnit-5 tyvät potkurin keskiöön vastaavasti kuin potkurin siivet. Etusolakot 7 ovat muodoltaan pääasiassa potkurin siipien 2 muotoisia nousukulman ollessa pienempi kuin potkurin siiven nousukulma · o<, positiivinen tai negatiivinen, esim. välillä 0-25°. Haluttaessa etusolakko 7 voidaan 10 kiinnittää yksinomaan siipeen 2 esim. tappikiinnityksellä ja/tai siipien kärkiä mahdollisesti ympäröivään siipike-hään (ei esitetty kuvassa) yhdessä siipien ja alla mainittujen äänihäiverioojen kanssa.In the embodiment shown, the front shoulders 7 engage the center of the propeller in the same way as the propeller blades. The front blades 7 are mainly in the shape of the propeller blades 2 with an angle of inclination smaller than the angle of inclination of the propeller blade · o <, positive or negative, e.g. between 0-25 °. If desired, the front shoulder 7 can be attached exclusively to the wing 2, e.g. by pin mounting and / or to the wing circumference (not shown in the figure) possibly surrounding the tips of the wings, together with the wings and the sound disturbances mentioned below.

Kuvissa 1 ja 2 esitetyssä keksinnön sovelluttik-15 sessa potkurin osittain kunkin siiven 2 takareunan taakse 4 on sijoitettu keskeinen, pääasiassa siiven suuntainen ja siipi-mäinen äänihäiveripa 9, joka muodostaa solan 10 ääni-häiverivan ja siiven väliin. Äänihäiveripa on muodoltaan siipimäinen, paksuudeltaan ja leveydeltään siipeä olen-20 naisesti pienempi. Äänihäiveripa kiinnittyy potkurin keskiöön 1 siiven 2 tavoin. Haluttaessa voidaan käyttää yllä mainittua tappikiinnitvstä siipeen yksinomaisena äänihäiverivan kiinnityksenä ja/tai yllä mainittua siipikehää.In the embodiment of the invention shown in Figures 1 and 2, a central, mainly wing-parallel and wing-like sound-disturbing rib 9 is arranged behind the rear edge 4 of each wing 2 of the propeller, forming a gap 10 between the sound-damping fin and the wing. The sound barrier rib is wing-shaped, substantially smaller in thickness and width than the wing. The muffler fin attaches to the propeller hub 1 like the vane 2. If desired, the above-mentioned pin attachment to the wing can be used as the exclusive sound-absorbing attachment and / or the above-mentioned wing circumference.

25 Kunkin siiven 2 äänihäiverivan 9 takapuolelle on esitetyssä sovellutuksessa sijoitettu toinen äänihäiveripa 11, joka viimeksi mainittu on samaten keskeinen, pääasiassa siiven ja edellisen äänihäiverivan suuntainen sekä muodostaa kukin solan 12 edellisen äänihäiveri-30 van 9 ja jälkimmäisen äänihäiverivan 11 väliin. Jälkimmäinen äänihäiveripa 11 on mitoitukseltaan, rivan leveys ja paksuus, olennaisesti siipiä pienempi, esitetyssä sovellutuksessa myös edellistä äänihäiveripaa pienempi. Jälkimmäinen äänihäiveripa 11 voidaan kiinnittää tappi-35 kiinnityksellä edelliseen äänihäiveripaan 9 tai siipeen 2 tai siiven tavoin keskiöön 1. Mahdollisesti voidaan käyttää siipikehää yksinomaisena tai lisäkiinni- 4 74115 kiinnityksenä, kuten yllä on mainittu siiven, etusola-kon ja edellisen äänihäiverivan kohdalla.In the embodiment shown, a second muffler rib 11 is arranged on the rear side of each vane 9 of the vane 2, the latter being likewise central, mainly parallel to the vane and the previous vane, and each forming a gap 12 between the former vane 9 and the latter vane 11. The latter muffler fin 11 is dimensioned, the width and thickness of the rib, substantially smaller than the wings, in the illustrated embodiment also smaller than the previous muffler fin. The latter muffler fin 11 can be attached by means of a pin-35 to the former muffler fin 9 or to the wing 2 or wing to the hub 1. Optionally, the wing circumference can be used as an exclusive or additional fastener, as mentioned above for the wing, anterior slot and the previous muffler.

Kuvan 1 mukaisen potkurin siiven 2, etusolakon 7 ja äänihäiveripojen 9, 11 keskeinen sijoittelu näkyy par-5 haiten kuvasta 2, jonka mukaan etusolakko, siipi ja ääni-häiverivat muodostavat painepuolelta 5 katsoen pääasiassa koveran siipiasetelman. Edelleen etusolakko 7, siipi 2 ja äänihäiverivat 9, 11 ovat kukin painepuolelta 5 katsottaessa muodoltaan koveria. Etusolakko 7 sijaitsee 10 pääasiassa siiven alipainepuolella 6, edellinen äänihäi- veripa 9 siiven painepuolella 5 ja jälkimmäinen äänihäive-ripa 11 siiven 2 ja edellisen äänihäiverivan 9 painepuolella. Etusolakko 7, siipi 2 ja äänihäiverivat 9, 11 ovat etureunaa lähinnä olevasta osastaan paksumpia ja 15 ohenevat takareunaa kohden.The central arrangement of the propeller blade 2, front blade 7 and muffler fins 9, 11 of Fig. 1 is shown par-5 in Figure 2, according to which the front blade, blade and muffler fins form a substantially concave blade assembly from the pressure side 5. Furthermore, the front shoulder 7, the wing 2 and the sound-canceling sheaves 9, 11 are each concave in shape when viewed from the pressure side 5. The front shoulder 7 is located 10 mainly on the vacuum side 6 of the vane, the previous muffler fin 9 on the vane pressure side 5 and the latter muffler rib 11 on the pressure side of the vane 2 and the previous muffler fin 9. The front shoulder 7, the wing 2 and the sound-absorbing ribs 9, 11 are thicker at the part closest to the front edge and thinner towards the rear edge.

Esimerkki 1.Example 1.

Keksinnön mukaisen potkurin ominaisuuksien selvittämiseksi kuvan 1 mukaista potkuria kokeiltiin rinnan samankokoisen tavanomaisen siipirakenteen omaavan potku-20 rin kanssa. Kummankin testatun potkurin siipien lukumäärä oli 8, potkurien halkaisija noin 30 cm, potkurin siipien pinta-alat olennaisesti yhtä suuret. Kokeessa kumpaakin testattua potkuria pyöritettiin kierrosnopeudella 1400 r/min. Kokeessa mitattiin potkurin siirtämä ilma-25 määrä ja muodostunut ylipaine potkurin ylipainepuolella vakioetäisyydellä potkurista; lisäksi potkurin äänekkyys-tasoa havainnoitiin korvakuulolla.In order to determine the characteristics of the propeller according to the invention, the propeller according to Figure 1 was tested in parallel with a propeller 20 of the same size as a conventional wing structure. The number of blades of each propeller tested was 8, the diameter of the propellers was about 30 cm, and the areas of the propeller blades were substantially equal. In the experiment, both propellers tested were rotated at 1400 rpm. The experiment measured the amount of air-25 transferred by the propeller and the overpressure formed on the overpressure side of the propeller at a constant distance from the propeller; in addition, the propeller loudness level was observed by ear hearing.

Mittaustulokset on esitetty alla olevassa taulukossa.The measurement results are shown in the table below.

30 Taulukko 1.30 Table 1.

Tavanomainen Keksinnön mukainen potkuri potkuriA conventional propeller according to the invention is a propeller

Halkaisija 31 cm 30 cmDiameter 31 cm 30 cm

Kierrosluku 1400 r/min 1400 r/min 35 Teho 1500 m3/h 3140 m3/hSpeed 1400 rpm 1400 rpm 35 Capacity 1500 m3 / h 3140 m3 / h

Paine-ero 7 mrol^O 380 mmH20 Äänitaso äänekäs lähes äänetön (ää nitaso vastasi ma-talaäänistä keskus telua) 5 74115Pressure difference 7 mrol ^ O 380 mmH20 Sound level loud almost silent (sound level corresponded to low-noise conversation) 5 74115

Esimerkki 2.Example 2.

Esillä olevan keksinnön mukaisen potkurin ominaisuuksien määrittelemiseksi sitä verrattiin patenttivaatimuksen 1 johdanto-osassa määriteltyyn potkuriin. Sii-5 pien lukumäärä kummassakin potkurissa oli 8, halkaisija 63 cm, siiven pinta-ala oli olennaisesti sama. Kumpaakin potkuria käytettiin nopeudella 1496 r/min. Mittauksissa määrättiin ilman tilavuusvirtausnopeus, potkurin aiheuttama ylipaine ja melu. Mittaustulokset on esitet-10 ty taulukossa 2.To determine the characteristics of the propeller according to the present invention, it was compared with a propeller as defined in the preamble of claim 1. The number of small Sii-5 in each propeller was 8, diameter 63 cm, the wing area was essentially the same. Both propellers were operated at 1496 rpm. The measurements determined the air volume flow rate, the overpressure caused by the propeller and the noise. The measurement results are shown in Table 2.

Taulukko 2.Table 2.

Pv 1 johtanto-osan Pv 1 mukainen mukainen potkuri potkuri (kek- (tekniikan taso) sintö) 15 Halkaisija 63 cm 63 cmPv 1 propeller according to Pv 1 propeller (kek- (prior art) invention) 15 Diameter 63 cm 63 cm

Kierrosluku 1496 r/min 1496 r/min 3 3Speed 1496 rpm 1496 rpm 3 3

Virtausnopeus 21400 m /h 33000 m /hFlow rate 21400 m / h 33000 m / h

Paine-ero 710 mn^O 840 mmH20Pressure difference 710 mN 2 O 840 mmH 2 O.

Äänitaso 102 dB 71 dBSound level 102 dB 71 dB

20 Keksintö ei rajoitu suoritusesimerkkiin, vaan sen sovellutukset voivat vaihdella oheisten patenttivaatimusten puitteissa. Tällöin potkurin siipien, etusolakon ja äänihäiveripojen muodot, nousukulmat, keskinäinen sijoittelu ja lukumäärä voivat vaihdella. Pneumaattisessa 25 puhaltimessa voidaan tällöin käyttää edullisesti esim. keskipakopuhaltimesta tunnettua 90° nousukulman omaavaa jälkimmäistä äänihäiveripaa, jolloin puhaltimen putkimainen runko voi mainitun jälkimmäisen äänihäiverivan kohdalla olla ulospäin levenevä puhaltimen tehon lisäämi-30 seksi. Solakot, siivet ja äänihäiverivat voivat olla poikkileikkaukseltaan levymäisiä, kaarevan tai käyrän levyn muotoisia, äänihäiverivat voidaan haluttaessa sijoittaa myös siiven alipainepuolelle, samaten etuso-lakko voidaan sijoittaa pääasiassa siiven painepuolel-35 ie. Edelleen potkurin siipien ja vastaavasti solakoi-den ja äänihäiveripojen lukumäärä voi vaihdella vastaten esim. 2-, 3-, 4-, 5-, 6-, 7-, 8- tai useampisiipis-tä notkuria.The invention is not limited to the exemplary embodiment, but its applications may vary within the scope of the appended claims. In this case, the shapes, pitch angles, mutual placement, and number of propeller blades, front blade, and muffler fins may vary. In the case of a pneumatic fan 25, it is then advantageous to use, for example, a latter muffler blade with a pitch angle of 90 °, known from a centrifugal fan, whereby the tubular body of the fan can be outwardly widening at said latter muffler to increase fan power. The slots, wings and sound dampers can be plate-shaped in cross-section, curved or curved plate-shaped, the sound dampers can also be placed on the vacuum side of the wing, if desired, and the front stroke can be placed mainly on the pressure side of the wing. Furthermore, the number of propeller blades and, respectively, the blades and the noise canceller fins may vary, corresponding to e.g. 2-, 3-, 4-, 5-, 6-, 7-, 8- or more winged baffles.

Claims

A propeller for an axial pneumatic blower comprising a hub (1) and at least two vanes (2) having an oblique pitch angle 5 (a) projecting radially from the hub, wherein the first edge of the vane facing the wing medium is the leading edge (3) and the opposite edge the trailing edge (4) a lever of the medium frequency of the incident side of paineouoli (5) and the opposite side of a 1ipainepuo1i (6), with 10 of each front side of the blade wing of the direction of rotation far in front of the leading edge is positioned in the center of the radially protruding, the main vane plane and a wing-shaped front louver element (7) which projects partly the pressure side 11c of the wing a 1 forming a gap (8) between the front shoulder and the wing 15, characterized in that a sound barrier rib projecting substantially from the center (1) is arranged partially behind the rear edge of each wing (2), r ad i aa 1 i (9) forming a gap (10) between the sound-absorbing and the wing, 20 and that the front shoulder (7) and the sound-absorbing the fin (9) are thinner and narrower than the wing (2).

Propeller according to Claim 1, characterized in that a second, possibly a plurality of silencer fins (11) are arranged behind the sound-absorbing fin (9) of each wing (1), the latter being central, substantially parallel to the wing and each forming a slot (12) between the previous muffler (9) and the latter muffler (11).

Propeller according to Claim 1 or 2, characterized in that the sound-absorbing fins (9, 11) are arranged at least in part on the pressure side (5) of the wing (2).

Propeller according to one of Claims 1 to 3, characterized in that the front shoulder 35 (7), the vane (2) and the muffler fin (11) form a substantially concave vane position on the pressure side (5).

Propeller according to one of Claims 1 to 4, characterized in that the vane (2) is concave when viewed from the pressure side (5).

Propeller according to one of Claims 1 to 5, characterized in that the front shoulder 5 is concave when viewed from the pressure side (5).

6 741 1 5

Propeller according to one of Claims 1 to 6, characterized in that the sound-absorbing ribs (9, 11) belonging to the propeller are concave when viewed from the pressure side. 10