NL1019437C2

NL1019437C2 - Rotorbladprofiel.

Info

Publication number: NL1019437C2
Application number: NL1019437A
Authority: NL
Inventors: Hendrik Fedde Van Der Spek
Original assignee: Ventilatoren Sirocco Howden Bv
Priority date: 2001-11-26
Filing date: 2001-11-26
Publication date: 2003-05-27

Description

* <

ROTORBLADPROFIEL

De uitvinding betreft een rotorblad voor een ventilator, omvattende een langwerpig en in hoofdzaak vleugelvormig draagvlakdeel, met aan één langseind bevestigingsmiddelen voor bevestiging aan een naaf van 5 een ventilator, waarbij het draagvlakdeel een in hoofdzaak loodrecht op de langsrichting gerichte aanstroomrichting heeft en waarbij in aanstroomrichting gezien achter het draagvlakdeel een klepdeel is aangebracht.

10 Een klepdeel wordt gewoonlijk gebruikt om de stuwkracht van de ventilator te verhogen. Hierdoor worden de prestaties van de ventilator verbeterd of kan de ventilatorsnelheid teruggebracht worden met behoud van dezelfde prestaties. Wanneer de ventilatorsnelheid 15 teruggebracht wordt, wordt eveneens de geluidsproductie verminderd.

Bij het ontwerp van ventilatoren is het steeds vereist een zo groot mogelijke efficiency te verkrijgen bij een minimale geluidsproductie. Er zijn in de stand 20 van techniek vleugelprofielen bekend, waarbij de breedte van het klepdeel over de lengte van het rotorblad varieert, zoals getoond in figuren 1 en 2 en waarbij een deel van het klepdeel gehoekt is aan de zijde nabij de rotatie-as, zoals getoond in figuur 3.

25 Het is een doel van de uitvinding een rotorbladprofiel te verschaffen, dat een zo hoog mogelijke efficiency heeft bij een zo min mogelijke geluidsproductie en welke bovendien gemakkelijke te produceren is.

30 Dit doel wordt bereikt met een rotorblad volgens de uitvinding, dat gekenmerkt wordt doordat het klepdeel in langsrichting een in hoofdzaak constante dwarsdoorsnede heeft en dat het klepdeel een eerste , 2 ' klepdeelzone nabij het ene langseind van het draagvlakdeel omvat, waarbij elke dwarsdoorsnede van de eerste klepdeelzone een gelijke hoek maakt met het draagvlakdeel, en dat het klepdeel een zich tussen de 5 eerste klepdeelzone en het andere eind van het draagvlakdeel uitstrekkende tweede klepdeelzone omvat, waarbij de hoek tussen de dwarsdoorsnede van de tweede klepdeelzone en het draagvlakdeel vanaf de eerste klepdeelzone naar het andere eind van het draagvlakdeel 10 afneemt.

Het draagvlakdeel kan daarbij een constante dwarsdoorsnede hebben, maar het is ook gebruikelijk om taps toelopende draagvlakdelen te gebruiken. Het spreekt natuurlijk voor zich dat naar keuze het klepdeel in 15 gelijke mate kan afnemen. Deze afname staat echter niet in verhouding met afgeschuinde klepdelen van bekende rotorbladen.

De luchtsnelheid over een rotorblad van bijvoorbeeld een ventilator neemt in radiale richting 20 vanaf de rotatie-as toe. Bij lage luchtsnelheden is het gewenst om een zo groot mogelijke lift te krijgen, wat bereikt kan worden door het klepdeel onder een grote hoek te zetten met het draagvlakdeel. Het nadeel van deze grote hoek is echter dat hierdoor de luchtweerstand 25 vergroot wordt en dat hierdoor de geluidsproductie toeneemt. Deze nadelen worden groter naarmate de luchtsnelheid toeneemt. Derhalve is het gewenst aan het vrije eind van het rotorblad een zo klein mogelijke hoek van het klepdeel te hebben.

30 In een voorkeursuitvoeringsvorm omvat de tweede klepdeelzone een eerste en een tweede in radiale richting achter elkaar geplaatste gebieden, waarbij de hoek tussen het eerste gebied en het draagvlakdeel varieert en de hoek tussen het tweede gebied en het draagvlakdeel 35 constant is.

Bij voorkeur ligt de hoek tussen de eerste klepdeelzone en het draagvlakdeel in het gebied van 20° 3 1 en 60°. Zeer geprefereerd wordt een hoek van in hoofdzaak 45° .

In een andere uitvoeringsvorm volgens de uitvinding ligt de afstand tussen de rotatie-as van het 5 rotorblad en de overgangsgrens tussen de eerste klepdeelzone en de tweede klepdeelzone in het gebied van 0,30R en 0,70R, waarbij R de afstand is tussen de rotatie-as en het vrije langseind van het rotorblad. Zeer geprefereerd is een afstand van in hoofdzaak 0,45R.

10 In weer een andere uitvoeringsvorm van een rotorblad volgens de uitvinding ligt de hoek tussen de dwarsdoorsnede van de tweede klepdeelzone en het draagvakdeel aan het vrije langseind van het rotorblad in het gebied van -5° en 20°. Bij voorkeur is deze hoek in 15 hoofdzaak 5°.

In weer een andere uitvoeringsvorm van het rotorblad volgens de uitvinding is de lengte van de klepdeelkoorde 15% tot 40% van de lengte van de draagvlakdeelkoorde. Zeer geprefereerd is een lengte van 20 de klepdeelkoorde van in hoofdzaak 27%.

De uitvinding omvat verder een werkwijze voor het vervaardigen van een rotorblad volgens de uitvinding, welke werkwijze de stappen omvat: - het extruderen van een profiel met een 25 vleugelvormige dwarsdoorsnede, welke een draagvlakdeel en een klepdeel omvat; - het buigen van een klepdeelzone, zodanig dat de hoek tussen de dwarsdoorsnede van de klepdeelzone en het draagvlakdeel naar het vrije langseind van het 30 rotorblad toe afneemt.

Het voordeel van een werkwijze volgens de uitvinding is dat een standaardprofiel geëxtrudeerd kan worden en slechts door een enkele buighandeling het rotorblad gevormd kan worden. Hiermee wordt een 35 zaaghandeling, zoals bij enkele rotorbladprofielen volgens de stand van techniek voorkomen.

/ 4

Deze en andere kenmerken van de uitvinding worden nader toegelicht aan de hand van de bijgaande tekeningen.

Figuren IA-IE tonen een eerste uitvoeringsvorm 5 van een rotorbladprofiel volgens de stand van techniek.

Figuren 2A-2E tonen een tweede uitvoeringsvorm van een rotorbladprofiel volgens de stand van techniek.

Figuren 3A-3E tonen een derde uitvoeringsvorm van een rotorbladprofiel volgens de stand van techniek.

10 Figuren 4A-4E tonen een uitvoeringsvorm van een rotorbladprofiel volgens de uitvinding.

Figuur 5 toont een diagram met daarin de prestaties van de getoonde rotorbladprofielen.

Figuren 6A-6F tonen een tweede uitvoeringsvorm 15 van een rotorbladprofiel volgens de uitvinding.

In figuur IA wordt een rotorbladprofiel 1 volgens de stand van techniek getoond. Dit rotorblad 1 roteert rond een rotatie-as 2. Het rotorblad 1 heeft een draagvlakdeel 3 met in aanstromingsrichting gezien achter 20 het draagvlakdeel 3 een eerste klepdeel 4 en een tweede klepdeel 5.

In figuren IB t/m IE zijn de verschillende doorsnedes getoond, zoals aangegeven in figuur IA. Duidelijk is in deze figuren te zien dat de eerste 25 klepdeelzone 4 een constante hoek ab, occ met het draagvlakdeel 3 maakt. De lengte van de koorde van het eerste klepdeel Cfa, Cc is hier gelijk.

Het tweede klepdeel 5 is schuin afgesneden, waardoor bij gelijkblijvende hoek o;d de lengte van de 30 koorde Cd afneemt. Het nadeel is dat de totale lengte van het dwarsdoorsnedeprofiel afneemt. Hierdoor is het liftvermogen aan het vrije eind van het rotorblad lager.

Bovendien heeft een dergelijk rotorbladprofiel het nadeel dat een deel van het tweede klepdeel 35 verwijderd moet worden door middel van een zaagbeweging.

In figuur 2A wordt een tweede uitvoeringsvorm van een rotorbladprofiel volgens de stand van techniek getoond. Dit rotorbladprofiel 10 roteert eveneens rond op 'ï ·, i & > : 5 * een rotatie-as 11 en heeft een draagvlakdeel 12 met een eerste klepdeel 13 en een tweede klepdeel 14. De klepdelen 13, 14 zijn in tegenstelling tot de uitvoering volgens figuur 1 gekromd. Over de lengte van het eerste 5 klepdeel 13 is de hoek ab2 en ac2 tussen het draagvlakdeel 12 en het eerste klepdeel 13 constant. De koorde Cb2 en Cc2 is hierbij eveneens constant.

Aangezien het tweede klepdeel 14 afgeschuind is, neemt de lengte van de koorde Cd2 en Ce2 van dit tweede 10 klepdeel 14 af. Doordat het klepdeel 13, 14 gekromd is, neemt eveneens de hoek ad2 en ae2 naar het vrije eind van het rotorbladprofiel af.

In figuur 3 wordt een derde uitvoeringsvorm van een rotorbladprofiel volgens de stand van techniek 15 getoond. Dit rotorblad 20 wordt geroteerd rond een rotatie-as 21 en heeft een draagvlakdeel 22 met in aanstromingsrichting gezien daarachter geplaatst eerste klepdeel 23 en tweede klepdeel 24. De totale lengte van de dwarsdoorsnede van het rotorbladprofiel 20 is in deze 20 uitvoeringsvorm constant. Het eerste klepdeel 23 is echter gehoekt uitgevoerd, zodat het eerste klepdeel 23 een zone omvat waarvan de hoek ab3 en o;c3 gelijk zijn, maar de lengte van het gehoekte deel afneemt en overgaan in het tweede klepdeel 24.

25 Het is gebleken dat een rotorbladprofiel volgens de uitvinding en zoals getoond in figuren 4a t/m 4e een betere efficiency heeft bij een kleinere geluidsproductie ten opzichte van de rotorprofielen volgens de stand van techniek en zoals getoond in de 30 figuren 1 t/m 3. Het rotorbladprofiel 40 volgens de uitvinding wordt geroteerd rond een rotatie-as 44. Het rotorbladprofiel 40 heeft een draagvlakdeel 41, een eerste klepdeel 42 en een tweede klepdeel 43. Het klepdeel is gekromd. De klepdelen 42 en 43 kunnen ook 3 5 recht zijn. De lengte van de koorde C^, Cc4, Cd4, Ce4 van de klepdelen 42, 43 is constant. Ook de hoek ac4 van het eerste klepdeel 42 is constant. Voor het tweede klepdeel 43 neemt de hoek ad4 en ae4 gelijdelijk af. Deze afname kan 6 lineair zijn maar ook volgens een curve, zoals bijvoorbeeld een sinusvormige curve.

Bij voorkeur is de hoek en hoek ac4 ongeveer 45°. Over de tweede klepdeelzone 43 neemt de hoek af tot 5 ae4 = 5° . De overgang tussen klepdeel 42 en klepdeel 43 ligt bij voorkeur op een lengte L vanaf de rotatie-as 44 gelijk aan 0,45R. R is hierbij de afstand tussen de rotatie-as 44 en het vrije eind van het rotorprofiel.

In figuur 5 is in een grafiek schematisch 10 aangegeven wat de prestatie is van de verschillende getoonde rotorbladprofielen. Hierbij is gekozen voor een lengte van het rotorblad van 2,1 meter. Op de verticale as is de lift parameter weergegeven, welke een indicatie geeft voor de prestatie van het profiel op een zekere 15 radius. De verschillende curves 51, 52, 53, 54 geven de prestaties weer van de rotorbladprofielen volgens de figuren 1 t/m 4. Duidelijk is te zien dat het rotorbladprofiel volgens de uitvinding ten opzichte van de profielen volgens figuren 1 en 2 met name over het 20 tweede klepdeel een verbetering laat zien. Ten opzichte van de uitvoering volgens figuur 3 is het profiel volgens de uitvinding aanzienlijk beter over een deel van het eerste klepdeel en over het tweede klepdeel. Het is aldus duidelijk dat het rotorbladprofiel volgens de uitvinding 25 een verbetering vormt ten opzichte van de profielen volgens de stand van techniek.

In figuur 6A wordt een tweede uitvoeringsvorm van een rotorbladprofiel 60 volgens de uitvinding getoond. Het rotorblad 62 roteert rond een rotatie-as 61. 30 Het rotorblad 62 heeft een eerste klepdeel 63 en een tweede klepdeel, dat uit een eerste zone 64 en een tweede zone 65 bestaat. Zoals uit de figuren 6B t/m 6F duidelijk is, is de hoek tussen het rotorblad 62 en het eerste klepdeel 63 (or,^, ac6) constant. Vervolgens neemt de hoek 35 tussen het rotorblad 62 en de klep in de tweede klepzone 64, 65 af. In het bijzonder neemt de hoek in de eerste zone 64 af van ας6 via ad6 naar ae6. Over de tweede zone blijft de hoek in gereduceerde toestand constant zoals 7 aangegeven door ae6 en af6. Over de gehele lengte van het rotorblad 62 blijkt de koorde - Cf6 constant.

Claims

1. Rotorblad voor een ventilator, omvattende een langwerpig en in hoofdzaak vleugelvormig draagvlakdeel, met aan één langseind bevestigingsmiddelen voor bevestiging aan een naaf van een ventilator, waarbij 5 het draagvlakdeel een in hoofdzaak loodrecht op de langsrichting gerichte aanstroomrichting heeft en waarbij in aanstroomrichting gezien achter het draagvlakdeel een klepdeel is aangebracht, met het kenmerk, dat 10 het klepdeel in langsrichting een in hoofdzaak constante dwarsdoorsnede heeft en dat het klepdeel een eerste klepdeelzone nabij het ene langseind van het draagvlakdeel omvat, waarbij elke dwarsdoorsnede van de eerste klepdeelzone een gelijke hoek maakt met het 15 draagvlakdeel, en dat het klepdeel een zich tussen de eerste klepdeelzone en het andere eind van het draagvlakdeel uitstrekkende tweede klepdeelzone omvat, waarbij de hoek tussen de dwarsdoorsnede van de tweede klepdeelzone en het draagvlakdeel vanaf de eerste 20 klepdeelzone naar het andere eind van het draagvlakdeel afneemt.

2. Rotorblad volgens conclusie 1, met het kenmerk, dat de tweede klepdeelzone een eerste en een 25 tweede, in radiale richting achter elkaar geplaatste gebieden omvat, waarbij de hoek tussen het eerste gebied en het draagvlakdeel varieert en de hoek tussen het tweede gebied en het draagvlakdeel constant is.

3. Rotorblad volgens conclusie 1 of 2, 30 met het kenmerk, dat de hoek tussen de eerste klepdeelzone en het draagvlakdeel ligt in het gebied van 20° en 60°.

4. Rotorblad volgens conclusie 3, met het kenmerk, dat . de hoek tussen de eerste klepdeelzone en het draagvlakdeel in hoofdzaak 45° is.

5. Rotorblad volgens één van de voorgaande 5 conclusies, met het kenmerk, dat de afstand tussen de rotatieas van het rotorblad en de overgangsgrens tussen de eerste klepdeelzone en de tweede klepdeelzone ligt in het gebied 10 van 0.30R en 0.70R, waarbij R de afstand is tussen de rotatieas en het vrije langseind van het rotorblad.

6. Rotorblad volgens conclusie 5, met het kenmerk, dat dat de afstand tussen de rotatieas van het 15 rotorblad en de overgangsgrens tussen de eerste klepdeelzone en de tweede klepdeelzone in hoofdzaak 0,45R is.

7. Rotorblad volgens één van de voorgaande conclusies, 20 met het kenmerk, dat de hoek tussen de dwarsdoorsnede van de tweede klepdeelzone en het draagvlakdeel aan het vrije langseind van het rotorblad ligt in het gebied van -5° en 20°.

8. Rotorblad volgens conclusie 7, 25 met het kenmerk, dat de hoek tussen de dwarsdoorsnede van de tweede klepdeelzone en het draagvlakdeel aan het vrije langseind van het rotorblad in hoofdzaak 5° is.

9. Rotorblad volgens één van de voorgaande 30 conclusies, met het kenmerk, dat de lengte van de klepdeelkoorde 15% tot 40% is van de lengte van de draagvlakdeelkoorde.

10. Rotorblad volgens conclusie 9, 35 met het kenmerk, dat de lengte van de klepdeelkoorde in hoofdzaak 27% is van de lengte van de draagvlakdeelkoorde.

11. Werkwijze voor het vervaardigen van een rotorblad volgens één van de voorgaande conclusies, welke werkwijze de stappen omvat: - het extruderen van een profiel met een 5 vleugelvormige dwarsdoorsnede, welke een draagvlakdeel en een klepdeel omvat; - het buigen van een klepdeelzone, zodanig dat de hoek tussen de dwarsdoorsnede van de klepdeelzone en het draagvlakdeel naar het vrije langseind van het 10 rotorblad toe afneemt.