NO127120B

NO127120B -

Info

Publication number: NO127120B
Application number: NO16663567A
Authority: NO
Inventors: Fritz Bub; Helmut Brobeck
Original assignee: Kuehnle Kopp Kausch Ag
Priority date: 1966-02-01
Filing date: 1967-01-31
Publication date: 1973-05-07
Also published as: DE1503489B2; DE1503489A1; DK124624B; FR1509493A; NL6701532A; GB1102110A; BE693378A

Description

Lagring for store aksialvifters skovlblad. Storage for large axial fan blades.

Foreliggende oppfinnelse vedrører en lagring for store aksialvif ters skovlblad-, særlig for kjøletårnvehtilås jonved hvilken en skovlbladrots indre ende fastholdes kuleaktig bevegelig i et løpehjulnav og roten er understøttet i navet ved hjelp av fjærende elementer. The present invention relates to a storage for large axial fans' blade blades, particularly for cooling tower weight locks, whereby the inner end of a blade blade root is retained in a spherically movable manner in an impeller hub and the root is supported in the hub by means of springy elements.

Pendlende lagringer av skovlene i turbomaskiner med aksial gjennomstrømning er kjent. Ved én kjent utførelse er skovlene lagret på akseparallelle bolter og svinger i overensstemmelse dermed i rotå-sjonsplanet, se tysk patent 1 167 852. Det er også kjent å lagre skovlene på helikoptre, hvis rotorer kan betraktes som turbomaskiner med aksial gjennomstrømning, på den vertikale rotasjonsaksel på en "c sådan måte at de kan bevege seg opp og ned i hovedsaken i vertikalplanet, se tysk patent 666 297. Oscillating bearings of the vanes in axial flow turbomachines are known. In one known embodiment, the blades are supported on axis-parallel bolts and swing accordingly in the plane of rotation, see German patent 1 167 852. It is also known to support the blades of helicopters, whose rotors can be considered as turbomachines with axial flow, on the vertical rotation shaft in such a way that they can move up and down in the main body in the vertical plane, see German patent 666 297.

Da skovlene kan pendle i rotasjonsplanet, skal de ved den svingende lagring komme ut av området for farlige egenfrekvenser. As the vanes can oscillate in the plane of rotation, they must come out of the area of dangerous natural frequencies during the oscillating bearing.

Ved en svingemulighet i vertikalplanet skal en utjevning mellom sen-trifugalkraft og løftekraft for den ikke bøyestive skovl skje ved automatisk endring av vinkelen til rotasjonsplanet. In the case of a possibility of turning in the vertical plane, an equalization between late-trifugal force and lifting force for the non-flexurally rigid blade must occur by automatically changing the angle to the plane of rotation.

Oppfinnelsen tar sikte på en lagring som også gjør den iThe invention aims at a storage that also does it in

og for seg kjente pendlende lagring av skovlbladene egnet for aksialvif ter med store dimensjoner. Som følge av formen og stillingen av profilet fører egensvingningen av skovlene i løpehjulets aksialplan ved disse vifter lettere til farlige svingninger enn egensvingnin-gene i omkretsretningen. Dessuten er det ikke nødvendig med en automatiske innstilling av skovlene for utjevningen mellom sentrifu-galkraft og løftekraft. and previously known oscillating storage of the vane blades suitable for axial fans with large dimensions. As a result of the shape and position of the profile, the self-oscillation of the vanes in the axial plane of the impeller in these fans leads more easily to dangerous oscillations than the self-oscillations in the circumferential direction. Furthermore, there is no need for an automatic adjustment of the vanes for the equalization between centrifugal force and lifting force.

Oppfinnelsen løser den oppgave å skaffe en riktig tilpas-set, pendlende lagring for skovlene for store aksialvifter ved at de fjærende elementer er anordnet på navkransen og har en annen fjærkonstant i retning av løpehjulets akse enn i omkretsretningen. The invention solves the task of providing a properly adapted, oscillating bearing for the blades of large axial fans in that the spring elements are arranged on the hub rim and have a different spring constant in the direction of the impeller axis than in the circumferential direction.

Tilpasningen av de forskjellige fjæringer og dempningerThe adaptation of the different suspensions and damping

ved hjelp av de fjærende elementer skjer fortrinnsvis på en sådan måte at de fjærende elementer har vesentlig større mykhet i retning av løpehjulets akse enn i omkretsretningen. Med fordel anvendes der som fjærende elementer metall-gummi-fjærorganer. For at fjærelementene med hensyn til sine egenskaper ved en dreining av roten om sin akse skal kunne tilpasse seg den endrede arbeidsretning, er de fjærende elementer dreibart festet om rotorens akse i en vinkel g. with the help of the springy elements, this preferably happens in such a way that the springy elements have significantly greater softness in the direction of the axis of the impeller than in the circumferential direction. Advantageously, metal-rubber spring elements are used as spring elements. In order for the spring elements, with regard to their properties, to be able to adapt to the changed working direction when the root is rotated about its axis, the spring elements are rotatably fixed about the axis of the rotor at an angle g.

Oppfinnelsen skal beskrives nærmere i det følgende under henvisning til tegningen som gjengir et utførelseseksempel. Fig. 1 viser et lengdesnitt av en rotasjonsaksels geometriske akse og en skovlrot og fig. 2 viser et snitt etter linj.en II - II på fig. 1, idet de ved det valgte snitt i bg for seg synlige radialflater ikke . er vist, således at snittet altså er behandlet som om heldningsvin-kelen mellom rotsenteraksen og rotasjonsaksens radialplan kunne set-tes ut av betraktning. The invention shall be described in more detail in the following with reference to the drawing which reproduces an exemplary embodiment. Fig. 1 shows a longitudinal section of a rotary shaft's geometric axis and a vane root and fig. 2 shows a section along line II - II in fig. 1, since the radial surfaces visible in the selected section in bg do not . is shown, so that the section is therefore treated as if the angle of inclination between the root center axis and the radial plane of the rotation axis could be taken out of consideration.

På- fig. 1 er en løpehjulaksel bare antydet ved sin akse X; Aksen omgis av et nav som både har en hylse 1 og to raidialt anord-nede, ringformede plater 2, 3 og holdeanordnihger for hver skovl-ladrot, i det foreliggende tilfelle to holdeanordninger 4 og 5 pr. skovlrot; disse holdere har i snitt U-form. De ringformede plater 2 og 3 som også kan være skåret ut mellom de forskjellige skovlrøt- ter for dannelse av stjerneformede plater, er f.eks. ved hjelp av skruer forbundet med hylsen 1, som vist ved 6. Holdeanordningene 4 og 5 kan f.eks. være forbundet med de ringformede plater 2 og 3 On- fig. 1, an impeller shaft is only indicated by its axis X; The axis is surrounded by a hub which has both a sleeve 1 and two radially arranged, ring-shaped plates 2, 3 and holding devices for each blade root, in the present case two holding devices 4 and 5 per shovel root; these holders are on average U-shaped. The ring-shaped plates 2 and 3, which can also be cut out between the different blade roots to form star-shaped plates, are e.g. by means of screws connected to the sleeve 1, as shown at 6. The holding devices 4 and 5 can e.g. be connected to the annular plates 2 and 3

ved sveising.. Holdeanordningenes flenser ligger an mot de ringformede plater 2 og 3, mens deres midtparti avgrenser det rom-, i hvilket en skovlrot 7 er lagret og festet. Denne rot 7 bærer et ved 8 antydet skovlblad (skovl). Som det fremgår danner rotens akse Y en vinkel g med radialplanet Z, hvilken vinkel er rotens 7 heldnings-vinkel i forhold til horisontalplanet. Ved,denne heldning bevirkes der en,momentutjevning mellom skovlens 8 sentrifugalkrefter og de ved det foreliggende eksempel ovenfra og nedad virkende, akselparél-lelle løftekrefter, således at påkjenningen i: skovlroten 7 blir den minst mulige. by welding.. The flanges of the holding devices rest against the annular plates 2 and 3, while their middle part delimits the space in which a blade root 7 is stored and fixed. This root 7 carries a vane leaf (vane) indicated by 8. As can be seen, the axis Y of the root forms an angle g with the radial plane Z, which angle is the inclination angle of the root 7 in relation to the horizontal plane. With this inclination, a torque equalization is effected between the centrifugal forces of the blade 8 and the shaft-parallel lifting forces acting from above and downwards in the present example, so that the stress in: the blade root 7 becomes the least possible.

Skovlroten 7 er ved den ende som vender mot rotasjonsaksen X, forsynt med en kule 9 som er festet i et lager med kuleformet lagerflate og bestående av en lagerbukk 10 som er fastsveiset til holdeanordningenes 4 og 5 midtparti, og en lageroverdel 11 som ved hjelp av skruer som ikke.er synlige på fig. 1, er forbundet med lagerbukken 10 som imidlertid også kan være forbundet med deler av løpehjulnavet. The bucket root 7 is, at the end facing the rotation axis X, provided with a ball 9 which is fixed in a bearing with a spherical bearing surface and consisting of a bearing bracket 10 which is welded to the middle part of the holding devices 4 and 5, and a bearing upper part 11 which, by means of screws which are not visible in fig. 1, is connected to the bearing bracket 10 which, however, can also be connected to parts of the impeller hub.

Inntil den ytre periferi av navets ringformede plater 2Up to the outer periphery of the hub annular plates 2

og 3 er der f.eks. ved sveising festet en bæreplate 12 som ogsåand 3 are there e.g. by welding attached a carrier plate 12 which also

danner vinkelen 3 med aksen X. Bæreplaten 12 bærer ved hjelp av skruer 13 indre metallplater 14 og 15 som tilhører to metall-gummi-fjærelementer, hvis ytre plater 16 og 17 over skruer 20 bærer et delt klemnav 18, 19 som trekkes sammen ved hjelp av skruer 21 for å utøve det nødvendige klemtrykk på skovlroten 7. forms the angle 3 with the axis X. The support plate 12 carries by means of screws 13 inner metal plates 14 and 15 which belong to two metal-rubber spring elements, whose outer plates 16 and 17 over screws 20 carry a split clamping hub 18, 19 which are pulled together by of screws 21 to exert the necessary clamping pressure on the blade root 7.

Skruene 13 er ført gjennom slisser 22 (vist på fig. 2 med strekede linjer) som med sin midtlinje ligger langs en sirkelbue som er konsentrisk til roten 7. På denne måte er det etter løsgjøring av skruene 13 mulig å foreta.en dreining av skovlen 8 om rotaksen Y; skovlen kan ved tiltrekking av skruene 13 spennes fast i den ønskede stilling. The screws 13 are guided through slots 22 (shown in Fig. 2 with dashed lines) whose center line lies along a circular arc concentric to the root 7. In this way, after loosening the screws 13, it is possible to turn the bucket 8 about the root axis Y; the bucket can be clamped in the desired position by tightening the screws 13.

Mellom fjærelementenes metallplater 14, 15 og 16, 17 erBetween the spring elements' metal plates 14, 15 and 16, 17 are

der mellomlegg 23 og 24 av gummi eller annet elastisk materiale. where spacers 23 and 24 of rubber or other elastic material.

Etter tiltrekking av skruene 21 griper klemnavet 18, 19 om skovlroten på en sådan måte at en innbyrdes bevegelse er umulig, mens derimot en dreining av roten 7 (sammen méd klemlageret 18, 19) After tightening the screws 21, the clamping hub 18, 19 grips the blade root in such a way that a mutual movement is impossible, while, on the other hand, a rotation of the root 7 (together with the clamping bearing 18, 19)

om kulens 9 sentrum er mulig, da"bæreplaten 12 har et stort hull 25if the center of the ball 9 is possible, then the carrier plate 12 has a large hole 25

og metall-gummi-fjærelementene 14, 23, 16 hhv.. 15, 24, 17 er rek-tangulære, samtidig som de befinner seg så langt fra skovlrotens periferi at de ikke hindrer pendelbevegelsen. and the metal-rubber spring elements 14, 23, 16 respectively. 15, 24, 17 are rectangular, while at the same time they are located so far from the periphery of the vane root that they do not hinder the pendulum movement.

Fig. 2 viser metall-gummi-fjærelementenes begrensninger 26, 27, 28, 29, 30, 31 med strekede linjer; elementeenes utstrekning er vesentlig større i omkretsretningen enn parallelt med rotasjonsaksen X. Derved blir også stivheten betydelig større i omkretsretningen enn vinkelrett til denne. I retningen av løpehjulets akse-plan (på fig. 1 og 2 ovenfra og nedad) er altså den fjærende under-støttelse av løpehjulet vesentlig mykere enn. i omkretsretningen. Skovlens 3 opphengning gir derved i vertikalplanet opphav til en vesentlig mindre egenfrekvens enn i omkretsretningen. Dette gjelder uavhengig av at også skovlens profil gir opphav til forskjellige egenfrekvenser i de forskjellige retninger. Fig. 2 shows the limitations 26, 27, 28, 29, 30, 31 of the metal-rubber spring elements with dashed lines; the extent of the elements is significantly greater in the circumferential direction than parallel to the rotation axis X. As a result, the stiffness is also significantly greater in the circumferential direction than perpendicular to this. In the direction of the axis plane of the impeller (in fig. 1 and 2 from above downwards) the springy support of the impeller is therefore significantly softer than. in the circumferential direction. The suspension of the blade 3 thereby gives rise in the vertical plane to a substantially lower natural frequency than in the circumferential direction. This applies regardless of the fact that the blade's profile also gives rise to different natural frequencies in the different directions.

Den forskyvbarhet av skruene 13 i bæreplatens 12 slisser 22 som fremgår av fig. 2, gjør det også mulig å vri skovlroten 7 sammen med fjæreelementet i en tilstrekkelig vinkel om rotaksen Y. Derved kan man tilpasse skovlens innstillingsvinkel etter driftsbe-hovet uten at fjæringsegenskapene med hensyn på skovlens 8 arbeidsretning derved endres. Det er dog^ også mulig å endre innstillings-vinkelen ved vridning av skovlen i klemnavet, i hvilket tilfelle fjæringsegenskapene forblir uforandret med hensyn på løpehjulaksen X. The displaceability of the screws 13 in the carrier plate 12's slots 22 as shown in fig. 2, also makes it possible to turn the bucket root 7 together with the spring element at a sufficient angle about the root axis Y. Thereby, the bucket's setting angle can be adjusted according to the operational needs without the spring properties with respect to the bucket's 8 working direction thereby changing. However, it is also possible to change the setting angle by turning the vane in the clamping hub, in which case the suspension properties remain unchanged with respect to the impeller axis X.

På holdeanordningen 4, 5 anbringes der hensiktsmessig an-slagslister 32 og 33 som eventuelt begrenser, klemnavets 18, 19 og dermed rotens 7 og skovlens 8 utslag i omkretsretningen. Disse anslag 22 og 23 skal imidlertid ikke utgjøre noen styring i loddrett retning og behøves heller ikke til dette formål, da rotens 7 stilling også er tilstrekkelig fastlagt i omkretsretningen ved hjelp av f jærelementene 14, 23, 16 hhv. 15, 24, 17.. Appropriate stop strips 32 and 33 are placed on the holding device 4, 5 which limit, if necessary, the clamping hub 18, 19 and thus the root 7 and the blade 8 in the circumferential direction. However, these projections 22 and 23 shall not constitute any control in the vertical direction and are not needed for this purpose either, as the position of the root 7 is also sufficiently determined in the circumferential direction by means of the spring elements 14, 23, 16 respectively. 15, 24, 17..

Som fjærende elementer kan der også anvendes andre anord-ninger enn de viste metall-gummi-fjærelementer, f.eks. stålfjærer. Metall-gummi-fjærelementene egner seg imidlertid særlig godt ved skovllagringen ifølge oppfinnelsen, da de ikke bare er meget lette å fremstille, men også har en tilstrekkelig dempning. Dessuten har de også under fjæringen forholdsvis store utslag, dvs. der opptrer ved små dimensjoner en forholdsvis liten stivhet. Devices other than the metal-rubber spring elements shown can also be used as spring elements, e.g. steel springs. However, the metal-rubber spring elements are particularly well suited for the bucket bearing according to the invention, as they are not only very easy to manufacture, but also have sufficient damping. In addition, they also have relatively large deflections during the suspension, i.e. a relatively small stiffness occurs with small dimensions.

Oppfinnelsen gjør det mulig å lagre skovlene i store aksialvif ter i løpehjulnavet på en sådan måte at skovlsvingningenes egenfrekvens, særlig i retning av planet gjennom rotasjonsaksen hhv. vinkelrett til planet gjennom skovlprofilet, ligger så lavt at farlige resonanser ikke opptrer. En sådan lagring er .særlig egnet når uregelmessig tilstrømning kan gi opphav til svingninger, særlig ved kjøletårnvifter. Oppfinnelsen gjør det også mulig å anordne en understøttelse i omkretsretningen, som fjerner faren for resonanser ved torsjonssvingninger i hele viften. Derved muliggjøres ved støt-lignende utslag som eventuelt kan opptre, en kraftig fjæring og en myk opptagelse av utslaget. Et fast anslag kan også anordnes. Ved hjelp av oppfinnelsen oppnås derved for små omkostninger en minst mulig påkjenning i skovlroten. The invention makes it possible to store the vanes in large axial fans in the impeller hub in such a way that the natural frequency of the vane oscillations, particularly in the direction of the plane through the axis of rotation or perpendicular to the plane through the blade profile, is so low that dangerous resonances do not occur. Such storage is particularly suitable when irregular inflow can give rise to oscillations, particularly in the case of cooling tower fans. The invention also makes it possible to arrange a support in the circumferential direction, which removes the danger of resonances in the case of torsional oscillations throughout the fan. Thereby, in case of impact-like impacts that may occur, a strong springing and a soft absorption of the impact is made possible. A fixed estimate can also be arranged. With the aid of the invention, the least possible stress on the blade root is thereby achieved for little cost.

Claims

1. Storage for large axial fan blade blades (8), particularly for cooling tower ventilation, whereby the inner end of a blade blade root (7) is fixed in a spherically movable manner in an impeller hub (1 - 5) and the root (7) is supported in the hub by means of spring elements (14 , 23, 15, 24, 16 - 19), characterized in that the spring elements (14, 23, 15, 24, 16 - 19) are arranged on the hub ring (2, 3, 4) and have a different spring constant in the direction of axis of the impeller (X) than in the circumferential direction.

2. Bearing according to claim 1, characterized in that the spring elements (14, 23, 15, 24, 16 - 19) have significantly greater softness in the direction of the impeller axis (X) than in the circumferential direction.

3. Storage according to claim 1 or 2, characterized in that metal-rubber spring elements (14, 23, 15, 24, 16 - 19) are used to support the hub rim.

4. Storage according to claim 1 or 3, characterized in that the spring elements (14, 23, 15, 24, 16 - 19) are rotatably attached about the axis (Y) of the root (7) at an angle