NO144180B - Aksialvifte. - Google Patents

Description

Oppfinnelsen vedrører aksialvifter, særlig aksialvifter med stor kapasitet og forsynt med lettvekst-vinger.

Aksialvifter er vanligvis bygget opp med et nav eller en bæredel hvorfra det radielt rager ut flere vinger. Ved noen utførelser er forbindelsen mellom vingene og navet- slik at vingenes vinkel kan innstilles. Vingevekten, navvekten og vekten til vingestillingsmekanismen dersom en slik er tilstede, bør være så lav som mulig under hensyntagen til de driftskriterier som skal gjelde for viften. Det er derfor ønskelig å fremstille vingene av et tynt materiale, f.eks. platemetall. Det kan man gjøre når viften er relativt liten og bare skal gi en relativt liten trykkøkning og tilsvarende liten luftstrøm. Tynne vinger har ikke vist seg fordelaktige for høyeffektvifter, hvilket skyldes de problemer som tynne vinger fører med seg. Høyeffekt-vifter er derfor vanligvis forsynt med relativt tykke og tunge vifter, vanligvis støpt i metall. Disse tunge vingene krever på sin side en relativ massiv bæredel som er i stand til å mot-stå de krefter som sentrifugalkraften tilveiebringer når vift-

ene.; noterer»- I de konstruksjoner hvor vingene kan fnnstilles-

O

under viftens gange, vil de store sentrifugalkrefter som skyldes bruk av tunge vinger, gi" store. påkjenninger på den mekanisme som brukes for vingeinnstillingen.

Med hensyn til de konvensjonelle parametre som benyttes ved konstruksjon av-aksialvifter,. så er det kjent at en vingevifte skal ha høy naturlig vibrasjonsfrekvens, dvs. at vingens bøyebevegelse om dens faste ende skal skje med en høy frekvens. Da en øking av tykkelsen for en gitt vinge også øker vingens naturlige frekvens er et av de første trinn ved konstruksjonen av en aksialvifte å bestemme den minste tykkelse som er nødvendig for å gi en vinge med den nødvendige høye naturlige frekvens. Por store vifter som har betydelige trykk-økninger og gir betydelige luftstrømmer, er den minste -vinge-tykkelse relativt stor. Dette er hovedgrunnen til at man hit-til har foretrukket tykke vinger. Tykke vinger er tyngre og tyngre vinger gir igjen større sentrifugalkrefter som virker på bæredelen, slik at man således må utføre bæredelen med en større tykkelse i radiell retning.

Da den sentrifugalkraft som en vinge tilveiebringer

i bæredelen er flere ganger, f.eks. 1000 så stor som vekten til vingen, er det åpenbart at dersom man kan redusere vingetykk-. el s e n,-:så-_V;il: man; .dermed: oppnå flere vesentlige 'fordeler med hensyntagen-, til" redusering, av material- dg fremstillingsomkdst-ninger,.. redusert: vingevekt-'og enklere konstruksjon'.

r-'7 Man .-yet-også at f or !.en- git-t- vingékonstruks j on vil" den naturlige..; vibras j.ons.f rekvens f or ■ vingen"' gi'- err grense for løpe-hjulets ..maksimalt'.mulige"->ha'stighet<;>:" Dersom-mån kan øke en gitt vinges.maturligé : frekvens så fØTgér derav at' viften kan løpe hurtigere.',-';med ' en tilsvarende"; kapasitetsøkning'.

.-1 .-~^Fra::.tysk utleghingsskrift nr .:-1" 503''489 ér det kjent en .•ventilator med ' en . navinnretning som" bærer en rekke utragende vinger?i.som hveir.~hår' et ■ skaft, hvis-'indre'ende holdes fast inne i ■■;e,t rkule,-akt;ig ledd i et lagerorgari som er fast forbundet med selve ,-nav.innretningen, f. eks. ved hjelp av sveising. I forbinde;lse:med hver. vinge ■ er det ved periferien av navinriretnihgen plasserte n .Vu ær epla t e som ved hjelp av skruer bærer et metall-gummi-f j-ærelements ene metallplate, mens den andre metallplate bærer' ét fastklemmingsnav sc™ er klemt'"fast på ^ vingeskaftet. Denne .'ventilator e.r" imidlertid av' en ' forholdsvis kraftig ut-

førelse, og- vingenes dreie forbinde Ise yter relativt stor motstand mot vingenes svingebevegelse.

Fra fransk patentskrift nr. 937 883 er det kjent en turbin som har flere skiver eller plater som er fastgjort på en felles aksel. Hver skive har en periferiell flens ved hjelp av hvilken skivene fastholder flere vingerekker. Vingerekkene er anbragt etter hverandre i aksialretning, idet vingenes fotstykker eller sokler holdes fast mellom skivenes flenser. I

én utførelsesform fastholdes vingene ved hjelp av en gjennom vingenes fotstykker ført tapp eller stift, hvis respektive ender er anbragt i innbyrdes fluktende hull i opp til hverandre støt-ende sideflenser. Vingene kan vippe rundt disse tapper eller stifter. I en annen utførelsesform fastholdes vingene ved hjelp av et fleksibelt bånd som strekker seg i radiell retning mellom en aksial tapp, som fastholdes mellom tilstøtende skive-flenser, og en aksial tapp, som er anbragt i den respektive vinges fotstykke. Den kjente vingehjulkonstruksjon utgjøres - av kraftige og massive deler.

Ifølge oppfinnelsen er det tilveiebragt en aksialvifte med en drivaksel for opptak av et nav, og med en navring med en periferiell vegg som er konsentrisk med og i radiell avstand fra navet, samt med radielt anordnede vinger som hver strekker seg gjennom en åpning i den periferielle vegg og er forbundet med navringen ved hjelp av en svingbar forbindelse som muliggjør vingens svingebevegelse i forhold til navringen og i hovedsaken om en akse som er anordnet i et plan vinkelrett på navringens radius gjennom svingeforbindelsen, idet aksialviften ifølge oppfinnelsen er kjennetegnet ved at den svingbare forbindelse innbefatter en tapp som ligger radielt innenfor navringens periferielle vegg, idet tappens senterlinje utgjør en svingeakse, at en stiv tappbærende plate er anordnet mellom tappen og den periferielle vegg, mot hvilken plate tappen ligger i linjekontakt, og ved anordninger som forbinder den stive plate med navringen.

Ved hjelp av oppfinnelsen oppnås en aksialvifte med

en utførelse som er velegnet til bruk i forbindelse med en navring som fremstilles av et relativt tynt platemateriale, og som tillater en lett sammensettbar samling av vingene, slik at vingenes egenfrekvens blir relativt stor. Dette skyldes særlig

at navringen, hvis den fremstilles eksempelvis ved- utstansing av en tynn plate, vil bevare en forholdsvis høy stivhet og styrke som følge av at vingenes, dreibare forbindelse er anbragt på innersiden av den periferielle vekt, og at"tappen ligger an mot den stive plate med linjeberøring^ slik at friksjonen mot vingenes svingebevegelse blir liten.

I underkravene er det definert foretrukne utførelser.

Ved bruk av en løkke som bærer tappen-, og når løkken er anordnet i en i hovedsaken U-formet fjærklemme, oppnår man at vingen kan holdes fast på en meget enkel måte, slik at en eventuelt beskad-iget vinge raskt kan skiftes ut. Utførelsen av den stive plate sammen med navringen som et trykklager gir mulighet for just-ering av ringens stigningsvinkel, uten å forstyrre muligheten for lett adskillelse av vinge og tapp.

Oppfinnelsen skal beskrives nærmere under henvisning

til tegningene, hvor

fig. A, B, C og D viser skjematiske riss av aksial-viftevinger til belysning av oppfinnelsens grunnleggende prin-sipper ,

fig. 1 viser et perspektivriss av en aksialvifte, idet bare de konstruksjonskomponenter som er av betydning for oppfinnelsens forståelse er vist,

fig. 2 viser et snitt gjennom bæredelen i fig. 1, fig. 3 og 4 viser snitt etter linjene 3~3 og 4-4

i fig. 2,

fig. 5 viser et enderiss av en vinge hovedsakelig

etter linjen 5-5 i fig. 2,

fig. 6 viser et snitt som i fig. 2, gjennom en

modifisert utførelse med vingestillingsstyring,

fig. 7 viser et snitt gjennom en bæredel med en

armen utførelse av vingens montering,

fig. 8 viser et riss etter linjen 8-8 i fig. 7, og fig. 9 viser et perspektivriss av en del av huset

i fig. 1, med delene tatt fra hverandre.

Fig. A viser en typisk konvensjonell vinge som brukes i kjente vifter. Vingeroten er festet til bæredelen. Fig. B viser en vinge ifølge foreliggende oppfinnelse, montert på bæredelen på en slik måte at vingen kan svinge i forhold til bæredelen om en akse X. Ved tilsvarende påkjenninger vil den konvensjonelle vinge i fig. A kunne bøye seg som vist skjematisk i fig. C. Vingen i fig. B vil bøye seg som vist i fig. D. Dvs. at vingens svingeforbindelse i fig. B mulig-gjør den svingning som er vist i fig. D. Por en gitt plate vil platens naturlige frekvens økes omtrent 4-5 ganger dersom platen er montert slik at dens festede ende kan svinge. Ved bruk av svingeforbindelsen vil man altså kunne øke vingens naturlige frekvens, med de fordeler som er beskrevet foran.

Fig. 1 viser en aksialvifte hvor løpehjulet er oppbygget med et nav eller en bæredel 10 hvorfra det rager ut flere vinger 12. Bæredelen 10 er montert'koaksialt i en sylindrisk passasje 14 i et hus 16 på ikke nærmere vist måte og drives av en ikke vist motor. Vingene 12 er fremstilt av utstanset platemetall og er montert på bæredelen 10 ved hjelp av svingeforbindelser (ikke vist i fig. 1) anordnet inne i bæredelen 10. Huset 16 består av fire like seksjoner 18 som er fremstilt av utstansede platemetalldeler.

Konstruksjonen av bæredelen 10 og svingeforbindelsen mellom bæredelen 10 og hver vinge 12 i fig. 1 er vist nærmere i fig.. 2, 3 og 4. Bæredelen 10 består av et enkelt metallstykke som er presset til den ønskede form. I utførelseseksemplet har således bæredelen 10 en periferisk vegg 20 som går i ett med en innover bøyet forsterkende flens 22 og en endevegg 24. Endeveggen 24 har en sentral åpning for selve navet 26. Navet 26 er utført slik at det kan kilefastlåses til en motoraksel,

og for dette formål er det antydet et kilespor 28 i navet 26.

Hoveddelen i svingeforbindelsen mellom'en vinge 12

og bæredelen 10 er en hårdmetalltapp 30 som bæres av vingens 12 indre ende og har rullekontakt med en hård og stiv plate 32 som er festet til bæredelen 10 på innsiden av den periferiske vegg 20. Som vist i fig. 1 og 4 er vingens 12 indre ende forsynt med en metallstropp 34 som strekker seg ut fra vingen 12 hovedsakelig langs vingens lengdeakse. Stroppen 34 er tilformet av en enkelt strimmel av metall som er brettet ende mot ende for dannelse av en løkke 36, idet de sammenbrettede endedeler er sveiset fast til hverandre. En endedel 38 av strimlen er bredere enn den .andre endedelen 40 og denne bredere del 38 er

festet til vingens 12 innerende ved hjelp av fire nagler 42».

Stroppen 34 går gjennom et radielt rettet hull 44

i bæredelen og gjennom et hull 46 i platen 32, slik at løkken 36 befinner .seg på innsiden av platen 32.. Tappen 30 passer løst inn i løkken 36 og holdes på plass ved hjelp av en ring 48. Platen 32 holdes i_avstand fra bæredelens vegg .20 ved hjelp av en krave 50 som omgir en innover rettet flens 52 ved hullet 44 i bæredelen. Platen 32 ligger således i et plan perpendikulært på en bæredelradius gjennom sentrum av hullet 44. Platen 32 holdes på plass ved hjelp av to skruer 54 som går gjennom krummede slisser 56 i platen og inn i gjengeboringer i ringen 48. Vingens 12 stigning .kan endres ved å løsne på skruene 54, dreie platen 32 og deretter stramme skruene 54.

Tappen 30 ruller i et spor 58 som har større dia-meter enn tappen, slik at det tilveiebringes linjekontakt og man unngår en glidebevegelse mellom platen 32 og tappen 30. Bruket vav sporet er ikke kritisk, da også tappen 30 kan rulle mot en plan flate på platen 32 om nødvendig eller ønskelig. Tappen kan erstattes med et annet element som kan gi linjekontakt med platen 32. Eksempelvis kan det således benyttes et kilelegeme med en liten krumningsradius ved spissen.

For å holde vingen 12 i en radiell stilling når vingen ikke er i drift benyttes det en fjærklemme 60 som sentrerer vingen 12 i hullet 44 i bæredelen. Klemmen 60

har U-form slik at den passer over løkkedelen 36. Klemmens frie ender er bøyet bakover i retning mot bæredelen og ligger an mot ytterflaten til bæredelens vegg 20. Såsnart viften er startet vil sentrifugalkraften trekke vingen utover og derved vil tappen 30 få god kontakt med platen 32. På grunn av linje-kontakten mellom de to deler vil man selv ved store vifte-hastigheter bare ha en liten motstand mot rullevirkningen mellom tappen 30 og platen 32. Antifriksjon-svingeforbindelsen er derfor alltid tilstede og det er også nødvendig dersom svingeforbindelsen skal kunne øke vingens naturlige vibrasjonsfrekvens. Forbindelsen tillater også at vingen 12 svinger til og bibeholder en stilling som bestemmes av samvirket mellom sentrifugalkreftene og.de aerodynamiske krefter som virker på vingen 12.

Vingeprofilen kan være konvensjonell. Som vist i fig. 5 er vingen rett i radiell retning og krummer seg i fra den fremre kant og mot den bakre kant. De indre og ytre ender er vinkelforskjøvne på konvensjonell måte. I utførelseseksemplet er aksen 62 til tappen 30 parallell med korden 64 ved vingens 12 innerende, men man kan ha betydelige divergenser i så hen-seende.. En stilling parallelt med vingens gjennomsnittlige . korde er en optimal stilling. Den gjennomsnittlige korde de-fineres som gjennomsnittet av et uendelig antall•korder som trekkes mellom vingens fremre og bakre kanter. Korden ved vingens ytterende er betegnet med 66. Retningen til tapp-aksen 62 kan variere så mye som omtrent 40° i fra den gjennomsnittlige korde, i begge retninger.

Fig. 6 viser en utførelse hvor vingens stigning eller vinkelstilling kan endres mens viften går. Konstruksjonen og virkemåten til bæredelen 10, vingen 12, tappen 30, platen 32 og stroppen 34 er den samme som i fig. 2. Platen 32 er forsynt med motvekter 33 som brukes for å motvirke' vingens naturlige tendens til å dreie seg under påvirkning av sentrifugalkraften. Platen 32 er montert på innsiden av bæredelens vegg 20 ved hjelp av et lager 68 som muliggjør en dreiing av platen 32. Platens 32 vinkelforskyvning i sitt eget plan styres av en mekanisme som innbefatter en tapp 70 hvis ytterende er fastgjort til platen 32 nær dens ytterkant, slik at en bevegelse av tappen 70 i et plan parallelt med platens 32 plan bevirker en rotasjon av platen 32. Tappens 70 indre ende bærer et lager 72 som går i en renneformet sirkulær ring 74 anordnet koaksialt med bæredelen 10. Når ringen 74 beveger seg langs aksen til bæredelen 10 vil så- . ledes platen 32 og vingen 12 dreie seg. Den relative dreie-

og glidebevegelse mellom innerenden av tappen 70 og ringen 74 under den sistnevntes bevegelse opptas av.lageret 72. Ringen

. 74 er fastgjort til periferien av en ringformet skive 76 som . er anordnet koaksialt med navet 26. En eller flere bolter 78 går gjennom skiven 76 og gjennom endeveggen 24 på bæredelen 10, slik at skiven 76 derved bringes til å rotere sammen med bæredelen 10. En styrehylse 80 rundt navet 26 er fast forbundet med skiven 76 og dreier seg således også sammen med-bæredelen 10. Styrehylsen 80 er også glidbar i forhold til navet 26 slik at man derved kan bevege ringen 74 frem og tilbake langs bæredelens 10 akse. Ytterringen til et kulelager 82 er montert i styrehylsen 80, og innerringen til kulelageret er montert • på et fast element 84 som benyttes- for å bevege hylsen 80-lineært i forhold til navet 26. Kulene 86 i kulelageret 82 tjener- som trykklagerelementer når en- kraft utøves på det faste element 84 i en av de to retninger som er antydet med pilene i fig. 6. Da det faste element 84 kan bevege seg langs aksen til lageret 82, er det hensiktsmessig å utøve kraften på elementet 84 via et gummikoblingselement 85, som virker som et billig universalledd.

Fig. 7, og 8 viser en annen utførelse av en svingeforbindelse hvor svingefunksjonen også er upåvirket av sentrifugalkreftene som virker på vingen 12. Ved denne utførelsen er forbindelsen utført som en flat stålfjær 100 med høy strekk-styrke. Stålfjæren er ved sin ytterende festet til vingens

12 innerende ved hjelp av nagler 102. Fjærens 100 innerende

går gjennom hullet 46 i platen 32 og er fastklemt mellom to flensstykker 104 ved hjelp av nagler 106. Flensstykkene 104 er fastsveiset eller på annen måte fastgjort til innersiden av platen 32. Platen 32 holdes i avstand fra bæredelens 10 vegg 20 ved hjelp av lageret 68. Fjæren 100 er motstands-dyktig mot vridningsbevegelser, men for å sikre at vingens 12 stigning ikke vil endre seg bør fjærens 100 bredde b være

vesentlig større enn avstanden a mellom fjærens festepunkter på henholdsvis vingen 12 og platen 32. På grunn av fjærens 100 bøyningsevne vil fjærens 100 ytre ende og derfor også hele vingen 12 fritt kunne svinge om en akse som ligger i et plan perpendikulært på en bæredelradium gjennom fjæren.

Fig. 9 viser et perspektivriss av en husseksjon 18.

Som vist består seksjonen 18 av et senterstykke 110 og to endestykker 112 og 114. Senterstykket 110 har en krummet del 116 og to bendeler 118. Disse er festet til den krummede del 116 slik at de ligger på dens krumningsradius. I huset 16 i fig. 1 danner fire slike krummede deler 116 i de fire hus-seksjoner en passasje 14, og hvert ben 118 ligger an mot benet 118 på hosliggende seksjon. Seksjonene 18 er festet sammen ved hjelp av skruer som går gjennom benene 118, som antydet med hullene 120 i fig. 9.

Endestykkene 112 og 114 i hver husseksjon 18 er festet til de respektive senterstykker 110 ved hjelp av skruer 122 (fig. 1) som går gjennom endestykkene 112 og 114 og .gjennom flenser 124 anordnet på endene av senterstykket 110. Endestykkene 112 og 114 avstives ved hjelp av en forsterknings-flens 126, mens benene 118 avstives ved hjelp av en forsterk- ■ningsflens 128.

Claims (4)

1. Aksialvifte med en drivaksel for opptak av et nav ( 26), og med en navring (10) med en periferiell vegg (20) som er konsentrisk med og i radiell avstand fra navet, samt med radielt anordnede vinger (12) som hver strekker seg gjennom en åpning (44) i den periferielle vegg (20) og er forbundet med navringen (10/ ved hjelp av en svingbar forbindelse som muliggjør vingens svingebevegelse i forhold til navringen og i hovedsaken om en akse som er anordnet i et plan vinkelrett på navringens radius gjennom svingeforbindelsen, karakterisert ved at den svingbare forbindelse innbefatter en tapp (30) som ligger radielt innenfor navringens (10) periferielle vegg (20), idet tappens (30) senterlinje utgjør en svingeakse, at en stiv tappbærende plate (32) er anordnet mellom tappen (30) og den periferielle vegg (20), mot hvilken plate (32) tappen ligger i linjekontakt, og ved anordninger (48,54;68) som forbinder den stive plate (32) med navringen (10).
2. 2. Aksialvifte ifølge krav 1, karakterisert ved at tappen (30) er forbundet med tilhørende vinger (12) ved hjelp av en løkke (34) som strekker seg rundt og bærer tappen (30).
3. 3. Aksialvifte ifølge krav 2,karakterisert ved at løkken (34) er anordnet i en i hovedsaken U-formet fjærklemme (60) hvis frie ender strekker seg ut gjennom åpningen (44) i både den stive platen (32) og den periferielle vegg (20) og til anlegg mot veggens utside.
4. 4. Aksialvifte ifølge et eller flere av kravene 1-3, karakterisert ved at den stive plate (32) sammen med navringen (10) utgjør et trykklager (68) som mulig-gjør rotasjon av den stive plate (32) og tilhørende vinge (12) om en navringradius som går gjennom tilhørende åpning (44) i navringens periferielle vegg (20).