NO823967L

NO823967L - PROPELLER.

Info

Publication number: NO823967L
Application number: NO823967A
Authority: NO
Inventors: Heikki Vartiala
Original assignee: Foehn Oy
Priority date: 1981-03-27
Filing date: 1982-11-26
Publication date: 1982-11-26
Also published as: EP0086785A1; FI74115B; AU8332382A; FI810946L; DE3276831D1; FI74115C; WO1982003430A1; JPS58500449A; EP0086785B1

Description

Den foreliggende oppfinnelse vedrører en propell som de-finert i hovedkravets innledning. Særlig vedrører oppfinnelsen en propell beregnet for vifter. The present invention relates to a propeller as defined in the introduction of the main claim. In particular, the invention relates to a propeller intended for fans.

Støyen fra vifter forårsaker et problem som er vanskeligThe noise from fans causes a problem that is difficult

å løse. Forsøk er blitt gjort for å eliminere støyen fra vifter ved hjelp av lyddempere, f.eks. traktliknende, lydisolerende kamre og lydfeller som fortsetter i strømningsretningen bak viften. Dessuten er kjente lyddempere ikke tilfredsstillende. Traktliknende (utfallende) eller rørformete lydisolerende kamre tren-ger stor plass, og i tillegg er deres produksjons- og monterings-kostnader høye. Lyddempere kan ikke installeres på alle nødven-dige steder. Lyddemperne reduserer viftens ytelse. solve. Attempts have been made to eliminate the noise from fans using silencers, e.g. funnel-like, sound-insulating chambers and sound traps that continue in the direction of flow behind the fan. Furthermore, known silencers are not satisfactory. Funnel-like (drop-out) or tubular sound-insulating chambers require a lot of space, and in addition their production and assembly costs are high. Silencers cannot be installed in all necessary places. The silencers reduce the fan's performance.

I tillegg er kjente vifter ikke tilfredsstillende når det gjelder deres ytelse. Økning av avgitt og tilført energi hos viften og propellens stigningsvinkel og/eller økning av propelldiameteren forårsaker i de fleste tilfeller at viftens lydnivå blir uakseptabelt. In addition, known fans are not satisfactory in terms of their performance. An increase in the emitted and added energy of the fan and the pitch angle of the propeller and/or an increase in the propeller diameter causes in most cases that the fan's sound level becomes unacceptable.

Formålet med den foreliggende oppfinnelse er å eliminereThe purpose of the present invention is to eliminate

de ovennevnte ulemper. Formålet med oppfinnelsen er å frembringe en propell, særlig for anvendelse i vifter, som er vesentlig stillere enn kjente propeller, dvs. hvis lydnivå er vesentlig lavere enn lydnivået til kjente propeller. Et annet formål med oppfinnelsen er å frembringe en propell, særlig for vifter, som er effektivere enn kjente propeller når det gjelder størrelse og lydnivå. the above disadvantages. The purpose of the invention is to produce a propeller, particularly for use in fans, which is significantly quieter than known propellers, i.e. whose sound level is significantly lower than the sound level of known propellers. Another purpose of the invention is to produce a propeller, particularly for fans, which is more efficient than known propellers in terms of size and sound level.

Når det gjelder de kjennetegnende trekk henvises det til kravene. Regarding the distinguishing features, reference is made to the requirements.

Oppfinnelsen vil bli nærmere beskrevet i det etterfølgende ved hjelp av utførelsesformer under henvisning til den medfølgende tegning, hvor: Fig. 1 viser et perspektivriss, delvis i snitt, av viften ifølge oppfinnelsen. The invention will be described in more detail below using embodiments with reference to the accompanying drawing, where: Fig. 1 shows a perspective view, partially in section, of the fan according to the invention.

Fig. 2 viser et snitt etter linjen II-II gjennom bladetFig. 2 shows a section along the line II-II through the blade

i propellen i fig. 1.in the propeller in fig. 1.

Fig. 1 viser en vifte utstyrt med en propell ifølge oppfinnelsen. Propellen omfatter et nav 1 som er dreibart opplagret i sentrum av en traktliknende ramme 13 og som har blader 2, 2'. Bladene 2, 2' rager radialt utad fra navet og har en spiss stig-ning i forhold til planet vinkelrett på navets akse (vist i fig. 2). Propellen er innrettet til å dreie ved hjelp av en elektrisk motor 14 som er anordnet på navets 1 forlengelse i rammen 13, midt i denne båret av støtter 15. Med propellen roterende i et fluidum, i luft i det foreliggende tilfelle, er den side 3 av bladet som først treffer fluidet forkanten og den motstående side bakkanten. Den side av bladet 2 som under rotasjon treffer fluidet er trykksiden 5, og den motstående side er vakuumsiden 6. Fig. 1 shows a fan equipped with a propeller according to the invention. The propeller comprises a hub 1 which is rotatably stored in the center of a funnel-like frame 13 and which has blades 2, 2'. The blades 2, 2' project radially outwards from the hub and have a sharp rise in relation to the plane perpendicular to the axis of the hub (shown in Fig. 2). The propeller is arranged to rotate by means of an electric motor 14 which is arranged on the extension of the hub 1 in the frame 13, in the middle of which is carried by supports 15. With the propeller rotating in a fluid, in the present case in air, it is Page 3 of the blade that first hits the fluid leading edge and the opposite side trailing edge. The side of the blade 2 that hits the fluid during rotation is the pressure side 5, and the opposite side is the vacuum side 6.

Foran hvert propellblad 2 som er vist i fig. 1 og 2, i rotasjonsretningen for bladet og delvis foran dets forkant 3, In front of each propeller blade 2 which is shown in fig. 1 and 2, in the direction of rotation of the blade and partly in front of its leading edge 3,

er det anordnet et vingeformet forsjalusielement 7, stort sett parallelt med bladet. Forsjalusielementet rager delvis inn i bladets vakuumside 6, og det dannes en spalte 8 mellom sjalusielementet og bladet 2. a wing-shaped shutter element 7 is arranged, largely parallel to the blade. The front shutter element partially protrudes into the blade's vacuum side 6, and a gap 8 is formed between the shutter element and the blade 2.

Sjalusielementet 7 er i tverrsnitt tynnere og smalere enn bladet 2. Sjalusielementet 7 styrer fluidet som treffer bladet delvis inn bak bladet til dettes vakuumside og reduserer sterkt den turbulente strømning i området ved bladets forkant 3. Reduk-sjonen i turbulent strømning reduserer fluidummotstanden når bladet roterer og reduserer samtidig intensiteten (dvs. energien) av støyen som dannes. The shutter element 7 is thinner and narrower in cross-section than the blade 2. The shutter element 7 guides the fluid that hits the blade partially behind the blade to its vacuum side and greatly reduces the turbulent flow in the area at the front edge of the blade 3. The reduction in turbulent flow reduces the fluid resistance when the blade rotates and at the same time reduces the intensity (ie the energy) of the noise generated.

I den viste utførelsesform er forsjalusielementene 7 festet til propellens nav på liknende måte som bladene til propellen. Forsjalusielementene har stort sett samme form som propellbladene, med en stigningsvinkel som er mindre enn stigningsvinkelen for propellbladet, positiv eller negativ, f.eks. i området 0-25°. Dersom det er ønskelig kan forsjalusielementet være festet ute-lukkende til bladet 2, f.eks. ved hjelp av bolter, og/eller til en bladsirkel som omgir bladspissene sammen med bladene og lyddemperribber, som vil bli omtalt nedenfor. In the embodiment shown, the front shutter elements 7 are attached to the hub of the propeller in a similar way to the blades of the propeller. The front shutter elements have largely the same shape as the propeller blades, with a pitch angle that is less than the pitch angle of the propeller blade, positive or negative, e.g. in the range 0-25°. If it is desired, the blind element can be attached to the leaf 2, e.g. by means of bolts, and/or to a blade circle surrounding the blade tips together with the blades and silencer ribs, which will be discussed below.

I den utførelsesform av oppfinnelsen som er vist i fig.In the embodiment of the invention shown in fig.

1 og 2, er det på baksiden 4 av hvert blad 2 anordnet en vingeformet lyddemperribbe 9 som er/ sentrisk og stort sett parallell med bladet, slik at det dannes en spalte 10 mellom lyddemper ribben og bladet. Lyddemperribben er vingeformet, og har vesentlig mindre tykkelse og bredde enn bladet. Lyddemperribben er festet til propellens nav 1 på samme måte som bladet 2. Dersom det er ønskelig er det mulig å benytte ovennevnte boltfesting som eneste festemåte for lyddemperribben, og/eller den ovennevnte bladsirkel. 1 and 2, on the back side 4 of each blade 2 is arranged a wing-shaped silencer rib 9 which is centric and largely parallel to the blade, so that a gap 10 is formed between the silencer rib and the blade. The silencer rib is wing-shaped, and has significantly less thickness and width than the blade. The muffler rib is attached to the propeller hub 1 in the same way as the blade 2. If desired, it is possible to use the above-mentioned bolt attachment as the only method of attachment for the muffler rib, and/or the above-mentioned blade circle.

I den foreliggende utførelsesform er det anordnet en andre lyddemperribbe 11 bak lyddemperribben 9 ved hvert blad 2, hvorved denne sistnevnte er sentrisk stort sett parallell i forhold til bladet og den første lyddemperribbe, og mellom den første lyddemperribbe og den andre lyddemperribbe 11 dannes det en spalte 12. Den andre lyddemperribbe 11 er vesentlig mindre enn bladene i dens dimensjoner (bredde og tykkelse) og er i den viste utførelsesform mindre enn den første lyddemperribbe. Den andre lyddemperribbe 11 kan festes ved hjelp av bolter til den første lyddemperribbe 9 eller til bladet 2, eller, som bladet, til navet 1. Eventuelt kan en bladsirkel anvendes som eneste eller ytter-ligere festeanordning, slik som nevnt ovenfor i forbindelse med bladet, sjalusielementet samt den første lyddemperribbe. In the present embodiment, a second muffler rib 11 is arranged behind the muffler rib 9 at each blade 2, whereby this latter is centrically parallel to the blade and the first muffler rib, and between the first muffler rib and the second muffler rib 11 a gap is formed 12. The second muffler rib 11 is substantially smaller than the blades in its dimensions (width and thickness) and in the embodiment shown is smaller than the first muffler rib. The second silencer rib 11 can be attached by means of bolts to the first silencer rib 9 or to the blade 2, or, like the blade, to the hub 1. Optionally, a blade circle can be used as the only or additional fastening device, as mentioned above in connection with the blade , the shutter element as well as the first silencer rib.

Plasseringen av propellbladet 2, forsjalusielementet 7The location of the propeller blade 2, the shutter element 7

og lyddemperribbene 9, 11 i fig. 1 i forhold til hverandre frem-går best av fig. 2, hvor forsjalusielementet, bladet og lyddemperribbene danner en bladenhet som er stort sett konkav sett fra trykksiden 5. Dessuten er hver av sj alusielementet, bladet 2 and the silencer ribs 9, 11 in fig. 1 in relation to each other can best be seen from fig. 2, where the front shutter element, the blade and the silencer ribs form a blade unit which is generally concave when viewed from the pressure side 5. Moreover, each of the seven shutter elements, the blade 2

og lyddemperribbene 9, 11 konkav sett fra trykksiden 5. Sjalusielementet 7 er hovedsakelig anordnet på bladets vakuumside, den første lyddemperribbe på bladets trykkside 5 og den andre lyddemperribbe 11 på trykksiden av bladet 2 og av den første lyddemperribbe 9. Forsjalusielementet 7, bladet 2 og lyddemperribbene 9, 11 har større tykkelse i partiet ved forkanten og smalner av mot bakkanten. and the silencer ribs 9, 11 concave when viewed from the pressure side 5. The shutter element 7 is mainly arranged on the vacuum side of the blade, the first silencer rib on the pressure side of the blade 5 and the second silencer rib 11 on the pressure side of the blade 2 and of the first silencer rib 9. The shutter element 7, the blade 2 and the silencer ribs 9, 11 have greater thickness in the section at the front edge and taper towards the rear edge.

Eksempel 1Example 1

For å bestemme egenskapene til propellen ifølge oppfinnelsen ble en propell som vist i fig. 1 testet side om side med en propell av samme størrelse, men av konvensjonell formgivning. Antallet blader på hver testet propell var åtte, propelldiameteren ca. 3 0 cm, mens propellbladets areal var stort sett det samme. Under testen ble begge propeller kjørt med 1400 omdr./min. Under testen ble den luftmengde som ble transportert av propellen målt, samt overtrykket på propellens positive trykkside i konstant avstand fra propellen. Lydnivået for propellen ble dessuten vur-dert med øret. In order to determine the properties of the propeller according to the invention, a propeller as shown in fig. 1 tested side by side with a propeller of the same size but of conventional design. The number of blades on each tested propeller was eight, the propeller diameter approx. 30 cm, while the area of the propeller blade was largely the same. During the test, both propellers were driven at 1400 rpm. During the test, the amount of air transported by the propeller was measured, as well as the excess pressure on the positive pressure side of the propeller at a constant distance from the propeller. The sound level of the propeller was also assessed by ear.

Måleresultatene er angitt i tabellen nedenfor:The measurement results are indicated in the table below:

Eksempel 2 Example 2

For å måle effektiviteten til propellen ifølge oppfinnelsen og støynivået som dannes av propellen ble det utført en måling. En aksialvifte som vist i fig. 1 og 2 ble anvendt i målingene. Propellens omløpshastighet var 1462 omdr./min., den blåste lufts temperatur var -8°C. Virkningsgraden ble beregnet ut fra den energi som ble uttatt fra en elektromotor av type Stromberg HXUR 208 C2 B3, 2,2 kW 1420 omdr./min. Prinsippet for testen var ifølge BSS 848:del 1:1982, forbundet med en kanal, fri blåsing. In order to measure the efficiency of the propeller according to the invention and the noise level generated by the propeller, a measurement was carried out. An axial fan as shown in fig. 1 and 2 were used in the measurements. The rotational speed of the propeller was 1462 rpm, the temperature of the blown air was -8°C. The efficiency was calculated based on the energy extracted from an electric motor of type Stromberg HXUR 208 C2 B3, 2.2 kW 1420 rpm. The principle of the test was according to BSS 848:del 1:1982, connected by a channel, free blowing.

Måling 2 Measurement 2

Virkningsgrad beregnet for volumetrisk strømningsmengde 14733 m 3/h, energiopptak deretter 1,9 kw Efficiency calculated for volumetric flow rate 14733 m 3/h, energy consumption then 1.9 kw

Eksempel 3 Example 3

For å sammenlikne lydnivåene for propellen ifølge oppfinnelsen, beregnet for en aksialvifte, og for en Woods aksialvifte med samme diameter, ble det utført en måling hvor lydenerginivået ble bestemt i en kanaltestoppstilling som i eksempel 2, propelldiametre 50 cm, omløpshastighet 1480 omdr./min. In order to compare the sound levels for the propeller according to the invention, calculated for an axial fan, and for a Woods axial fan with the same diameter, a measurement was carried out where the sound energy level was determined in a channel test stop position as in example 2, propeller diameter 50 cm, rotation speed 1480 rpm .

Lydenerginivået for propellen ifølge oppfinnelsen er angitt på linjen dB^i tabellen, og for referansepropellen er det angitt på linje dB2. The sound energy level for the propeller according to the invention is indicated on line dB^ in the table, and for the reference propeller it is indicated on line dB2.

Oppfinnelsen er ikke begrenset til den eksemplifiserte utførelsesform, og dens utførelsesformer kan variere innenfor rammen av de etterfølgende krav. F.eks. kan utformingen av stigningsvinklene, den innbyrdes plassering og antallet blader, for-sjalusielementer og lyddemperribber variere. Det er derved mulig i en pneumatisk vifte å anvende med fordel en andre lyddemperribbe med 90° stigningsvinkel, som f.eks. er kjent fra sentri-fugalvifter hvor viftens rørformete ramme kan være utoverbuet ved den andre lyddemperribbe, for å øke viftens ytelse. Sjalusi-elementene, bladene og lyddemperribbene kan i sine tverrsnitt være plateformet, buet eller ha form av buete plater. Lyddemperribbene kan om ønskelig være anordnet jevnt på bladets vakuumside. Tilsvarende kan forsjalusielementet være anordnet hovedsakelig på bladets trykkside. Dessuten kan antallet propellblader og derved sjalusielementer og lyddemperribber variere for å være riktig f.eks. for en propell med to, tre, fire, fem, seks, syv eller åtte eller flere blader. Propellen ifølge oppfinnelsen er anvendbar ikke bare i vifter, men også i væsker, såsom for propeller for båter og skip eller for transport og omrøring av væsker. Dessuten kan bladene og fortrinnsvis forsjalusielementene og eventuelt lyddemperribbene som hører til propellen ifølge oppfinnelsen være konstruert slik at hver er dreibar om sin akse, hvorved disse akser er radiale i forhold til propellens nav. Således kan bladene og fortrinnsvis og eventuelt lyddemperribbene alle være dreibare sammen og/eller individuelt og anbringbar i ønsket stilling, for regulering av stigningsvinklene for bladene, forsjalusielementene og/eller lyddemperribbene sammen og/eller, om ønsket, individuelt. The invention is not limited to the exemplified embodiment, and its embodiments may vary within the scope of the subsequent claims. E.g. the design of the pitch angles, the relative position and the number of leaves, pre-blind elements and silencer ribs may vary. It is therefore possible in a pneumatic fan to advantageously use a second silencer rib with a 90° rise angle, which e.g. is known from centrifugal fans where the fan's tubular frame can be curved outwards at the second silencer rib, to increase the fan's performance. The shutter elements, blades and silencer ribs can in their cross-sections be plate-shaped, curved or have the shape of curved plates. If desired, the silencer ribs can be arranged evenly on the vacuum side of the blade. Correspondingly, the blind element can be arranged mainly on the pressure side of the leaf. In addition, the number of propeller blades and thereby shutter elements and silencer ribs can vary to be correct, e.g. for a propeller with two, three, four, five, six, seven or eight or more blades. The propeller according to the invention is applicable not only in fans, but also in liquids, such as for propellers for boats and ships or for transporting and stirring liquids. In addition, the blades and preferably the front shutter elements and possibly the silencer ribs belonging to the propeller according to the invention can be constructed so that each can be rotated about its axis, whereby these axes are radial in relation to the hub of the propeller. Thus, the leaves and preferably and possibly the silencer ribs can all be rotatable together and/or individually and can be placed in the desired position, for regulating the pitch angles of the leaves, the blind elements and/or the silencer ribs together and/or, if desired, individually.

Claims

1. Propeller, comprising a hub (1) and at least two concentric blades (2) which project radially from the hub and which have a sharp pitch angle (a), where the side of the blade which during the rotation of the propeller first hits the fluid is the leading edge (3) and the opposite edge is the rear edge (4) and where the side that hits the fluid is the pressure side (5) and the opposite side the vacuum side, vessel characterized in that on the front side, in the direction of rotation, of each blade (2), partly in front of its leading edge (3) a centric, wing-shaped front shutter element (7) is arranged which is largely parallel to the blade and which partially projects into the blade's vacuum side (6) so that a gap (8) is formed between the front shutter element and the blade.

2. Propeller in accordance with claim 1, characterized in that a centric, wing-shaped silencer rib (9) is arranged on the back of each blade (2) largely parallel to the blade, whereby a gap (10) is formed between the silencer rib and the blade.

3. Propeller in accordance with claim 2, characterized in that on the back side of each silencer rib (9) at each blade (1) a second, possibly more, silencer ribs (11) are arranged, whereby the latter is centric and largely parallel to the blade , whereby a gap (12) is formed between the front muffler rib (9) and the rear muffler rib (11).

4. Propeller in accordance with claim 2 or 3, characterized in that the silencer ribs (9,11) are arranged at least partially on the pressure side of the blade (2).

5. Propeller in accordance with one of claims 1-4, characterized in that the front shutter element (7), the blade (2) and the silencer rib (9) form a blade unit which is concave when viewed from the pressure side (5).

6. Propeller in accordance with one of claims 1-5, characterized in that the blade (2) is concave when viewed from the pressure side (5).

7. Propeller in accordance with one of claims 1-6, characterized in that the front shutter element is concave when viewed from the pressure side (5).

8. Propeller in accordance with one of claims 1-7, characterized in that the silencer ribs (9,11) belonging to the propeller are concave when viewed from the pressure side.