RU2377445C1 - Axial rotor - Google Patents
Axial rotor Download PDFInfo
- Publication number
- RU2377445C1 RU2377445C1 RU2008137218/06A RU2008137218A RU2377445C1 RU 2377445 C1 RU2377445 C1 RU 2377445C1 RU 2008137218/06 A RU2008137218/06 A RU 2008137218/06A RU 2008137218 A RU2008137218 A RU 2008137218A RU 2377445 C1 RU2377445 C1 RU 2377445C1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- impeller
- blades
- blade
- axial
- rotation
- Prior art date
Links
Images
Classifications
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F04—POSITIVE - DISPLACEMENT MACHINES FOR LIQUIDS; PUMPS FOR LIQUIDS OR ELASTIC FLUIDS
- F04D—NON-POSITIVE-DISPLACEMENT PUMPS
- F04D29/00—Details, component parts, or accessories
- F04D29/26—Rotors specially for elastic fluids
- F04D29/32—Rotors specially for elastic fluids for axial flow pumps
- F04D29/325—Rotors specially for elastic fluids for axial flow pumps for axial flow fans
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F04—POSITIVE - DISPLACEMENT MACHINES FOR LIQUIDS; PUMPS FOR LIQUIDS OR ELASTIC FLUIDS
- F04D—NON-POSITIVE-DISPLACEMENT PUMPS
- F04D29/00—Details, component parts, or accessories
- F04D29/66—Combating cavitation, whirls, noise, vibration or the like; Balancing
- F04D29/661—Combating cavitation, whirls, noise, vibration or the like; Balancing especially adapted for elastic fluid pumps
- F04D29/666—Combating cavitation, whirls, noise, vibration or the like; Balancing especially adapted for elastic fluid pumps by means of rotor construction or layout, e.g. unequal distribution of blades or vanes
Abstract
Description
Изобретение относится к области вентиляторостроения, а именно к рабочим колесам осевых вентиляторов, и может быть использовано в рабочих колесах осевых компрессоров, насосов и турбин, а также в воздушных винтах летательных аппаратов, ветроэнергоустановок и в гребных винтах судов.The invention relates to the field of fan building, namely to the impellers of axial fans, and can be used in the impellers of axial compressors, pumps and turbines, as well as in the propellers of aircraft, wind turbines and in the propellers of ships.
Из уровня техники известны рабочие колеса осевых вентиляторов и компрессоров.The impellers of axial fans and compressors are known in the art.
Так, в Каталоге ОАО «МОВЕН» за 2006 год «Вентиляторы общего назначения. Канальные вентиляторы» на стр.89, [1], представлен струйный осевой вентилятор с рабочим колесом, включающим втулку и соединенные с ней лопатки.So, in the Catalog of JSC "MOVEN" for 2006 "General purpose fans. Duct fans ”on page 89, [1], presents an axial jet fan with an impeller including a hub and blades connected to it.
В заявке WO 2006/084674, дата публикации 17.08.2006 г., [2], представлено осевое рабочее колесо, содержащее втулку и соединенные с ней лопатки, выполненные с переменой стреловидностью передней кромки, причем концы лопаток соединены между собой кольцом.In the application WO 2006/084674, publication date 08/17/2006, [2], an axial impeller is provided, comprising a sleeve and blades connected thereto, made with varying sweep of the leading edge, the ends of the blades being interconnected by a ring.
Недостатком известных из [1, 2] осевых рабочих колес является наличие в узкополосном спектре звукового давления пиков на лопаточной частоте и ее гармониках, что, как правило, приводит к повышенному шуму при работе вентиляторов с проявлением преобладающих тонов (тональный шум).The disadvantage of axial impellers known from [1, 2] is the presence in the narrow-band spectrum of sound pressure of peaks at the blade frequency and its harmonics, which, as a rule, leads to increased noise during the operation of fans with the manifestation of prevailing tones (tonal noise).
Осевое рабочее колесо, представленное в Каталоге [1], принято за наиболее близкий аналог изобретения.The axial impeller presented in the Catalog [1] is taken as the closest analogue of the invention.
Решаемой технической задачей является снижение на входе в осевое рабочее колесо уровней звуковой мощности и звукового давления.The technical problem to be solved is the reduction of sound power and sound pressure levels at the entrance to the axial impeller.
Технический результат заявленного осевого рабочего колеса по сравнению с наиболее близким аналогом [1] состоит в снижении на входе в осевое рабочее колесо уровней звуковой мощности и звукового давления на лопаточной частоте и ее гармониках.The technical result of the claimed axial impeller compared with the closest analogue [1] is to reduce at the entrance to the axial impeller sound power levels and sound pressure at the blade frequency and its harmonics.
Раскрытие изобретения.Disclosure of the invention.
Осевое рабочее колесо, как и в наиболее близком аналоге [1], содержит втулку и соединенные с ней лопатки, но, в отличие от наиболее близкого аналога [1], лопатки выполнены с переменой стреловидностью передней кромки, направленной в сторону вращения рабочего колеса, а линия, соединяющая в проекции на плоскость, перпендикулярную оси вращения рабочего колеса, ось вращения рабочего колеса, носок профиля лопатки в месте примыкания к втулке рабочего колеса и носок профиля в концевом сечении соседней лопатки, сзади расположенной по ходу вращения рабочего колеса, не выходит за пределы сектора, образованного линиями, проходящими через ось вращения рабочего колеса и носка профиля в концевом сечении соседней лопатки, сзади расположенной по ходу вращения рабочего колеса, с углом ±0,02 углового шага лопаток рабочего колеса.The axial impeller, as in the closest analogue [1], contains a sleeve and blades connected to it, but, in contrast to the closest analogue [1], the blades are made with a change in the sweep of the leading edge directed towards the rotation of the impeller, and a line connecting in projection onto a plane perpendicular to the axis of rotation of the impeller, the axis of rotation of the impeller, the nose of the blade profile at the junction with the hub of the impeller and the nose of the profile in the end section of an adjacent blade, rearward located in the direction of rotation ochego wheels, not beyond the sector formed by the lines passing through the impeller rotation axis and the sock profile end section of the adjacent blade, situated behind the downstream impeller rotation angle ± 0,02 angular pitch impeller blades.
Осевое рабочее колесо характеризуется тем, что концы лопаток соединены между собой кольцом.The axial impeller is characterized in that the ends of the blades are interconnected by a ring.
Осевое рабочее колесо характеризуется тем, что концевые хорды лопаток больше корневых хорд лопаток.The axial impeller is characterized in that the end chords of the blades are larger than the root chords of the blades.
Осевое рабочее колесо характеризуется тем, что угол установки профилей, образующих лопатку, уменьшается по мере удаления от втулки.The axial impeller is characterized in that the installation angle of the profiles forming the blade decreases with distance from the sleeve.
Осевое рабочее колесо характеризуется тем, что прогиб профилей, образующих лопатку, уменьшается по мере удаления от втулки.The axial impeller is characterized in that the deflection of the profiles forming the blade decreases with distance from the sleeve.
Изобретение поясняется чертежами.The invention is illustrated by drawings.
На фиг.1 представлен общий вид осевого рабочего колеса.Figure 1 presents a General view of the axial impeller.
На фиг.2 представлен вид спереди по оси вращения осевого рабочего колеса.Figure 2 presents a front view along the axis of rotation of the axial impeller.
На фиг.3 представлен вид спереди по оси вращения осевого рабочего колеса с кольцом, соединенным с концами его лопаток.Figure 3 presents a front view along the axis of rotation of the axial impeller with a ring connected to the ends of its blades.
На фиг.4 представлен продольный разрез осевого вентилятора с осевым рабочим колесом.Figure 4 presents a longitudinal section of an axial fan with an axial impeller.
На фиг.5 показан график LP(f) узкополосного спектра уровней звукового давления осевого вентилятора с осевым рабочим колесом, принятым за наиболее близкий аналог.Figure 5 shows a graph of L P (f) of the narrow-band spectrum of sound pressure levels of an axial fan with an axial impeller adopted as the closest analogue.
На фиг.6 показан график LP(f) узкополосного спектра уровней звукового давления осевого вентилятора с заявленным осевым рабочим колесом.Figure 6 shows a graph of L P (f) narrow-band spectrum of sound pressure levels of an axial fan with the declared axial impeller.
На фиг.7 показан график LP(At) влияния условия углового межлопаточного шага на уровень звуковых давлений на лопаточной частоте и ее гармониках в контрольной точке на входе осевого вентилятора с заявленным осевым рабочим колесом.7 shows a graph of L P (At) the influence of the conditions of the angular interscapular pitch on the sound pressure level at the blade frequency and its harmonics at the control point at the inlet of the axial fan with the declared axial impeller.
Осуществление изобретения.The implementation of the invention.
Осевое рабочее колесо содержит втулку 1 и соединенные с ней, например, посредством болтового соединения, сварки и т.п. (не обозначено) лопатки 2 (фиг.1, 2) с передней 3 и задней 4 кромками. Передняя кромка 3 каждой из лопаток 2 выполнена с переменной стреловидностью, наклоненной в сторону вращения осевого рабочего колеса. При этом в проекции на плоскость, перпендикулярную оси 5 вращения осевого рабочего колеса (фиг.2), линия, соединяющая ось 5 вращения осевого рабочего колеса носок 6 лопатки 2 в месте примыкания к втулке 1 осевого рабочего колеса, и носок 7 конца соседней лопатки 2А, сзади расположенной по ходу вращения осевого рабочего колеса, не выходит за пределы сектора, образованного линиями, проходящими через ось 5 вращения осевого рабочего колеса и носка 7 концевого сечения соседней лопатки 2А, под углом ±0,02 углового межлопаточного шага t между лопатками 2 и 2А, равного отношения 2π радиан к количеству Z лопаток 2 осевого рабочего колеса: t=2π/Z.The axial impeller includes a
Осевое рабочее колесо может оснащаться кольцом 8, соединенным лопатками 2 (фиг.3), которое является бандажом.The axial impeller can be equipped with a ring 8 connected by blades 2 (figure 3), which is a bandage.
Кроме того, осевое рабочее колесо может выполняться с лопатками 2 с переменной хордой, и/или геометрической круткой (фиг.1), и/или с переменным относительным прогибом профилей (не показано).In addition, the axial impeller can be performed with
Пример предпочтительного выполнения осевого рабочего колеса.An example of a preferred embodiment of an axial impeller.
В предпочтительном выполнении осевое рабочее колесо (фиг.3) содержит не менее пяти лопаток 2, выполненных с увеличивающейся по мере удаления от оси 5 вращения хордой и уменьшающимся по мере удаления от оси 5 вращения углом установки и относительным прогибом сечений профилей лопаток 2. При этом для обеспечения необходимой жесткости концы 6 лопаток 2 могут соединяться между собой кольцом 8.In a preferred embodiment, the axial impeller (Fig. 3) contains at least five
Изобретение функционирует следующим образом.The invention operates as follows.
При вращении осевого рабочего колеса передняя 3 кромка лопатки 2 генерирует звуковые волны. Шум в достаточно удаленной точке перед осевым рабочим колесом, расположенной, например, на продолжении оси 5 осевого рабочего колеса, определяется суммированием сигналов звукового давления от всех точек передних кромок 3 всех лопаток 2. Экспериментально установлено, что сигналы звуковых давлений от всех точек каждой отдельной лопатки 2 коррелированны, а для разных лопаток 2, например соседних лопаток 2 и 2А, не коррелированны. Следовательно, в каждый момент времени сигналы звукового давления от всех точек передней кромки 3 лопатки 2 складываются с учетом амплитуд и фаз распространения. Поэтому передняя кромка 3 лопатки 2 должна иметь такую форму и ориентацию в пространстве, чтобы мгновенная сумма всех сигналов звукового давления от всех точек ее передней кромки 3 стремилась к нулю. Для синусоидального сигнала это означает, что фаза сигналов звукового давления вдоль передней кромки 3 лопатки 2 должна меняться на один период.When the axial impeller rotates, the
Это условие можно обеспечить при расположении в проекции на плоскость, перпендикулярную оси 5 вращения осевого рабочего колеса, на одной прямой оси 5 вращения рабочего колеса, носка 6 лопатки 2 в месте примыкания к втулке 1 и носка 7 соседней лопатки 2А, расположенной сзади лопатки 2 по ходу вращения рабочего колеса (фиг.2), что соответствует угловому межлопаточному шагу t осевого рабочего колеса (далее - условие углового межлопаточного шага). В осевых рабочих колесах, представленных в наиболее близком аналоге [1] и в аналоге [2], это условие не соблюдается.This condition can be provided when the projection is on a plane perpendicular to the axis of rotation of the 5 axial impeller, on one
Для сравнения аэродинамических и акустических характеристик заявленного и принятого за наиболее близкий аналог [1] осевых рабочих колес рабочие колеса были установлены в одинаковые корпуса 9 (фиг.4).To compare the aerodynamic and acoustic characteristics of the declared and adopted as the closest analogue [1] of the axial impellers, the impellers were installed in the same casing 9 (figure 4).
На фиг.5 представлен узкополосный спектр уровня звукового давления в контрольной точке на входе осевого вентилятора с рабочим колесом с четырьмя лопатками, принятым за наиболее близкий аналог [1]. На графике четко выделяются пики на частотах, совпадающих с лопаточной частотой f0=nZ/60 и ее гармониками fk=(k+1)f0 (где n - частота вращения осевого рабочего колеса, об/мин; Z - количество лопаток, k - целое число, равное номеру гармоники), а именно на лопаточной частоте f0, первой f1, второй f2 и третьей f3 гармоник. При этом ширина полосы спектрального анализа составляет 5 Гц.Figure 5 presents a narrow-band spectrum of the sound pressure level at a control point at the inlet of an axial fan with an impeller with four blades, adopted as the closest analogue [1]. Peaks at frequencies coinciding with the blade frequency f 0 = nZ / 60 and its harmonics f k = (k + 1) f 0 (where n is the rotational speed of the axial impeller, rpm; Z is the number of blades, k is an integer equal to the harmonic number), namely, at the blade frequency f 0 , the first f 1 , the second f 2 and the third f 3 harmonics. The bandwidth of the spectral analysis is 5 Hz.
Сравнение с представленным на фиг.6 узкополосным спектром уровней звукового давления в контрольной точке на входе осевого вентилятора с заявленным осевым рабочим колесом с пятью лопатками показывает, что практически отсутствуют пики на частотах, совпадающих с лопаточной частотой f0, ее первой f1, второй f2 и третьей f3 гармониками (ширина полосы спектрального анализа 5 Гц).A comparison with the narrow-band spectrum of sound pressure levels presented in Fig. 6 at a control point at the inlet of an axial fan with the declared axial impeller with five blades shows that there are practically no peaks at frequencies coinciding with the blade frequency f 0 , its first f 1 , second f 2 and third f 3 harmonics (
Для анализа влияния условия углового межлопаточного шага на уровень звуковых давлений в контрольной точке на входе вентилятора (расположенной на оси 5 вращения осевого рабочего колеса и удаленной на 1 м от входа вентилятора) на фиг.7 представлен график зависимости суммарного уровня звукового давления LP на лопаточной частоте f0 и ее гармониках f1, f2, и f3 от относительного шага Δt носка 7 лопатки, равного отношению разности (t-tP) углового t и реального tP углового межлопаточного шага к угловому межлопаточному шагу t: Δt=(t-tP)/t. Из графика следует, что при выходе из диапазона относительного углового шага Δt≥|0,02t| суммарный уровень звукового давления заметно больше, чем при соблюдении условия межлопаточного шага t (Δt=0), при котором суммарный уровень звукового давления LP минимален. Это позволяет данный диапазон признать существенным с точки зрения достижения технического результата - снижения на входе в осевое рабочее колесо уровней звуковой мощности и звукового давления на лопаточной частоте и ее гармониках.To analyze the influence of the condition of the angular interscapular pitch on the sound pressure level at the control point at the fan inlet (located on the axis of
Несовпадение реального углового межлопаточного шага tP от углового межлопаточного шага t может возникнуть в результате неточности изготовления, упругих и/или остаточных деформаций в процессе эксплуатации и других причин.Mismatch of the real angular interscapular pitch t P from the angular interscapular pitch t may occur as a result of manufacturing inaccuracy, elastic and / or permanent deformations during operation, and other reasons.
Промышленная применимость.Industrial applicability.
Уровень раскрытия изобретения достаточен как для разработки, так и для изготовления осевых рабочих колес.The level of disclosure of the invention is sufficient for both the development and manufacture of axial impellers.
ПЕРЕЧЕНЬ ПОЗИЦИЙ И ОБОЗНАЧЕНИЙ К ОПИСАНИЮ ИЗОБРЕТЕНИЯ «ОСЕВОЕ РАБОЧЕЕ КОЛЕСО»LIST OF POSITIONS AND REFERENCES TO THE DESCRIPTION OF THE INVENTION "AXIAL DRIVING WHEEL"
1 - втулка;1 - sleeve;
2 - лопатка;2 - scapula;
2А - соседняя лопатка, расположенная сзади лопатки 2 по ходу вращения осевого рабочего колеса;2A is an adjacent blade located behind the
3 - передняя кромка лопатки 2;3 - the leading edge of the
4 - задняя кромка лопатки 2;4 - the trailing edge of the
5 - оси вращения осевого рабочего колеса;5 - axis of rotation of the axial impeller;
6 - носок лопатки 2 в месте примыкания к втулке 1;6 - toe of the
7 - носок конца лопатки 2А;7 - toe of the end of the
8 - кольцо, соединенное с лопатками;8 - a ring connected to the blades;
9 - корпус осевого вентилятора;9 - axial fan housing;
t=2π/Z - угловой шаг лопаток;t = 2π / Z is the angular pitch of the blades;
Z - количество лопаток в осевом рабочем колесе;Z is the number of blades in the axial impeller;
tP - реальный угловой межлопаточный шаг;t P - real angular interscapular pitch;
Δt=(t-tP)/t - относительный шаг носка 7 лопатки;Δt = (tt P ) / t is the relative pitch of the nose of the
LP(f) - уровень звукового давления исследуемого вентилятора на частоте f;L P (f) - sound pressure level of the studied fan at a frequency f;
f - частота, кГц.f is the frequency, kHz.
f0=nZ/60 - лопаточная частота осевого рабочего колеса;f 0 = nZ / 60 - blade frequency of the axial impeller;
fk=(k+1)f0 - гармоника лопаточной частоты осевого рабочего колеса;f k = (k + 1) f 0 is the harmonic of the blade frequency of the axial impeller;
n - частота вращения осевого рабочего колеса, об/мин;n is the rotational speed of the axial impeller, rpm
k - целое число, соответствующее гармонике лопаточной частоты f0.k is an integer corresponding to the harmonic of the blade frequency f 0 .
Claims (5)
Priority Applications (2)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2008137218/06A RU2377445C1 (en) | 2008-09-17 | 2008-09-17 | Axial rotor |
PCT/RU2009/000429 WO2010033051A1 (en) | 2008-09-17 | 2009-08-26 | Axial rotor wheel |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2008137218/06A RU2377445C1 (en) | 2008-09-17 | 2008-09-17 | Axial rotor |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
RU2377445C1 true RU2377445C1 (en) | 2009-12-27 |
Family
ID=41643063
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
RU2008137218/06A RU2377445C1 (en) | 2008-09-17 | 2008-09-17 | Axial rotor |
Country Status (2)
Country | Link |
---|---|
RU (1) | RU2377445C1 (en) |
WO (1) | WO2010033051A1 (en) |
Families Citing this family (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
CN111255743B (en) * | 2020-03-02 | 2021-10-22 | 广东美的厨房电器制造有限公司 | Fan blade, cooling fan and microwave oven |
Family Cites Families (4)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
SU953277A2 (en) * | 1981-01-16 | 1982-08-23 | За витель f. В.С.Буканов и Н.В.Бойко | Fan impeller |
SU992841A1 (en) * | 1981-11-04 | 1983-01-30 | Ворошиловградский машиностроительный институт | Axial-flow fan runner |
SU1211464A1 (en) * | 1984-04-19 | 1986-02-15 | Институт Горного Дела Со Ан Ссср | Axial sectional vertical fan |
DE102005005977A1 (en) * | 2005-02-09 | 2006-08-10 | Behr Gmbh & Co. Kg | Axial |
-
2008
- 2008-09-17 RU RU2008137218/06A patent/RU2377445C1/en not_active IP Right Cessation
-
2009
- 2009-08-26 WO PCT/RU2009/000429 patent/WO2010033051A1/en active Application Filing
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
WO2010033051A1 (en) | 2010-03-25 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
US7645121B2 (en) | Blade and rotor arrangement | |
EP2960462B1 (en) | Turbine wheel for a radial turbine | |
RU2546350C2 (en) | Supersonic compressor | |
US9004850B2 (en) | Twisted variable inlet guide vane | |
RU2354854C1 (en) | Axial blower or compressor high-rpm impeller | |
RU2682211C2 (en) | Centrifugal compressor impeller with non-linear blade leading edge and associated design method | |
US9353630B2 (en) | Turbine rotor | |
RU2557837C2 (en) | Hydraulic machine impeller, hydraulic machine containing such impeller, and energy conversion plant equipped with such hydraulic machine | |
WO2011011335A1 (en) | Centrifugal compressor diffuser | |
JP2022505328A (en) | Profile structure for aircraft or turbomachinery | |
JP6499636B2 (en) | Vane arrangement with alternating vanes with different trailing edge profiles | |
EP2434094A2 (en) | Steam turbine stator vane and steam turbine | |
US20120230826A1 (en) | Rotor of a turbomachine | |
US10221858B2 (en) | Impeller blade morphology | |
RU2565253C2 (en) | Supersonic compressor rotor and supersonic compressor plant | |
RU2525365C2 (en) | Compressor centrifugal impeller | |
JP2007224866A (en) | Centrifugal compressor | |
RU2377445C1 (en) | Axial rotor | |
RU2429386C2 (en) | Fan unit with free radial wheel rotor | |
KR20180019416A (en) | Centrifugal compressor | |
WO2007091923A1 (en) | Radial- flow impeller (variants), a blade therefor and a tube axial fan provided therewith | |
JP2020536193A (en) | Axial fan blades with wavy wings and trailing edge serrations | |
JP2837207B2 (en) | Guide vanes for axial fans | |
US11168606B2 (en) | Turbine | |
EP3686439B1 (en) | Multi-stage centrifugal compressor |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
MM4A | The patent is invalid due to non-payment of fees |
Effective date: 20170918 |