SE448018B

SE448018B - Hogeffektsradialflekt

Info

Publication number: SE448018B
Application number: SE8006990A
Authority: SE
Inventors: J Zierep; R Schilling; H-W Roth; H Leist; F Kozel
Original assignee: Punker Gmbh
Priority date: 1979-10-08
Filing date: 1980-10-07
Publication date: 1987-01-12
Also published as: SE8006990L; DK148008B; DK425880A; GB2063365B; DE2940773C2; SE448018C; GB2063365A; DK148008C; FR2467309B1; DE2940773A1; FR2467309A1

Description

15 20 25 30 35 448 018 2 bilda en vinkel av 10-30° med den från denna kröknings- medelpunkt utgående och till skovlarnas ät täckskive- sidans yttersta ändpunkt (skovelbörjan) sig sträckande radien. _ Med uppfinningen uppnås en optimal effekttäthet vid ungefär lika stort wt och nopt genonnett väsentligt större oopt, vartill en i förhållande till kända medel väsent- ligt förbättrad Cr-fördelning utgör förutsättning. Härvid utgår man från att detta ändamål bäst uppnås genom att man å ena sidan ger täckskivan en svag krökning och å andra sidan åstadkommer en relativt stor spalt, vilken ger en energirikare strömning: stora spaltbredder och en ringa krökning åstadkommer ringa omlänkningsförluster vid täckskivan och ger också mindre stötförluster vid skovelsugsidorna i närheten av täckskivan och därmed en mer likformig Cr-fördelning, vilket betyder hög och op- timal energiomvandling i löphjul med stor effekttäthet.

Högre effekttätheter strandadetﬂdigare på att inga större genomströmningstal kunde uppnås, eftersom omlänknings- problemet inte längre kunde lösas ordentligt, då det gäll- de att åstadkomma större transportvolymer. Numera åstad- kommes detta genom en förbättring av Cr-fördelningen, gvilket leder till ett högre øopt. En ytterligare fördel med uppfinningen och härvid med det föreslagna förhål- landet mellan inloppsdiametern och skovelinnerdiametern består i en framställningsteknisk förbättring, eftersom invändigt utskjutande skovlar kan bringas till anligg- ning i en svetsnings- eller monteringsanordning med inner- kanten i spår, alltså anbringas exakt, och denna kärna också kan förbli i hjulet under täckringsmonteringen.

Detta ger under skovelfastsättningen (svetsning, nitning osv) en oförändrad centrering av täckringen, så att hjul- kroppen därefter icke kräver något som helst eller mycket ringa riktarbete. Det riktiga valet av förhållandena mel- lan diametrarna ger vidare också möjlighet att utnyttja ett mindre, optimalt skoveltal, vilket reducerar fram- ställningskostnaderna och förenklar framställningen. Det 10 15 20 25 30 35 448 018 3 tidigare upptagandet av insugningsströmningen genom sko- velgittret till följd av det enligt uppfinningen före- “slagna förhållandet mellan inloppsdiametern och skovel- innerdiametern ger dessutom strömningstekniska fördelar.

Slutligen bör också nämnas att den nya radialfläkten har särskilt gynnsamt bullerförhållande.

För ordningens skull bör påpekas, att värdet "S" av- ser en konstruktiv storhet, som vid realisering uppvisar vissa tillverkningsfel, exempelvis centrumförskjutning av inströmningsdysan mot hjulet, rundhetsfel hos hjulet osv. Det rör sig således om ett medelvärde, som erhålles ur konkreta mätvärden hos en fläkt.

Uppfinningen skall nu beskrivas närmare under hänvis- ning till bifogade ritningar, vilka-visar utföringsexem- pel på uppfinningen.

Fig 1 visar schematiskt Cr-fördelningen över den yttre skovelbredden i beroende av spaltbredden vid en utförings- form av uppfinningen.

Fig 2 visar ”en första utföringsform_av uppfinningen från sidan.

Fig 3 visar utföringsformen enligt fig 2 framifrån.

Fig 4 och 5 motsvarar fig 2 och visar två ytterligare varianter av uppfinningen.

Fig 6 motsvarar fig 4 och 5 och visar en ytterligare utföringsform av uppfinningen.

Fig 7 visar schematiskt en ytterligare utföringsform av uppfinningen framifrån.

Fig 8 visar utföringsformen enligt fig 7 från sidan och delvis i sektion. h Fig 9 motsvarar fig 4, 5 och 6 och visar en detalj vid en ytterligare utföringsform av uppfinningen i större skala och i sektion.

Fig 10 visar en dimensionslös framställning av den med uppfinningen i förhållande till teknikens ståndpunkt åstadkomma förbättringen.

Vid högeffektsradialfläkten enligt uppfinningen är det, såsom exempelvis framgår av fig 7 och 8, fråga om en fläkt, 10 15 20 25 30 35 448 018 4 som exempelvis har en spiralformig kåpa l med en vid sidan anordnad inströmningsdysa 2 och ett löphjul 3 med skovlar 4. Skovlarna kan vara utformade som profilerade eller också som icke profilerade skovlar, varvid de i sist- nämnda fall kan vara cirkelbågformigt krökta, men de kan också vara utformade som skovlar med parabelformig krökning eller också som raka skovlar. Löphjulet 3 är vid den mot inströmningsdysan vända sidan täckt medelst en uppifrån nedåt och utåt sig sträckande täckskiva 5, vars inloppsområde med den minsta diametern do överlappar in- strömningsdysans däremot vända ände och täcker denna utåt under bildande av en ringspalt med spaltbredden S.

I fig 2 föreligger mellan täckskivan 10 och inström- ningsdysan ll en spalt S, varvid den täckskivans sträck- ning bestämmande, cirkelbâgformiga kurvan beskrives med en krökningsradie, som förhåller sig till den minsta dia- metern do för täckskivans inloppsområde (inloppsdiametern) som 0,225-0,280 till l, medan denna minsta diameter för täckskivans inloppsområde (inloppsdiametern) förhåller sig till spaltbredden S som l till 0,01-0,02. Täckskivans kur- va kan såsom vid det visade utföringsexemplet vara cirkel- bâgformig men kan också vara paraboliskt eller hyperboliskt utformad. Den kan slutligen också vara beskriven med en radie eller av flera delar med flera radier, varvid all- mänt förhållandet mellan radien R och inloppsdiametern do är 0,21-0,30 till 1. Inloppsdiametern do förhåller sig å sin sida till skovelinnerdiametern dl, dvs till diame- tern för den kring löphjulets axel beskrivna, skovelinner- kanterna innehållande cirkeln, som 0,97-1,06 till 1, före- trädesvis som 1,01-1,06 till l. Skovelinnerdiametern dl förhåller sig till utträdesdiametern dz som 0,54-0,80 till l, vid utföringsformen enligt fig 2 speciellt som 0,77 till l. Utträdesdiametern d2 förhåller sig vid utförings- formen enligt fig 2 till skovelbredden bz vid skovlarnas utträdeskant speciellt som l till 0,36, varvid det totala gynnsamma området är 1 till 0,25-0,40, företrädesvis l till 0,27-0,38. Härvid förhåller sig, såsom framgår av 10' 15 20 25 30 35 448 018 5 fig 2, avståndet bo i löphjulsaxelns riktning (pilen 12) mellan navskivan 13 och det genom täckskivans 10 krök- ningsmedelpunkt och punkten 14 sig sträckande planet till den minsta diametern do för täckskivans inloppsområde (inloppsdiametern) som 0,52-0,70 till l.

I fig 10 visas en dimensionslös framställning av den med uppfinningen i förhållande till teknikens ståndpunkt uppnådda förbättringen vad avser wt och nt över o.

Vid utföringsformen enligt fig 4 bildar det med nav- skivans 15 plan parallella planet 16, vilket sträcker sig genom täckskivans krökningsmedelpunkt 17 och yttersta ände 18, en vinkel p av lO-30° med den från krökningsme- delpunkten 17 utgående och till skovlarnas 20 åt täck- skivesidan yttersta ändpunkt 19 (skovelbörjan) sig sträc- kande radien.

Vid utföringsformen enligt fig 4 förhåller sig vid en vinkel y av 12-160 mellan tangenten 22 till täckskivan 23 vid dennas utloppssidekant och navskivans 15 plan eller ett med detta parallellt plan skovelinnerdiametern dl till utträdesdiametern dz som 0,68-0,72 till l, varvid utträ- desdiametern d2 å sin sida förhåller sig till skovelbred- den bz vid skovlarnas utträdeskant som l till 0,20-0,35.

Vid utföringsformen enligt fig 5 förhåller sig vid en vin- kel Y av 12-160 mellan tangenten 25 till täcksskivan 26' vid dennas utloppssidekant och det med navskivans 27 plan parallella planet 28 skovelínnerdiametern dl till skovel- utträdesdiametern d2 som 0,61-0,64 till l, medan skovel- utträdesdiametern d2 förhåller sig till skovelbredden b2 vid skovlarnas utträdeskant som l till 0,16-0,30. " Vid ett på ritningarna icke närmare visat ytterli- gare utföringsexempel på uppfinningen förhåller sig vid en vinkel y av 12-l6° mellan tangenten till täckskivan vid dennas utloppssidekant och navskivans plan skovel- innerdiametern dl-till utträdesdiametern dz som 0,54-0,57 till 1, medan skovelutträdesdiametern d2 förhåller sig till skovelbredden bz vid skovlarnas utträdeskant som l till 0,12-0,25. 10 15 20 25 30 35 448 018 3 6 I fig 6 visas en ytterligare utföringsform av upp- finningen, vid vilken utföringsform navskivans 30 skov- larna uppbärande, yttre kantområde är bockat i riktning bort från täckskivan 31 en vinkel 6 av 10-25°, såsom vi- sas vid 32, medan vinkeln Y mellan tangenten 33 till täckskivan 31 vid dennas utloppssidekant och navskivans 30 plan eller ett med detta parallellt plan 34 är 20-30°- I detta fall avtager skoveldjupet t från navskivan 30-32 mot täckskivan 31 i förhållandet l till 0,7-0,8, medan den mittre skovelinnerdiametern dlm förhåller sig till som 0,80-0,95 till 1.

Den mittre skovelbredden bzm vid skovlarnas utträdes- kant förhåller sig till den mittre utträdesdiametern dzm som O,35:0,50 till 1. Vid denna utföringsform för- håller sig slutligen den största ytterdiametern dz den mittre utträdesdiametern dzm i det omrâde, där skovelutträdeskanten 35 sammanstöter med täckskivans 31 utloppssideområde, dvs vid området för punkten 36, till den mittre skovelutträdesdiametern dzm som l till 0,85-0,95.

Det torde inses, att ovan beskrivna optimering av inströmningsdysa, spaltgeometri och hjultäckskivekrök- ning ger en radiell hastighetskomponent Cr längs skovel- inträdeskanterna, vilken är så likformigt fördelad som möjligt och så stor som möjligt, vilket slutligen leder till en bättre fyllning av hjulbredden och därmed en högre effekttäthet. Vid starkt krökt täckskiva och stora volymtal skulle strömningen lämna täckskivekonturen, Opt mot större $-värde skulle vara omöjlig t o m vid motsvaran- varför en förskjutning av den bästa punkten $ de förstoring av skovelinträdesvinkeln Bl. Vid svagt krökta täckskivor och trång spalt skulle visserligen strömningen längs täckskivan kunna bringas till anligg- ning men är Cr-fördelningen och även storleken av denna radiella hastighetskomponent fortfarande mycket olikfor- mig. Först genom den enligt uppfinningen svagt krökta täckskivan i förening med en större.spalt, som medför en energirikare strömning¿ uppnår man en ökning av såväl 10 15 20 25 30 35 448 018 7 trycktalet wè som verkningsgraden nt och en förbättring av Cr-fördelningen. Stora spaltbredder ger inte bara 'ringa omlänkningsförluster vid hjultäckskivan utan dess- utom mindre stötförluster vid skovelsugsidorna i när- heten av täckskivan och därmed en likformigare Cr-för- delning. En hög och optimal energiomvandling i löphjul med stor effekttäthet möjliggöres endast med hjälp av hjultäckskivor med ringa krökning i kombination med stor spalt. Detta visas i fig 1, som visar Cr-fördel- ningen vid tvâ spaltbredder S1 och S2 över hjulbredden vid ett bestämt "dl".

I fig 7 och 8 visas en utföringsform av uppfinning- en med samtliga detaljer. Kâpan sträcker sig längs en logaritmisk spiral med en stigning, som med avseende på grunacirkeln 40 optimalt ligger vid 7,s°-s,s°. Far- hållandet mellan grundcirkeln 40 och inloppsdiametern 41 liksom kåpbredden 42 är likaledes av betydelse. För- hållandet mellan diametrarna 40 och 41 har redan beskri- vits utförligt ovan. Diametern 41 förhåller sig till kåpbredden som l till 0,8-1,25. Läget för tungan 45 är likaledes av betydelse. Vinkeln 46 mellan den tangent till tungan, som sträcker sig genom löphjulsaxeln 47, och normalen 48, är 20-350. Av betydelse är vidare den vinkel 5, som dysytterväggen bildar med löphjulsaxeln 47, den s k dysvinkeln, vilken i föreliggande fall lämp- ligen är 30-400, spalten e mellan navskivan 50 och mot- svarande kåpvägg Sl samt spaltens förhållande till dia- metern 40, vilket är 0,07 max. till 1, samt slutligen också spaltlängen u i förhållande till spaltbredden SI såsom exempelvis visas i fig 9, där dysan har hänvis- ningsbeteckningen 51 och täckskivan har hänvisningsbe- teckningen 52, medan 53 är en kâpdel. Inströmningsdysan är härvid utvidgad vid dyshalsen för att omlänka vägg- strålen i själva spalten tangentiellt i förhållande till täckskivekonturen, såsom tydligt visas i fig 9 vid 55.

Förhållandet s:u uppgår till 0,15-0,5.

Löphjulet har vid de på ritningarna visade utförings- 448 018 8 formerna 8-18 skovlar. Det exakta skoveltalet är härvid naturligtvis beroende av rådande skovelinträdes- och Futträdesvinklar. Exempelvis kan man vid en skovelinträ- desvinkel Bl av l5° och en skovelutträdesvinkel BZ av 360 välja ett skoveltal av 12 som optimalt antal. Vid en skovelinträdesvinkel Bl av 180 och en skovelutträdes- vinkel B2 av 46° kan man exempelvis betrakta ett skovel- tal av l4-l5 som optimalt antal.

Claims

10 15 20 25 30 4-48 013 PATENTKRAV

1. Högeffektsradialfläkt, vilken har en kåpa med en vid sidan anordnad inströmningsdysa och ett motsvarande löphjul, som har icke profilerade skovlar, exempelvis cirkelbågsskovlar, och som är täckt med en cirkelbàgfor- migt, paraboliskt eller hyperboliskt krökt täckskiva (10, 23), vars inloppsomrâde med den minsta diametern (do) överlappar inströmningsdysans däremot vända ände och täc- ker denna utåt under bildande av en ringspalt, k ä n - n e t e c k n a d därav, att den täckskivans (10, 23) sträckning bestämmande kurvan beskrives med en eller flera radier (R), som förhåller sig till den minsta diametern (do) för täckskivans (10, 23) inloppsområde (inloppsdia- metern) som 0,21-0,30 till 1, att ringspaltens spaltbredd (S) förhåller sig till inloppsdiametern (do) som 0,010-0,020 till 1 och att ínloppsdiametern (do) förhåller sig till skovelinnerdiametern (dl) som 0,97-1,06 till 1.

2. Radialfläkt enligt patentkravet 1, t e c k n a d därav, att det med navskiveplanet (15) k ä n n e - parallella, genom täckskivans (23) krökningsmedelpunkt (17) sig sträckande planet (16) bildar en vinkel (p) av 10-30° med den frân denna krökningsmedelpunkt (17) ut- gående och till skovlarnas (20) åt täckskivesidan yttersta ändpunkt (19) (skovelbörjan) sig sträckande radien.

3. Radialfläkt enligt patentkravet 1 eller 2, k ä n n e t e c k n a d därav, att inloppsdiametern (do) förhåller sig till skovelinnerdiametern (dl) som 1,01-1,06 till l.

4. Radialfläkt enligt något av de föregående patent- kraven, k ä n n e t e c k n a d därav, att den täck- skivans (10, 23) sträckning bestämmande kurvan beskrives med en eller flera radier (R), som förhåller sig till den minsta diametern (do) för täckskivans (10, 23) in- loppsomrâde (inloppsdiametern) som 0,225-0,280 till 1.