SE457277B - Axiell flaekt med stabil driftfoerhaallande, aeven vid smaa volymtal, erhaalles genom alternativa urfoeranden som tillfoer energi i flaektens navomraade - Google Patents

Description

15 20 25 30 35 457 277 2 för starkt buller, varför de redan av akustiska skäl är oönskade.

På grund av den okontrollerbart varierande arbets- uppträder ytterligare, dynamiska belastningar, som kan leda till vibrationsbrott på de roterande fläkt- skovlarna och till vibrationer i hela anläggningen.

Bullernivân stiger och på grund av det instabila drifts- punkten förhâllandet uppträder bullernivâvariationer, som är oangenäma för det mänskliga örat och som av fackfolk kallas för “pumpning". Man har redan föreslagit olika åtgärder för att stabilisera strömningen. Exempelvis visar DE-PS 697 816 anordnandet av ett i förhållande till fläktaxeln koncentriskt, ringformigt styrbleck på fläkthjulets trycksida. CH-PS 288 243 visar anord- nandet av ett ledhjul före fläkthjulet och en mellan dessa båda hjul koaxiellt anordnad, cylindrísk ring vid en axialströmningsmaskin av inledningsvis nämnt slag. I DE-AS l0 64 191 är en navring eller navringar anordnade mellan fläkthjulet och ett efterledhjul.

Eventuellt kan sådana navringar även anbringas efter efterledhjulet. Vid en annan utföringsform är en stabili- seringsyta anordnad före fläktskovelinloppet, exempel- vis enligt Gebrauchsmusterskrift 19 49 833. Inga av de ovan nämnda åtgärderna ger emellertid tillfredsställande resultat. Visserligen verkar det som om man genom dessa åtgärder uppnår en viss stabilisering av strömningen men fortfarande uppträder de oönskade separationsfenomenen, som diskuterats ovan. DE-PS 14 28 077 visar anordnandet av en ringspalt för âterföring av medium i rummet före fläkthjulet och i en vidareutveckling anordnandet av en stabiliseringanordning i form av en förbikopplingskanal med återströmningsgaller. Även vid dessa anordningar sta- biliseras separationsfenomenen lokalt men kan ej förhind- ras, helt bortsett från att de i ovan nämnda skrifter föreslagna åtgärderna även är ganska dyra. Mot bakgrund av detta verkar det ej som om "navdödvattnet", kan mins- kas genom dessa åtgärder. Ändamålet med föreliggande uppfinning är att undan- 10 15 20 25 30 35 457 277 3 röja de ovan nämnda nackdelarna genom àstadkommandet av en anordning för att undvika de pâ fläkthjulsnavet och/ eller i skovelkanalerna uppträdande separationsfenomenen med tillhörande, oangenäma konsekvenser till relativt làg, översiktlig kostnad vid axialmaskiner för största möjliga volym- och tryckförhállanden eller -tal och högst möjliga reaktionsgrad.

Dessa ändamål uppnås enligt uppfinningen med en axiell strömningsmaskin, vars konstruktion och särdrag framgår av patentkraven 1-7.

Vid en axiell strömningsmaskin enligt uppfinningen, som har en av ett exempelvis cylindriskt hus omgivet fläkthjul, är det föredraget att åstadkomma en gränsskikts- utsugning via en vakuumkälla från det omrâde, där risk för separation föreligger, varvid sugledningen företrä- desvis utgâr från en zon i fläkthjulets utloppsområde.

Man kan även åstadkomma en gränsskiktsacceleration i fläkthjulets inloppsomrâde exempelvis via en tryckled- ning. Härvid kan det bortsugna mediet i en sluten sekun- därslinga utnyttjas för gränsskiktsacceleration.

Uppfinningen undanröjer således fläktkurvinstabili- teten,eller bättre uttryckt förskjuter separationspunk- ten i riktning mot mindre volymström,för att på detta sätt öka och utvidga det stabila arbetsområdet. Med uppfinningen sänks bullernivån även vid strypta drifts- tillstând och slutligen möjliggöres en âsyftad minskning av navförhâllandet, dvs strömningen i icke genomsläppan- de delen av fläkthjulet, varigenom hastighetsprofilen vid flaskinutloppet utjämnas, medan dödvattenkärnan, som vid strömningsövergângen från det av navkroppen betingade ringtvärsnittet till det vid maskinutloppet anslutande cirkeltvärsnittet bildar ett anslutande rör, minskas. Uppfinningen undviker således icke blott fläkt- kurvinstabiliteten eller minskar denna i riktning mot kraftigare strypning utan håller samtidigt reaktionsgra- den hög, uppnår stort volymförhâllande samt utjämnar has- 10 15 20 25 30 35 457 277 4 tighetsprofilen vid maskinutloppet.

För detta ändamål föreslås enligt uppfinningen att energi tillföres det omrâde, där risk för separation föreligger, antingen genom en tryckhöjning före och/eller efter fläkthjulet eller genom gränsskiktsutsugning från det omrâde, där risk för separation föreligger, eller genom gränsskiktsacceleration. Det uppnås flera fördelar med lösningen enligt uppfinningen: Kompakthet, högre reak- tionsgrad, stora volymförhâllanden eller volymtal, stora tryckförhållanden eller trycktal (vilket motsvarar en hög effekttäthet), utvidgning av det stabila arbetsområ- det, dvs förskjutning av separationspunkten mot mindre volymströmmar, förbättring av bullerförhâllandet, utjäm- ning av hastighetsprofilen vid maskinutloppet osv.

Uppfinningen kommer att beskrivas närmare nedan med hjälp av utföringsexempel under hänvisning till medföl- jande ritningar.

Fig 1 visar från sidan och schematiskt en första utföringsform av en axialfläkt enligt uppfinningen.

Fig 2 visar en variant till anordningen i fig l.

Fig 3 visar en andra variant på uppfinningen.

Vid den i fig l visade axialfläkten sker energitill- förseln på utsidan av fläkthjulet l, vilket omges av ettcäß lindriskt hus 2, som i strömningsriktningen sett är in- kopplat efter ett efterledhjul 3. Fläkthjulet l är för- kopplat med ett koaxiellt hjälpfläkthjul 4, vars skovlar har mindre radiell utsträckning än huvudfläkthjulets l skovlar, vilket framgår av figuren. Detta hjälpfläkthjul 4 kan omges av en koaxiell, ringformad skiljevägg 5 i form av en ytterring, vars diameter är mindre än husets 2 diameter. En sådan skiljevägg 5 är i många fall fördel- aktig,dock inte alltid nödvändig. Härvid avstämmes fläkt- hjulet l och hjälpfläkthjulet 4 så till varandra, att det vid utloppet 6 från fläkthjulet âstadkommes en över hela skovelhöjden konstant, total tryckhöjning. Det axiella försättsfläkthjulet eller hjälpfläkthjulet 4 kan, såsom visas i fig 1, ha en rotationsriktning (pil 7), som 10 15 20 25 30 35 457 277 5 är motsatt fläkthjulets rotationsriktning (pil 8), men kan även rotera i sama riktning som fläkthjulet.

I sistnämnda fall måste ett ledhjul inkopplas efter hjälpfläkthjulet. Det hjälpfläkthjul, som är anordnat i navområdet, kan vara tillordnad en egen, separat driv- motor. Drivningen kan dock även erhållas från huvudfläkt- hjulets drivning. På grund av hjälpfläkthjulets lilla ytterdiameter kan detta roteras med högre varvtal. Den till hjälpfläkthjulet tillordnade ytterringen 5 kan vara stationär men kan även rotera med hjälpfläkthjulet. Yt- terringen kan, vilket visas i fig l, sträcka sig i axial- riktningen en sträcka, som är lika med eller mindre än hjälpfläkthjulets längd, varvid ringen befinner sig utan- för fläkthjulet. Ytterringen kan i axialriktningen ha en större längd än hjälpfläkthjulet och härvid sträcka sig in i omrâdet för fläkthjulet. Fläkthjulet 1 är tillord- nat en med detta hjul roterande mellanring 9, som har samma axialla längd som fläkthjulet eller sträcker sig över en del av hjulets längd och sträcker sig företrädes- vis utanför fläkthjulets inloppsområde 10, varvid denna rings diameter är större än diametern för ytterringen 5 och varvid ringen 9 börjar i området för ringens 5 bakre ände. Med hjälp av ytterringen 5 uppdelas således till- strömningen till axialsteget i en huvudström ll och en biström 12, som bibringas mer energi. Mellanringen 9 förhindrar blandning av huvud- och biströmmen i inlopps- området för fläkthjulet eller över dettas hela axiella utsträckning.

Vid anordningen i fig 1 utgår man således från det kända faktum, att relativströmmen genom fläkthjulet i området för fläkthjulnavet måste omlänkas så mycket som möjligt, varigenom belastningen på skovelgallret 1 nav- omrâdet blir speciellt stor och varigenom även en spe- ciell risk för separation av relativströmmen föreligger.

De ovan beskrivna åtgärderna tjänar till att minska energitillförseln 1 profilsnitten, vilka ligger innanför det navomrâde, där risk för separation föreligger, för 457 277 10 15 20 25 30 35 6 att i så hög grad som möjligt undvika de ovan nämnda riskerna. Eftersom å andra sidan den tillförda energin (motsvarar den totala tryckökningen Apt) i alla skovel- snitten skall hållas konstant, utjämnas vid utförings- formen i fig 1 den minskade energitillförseln i fläkt- hjulets navomrâde genom en ytterligare energitillför- sel före fläktskovelinloppet,varvid på detta Sätt den i varje profilsnitt tillförda energin hålles konstant enligt formeln: Apt, börvärdet = Apt, L reducerad + Apt, V + Apt, N = kon- stant, varvid Apt, L utgör den i fläkthjulet alstrade tryckökningen, Apt, V utgör den framför fläktskovelinlop- pet alstrade tryckökningen och Apt, N utgör den efter fläktskovelutloppet alstrade tryckökningen, medan Apt ut- gör den totala tryckökningen, dvs den tillförda energin.

Vid den i fig 2 visade utföringsformen sitter fläkt- hjulet 14 på navet l3, vilket hjul omges av ett cylind- riskt hus 15 och efter vilket i genomströmningsriktningen enligt pil 17 ett efterledhjul l6 är inmonterat. I detta fall är efter fläkthjulet l4 ett med detta koaxiellt hjälpfläkthjul 18 inkopplat, vars skovlar har mindre ra- diell utsträckning än huvudfläkthjulets skovlar. Éfter detta hjälpfläkthjul 18 är i genomströmningsriktningen sett ett hjälpledhjul 19 med ungefär samma storlek in- kopplat. Dessutom är en med de olika hjulen'koaxiell, ringformig skiljevägg i form av en ytterring 20 anordnad, vars diameter är mindre än husets diameter och som om- ger hjälpfläkthjulet 18, företrädesvis även hjälpledhju- let 19. Härvid är fläkthjulet och hjälpfläkthjulet så avstämda till varandra, att strömningen vid maskinens utlopp undergâr en konstant energitillförsel över hela ringtvärsnittet. Hjälpfläkthjulet 18 kan rotera i samma riktning (pil 21) som fläkthjulet eller huvudfläkt- hjulet 14 formen i fig l rotera i motsatt riktning mot huvudfläkt- hjulet. Hjälpfläkthjulet kan liksom den tidigare beskriv- na varianten tillordnas en egen, separat drivmotor. Hjälp- (pil 22) men kan även såsom vid utförings- 10 15 20 25 30 35 457 277 7 fläkthjulets drivning kan även erhållas från fläkthju- lets drivenhet. Den till hjälpfläkthjulet tillordnade ytterringen 20 kan vara stationär men kan även rotera med hjälpfläkthjulet. Den till hjälpfläkthjulet till- ordnade ytterringen sträcker sig över en sådan sträcka i axiell riktning, som approximativt motsvarar längden för hjälpfläkthjulet och/eller ledhjulet, varvid den befinner sig utanför omrâdet för det efter fläkthjulet kopplade ledhjulet. Denna ytterring måste således åt- minstone ligga mittför hjälpfläkthjulet men företrä- desvis även omge hjälpledhjulet, dock icke sträcka sig in i det efter fläkthjulet eller huvudfläkthjulet in- kopplade ledhjulet. Den hjälpfläkthjulet tillordnade ytterringen kan även sträcka sig in i området för det efter fläkthjulet inkopplade ledhjulet och härvid upp- dela detta hjul i ett ytterledhjul och ett innerledhjul.

I stället kan man välja en till huvudledhjulet tillord- nad, separat ytterring 23, som är skild från ytter- ringen 20. I alla dessa fall kommer fläkthjulets på- verkan att uppdelas i en genom det yttre ledhjulet ström- mande huvudström enligt pil 24 och en biström 25, vilken strömmar genom hjälpfläkthjulet och 1 vilken det ytter- ligare energitillskottet åstadkommas inuti hjälpfläkt- hjulet. Detta ändamål uppnås även när fläkthjulet eller huvudfläkthjulet 14 tillordnas en med detta'roterande mellanring 26, vilken sträcker sig över hela axiella längden för fläkthjulet eller över en del av dettas längd och som företrädesvis skjuter utanför fläkthju- lets utloppsområde samt vars diameter exempelvis är mind- re än diametern för hjälpfläkthjulets tillordnade ytter- ring.

Fig 3 visar en variant av en axialfläkt, vilken har ett fläkthjul 30, som omges av ett cylindriskt hus 31 och efter vilket ett ledhjul 32 är inkopplat. I detta fall utsuges medium via en ledning 36 från det område av navet 33, vid vilket risk för separation föreligger, ungefär vid hänvisningssiffran 34 i omrâdet för utloppet 10 15 20 25 457 277 8 35, varvid denna utsugning âstadkommes med hjälp av en icke visad vakuumkälla, till vilken utsugningsledningen 36 är ansluten. Utsugningen åstadkommes i pilens 37 rikt- ning.

Vid en ytterligare, icke visad utföringsform kan man lösa uppfinningsändamålet genom att man vid en axial- fläkt, som likaså har ett av ett cylindriskt hus omgivet fläkthjul och naturligtvis ett känt arrangemang av led- hjul, tillför tryckmedium till fläkthjulets inloppsomrâ- de via en tryckledning.

Vid alla de ovan beskrivna utföringsformerna av axialfläktar förfar man på så sätt, att man för det förs- ta minskar energitillförseln till de profilsnitt, som ligger innanför det navområde, vid vilket risk för sepa- ration föreligger, i detta navomrâde av fläkthjulet för minskning av relativströmningens omlänkning och därmed även av skovelgallerbelastningen, och därmed även sänker den absoluta hastigheten Acu samt för det andra åter till- för energi för utjämning av minskningen i energitillför- sel och för approximativ konstanthâllning av den dimen- sionsbetingade energimängden i alla skovelsnitten före och/eller efter fläkthjulet och därmed höjer APst; exem- pelvis genom att man höjer trycket på dessa ställen eller suger ut energi vid skovelns utlopp eller slutligen åter- för medium vid skovelns utlopp till inloppet. r.

Claims (7)

10 15 20 25 30 457 277 PATENTKRAV

1. l. Axiell strömningsmaskin med ett cylindriskt hus (2) som omger ett fläkthjul (1), vilket är försett med ett nav och ett antal därifrån utskjutande skovlar, vilka har en krökt skovelprofil som ändrar sig längs skovelns längd, och med ett efterledhjul (3) som är anslutet efter fläkthjulet (l) i genomströmningsrikt- ningen, k ä n n e t e c k n a d av att för uppnáende av ett stabilt driftsförhållande vid små volymtal, dvs smà transportmängder, är skovel- profilen i navomrädet mindre krökt än vad som vore fallet med ett fläkthjul (l) med en likformig, total tryckhöjning över dess totala tvärsnitt; och att före fläkthjulet (l) är inkopplat ett med detta koaxiellt, hjälpfläkthjul (4) med skovlar, som har mindre radiell utsträckning och som kompenserar det fel i transportströmmen som är resultat av skovel- profilens mindre krökning medelst den energi som till- förs i navomràdet.

2. Axiell strömningsmaskin enligt patentkrav 1, k ä n n e t e c k n a d av att hjälpfläkthjulet (4) är omgivet av en koaxiell ringformig skiljevägg i form av en ytterring (5), vars diameter är mindre än husets (2).

3. Axiell strömningsmaskin enligt patentkrav l eller 2, att fläkthjulet (1) och hjälpfläkthjulet (4) är avstämda till varandra så att en över hela skovelhöjden k ä n n e t e c k n a d av konstant, total tryckhöjning erhålles vid fläkthjulets utlopp.

4. Axiell strömningsmaskin enligt något av patent- kraven l-3, k ä n n e t e c k n a d av att ett hjälp- ledhjul är inkopplat mellan hjälpfläkthjulet (4) och fläkthjulet (l).

5. Axiell strömningsmaskin med ett cylindriskt hus 10 15 20 25 30 35 457 277 10 “ (2) som omger ett fläkthjul (1), vilket är försett med ett nav och ett antal därifrån utskjutande skovlar, som har en krökt skovelprofil som ändrar sig längs skolvens längd, och med ett efterledhjul (3) som är anslutet i strömningsriktningen efter fläkthjulet, k ä n n e t e c k n a d av _ att för uppnàende av ett stabilt driftsförhállande vid små volymtal, dvs liten transportmängd är skovelpro- filen i navomràdet mindre krökt än vad som vore fallet med ett fläkthjul (l) med likformig, total tryckhöjning över dess totala tvärsnitt; och att efter fläkthjulet (14) är inkopplat ett med detta koaxiellt hjälpfläkthjul (18) med skovlar, som har mindre radiell utsträckning, vilket à sin sida i genomströmningsriktningen har ett ungefär lika stort hjälpledhjul (19) anordnat efter sig; och att åtminstone hjälpfläkthjulet (18): %ch före- trädesvis även hjälpledhjulet (19), är omgivet av en koaxiell ringformig skiljevägg i form av en ytterring (20), vars diameter är mindre än husets.

6. Axiell strömningsmaskin med ett cylindriskt hus (2) som omger fläkthjulet (1), vilket är försett med ett nav och ett antal därifrån utskjutande skovlar, vilka har en krökt skovelprofil som ändrar sig längs skovelns längd, med ett efterledhjul (3) som är anordnat efter fläkthjulet i strömningsriktningen, k ä n n e t e c k n a d av att för uppnående av ett stabilt driftsförhàllande vid små volymtal, dvs liten transportmängd är skovelpro- filen i navomràdet mindre krökt än vad som vore fallet vid ett fläkthjul (1) med en likformig, total tryckhöj- ning över dess totala tvärsnitt; och att en gränsskiktsutsugning ur det separationsris- kabla omrâdet är anordnat medelst en vakuumkälla för att kompensera det fel i transportströmmen som är '14 resultat av skovelprofilens mindre krökning medelst den energi som tillförs i navomrádet. 10 15 457 277 ll

7. Axiell strömningsmaskin med ett cylindriskt hus som omger ett fläkthjul, vilket är försett med ett nav och ett antal därifrån utskjutande skovlar med en krökt skovelprofil som ändrar sig längs skovelns längd, med ett efterledhjul som är anordnat efter fläkthjulet i strömningsriktningen, k ä n n e t e c k n a d av att för uppnående av ett stabilt driftsförhállande vid små volymtal, dvs liten transportmängd, är skovel- profilen i navomrâdet mindre krökt än vad som vore fallet med ett fläkthjul (1) med en total, likformig tryckhöjning över dess totala tvärsnitt; och att i fläkthjulets inloppsomràde erhålles en gränsskiktsacceleration. exempelvis medelst en tryck- ledning, för att kompensera det fel i transportströmmen som är resultat av skovelprüfilens mindre krökning medelst tillförd energi i navomrâdet.