SE464550B - Kylflaekt av radialtyp foer elektriska motorer - Google Patents

Description

464 550 2 anfallsvinkel. En ytterligare nackdel är att det i praktiken är svårt att utföra de flexibla delarna hos fläktskovlarna så att de är sinsemellan identiskt lika och vid alla varvtal böjs ut exakt lika mycket. Av detta skäl uppstår lätt okontrollerbar obalans hos en kylfläkt av detta slag.

Livslängd och tillförlitlighet hos en sådan kylfläkt tenderar också att bli dålig, bland annat därför att det lätt uppstår vibrationer hos de flexibla delarna, vilket så småningom leder till utmattning och brott.

REnoGöBELsE FÖR UPPFINNINGEN Uppfinningen avser att åstadkomma en kylluftsfläkt av inledningsvis angivet slag, vilken kan anordnas att ge ett approximativt konstant kyl- luftflöde vid varierande varvtal och som har låga förluster och hög till- förlitlighet.

Detta syfte åstadkommas genom de i bifogade patentkrav angivna åtgärderna.

Vid en fläkt enligt uppfinningen är fläktskovlarna i sin helhet vridbara och påverkas av fjäderorgan som ger ett moment på skovlarna som motverkar det av centrifugalkraften på skoveln alstrade momentet. Härigenom kan fläkten enkelt anpassas att ge ett önskat varvtalsberoende hos kylluft- flödet, exempelvis konstant kylluftflöde, inom det för en viss motordrift aktuella varvtalsområdet. Eftersom hela skovlarnas anfallsvinkel kommer att minska vid ökande varvtal kan skovlarna anordnas att arbeta med approximativt optimal anfallsvinkel inom hela varvtalsområdet, varigenom hög verkningsgrad och låga förluster erhålles hos fläkten och därmed hos drivutrustningen i sin helhet. Genom att fläktskovlarna är stela undviks vidare de vibrations- och utmattningsproblem som finns hos fläktar med flexibla skovlar. Vid ett fläkthjul enligt uppfinningen kan vidare skov- larna enkelt förses med mekaniska länkorgan som säkerställer att alla fläkthjulets skovlar alltid arbetar med samma anfallsvinkel. Härigenom kan alltså på ett enkelt sätt all risk för osymmetri och obalans hos fläkten undvikas.

FIGURBESKRIVNING Uppfinningen skall i det följande beskrivas i anslutning till bifogade figurer 1-Ä. Fig 1 visar en utföringsform av uppfinningen, där fig la visar motorn med kylfläkt i ett snitt genom motoraxeln, fig lb visar 3 464 550 motorn och kylfläkten i ett plan vinkelrätt mot motoraxeln och fig 1c visar mera i detalj utformningen av en av fläktskovlarna med sitt fjäder- organ. Fig Za och 2b visar en annan utföringsform, där fläkten är försedd med ett mekaniskt länksystem för säkerställande av inbördes lika anfalls- vinklar hos de olika fläktskovlarna. Fig 2a visar ett snitt genom motorns rotationsaxel och fig 2b ett plan vinkelrätt mot samma rotationsaxel. Fig 2c visar ett exempel på hur ett enda gemensamt fjäderorgan kan anordnas för fläkthjulets samtliga skovlar. Fig 3 visar en alternativ utförings- form, där en fläktskovels axel utnyttjas som fjäderorgan. Fig 4 visar ytterligare en alternativ utföringsform, där en fläktskovels axel är fast förbunden med skoveln och vridbart lagrad i fläkthjulet.

BESKRIVNING AV UTFÖRINGSEXEMEL Fig 1 visar en elektrisk motor 1 med en från motorns ena ände utskjutande motoraxel 2. Motorn förutsätts vara anordnad för drift med varierbart varvtal och kan utgöras av t ex en likströmsmotor eller av en frekvens- omriktarmatad växelströmsmotor. Motorns rotationsaxel betecknas med A-A i figurerna. Motorn har ett yttre hölje 3, och en på motoraxeln monterad kylfläkt 4. Kylfläkten, som är av radialtyp, suger in luft i sin centrala del, och driver kylluften förbi motorn genom ett utrymme 5 mellan själva motorn 1 och det yttre höljet 3. Kylluftsflödets väg är schematiskt visad genom de med D betecknade linjerna i figuren. Kylluftsfläkten har ett fläkthjul 4 med ett på motoraxeln 2 anbringat nav 40. På fläkthjulet 4 är sex fläktskovlar 41-46 anordnade. Varje fläktskovel är vridbart lagrad runt en i fläkthjulet fast anbringad axel, vilken är i huvudsak parallell med motorns rotationsaxel. Exempelvis har den i fig la visade fläktskoveln 41 axeln 411, runt vilken skoveln är vridbar runt en vridningsaxel B-B. På samma sätt har fläktskoveln 45 axeln 451 och vridningsaxeln C-C. De övriga skovlarna är utförda på samma sätt. Som framgår av fig lb är varje skovel vridbar mellan två ändlägen.

Som visas i fig lc är en skovel 41 försedd med ett fjäderorgan i form av en skruvfjäder 412. Fjäderns ena ände 413 ligger an mot skoveln och strävar att trycka denna i riktning inåt mot fläktens centrum. Fjäderns andra, icke visade ände är fastgjord vid skovelns axel 411. De övriga skovlarna är försedda med motsvarande fjäderorgan.

När motorn står stilla eller roterar med lågt varvtal trycks skovlarna av 464 550 4 sina fjäderorgan in mot fläkthjulets centrum och intar de i fig lb med heldragna linjer visade lägena. Vid ökande motorhastighet kommer varje skovel att påverkas av en ökande utåtriktad centrifugalkraft. Vid en viss rotationshastighet kommer centrifugalkraften på skovlarna att övervinna fjäderkraften och skovlarna vrids i riktning utåt från fläkthjulets . centrum. Skovlarnas vridning ökar kontinuerligt med ökande motorhastighet, och vid maximal motorhastighet intar skovlarna exempelvis de i fig lb med streckade linjer visade lägena.

Skovlarnas anfallsvinkel kommer alltså kontinuerligt att minska med ökande motorhastighet, vilket motverkar den approximativt linjära ökning av kyl- luftsflödet med hastigheten som skulle ha inträtt om anfallsvinkeln hade varit konstant. Genom lämplig utformning av fjäderorganen och skovlarna kan anfallsvinkelns och därmed kylluftflödets beroende av motorhastigheten ges ett lämpligt förlopp. Vid exempelvis en motor som arbetar med ett konstant och hastighetsoberoende vridmoment, och därmed med approximativt konstanta förluster, kan hastighetsberoendet hos skovlarnas anfallsvinkel enkelt inställas så att kylluftflödet blir approximativt konstant och oberoende av motorns hastighet. Härigenom uppnås att kylluftflödet vid alla hastigheter kommer att vara tillräckligt men inte större än vad som erfordras för kylning av motorn. Motorns ventilationsförluster hålls därför på lägsta möjliga nivå vid alla hastigheter. Eftersom den beskrivna styrningen av kylluftflödet i beroende av hastigheten inte görs genom strypning utan genom ändring av skovlarnas anfallsvinkel kan styrningen av kylluftflödet göras med ett minimum av förluster.

Vid den i fig 2 visade utföringsformen av uppfinningen är samtliga skovlar hos fläkten mekaniskt länkade till varandra för att säkerställa att alla skovlarna alltid arbetar med inbördes samma anfallsvinkel och för att därigenom undvika obalanser hos fläkten. I fig 2a och fig 2b är skovlarna lagrade i axlar och försedda med fjäderorgan på samma sätt som det som visas i fig 1. Varje skovel, t ex 41 eller 45, har på avstånd från sin vridningsaxel en mot fläkthjulet 4 riktad tapp, 414 resp 454. En cirkel- formad skiva 6 är anordnad på motoraxeln 2. Skivan är parallell med själva fläkthjulet 4 men vridbar i förhållande till detta. Skivan 6 har ett antal approximativt radiellt riktade slitsar 61-66. Varje skovel har sin ovan- nämnda tapp, t ex 414, 454, anordnad i motsvarande slits, 61 resp 65, hos skivan 6. När skovlarna vid ökande motorhastighet vrids ut och minskar sin anfallsvinkel kommer skivan 6 att påverkas av skovlarnas tappar och vridas 5 464 550 medurs i fig 2b från det med heldragna linjer visade läget till det med streckade linjer visade läget. Genom denna mekaniska styrning av skovlarna säkerställas att skovlarna alltid arbetar med inbördes lika anfallsvinklar och mekanisk obalans hos fläkten undvikes.

Fig 2c visar en alternativ utföringsform av den i fig 2a och 2b visade fläkten. Skovlarna är här inte försedda med separata fjäderorgan, utan ett för alla skovlarna gemensamt fjäderorgan i form av en skruvfjäder 7 är anordnat runt fäkthjulets nav 40. Skruvfjäderns ena ände 71 ligger an mot en klack 72 på skivan 6 och dess andra ände 73 mot en klack på navet 40.

Härigenom strävar fjädern att vrida skivan 6 moturs i fig 2b, dvs att vrida skovlarna in mot fläktens centrum, dvs mot ökande anfallsvinkel.

Fig 3 visar en utföringsform av ett fläkthjul enligt uppfinningen, vid vilken skovlarnas axlar utnyttjas som torsionsfjädrar för att ge det centrifugalkraften motverkande vridmomentet på skovlarna. En skovel 41 har en med fläkthjulet 4 fast förbunden axel 411. Skoveln är vid axelns yttre ände fast förbunden med axeln, t ex genom en svets 415, men är i övrigt fritt vridbar runt axeln. Axeln kommer härvid att verka som en torsions- fjäder och göra samma tjänst som de i fig lc och 2c visade fjäderorganen 412 resp 7.

Fig 4 visar hur en skovel 41 enligt en ytterligare alternativ utförings- form kan vara fast förbunden med sin axel, vilken kan utgöras av en från skoveln utskjutande axeltapp 411. Denna är vridbart lagrad i ett hål 416 i fläkthjulet 4. Fjäderorganet utgöres liksom i fig 1c av en skruvfjäder 412 som är anbringad runt axeln 411. Fjäderns ena ände 413 är fast förbunden med axeln, exempelvis genom att vara förd genom ett hål i axeln. Fjäderns andra ände 417 ligger an mot en klack 418 på fläkthjulet 4.

I de ovan beskrivna utföringsexemplen är kylfläkten anbringad på motorns axel. En kylfläkt enligt uppfinningen är dock lika användbar i de fall där fläkten inte är anbringad på motoraxeln men drivs från denna genom en kuggväxel eller annan krafttransmission. De ovan beskrivna fjäderorganen är också endast exempel på lämpliga utformningar och kan inom ramen för uppfinningen utformas på ett stort antal andra sätt. I de ovan beskrivna utföringsexemplen är vidare varje skovel lagrad på sådant sätt att dess vridningsaxel, t ex B-B, är belägen nära skovelns ena kant, dvs på avstånd från skovelns tyngdpunkt. Härigenom erhålles genom den i tyngdpunkten

Claims (8)

464 550 e verkande centrifugalkraften det vridmoment som vid ökande motorhastighet strävar att vrida skovlarna mot successivt minskande anfallsvinkel. Skov- larna kan emellertid lagras på andra sätt än de ovan visade, exempelvis så att skovelns vridningsaxel passerar genom skovelns tyngdpunkt. Centrifu- galkraften på själva skoveln ger då inget vridmoment på själva skoveln. I detta fall kan det önskade, med centrifugalkraften ökande vridmomentet, erhållas t ex genom att en arm med en på denna anbringad vikt på lämpligt sätt fästs vid skoveln eller dennas axel. I det fall där som i fig 2 skov- larna är mekaniskt länkade till varandra kan alternativt det önskade med hastigheten ökande vridmomentet på skovlarna erhållas genom en enda anord- ning, t ex i form av en lämpligt anordnad vikt, som påverkar länksystemet (skivan 6 i fig 2) och via detta även påverkar skovlarna. Det i fig 2 visade länksystemet är endast ett av många tänkbara exempel på länkanord- ningar för säkerställande av inbördes lika anfallsvinklar hos skovlarna. För att reducera eller eliminera svängningar och vibrationer hos fläkt- skovlarna kan de förses med svängningsdämpande organ. Dessa kan vara individuella för varje skovel, eller också kan ett gemensamt dämporgan anordnas för skovlarna om dessa är mekaniskt länkade till varandra som vid den i fig 2 visade utföringsformen. Dämpningen kan göras t ex genom friktionsorgan eller med hjälp av viskös dämpning i luft-, gas- eller vätskedämpare, och dämporganen kan helt eller delvis vara integrerade med fjäderorganen. Eventuellt kan därvid de senare vara utförda av material med hög inre friktion för att ge den önskade dämpningen. PATENTKRAV

1. Kylfläkt av radialtyp för en elektrisk motor (1) och med ett av motorn drivet fläkthjul (4) med ett flertal på detta anordnade stela fläktskovlar (41-46), varvid varje skovel (t ex 41) är anordnad vridbar runt en med fläktens rotationsaxel i huvudsak parallell vridaxel (B-B) på sådant sätt att den av fläktens rotation orsakade centrifugalkraften på skoveln, eller på med skoveln mekaniskt förbundna organ, strävar att vrida skoveln runt vridaxeln i sådan riktning att skovelns anfallsvinkel minskar, samt med fjäderorgan (412) anordnade att på skoveln utöva ett moment som motverkar den av centrifugalkraften orsakade vridningen av skoveln, k ä n n e t e c k n a d av att skovlarna är så anordnade att varje skovels radiellt inre kant ligger före samma skovels yttre kant i rotationsriktningen. 7 464 sso

2. Kylfläkt enligt patentkravet 1, k ä n n e t e c k n a d av att varje skovel är anordnad vridbar runt en vid fläkthjulet fastsatt axel (411).

3. Kylfläkt enligt patentkravet 2, k ä n n e t e c k n a d av att skoveln är mekaniskt förbunden med axeln på sådant sätt att axeln utsätts för torsion vid vridning av skoveln och därvid utövar det centrifugal- kraften motverkande momentet.

4. Kylfläkt enligt patentkravet 2, k ä n n e t e c k n a d av att fjäderorganet utgörs av en på axeln trädd skruvfjäder.

5. Kylflâkt enligt patentkravet 1, k ä n n e t e c k n a d av att skoveln (41) har en med skoveln fast förbunden och i fläkthjulet vridbart lagrad axel (411, fig 4).

6. Kylfläkt enligt patentkravet 5, k ä n n e t e c k n a d av att fjäderorganet (412) är mekaniskt förbundet med fläkthjulet (4) och med axeln (411) för utövande av nämnda moment på axeln.

7. Kylfläkt enligt patentkravet 1, k ä n n e t e c k n a d av att den har länkorgan (6, 414-464) som mekaniskt kopplar skovlarna till varandra på sådant sätt att deras anfallsvinklar är inbördes lika.

8. Kylfläkt enligt patentkravet 7, k ä n n e t e c k n a d av att den har ett för skovlarna gemensamt fjäderorgan (7) anordnat att via nämnda länkorgan på skovlarna utöva det centrifugalkraften motverkande momentet.