SK5194A3

SK5194A3 - High efficency fan with adaptive noise cancellation

Info

Publication number: SK5194A3
Application number: SK51-94A
Authority: SK
Inventors: Eldon W Ziegler; Michael P Mcloughlin; Luc Verschueren; Khosrow Eghtesadi; Michael Arnold; Robert Friesen
Original assignee: Noise Cancellation Tech
Priority date: 1991-07-16
Filing date: 1991-07-16
Publication date: 1994-07-06

Abstract

Riešenie sa týka nového typu kompaktného vysokoúčinného ventilátora opatreného mikrofónmi (74, 75) a reproduktorom (69, 70) a celkom adaptabilnou riadiacou jednotkou (73) pre odrušenie hluku. Konštrukcia ventilátora eliminuje širokopásmový hluk a adaptabilná riadiaca jednotka potom znižuje zostávajúcu tonálnu zložku hluku. Výsledkom je potom tichý ventilátor s vysokou účinnosťou.The solution concerns a new type of high-efficiency compact a fan equipped with microphones (74, 75) a loudspeaker (69, 70) and quite adaptable control Noise Canceling Unit (73). Fan design eliminates broadband noise and adaptive control the unit then reduces the remaining tonal noise component. The result is a quiet, high-efficiency fan.

Description

Vysokoúčinný ventilátor s adaptabilným odstraňovaním hlukuHigh efficiency fan with adaptable noise elimination

Oblasť technikyTechnical field

Vynález sa týka zvýšenia účinnosti ako odstredivých tak axiálnych ventilátorov pri súčasnom odstraňovaní zvýšeného hluku, spôsobeného zvýšením ich účinnosti.The invention relates to increasing the efficiency of both centrifugal and axial fans while eliminating the increased noise caused by their efficiency.

Ako príklad je na tomto mieste s odkazom na obr. 13 ukázané typické dúchadlo alebo odstredivý ventilátor.By way of example, with reference to FIG. 13 shows a typical blower or centrifugal fan.

Geometria skrine odstredivého ventilátora je charakterizovaná expanzným uhlom β, rozvinutou dĺžkou τθ a šírkou skrine W^. Expanzný uhol definuje stupeň rozšírenia špirálovej skrine ventilátora. Ako je známe, používajú sa dva typy expazií, bud* lineárna alebo exponenciálna. Pre prípad lineárnej expanzie polomer zakrivenia špirálovej skrine je matematicky popísaný vztahom r = r_o (1=βτ), kde r je polomer v určitej obvodovej polohe, r_Q je polomer zakrivenia na začiatku špirály a β je uhol rozšírenia na začiatku špirály. Je zrejmé, že polomer zakrivenia špirály sa zväčšuje lineárne v závislosti od obvodovej polohy y. Matematický popis exponenciálneho rozšírenia je r = r_Q exp (βτ),The geometry of the centrifugal fan casing is characterized by the expansion angle β, the developed length τθ and the casing width W ^. The expansion angle defines the degree of expansion of the fan coil housing. As is known, two types of exposures are used, either linear or exponential. For linear expansion, the radius of curvature of the helix is mathematically described by the relation r = r _o (1 = βτ), where r is the radius at a certain circumferential position, r _Q is the radius of curvature at the beginning of the spiral and β is the extension angle at the beginning of the spiral. Obviously, the radius of curvature of the spiral increases linearly depending on the circumferential position y. The mathematical description of the exponential extension is r = r _Q exp (βτ),

Rozvinutá dĺžka r_Q definuje dĺžku, pozdĺž ktorej sa skriňa ventilátora rozširuje. Najmenšia vzdialenost medzi obežným kolesom a skriňou dúchadla spôsobuje u skrine jej uzatvorenie a preto sa nazýva záverná vôía a označuje CC. Záver prispieva k usmerňovaniu prúdu z obežného kolesa do výfuku skrine ventilátora. Geometria záveru je zvyčajne charakterizovaná polomerom záveru r_c. Pri predmetnom vynáleze sa dosahuje vyššia účinnosť, práve znížením záverovej vôle CC.The developed length r _Q defines the length along which the fan housing extends. The smallest distance between the impeller and the blower casing causes the casing to close and is therefore called the closing clearance and denotes CC. The conclusion contributes to directing the flow from the impeller to the exhaust of the fan housing. The breech geometry is usually characterized by the breech radius r _c . The present invention achieves higher efficiency, precisely by reducing the closing clearance CC.

Tonálna zložka hluku odstredivého ventilátora je generovaná v oblasti záveru skrine vzájomným pôsobením nejednotného toku opúšťajúceho obežné koleso. Tento dej spôsobuje veíké tlakové straty v závere ventilátora, ktoré sa ďalej premenia na zvukové vlnenie s prechodovou frekvenciou lopatiek, BPF (BPF = Z.N, kde Z je počet lopatiek obežného kolesa a N je rotačná rýchlosť obežného kolesa) a vyššie harmonické. Je zrejmé, že rýchlostný profil pri výtoku z ventilátora sa vyrovnáva, keď sa zväčšuje vzdialenosť medzi lopatkami obežného kolesa a záverom ventilátora. Zväčšená vola tak spôsobuje zníženie tlakových strát v oblasti záveru a následne je vhodným spôsobom pre zníženie tonálnych zložiek hluku odstredivého ventilátora, ale znižuje účinnosť ventilátora a zvyšuje náhodný širokopásmový hluk.The tonal noise component of the centrifugal fan is generated in the region of the enclosure by the interaction of a non-uniform flow leaving the impeller. This event causes large pressure losses at the ventilator end, which in turn turn into a vane with a vane transient frequency, BPF (BPF = Z.N, where Z is the impeller blades and N is the impeller rotational speed) and higher harmonics. It will be appreciated that the velocity profile at the ventilator outlet is leveled as the distance between the impeller blades and the vent closure increases. Thus, an enlarged steer causes a reduction in pressure losses in the breech area and is consequently a convenient way to reduce the tonal components of the centrifugal fan noise, but reduces the fan efficiency and increases random broadband noise.

Ďalším konštrukčným parametrom, ktorý ovplyvňuje tonálny hluk dúchadla je polomer zakrivenia záveru r_c. Ako však bolo zistené, vplyv tohoto parametra má menší význam ako záverná vôľa CC. Bolo však tiež preukázané, že zníženie hluku až o 6 dB sa dá dosiahnuť zväčšením polomeru záveru r_c, bez toho aby sa ovplyvnilo uskutočnenie dúchadla alebo jeho účinnosť.Another design parameter that affects the tonal blower noise is the radius of curvature of the slide r _c . However, it has been found that the effect of this parameter is less important than the final clearance of CC. However, it has also been shown to reduce noise up to 6 dB can be achieved by increasing the radius r _c conclude, without getting affected by carrying out the blower or its effectiveness.

Bežný ventilátor je charakterizovaný tým, že koniec záveru je rovnobežný s lopatkami obežného kolesa. Takéto usporiadanie spôsobuje tlakové straty, ktoré sú vo fáze pozdĺž celej dĺžky záveru a teda zvyšujú vyžarovanie hluku. Odklonenie buď lopatiek obežného kolesa alebo konca záveru alebo oboch, vzhíadom na os obežného kolesa, spôsobuje postupný fázový posuv stratových tlakov pôsobiacich pozdĺž dĺžky záveru, čo sa prejaví v určitom znížení vyžarovaného zvuku.A conventional fan is characterized in that the end of the breech is parallel to the impeller blades. Such an arrangement causes pressure losses that are in phase along the entire length of the breech and thus increase the emission of noise. The deflection of either the impeller blades or the end of the slide or both, relative to the impeller axis, causes a gradual phase shift of the loss pressures acting along the length of the slide, resulting in some reduction in the radiated sound.

Rozmiestnením lopatiek nepravidelne na obežnom kolese, zvuková energia, generovaná obiehajúcimi lopatkami sa môže rozprestierať cez širšie zvukové pásmo. Toto môže byt žiadúce zo subjektívneho hľadiska, ale celkový generovaný zvukový výkon zvyčajne zostáva nezmenený. Bolo preukázané, že za istých pracovných podmienok nepravidelne rozmiestnené lopatky môžu spôsobiť mimopásmové tóny, ktoré majú vyššiu hladinu ako pôvodný tón, spôsobený obiehajúcimi lopatkami.By deploying the blades irregularly on the impeller, the sound energy generated by the orbiting blades may extend over a wider sound band. This may be desirable from a subjective point of view, but the overall generated audio performance usually remains unchanged. It has been shown that, under certain operating conditions, irregularly spaced vanes can cause out-of-band tones that have a higher level than the original tone caused by the orbiting vanes.

Neise a Koopmann s úspechom znížili tón spôsobený obiehajúcimi lopatkami použitím akustického rezonátora v závere ventilá3 tora. Rezonátor bol vytvorený zo série perforovaných dosiek s rovnakým zakrivením ako pôvodný záver tak, aby zachovával pôvodnú geometriu skrine ventilátora. Rezonátor by mohol byt ladený zmenou jeho dĺžky prostredníctvom pohyblivej vidlice. Použitím rezonátora mohol byt tón znížený až o 29 dB, čo znamená zníženie celkovej zvukovej hladiny do 7 dB (A). Aerodynamické uskutočnenie dúchadla, ventilátora nebolo pridaním rezonátora k jeho skrini ovplyvnené. Takýto systém pracuje pri jedinej rýchlosti ventilátora.Neise and Koopmann successfully reduced the tone caused by the orbiting blades by using an acoustic resonator at the end of the ventilator. The resonator was formed from a series of perforated plates with the same curvature as the original enclosure so as to maintain the original fan housing geometry. The resonator could be tuned by changing its length by means of a movable fork. By using a resonator, the tone could be reduced by up to 29 dB, which means lowering the overall sound level to 7 dB (A). The aerodynamic design of the blower fan was not affected by the addition of the resonator to its housing. Such a system operates at a single fan speed.

Relatívne málo ventilátorov má vyslovene riešené zníženie hluku v širokom pásme. Neis predkladá v prihláške vynálezu prechodové sietoviny podlá Petrova. Jemná sietovina, umiestnená na čelnej hrane lopatky (t.j. okolo vnútorného obvodu lopatkového kolesa), spôsobuje v malom merítku turbulentné obtekanie za sietou. Výsledkom ohraničenia lopatky je vytvorenie turbulentnej vrstvy a miesto odtrhnutia prúdu je v súlade s tým posunuté smerom k zadnej hrane lopatky. Druhá prechodová sieť umiestnená okolo vonkajšieho obvodu obežného kolesa vyrovnáva výstupný rýchlostný profil a preto pravdepodobne ďalej znižuje tubrulenciu vo víroch za lopatkami a v dôsledku toho môže spôsobovať i zníženie hluku. Ako bolo pozorované, hlavná nevýhoda prechodových sietí spočíva v znížení účinnosti ventilátora, predovšetkým s obežnými kolesami, ktoré majú dopredu zakrivené lopatky.Relatively few fans have explicitly addressed a wide range of noise reduction. Neis, in his application, discloses transition meshes according to Petrov. Fine mesh placed on the leading edge of the blade (i.e. around the inner periphery of the impeller) causes turbulent by-flow around the net on a small scale. As a result of the blade boundary, a turbulent layer is formed and the point of current breakage is shifted towards the rear edge of the blade accordingly. A second intermediate mesh located around the outer periphery of the impeller aligns the output velocity profile and therefore is likely to further reduce tubrulence in the vortices behind the blades and, as a result, may also reduce noise. As has been observed, the main disadvantage of the transition nets is the reduced efficiency of the fan, especially with impellers having forward curved blades.

Najsúhrnnejši experimentálny výskum pôsobenia konštrukčných parametrov na hluk odstredivého regulátora do súčasného obdobia uskutočnil Morinushi. Jeho zistením bolo, že je tu päť (5) dôležitých konštrukčných parametrov, ktoré sa týkajú generovania hluku a aerodynamického uskutočnenia odstredivého regulátora, charakterizujúcich obehové koleso s lopatkami dopredu zakrivenými a ktoré majú vonkajší priemer 0,18 m. Týchto päť konštrukčných parametrov tvorí:The most comprehensive experimental research into the effects of design parameters on the centrifugal noise of a centrifugal regulator to date has been conducted by Morinushi. His finding was that there were five (5) important design parameters related to noise generation and the aerodynamic design of the centrifugal regulator characterizing the impeller with blades forward curved and having an outer diameter of 0.18 m. These five design parameters consist of:

WW

1) pomer šírky ku vnútornému priemeru obežného kolesa - ,1) ratio of width to inside diameter of impeller -

DD

2) axiálna vstupná vola Cp2) axial input steer Cp

3) uhol nastavenia lopatky (definovaný ako uhol medzi tetivou lo4 pätky a radiálnou čiarou vychádzajúcou z osi obehového kolesa,3) blade pitch angle (defined as the angle between the bead lo4 foot and the radial line extending from the impeller axis;

4) pomer výšky lopatky ku dĺžke tetivy,4) ratio of blade height to length of string,

5) uhol rozšírenia špirály.5) Spiral extension angle.

Doterajší stav technikyBACKGROUND OF THE INVENTION

Predložený vynález predstavuje dôležitý krok vpred od prvotných pokusov skonštruovať tiché ventilátory a ich lopatky, ktoré sa používajú na premiestňovanie napr. vzduchu.The present invention represents an important step forward from the initial attempts to construct silent fans and their blades, which are used to move e.g. air.

Pre absorpciu hluku sa pri počiatočných pokusoch používali pasívne techniky, ako rôzne tlmiče, izolačné tkaniny a rôzne steny.Passive techniques such as various silencers, insulating fabrics and different walls were used in the initial experiments for noise absorption.

Zatiaí čo takéto opatrenia znižovali len niektoré zvuky, ich väčšia čast zostávala a teda vznikala otázka ako ďalej i tieto odstrániť. Konštruktéri, aby znížili tento hluk, jednoducho ho previedli do oblasti širokopásmovej a to za cenu následného zníženia účinnosti ventilátora.While such measures reduced only some sounds, most of them remained and there was a question of how to remove them further. To reduce this noise, designers simply transferred it to the broadband area at the expense of a subsequent reduction in fan efficiency.

Iba nedávno bol využitý ďalší, tretí prostriedok aktívneho odrušenia hluku. Tento spôsob využíva lineárnu prietokovú techniku alebo kanálové riešenie. Nevýhody takéhoto riešenia sú sú tie, že trubica, resp. kanál musí byť extrémne dlhý a mikrofóny samotné musia byť v prúde vzduchu.Only another, third means of active noise suppression has recently been used. This method employs a linear flow technique or channel solution. The disadvantages of such a solution are that the tube, respectively. the channel must be extremely long and the microphones themselves must be in the air stream.

Predložený vynález prekonáva všetky predchádzajúce riešenia. Systém podía tejto prihlášky znižuje náhodnú zložku hluku lepším konštrukčným riešením ventilátora. Tento systém rovnako odstraňuje tonálny hluk použitím adaptabilnej aktívnej riadiacej jednotky. Výhody riešenia podlá predloženej prihlášky vynálezu sú nasledujúce. Nie je potrebné použiť dlhý kanál, nie je potrebné aby mikrofóny boli umiestnené v prúde vzduchu, čím sa znižujú náklady na inštaláciu mikrofónov, ventilátory majú v podstate celkom tichý chod a sú vysoko účinné, čím sa znižujú i požiadavky na elektrický príkon.The present invention overcomes all previous solutions. The system of the present invention reduces the random noise component by a better fan design. This system also removes tonal noise using an adaptable active control unit. The advantages of the present invention are as follows. There is no need to use a long channel, no need for microphones to be placed in the airflow, which reduces the cost of installing microphones, the fans are essentially quite quiet and are highly efficient, thus reducing electrical power requirements.

Je najvýhodnejšie, keď ventilátor pracuje čo najbližšie k oblasti maximálnej účinnosti. Výhodným vodítkom pre zaistenie takejto podmienky je parameter známy ako špecifická rýchlosť, ktorý viaže všetky veličiny, ktoré ovplyvňujú výber ktoréhokoľvek zariadenia na vháňanie vzduchuIt is most preferred that the fan operates as close as possible to the region of maximum efficiency. A preferred guide for ensuring such a condition is the parameter known as the specific velocity, which binds all variables that affect the choice of any air blowing device

Q 1/2 nQ 1/2 n

Ps V4 kde Ng = špecifická rýchlosťPs V4 where Ng = specific speed

Q = prietoková rýchlosť v Cfm n = rotačná rýchlosť p_s = statický tlak daný výškou v palcoch vodného stĺpca.Q = flow rate in Cfm n = rotational speed p _s = static pressure given by the height in inches of the water column.

Význam špecifickej rýchlosti je odvodený zo skutočnosti, že pre ktorýkoľvek konštrukčný návrh ventilátora sa tu dá dosiahnuť hodnota účinnosti pre danú hodnotu špecifickej rýchlosti bez ohíadu na velkosť ventilátora alebo rotačnú rýchlosť. Druh aplikácie ventilátora určuje špecifickú rýchlosť, pri ktorej musí ventilátor pracovať a optimálna volba ventilátora je, keď tento má vysokú účinnosť pri špecifickej rýchlosti požadovanej aplikácie.The significance of the specific velocity is derived from the fact that, for any design of the fan, the efficiency value for a given specific velocity value can be achieved here regardless of the fan size or rotational speed. The type of fan application determines the specific speed at which the fan must operate, and the optimum choice of fan is when it has high efficiency at the specific speed of the desired application.

Na obr. 14 sú znázornené rozsahy vhodných špecifických rýchlostí, ktorým sú priradené odpovedajúce súčiny. Ako je znázornené na obrázku, odstredivé ventilátory s dopredu zakrivenými lopatkami sa môžu používať v rozsahu špecifických rýchlostí od 7000 do 55000 s najlepšími výsledkami v intervale od 20000 do 35000, obežné kolesá so zmiešaným prietokom sa môžu využívať v rozsahu od 20000 do 70000, s výhodou však v rozsahu 30000 až 55000, žatia! čo vrtulové ventilátory môžu pracovať v rozsahu od 90000 do 215000, avšak najúčinnejšie v rozmedzí 100000 až 150000.In FIG. 14 shows suitable specific speed ranges to which the corresponding products are assigned. As shown in the figure, centrifugal fans with pre-curved blades can be used in the range of specific speeds from 7000 to 55000 with best results in the range of 20000 to 35000, mixed flow impellers can be used in the range of 20000 to 70000, preferably however, in the range of 30000 to 55000, reap! thus, propeller fans can operate in the range of 90000 to 215000, but most effectively in the range of 100000 to 150000.

Prevádzkovateí ventilátora má zvyčajne určitú volnosť vo volbe špecifickej rýchlosti ako výberového kritéria, pretože číselná hodnota špecifickej rýchlosti pre dané uskutočnenie je priamo úmerná rotačnej rýchlosti. Správnym výberom rotačnej rýchlosti pre požadované zariadenie sa dá dosiahnuť taká špecifická rýchlosť, aby táto spadala do rozsahuu oblasti s veľkou účinnosťou pre požadovaný typ ventilátora. Priblíženie sa k tomuto sa dá predovšetkým lahko dosiahnuť pre ventilátory poháňané remeňom. Pri priamom použití pohonu elektromotorom je dosiahnutie požadovaných hodnôt rotačnej rýchlosti obmedzenejšie.The fan operator typically has some freedom in choosing a specific speed as a selection criterion, since the numerical value of the specific speed for a given embodiment is directly proportional to the rotational speed. By correctly selecting the rotational speed for the desired device, it is possible to achieve a specific speed such that it falls within the range of high efficiency area for the desired type of fan. In particular, an approach to this can be easily achieved for belt driven fans. When directly driven by an electric motor, the desired rotational speed values are more limited.

Tam, kde sa požaduje vysoká účinnosť v oblasti špecifickej rýchlosti, ležiacej medzi ventilátormi so zmiešaným prietokom a axiálnymi ventilátormi, niektorí výrobcovia môžu dodávať špeciálne pre zákazníka navrhnutý ventilátor, pre rozsah otáčok ležiaci pod štandardnými ventilátormi môžu byť dodávané ventilátory so špecifickou rýchlosťou od 3000. Ventilátory môžu byť taktiež dodávané pre špecifické rýchlosti tak nízke ako je napr. 1000.Where high efficiency is required in the specific speed range between mixed flow and axial fans, some manufacturers may supply a specially designed fan, for speeds ranging below standard fans, fans with specific speeds from 3000 may be supplied. they can also be supplied for specific speeds as low as e.g. 1000th

Podlá obrázku 14 ventilátor vo všeobecnosti pracuje, za účelom zníženia zvukovej hladiny, so špecifickou rýchlosťou podlá sklonu čiary, ohraničujúcej oblasť v tvare diamantu od 200 až ku vrcholu oblasti pri špecifickej rýchlosti 300, kde sa dosiahne vyššia účinnosť. Pokial volba špecifickej rýchlosti je mimo uvedené sklony, priebehy hlukov sa menia z tonálneho na náhodné.According to Figure 14, the fan generally operates to reduce the sound level at a specific velocity according to the line slope delimiting a diamond-shaped region from 200 to the top of the region at a specific speed of 300 where higher efficiency is achieved. If the selection of a specific velocity is beyond the specified slopes, the noise patterns change from tonal to random.

Vetilátory podlá súčasného stavu techniky predstavovali kompromis medzi ich účinnosťou a prijateľnou hlučnosťou. Často zvýšenie účinnosti ventilátorov vyžaduje menšiu vôlu medzi obežným kolesom a skriňou ventilátora, pričom zníženie širokopásmovej hlukovej hladiny vyústi naopak do silnejšieho tonálneho zvuku. Avšak tieto tóny sú posudzované ako menej prijateľné ako širokopásmový náhodný hluk. Preto účinnosť sa znižovala, aby sa dosiahol pre ventilátor prijateľný širokopásmový náhodný hluk. Avšak hladina širokopásmového hluku jhe vyššia ako zodpovedajúca účinnosť ventilátora.The prior art ventilators represented a compromise between their efficiency and acceptable noise. Often, increasing the efficiency of the fans requires less play between the impeller and the fan housing, while lowering the broadband noise level will result in a stronger tonal sound. However, these tones are considered less acceptable as broadband random noise. Therefore, the efficiency was reduced in order to achieve an acceptable broadband random noise for the fan. However, the broadband noise level is higher than the corresponding fan efficiency.

Bartenwerfer a kol.¹ v článku Zníženie hluku u ostredivých ventilátorov akusticky riešenou skriňou. Nois Control Engeneering, May-June 1977, zv. 8, č. 5, str. 100 až 107, popísal spôsob celoplošného zníženia zvukovej hladiny prostredníctvom akusticky riešenej skrine ventilátora. Avšak toto riešenie nie je prijateľné v niektorých prostrediach a prepúšťa podstatné tonálne hluky.Bartenwerfer et al. ¹ in the article Noise Reduction in Centrifugal Fans by Acoustically Housing. Nois Control Engeneering, May-June 1977, Vol. 8, no. 5, p. 100 to 107, described a method of reducing the sound level over the entire area by means of an acoustically designed fan housing. However, this solution is not acceptable in some environments and transmits significant tonal noises.

Neise a Koopmann v článku Aktívne zdroje v záveroch odstredivých ventilátorov na zníženie jemných tónov (Journal of Vibration an Acoustics) popisujú použitie ladených rezonátorov, umiestnených v závere odstredivých ventilátorov, aby vytvorili sekundárny zdroj 2vuku čiastočne rušiaceho tón, vytváraný prechodom lopatiek. Okrem toho popisujú elektronický systém, ktorý generuje rušiaci zvuk filtrovaním signálu, premenného v čase, z ventilátora a ručným nastavovaním fázy amplitúdy každej frekvenčnej zložky rušiaceho signálu. Elektronický systém využíval drahé laboratórne skúšobné zariadenie a požadované ručné nastavenie ho robilo nepoužitelným v zodpovedajúcich aplikáciách. Ani ladené rezonátory ani elektronický systém sa neprispôsobujú zmenám fázy frekvencie alebo amplitúdy hluku generovaného ventilátorom. Okrem toho, pridané tonálne odstreďovanie hluku k nezdokonalenému ventilátoru nezvýši účinnosť ventilátora ani nezníži širokopásmový náhodný hluk. Neise pokračuje ďalej v rovnakom smere v článku Prehíad metód na znižovanie hluku u odstredivých ventilátorov, zverejnenom v Journal of Engeneering for Industry 104, str. 151 - 161, 1982.Neise and Koopmann in Active Sources in the Centrifugal Fan Conclusions to Reduce Tones (Journal of Vibration an Acoustics) describe the use of tuned resonators located at the centrifugal fan enclosure to create a secondary source 2 of a partial noise disturbance generated by the passage of the blades. In addition, they describe an electronic system that generates a disturbing sound by filtering a time-varying signal from a fan and manually adjusting the amplitude phase of each frequency component of the disturbing signal. The electronic system utilized expensive laboratory test equipment and the required manual adjustment made it unusable in the corresponding applications. Neither tuned resonators nor the electronic system adapt to changes in the frequency or amplitude phase of the fan noise. In addition, the added tonal noise centrifugation to the failed fan will not increase fan efficiency or reduce broadband random noise. Neise continues in the same direction in the Review of Methods for Noise Reduction in Centrifugal Fans, published in the Journal of Engineering for Industry 104, p. 151-161, 1982.

Neise v UK patente č. 2 117 646 popisuje aplikáciu svojej technológie, čím sa pokúša prekonať problém stáleho núteného ladenia dĺžky rezonátora. Využíva systém, v ktorom je zvukový zdroj ovplyvňovaný zmenami frekvencie, zodpovedajúcimi rýchlosti obežného kolesa. Fázuje zvukový zdroj opačne k zvuku, ktorý si praje, aby bol odstránený a uvádza, že hluky sú odstránené aspoň čiastočne. Aby dosiahol čiastočné stíšenie, používa nastaviteíný obvod pre posun fázy, využívajúci zvukový menič. Aby aktivoval zvuk s protifázou, používal mikrofón na strane reproduktorovej skrine. V najnovšom uskutočnení používa obvod k fázovému posuvu, ktorý je nastavovaný tak, že na zmenu hladiny zvuku s opačnou fázou sa využíva amplitúda.Neise in UK patent no. No. 2,117,646 describes the application of its technology, thereby attempting to overcome the problem of constant forced tuning of the resonator length. It uses a system in which the sound source is influenced by frequency changes corresponding to the impeller speed. Phases the audio source opposite to the sound it wishes to be removed and states that the noises are removed at least partially. To achieve partial silence, it uses an adjustable phase shift circuit using an audio transducer. He used a microphone on the side of the speaker cabinet to activate the anti-phase sound. In a recent embodiment, it uses a phase shift circuit that is adjusted such that amplitude is used to change the sound level with the opposite phase.

Metódy adaptabilného odrušovania hluku podía súčasného stavu techniky, aplikované na odstránenie hluku ventilátorov, používajú kanál, v ktorom je zabudované proti smeru dúchaného vzduchu čidlo pre detekciu hluku a v smere prúdu je potom umiestnená akčná jednotka generujúca zvuk pre odstránenie vlastného hluku ventiláto8 Chaplin v článku Anti-noise-the Essex Breakthrough Chartered Mechanical Engineer, str kom v US patentovom spise č odhučňovací systém s on-line až 48, 1983 spolu s G. L. Warma4 473 906 a Erickssonom v Aktívny pracujúcim reproduktorom, so zisťovaním odchýlky a spätnou väzbou z US patentového spisu č. 4 677 676 popisujú takéto metódy. Tieto metódy však vyžadujú takú dĺžku kanála, že sú nepoužiteíné pre malé zariadenia, ďalej vyžadujú vyššie náklady a je nebezpečie inštalácie čidla v mieste s možnosťou turbulentného prúdenia vzduchu. Odstraňujú hluk iba v jednom smere, často na výstupnej strane. Aby sa odrušil tiež hluk na vstupnej strane ventilátora, je treba použiť druhú inštaláciu. Vzájomné pôsobenie však toto robí zložitým.Adaptive noise abatement methods of the prior art, applied to eliminate fan noise, use a channel in which a noise detector is installed upstream of the blowing air, and a noise generating action unit is located downstream of the fan8 Chaplin in the Anti- Noise-the Essex Breakthrough Chartered Mechanical Engineer, p. in U.S. Pat. No. 15, 1986, along with GL Warma4 473 906 and Erickson in an Active Working Speaker, with aberration detection and feedback from U.S. Pat. . No. 4,677,676 disclose such methods. However, these methods require a channel length such that they are unsuitable for small installations, further require higher costs and there is a danger of installing the sensor in a place with the possibility of turbulent air flow. They eliminate noise in one direction only, often on the outlet side. A second installation must be used to reduce the noise on the inlet side of the fan. However, interaction makes this difficult.

Hill v US patentovom spise č. 5 010 516 popisuje aktívny akustický systém zoslabujúci hluk ventilátora, vyvolaný rotáciou lopatiek, využívajúci sínusový signál, odvodený od rotačnej rýchlosti, vytváraný akcelerometrom pripojeným k ventilátoru a využívaný pre adaptabilný filter, ktorý ovláda reproduktor, generujúci zvuk pre odrušenie.Hill, U.S. Pat. No. 5,010,516 discloses an active acoustic system for attenuating fan noise induced by blade rotation using a sinusoidal signal derived from the rotational speed generated by an accelerometer connected to the fan and utilized for an adaptive filter that controls the loudspeaker generating noise suppression.

Quinlan v článku v Proceedings of Inter-noise 89, str. 479 až 482, nazvanom Aktívne ovplyvňovanie hluku vytváraného malými axiálnymi ventilátormi popísal zníženie hluku u axiálnych ventilátorov pri použití zariadenia, produkujúceho elektromagnetický sekundárny zvuk, ale táto metóda sa neprispôsobuje zmenám v hluku a nezlepšuje účinnosť ventilátora.Quinlan in Proceedings of Inter-noise 89, p. 479-482, entitled Active Effect of Noise produced by Small Axial Fans, described the reduction of noise in axial fans using a device producing an electromagnetic secondary sound, but this method does not adapt to changes in noise and does not improve fan efficiency.

Podstata vynálezuSUMMARY OF THE INVENTION

Predmetom tohoto vynálezu sú tiché ventilátory, využívajúce úplne adaptabilnú riadiacu jednotku.It is an object of the present invention to provide quiet fans using a fully adaptable control unit.

Ďalším znakom vynálezu je ako ventilátor s tichým chodom, tak zároveň dosiahnutie jeho vyššej účinnosti.A further feature of the invention is both a quiet running fan and at the same time achieving a higher efficiency of the fan.

Ďalším predmetom vynálezu je dosiahnutie nižšieho širokopásmového hluku pre ventilátor s účinnejšou konštrukciou a elektronické odstránenie tonálnej zložky hluku.Another object of the invention is to achieve lower broadband noise for a more efficient fan design and electronic removal of the tonal noise component.

Nasledujúcim predmetom vynálezu je zmenšenie záverovej vôle pre odstredivé ventilátory a následné snímanie a elektronické odstránenie zvýšeného hluku.The following object of the invention is to reduce the closing clearance for centrifugal fans and the subsequent sensing and electronic removal of increased noise.

Ešte ďalším predmetom vynálezu je rýchly adaptabilný systém pre sledovanie zmien frekvencie, fázy a amplitúdy hluku, vydávaného účinnejším ventilátorom v dôsledku zmenšenia jeho vôle. Znakom predmetu vynálezu je taktiež eliminácia potreby použit rezonátory u tichých ventilátorov.Yet another object of the invention is a fast adaptive system for monitoring the changes in frequency, phase and amplitude of noise emitted by a more efficient fan due to a reduction in its clearance. It is also a feature of the invention to eliminate the need to use resonators in silent fans.

Predmetom vynálezu je ďalej zmenšenie všetkých rozmerov ventilátora a jeho skrine.It is a further object of the invention to reduce all dimensions of the fan and its housing.

Ďalším predmetom vynálezu je zníženie elektrického príkonu ventilátora.It is a further object of the invention to reduce the electrical power input of the fan.

A napokon, ešte ďalším predmetom vynálezu je zníženie nákladov na mikrofóny, potrebné pre ovládanie systému.Finally, yet another object of the invention is to reduce the cost of microphones required to operate the system.

Popis vynálezuDescription of the invention

Predložený vynález poskytuje účinnejší a tichší ventilátor, čo sa dá dosiahnuť spojením vysoko účinnej konštrukcie ventilátora s aktívnym adaptabilným rušením tonálneho zvuku. Účinnosť. ventilátora je zlepšená zmenšením vôlí pre ventilátor, ako napr. medzi obežným kolesom a skriňou ventilátora, medzi lopatkami obežného kolesa a záverom ventilátora. Vo všeobecnosti zmenšenie týchto vôlí vedie ku zvýšeniu tonálneho zvuku pri mnohonásobnej frekvencii rotujúcich lopatiek. Tieto tóny sú odstraňované aktívnou adaptabilnou metódou, ktorá reaguje automaticky na zmenu hluku frekvencie, fázy a amplitúdy tonálnych zložiek tohoto hluku. Okrem toho metóda podlá vynálezu nevyžaduje použitie kanálov resp. náhubku, ako tomu bolo pri aktívnych systémoch pre odstránenie hluku podlá súčasného stavu techniky. Riešenie podlá predloženého vynálezu odstraňuje hluk ako na vstupnej strane, tak na výstupnej strane ventilátora.The present invention provides a more efficient and quieter fan, which can be achieved by combining a highly efficient fan design with active adaptive tonal noise interference. Efficiency. the fan is improved by reducing clearance for the fan, such as e.g. between the impeller and the fan housing, between the impeller blades and the fan closure. In general, reducing these clearances leads to an increase in tonal sound at multiple frequencies of the rotating blades. These tones are eliminated by an active adaptive method that responds automatically to change the noise frequency, phase and amplitude of the tonal components of that noise. Furthermore, the method according to the invention does not require the use of channels or channels. as in active noise removal systems according to the state of the art. The solution of the present invention eliminates noise at both the inlet and outlet sides of the fan.

Je veími dobre známe zo súčasného stavu techniky v danom odbore, že aktívne odstraňovanie hluku vo voínom priestore kriticky závisí od vlnovej dĺžky zvuku, ktorý má byť odstránený a rovnako od polohy zdroja zvuku pre odstránenie hluku. Napríklad jednoduchý dvojpolohový model ukazuje, že dva zdroje musia byť umiestnené v rozsahu približne 1/10 vlnovej dĺžky, aby zmenšili amplitúdu hluku o 6 dB. Ďalšie zmenšenie amplitúdy dokonca vyžaduje menší rozstup.It is well known in the art that active noise removal in free space critically depends on the wavelength of the sound to be removed, as well as the position of the sound source to remove the noise. For example, a simple two-position model shows that two sources must be located within approximately 1/10 of the wavelength to reduce the noise amplitude by 6 dB. Further reducing the amplitude even requires less separation.

Použitím dokonca relatívne krátkeho kanála však rozstup medzi dvoma zdrojmi zvuku môže byť zväčšený tak, že najkratšia vlnová dĺžka, ktorú je možné odrušiť, sa približne rovná dvojnásobku najväčšieho rozmeru pravouhlého kanála alebo 1,7 násobku priemeru kruhového kanála. Napríklad hluk z malého ventilátora, vyfukujúceho do kanála s najväčším rozmerom 6·· by mohol byť odstránený do frekvencie 1100 Hz.By using an even relatively short channel, however, the spacing between the two sound sources can be increased so that the shortest wavelength that can be suppressed is approximately equal to twice the largest rectangular channel size or 1.7 times the diameter of the circular channel. For example, noise from a small fan blowing into a channel with the largest dimension 6 ·· could be eliminated to a frequency of 1100 Hz.

V súčasnom období najúčinnejšou aplikáciou zariadenia pre aktívne ovládanie náhodných hlukov je jeho použitie pre lineárne systémy, t.j. tam, kde sa hluk šíri kanálom a teda je účinnejšie snímaný, analyzovaný a rušený.At present, the most efficient application of the device for actively controlling random noise is its use for linear systems, i. where the noise propagates through the channel and is therefore more effectively sensed, analyzed and disturbed.

Vo všeobecnosti môže byť vstupný mikrofón umiestnený blízko zdroja hluku a rušiaci reproduktor dostatočne ďaleko po smere prúdu dúchaného vzduchu, aby sa tak poskytol čas riadiacej jednotke pre určenie potrebnej frekvencie, fázy a amplitúdy zvuku. Ďalší mikrofón môže priliehať na ventilátor alebo byt umiestnený v smere proti prúdu, aby snímal zvyškový hluk, informácia o ktorom je potom odosielaná k riadiacej jednotke, ktorá uskutoční príslušné nastavenie pre akúkoívek odchýlku.In general, the input microphone may be located near the noise source and the interfering loudspeaker far enough downstream to provide time to the control unit to determine the necessary frequency, phase and amplitude of the sound. An additional microphone may adhere to the fan or be placed upstream to sense residual noise, the information of which is then sent to the control unit, which makes the appropriate adjustment for any deviation.

Počas rokov sa uskutočňovali pokusy s:priamymi meničmi tak, že rušiace zvukové vlny neprerušovali vstupné mikrofónne signály. Táto práca bola obťažná, komplikovaná a nikdy neviedla ku prijateľnému riešeniu. Ďalšia koncepcia mala využívať klopný obvod alebo synch puls. Toto riešenie bude pracovať pre opakujúce sa tóny, ale pravdepodobne nebude dodávať riadiacej jednotke správne informácie pre analýzu náhodného širokopásmového neopakujúceho sa šíriaceho zvuku.Over the years, experiments have been carried out with direct transducers so that disturbing sound waves do not interrupt the input microphone signals. This work was difficult, complicated and never led to an acceptable solution. Another concept was to use a flip-flop or sync pulse. This solution will work for repetitive tones, but is unlikely to supply the controller with the correct information to analyze a random broadband non-repetitive propagation sound.

Ďalšie riadiace jednotky boli popísané v mnohých publikáciách a na najrôznejších sympóziách. Cestu k vytvoreniu elektronickej náhrady za akustickou vlnou, vzniknutou v kanáli vo ventilátore ukazuje obr. 2. Regulovaná sústava je v skutočnosti šíriaca sa zvuková vlna spolu so vzorom komplexného radu prenosových funkcií, ktoré umožňujú riadiacej jednotke vyhodnotiť ako sa šíriace zvukové vlny menia pri prechode kanálom. Riadiaca jednotka obsahuje digitálny procesor s vysokou pracovnou rýchlosťou a pozostáva z jedného alebo viacerých adaptabilných filtrov, zahrňujúcich jeden, ktorý nahrádza akustickú spätnú väzbu. Je treba si uvedomiť, že systém môže dosiahnuť univerzálne odstránenie hluku (pozdĺž celého prierezu kanála) len s rovinnými vlnami. Skúšanie v laboratóriu i v praxi naznačuje, že módy vyšších rádov budú stále prítomné v jednokanálovom systéme pri chybnom umiestnení mikrofónu a teda riadiaca jednotka odruší iba špeciálnu fázu.Other control units have been described in many publications and at various symposia. The path to creating an electronic replacement for the acoustic wave formed in the channel in the fan is shown in FIG. 2. A regulated system is, in fact, a propagating sound wave along with a pattern of a comprehensive range of transmission functions that allow the control unit to evaluate how the propagating sound waves change as they pass through the channel. The control unit comprises a high-speed digital processor and consists of one or more adaptable filters, including one that replaces the acoustic feedback. It should be noted that the system can achieve universal noise elimination (along the entire channel cross section) with only plane waves. Testing in the laboratory and in practice suggests that higher order modes will still be present in the single channel system when the microphone is misaligned, and therefore the control unit will only cancel the special phase.

Je zrejmé, že riadiaca jednotka musí zaistiť:Obviously, the control unit must ensure:

1) odozvu ku zmenám zdroja hluku (predovšetkým amplitúdy a frekvencie tonálneho zvuku) aResponse to changes in the noise source (in particular amplitude and frequency of tonal sound); and

2) odozvu na zmeny systému (teplota, prietoková rýchlosť, prenosové charakteristiky, chyby zariadenia).2) response to system changes (temperature, flow rate, transmission characteristics, equipment faults).

Dĺžka systému pre odstránenie hluku je stanovená:The length of the noise elimination system shall be:

1) dĺžkou mikrofónnej sondy a jej umiestnenia mimo oblasť s najturbulentnejším prúdením na výstupe a(1) the length of the microphone probe and its location outside the most turbulent outlet area; and

2) vzdialenosťou medzi mikrofónom a reproduktorom, ktorú poskytuje riadiaca jednotka požadované časové oneskorenie, potrebné pre analyzovanie šíriaceho sa zvuku.(2) the distance between the microphone and the loudspeaker provided by the control unit to the time delay required to analyze the propagating sound.

Pre manipuláciu s materiálmi sa používajú odstredivé ventilátory s radiálnymi lopatkami. Tieto ventilátory s lopatkovým kolesom vytvárajú veími silný tón, zodpovedajúci frekvencii otáčania lopatiek a rovnako vyššie harmonické, veími podobné zvukom vákuového čerpadla. Pre túto aplikáciu ventilátora materiál postupuje do kanálov, potom do zložky systému pre aktívne rušenie hluku, odstráni tóny až do frekvencie tónov, vznikajúcich v závere ventilátora. Aktívny systém má výhodu voči konvenčným tlmičom hluku v tom, že sa nemôže upchať materiálom, napr. po niekoľkých hodinách prevádzky, ako by sa mohlo stať práve pri konvenčných tlmičoch.Centrifugal fans with radial blades are used for material handling. These paddle fans create a very strong tone, corresponding to the blade rotation frequency, as well as higher harmonics, very similar to those of a vacuum pump. For this fan application, the material passes into the channels, then into the active noise cancellation system component, removing the tones up to the frequency of tones produced at the end of the fan. An active system has the advantage over conventional silencers in that it cannot clog materials, e.g. after a few hours of operation, as it could happen with conventional shock absorbers.

Velmi dôležitou podmienkou pri použití aktívnej zvukovej riadiacej jednotky je znalosť vlastnej podstaty hluku. Konvenčné absorpčné tlmiče zoslabujú istú časť hluku s nemennou frekvenciou. Aktívny systém naopak dosahuje väčšie zníženie hluku, pričom sa prispôsobuje zmenám hlukovej frekvencie. Zatial čo pasívne tlmičové uskutočnenie sa môže chápať v zmysle, že spôsobuje straty hluku, resp. ho zníži v oktávovom pásme, uskutočnenie aktívneho systému závisí od skutočného vlnového spektra. Z tóhoto dôvodu sa požaduje uskutočnenie analýz najmenej v 1/3 oktávového pásma za účelom predvídania aktívnych alebo aktívnych/pasxvnych požiadaviek systému. Naviac je nevyhnutne potrebné poznať presnú frekvenciu ktorýchkolvek čistých tónov, za ktorou existujú už módy vyšších rádov pre danú velkosť kanála ventilátora, pretože jednokanálový aktívny systém nebude dosahovať úplné odrušenie hluku nad touto frekvenciou. Za účelom správnej aplikácie systému pre aktívne odrušenie hluku sa sledujú nasledujúce parametre:A very important condition when using an active audio control unit is knowledge of the nature of the noise. Conventional absorption silencers attenuate some of the noise at a fixed frequency. In contrast, an active system achieves greater noise reduction while adapting to changes in noise frequency. While a passive attenuation embodiment can be understood in the sense that it causes a loss of noise, resp. it decreases in the octave band, the implementation of the active system depends on the actual wavelength spectrum. For this reason, it is required to perform analyzes in at least 1/3 of an octave band to anticipate the system's active or active / passive requirements. In addition, it is necessary to know the exact frequency of any pure tones beyond which higher order modes already exist for a given fan channel size, since a single channel active system will not achieve complete noise suppression above that frequency. For the correct application of the active noise suppression system, the following parameters shall be monitored:

1) výkon zdroja hluku1) noise source power

2) horná frekvencia hluku, ktorý má byť znížený2) the upper frequency of the noise to be reduced

3) znalosť zvukovej zložky, ktorá má byť odrušená3) knowledge of the audio component to be suppressed

4) merania, resp. analýzy hluku najmenej v 1/3 alebo ešte užšom rozsahu oktávového pásma. Na základe týchto informácií je možné navrhnúť a predpokladať uskutočnenie daného systému.4) measurements, respectively. noise analysis in at least 1/3 or even narrower octave range. Based on this information, it is possible to design and assume implementation of the system.

Prehľad obrázkov na výkresochBRIEF DESCRIPTION OF THE DRAWINGS

Obr. 1 ukazuje schématický pohlad na odstredivý ventilátor, vyyužívajúci poznatky podľa predloženého vynálezu.Fig. 1 shows a schematic view of a centrifugal fan utilizing the teachings of the present invention.

Obr. 2 predstavuje pôdorys ventilátora z obr. 1.Fig. 2 is a plan view of the fan of FIG. First

Na obr. 3 je schématický náčrt axiálneho ventilátora, využívajúceho poznatky vynálezu.In FIG. 3 is a schematic diagram of an axial fan utilizing the teachings of the invention.

Na obr. 4 je nakreslený bokorys ventilátora z obr. 3.In FIG. 4 is a side elevational view of the fan of FIG. Third

Obr. 5 predstavuje bokorys jedného vyhotovenia vynálezu pre odstredivý ventilátorFig. 5 is a side view of one embodiment of the invention for a centrifugal fan

Na obr. 6 je ďalší bokorys odstredivého ventilátora, u ktorého je uplatnený predmet vynálezu.In FIG. 6 is another side view of a centrifugal fan to which the present invention is applied.

Obr. 7 zobrazuje zdvojené priečne usporiadanie reproduktorovej sústavy.Fig. 7 shows a double transverse arrangement of a loudspeaker assembly.

Obr. 8 zobrazuje ďalšie zdvojené usporiadanie reproduktorovej sústavy.Fig. 8 illustrates another dual loudspeaker arrangement.

Obr. 9 na tomto obrázku je znázornený radiálny ventilátor, využívajúci predmetný vynález.Fig. 9 shows a radial fan utilizing the present invention.

Obr. 10 predstavuje dvojité usporiadanie reproduktorov podlá predloženého predmetu vynálezu pre radiálny ventilátor.Fig. 10 shows a double loudspeaker arrangement according to the present invention for a radial fan.

Na obr. 11 je radiálny ventilátor, využívajúci poznatky podlá predloženého vynálezu.In FIG. 11 is a radial fan utilizing the teachings of the present invention.

Obr. 12 ukazuje ďalšie dvojreproduktorové usporiadanie podlá tohoto vynálezu.Fig. 12 shows another dual-speaker arrangement according to the present invention.

Obr. 13 uvádza rozmery odstredivého ventilátora a napokonFig. 13 shows the dimensions of a centrifugal fan and finally

Obr. 14 predstavuje graf výberových kritérií.Fig. 14 is a graph of selection criteria.

Príklady uskutočnenia vynálezuDETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION

Obrázky 1 a 2Figures 1 and 2

Obrázok 1 predstavuje príklad vynálezu aplikovaného na odstredivý ventilátor 10.. Vola medzi obehovým kolesom ventilátora obklopujúceho skriňu 12 je ovela menšia ako je to u dnešných bežných ventilátorov, aby sa zlepšila účinnosť ventilátora 10.. Výs14 ledkom malej vôle je rozdiel tlaku v závere 13 ventilátora a následkom toho je generovaný tonálny hluk. Zvukový zdroj pre odstránenie hluku, vo všeobecnosti označovaný ako menič 14 . je umiestnený podlá možnosti čo najbližšie záveru 13 ventilátora, či už priamo pri závere 13 alebo prostredníctvom vhodného kanála v tvare trubice, nátrubku alebo prstenca. Zvukový zdroj pre odstránenie hluku môže pozostávať z jedného rov, označených na obr. 1 pozíciami trických elementov. Kuželový kanál 17 krátkej dĺžky poskytuje akustické spojenie pri vysokých frekvenciách.Figure 1 shows an example of the invention applied to a centrifugal fan 10. The clearance between the fan impeller surrounding the housing 12 is much smaller than today's conventional fans in order to improve the efficiency of the fan 10. and as a result, tonal noise is generated. Sound source for noise elimination, commonly referred to as transducer 14. it is positioned as close as possible to the blower cap 13, either directly at the cap 13 or through a suitable channel in the form of a tube, a sleeve or a ring. The noise canceling sound source may consist of one plane, indicated in FIG. 1 positions of trick elements. The short length conical channel 17 provides acoustic coupling at high frequencies.

alebo viacerých reprodukto15 a 16 alebo z piezoelekAko bolo uvedené, účinnosť ventilátora 10 bola zlepšená znížením vôle v samotnom ventilátore tak ako medzi obežným kolesom a skriňou ventilátora 20. medzi lopatkami obežného kolesa a podperami 51, ako je naznačené na obr. 3 a medzi lopatkami obežného kolesa a záverom 13 podlá obr. 1. Čím menšie sú tieto vôle, tým hlasnejší tonálny hluk vzniká. Hluk je odstraňovaný ako u vstupnej časti 22 ventilátora, tak vo výstupnej časti 23.or more of the loudspeakers 15 and 16 or piezoelectronics As noted, the efficiency of the fan 10 has been improved by reducing clearance in the fan itself as between the impeller and the fan housing 20 between the impeller blades and the supports 51 as shown in FIG. 3 and between the impeller blades and the shutter 13 of FIG. 1. The smaller these wills, the louder the tonal noise. Noise is eliminated at both the fan inlet 22 and the outlet 23.

Zvukové čidlo, napríklad mikrofón alebo piezoelektrický element 24, je zabudovaný do ventilátora, aby poskytol odchýlkový signál, ktorý je meradlom účinnosti systému pre aktívne odstránenie hluku. Presná poloha čidla sa môže meniť tak dlho, až je mimo oblasti turbulentného prúdenia a meria zloženú hladinu hluku. Aktívna, plne adaptabilná riadiaca jednotka pre odstránenie hluku 25 poskytuje odrušovací signál meniču 14, tvoriacemu rušiaci zdroj, ktorým sa zníži úroveň odchýlkového signálu. Aktívna riadiaca jednotka môže byť synchrónneho typu, tak ako je popísané v US patentovom spise č. 4 878 188 alebo ako jednoduché čidlo nesynchrónneho typu, popísané Zieglerom v US patentovej prihláške ser. č. 477 432.A sound sensor, such as a microphone or piezoelectric element 24, is built into the fan to provide a bias signal that is a measure of the efficiency of the system for actively removing noise. The exact position of the sensor can change until it is outside the turbulent flow area and measures the composite noise level. An active, fully adaptable noise cancellation control unit 25 provides a suppression signal to the transducer 14 forming a jamming source to reduce the level of the deviation signal. The active control unit may be of the synchronous type as described in U.S. Pat. No. 4,878,188 or as a single non-synchronous type sensor disclosed by Ziegler in U.S. Patent Application Ser. no. 477 432.

Obr. 3 a 4 ukazujú vynález, použitý pre axiálny ventilátor 50. Opäť je tu vola 51 medzi hranami 52 lopatiek a obklopujúcou skriňou 53 zmenšená za účelom zvýšenia účinnosti ventilátora. Je tu opäť generovaný výsledný tonálny hluk v dôsledku rozdielu tlakov pri prechode lopatiek okolo podpier 54., nesúcich ventilátor.Fig. 3 and 4 show the invention used for an axial fan 50. Again, the steer 51 between the blade edges 52 and the surrounding housing 53 is reduced in order to increase the efficiency of the fan. Here again, the resulting tonal noise is generated as a result of the pressure difference when the vanes pass the supports 54 supporting the fan.

Pre akustickú väzbu pri odstraňovaní hluku v požadovaných frekvenciách je použitý kruhový kanál 55 s krátkou dĺžkou. Týmito hlukmi sú často hluky o frekvencii a ich harmonických, daných pohybom lopatiek okolo podpier 54., hoci sa môžu objavoval: i hluky, dané rotačnou rýchlosťou hriadeía ventilátora. Zdroj pre odrušenie hluku ako sú reproduktory 56, 57, je umiestnený priamo v telese ventilátora alebo v kanále, napojenom na ventilátor. Zdroj pre odrušenie hluku môže pozostávať z reproduktorov, pracujúcich v oblasti počuteínosti zvuku, alebo z piezoelektrických elementov. Zvukové čidlo 58 alebo 59, ako napr. mikrofón, poskytujúci odchýlkový signál a aktívna riadiaca jednotka, sa používajú, ako je popísané v súvislosti s odstredivým ventilátorom.For acoustic coupling to remove noise at the desired frequencies, a short channel 55 of short length is used. These noises are often noises of frequency and their harmonics due to the movement of the vanes around the supports 54, although they may also be caused by the rotational speed of the fan shaft. A noise suppression source such as loudspeakers 56, 57 is located directly in the fan body or in a channel connected to the fan. The noise suppression source may consist of loudspeakers operating in the field of sound audibility or piezoelectric elements. Sound sensor 58 or 59, e.g. the microphone providing the deflection signal and the active control unit are used as described with respect to the centrifugal fan.

Ďalšie varanty využitia predmetu vynálezu u odstredivých ventilátorov znázorňujú obrázky 5 až 8.Further variables of the application of the invention in centrifugal fans are shown in Figures 5 to 8.

Na obr. 5 je znázornená skriňa ventilátora 60 s aktívnou riadiacou jednotkou 61 pre odstránenie hluku, spojenou s reproduktorom 62 a kužeíový kanál 63 . ústiaci pri jazyku 64 skrine ventilátora. Mikrofón 65 je umiestnený mimo skriňu - nad ňou. Rýchlostné čidlo 66 meria rýchlosť lopatkového ventilátora.In FIG. 5 shows a fan housing 60 with an active noise cancellation control unit 61 coupled to a loudspeaker 62 and a cone channel 63. opening at the tongue 64 of the fan housing. The microphone 65 is located outside the cabinet - above it. The speed sensor 66 measures the speed of the blade fan.

Na obr. 6 skriňa ventilátora 67, s lopatkami <58, má pár reproduktorov 69 a 70. ktoré sú umiestnené na protiíahlých stranách výfukovej komory 71, takže ostraňujú hluk, vytvorený v dôsledku tesnej vôle 72 medzi lopatkami a skriňou. Aktívna riadiaca jednotka 73 pre odstránenie hluku je prepojená s reproduktormi 69 a 70 a rovnako s rýchlostným čidlom a mikrofónmi 74 a 75. Signály z oboch mikrofónov sa merajú a analyzujú aktívnou riadiacou jednotkou 73 pre odstránenie hluku za účelom dosiahnutia maximálnej eliminácie všetkých tonálnych hlukov.In FIG. 6, the fan housing 67, with vanes < 58, has a pair of loudspeakers 69 and 70 that are located on opposite sides of the exhaust chamber 71 so as to obviate the noise generated by the tight clearance 72 between the vanes and the housing. The active noise control unit 73 is coupled to the loudspeakers 69 and 70 as well as the speed sensor and microphones 74 and 75. The signals from both microphones are measured and analyzed by the active noise control unit 73 for maximum elimination of all tonal noises.

Obr. 7 predstavuje skriňu ventilátora 76 a lopatkový ventilátor 77 v podstate podobnej konfigurácii, aká je zobrazená na obr 6, s dvoma reproduktormi 78, 79. usadenými na výfukovom potrubí 80, s aktívnou riadiacou jednotkou pre odstránenie hluku 81, rýchlostným čidlom 82 a mikrofónom 83 . Hlavný rozdiel pre toho usporiadanie je, že reproduktory sú usporiadané priečne.Fig. 7 illustrates a fan housing 76 and a vane fan 77 substantially similar to that shown in FIG. 6, with two loudspeakers 78,79 seated on the exhaust manifold 80, an active noise control unit 81, a speed sensor 82, and a microphone 83. The main difference for this arrangement is that the speakers are arranged transversely.

Obr. 8 ukazuje skriňu ventilátora 84., lopatkový ventilátor 85 a dva mikrofónyy 86, 82, prepojené s riadiacou jednotkou 88, ktorá má vstupy od čidiel 89 a výstupy k reproduktorom 90, 9i umiestneným naproti sebe na kanáloch 92, 93, ktoré dodávajú zvuk k jazyku 94 ventilátora, aby odrušil hluk generovaný v dôsledku malej vôle 95.Fig. 8 shows a fan housing 84, a vane fan 85 and two microphones 86, 82 connected to a control unit 88 having inputs from sensors 89 and outputs to loudspeakers 90, 9i facing each other on channels 92, 93 that deliver sound to the tongue 94 to suppress the noise generated as a result of low play 95.

Obrázky 9 až 12 znázorňujú rozličné varianty montáže reproduktorov a umiestnenia mikrofónov pri axiálnych ventilátoroch. Obrázok 9 ukazuje axiálny ventilátor 100. ktorý má lopatky 101 a skriňu 102 s nosnými členmi 103. čidlo rýchlosti 104 a mikrofón 105. umiestnený v smere prúdu vzduchu, sú prepojené s riadiacou jednotkou 106. napr. vyrábanou Noise Cancellation Technologies, Inc. a navrhnutou NCT 2000. Riadiaca jednotka 106 je spojená s reproduktorom, umiestneným vedia skrine ventilátora 102 tak, odrušila všetky tonálne hluky.Figures 9 to 12 show various variants of loudspeaker mounting and microphone positioning with axial fans. Figure 9 shows an axial fan 100 having vanes 101 and a housing 102 with support members 103, a speed sensor 104, and a microphone 105 disposed downstream of the airflow are coupled to the control unit 106. e.g. manufactured by Noise Cancellation Technologies, Inc. and the NCT 2000 designed. The control unit 106 is coupled to a loudspeaker located adjacent to the fan housing 102 to suppress all tonal noises.

Obr. 10 ukazuje ventilátor 110. opatrený lopatkami 111 a skriňou 112. umiestnený v kanále 113. Čidlo rýchlosti 114 a dva mikrofóny 115 a 116, jeden umiestnený v smere prúdu vzduchu, druhý proti smeru prúdu, t.j. pred a za obežným kolesom, sú spojené s aktívnou riadiacou jednotkou 116 pre odrušenie hluku, ktorá ovláda reproduktory 117 a 118.Fig. 10 shows a fan 110 provided with blades 111 and a housing 112 disposed in channel 113. A speed sensor 114 and two microphones 115 and 116, one located upstream, the other upstream, i. before and after the impeller, they are connected to an active noise suppression control unit 116 which controls the speakers 117 and 118.

Na obr. 11 je axiálny ventilátor 120. ktorý má valcovú skriňu 121 a lopatky 122 okolo motorového pohonu 123. Riadiaca jednotka 124 dostáva informácie o rýchlosti prostredníctvom senzoru 125 a o tonálnom hluku z mikrofónu 126. Reproduktor 127 bezprostredne prilieha za obežným kolesom v smere prúdu vzduchu k motorovému pohonu 123.In FIG. 11 is an axial fan 120 having a cylindrical housing 121 and vanes 122 around the motor drive 123. The control unit 124 receives speed information through the sensor 125 and the tonal noise from the microphone 126. The speaker 127 immediately fits the impeller in the air flow direction to the motor drive. 123rd

Obrázok 12 predstavuje axiálny ventilátor 130 s valcovou skriňou 131 a lopatkami 132. Je opatrený motorovým pohonom 133 a na ňom vpredu a vzadu umiestnenými reproduktormi 134 a 135. Reproduktory sú riadené aktívnou riadiacou jednotkou, ktorá prostredníctvom čidla 137 reaguje na rýchlosť ventilátora a meria pomocou mikrofónov 138 a 139 hluk ventilátorov. Jeden z mikrofónov 138 je umiestnený v prúde vzduchu pred ventilátorom, druhý 139 za ventilátorom.Fig. 12 shows an axial fan 130 with a cylindrical housing 131 and blades 132. It is provided with a motor drive 133 and front and rear loudspeakers 134 and 135 thereon. The loudspeakers are controlled by an active control unit which responds to the blower speed via sensor 137 138 and 139 fan noise. One of the microphones 138 is located in the air stream in front of the fan, the other 139 behind the fan.

Vyššie boli podrobne popísané vybrané uskutočnenia vynálezu. Je však zrejmé, že na základe poznatkov by bolo možné s využitím zvyčajných skúseností z daného odboru vyvinúť ďalšie varianty a alternatívy. Je teda zrejmé, že predložené usporiadania sú mienené ako ilustratívne, neobmedzujúce rozsah vynálezu, ktorý je daný v plnej miere v priložených nárokoch.Selected embodiments of the invention have been described in detail above. However, it is clear that, based on the knowledge, other variants and alternatives could be developed using the usual experience in the art. It is therefore to be understood that the present arrangements are intended to be illustrative, not limiting, of the scope of the invention which is set forth in the appended claims.

Claims

PATENT CLAIMS

An apparatus for actively eliminating noise generated by the rotation of vanes in a fluid moving system, increasing efficiency. system, the device consisting of:

- means for maintaining the fluid in the confined and confined space, means for accelerating and compressing the air in said space so as to reduce broadband noise while releasing the tonal component as the predominant source of noise

means for monitoring the passage frequency of the blades

- means for detecting the noise generated by the means for accelerating and compressing the fluid through the confined and demarcated space, and for generating a signal carrying information about the noise

- loud reproductive means adjacent to the fluid surrounding means

- electronic control means for receiving a signal carrying information on the blade frequency and for receiving a signal corresponding to the generated noise, as well as providing an equivalent anti-noise delivered to said loud reproduction means, thereby generating an increased noise generated acoustically by the equivalent anti-noise sound while increasing the efficiency of the fluid actuation system.

2. The apparatus of item 1, wherein the means for accelerating and compressing the fluid is formed by a centrifugal fan having little clearance between the housing and the rotating part provided with blades.

3. The apparatus of item 2, wherein the means for detecting noise is at least one microphone means.

4. The apparatus of item 3, wherein the microphone means comprises two microphones, one of which is located near the inlet of the fan housing, while the other is located near the outlet of the moving fluid from said system.

5. The apparatus of item 2, wherein the loudspeaker means comprises at least one loudspeaker located in a helical fan-shaped housing passage to the exhaust duct adapted to produce a sound counteracting the frequency, phase and amplitude of the tonal noise component.

6. The apparatus of item 1, wherein the fluid propulsion system is an axial fan built into the flow channel body.

7. The device of item 6, wherein the noise detecting means comprises at least one microphone means.

8. The apparatus of item 7, wherein the microphone means comprises two microphones, one located upstream of the blown fluid and the other downstream of the fan impeller.

9. The apparatus of item 6, wherein the loudspeaker means comprises at least one loudspeaker mounted in the center of the axial fan.

10. The device of item 6, wherein the loudspeaker means comprises two loudspeakers built in the direction and direction of the loudspeaker. upstream of the injected liquid stream.

11. A fully adaptable active noise abatement system for rotating blades in a gas displacement device while increasing the efficiency of the device, the system comprising:

- a housing forming means limiting the fan to reduce broadband noise, while the tonal noise component is leaked

- means for transporting gases in said space in such a way as to reduce any broadband noise, the tonal noise component being leaked

- a tracking means adapted to monitor the frequency of the gas conveying means and to generate a signal carrying information about that frequency

- noise-activated means for detecting the noise generated by the movement of the gas through the means forming the housing and for generating a signal carrying information about the noise

a loudspeaker means, located near the means forming the housing, and

- an adaptive control means for receiving both the frequency carrying information of the gas-carrying means and the signals from the noise activated means, the adaptable control means continuously producing an audio signal of opposite and equal amplitude to the tonal noise and effectively reducing it, increases the efficiency of the gas conveying device.

12. The system of item 11, wherein said device is a centrifugal fan and the gas is air.

13. The system of item 11, wherein said device is a centrifugal fan, wherein said loudspeaker means is located close to the passage of the threaded housing into the exhaust duct and is adapted to produce a sound that counteracts the frequency, phase and amplitude of tonal noise.

14. The system of item 11, wherein the loudspeaker means is located within the means forming the fan housing so that it is out of the flow of moving air.

15. The system of item 14, wherein the housing forming means comprises a short channel.

16. The system of clause 15, comprising both a noise-activated means comprising two microphones adjacent to the housing-forming means, each microphone adapted to generate a signal representing the noise caused by the gas-conveying device and an adaptive control means for merging the two. signals, in order to increase the ability to continuously and as needed produce a signal for the loudspeaker means, which then generates a sound of opposite and equal amplitude.

17. The system of item 16, wherein said device is a centrifugal fan.

18. The system of item 11, wherein said device is an axial fan built into the flow channel, wherein the noise detecting means comprises at least one microphone means.

19. The system of item 18 having two microphone means positioned adjacent to the housing forming means.

20. The system of item 18 wherein the loudspeaker means comprises at least one loudspeaker mounted to the hub hub of said axial fan.