DE1005681B

DE1005681B - Impeller for axial fans with swiveling fan blades

Info

Publication number: DE1005681B
Application number: DEM26563A
Authority: DE
Inventors: Dr-Ing Wolfgang Mayer
Original assignee: MAN Maschinenfabrik Augsburg Nuernberg AG
Current assignee: MAN AG
Priority date: 1955-03-24
Filing date: 1955-03-24
Publication date: 1957-04-04

Description

Flügelrad für Axialventilatoren mit schwenkbaren Ventilatorflügeln Die Erfindung betrifft ein Flügelrad für Axial ventilatoren mit schwenkbar in der Flügelradnabe gelagerten Ventilatorflügeln. Die Ventilatorflügel überdecken sich bei stillstehendem Flügelrad in der Weise, daß eine Scheibe entsteht, die den Ansaugquerschnitt des Ventilators verschließt. Die Ventilatorflügel werden beim Anlaufen des Flügelrades unter der Wirkung der auf sie auftreffenden Luftkräfte in die Förderstellung geschwenkt und während des Umlaufes des Flügelrades in dieser Stellung gehalten.Impeller for axial fans with swiveling fan blades The invention relates to an impeller for axial fans with pivotable in the Impeller hub mounted fan blades. The fan blades overlap when the impeller is at a standstill in such a way that a disc is created that forms the intake cross-section of the fan closes. The fan blades are when the impeller starts up pivoted into the conveying position under the action of the air forces impinging on them and held in this position during the rotation of the impeller.

Bei einem bereits bekannten derartigen Flügelrad sind die Luftkräfte infolge der Form und der Lagerung der Ventilatorflügel Widerstandskräfte, die zwar das Schwenken der Flügel in die Förderstellung beim Anlaufen des Flügelrades bewirken und die Flügel während des Umlaufens des Flügelrades in der Förderstellung halten, die jedoch gleichzeitig den Wirkungsgrad des Flügelrades in erheblichem Maße verschlechtern.In an already known impeller of this type, the air forces are due to the shape and the mounting of the fan blades drag forces that cause the vanes to pivot into the conveying position when the vane wheel starts up and keep the vanes in the conveying position while the impeller is rotating, However, at the same time, the efficiency of the impeller deteriorates to a considerable extent.

Ausgehend von einem Flügelrad der eingangs beschriebenen Gattung besteht die Erfindung darin, daß die Blätter der Ventilatorflügel den Querschnitt eines in Richtung der Flügelradwelle eine Normalkraft erzeugenden Strömungsprofils haben und in Achsen gelagert sind, deren Ebenen den Flügelquerschnitt in Umlaufrichtung des Ventilators hinter dem Angriffspunkt der Normalkraft senkrecht schneiden.Based on an impeller of the type described above, there is the invention is that the blades of the fan blades have the cross section of a have a normal force generating flow profile in the direction of the impeller shaft and are mounted in axes, the planes of which have the wing cross-section in the direction of rotation cut vertically behind the point of application of the normal force.

Bei einem Flügelrad gemäß der Erfindung sind die die Flügel in die Förderstellung schwenkenden und beim Umlaufen des Flügelrades in dieser Stellung haltenden Luftkräfte Auftriebskräfte, welche die Förderung der Luft bewirken bzw. unterstützen und damit den Wirkungsgrad des Flügelrades günstig beeinflussen.In an impeller according to the invention, the blades are in the Pivoting conveying position and when rotating the impeller in this position sustaining air forces, lift forces that cause the air to be conveyed or support and thus influence the efficiency of the impeller favorably.

Das Zurückbringen der Ventilatorflügel aus der Förderstellung in die Schließstellung beim Stillsetzen des Flügelrades erfolgt in weiterer Ausgestaltung der Erfindung in bekannter Weise durch Kraftspeicher, die einerseits an den Flügeln, andererseits an der Flügelradnabe befestigt und in Richtung der Flügelradwelle wirksam sind sowie beim Schwenken der Ventilatorflügel in die Förderstellung gespannt werden.Returning the fan blades from the conveying position to the The closed position when the impeller is stopped takes place in a further embodiment the invention in a known manner by energy storage, which on the one hand on the wings, on the other hand attached to the impeller hub and effective in the direction of the impeller shaft are clamped into the conveying position when the fan blades are swiveled.

In weiterer Ausgestaltung der Erfindung sind die Ventilatorflügel nicht nur schwenkbar, sondern in an sich bekannter Weise auch in Richtung der Flügelradwelle kippbar in der Nabe gelagert. Zu diesem Zweck sind die Lagerbolzen in der Flügelradnabe zur Aufnahme der Flügelfüße als Schneidenlager ausgebildet. Sind bei dieser Anordnung die Ventilatorflügel in die durch Anschläge begrenzte Schließstellung geschwenkt, so werden sie anschließend unter der Wirkung der sich noch weiter entspannenden Kraftspeicher gekippt und dadurch fest an das Ventilatorgehäuse angepreßt. Ein unerwünschter Luftdurchtritt zwischen den in der Schließstellung einander überdeckenden Flügeln und dem Flügelradgehäuse wird hierdurch wirksam verhii.dert.The fan blades are a further embodiment of the invention not only pivotable, but also in a manner known per se in the direction of the impeller shaft mounted tiltable in the hub. For this purpose the bearing bolts are in the impeller hub designed as a blade bearing to accommodate the wing feet. Are with this arrangement the fan blades are swiveled into the closed position limited by stops, so they will then be under the action of even further relaxing Tilted energy storage device and thus firmly pressed against the fan housing. An undesirable one Air passage between the wings that overlap in the closed position and the impeller housing is thereby effectively prevented.

Zur Gewichtsersparnis haben die Blätter der Flügel gemäß einem Erfindungsmerkmal im Querschnitt die Form eines nach der Ventilatorabströmseite hin offenen Strömungsprofils.To save weight, the blades have the wings according to a feature of the invention in cross section the shape of a flow profile open towards the fan downstream side.

Um einen unerwünschten Luftdurchtritt auch zwischen den einander überdeckenden Flügeln und der Nabe des Flügelrades zu verhindern, hat der Querschnitt der Nabe die Form eines n-Ecks, zu dessen Flächen mittig die Flügel des Flügelrades in der Nabe gelagert sind. Der Wert n ist gleich der Anzahl der Flügel des Flügelrades.To prevent unwanted air passage between the overlapping To prevent blades and the hub of the impeller, the cross-section of the hub has the shape of an n-gon, to the surfaces of which the blades of the impeller are centered in the Are stored in the hub. The value n is equal to the number of blades on the impeller.

In der Zeichnung sind Ausführungsbeispiele der Erfindung schematisch dargestellt. Es zeigt Fig. 1 einen Ventilator gemäß der Erfindung in Richtung der Flügelradwelle gesehen, wobei sich die Flügel in der Schließstellung befinden, Fig. 2 den Flügel A der Fig. 1 und dessen Lagerung, in Richtung des Pfeiles B gesehen, Fig. 3 den Flügel .A der Fig. 1 und dessen Lagerung, in Richtung des Pfeiles C gesehen, Fig. 4 ein weiteres Ausführungsbeispiel der Erfindung in einer der Fig. 2 entsprechenden Darstellung. Auf der Flügelradwelle 1 sitzt drehfest das Flügelrad 2 mit der Nabe 3 und den Flügeln 4. Der Querschnitt der Nabe hat entsprechend den sechs Flügeln des Flügelrades die Form eines regelmäßigen Sechsecks, durch dessen Flächen die Flügel mit ihren Füßen 5 hindurchtreten. Die Bohrungen 6 der Nabe 3 zur Aufnahme der Flügelfüße haben die Form einer Schneidenlagerung (Fig. 3). Die Schneiden der Schneidenlagerung erstrecken sich in einer zum Ansaugquerschnitt 7 des Ventilators parallelen Ebene. Sie ermöglichen ein Kippen der Flügel in Richtung der Flügelradwelle 1. Die Flügel 4 stehen unter der Wirkung je einer Zugfeder 8, die an der Nabe 3 gehalten ist und in Richtung der Flügelradwelle 1 wirksam ist, d. h. die durch Kräfte, die in Richtung der Flügelradwelle 1 wirken, gespannt werden kann und die sich in Richtung der Flügelradwelle 1 zu entspannen sucht.Exemplary embodiments of the invention are shown schematically in the drawing shown. It shows Fig. 1 a fan according to the invention in the direction of Impeller shaft seen with the blades in the closed position, Fig. 2 the wing A of Fig. 1 and its storage, seen in the direction of arrow B, Fig. 3 the wing .A of Fig. 1 and its storage, seen in the direction of arrow C, FIG. 4 shows a further exemplary embodiment of the invention in one of FIG. 2 corresponding Depiction. The impeller 2 with the hub sits non-rotatably on the impeller shaft 1 3 and the wings 4. The cross section of the hub has six wings accordingly of the impeller has the shape of a regular hexagon, through whose surfaces the Step through the wings with your feet 5. The bores 6 of the hub 3 to the The wing feet take the form of a cutting edge bearing (Fig. 3). The cutting the cutting edge bearings extend in one to the suction cross section 7 of the fan parallel plane. They allow the blades to tilt in the direction of the impeller shaft 1. The wings 4 are each under the action of a tension spring 8 attached to the hub 3 is held and is effective in the direction of the impeller shaft 1, d. H. who through forces which act in the direction of the impeller shaft 1, can be tensioned and which are in Seeks to relax the direction of the impeller shaft 1.

In der durch Anschlagstifte 9 begrenzten Schließstellung I der Ventilatorflügel überdecken sich die einzelnen Flügelblätter 10 um den Betrag e und bilden eine Scheibe, die den Ansaugquerschnitt 7 des Ventilators verschließt. Die Zugfedern 8 haben die Flügel nach hinten gekippt, d. h. in Richtung der Flügelradwelle 1 nach der der Ansaugseite des Ventilators abgewandten Seite hin, so daß sie am Ventilatorgehäuse 11 anliegen.In the closed position I, limited by the stop pins 9, the fan blades the individual blades 10 overlap by the amount e and form a disc, which closes the suction cross section 7 of the fan. The tension springs 8 have the Wing tilted backwards, d. H. in the direction of the impeller shaft 1 after the Intake side of the fan facing away from the side so that they are on the fan housing 11 are present.

Die Flügelblätter 10 der Flügel 4 haben im Querschnitt die Form eines in Umlaufrichtung a des Flügelrades weisenden Strömungsprofils. Derartige Strömungsprofile sind beispielsweise im Flugzeugbau als Tragflügelprofile oder Propellerprofile bekannt und werden auch bei Axiallüftern mit feststehenden Flügeln angewendet. Sie zeichnen sich dadurch aus, daß in einem rechnerisch oder empirisch Zu ermittelnden Punkt D (Druckpunkt) eine Normalkraft N angreift, die senkrecht auf der Bewegungsrichtung steht. Diese Normalkraft bewirkt beim Tragflügelprofil den Auftrieb (»Auftriebskraft«), beim Luftschraubenprofil den Vorschub (»Vorschubkräft«), und sie soll hier zum Schwenken der Ventilatorflügel in ihre Wirk-, d. h. Förderstellung angewendet werden. Dies wird dadurch ermöglicht, daß die Schwenkachsen s der Ventilatorflügel den jeweiligen Flügelquerschnitt in Umlaufrichtung des Flügelrades hinter dem Angriffspunkt D der Normalkraft schneiden. Wird das Flügelrad in Umdrehung versetzt, dann bildet die Normalkraft :V mit dem Hebelarm b ein Moment, das den jeweiligen Flügel aus der Schließstellung I in die Förderstellung II schwenkt.The vane blades 10 of the vanes 4 have, in cross section, the shape of a flow profile pointing in the direction of rotation a of the vane wheel. Such flow profiles are known, for example, in aircraft construction as airfoil profiles or propeller profiles and are also used in axial fans with fixed blades. They are characterized by the fact that a normal force N , which is perpendicular to the direction of movement, acts on a point D (pressure point) to be determined mathematically or empirically. This normal force causes lift ("lift force") in the airfoil profile and the advance ("feed force") in the propeller profile, and it is used here to pivot the fan blades into their active, ie conveying, position. This is made possible by the fact that the pivot axes s of the fan blades intersect the respective blade cross-section in the direction of rotation of the impeller behind the point of application D of the normal force. If the impeller is set in rotation, the normal force forms: V with the lever arm b, a moment that pivots the respective wing from the closed position I into the delivery position II.

. Zu Beginn des Schwenkens der Flügel wirkt zunächst die bei umlaufendem Flügelrad auftretende Fliehkraft derart, daß sie die Flügel aus der Schließstellung I in die Ebene Ia der Flügelraddurchmesser schwenkt. Sind die Flügel um einen geringen Betrag geöffnet, dann wirkt außer der Normalkraft die entgegen der Umlaufrichtung a wirksame Widerstandskraft yi% und schwenkt die Flügel in die Förderstellung 1I. Beim Schwenken der Flügel in die Förderstellung werden die Zugfedern 8 gespannt. Ein Schwenken der Flügel über die Förderstellung hinaus wird durch die Anschläge 12 verhindert. Bei einfacheren Anlagen wird es genügen, den Flügelquerschnitt nicht wie in Fig. 1 als geschlossenes Profil auszubilden, sondern gemäß Fig. 4 als nach der Abströmseite des Ventilators hin offenes Profil. Während das allseits geschlossene Profil günstigere Strömungsverhältnisse ergibt, bringt das offene Profil den Vorteil eines einfachen und billigen Flügelrades.. At the beginning of the pivoting of the wing, the rotating one acts first Centrifugal force occurring in such a way that it moves the wings out of the closed position I swivels into plane Ia of the impeller diameter. Are the wings around a little Opened amount, then the normal force acts against the direction of rotation in addition to the normal force a effective drag force yi% and swivels the blades into the conveying position 1I. When the wings are pivoted into the conveying position, the tension springs 8 are tensioned. A pivoting of the wings beyond the conveying position is made possible by the stops 12 prevented. In the case of simpler systems, it will suffice, but not the wing cross-section as in Fig. 1 as a closed profile, but according to FIG. 4 as after the outflow side of the fan open profile. While the all-round closed Profile results in more favorable flow conditions, the open profile has the advantage a simple and cheap impeller.

Claims

PATENT CLAIMS 1. Impeller for axial fans with swiveling fan blades mounted in the impeller hub, which when the impeller is at a standstill Close the suction cross-section of the impeller and when the impeller starts up under the effect of the air forces that occur and hit the wings be pivoted into their conveying position, characterized in that the sheets (10) the fan blade (4) the cross section of a in the direction of the impeller shaft (1) Have a normal force (N) generating flow profile and are supported in axes (s) are whose levels the wing cross-section in the direction of rotation (a) of the fan behind cut perpendicularly to the point of application (D) of the normal force.

2. Impeller according to claim 1, characterized in that the fan blades (4) under the action of energy storage devices (8) that are fixed to the impeller hub (3) and point towards the impeller shaft (1) are effective, as well as when swiveling the fan blades into their conveying position (II) be stretched.

3. Impeller according to Claims 1 and 2, characterized in that that the fan blades (4) can be tilted in the direction of the impeller shaft (1) in the impeller hub (3) are stored.

4. Impeller according to Claims 1 to 3, characterized in that that the fan blades (4) are mounted in the impeller hub by means of knife-edge bearings (6) are.

5. Impeller according to one of claims 1 to 4, characterized in that the cross-section of the blades (10) of the fan blades (4) has the shape one after the other Has ventilator downstream side open flow profile.

6. Impeller after one of claims 1 to 5, characterized in that the cross section of the impeller hub (3) has the shape of an n-corner, where ya represents the number of fan blades (4).

7. Impeller according to claim 6, characterized in that the fan blades (4) are mounted in the center of the surfaces of the impeller hub (3) in this. Into consideration Printed publications: German Patent No. 224028; U.S. Patent No. 2 383 004.