DE1231388B

DE1231388B - Impeller, propeller or the like to generate an axial flow

Info

Publication number: DE1231388B
Application number: DEV14237A
Authority: DE
Inventors: Aarne Johannes Vartiainen
Original assignee: AV SYSTEM Oy
Current assignee: AV SYSTEM Oy
Priority date: 1957-04-16
Filing date: 1958-04-15
Publication date: 1966-12-29

Description

Flügelrad, Propeller od. dgl. zum Erzeugen eines axialen Stroms Die Erfindung bezieht sich auf ein Flügelrad, einen Propeller od. dgl. zum Erzeugen eines axialen Stroms des umgebenden Mediums mit sich im wesentlichen radial erstreckenden Schaufeln, die in einem verstellbaren oder festen Anstellwinkel angebracht sind und an deren gedachte Austrittskante eine im wesentlichen dreieckige Hilfsfläche angesetzt ist, die im Querschnitt parallel zur Welle bogenförmig ist und deren gedachte Basislinie mit der gedachten Austrittskante der Schaufel zusammenfällt, während die kürzeste Dreiecksseite der Hilfsfläche nach der Welle hin liegt.Impeller, propeller od. The like. To generate an axial flow Die The invention relates to an impeller, a propeller or the like for generating an axial flow of the surrounding medium with substantially radially extending Shovels that are attached at an adjustable or fixed angle of attack and at its imaginary trailing edge an essentially triangular auxiliary surface is attached, which is arcuate in cross section parallel to the shaft and its imaginary Baseline coincides with the imaginary trailing edge of the blade, while the shortest side of the triangle of the auxiliary surface is towards the shaft.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, den Wirkungsgrad von solchen Flügelrädern zum Erzeugen eines axialen Stromes des Fördermittels zu verbessern.The invention is based on the problem of the efficiency of such To improve impellers for generating an axial flow of the conveyor.

Zu diesem Zweck ist ein erfindungsgemäßes Flügelrad od. dgl. in erster Linie dadurch gekennzeichnet, daß die Schaufeleintrittskante mit einem Winkel von etwa 851 zur Welle nach rückwärts gepfeilt ist, die kürzeste Dreiecksseite der Hilfsfläche mit der Welle einen Winkel bildet, der kleiner als 45' ist, der Krümmungsradius der Hilfsfläche zu ihrer Austrittskante hin zunimmt und sich die I-Elfsfläche im Bereich ihrer Austrittskante in axialer Richtung erstreckt.For this purpose, an impeller or the like according to the invention is primarily characterized in that the blade leading edge is swept backwards at an angle of approximately 851 to the shaft, the shortest triangle side of the auxiliary surface forms an angle with the shaft which is less than 45 ' is, the radius of curvature of the auxiliary surface increases towards its exit edge and the I-Elfsfläche extends in the area of its exit edge in the axial direction.

Bei einem Flügelrad nach der Erfindung besteht die Tendenz, zwei Arten von Strömungen hervorzurufen. Einerseits besteht hinter den Schaufeln, besonders hinter den Hilfsflächen, eine Neigung zur Bildung eines Teilvakuums oder Vakuums, und durch die sich daraus ergebende Saugwirkung wird Luft in kräftigen Strömen an der Eintrittsseite der Schaufeln, axial und vor allem radial, hauptsächlich von der Außenseite her, angesaugt, um das Vakuum aufzufüllen. Dieser Luftstrom endet auf der Innenseite oder Wurzel der Schaufeln um die Welle herum, wo eine Stauzone gebildet wird. Andererseits bildet sich auf Grund der Schaufeldrehung vor den Schaufeln eine nach außen gerichtete Strömung aus, die Luft aus der Stauzone abzieht und gegen die Vorderseite der Schaufel wirft. Als Ergebnis dieser beiden Luftströme wird daher in der Hauptsache an den Hilfsflächen ein im wesentlichen axialer Luftstrom erzeugt, wie beabsichtigt.An impeller according to the invention tends to be of two types caused by currents. On the one hand there is behind the shovels, especially behind the auxiliary surfaces, a tendency to form a partial vacuum or vacuum, and by the resulting suction, air is drawn in in powerful currents the inlet side of the blades, axially and especially radially, mainly from the outside, sucked in to fill the vacuum. This air flow ends on the inside or root of the blades around the shaft where a stagnation zone is formed. On the other hand, due to the blade rotation, forms in front of the blades an outwardly directed flow that draws air from the stagnation zone and counteracts it the front of the shovel throws. As a result of these two air currents will therefore an essentially axial air flow is generated mainly on the auxiliary surfaces, as intended.

Umgekehrt erzeugt das erfindungsgemäße Flügelrad keinen von den Hilfsflächen radial nach außen gerichteten Luftstrom, und ebenso entsteht auch kein nach außen gerichteter Luftstrom an dem Flügelabschnitt, der außerhalb der Hilfsfläche liegt.Conversely, the impeller according to the invention does not produce any of the auxiliary surfaces air flow directed radially outwards, and there is also no outward airflow directed air flow at the wing section which is outside the auxiliary surface.

Somit saugt ein erfindungsgemäßes Flügelrad die Luft im wesentlichen radial, aber auch axial aus einem großen Bereich an und zwingt diese große Luftmenge im Bereich der Hilfsflächen in axialer Richtung in einen begrenzt * en ' Strahl, dessen Querschnitt dem Außendurchmesser der Hilfsflächen entspricht, so daß ein axial gerichteter Strom abgegeben wird.Thus, an inventive impeller sucks air substantially radially, but also axially from a wide range, forcing these large amount of air in the auxiliary surfaces in the axial direction in a limited * s' beam whose cross-section corresponds to the outer diameter of the auxiliary surfaces, so that a axially directed current is delivered.

Hieraus ergibt sich, daß die Leistungsfähigkeit des erfindungsgemäßen Flügelrades,-sehr viel und sogar um ein Vielfaches größer ist als diejenige der bekannten Flügelräder für axiale Strömung, bei denen die Luft größtenteils nur in axialer Richtung angesaugt werden kann, während der größte Teil der erzeugten Luftströmung bei der Bildung einer radialen Strömung und durch Reibungsverluste verbraucht wird.It follows that the performance of the impeller according to the invention, -very much and is even larger by a multiple than that of the known impellers of axial flow, in which the air can be largely drawn only in the axial direction while the largest part of the air flow generated is consumed in the formation of a radial flow and by friction losses.

Da das erfindungsgemäße Flügelrad keine radialen Verlustströmungen verursacht,. kann es (z. B. für Ventilationszwecke) außerhalb einer rohrförmigen Führung angebracht werden (vgl. F i g. 1). Die bei dem Rad erzielte erhebliche Leistungssteigerung beruht teilweise auf der großen Menge der angesaugten Luft und teilweise auf der Tatsache, daß ein Flügelrad größeren Durchmessers verwendet werden kann. Zweckmäßig kann bei einem Flügelrad nach der Erfindung die gedachte Basislinie der Hilfsfläche kürzer sein als die gedachte Austrittskante (a, b) der Schaufel. Auch können die äußeren Spitzen der Schaufeln zu ihrer Verstärkung durch einen schmalen Ring miteinander verbunden sein, und weiter kann der Winkel zwischen der Schaufel und der Hilfsfläche während des Betriebs in an sich bekannter Weise einstellbar sein.Since the impeller according to the invention does not cause any radial leakage flows . it can be attached (e.g. for ventilation purposes) outside a tubular guide (see FIG. 1). The significant increase in performance achieved with the wheel is due in part to the large amount of air drawn in and in part to the fact that a larger diameter impeller can be used. In the case of an impeller according to the invention, the imaginary base line of the auxiliary surface can expediently be shorter than the imaginary trailing edge (a, b) of the blade. The outer tips of the blades can also be connected to one another by a narrow ring for their reinforcement, and furthermore the angle between the blade and the auxiliary surface can be adjustable in a manner known per se during operation.

Es ist weiter vorteilhaft, jede Schaufel so anzuordnen, daß sie zur Umlaufrichtung des Flügelrades derart gepfeilt ist, daß die durch die Flügelradachse und den Berührungspunkt zwischen der Nahe und der Schaufeleintrittskante verlaufende Ebene mit der längs der Eintrittskante der Schaufel des Flügelrades in axialer Richtung verlaufenden Ebene einen Winkel bildet. Dann schneiden die Eintrittskanten der Flügel die auftreffende Luft in schräger Richtung so, daß das Ventilatorgeräusch geringgehalten ist. Die Eintrittskante ist vorzugsweise geradlinig oder nach hinten gebogen.It is also advantageous to arrange each blade so that it is swept in relation to the direction of rotation of the impeller in such a way that the plane running through the impeller axis and the point of contact between the near and the blade leading edge and the plane running along the leading edge of the blade of the impeller in the axial direction forms an angle. Then, the leading edges of the wings intersect the incident air in an oblique direction so that the fan noise is kept low. The leading edge is preferably straight or curved backwards.

Ein erfindungsgemäßes Flügelrad ist in der nachstehenden Beschreibung eines Ausführungsbeispiels an Hand der Zeichnungen erläutert, und zwar zeigt Fig. 1 eine Seitenansicht eines erfindungsgemäßen Flügelrades, das in einem Luftumlaufventilator mit Motor und mit einer rohrförmigen Führung für den erzeugten Luftstrom angeordnet ist, wobei zwei Ventilatorflügel in Seitenansicht gezeigt sind, wäh_ rend der dazwischen befindliche Flügel strichpunktiert in Endansicht dargestellt ist, F i g. 2 die Stirnansicht eines Teils des Ventilators gegen die Strömungsrichtung gesehen, F i g. 3 einen Schnitt senkrecht zur Eintrittskante des Flügels durch die Spitze der Hilfsfläche längs der Linie A-A der F i g. 1 und F i g. 4 einen Schnitt senkrecht zur Eintrittskante des Flügels längs Linie B-B der F i g. 1, wobei dieser Schnitt von dem Punkt ausgeht, an dem die Außenkante der Hilfsfläche (in radialer Richtung) mit der Austrittskante der eigentlichen Schaufel zusammentrifft. In den F i g. 1 und 2 ist diese Grenzlinie zwischen der Schaufel und der Hilfsfläche durch die gestrichelte Linie a-b angegeben.An impeller according to the invention is explained in the following description of an exemplary embodiment with reference to the drawings, namely Fig. 1 shows a side view of an impeller according to the invention, which is arranged in an air circulation fan with a motor and with a tubular guide for the air flow generated, with two fan blades in Side view are shown, while the wing located between them is shown in dash-dotted lines in an end view, FIG . 2 shows the front view of part of the fan seen against the direction of flow, FIG. 3 shows a section perpendicular to the leading edge of the wing through the tip of the auxiliary surface along the line AA in FIG. 1 and F i g. 4 shows a section perpendicular to the leading edge of the wing along line BB of FIG. 1, this section starting from the point at which the outer edge of the auxiliary surface (in the radial direction) meets the trailing edge of the actual blade. In the F i g. 1 and 2, this boundary line between the blade and the auxiliary surface is indicated by the dashed line ab.

In den Zeichnungen bezeichnet 1 jeweils einen Flügel, 2 die Befestigungsnabe für die Flügel, 3 die Ventilatorwelle, 4 eine rohrförmige Führung für den Luftstrom und 5 den Ventilatonnotor. Der Flügel besteht aus den eigentlichen Schaufeln la und der Hilfsfläche lb. Die Schaufel ist eben oder mindestens im wesentlichen eben und weist an ihrer gedachten Austrittskante a-b die Hilfsfläche lb auf, die in einem Querschnitt parallel zur Welle 3 bogenförmig ist mit einem Krümmungsradius, der zur gedachten Austrittskante a-b hin abnimmt. Der Endteil der Hilfsfläche, der an der Linie c-c (F i g. 2) beginnt, ist so gebogen, daß er sich in axialer Richtung C des Ventilators bzw. im wesentlichen parallel zur Drehachse des Ventilators erstreckt. Die Luftströme, die sich entlang der Vorderseite der Schau-fel nach außen bewegen, sind in F i g. 1 durch den Pfeil Ku bezeichnet. Die Luftströme, die an der Vorderseite des Flügels vorbei zur Austrittskante der Schaufel strömen, sind in F i g. 1 mit Ks bezeichnet. Die Resultierende, durch die rohrförmige Führung ist mit R bezeichnet und ergibt die durch die Pfeile n gekennzeichnete Strömung.In the drawings, 1 denotes a blade, 2 the mounting hub for the blades, 3 the fan shaft, 4 a tubular guide for the air flow and 5 the fan motor. The wing consists of the actual blades la and the auxiliary surface lb. The blade is flat or at least substantially flat and has on its imaginary trailing edge from the auxiliary surface lb, which is arcuate in a cross section parallel to the shaft 3 with a radius of curvature that decreases towards the imaginary trailing edge. The end part of the auxiliary surface, which begins at line cc (FIG. 2), is bent so that it extends in the axial direction C of the fan or essentially parallel to the axis of rotation of the fan. The air currents moving outward along the front of the bucket are shown in FIG. 1 denoted by the arrow Ku. The air currents flowing past the front of the vane to the trailing edge of the vane are shown in FIG. 1 denoted by Ks. The resultant through the tubular guide is denoted by R and gives the flow indicated by the arrows n.

Die Eintrittskante der Schaufel weicht von der Ebene senkrecht zur Ventilatorachse vorzugsweise um 5' ab. Auch ein kleinerer Abweichungswinkel, z. B. 1 bis 31, übt schon eine vorteilhafte Wirkung auf die Arbeitsweise des Ventilators aus. Ein Flügelrad od. dgl. nach der Erfindung ergibt selbst bei niedriger Drehzahl hohe Leistung.The leading edge of the blade deviates from the plane perpendicular to the fan axis preferably by 5 ' . Even a smaller angle of deviation, e.g. B. 1 to 31, already has a beneficial effect on the operation of the fan. An impeller or the like according to the invention gives high performance even at low speed.

Stellung, Form und Abmessungen sowie die Anzahl der Flügel hängen von dem Verwendungszweck ab. Daher kann die Regelung der Leistung außer durch Änderung der Drehzahl auch in der Weise erfolgen, daß die Anzahl der Flügel verändert wird, der Anstellwinkel der Schaufeln, die Stellung der Hilfsflächen oder der Winkel zwischen den Flügeln und der Ventilatorwelle einstellbar vorgesehen werden und daß einer oder mehrere dieser zuletzt genannten Faktoren erforderlichenfalls ge- ändert werden, wobei jede bekannte Befestigungs-und Einstellvorrichtung verwendet werden kann.Position, shape and dimensions as well as the number of wings depend on the intended use. Therefore, in addition to changing the speed, the output can also be regulated in such a way that the number of blades is changed, the angle of incidence of the blades, the position of the auxiliary surfaces or the angle between the blades and the fan shaft are adjustable and that one or several of these latter factors are necessary changes overall, each known fastening and adjusting device can be used.

Nachstehend sind beispielsweise die Bemessungen eines Flügelrades angegeben, das sich bei Versuchen als besonders vorteilhaft erwiesen hat.For example, below are the dimensions of an impeller indicated, which has proven to be particularly advantageous in experiments.

Der Flügel (Schaufel plus Hilfsfläche) hat dreieckige Form und ist auf der Nabe wie folgt angebracht: a) Die Eintrittskante des dreieckigen Flügels bildet einen Winkel von 850 mit der Längsachse der Propellerwelle; b) der Anstellwinkel beträgt 240; e) die kürzeste Seite des dreieckigen Flügels (die der Welle am nächsten liegende Seite) bildet mit der Welle einen Winkel von etwa 30 bis 451, wobei zwischen der Welle und dieser Seite des Flügels entsprechend Raum frei bleibt; d) der dreieckige Flügel ist so gebogen, daß die Hilfsfläche 1 b gebildet wird und der »relative« Winkel zwischen dieser Hilfsfläche und der Ventilatorwelle sich allmählich 01 nähert; e) die Flügel schneiden die eintretende Luft in schräger Richtung, so daß das Gräusch des Ventilators so leise wie möglich wird.The wing (blade plus auxiliary surface) has a triangular shape and is attached to the hub as follows: a) The leading edge of the triangular wing forms an angle of 850 with the longitudinal axis of the propeller shaft; b) the angle of attack is 240; e) the shortest side of the triangular wing (the side closest to the shaft) forms an angle of approximately 30 to 451 with the shaft, with a corresponding space remaining between the shaft and this side of the wing; d) the triangular wings is bent so that the auxiliary surface 1 B is formed and the "relative" angle between this surface and the auxiliary fan shaft gradually approaches 01; e) the blades cut the incoming air in an oblique direction so that the noise of the fan is as quiet as possible.

Zur Verstärkung des Flügelrades können ferner die Flügel an ihren äußeren Spitzen durch einen schmalen Ring miteinander verbunden sein, der der Luftströmung einen möglichst geringen Widerstand entgegensetzt.To reinforce the impeller, the wings can also be attached to their outer tips are connected by a narrow ring that allows the air flow offers as little resistance as possible.

Claims

Claims: 1. Impeller, propeller or the like for generating an axial flow of the surrounding medium with essentially radially extending blades which are attached at an adjustable or fixed angle of attack and at the imaginary trailing edge of which an essentially triangular auxiliary surface is attached which in a cross section parallel arc to the shaft and like everything together the imaginary base line with the imaginary trailing edge of the blade, while the shortest side of the triangle is the auxiliary surface to the shaft, characterized in that the vane leading edge swept back at an angle of about 851 with the shaft rearwards is, the shortest, triangular side of the auxiliary surface ( 1b) forms an angle with the shaft (3) which is smaller than 451 , the radius of curvature of the auxiliary surface increases towards its trailing edge and the elf surface extends in the axial direction in the area of its trailing edge.

2. Impeller according to claim 1, characterized in that the imaginary base line of the auxiliary surface is shorter than the imaginary trailing edge (a, b) of the blade. 3. Impeller according to claim 1 or 2, characterized in that the outer tips of the blades are connected to one another by a narrow ring. 4. Impeller according to one of claims 1 to 3, characterized in that the angle between the blade and the auxiliary surface can be adjusted in a manner known per se during operation. 5. Impeller according to one of the preceding claims, characterized in that the blade is swept towards the direction of rotation of the impeller in such a way that the plane extending through the impeller axis and the point of contact between the hub and the blade leading edge is axially aligned with the leading edge of the blade of the impeller Direction of the running plane forms an angle. Considered publications: German Patent Specifications Nos. 462 409, 660 275; German utility model No. 1708 104; Austrian Patent No. 132 604; VDI magazine, November 1, 1952, p. 1019, Fig. 4; E c k, Ventilatoren, 1957, p. 294.