DE3618183C1

DE3618183C1 - Axial fan with adjustable blades

Info

Publication number: DE3618183C1
Application number: DE19863618183
Authority: DE
Inventors: Hans Schilder
Original assignee: JM Voith GmbH
Current assignee: JM Voith GmbH
Priority date: 1986-05-30
Filing date: 1986-05-30
Publication date: 1987-08-20

Abstract

An axial fan is equipped with adjustable blades, on the strut of which a compensating weight and an adjusting lever with a sliding block are arranged. This engages in an adjusting disc for blade adjustment. In order to reduce excessive loading and wear of the sliding blocks, there is inserted between at least one part of the compensating weight and the strut a member which damps vibrations.

Description

Die Erfindung betrifft einen Axialventilator mit verstellbaren Laufschaufeln, an deren Holm ein Ausgleichsgewicht und ein Stellhebel mit einem Kulissenstein angeordnet sind, der in eine Stellscheibe zur Schaufelverstellung eingreift.The invention relates to an axial fan with adjustable Blades, on the spar a balance weight and a Control levers are arranged with a sliding block, which in a Adjusting disc engages for blade adjustment.

Beim Betrieb derartiger, beispielsweise aus der DE-AS 24 37 932 bekannter Axialventilatoren rufen die auf die Laufschaufeln wirkenden Fliehkräfte ein Drehmoment um die Holmlängsachse her vor. Das am Holm angebrachte Ausgleichsgewicht dient der Kom pensation dieses Momentes durch ein Gegendrehmoment, welches ebenfalls durch am Gewicht wirkende Fliehkräfte verursacht ist. Ein an der Stellscheibe angreifender Schubmotor muß daher bei einer Schaufelverstellung im wesentlichen nur Kräfte aufnehmen, die aufgrund nicht vollständigen Ausgleichs der Drehmomente an den Schaufelholmen sowie der Wirkung aerodynamischer Kräfte an den Schaufeln hervorgerufen sind. Des weiteren wirken auf das im wesentlichen aus Laufschaufel, Holm, Gegengewicht und Stell hebel mit Kulissenstein bestehende System schwingende und stoß artige Belastungen, die durch aerodynamische Impulse im Förder strom, durch von ungünstig geformten Leitschaufeln und Nabenge häusestutzen hervorgerufene Wirbelzöpfe sowie durch Ein- und Abschaltungen von Verbrauchern in einer an den Axialventilator angeschlossenen Anlage und ferner durch Strömungsabrisse an den Laufschaufeln verursacht werden. Im Hinblick auf diese Bean spruchungen hat man die Kulissensteine, welche in eine Nut der Stellscheibe angreifen, bereits mit erheblichem Sicherheitszu schlag bemessen. Dennoch zeigt sich bei länger dauerndem Be trieb des Axialventilators ein starker Verschleiß der Kulissen steine.When operating such, for example from DE-AS 24 37 932 well-known axial fans call the blades acting centrifugal forces around the longitudinal axis of the bar in front. The balance weight attached to the spar serves the comm compensation of this moment by a counter torque, which is also caused by centrifugal forces acting on the weight. A thrust motor attacking the adjusting disc must therefore a bucket adjustment essentially only absorb forces, due to incomplete torque compensation the shovel spars and the effect of aerodynamic forces the blades are caused. Furthermore act on that essentially consisting of blade, spar, counterweight and actuator lever with sliding block existing system swinging and pushing like loads caused by aerodynamic impulses in the conveyor current, through of poorly shaped guide vanes and hub vertebrae caused by spigot as well as by in and Shutdown of consumers in one to the axial fan connected system and further by stalls to the Blades are caused. With regard to this bean Sayings you have the backdrop stones, which in a groove of Attack the adjusting disc, already with considerable security blow measured. Nevertheless, it shows up in the case of long-term loading the axial fan was subject to heavy wear on the scenes stones.

Da es nicht möglich ist, die Schwingungsursache zu beseitigen, liegt der Erfindung die Aufgabe zugrunde, die Beanspruchung und damit den Verschleiß der Kulissensteine zu verringern, also die Wirkung der Schwingungen zumindest abzuschwächen.Since it is not possible to remove the cause of the vibration, is the object of the invention, the stress and thus reducing the wear on the sliding blocks, i.e. the At least weaken the effect of the vibrations.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß zwischen wenigstens einem Teil des Ausgleichsgewichts und dem Holm ein Schwingungen dämpfendes Glied eingefügt ist. Diese Lösung ist insofern vorteilhaft, als mit verhältnismäßig geringem Aufwand eine Dämpfung der Torsionsschwingungen des im wesentlichen aus Schaufel, Holm, Ausgleichsgewicht und Stellhebel bestehenden Systems sowie eine Verstimmung dessen Torsionseigenfrequenz erzielt wird, um im Hinblick auf eine entsprechende Anregung Resonanzerscheinungen zu vermeiden.This object is achieved in that between at least part of the balance weight and the spar Vibration damping link is inserted. This solution is to the extent that it is advantageous with relatively little effort a damping of the torsional vibrations of the essentially Bucket, spar, balance weight and lever existing System as well as a detuning of its torsional natural frequency is achieved in order for an appropriate suggestion To avoid resonance phenomena.

Zwar ist aus DE-GM 18 19 437 ein Axialventilator bekannt, des sen Laufrad einen scheibenförmigen inneren Nabenkörper und ei nen diesen unter Zwischenanordnung eines Gummiringes umfangs seitig umhüllenden, äußeren Nabenkörper mit Laufschaufeln auf weist. Ebenso ist es aus US-PS 38 90 061 bekannt, bei einem Radialventilator zwischen Antriebswelle und Laufradnabe eine Hülse aus elastomerem Werkstoff stoffschlüssig einzufügen. Eine derartige Zwischenanordnung eines elastischen Ringes oder einer Hülse auf dem Wege der Drehmomentübertragung vom Antriebsmotor zur Laufradbeschaufelung hat den Zweck, störende Torsions schwingungen abzukoppeln, d. h. auf seiten der Schwingungsstör quelle zu isolieren. Dabei übt der elastische Werkstoff des Zwischengliedes aufgrund seiner Formänderungsarbeit auch eine schwingungsdämpfende Wirkung aus. Doch ist durch diese Druck schriften der erfindungsgemäße Lösungsweg nicht nahegelegt.An axial fan is known from DE-GM 18 19 437, the impeller a disc-shaped inner hub body and egg NEN circumferentially with the interposition of a rubber ring outer shell with outer blades and blades points. It is also known from US-PS 38 90 061, in one Centrifugal fan between drive shaft and impeller hub one Insert sleeve made of elastomeric material. A such an intermediate arrangement of an elastic ring or Sleeve on the way of torque transmission from the drive motor for impeller blading has the purpose of annoying torsion decouple vibrations, d. H. on the part of the vibration disturbance isolate source. The elastic material of the Intermediate member due to its shape work also a vibration-dampening effect. But is due to this pressure do not suggest the approach according to the invention.

Zweckmäßige Ausgestaltungen der Erfindung sind in den Unteran sprüchen gekennzeichnet.Appropriate embodiments of the invention are in the Unteran sayings marked.

Die im Anspruch 2 angegebene Maßnahme hat den Zweck, das gesam te Ausgleichsgewicht zur Verstimmung des schwingenden Systems heranzuziehen, während die im Anspruch 3 beschriebene Weiter bildung der Erfindung dazu lediglich Teile des Ausgleichsge wichts nutzt, die durch die Anordnung im Gewicht unter Berück sichtigung der Ankopplung mit dem schwingungsdämpfenden Glied eine Lagesicherung erfahren.The measure specified in claim 2 has the purpose of the whole balance weight to detune the vibrating system to be used while the further described in claim 3 Education of the invention, this only parts of the compensation Ge weight uses by the arrangement in weight under consideration inspection of the coupling with the vibration-damping link experienced a position security.

Die im Anspruch 4 erwähnten Ausführungsformen stellen bewährte Ausgestaltungen von schwingungsdämpfenden Gliedern dar.The embodiments mentioned in claim 4 represent proven ones Designs of vibration-damping links.

Drei Ausführungsbeispiele der Erfindung werden nachstehend an hand der Zeichnung näher erläutert. Es zeigtThree embodiments of the invention are set out below hand of the drawing explained in more detail. It shows

Fig. 1 einen Querschnitt durch das Laufrad eines Axialven tilators, dessen Laufschaufeln tragende Holme je weils mit einem Ausgleichsgewicht versehen sind, Fig. Tilators 1 a cross section through the wheel of a Axialven whose blades carrying beams are each provided with a balance weight weils,

Fig. 2 als vergrößerte Darstellung der Einzelheit A in Fig. 1 eine Ansicht des Ausgleichsgewichts, das als erstes Ausführungsbeispiel mit Hilfe eines Schwin gungen dämpfenden Gliedes am Holm angeordnet ist, Fig. 2 as an enlarged view of detail A in Fig. 1 is a view of the balancing weight, which is the first embodiment by means of a damping member at the oscillations conditions Holm arranged,

Fig. 3 eine Ansicht eines drehfest mit dem Holm verbunde nen Ausgleichsgewichts als zweites Ausführungsbei spiel mit in Ausnehmungen schwingfähig angeordneten Gewichtsteilen (ebenfalls in größerem Maßstab) und Fig. 3 is a view of a rotationally fixed to the spar NEN balance weight as a second game Ausführungsbei with oscillating weight parts arranged in recesses (also on a larger scale) and

Fig. 4 einen Schnitt entlang der Linie IV-IV in Fig. 3 durch einen Bereich des Ausgleichsgewichts mit einem umfangsseitig in einer Ausnehmung federnd abgestützten Gewichtsteil. Fig. 4 shows a section along the line IV-IV in Fig. 3 by an area of the counterweight with a weight part resiliently supported in a recess on the circumference.

In Fig. 1 ist mit 10 das Laufrad eine Axialventilators be zeichnet, dessen Laufschaufeln 11 mit zur Laufradachse radial verlaufenden Holmen 12 in einer rotationssymmetrischen Nabe 13 gelagert sind. Schaufelseitig ist an jedem Holm 12 ein Aus gleichsgewicht 14 angeordnet. Am schaufelabgewandten Ende trägt jeder Holm 12 einen einarmigen Stellhebel 15. Am freien Ende des Stellhebels 15 ist ein Kulissenstein 16 angeordnet. In Fig. 1, the impeller 10 is an axial fan, the blades 11 of which are mounted with spars 12 extending radially to the impeller axis in a rotationally symmetrical hub 13 . On the blade side, a balance weight 14 is arranged on each spar 12 . At the end facing away from the blade, each spar 12 carries a one-armed adjusting lever 15 . At the free end of the control lever 15 , a sliding block 16 is arranged.

Das mit einer Welle 17 eines nicht dargestellten Antriebsmotors verbundene Laufrad 10 weist koaxial in der Nabe 13 einen Schub motor 18 auf, dessen Kolben 19 mit Kolbenstange 20 bezüglich der Nabe 13 feststehend angeordnet ist. Der relativ zur Nabe 13 axial bewegliche Zylinder 21 des Schubmotors 18 ist mit einer Stellscheibe 22 in der Nabe 13 verschraubt. Diese weist um fangsseitig eine Ringnut 23 auf, in welche die Kulissensteine 16 der Stellhebel 15 eingreifen.The connected to a shaft 17 of a drive motor, not shown, impeller 10 has coaxially in the hub 13, a thrust motor 18 , the piston 19 with the piston rod 20 is fixed with respect to the hub 13 . Of the hub 13 axially movable relative to the cylinder 21 of the thrust motor 18 is screwed together with an adjusting disc 22 in the hub. 13 This has an annular groove 23 on the start side, in which the sliding blocks 16 of the actuating lever 15 engage.

Eine Verstellung der Laufschaufeln 11 des Laufrades 10 erfolgt durch Druckbeaufschlagung eines der beiderseits des Kolbens 19 gelegenen Hohlräume des Zylinders 21 mit Hydrauliköl. Dieses wird durch Kanäle 24 in der Kolbenstange 20 zu- bzw. abgeführt. Die dadurch hervorgerufene axiale Verschiebung des Zylinders 21 wird auf die Stellscheibe 22 übertragen, so daß die in der Ringnut 23 der Stellscheibe 22 geführten Kulissensteine 16 eine Bewegung der Stellhebel 15 bewirken. Deren Schwenkbewegung führt zu einer entsprechenden Änderung des Schaufelanstellwin kels.The blades 11 of the impeller 10 are adjusted by pressurizing one of the cavities of the cylinder 21 located on both sides of the piston 19 with hydraulic oil. This is supplied or discharged through channels 24 in the piston rod 20 . The resulting axial displacement of the cylinder 21 is transmitted to the adjusting disc 22 so that the sliding blocks 16 guided in the annular groove 23 of the adjusting disc 22 cause the adjusting lever 15 to move. Their pivoting movement leads to a corresponding change in the blade angle.

Das Ausgleichsgewicht 14 hat einen den Holm 12 umfassenden Mit telabschnitt 25. Mit diesem stützt sich das Gewicht 14 zur Auf nahme der Fliehkraft gegen einen schaufelseitigen Absatz 26 des Holms 12 ab. In Richtung auf die Laufradachse ist das Gewicht 14 durch einem am Holm 12 angreifenden Sprengring 27 lagege sichert. An dem Mittelabschnitt 25 des Ausgleichsgewichts 14 sind in diametral entgegengesetzter Richtung zwei quaderförmige Verdickungen 28 angeformt, die zur Holmlängsachse gleichen Ab stand einnehmen. Diese Verdickungen 28 haben wesentlichen An teil an der Erzeugung des Gegendrehmomentes zur Kompensation des von der Laufschaufel 11 erzeugten Momentes um die Holm längsachse. The balance weight 14 has a spar 12 comprising the middle section 25 . With this, the weight 14 is based on the centrifugal force against a blade-side shoulder 26 of the spar 12 . In the direction of the impeller axis, the weight 14 is secured by a snap ring 27 engaging the spar 12 . Two rectangular thickened portions 28 are formed on the central portion 25 of the balance weight 14 in diametrically opposite directions, the same to the spar longitudinal axis Ab was taking. These thickenings 28 have an essential part in the generation of the counter-torque to compensate for the moment generated by the blade 11 about the spar longitudinal axis.

Beim in Fig. 2 dargestellten ersten Ausführungsbeispiel ist zwischen dem Ausgleichsgewicht 14 und dem Holm 12 ein Schwin gungen dämpfendes Glied in Form einer Gummifeder 29 eingefügt. Die Gummifeder 29 weist eine innere Hülse 30 auf, welche den Holm 12 umfaßt und verdrehfest mit diesem verbunden ist. Dabei ist die Hülse 30 einerseits gegen den Absatz 26 des Holms 12 und andererseits gegen den Sprengring 27 abgestützt. Mit einer die innere Hülse 30 mit Abstand umhüllenden zweiten, äußeren Hülse 31 ist der Mittelabschnitt 25 des Ausgleichsgewichts 14 verdrehfest verbunden. Der Raum zwischen den beiden Hülsen 30 und 31 ist durch eine Gummischicht 32 ausgefüllt, welche mit den Hülsen in stoffschlüssiger Verbindung steht. Diese Gummi schicht 32 läßt zwischen den beiden Hülsen 30 und 31 in be grenztem Maße eine Verdrehung um die Längsachse des Holmes 12 zu. Damit ist das Ausgleichsgewicht 14 elastisch pendelnd mit dem im wesentlichen aus Schaufel, 11, Holm 12 und Stellhebel 15 mit Kulissenstein 16 bestehenden System gekoppelt. Bei ent sprechender Abstimmung wirkt diese Anordnung auf Schwingungen des Systems tilgend und dämpfend.In the first embodiment shown in Fig. 2, a vibration damping member in the form of a rubber spring 29 is inserted between the balance weight 14 and the spar 12 . The rubber spring 29 has an inner sleeve 30 which surrounds the spar 12 and is connected to it in a rotationally fixed manner. The sleeve 30 is supported on the one hand against the shoulder 26 of the spar 12 and on the other hand against the snap ring 27 . The middle section 25 of the counterweight 14 is connected in a rotationally fixed manner to a second, outer sleeve 31 which envelops the inner sleeve 30 at a distance. The space between the two sleeves 30 and 31 is filled by a rubber layer 32 which is in a material connection with the sleeves. This rubber layer 32 allows between the two sleeves 30 and 31 to a limited extent be a rotation about the longitudinal axis of the spar 12 to. The balance weight 14 is thus coupled in an elastically oscillating manner to the system consisting essentially of a shovel, 11 , spar 12 and adjusting lever 15 with sliding block 16 . With appropriate coordination, this arrangement has an attenuating and dampening effect on system vibrations.

Das in Fig. 3 dargestellte zweite Ausführungsbeispiel unter scheidet sich vom ersten Beispiel zum einen dadurch, daß das Ausgleichsgewicht 33 unmittelbar verdrehfest am Holm 12 be festigt ist. Zum anderen sind beide Verdickungen 34 des Ge wichts 33 jeweils mit einer zur Laufradachse hin offenen Aus nehmung 35 versehen. In dieser sitzt mit Abstand zur angrenzen den Wandung als Teil 36 des Ausgleichsgewichts 33 ein Körper, der mit dem Gewicht durch eine umhüllende Gummischicht 37 ver bunden ist. In der Gummischicht 37 angeordnete Hohlräume 38 bewirken eine schwingungsfähige Koppelung der Teile 36 mit dem Ausgleichsgewicht 33.The second embodiment shown in Fig. 3 differs from the first example on the one hand in that the counterweight 33 is immediately rotatably fastened to the spar 12 be. On the other hand, both thickenings 34 of the Ge weight 33 are each provided with a recess 35 open to the impeller axis. In this sits at a distance from the wall adjoining as part 36 of the counterweight 33, a body which is connected to the weight by an enveloping rubber layer 37 . Cavities 38 arranged in the rubber layer 37 bring about an oscillatory coupling of the parts 36 to the balance weight 33 .

Das in Fig. 4 wiedergegebene Ausführungsbeispiel stellt eine Abwandlung des in Fig. 3 dargestellten Beispiels insofern dar, als die Gummischicht 37 (Fig. 3) durch eine Wellenfeder 39 er setzt ist. Diese besteht aus einem Federstahlblechstreifen, der wellenförmig verformt ist und den Teil 36 des Ausgleichsge wichts 33 umhüllt.The exemplary embodiment shown in FIG. 4 represents a modification of the example shown in FIG. 3 in that the rubber layer 37 ( FIG. 3) is set by a wave spring 39 . This consists of a spring steel sheet strip, which is deformed in a wave shape and the part 36 of the compensation weight 33 envelops.

Eine schwingungsdämpfende Wirkung des Teiles im Ausgleichsge wicht wird in nicht dargestellter Weise auch dadurch erzielt, daß der Teil in der Ausnehmung des Ausgleichsgewichtes in einer hochviskosen Flüssigkeit eingeschlossen ist.A vibration-damping effect of the part in the compensation ge importance is also achieved in a manner not shown that the part in the recess of the balance weight in one highly viscous liquid is included.

Claims

1. Axial fan with adjustable blades ( 11 ), on the spar ( 12 ) a counterweight ( 14; 33 ) and an adjusting lever ( 15 ) with a sliding block ( 16 ) are arranged, which engages in an adjusting disc ( 22 ) for blade adjustment, thereby characterized in that a vibration-damping member ( 29; 37; 39 ) is inserted between at least a part ( 36 ) of the balance weight ( 14; 33 ) and the spar ( 12 ).

2. Axial fan according to claim 1, characterized in that the link ( 29 ) engages on the one hand on the spar ( 12 ) and on the other hand on the spar encompassing section ( 25 ) of the compensation weight ( 14 ).

3. Axial fan according to claim 1, characterized in that the balance weight ( 33 ) has at least one recess ( 35 ) in which the member ( 37; 39 ) and a part ( 36 ) of the balance weight are received.

4. Axial fan according to claim 1, 2 or 3, characterized in that the link ( 29; 37; 39 ) is a spring made of steel or rubber or a highly viscous liquid.