DE1063324B

DE1063324B - Screw fan with adjustable impeller blades during operation

Info

Publication number: DE1063324B
Application number: DES28521A
Authority: DE
Inventors: Horst Goldhorn
Original assignee: Siemens Corp
Current assignee: Siemens Corp
Priority date: 1952-05-14
Filing date: 1952-05-14
Publication date: 1959-08-13

Description

Schraubenlüfter mit im Betrieb verstellbaren Laufradflügeln Es ist bekannt, bei Schraubenlüftern und anderen Strömungsmaschinen den Einstellwinkel der Laufradflügel und damit die Leistung der Maschine willkürlich oder selbsttätig in Abhängigkeit von bestimmten Betriebswerten zu ändern. Dies läßt sich dadurch erreichen, daß die Flügel bei Stillstand der Maschine oder auch während des Betriebes verdreht werden. Es sind bereits verschiedene Konstruktionen bekannt, bei denen die Verstellung der Laufradflügel über eine geeignete mechanische Übersetzung durch ein außerhalb des Lüfters angeordnetes Handrad erfolgt. An Stelle eines solchen Handrades kann auch ein elektrischer Verstellantrieb vorgesehen werden.Screw fan with impeller blades that can be adjusted during operation It is known, with screw fans and other flow machines the setting angle the impeller blades and thus the performance of the machine arbitrarily or automatically to change depending on certain operating values. This can be done through this achieve that the wings when the machine is at a standstill or during operation be twisted. There are already various designs known in which the adjustment of the impeller blades via a suitable mechanical translation a handwheel located outside the fan takes place. Instead of one An electric adjustment drive can also be provided with the handwheel.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine umständliche mechanische Übersetzung zwischen dem außerhalb des umlaufenden Teiles der Maschine an geordneten Verstellorgan und den Laufradflügeln, wie sie bei den bisherigen Lösungen erforderlich war, zu vermeiden.The invention is based on the object of a cumbersome mechanical Translation between the outside of the rotating part of the machine to ordered Adjusting element and the impeller blades, as required in the previous solutions was to avoid.

Nach der Erfindung kann diese Aufgabe bei Schraubenlüftern mit von einem inneren Nabenkörper getragenen Laufradflügeln, die während des Betriebes mittels eines mitumlaufenden elektrischen Antriebes verstellt werden können, dadurch in besonders vorteilhafter Weise gelöst werden, daß Verstellnabe mit den Übertragungselementen zu den Flügeln einerseits und der elektrische Antrieb andererseits als selbständig, voneinander unabhängige Bauelemente ausgeführt sind, wobei für den Antrieb ein normaler Elektromotor verwendet ist, der über Schleifringe von außen her elektrisch gesteuert wird.According to the invention, this task can with screw fans with from an inner hub body carried impeller blades, which during operation by means of a rotating electric drive can be adjusted, thereby in be solved particularly advantageously that adjusting hub with the transmission elements to the wings on the one hand and the electric drive on the other hand as independent, independent components are executed, with a normal one for the drive Electric motor is used, which is controlled electrically from the outside via slip rings will.

Auf diese Weise ist es möglich, sowohl Verstellnabe samt den Flügeln und den zugehörigen Übertragungselementen als ein für sich selbständiges Bauelement darzustellen, das auch unabhängig und ohne Rücksicht auf den Einbau des Verstellantriebes entwickelt und gebaut werden kann, sowie andererseits auch für den Antrieb wieder ein selbständiges, unabhängig von der Verstellkonstruktion durchgebildetes Bauelement in Form eines ganz normalen Motors zu verwenden.In this way it is possible to use both the adjustable hub and the blades and the associated transmission elements as an independent component can be shown, also independently and without regard to the installation of the adjustment drive can be developed and built, as well as for the drive again an independent component that is formed independently of the adjustment structure to use in the form of a completely normal motor.

In anderen Zusammenhängen ist zwar der Gedanke, einen mitumlaufenden Motor für eine Flügelverstellung zu verwenden, bereits beschrieben worden, jedoch handelt es sich hier beispielsweise um eine Wasserturbine, die mit dem Generator unmittelbar zusammengebaut ist und bei der in der Mitte des mit einer Hohlwelle ausgeführten Polrades des Generators der Turbinenläufer angeordnet ist, wobei die Schaufeln nach innen ragen und in dem Polradkörper verstellbar angeordnet sind. Weiter ist auch bereits eine Flugzeugpropellerkonstruktion beschrieben worden, bei der der Propeller mit einer Hohlwelle ausgeführt ist. Mit diesem ist eine Motorsonderkonstruktion zusammengebaut, wobei sowohl der Anker dieses Motors als auch der zugehörige Erregerteil de Hohlwelle umschließen und ihrerseits wieder im Innern der Nabe untergebracht sind. Der Anker dieses Motors arbeitet hierbei auf eine quer-zur Achse angeordnete Schnecke, die über ein weiteres Schneckengetriebe - eine Verstellung der Propellerflügel ermöglicht.In other contexts the thought is a circulating one To use motor for a wing adjustment has already been described, however This is, for example, a water turbine that works with the generator is assembled directly and at the center of the with a hollow shaft executed pole wheel of the generator of the turbine rotor is arranged, the The blades protrude inward and are adjustably arranged in the pole wheel body. An aircraft propeller construction has also already been described at which the propeller is designed with a hollow shaft. With this is a special motor construction assembled, with both the armature of this motor and the associated exciter part de enclose the hollow shaft and in turn housed again inside the hub are. The armature of this motor works here on a transverse axis to the axis Worm, which has another worm gear - an adjustment of the propeller blades enables.

Für die praktische Durchbildung eines Schraubenlüfters nach der Erfindung ist es zweckmäßig, den Verstellmotor koaxial zur Laufradwelle anzuordnen, wobei der eine seiner relativ zueinander beweglichen Teile (»Ständer« bzw. »Läufer«) mit dem Laufrad bzw. der Welle fest gekuppelt ist, während der andere normalerweise im Betriebe mit der gleichen Drehzahl in derselben Richtung umläuft wie das Laufrad, jedoch auf ein Kommando von außen her eine größere oder kleinere Drehzahl annimmt; der Drehzahlunter- schied der beiden relativ zueinander umlaufenden Teile kann dann über ein in der Laufradnabe eingebautes Getriebe zur Flügelverstellung ausgenutzt werden. Eine andere Ausführungsform besteht darin, daß ein die Verstellung sämtlicher Flügel steuernder Verstellring durch einen außerhalb der Laufradachse in der Laufradnabe eingebauten elektrischen Verstellantrieb bewegt wird.For the practical implementation of a screw fan according to the invention it is useful to arrange the variable displacement motor coaxially to the impeller shaft, with one of its relatively movable parts ("stand" or "runner") with the impeller or the shaft is firmly coupled, while the other is normally rotates at the same speed in operation in the same direction as the impeller, but assumes a higher or lower speed in response to an external command; the speed difference between the two parts rotating relative to one another can then Utilized for blade adjustment via a gear built into the impeller hub will. Another embodiment is that the adjustment of all Vane-controlling adjustment ring by an outside of the impeller axis in the impeller hub built-in electric adjustment drive is moved.

Im folgenden ist die Erfindung an Hand der Zeichnungen erläutert.The invention is explained below with reference to the drawings.

Bei dem Ausführungsbeispiel nach Fig. 1 ist 10 der Lüftermotor; er ist über die Welle 11 mit der Laufradnabe 12 fest gekuppelt. 13 ist einer der verstellbaren Laufradflügel, 14 der Flügel eines Leitrades oder Haltesteges im Lüfterkanal. In die An-oder Abströmnabe 15 sind Rippen 16 eingebaut, über welche den Schleifringen 17 eines elektrischen Verstellantriebes in Gestalt eines kleinen Elektromotors 18 Strom durch (nicht gezeichnete) elektrische Leitungen zugeführt wird. Der eine der relativ zueinander beweglichen Teile, vorzugsweise der »Ständer;; des Verstellmotors 18, ist mit der Welle 11 oder der Nabe 12 des Laufrades fest gekuppelt, der andere, vorzugsweise der »Läufer«, über ein Getriebe 19 mit dem Verstellring 20, der in an sich bekannter Weise die Stellung der Laufradflügel 13 steuert.In the embodiment of Figure 1, 10 is the fan motor; it is firmly coupled to the impeller hub 12 via the shaft 11. 13 is one of the adjustable impeller blades, 14 the blades of a guide wheel or retaining web in the fan duct. Ribs 16 are built into the inflow or outflow hub 15, via which the slip rings 17 of an electrical adjustment drive in the form of a small electric motor 18 are supplied with current through electrical lines (not shown). One of the relatively movable parts, preferably the »stand ;; of the adjusting motor 18 is firmly coupled to the shaft 11 or the hub 12 of the impeller, the other, preferably the "runner", via a gear 19 to the adjusting ring 20, which controls the position of the impeller blades 13 in a manner known per se.

Bei einer nach diesem Prinzip aufgebauten Konstruktion läuft der mit dem Laufrad fest gekuppelte Teil des Verstellmotors stets mit Laufradgeschwindigkeit um, der andere, mit dem Verstellring 20 gekuppelte Teil befindet sich gegenüber dem erstgenannten normalerweise, wenn der Verstellmotor die gleiche Drehzahl und Drehrichtung hat wie das Laufrad, im Stillstand. Durch Drehzahlabweichungen des Verstellmotors 18 gegenüber dem Hauptmotor 10, die von außen her auf elektrischem Wege über die Schleifringe 17 steuerbar sind, tritt eine Relativbewegung zwischen »Ständer« und »Läufer« des Motors 18 ein, durch die der Verstellring 20 und damit die Laufradflügel 13 verstellbar sind.In a construction based on this principle, the part of the adjusting motor that is permanently coupled to the impeller always rotates at the impeller speed; the other part, which is coupled to the adjusting ring 20, is normally opposite the first-mentioned part when the adjusting motor has the same speed and direction of rotation as the impeller , at standstill. As a result of speed deviations of the adjusting motor 18 compared to the main motor 10, which can be controlled electrically from the outside via the slip rings 17 , a relative movement occurs between the "stator" and "rotor" of the motor 18 , through which the adjusting ring 20 and thus the impeller blades 13 are adjustable.

Fig.2 zeigt eine weitere Ausführungsform in koaxialer Richtung zum Laufrad. Die Laufradflügel sind wiederum mit 13, der Verstellring mit 20 bezeichnet. Der Verstellmotor 28, der über ein Schraubengetriebe 29 den Verstellring 20 steuert, ist hier ebenfalls in die Laufradnabe eingebaut, jedoch unsymmetrisch zur Laufradachse. Er erhält den Strom von außen her über Leitungen 25, 26 und Schleifringe 27 zugeführt.2 shows a further embodiment in the coaxial direction to the impeller. The impeller blades are in turn denoted by 13 and the adjusting ring by 20 . The adjusting motor 28, which controls the adjusting ring 20 via a helical gear 29, is also built into the impeller hub here, but asymmetrically to the impeller axis. It receives the current from the outside via lines 25, 26 and slip rings 27 .

Auch in diesem Fall ist die Verstellung der Laufradflügel von außen her auf elektrischem Wege über die Schleifringe während des Betriebes möglich. Der Verstellmotor 28 befindet sich normalerweise im Stillstand. Wird er für kurze Zeit in der einen oder anderen Drehrichtung eingeschaltet, so bewegt er über das Schraubengetriebe 29 den Verstellring und damit die Laufradflügel. Erforderlichenfalls kann die durch das Gewicht des Verstellmotors hervorgerufene Unwucht durch Gegengewichte oder durch einen oder mehrere weitere, längs des Umfanges des Verstellringes verteilt angeordnete Verstellmotoren beseitigt werden.In this case, too, the impeller blades can be adjusted electrically from the outside via the slip rings during operation. The adjusting motor 28 is normally at a standstill. If it is turned on for a short time in the one or other direction of rotation, it moves via the worm gear 29 to the adjusting ring, and thus the impeller blades. If necessary, the imbalance caused by the weight of the adjusting motor can be eliminated by counterweights or by one or more further adjusting motors distributed along the circumference of the adjusting ring.

Die Möglichkeiten zur Anwendung und Ausführung der Erfindung sind nicht auf die hier im einzelnen angeführten Beispiele beschränkt. Die Erfindungsvorschläge lassen sich ferner außer bei Lüftern grundsätzlich auch bei anderen Strömungsmaschinen, bei denen ein strömendes Medium durch die Maschine angetrieben wird oder die Maschine antreibt, zum Steuern oder auch zum selbsttätigen Regeln der Leistung anwenden.The possibilities for using and carrying out the invention are not restricted to the examples given here in detail. The invention proposals can also be used with other flow machines, in addition to fans, in which a flowing medium is driven by the machine or the machine drives, to control or to automatically regulate the performance.

Claims

PATENT CLAIMS: 1. Screw fan with an inner hub body carried impeller blades, which during operation by means of a rotating electric drive can be adjusted, characterized in that the Verstelinabe with the transmission elements to the wings on the one hand and the electrical one Drive, on the other hand, as independent assemblies that can be manufactured independently of one another are designed, with a normal, mass-produced one for the drive Electric motor is used, which in a known manner via slip rings of is electrically controlled from the outside.

2. Fan according to claim 1, characterized in that that the electric adjusting motor is arranged coaxially to the impeller shaft and that one its two relatively movable parts ("stand" or "runner") directly is coupled to the impeller hub or the impeller shaft (Fig. 1).

3. Fan after Claim 1 and 2, characterized in that the adjusting drive outside the The impeller axis is arranged and can be electrically controlled from the outside via slip rings (Fig. 2). Documents considered: German Patent No. 682174; Swiss Patent No. 208 412; French patent specification No. 819 581.