NL8002278A

NL8002278A - Low-noise axial-inlet fan - has foam-lined inlet duct and three=dimensional network of random rods in eddy areas between impeller blades

Info

Publication number: NL8002278A
Application number: NL8002278A
Authority: NL
Original assignee: Indola Electric Bv
Priority date: 1980-04-18
Filing date: 1980-04-18
Publication date: 1981-11-16

Abstract

The low-noise fan comprises a motor-driven impeller with axial inlet in a housing with at least one inlet duct whose wall consists of a sound-absorbent material, such as open-cell polyurethane foam. The flow passages between the impeller blades are provided with a three-dimentional network of randomly arranged rods at least in the areas where eddies are generated by detachment of the boundary flow and/or in the adjacent suction area. This network may be arranged adjacent the outer periphery of the impeller. The impeller may be of the capillary type having the flow path consisting of such networks, e.g. in a foam impeller formed as a polyurethane skeleton.

Description

V * —'" ‘ _ f — 1 N.0. 27.845 -1-V * - '"‘ _ f - 1 N.0. 27845 -1-

Geluidsarme ventilator, in het bijzonder voor een wasemkap.Low-noise fan, especially for a hood.

Aanvraagster noemt als uitvinder: Ir G. Houwer.The applicant mentions as inventor: Ir G. Houwer.

De uitvinding heeft betrekking op een ventilator, in het bijzonder met geringe geluidsproductie, bestaande uit een waaier met axiale instroming, met een aandrijfmotor voor de waaier, en een de waaier omgevend huis met ten minste één stromings-5 kanaal, waarvan het wandoppervlak uit een geluidsabsorberend materiaal, zoals een polyurethaanschuim met open cellen bestaat.The invention relates to a fan, in particular with low noise, consisting of an impeller with axial inflow, with a drive motor for the impeller, and a housing surrounding the impeller with at least one flow channel, the wall surface of which consists of a sound-absorbing material, such as an open-cell polyurethane foam.

Ventilatoren van dit type worden veelal geplaatst in gebouwen en zelfs in kamers, in beide gevallen dus direct in de omgeving van mensen. Enerzijds zullen daarom de eisen wat de geluidspro-.jq duet ie betreft steeds strenger worden, anderzijds worden er beperkingen gesteld aan de afmetingen en ook aan de prijs. Als voorbeeld worden ventilatoren genoemd welke gebruikt kunnen worden in luchtbe-handelingsinstallaties en bijvoorbeeld in afzuig- of wasemkappen boven kookplaatsen in een keuken. Voor het verkrijgen van een 15 laag geluidsniveau kunnen dempers vrijwel niet vermeden worden.Fans of this type are often placed in buildings and even in rooms, in both cases directly in the vicinity of people. On the one hand, therefore, the requirements with regard to the noise pro- duction will become increasingly strict, on the other hand, restrictions are imposed on the dimensions and also on the price. As an example, fans are mentioned which can be used in air treatment installations and, for example, in extractor or extractor hoods above cooking hobs in a kitchen. To achieve a low noise level, dampers can hardly be avoided.

Praktisch komen voor de toegepaste dempers alleen absorptiedempers in aanmerking, bijvoorbeeld in de vorm van polyurethaanschuim met open cellen als bekleding der wanden. Binnen aanvaardbare afmetingen kunnen de de stromingswegen in het huis omgevende absorberende wan-20 den de hogere frequenties effectief dempen, doch in het gebied beneden circa 250-300 Hz is er nauwelijks sprake van enige demping. Het is dan ook een bekend euvel, dat dit soort ventilatoren vaak een hinderlijke bromtoon veroorzaken. Uit een analyse van de voor dit soort ventilatoren toegepaste van schoepen voorziene waaiers blijkt, n_ dat een zeer belangrijke bron voor het ontstaan van geluidstrillin-25 gen te vinden is in het feit dat de grenslaagstroming van het schoep-oppervlak loslaat, waardoor wervelvorming ontstaat. Meestal gebeurt dit aan de zuigzijde van de schoep op enige afstand voorbij de aan-stroomkant van de schoep. Zelfs in het ontwerppunt treedt dit ver-50 schijnsel bij hoogwaardige ventilatoren op, howel er veel aandacht is besteed aan de vormgeving van de schoepen. Omdat de stromings-weerstand in het circuit voor en achter de ventilator variabel is, bijvoorbeeld door vervuiling van filters of door het instellen van een andere stand bij luchtbehandelingsinstallaties, ligt het werke-55lijke bedrijfspunt vaak ver weg van het ontwerppunt, waardoor het verschijnsel alleen maar verergerd wordt.Practically only absorption dampers are suitable for the dampers used, for example in the form of open-cell polyurethane foam as a lining for the walls. Within acceptable dimensions, the absorbent walls surrounding the flow paths in the home can effectively attenuate the higher frequencies, but in the range below about 250-300 Hz there is hardly any attenuation. It is therefore a known problem that these types of fans often cause an annoying hum. An analysis of the impeller blades used for this type of fan shows that a very important source of noise vibrations is that the boundary layer flow detaches from the blade surface, causing vortex formation. Usually this occurs on the suction side of the blade some distance beyond the inflow side of the blade. Even at the design point, this phenomenon occurs with high-quality fans, however much attention has been paid to the design of the blades. Because the flow resistance in the circuit in front of and behind the fan is variable, for example due to pollution of filters or by setting a different position in air treatment installations, the actual operating point is often far away from the design point, so that the phenomenon only is getting worse.

Uit onderzoek is gebleken dat de loslaatwervels geluid 'produceren doordat in hun stromingsveld de druk varieert.Research has shown that the release vortices produce noise because the pressure varies in their flow field.

800 2 2 78 -2-800 2 2 78 -2-

Een wervelstroming en het daarop volgende zog geven geen stationair "beeld te zien, doch een dat in hoge mate onrustig is, omdat de achtereenvolgende werveltjes verschillend van grootte zijn en elkaar daarbij kunnen versterken, doch ook uitdampen. Bovendien 5 verplaatsen de wervels zich ten opzichte van de stilstaande omgeving, hetgeen op zijn beurt opnieuw een variatie van het drukveld veroorzaakt, voor een stationaire waarnemer. Bit alles is bovendien nauw verbonden met de stromingssnelheid ter plaatse van het loslaatgebied en in het zog. Uiteraard is de grootte ervan eveneens van invloed.A vortex flow and the subsequent wake do not show a stationary image, but one which is highly restless, because the successive vortices are different in size and can thereby reinforce each other, but also evaporate. of the stationary environment, which in turn causes a variation of the pressure field, for a stationary observer. Moreover, everything is closely related to the flow velocity at the release area and in the wake, of course, its magnitude also influences.

10 Be grootte van de ontstane geluidsdruk is in eerste instantie afhankelijk van de stromingssnelheid. Baarnaast is er echter een correlatie tussen de geluidsdruk als functie van de frequentie en de verdeling van de ontstane werveltjes naar grootte. Hoe groter de wervels, hoe lager de frequenties van de daardoor ontstane geluidsdruk.10 The size of the resulting sound pressure depends primarily on the flow velocity. In addition, however, there is a correlation between the sound pressure as a function of the frequency and the distribution of the resulting vertebrae by size. The larger the vortices, the lower the frequencies of the resulting sound pressure.

15 Omdat de maximale geluidsdrukken optreden bij hogere fre quenties wanneer de gemiddelde grootte van de loslaatwerveltjes afneemt, kan door het bewust nastreven hiervan, het niet te vermijden verschijnsel van het loslaten van de grenslaagstroming zodanig veranderd worden, dat de ontstane geluidsdruk optreedt bij frequenties ' 20 welke goed gedempt kunnen worden door het absorberende materiaal in het huis. Be uitvinding beoogt nu deze omvorming tot microwervels zich te laten voltrekken zonder noemenswaardig afbreuk te doen aan de stromingsweerstand door de waaier.15 Since the maximum sound pressures occur at higher frequencies when the average size of the release vortices decreases, by consciously pursuing this, the unavoidable phenomenon of the release of the boundary layer flow can be changed such that the resulting sound pressure occurs at frequencies. which can be well damped by the absorbent material in the house. The object of the invention is now to allow this conversion into micro-vortices to be carried out without appreciably detracting from the flow resistance through the impeller.

Be ventilator zoals in de aanhef omschreven wordt volgens 25·· de uitvinding dan ook gekenmerkt, doordat in de stromingswegen tussen de de impuls overdragende lichamen in de waaier ten minste op de plaatsen waar wervelvorming optreedt door loslating van de grenslaagstroming en/of in het daarop aansluitende zog, een ruimtelijk netwerk van willekeurig gerichte staafjes is aangebracht.According to the invention, the fan as described in the preamble is therefore characterized in that in the flow paths between the impulse-transferring bodies in the impeller at least in the places where vortices form due to the release of the boundary layer flow and / or in the impeller flow Subsequently, a spatial network of randomly oriented rods has been installed.

30 Bankzij het aanbrengen van genoemd netwerk van staafjes worden de ontstane wervels opgedeeld in een groot aantal kleine werveltjes, die elkaar ten dele vernietigen en waarvan het gedeelte dat de waaier met de stroming verlaat, een geluidsdruk op relatief hoog frequentieniveau heeft. Het netwerk wordt daarbij aangebracht op die 35 plaatsen waar de wervels over het algemeen ontstaan en/of waar zich hun zocjbevindt in de stroming door de waaier. Evenwel is het vaak zo, dat het bedrijfsgebied, mede als functie van het toerental van de ventilator, sterk valabel kan zijn. In dat geval is de plaats waar het loslaten van de grenslaagstroming begint eveneens zeer variabel 40 en de geometrie van het zog evenzo. Baarom wordt volgens een variatie 800 2 2 78 ^ ' * % -3- op de uitvinding deze eveneens gekenmerkt doordat ten minste het gedeelte van alle stromingswegen tussen de schoepen in de waaier nabij diens buitenomtrek geheel gevuld is met een ruimtelijk netwerk van willekeurig gerichte staafjes.Aside from the application of said network of rods, the resulting vortices are divided into a large number of small vortices, which partly destroy each other and of which the part leaving the impeller with the flow has a sound pressure at a relatively high frequency level. The network is thereby applied to those places where the vertebrae generally arise and / or where they are located in the flow through the impeller. However, it is often the case that the operating area, partly as a function of the speed of the fan, can be very valid. In that case, the place where the release of the boundary layer flow begins is also very variable 40 and the geometry of the wake is likewise. According to a variation of the invention, this is also characterized in that at least the part of all flow paths between the blades in the impeller near its outer circumference is completely filled with a spatial network of randomly oriented rods. .

5 Dankzij het aanbrengen van het netwerk van staafjes wordt de van nature ontstaande geluidsdruk op lage frequenties omgevormd tot hoge frequenties, waardoor het geluidsniveau van de lage frequenties sterk afneemt en veelal praktisch tot verdwijnen wordt ge- t bracht.5 Thanks to the installation of the network of rods, the naturally occurring sound pressure at low frequencies is transformed into high frequencies, whereby the sound level of the low frequencies decreases sharply and is usually practically disappeared.

10 Yoor een effectieve werking vormen de staafjes een ruimte lijk netwerk dat in willekeurige richtingen georiënteerd is, zodat ongeordende werveltjes naar zin, oriëntatie en grootte ontstaan. De staafjes zijn met elkaar verbonden en vormen daarbij het netwerk. De invloed van de staaforiëntatie en staafaf metingen en onderlinge lig-15 ging van de staven in het netwerk vertonen een wisselwerking wat effectiviteit betreft met de afmetingen, de stromingsrichting enzovoort van de aanstromende wervels. De meest effectieve vermindering in wervelgrootte wordt dan ook verkregen door het netwerk, in stromingsrichting gezien, een toenemende dichtheid van staafjes te laten 20 hebben. Hierdoor worden bij het doorstromen van het staafjesnetwerk de aankomende grote wervels geleidelijk aan in telkens weer kleinere opgesplitst. Daarbij gaat een deel van de wervelenergie op in wrij-vingswarmte. Op deze wijze worden wervels afgebroken tot kleinere eenheden, waardoor de geluidsdruk naar hogere frequenties wordt ver-25 schoven, doch door de aanwezigheid van nieuwe weerstandszogjes van elk netwerkstaafje worden op hun beurt extra werveltjes in de stroming gebracht, welke op hun beurt een, zij het kleine, bijdrage leveren aan de verhoging van de totale geluidsenergie. Dit vindt echter plaats bij hogere frequenties. Het netto resultaat van een en ander 50 is een verschuiving van de geluidsenergie naar hogere frequenties met een geringe toename van de uitgestraalde energie bij deze hogere frequenties, doch met een vermindering bij de lage frequenties.For effective operation, the rods form a spatial network oriented in arbitrary directions, creating disordered vortices of sense, orientation and size. The rods are connected to each other and form the network. The influence of the rod orientation and rod dimensions and the spacing of the rods in the network interact in terms of effectiveness with regard to the dimensions, the flow direction, etc. of the incoming vortices. The most effective reduction in vortex size is therefore obtained by allowing the network, when viewed in flow direction, to have an increasing density of rods. As a result of the flow of the rod network, the arriving large vertebrae are gradually split into smaller and smaller ones. In addition, part of the vortex energy is absorbed into frictional heat. In this way, vortices are broken down into smaller units, shifting the sound pressure to higher frequencies, but the presence of new resistance pads of each network rod in turn introduces additional vortices into the flow, which in turn make a small contribution to the increase of the total sound energy. However, this takes place at higher frequencies. The net result of all this is a shift of the sound energy to higher frequencies with a slight increase in the radiated energy at these higher frequencies, but with a decrease at the low frequencies.

Het rendement van een aldus uitgevoerde ventilator zal een weinig afnemen, doch dit wordt, wat de kostprijs betreft, in veel 55 gevallen meer dan gecompenseerd door de verminderde inspanning welke nodig is voor de absorptiedemper in het huis. In het algemeen hebben nageschakelde geluiddempers op zichzelf weerstand, hetgeen negatief op het totale rendement van de installatie uitwerkt.The efficiency of a fan thus designed will decrease a little, but, in terms of cost, this is more than offset in many cases by the reduced effort required for the absorption damper in the house. In general, downstream silencers have resistance on their own, which has a negative effect on the overall efficiency of the installation.

ïen slotte kan de gehele waaier uit een ruimtelijk netwerk 40 van willekeurig gerichte staafjes bestaan, zodat de waaier van het 800 2 2 78 -4- « Λ * bekende capillaire type verkregen wordt, welke bijvoorbeeld geheel van "schuimstof" vervaardigd kan zijn, zoals bijvoorbeeld een poly-uretaanskelet. Opgemerkt zij, dat de benaming "schuim” nog een celstructuur suggereert, zij het met open cellen, doch hier wordt met 5 nadruk de met "schuim^materialen eveneens mogelijke vorm van een skelet- of staafjes-netwerk bedoeld. Bij een waaier van dit laatste type kunnen, afhankelijk van het toepassingsgebied, de schoepen geheel weggelaten worden.Finally, the entire impeller may consist of a spatial network 40 of randomly oriented rods, so that the impeller is of the known type 2 capillary type, which can for instance be made entirely of "foam", such as for example, a polyurethane skeleton. It should be noted that the designation "foam" still suggests a cell structure, albeit with open cells, but here the emphasis is also meant on the form of a skeletal or rod network also possible with "foam materials". Depending on the area of application, the blades can be completely omitted for a fan of the latter type.

Het bovenbeschreven principe kan zowel bij radiale (centri-10 fugale-) waaiers toegepast worden, als bij axiale of semi-axiale en zelfs bij zogenaamde wrijvingswaaiers. Bij de laatsten wordt de bewe-gingsenergie door wandwrijving van de schijven aan de lucht overgedragen, waardoor over het gehele oppervlak van de schijven micro-wervels opgewekt worden, met hoge frequentie. Daardoor is de ab-15 sorbtiedemping in het huis bij deze waaiers zeer effectief. Aangezien de schijven echter met elkaar verbonden moeten zijn door loodrecht op de stroming staande pennen of dergelijke, ontstaan aldaar grove wervels met lage frequente geluidstrillingen als gevolg, heel vaak met een discrete toon, welke afhankelijk is van de doorsnede 20 van het obstakel en de snelheid van het langsstromende medium (Strouhal-getal). Door nu om deze pennen en/of in hun zog eveneens het ruimtelijk netwerk van staafjes volgens de uitvinding aan te brengen, worden ook deze lage frequenties omgevormd tot hoge frequenties en wordt met zekerheid de zuivere toon onderdrukt door de 25 onregelmatigheid van het netwerk. Wanneer bovendien het oppervlak der schijven bewust opgeruwd wordt neemt enerzijds de impulsoverdracht door wrijving sterk toe, en komt de Q-H-karakteristiek hoger te liggen, doch ook blijven de opgewekte wervels klein en ligt hun frequentie hoog.The above-described principle can be applied to radial (centri-10 fugal) impellers as well as to axial or semi-axial and even so-called friction impellers. In the latter, the kinetic energy is transferred to the air by wall friction of the disks, generating micro-vortices at high frequency over the entire surface of the disks. Therefore, the absorption damping in the housing is very effective with these impellers. However, since the disks must be connected to each other by pins perpendicular to the flow or the like, coarse vortices there result with low frequent sound vibrations, very often with a discrete tone, which depends on the cross section of the obstacle and the speed of the flowing medium (Strouhal number). By now also arranging the spatial network of rods according to the invention around these pins and / or in their wake, these low frequencies are also converted into high frequencies and the pure tone is certainly suppressed by the irregularity of the network. Moreover, when the surface of the discs is deliberately roughened, on the one hand the impulse transfer by friction increases sharply, and the Q-H characteristic becomes higher, but also the generated vortices remain small and their frequency is high.

jO Tenslotte kan opgemerkt worden dat capillaire waaiers op zichzelf bekend zijn en toegepast worden vanwege hun geringe geluidsproductie. Zo is uit de Nederlandse octrooiaanvrage 264·541 een toepassing van dergelijke waaiers bekend, waarbij in het bijzonder gebruik gemaakt wordt van het feit dat de stroming door de waaier 35 in veel geringere mate dan bij een schoepenwaaier beïnvloed wordt door verstoringen van de stroming voor en na de waaier. Yerder wordt het merendeel van de capillaire waaiers gebruikt voor andere doeleinden, zoals bijvoorbeeld om als warmteuitwisselaar te dienen, zoals de Nederlandse octrooiaanvrage 6709155 beschrijft of om tevens 40 als verdamper dienst te doen. Het Amerikaanse octrooischrift 800 22 78 -5- 3*190·544 "beschrijft een eenvoudige constructie van een dergelijke waaier.Finally, it should be noted that capillary impellers are known per se and are used because of their low noise production. For example, from the Netherlands patent application 264 · 541 an application of such impellers is known, in which particular use is made of the fact that the flow through the impeller 35 is influenced to a much lesser degree than with a blade impeller by disturbances of the flow before and after the impeller. Previously, the majority of the capillary impellers are used for other purposes, such as, for example, to serve as a heat exchanger, as described in Dutch patent application 6709155 or to also serve as an evaporator. US patent 800 22 78-5-3 * 190544 "describes a simple construction of such an impeller.

Aan de hand van de onderstaande "beschrijving van de "bijbehorende figuren van uitvoeringsvoorbeelden, zal de uitvinding nader 5 worden toegelicht.The invention will be further elucidated with reference to the following "description of the" accompanying figures of exemplary embodiments.

Fig. 1 toont een segment van een waaier met schoepen in bekende uitvoering; fig. 2 toont dezelfde waaier als fig. 1, doch ingericht volgens de uitvinding; 10 fig. 3 toont een segment van de waaier van fig. 1, uitge rust volgens een alternatieve uitvoering van de uitvinding; fig. 4 toont een segment van de waaier volgens fig. 1, uitgevoerd volgens wederom een andere uitvoering volgens de uitvinding; fig. 5 toont een segment van de waaier volgens fig. 1 vol-15 gens wederom een andere uitvoeringsvorm volgens de uitvinding; fig. 6 toont een "wrijving"- of "Tesla"-waaier, verbeterd volgens de uitvinding; fig. 7 toont een bekende axiale waaier, waarbij de schoepen ingericht zijn volgens de uitvinding; 2Q fig· 8 toont een grafiek betreffende geluidsproduktie en dempingskarakteristieken van de waaier en het huis volgens de uitvinding; fig. 9 toont een ventilator volgens de uitvinding in eenvoudigste uitvoering; 25 fig. 10 toont een alternatieve uitvoering van een ventila tor volgens de uitvinding.Fig. 1 shows a segment of a fan with blades in known embodiment; Fig. 2 shows the same fan as Fig. 1, but designed according to the invention; Fig. 3 shows a segment of the impeller of Fig. 1, equipped according to an alternative embodiment of the invention; Fig. 4 shows a segment of the impeller according to Fig. 1, executed according to yet another embodiment according to the invention; Fig. 5 shows a segment of the impeller according to Fig. 1 according to yet another embodiment according to the invention; Fig. 6 shows a "friction" or "Tesla" impeller, improved according to the invention; Fig. 7 shows a known axial impeller, wherein the blades are arranged according to the invention; 2Q FIG. 8 shows a graph concerning sound production and damping characteristics of the impeller and the housing according to the invention; Fig. 9 shows a fan according to the invention in the simplest embodiment; Fig. 10 shows an alternative embodiment of a fan according to the invention.

In fig. 1 is met 1 een segment van een waaier aangeduid waarvan de as 2 zichtbaar is, en een cirkelboog 3 welke schematisch de cilinder aanduidt over welks oppervlak de aanstroomzijde van de 30 schoepen zich verplaatst bij rotatie van de.waaier 1 om de as 2. Evenzo geeft de cirkelboog 4 schematisch de baan aan over welke bij rotatie van de waaier 1 de einden van de schoepen bewegen. Met 5 is een schoep weergegeven, waarvan er op de waaier 1 meerdere zijn aangebracht. De rotatierichting van de waaier is met de pijl 6 aange-35 duid. De schoep 5 is veelal van kunststof of plaatmetaal vervaardigd en relatief dun ten opzichte van de stromingswegen tussen opeenvolgende schoepen. De stroming van het medium, veelal lucht, door de waaier vindt van binnen naar buiten plaats, zodat het vlak 7 van schoep 5 de overdrukzijde van de schoep , terwijl de zijkant 8 4q de onderdruk- of zuigzijde van de schoep is. Bij veel bedrijfscondi- 8 00 2 2 78 - * . · -6- ties zal aan de zuigzijde 8 van schoep 5 <ie stroming loslaten en wervels vertonen welke schematisch met 9 zijn aangeduid. Er ontstaan hinnen de waaier en ook buiten de waaier een zog 11 van wervels. Hoe dichter het punt waar het loslaten begint, en dat schematisch met 10 5 is aangegeven, zich bij het hart of de as 2 van de waaier bevindt, des te groter de wervels 9 en het zog 11 worden. Mede door de instabiliteit van deze wervels ontstaat er een variabele geluidsdruk, van welke de frequentie lager is naarmate de wervels grover en groter zijn. Het voorkomen van het loslaten van de stroming zou voor deze 10 hinderlijke geluids geluidsbron de oplossing zijn, doch zelfs bij hoogwaardige waaiers is dit al in het ontwerppunt practisch onmogelijk, en ten gevolge van de grote variatie in bedrijfspunt waarop deze waaiers moeten kunnen werken volkomen uitgesloten. Door toeren-talvariatie van de waaier en een zeer sterk variërende stromingsweer-15 stand in het stromingscircuit dat door de waaier bediend wordt, wordt dit probleem alleen maar moeilijker oplosbaar bij de bron zelf. De uitvinding beoogt nu, uitgaande van de veronderstelling dat altijd in meerdere of mindere mate loslaten van de stroming ontstaat, niettemin de geluidsoverlast te beperken. Daartoe dienen de ontstane wer-20 veis 9 -zo klein mogelijk gehouden te worden, zodat zowel de wervels 9 als het zog 11 slechts microwervels bevat, welke een relatief hoogfrequente geluidsdruk geven, die op zijn beurt gemakkelijk door absorptie weg te dempen is in het de waaier omgevende huis. Dit heeft bij de veel toegepaste centrifugaal waaiers de vorm van een 25 slakkenhuis dat bekleed is met of vervaardigd zijn kan van absorberend materiaal, zoals bijvoorbeeld polyurethaanschuim. Bij axiale waaiers is dit veelal het "pers"kanaal né de waaier en vaak ook het zuigkanaal vóór de waaier.In Fig. 1, 1 denotes a segment of a fan whose shaft 2 is visible, and a circular arc 3 which schematically indicates the cylinder over which surface the inflow side of the blades moves when the impeller 1 rotates about the shaft. 2. Likewise, the circular arc 4 schematically indicates the path over which the ends of the blades move when the impeller 1 rotates. Number 5 indicates a blade, several of which are mounted on impeller 1. The direction of rotation of the impeller is indicated by arrow 6. The blade 5 is usually made of plastic or sheet metal and is relatively thin relative to the flow paths between successive blades. The flow of the medium, usually air, through the impeller takes place from the inside to the outside, so that the plane 7 of blade 5 is the overpressure side of the blade, while the side 8 4q is the underpressure or suction side of the blade. With many operating conditions 8 00 2 2 78 - *. On the suction side 8 of vane 5, -6- will release flow and exhibit vortices which are indicated schematically by 9. The impeller and a wake 11 of vertebrae are formed outside the impeller. The closer the point where the release begins, and which is indicated schematically by 10 5, is near the heart or the axis 2 of the impeller, the larger the vertebrae 9 and the wake 11 become. Partly due to the instability of these vertebrae, a variable sound pressure is created, the frequency of which is lower as the vertebrae are coarser and larger. Preventing the release of the flow would be the solution for this annoying sound source, but even with high-quality impellers this is already practically impossible at the design point, and due to the large variation in operating point at which these impellers must be able to operate, is completely excluded. . Speed variation of the impeller and a very widely varying flow resistance in the flow circuit operated by the impeller only make this problem more difficult to solve at the source itself. The object of the invention is nevertheless to limit the noise nuisance, on the assumption that there is always some degree of release from the flow. For this purpose, the resulting workpieces 9 should be kept as small as possible, so that both the vertebrae 9 and the wake 11 contain only micro-vertebrae, which give a relatively high-frequency sound pressure, which in turn can easily be damped away by absorption. the range surrounding house. In the widely used centrifugal impellers, this is in the form of a cochlea which is covered with or can be made of absorbent material, such as for instance polyurethane foam. With axial impellers, this is often the "press" channel after the impeller and often also the suction channel before the impeller.

Eig. 2 toont een schoep 5> overeenkomstig als die van 30 fig. 1. Evenwel is op de plaats waar volgens fig. 1 de stroming loslaat en de wervels 9 ontstaan, dit gebied opgevuld met een ruimtelijk netwerk van willekeurig gerichte, met elkaar verbonden staafjes 12. De ontstaande wervels worden daardoor opgesplitst in evenzovele microwervels, zodat het uitgaande zog 11 uitsluitend bestaat uit mi-35 crowervels, zoals de uitvinding beoogt. Het is evenwel niet noodzakelijk, zoals fig. 3 toont, om het staafjesnetwerk stroomopwaarts aan te brengen tot aan het meest stroomopwaarts gelegen punt waar de grenslaag van schoep 5 loslaat. De plaats van dit punt 10 is immers sterk afhankelijk van het momentane bedrijfsgebied van de 40 waaier. In veel gevallen zal het daarom voldoende zijn, het staaf- 8 0 0 2 2 78 -7- 0esnetwerk slechts aan te brengen nabij het stroomafwaartse einde van de waaier 5, zoals met 12 in fig. 3 is aangegeven. Weliswaar kunnen in het gebied 9 daardoor wat grotere en grovere wervels ontstaan, doch deze kunnen niet het zog 11 bereiken zonder door het staafjes-5 netwerk 12 gereduceerd te zijn tot de gewenste microwervels.Owner. 2 shows a blade 5 similar to that of FIG. 1. However, at the location where the flow releases according to FIG. 1 and the vortices 9 are created, this area is filled up with a spatial network of randomly oriented, interconnected rods 12. The resulting vortices are thereby split into as many micro vortices, so that the outgoing wake 11 consists exclusively of mi-35 vortices, as intended by the invention. However, it is not necessary, as shown in Fig. 3, to apply the rod network upstream to the most upstream point where the boundary layer of blade 5 comes off. After all, the location of this point 10 strongly depends on the current operating range of the 40 range. In many cases it will therefore be sufficient to arrange the rod network only near the downstream end of the impeller 5, as indicated by 12 in Fig. 3. It is true that in area 9 somewhat larger and coarser vertebrae can thereby be formed, but they cannot reach the wake 11 without being reduced by the rod-network 12 to the desired micro-vertebrae.

De fig. 4 en 5 tonen een andere oplossing om ervoor te zor-gem dat in ieder geval buiten de waaier slechts microwervels op kunnen treden. Met 13, respectievelijk 14 zijn concentrische ringen van een staafjesnetwerk aangeduid, dat zich nabij de buitenomtrek van 10 de waaier binnen, respectievelijk buiten de omtrek bevindt. De radiale uitgestrektheid van een dergelijk netwerk kan relatief gering zijn om toch effectief te kunnen zijn. Het gaat hierbij immers niet om demping, doch om afbraak van grovere wervels tot microwervels.Figures 4 and 5 show another solution to ensure that at least outside the impeller only micro vertebrae can occur. Numeral 13 and 14 denote concentric rings of a rod network, which are located near the outer circumference of the impeller inside and outside the circumference, respectively. The radial extent of such a network can be relatively small in order to be effective. After all, this is not about damping, but about breaking down coarser vertebrae into micro vertebrae.

In alle gevallen volgens de fig. 2 t/m 5 kan voor het 15 staafjesnetwerk een polyurethaanschuim gebruikt worden met zeer hoge porositeit, waarvan de celwanden gereduceerd zijn tot staafjes. Dit materiaal kan bijvoorbeeld door lijmen gehecht zijn aan de schoepen. Het is in skeletbouwwijze verkrijgbaar.In all cases according to Figs. 2 to 5, a polyurethane foam with very high porosity can be used for the rod network, the cell walls of which are reduced to rods. This material can for instance be adhered to the blades by gluing. It is available in skeletal construction.

In fig. 6 is een zogenaamde "wrijving!! of "Telsa"waaier 20 gebeeld, bestaande uit een as 2 waaraan met een bout of dergelijke .......101 draaivast een cirkelvormige grondplaat 100 is bevestigd. Op deze grondplaat zijn concentrisch een aantal (bijvoorbeeld 4) schijfvormige ringen 102 bevestigd met behulp van een aantal bouten 103· Om de ringen op onderlinge afstand te houden zijn er om de bouten 103 . 25 afstandschijven 105 aangebracht. Bij rotatie van de as 2 wordt door de wandwrijving van de schijven op de lucht ertussen een kracht uitgeoefend welke de.lucht in eerste instantie tangentieel meesleurt. Daarbij ondervindt elk luchtdeeltje tevens een centrifugale versnelling zodat een stroming volgens de pijlen 7-8 gaat optreden, afhan-30 kelijk van toerental, ruwheid van het schijfoppervlak, afstand IO4 tussen de schijven, etc. De pennen 103 en ringen 105 veroorzaken daarbij periodiek met de hoofdstroom meegevoerde loslaatwervels, welke een zuivere toon veroorzaken. Door nu volgens de uitvinding om de pennen 103 en ringen 105 lokaal het netwerk van staafjes vol-35 gens de uitvinding aan te brengen, worden ook hier de grove wervels verkleind tot hoger-frequente kleinere. Het zog 107 kan eventueel eveneens van een netwerk worden voorzien. Yoor het overige geven ruwe schijfoppervlakken van nature al de gewenste fijne wervels.Fig. 6 shows a so-called "friction !!" or "Telsa" impeller 20, consisting of a shaft 2 to which a circular base plate 100 is fastened with a bolt or the like ....... 101. a number of (for example 4) disc-shaped rings 102 mounted concentrically with the aid of a number of bolts 103 · In order to keep the rings at a mutual distance, spacers 105 are arranged around the bolts 103. When the shaft 2 rotates, the wall friction of the discs exert a force on the air between them, which entrains the air tangentially in the first instance, whereby each air particle also experiences a centrifugal acceleration so that a flow according to arrows 7-8 will occur, depending on the rotational speed, roughness of the disc surface , distance IO4 between the discs, etc. Pins 103 and rings 105 periodically cause release vortices that are carried along with the main current, which produce a pure tone. In order to locally apply the pins 103 and rings 105 to the network of rods according to the invention, here also the coarse vertebrae are reduced to higher-frequency smaller ones. The wake 107 may optionally also be networked. For the rest, rough disc surfaces naturally provide all the desired fine vortices.

In fig. 7 is een normale axiale waaier afgebeeld met as 2, 40 naaf 110, vier bladen 5, en aan de zuigzijde van de bladen een be- 800 22 78 -8- kleding 113 met het staafjesnetwerk -volgens de uitvinding. Een verloop van de dikte en van de koorde vanaf waar dit netwerk wordt aangebracht als functie van de straal vanaf de rotatie-as kan zinvol zijn. Met 116 is schematisch het geïsoleerde perskanaal aangeduid.In Fig. 7 a normal axial impeller is shown with shaft 2, 40 hub 110, four blades 5, and on the suction side of the blades a cloth 113 with the rod mesh according to the invention. A variation of the thickness and of the chord from which this network is applied as a function of the radius from the axis of rotation can be useful. The schematic designation of the insulated press channel is indicated by 116.

5 De ring 117 kan eveneens geïsoleerd uitgevoerd zijn.The ring 117 can also be insulated.

In fig. 8 is schematisch in grafiek weergegeven hoe de verschillende geluids- en dempingskarakteristieken verlopen van de bekende ventilatoren en van die volgens de uitvinding. Kromme 1 geeft het geluidsvermogen Lw in decibel van een gebruikelijke waaier met 10 individuele schoepen als functie van de frequentie. Kromme 2 geeft hetzelfde geluidsvermogen voor een capillaire waaier. Kromme 3 geeft de absorptiecoëfficiënt α van het absorberende schuimmateri-aal van het blok waarin het slakkenhuis is uitgespaard. De grafiek geldt voor ongeveer 2 cm dik polyurethaanschuim. De kromme 13 geeft 15 het resulterende geluidsvermogen weer van een bekende schoepenwaaier die werkt in een slakkenhuis dat uitgespaard is in absorberend materiaal volgens kromme 3· Hetzelfde is weergegeven in kromme 23 voor de samenwerking tussen de capillaire waaier 2 en dezelfde absorberende slakkenhuisconstructie 3· Duidelijk blijkt hoe goed 20 de beide schuimstofcomponenten op elkaar afgestemd zijn, omdat vooral in het lagere frequentiegebied de kromme 23 een aanzienlijk lager geluidsvermogen aangeeft als de kromme 13· Bij behoud van gelijke capaciteit van de ventilator geeft de ventilator volgens de uitvinding een zoveel lager geluidsniveau af dat het bereikte effect 25 enorm is vergeleken met de bekende constructies.Fig. 8 diagrammatically shows how the different sound and damping characteristics of the known fans and those according to the invention proceed. Curve 1 gives the sound power Lw in decibels of a usual fan with 10 individual blades as a function of the frequency. Curve 2 gives the same sound power for a capillary impeller. Curve 3 gives the absorption coefficient α of the absorbent foam material of the block in which the cochlea is recessed. The graph applies to approximately 2 cm thick polyurethane foam. Curve 13 represents the resulting sound power of a known blade impeller operating in a cochlea recessed in absorbent material according to curve 3 · The same is shown in curve 23 for the co-operation between capillary impeller 2 and the same absorbent cochlea construction 3 · Clearly shown how well the two foam components are coordinated with each other, because in the lower frequency range in particular the curve 23 indicates a considerably lower sound power than the curve 13 · If the same fan capacity is maintained, the fan according to the invention emits such a lower noise level that the effect achieved is enormous compared to the known constructions.

De fig. 9 en 10 tonen een waaier welke geen schoepen 5 meer heeft, doch uitsluitend uit een cilindrische ring van een staafjes-netwerk bestaat, vergelijkbaar met de fig. 4 en 5· Weliswaar verliest een dergelijke waaier aan nuttig effect tegenover een waaier jO volgens de fig. 4 en 5 met schoepen 5> doch de fabrikage-kostprijs kan daardoor beduidend lager zijn.Figures 9 and 10 show a fan which no longer has vanes 5, but only consists of a cylindrical ring of a rod network, comparable to figures 4 and 5. Although such a fan loses its useful effect compared to a fan jO according to Figs. 4 and 5 with blades 5, but the manufacturing cost price can therefore be significantly lower.

Van een kleine centrifugaalventilator van het type volgens de uitvinding zijn in de fig. 9 en 10 slechts schematisch die delen weergegeven welke rechtstreeks verband houden met de uitvinding. De 35 capillaire cilindrische waaier 1 is bevestigd op bekende wijze op de as 2' van de aandrijvende elektromotor 3· Deze laatste is op niet-weergegeven wijze star bevestigd op het huis of frame waarin zich de luchtvoerende delen bevinden. De door de waaier verplaatste lucht stroomt door het slakkenhuisvormige kanaal 4> dat in een blok van 40 avsorberend schuimmateriaal, zoals polyurethaanschuim, is uitgespaard.Figures 9 and 10 of a small centrifugal fan of the type according to the invention only schematically show those parts which are directly related to the invention. The capillary cylindrical impeller 1 is fixed in known manner on the shaft 2 'of the driving electric motor 3. The latter is rigidly fixed, not shown, on the housing or frame in which the air-carrying parts are located. The air displaced by the impeller flows through the cochlea-shaped channel 4> which is recessed in a block of 40 absorbent foam material, such as polyurethane foam.

800 2 2 78 -9-800 2 2 78 -9-

De wanden 6 die het slakkenhuis begrenzen, worden door het absorberend materiaal zelf gevormd. Zoals schematisch door de pijl 7 is aangegeven, wordt de lucht in axiale richting langs de motor aange zogen, waardoor deze tevens gekoeld wordt. De lucht wordt door de 5 roterende waaier onder invloed van het opgewekte centrifugaalver-snellingsveld naar buiten geworpen en wordt afgevoerd zoals schematisch met pijl 8 is weergegeven door het slakkenhuis. Bij dit voorbeeld heeft de rotor 1 een axiale hoogte h, welke gelijk is aan de hoogte van het blok 5 en van het slakkenhuis. De eindvlakken 9 en 10 10 van het absorberende blok worden op niet weergegeven wijze afgesloten, opdat het slakkenhuis vormige kanaal rondom door wanden begrensd wordt. Deze afsluiting kan eveneens van geluidabsorberend materiaal vervaardigd zijn, doch in veel gevallen zal een metalen plaat voldoende zijn. Op de ene afdekplaat kan de motor gemonteerd 15 zijn, terwijl deze plaat ten minste een doorgang voor de as moet hebben, doch hij kan tevens voorzien zijn van een aanzuigopening ten minste ter grootte van de inwendige diameter van de waaier,terwijl de andere afdekplaat op het zijvlak 9 van het slakkenhuisblok naar keuze met of zonder aanzuigopening uitgevoerd kan zijn.The walls 6 defining the cochlea are formed by the absorbent material itself. As indicated schematically by the arrow 7, the air is drawn in axially along the motor, thereby also cooling it. The air is ejected by the rotating impeller under the influence of the generated centrifugal acceleration field and is discharged as schematically indicated by arrow 8 through the cochlea. In this example, the rotor 1 has an axial height h, which is equal to the height of the block 5 and of the cochlea. The end faces 9 and 10 of the absorbent block are closed in a manner not shown, so that the cochlea-shaped channel is bounded all round by walls. This closure can also be made of sound-absorbing material, but in many cases a metal plate will suffice. The motor can be mounted on one cover plate, while this plate must have at least one passage for the shaft, but it can also be provided with a suction opening at least the size of the internal diameter of the impeller, while the other cover plate the side face 9 of the cochlea block can optionally be designed with or without suction opening.

20 Hoewel dit niet is weergegeven, kan de motor ook in het inwendige van de waaier ingebouwd zijn, voor het geval deze een voldoende grote diameter heeft. De koeling van de motor is dan automatisch verzekerd, terwijl de gehele ventilator nauwelijks dikker hoeft te zijn dan de maat h. Een motor met buiten-rotor zou daarbij zinvol 25 toegepast kunnen worden.Although not shown, the motor may also be built into the impeller interior, in case it has a sufficiently large diameter. The cooling of the motor is then automatically ensured, while the entire fan hardly needs to be thicker than size h. A motor with an outer rotor could usefully be used for this.

Eig. 10 toont een alternatieve uitvoeringsvorm van het slakkenhuisblok alwaar het slakkenhuis rondom omgeven is door absorberend materiaal. Het blok is verdeeld in een helft 52 en een andere helft 51» evenals het slakkenhuisvormige kanaal dat in twee delen 41 50 en 42 is verdeeld, welke elk een hoogte h:2 hebben. Bij overigens dezelfde afmetingen van de waaier als die van fig. 9> is de capaciteit van de ventilator volgens fig. 2 gelijk aan die van fig. 9· 33e deling van het blok in twee gedeelten 51 en 52 vergemakkelijkt de / fabrikage van het slakkenhuis. In de bovenste en onderste eindvlak-35 ken van het slakkenhuis zijn ten minste doorvoeringen 91 voor de aandrijvende as van de waaier aangebracht. Tevens moet voor de axiale luchtinstroming volgens de pijl 7 van fig. 9 naar de waaier in ten minste één van deze eindvlakken een grotere opening 92 aangebracht zijn. De eindvlakken 11 en 12 van de beide geluidabsorberende 40 blokken 51 en 52 vormen nu één geheel met de wanden van elk half 800 22 78 -10- slakkenhuis. Yoor de bevestiging van de motor en van de gehele ventilator in bijvoorbeeld een wasemkap kan het gecombineerde blok 51, 52 opgenomen worden in een niet weergegeven stijf frame van metaal of kunststof.Owner. 10 shows an alternative embodiment of the cochlea block where the cochlea is surrounded all around by absorbent material. The block is divided into one half 52 and another half 51, as well as the cochlea-shaped channel which is divided into two parts 41, 50 and 42, each having a height h: 2. With otherwise the same dimensions of the impeller as those of fig. 9> the capacity of the fan according to fig. 2 is the same as that of fig. 33rd division of the block into two parts 51 and 52 facilitates the manufacture of the cochlea . In the upper and lower end faces of the cochlea, at least passages 91 for the drive shaft of the impeller are provided. Also, for the axial air inflow according to the arrow 7 of Fig. 9 to the impeller, a larger opening 92 must be provided in at least one of these end faces. The end faces 11 and 12 of the two sound-absorbing 40 blocks 51 and 52 now form one whole with the walls of each half 800 22 78-10 cochlea. For mounting the motor and the entire fan in, for example, a hood, the combined block 51, 52 can be accommodated in a rigid metal or plastic frame, not shown.

5 Bij het aanzuigen van verontreinigde lucht zal de capillai re waaierrotor relatief snel kunnen verstoppen. Het is daarom zaak, de bevestiging van de rotor op zijn as en de toegankelijkheid tot de rotor in de gemonteerde ventilator zo eenvoudig mogelijk uit te voeren, opdat vervanging snel en gemakkelijk kan plaatsvinden, mede door 10 ondeskundige gebruikers.5 When suctioning contaminated air, the capillary impeller rotor will clog relatively quickly. It is therefore important that the mounting of the rotor on its shaft and the accessibility to the rotor in the mounted fan be as simple as possible, so that replacement can take place quickly and easily, also by 10 inexperienced users.

800 22 78800 22 78

Claims

1. Fan, in particular of low noise, consisting of an impeller with axial inflow, with a drive motor for the impeller, and a housing surrounding the impeller with at least one flow channel, the wall surface of which consists of a sound-absorbing material, such as a open-cell polyurethane foam, characterized in that in the flow paths between the impulse-transmitting bodies in the impeller, at least in the places where vortices form due to release of the boundary-layer flow and / or in the subsequent wake, a spatial network of arbitrary targeted rods are fitted.

2. Fan according to claim 1, with a impeller of the centrifugal type, which blades provide impulse transfer, characterized in that at least the part of all flow paths between the blades in the impeller near its outer circumference is completely filled with a spatial network of randomly oriented rods.

Fan according to claim 1 of the centrifugal type, characterized in that the impeller is of the capillary type, the flow paths in the entire impeller consisting of a spatial network of randomly oriented rods, such as a "foam" impeller of, for example, a polyurethane skeleton.

Fan according to claim 1, with an impeller of the axial or semi-axial type, wherein the impulse-transmitting bodies are bearing-shaped blades, characterized in that the network of spatial rods is arranged on the negative side of each blade with a tapering thickness and / or chord as a function of the radius with respect to the axis of rotation of the impeller.

Fan according to claim 1, characterized in that the impulse-transferring bodies are a stack of parallel disks located at a small distance from one another (so-called Tesla impeller), which are fitted with a number of axially extending bolts or such as the impeller, and that the spatial network is located in the flow channels between the discs around the bolts or the like and / or in their wake path located downstream.

6. Fan according to one or more of the preceding claims, characterized in that the network of randomly oriented rods consists of a polyurethane skeleton with very high porosity. 800 2 2 78 ► '-12-

Yentilator according to one or more of the preceding claims, characterized in that the network shows an increasing density of rods in flow direction. 800 22 78