CZ6694A3 - High-effective ventilator with adaptable noise removal - Google Patents
High-effective ventilator with adaptable noise removal Download PDFInfo
- Publication number
- CZ6694A3 CZ6694A3 CS9466A CS669491A CZ6694A3 CZ 6694 A3 CZ6694 A3 CZ 6694A3 CS 9466 A CS9466 A CS 9466A CS 669491 A CS669491 A CS 669491A CZ 6694 A3 CZ6694 A3 CZ 6694A3
- Authority
- CZ
- Czechia
- Prior art keywords
- noise
- fan
- item
- loudspeaker
- housing
- Prior art date
Links
Classifications
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F04—POSITIVE - DISPLACEMENT MACHINES FOR LIQUIDS; PUMPS FOR LIQUIDS OR ELASTIC FLUIDS
- F04D—NON-POSITIVE-DISPLACEMENT PUMPS
- F04D29/00—Details, component parts, or accessories
- F04D29/66—Combating cavitation, whirls, noise, vibration or the like; Balancing
- F04D29/661—Combating cavitation, whirls, noise, vibration or the like; Balancing especially adapted for elastic fluid pumps
- F04D29/663—Sound attenuation
-
- G—PHYSICS
- G10—MUSICAL INSTRUMENTS; ACOUSTICS
- G10K—SOUND-PRODUCING DEVICES; METHODS OR DEVICES FOR PROTECTING AGAINST, OR FOR DAMPING, NOISE OR OTHER ACOUSTIC WAVES IN GENERAL; ACOUSTICS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- G10K11/00—Methods or devices for transmitting, conducting or directing sound in general; Methods or devices for protecting against, or for damping, noise or other acoustic waves in general
- G10K11/16—Methods or devices for protecting against, or for damping, noise or other acoustic waves in general
- G10K11/175—Methods or devices for protecting against, or for damping, noise or other acoustic waves in general using interference effects; Masking sound
- G10K11/178—Methods or devices for protecting against, or for damping, noise or other acoustic waves in general using interference effects; Masking sound by electro-acoustically regenerating the original acoustic waves in anti-phase
- G10K11/1785—Methods, e.g. algorithms; Devices
- G10K11/17857—Geometric disposition, e.g. placement of microphones
-
- G—PHYSICS
- G10—MUSICAL INSTRUMENTS; ACOUSTICS
- G10K—SOUND-PRODUCING DEVICES; METHODS OR DEVICES FOR PROTECTING AGAINST, OR FOR DAMPING, NOISE OR OTHER ACOUSTIC WAVES IN GENERAL; ACOUSTICS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- G10K11/00—Methods or devices for transmitting, conducting or directing sound in general; Methods or devices for protecting against, or for damping, noise or other acoustic waves in general
- G10K11/16—Methods or devices for protecting against, or for damping, noise or other acoustic waves in general
- G10K11/175—Methods or devices for protecting against, or for damping, noise or other acoustic waves in general using interference effects; Masking sound
- G10K11/178—Methods or devices for protecting against, or for damping, noise or other acoustic waves in general using interference effects; Masking sound by electro-acoustically regenerating the original acoustic waves in anti-phase
- G10K11/1787—General system configurations
- G10K11/17879—General system configurations using both a reference signal and an error signal
- G10K11/17881—General system configurations using both a reference signal and an error signal the reference signal being an acoustic signal, e.g. recorded with a microphone
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B60—VEHICLES IN GENERAL
- B60L—PROPULSION OF ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES; SUPPLYING ELECTRIC POWER FOR AUXILIARY EQUIPMENT OF ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES; ELECTRODYNAMIC BRAKE SYSTEMS FOR VEHICLES IN GENERAL; MAGNETIC SUSPENSION OR LEVITATION FOR VEHICLES; MONITORING OPERATING VARIABLES OF ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES; ELECTRIC SAFETY DEVICES FOR ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES
- B60L2270/00—Problem solutions or means not otherwise provided for
- B60L2270/10—Emission reduction
- B60L2270/14—Emission reduction of noise
- B60L2270/142—Emission reduction of noise acoustic
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F05—INDEXING SCHEMES RELATING TO ENGINES OR PUMPS IN VARIOUS SUBCLASSES OF CLASSES F01-F04
- F05D—INDEXING SCHEME FOR ASPECTS RELATING TO NON-POSITIVE-DISPLACEMENT MACHINES OR ENGINES, GAS-TURBINES OR JET-PROPULSION PLANTS
- F05D2260/00—Function
- F05D2260/96—Preventing, counteracting or reducing vibration or noise
- F05D2260/962—Preventing, counteracting or reducing vibration or noise by means of "anti-noise"
-
- G—PHYSICS
- G10—MUSICAL INSTRUMENTS; ACOUSTICS
- G10K—SOUND-PRODUCING DEVICES; METHODS OR DEVICES FOR PROTECTING AGAINST, OR FOR DAMPING, NOISE OR OTHER ACOUSTIC WAVES IN GENERAL; ACOUSTICS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- G10K2210/00—Details of active noise control [ANC] covered by G10K11/178 but not provided for in any of its subgroups
- G10K2210/10—Applications
- G10K2210/101—One dimensional
-
- G—PHYSICS
- G10—MUSICAL INSTRUMENTS; ACOUSTICS
- G10K—SOUND-PRODUCING DEVICES; METHODS OR DEVICES FOR PROTECTING AGAINST, OR FOR DAMPING, NOISE OR OTHER ACOUSTIC WAVES IN GENERAL; ACOUSTICS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- G10K2210/00—Details of active noise control [ANC] covered by G10K11/178 but not provided for in any of its subgroups
- G10K2210/10—Applications
- G10K2210/112—Ducts
-
- G—PHYSICS
- G10—MUSICAL INSTRUMENTS; ACOUSTICS
- G10K—SOUND-PRODUCING DEVICES; METHODS OR DEVICES FOR PROTECTING AGAINST, OR FOR DAMPING, NOISE OR OTHER ACOUSTIC WAVES IN GENERAL; ACOUSTICS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- G10K2210/00—Details of active noise control [ANC] covered by G10K11/178 but not provided for in any of its subgroups
- G10K2210/10—Applications
- G10K2210/121—Rotating machines, e.g. engines, turbines, motors; Periodic or quasi-periodic signals in general
-
- G—PHYSICS
- G10—MUSICAL INSTRUMENTS; ACOUSTICS
- G10K—SOUND-PRODUCING DEVICES; METHODS OR DEVICES FOR PROTECTING AGAINST, OR FOR DAMPING, NOISE OR OTHER ACOUSTIC WAVES IN GENERAL; ACOUSTICS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- G10K2210/00—Details of active noise control [ANC] covered by G10K11/178 but not provided for in any of its subgroups
- G10K2210/30—Means
- G10K2210/301—Computational
- G10K2210/3045—Multiple acoustic inputs, single acoustic output
-
- G—PHYSICS
- G10—MUSICAL INSTRUMENTS; ACOUSTICS
- G10K—SOUND-PRODUCING DEVICES; METHODS OR DEVICES FOR PROTECTING AGAINST, OR FOR DAMPING, NOISE OR OTHER ACOUSTIC WAVES IN GENERAL; ACOUSTICS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- G10K2210/00—Details of active noise control [ANC] covered by G10K11/178 but not provided for in any of its subgroups
- G10K2210/50—Miscellaneous
- G10K2210/509—Hybrid, i.e. combining different technologies, e.g. passive and active
Landscapes
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Physics & Mathematics (AREA)
- Acoustics & Sound (AREA)
- Multimedia (AREA)
- Mechanical Engineering (AREA)
- General Engineering & Computer Science (AREA)
- Soundproofing, Sound Blocking, And Sound Damping (AREA)
- Structures Of Non-Positive Displacement Pumps (AREA)
- Control Of Positive-Displacement Air Blowers (AREA)
Abstract
Description
Oblast technikyTechnical field
Vynález se týká zvýšení účinnosti jak, odstředivých, ták axiálních ventilátorů při současném odstranění zvýšeného hluku, způsobeného zvýšením jejich účinnosti.The invention relates to an increase in the efficiency of both centrifugal axle fan tolls while at the same time eliminating the increased noise caused by an increase in their efficiency.
Jako příklad je na tomto místě s odkazem na obrázek 13 ukázáno typické dmychadlo nebo odstředivý ventilátor.By way of example, a typical blower or centrifugal fan is shown here with reference to Figure 13.
Geometrie skříně odstředivého ventilátoru je charakterizována expanzním úhlem^, rozvinutou délkou ^5 a šířkou skříně Wfo . Expanzní úhel definuje stupeň rozšíření spirálové skříně ventilátoru. Jak je známé, jsou používány dva typy expanze; bud lineární nebo exponenciální. Pro případ lineární expanze poloměr zakřivení spirálové skříně je matematicky popsán vztahemThe geometry of the centrifugal fan casing is characterized by an expansion angle,, the developed length 5 5 and the width of the casing Wfo. The expansion angle defines the degree of expansion of the spiral fan housing. As is known, two types of expansion are used; either linear or exponential. For linear expansion, the radius of curvature of the helical casing is mathematically described by the relation
kde r je poloměr v určité obvodové poloze, je poloměr zakřivení zřejmé, že poloměr zakřivení spirály se zvětšuje lineárně v závislosti na obvodové poloze y. Matematický popis exponenciálního rozšíření je r = r^ expwhere r is the radius at a certain circumferential position, it is apparent that the radius of curvature of the spiral increases linearly depending on the circumferential position y. The mathematical description of the exponential extension is r = r ^ exp
Rozvinutá délka r^ definuje délku, podél které se skříň ventilátoru rozšiřuje. Nejmenší vzdálenost mezi oběžným kolem a skříní dmychadla způsobuje u skříně její uzavření a je proto nazývána závěrná vůle a je označena CC. Závěr přispívá k usměrňování proudu z oběžného kola do výfuku skříně ventilátoru. Geometrie závěru je obvykle charakterizována poloměrem závěru rc· U předmětného vynálezu je dosaženo vyšší účinnosti právě snížením závěrné vůle CC.The developed length r defines the length along which the fan housing extends. The smallest distance between the impeller and the blower casing causes the casing to close and is therefore called the clearance clearance and is designated CC. The conclusion contributes to directing the flow from the impeller to the exhaust of the fan housing. The breech geometry is typically characterized by the breech radius r c .
Tonální složka hluku odstředivého ventilátoru je generována v oblasti závěru skříně vzájemným působením nejednotného toku opouštějícího oběžné kolo. Tento děj způsobuje velké tlakové ztráty v závěru ventilátoru, které se dále přemění ve zvukové vlnění s přechodovou frekvencí lopatek, BPF (BPF = Z.N, kde Z je počet lopatek oběžného kola a N je rotační rychlost oběžného kola) a vyšší harmonické. Je zřejmé, že rychlostní profil při výtoku z ventilátoru se vyrovnává, když se zvětšuje vzdálenost mezi lopatkami oběžného kola a závěrem ventilátoru. Zvětšená vůle tak způsobuje snížení tlakových ztrát v oblasti závěru a následně je vhodným způsobem ke snížení tonálních složek hluku odstředivého ventilátoru, ale snižuje účinnost ventilátoru a zvyšuje náhodný širokopásmový hluk.The tonal noise component of the centrifugal fan is generated in the region of the enclosure end by the interaction of a non-uniform flow leaving the impeller. This process causes large pressure losses at the ventilator end, which in turn translates into a transverse blade sound, BPF (BPF = Z.N, where Z is the number of impeller blades and N is the impeller rotational speed) and higher harmonics. It will be appreciated that the velocity profile of the ventilator discharge is equalized as the distance between the impeller blades and the ventilator end is increased. The increased clearance thus reduces the pressure losses in the breech area and is consequently a suitable way to reduce the tonal noise components of the centrifugal fan, but reduces the efficiency of the fan and increases random broadband noise.
Dalším konstrukčním parametrem, který ovlivňuje tonální hluk dmychadla, je poloměr zakřivení závěru r . Jak však bylo zjištěno, vliv tohoto parametru má menší význam, než závěrná vůle CC. Bylo však také prokázáno, že snížení hluku až o 6 dB může být dosaženo zvětšením poloměru závěru r , aniž by se ovlivnilo provedení drnyc chadla nebo jeho účinnost.Another design parameter that affects the tonal blower noise is the radius of curvature r. However, it has been found that the effect of this parameter is less important than the closing clearance CC. However, it has also been shown that a noise reduction of up to 6 dB can be achieved by increasing the breech radius r without affecting the performance of the gripper or its efficiency.
Běžný ventilátor je charakterizován tím, že konec závěru je rovnoběžný s lopatkami oběžného kola. Takové uspořádání způsobuje tlakové ztráty, které jsou ve fázi podél celé délky závěru a tudíž zvyšují vyzařování hluku. Odklonění bud lopatek oběžného kola nebo konce závěru nebo obouzvzhledem k ose oběžného kolazzpůsobuje postupný fázový posuv ztrátových tlaků působících podél délky závěru což se projeví v určitém snížení vyzařovaného zvuku.A conventional fan is characterized in that the end of the breech is parallel to the impeller blades. Such an arrangement causes pressure losses that are in phase along the entire length of the breech and thus increase the emission of noise. The deflection of either the impeller blades or the end of the breech or both z relative to the impeller axis z causes a gradual phase shift of the loss pressures acting along the breech length, resulting in a certain reduction in the radiated sound.
Rozmístěním lopatek nepravidelně na oběžném kole, zvuková ener gie, generovaná obíhajícími lopatkami může být rozprostřena přes širší zvukové pásmo. Toto může být žádoucí ze subjektivního hledis ka, ale celkový generovaný zvukový výkon obvykle zůstává nezměněn. Bylo prokázáno, že za jistých pracovních podmínek nepravidelně roz místěné lopatky mohou způsobit mimopásmové tóny, mající vyšší hladinu než původní tón, způsobený obíhajícími lopatkami.By deploying the blades irregularly on the impeller, the sound energy generated by the orbiting blades may be spread over a wider sound band. This may be desirable from a subjective point of view, but the overall sound power generated usually remains unchanged. It has been shown that, under certain operating conditions, irregularly spaced vanes can cause out-of-band tones having a higher level than the original tone caused by the orbiting vanes.
Neise a Koopmann s úspěchem snížili tón způsobený obíhajícími lopatkami použitím akustického rezonátoru v závěru ventilátoru. Rezonátor byl vytvořen ze série perforovaných desek se stejným zakřivením jako původní závěr tak, aby zachovával původní geometrii skříně ventilátoru. Rezonátor mohl být laděn změnou jeho délky prostřednictvím pohyblivé vidlice. Použitím rezonátoru mohl být tón snížen až o 29 dB, což znamená snížení celkové zvukové hladiny do 7 dB (A). Aerodynamické provedení dmychadla nebylo přidáním rezonátoru k jeho skříni ovlivněno. Takovýto systém pracuje při jediné rychlosti ventilátoru.Neise and Koopmann successfully reduced the tone caused by the orbiting blades by using an acoustic resonator at the end of the fan. The resonator was formed from a series of perforated plates with the same curvature as the original enclosure to maintain the original fan housing geometry. The resonator could be tuned by changing its length through a movable fork. By using a resonator, the tone could be reduced by up to 29 dB, which means lowering the overall sound level to 7 dB (A). The aerodynamic design of the blower was not affected by the addition of the resonator to its housing. Such a system operates at a single fan speed.
Relativně málo ventilátorů má vysloveně řešeno snížení hluku v širokém pásmu. Neis předkládá v přihlášce vynálezu přechodové síťoviny podle Petrova. Jemná síťovina, umístěná na čelní hraně lopatky (tj. okolo vnitřního obvodu lopatkového kola), způsobuje v malém měřítku turbulentní obtékání za sítí. Výsledkem ohraničení lopatky je vytvoření turbulentní vrstvy a místo odtržení proudu je v souladu s tím posunuto směrem k zadní hraně lopatky. Druhá přechodová síť umístěná okolo vnějšího obvodu oběžného kola vy rovnává výstupní rychlostní profil a proto pravděpodobně dále sni žuje turbulenci ve vírech za lopatkami a v důsledku toho může způ sobovat i snížení hluku. Jak bylo pozorováno, hlavní nevýhoda pře Chodových sítí spočívá ve snížení účinnosti ventilátoru, zejména s oběžnými koly, majícími dopředu zakřivené lopatky.Relatively few fans have explicitly addressed broadband noise reduction. Neis discloses Petrov transition webs in his application. Fine mesh, located at the leading edge of the blade (ie around the inner circumference of the impeller), causes small turbulent flow around the net. As a result of the blade boundary, a turbulent layer is formed and the point of current dissipation is accordingly shifted towards the trailing edge of the blade. A second transition network located around the outer periphery of the impeller aligns the output velocity profile and is therefore likely to further reduce turbulence in the vortices behind the vanes and may therefore cause noise reduction. As has been observed, the main disadvantage of the overrunning nets is the reduced efficiency of the fan, especially with impellers having forward curved blades.
Nej souhrnejší experimentální zkoumání působení konstrukčních parametrů na hluk odstředivého regulátoru bylo do současnosti pro vedeno Morinushiem. Jeho zjištěním bylo, že je zde pět (5) důleži· tých konstrukčních parametrů, týkajících se generování hluku a ae· rodynamického provedení odstředivého regulátoru, charakterizujících oběžné kolo s lopatkami dopředu zakřivenými a mající vnější průměr 0,18 m. Těchto pět konstrukčních parametrů je tvořeno:The most comprehensive experimental investigation of the effect of design parameters on the centrifugal regulator noise has been conducted by Morinushie to date. His finding was that there were five (5) important design parameters related to noise generation and aerodynamic design of the centrifugal regulator characterizing the impeller with blades forward curved and having an outer diameter of 0.18 m. made up of:
1) poměr šířky ku vnitřnímu průměru oběžného kola-571) the ratio of the width to the inner diameter of the impeller-57
2) axiální vstupní vůle CL·2) axial inlet clearance CL ·
3) úhel nastavení lopatky (definovaný jako úhel mezi tětivou lopatky a radiální čarou vycházející z osy oběžného kola;3) blade pitch angle (defined as the angle between the chord of the blade and the radial line extending from the impeller axis;
4) poměr výšky lopatky ku délce tětivy4) ratio of blade height to chord length
5) úhel rozšíření spirály.5) Spiral extension angle.
Dosavadní stav technikyBACKGROUND OF THE INVENTION
Předložený vynález představuje důležitý krok vpřed od prvotních pokusů zkonstruovat tiché ventilátory a jejich lopatky, které jsou používány k přemísťování např. vzduchu.The present invention represents an important step forward from the initial attempts to construct silent fans and their blades, which are used to move eg air.
K absorpci hluku byly při počátečních pokusech používány pasivní techniky jako různé tlumiče, isolační tkaniny a různé stěny.Passive techniques such as various silencers, insulating fabrics and different walls were used to absorb noise in the initial experiments.
Zatímco takováto opatření snižovala pouze některé zvuky, jejich větší část zůstávála a tudíž vyvstávala otázka jak dále i ty odstranit. Konstruktéři aby snížili tento hluk, jednoduše jej převedli do oblasti širokopásmové a to za cenu následného snížení účinnosti ventilátoru.While such measures reduced only some sounds, most of them remained and thus the question arose as to how to remove them. To reduce this noise, designers simply converted it to broadband at the cost of reducing fan efficiency.
Teprve nedávno byl využit další, třetí prostředek aktivního vyrušení hluku. Tento způsob využívá lineární průtočné techniky nebo kanálového řešení. Nevýhody takovéhoto řešení jsou, že trubka, resp. kanál, musí být extrémně dlouhý a mikrofony musí samy být v proudu vzduchu.Only recently, another, third means of active noise cancellation has been used. This method utilizes linear flow techniques or channel solutions. The disadvantages of such a solution are that the pipe, respectively. the channel must be extremely long and the microphones themselves must be in the air stream.
Předložený vynález překonává všechna předchozí řešení. Systém podle této přihlášky snižuje náhodnou složku hluku lepším konstrukčním řešením ventilátoru. Tento systém rovněž odstraňuje tonální hluk použitím adaptabilní aktivní řídící jednotky. Výhody řešení dle předložené přihlášky vynálezu jsou následující. Není třeba použít dlouhý kanál, není třeba, aby mikrofony byly přímo umístěny v proudu vzduchu, čímž se snižují náklady na instalaci mikrofonů, ventilátory mají v podstatě zcela tichý chod a jsou vysoce účinné, čímž se snižují i požadavky na elektrický příkon.The present invention overcomes all previous solutions. The system of the present invention reduces the random noise component by a better fan design. This system also eliminates tonal noise using an adaptable active control unit. The advantages of the present invention are as follows. There is no need for a long channel, no need for microphones to be placed directly in the airflow, which reduces the cost of microphone installation, the fans are essentially completely silent, and are highly efficient, thus reducing electrical power requirements.
Je nejvýhodnéjší, když ventilátor pracuje co nejblíže oblasti maximální účinnosti. Výhodné vodítko pro zajištěni takové podmínky je parametr známý jako specifická rychlost, který váže všechny veličiny, které ovlivňují výběr kteréhokoliv zařízeni pro dmychání vzduchuIt is most preferred that the fan operates as close as possible to the maximum efficiency range. A preferred guide to ensure such a condition is a parameter known as a specific velocity, which binds all variables that affect the choice of any air blowing device
Ql/2nQl / 2n
Ps 3/4 kde Ng = specifická rychlostP s 3/4 where N g = specific speed
Q = průtočná rychlost v Cfm n = rotační rychlost v ot/min p = statistický tlak daný výškou v palcích vodního sloupce, sQ = flow rate in Cfm n = rotational speed in rpm p = statistical pressure given by height in inches of water column, s
Význam specifické rychlosti je odvozen ze skutečnosti, že pro kterýkoliv konstrukční návrh ventilátoru je zde dosažitelná hodnota účinnosti pro danou hodnotu specifické rychlosti bez ohledu na velikosti ventilátoru nebo rotační rychlost. Druh aplikace ventilátoru určuje specifickou rychlost, při níž musí ventilátor pracovat a optimální volba ventilátoru je, když tento má vysokou účinnost při specifické rychlosti požadované aplikací.The meaning of the specific velocity is derived from the fact that for any fan design there is an achievable efficiency value for a given specific velocity value regardless of the fan size or rotational velocity. The type of application of the ventilator determines the specific speed at which the ventilator must operate, and the optimum choice of ventilator is when it has high efficiency at the specific speed required by the application.
Na obr. 14 jsu znázorněny rozsahy vhodných specifických rychlos ti, kterým jsou přiřazeny odpovídající součiny. Jak je znázorněno na obrázku, odstředivé ventilátory s dopředu zakřivenými lopatkami mohou být používány v rozsahu specifických rychlostí od 7000 do 55000 s nejlepšími výsledky v intervalu od 20000 do 35000, oběžná kola se smíšeným průtokem mohou být využívána v rozsahu od 20000 do 70000, nejlépe však v rozsahu 30000 až 55000, zatímco vrtulové ventilátory mohou pracovat v rozsahu od 90000 do 215000, avšak nejúčinněji v rozmezí 100000 až 150000.FIG. 14 shows the ranges of suitable specific speeds to which the corresponding products are assigned. As shown in the figure, forward curved blades can be used in the range of specific speeds from 7000 to 55000 with best results in the range of 20000 to 35000, mixed flow impellers can be used in the range of 20000 to 70000, preferably in the range of 30000 to 55000, while propeller fans can operate in the range of 90000 to 215000, but most effectively in the range of 100000 to 150000.
Provozovatel ventilátoru má obvykle určitou volnost ve volbě specifické rychlosti jako výběrového kritéria, protože číselná hodnota specifické rychlosti pro dané provedení je přímo úměrná rotační rychlosti. Správným výběrem rotační rychlosti pro požadované zařízení může být dosaženo takové specifické rychlosti, aby tato spadala do rozsahu oblasti s velkou účinností pro požadovaný typ ventilátoru. Přiblížení se tomuto je zejména jednoduše dosažitelné u ventilátorů poháněných řemenem. Při přímém použití pohonu elektromotorem je dosažení požadovaných hodnot rotační rychlosti omezenější.Typically, the fan operator has some freedom in selecting a specific velocity as a selection criterion since the numerical value of the specific velocity for a given embodiment is proportional to the rotational velocity. By correctly selecting the rotational speed for the desired device, a specific speed can be achieved so that it falls within the range of the high efficiency area for the desired type of fan. An approximation to this is particularly easy to achieve with belt driven fans. When directly driven by an electric motor, achieving the desired rotational speed values is more limited.
Tam, kde jsou požadovány vysoké účinnosti v oblasti specifické rychlosti, ležící mezi ventilátory se smíšeným průtokem a axiálními ventilátory, někteří výrobci mohou dodávat specielně pro zákazníka navržený ventilátor; pro rozsah otáček ležící pod standartními ventilátory mohou být dodávány ventilátory se specifickou rychlostí od 3000. Ventilátory mohou být také dodávány pro specifické rychlosti tak nízké jako např. 1000.Where high efficiencies are required in the specific speed range between mixed flow fans and axial fans, some manufacturers may supply a custom designed fan; for a speed range below the standard fans, fans with a specific speed of 3000 can be supplied. The fans can also be supplied for specific speeds as low as 1000.
Podle obrázku 14 ventilátor obecně pracujefza účelem snížení hlukové hladinyse specifickou rychlostí podle sklonu čáry, ohraničující oblast ve tvaru diamantu od 200 až k vrcholu oblasti při specifické rychlosti 300, kde je dosaženo vyšší účinnosti. Pokud volba specifické rychlosti je mimo uvedené sklony^ průběhy hluků se mění z tonálního na náhodné.14, the fan generally operates f to reduce the noise level with a specific velocity according to the slope of the line, delimiting a diamond-shaped region from 200 to the top of the region at a specific velocity 300 where higher efficiency is achieved. If the selection of the specific velocity is outside of the indicated slopes, the noise waveforms change from tonal to random.
Ventilátory podle stávajícího stavu techniky představovaly kompromis mezi jejich účinností a přijatelnou hlučností. Často zvýšení účinnosti ventilátorů vyžaduje menší vůle mezi oběžným kolem a skříní ventilátoru, přičemž snížení širokopásmové hlukové hladiny vyústí naopak v silnější tonální zvuk. Avšak tyto tóny jsou posuzovány jako méně přijatelné než širokopásmový#nahodilý hluk. Proto účinnosti byly snižovány, aby se dosáhlo u ventilátoru přijatelIf ného širokopásmového^nahodilého hluku. Avšak hladina širokopásmového hluku je vyšší než odpovídající účinnost ventilátoru.The prior art fans represented a trade-off between efficiency and acceptable noise. Often increasing the efficiency of fans requires less play between the impeller and the fan housing, while reducing the broadband noise level results in a stronger tonal sound. However, these tones are judged to be less acceptable than broadband # random noise. Therefore, the efficiencies have been reduced to achieve acceptable broadband random noise for the fan. However, the broadband noise level is higher than the corresponding fan efficiency.
Bartenwerfer et.al.^ v článku Snížení hluku u odstředivých ventilátorů akusticky řešenou skříní. Nois Control Engineering, May-June 1977, sv. 8, č. 5 str. 100 až 107, popsal způsob celoplošného snížení zvukové hladiny prostřednictvím akusticky řešené skříně ventilátoru. Avšak toto řešení není přijatelné v některých prostředích a propouští podstatné tonální hluky.Bartenwerfer et.al. ^ in the article Noise Reduction in Centrifugal Fans with an Acoustically Designed Enclosure. Nois Control Engineering, May-June 1977, Vol. 8, No. 5, pages 100 to 107, described a method of reducing the sound level over the entire area by means of an acoustically designed fan housing. However, this solution is unacceptable in some environments and transmits significant tonal noises.
Neise a Koopmann v článku Aktivní zdroje v závěrech odstředivých ventilátorů ke snížení jemných tónů (Journal of Vibration an Acoustics)popisují užití laděných resonátorů, umístěných v závěru odstředivých ventilátorů, aby vytvořily sekundární zdroj zvuku částečně rušícího tón, vytvářený průchodem lopatek. Navíc popisují elektrický systém, který generuje rušící zvuk filtrováním signálu, proměného s časem^z ventilátoru a ručním nastavováním fáze aplitudy každé frekvenční složky rušícího signálu. Elektronický systém využíval drahé laboratorní zkušební vybavení a požadované ruční nastavení jej činilo neupotřebitelným v odpovídajících aplikacích. Ani laděné resonátory ani elektronický systém se nepřizpůsobují změnám fáze frekvence nebo amplitudy hluku generovaného ventilátorem. Navíc jednoduše přidané tonální odstředování hluku k nezdokonalému ventilátoru nezvýší účinnost ventilátoru ani nesníží širokopásmový náhodný hluk. Neise jde dále ve stejném směru v článku Přehled metod pro snižování hluku u odstředivých ventilátorů, zveřejněném v Journal of Engeneering for Industry 104, str. 151-161, 1982.Neise and Koopmann, in the Journal of Vibration an Acoustics, describe the use of tuned resonators located at the end of a centrifugal fan to create a secondary source of partially disruptive tone generated by the passage of the blades. In addition, they disclose an electrical system that generates a disturbing sound by filtering a signal that is varied with time from the fan and manually adjusting the phase of the aplitude of each frequency component of the disturbing signal. The electronic system utilized expensive laboratory test equipment and required manual adjustment made it useless in corresponding applications. Neither tuned resonators nor the electronic system adapt to changes in the frequency phase or amplitude of the noise generated by the fan. In addition, simply added tonal noise centrifugation to an imperfect fan will not increase fan efficiency or reduce broadband random noise. Neise goes further in the same direction in the Review of Methods for Noise Reduction in Centrifugal Fans, published in the Journal of Engineering for Industry 104, pp. 151-161, 1982.
Neise v UK. patentu č. 2 117 646 popisuje aplikaci své technologie, čímž se pokouší překonat problém stálého nuceného ladění délky rezonátoru. Využívá systém, ve kterém je zvukový zdroj ovliv ňován změnami frekvence, odpovídajícími rychlosti oběžného kola. Fázuje zvukový zdroj opačně ke zvuku, který si přeje, aby byl odstraněn a uvádí, že hluky jsou odstraněny alespoň částečně. Aby dosáhl částečného ztišení, používá nastavitelný obvod pro posun fá ze, využívající zvukový měnič. Aby aktivoval zvuk s protifází, používal mikrofon na straně reproduktorové skříně. V nejnovějším pro vedení používá obvod k fázovému posuvu, který je nastavován tak, že ke změně hladiny zvuku s opačnou fází je využívána amplituda.Neise in the UK. No. 2,117,646 describes the application of its technology, thereby attempting to overcome the problem of constant forced tuning of the resonator length. It uses a system in which the sound source is influenced by frequency changes corresponding to the impeller speed. Phases the audio source opposite to the sound that it wishes to be eliminated and states that the noises are at least partially eliminated. To achieve partial silence, it uses an adjustable phase shift circuit using an audio transducer. He used a microphone on the side of the loudspeaker to activate the counter-phase sound. In the latest wiring, it uses a phase shift circuit that is adjusted so that amplitude is used to change the sound level with the opposite phase.
Metody adaptabilního odruŠování hluku podle stávajícího stavu techniky, aplikované na odstranění hluku ventilátorů, používají ka nál, ve kterém je zabudováno proti směru dmychaného vzduchu čidlo pro detekci hluku a ve směru proudu je pak umístěna akční jednotka generující zvuk pro odstranění vlastního hluku ventilátoru.The prior art adaptive noise suppression methods applied to eliminate fan noise use a channel in which a noise detecting sensor is installed upstream of the blowing air, and a sound generating unit to remove the fan's own noise is placed downstream.
Chaplin v článku Anti-noise-the Essex Breakthrough Chartered Mechanical Engineer, str. 41-48, 1983 spolu s G.L.Warmakem v US patent, spisu č. 4 473 906 a Erickssonem v Aktivní odhlučňovací systém s on-line pracujícím reproduktorem, se zjišťováním odchylky a zpětnou vazbou z US patentového spisu č. 4 677 676 popisují ta8 kové metody. Tyto metody však vyžadují takovou délku kanálu, že jsou nepoužitelné u malých zařízení, dále vyžadují vyšší náklady a je nebezpečí instalace čidla v místě s možností turbulentního proudění vzduchu. Odstraňují hluk pouze v jednom směru, často na výstupní straně. Aby byl vyrušen také hluk na vstupní straně venti látoru, je třeba použít druhé instalace. Vzájemné působení však to to činí složitým.Chaplin in Anti-noise-the Essex Breakthrough Chartered Mechanical Engineer, pp. 41-48, 1983, together with GLWarmak in U.S. Pat. No. 4,473,906 and Ericksson in Active Sound System with On-Line Speaker, Detecting Deviations and feedback from U.S. Patent No. 4,677,676 disclose such methods. However, these methods require a channel length such that they are unsuitable for small installations, further require higher costs and there is a danger of installing the sensor in a place with the possibility of turbulent air flow. They eliminate noise in one direction only, often on the outlet side. To eliminate noise at the inlet side of the fan, a second installation must be used. However, this makes it difficult to interact.
Hill v US patentovém spisu č. 5 010 516 popisuje aktivní akustický systém zeslabující hluk ventilátoru, vyvolaný rotací lopatek využívající sinusový signál, odvozený od rotační rychlosti, vytvářený akcelerometrem připojeným k ventilátoru a využívaný pro adaptabilní filtr, který ovládá reproduktor, generující zvuk pro odrušení.Hill, in U.S. Patent No. 5,010,516, discloses an active acoustic system for attenuating fan noise caused by blade rotation utilizing a rotational velocity derived sinusoidal signal generated by an accelerometer coupled to the fan and utilized for an adaptive filter that controls the loudspeaker generating noise suppression.
Quinlan v článku v Proceedings of Inter-noise 89, str. 479482, nazvaném Aktivní ovlivňování hluku vytvářeného malými axiálními ventilátory popsal snížení hluku u axiálních ventilátorů za použití zařízení, produkujícího elektromagnetický sekundární zvuk, ale tato metoda se nepřizpůsobuje změnám v hluku a nezlepšuje účin nost ventilátoru.Quinlan, in Proceedings of Inter-noise 89, p. 479482, entitled "Active Effect of Noise from Small Axial Fans," described noise reduction in axial fans using a device producing an electromagnetic secondary sound, but this method does not adapt to changes in noise and does not improve efficiency fan.
Podstata vynálezuSUMMARY OF THE INVENTION
Předmětem tohoto, vynálezu jsou tiché ventilátory, využívající zcela adaptabilní řídící jednotku.The object of the present invention are silent fans using a fully adaptable control unit.
Dalším znakem vynálezu je jak ventilátor s tichým Chodem, tak současně dosažení jeho vyšší účinnosti.Another feature of the invention is both a quiet-running fan and at the same time achieving a higher efficiency of the fan.
Dalším předmětem vynálezu je dosažení nižšího širokopásmového hluku u ventilátoru s účinější konstrukcí a elektronické odstranění tonální složky hluku.Another object of the invention is to achieve lower broadband noise in a fan with a more efficient design and electronic removal of the tonal noise component.
Následujícím předmětem vynálezu je zmenšení závěrné vůle u odstředivých ventilátorů a následné snímání a elektronické odstranění zvýšeného hluku.The following object of the invention is to reduce the closing clearance of centrifugal fans and to subsequently sense and electronically remove increased noise.
Ještě dalším předmětem vynálezu je rychlý adaptabilní systém ke sledování změn frekvence, fáze a amplitudy hluku, vydávaného účinějším ventilátorem v důsledku zmenšení jeho vůlí. Znakem předmětu vynálezu je také eliminace potřeby použít resonátory u tichých ventilátorů.Yet another object of the invention is a rapid adaptive system for monitoring changes in frequency, phase and amplitude of noise emitted by a more efficient fan due to a reduction in its clearance. It is also a feature of the invention to eliminate the need to use resonators in silent fans.
Předmětem vynálezu je dále zmenšení všech rozměrů ventilátoru a jeho skříně.It is a further object of the invention to reduce all dimensions of the fan and its housing.
Dalším předmětem vynálezu je snížení elektrického příkonu ventilátoru.Another object of the invention is to reduce the electrical power input of the fan.
A konečně ještě dalším předmětem vynálezu je snížení nákladů na mikrofony, potřebné k ovládání systému.Finally, another object of the invention is to reduce the cost of microphones required to operate the system.
Popis vynálezuDescription of the invention
Předložený vynález poskytuje účinější a tišší ventilátor, čehož je dosaženo spojením vysoce účinné konstrukce ventilátoru s aktivním adaptabilním rušením tonálního zvuku. Účinnost ventilátoru je zlepšena zmenšením vůlí u ventilátoru, jako např. mezi oběžným kolem a skříní ventilátoru, mezi lopatkami oběžného kola a závěrem ventilátoru. Obecně zmenšení těchto vůlí vede ke zvýšení tonálního zvuku při mnohonásobné frekvenci rotujících lopatek. Tyto tóny jsou odstraňováním aktivní adaptabilní metodou, která reaguje automaticky na změnu hluku frekvence, fáze a amplitudy tonálních složek tohoto hluku. Navíc metoda podle vynálezu nepotřebuje použití kanálů resp. náhubku, jak tomu bylo u aktivních systémů pro odstranění hluku podle stávajícího stavu techniky. Řešení podle předloženého vynálezu odstraňuje hluk jak na vstupní straně, tak na výstupní straně ventilátoru.The present invention provides a more efficient and quieter fan, which is achieved by combining a highly efficient fan design with active adaptive tonal noise interference. Fan efficiency is improved by reducing clearance at the fan, such as between the impeller and the fan housing, between the impeller blades and the fan enclosure. Generally, reducing these clearances leads to an increase in tonal sound at multiple frequencies of rotating blades. These tones are an active adaptive removal method that responds automatically to changes in the frequency, phase, and amplitude of the tonal components of that noise. Moreover, the method according to the invention does not need the use of channels. as in active noise removal systems of the prior art. The solution of the present invention eliminates noise at both the inlet and outlet sides of the fan.
Je velmi dobře známo ze současného stavu techniky vdaném oboru, že aktivní odstraňování hluku ve volném prostoru kriticky závisí na vlnové délce zvuku, který má být odstraněn, a rovněž na poloze zdrojů zvuku pro odstraňování hluku. Například jednoduchý dvoupolohový model ukazuje, že dva zdroje musí být umístěny v rozsahu přibližně 1/10 vlnové délky, aby zmenšily amplitudu hluku o 6 dB. Další zmenšení amplitudy dokonce vyžaduje menší rozteč.It is well known in the art that active noise removal in a free space is critically dependent on the wavelength of the sound to be eliminated, as well as the position of the sound removal sound sources. For example, a simple two-position model shows that two sources must be located within approximately 1/10 of the wavelength to reduce the noise amplitude by 6 dB. Further reducing the amplitude even requires a smaller pitch.
Užitím dokonce relativně krátkého kanálu však rozteč mezi dvěma zdroji zvuku může být zvětšena tak, že nejkratší vlnová délka, kterou je možno odrušit, je přibližně rovna dvojnásobku největšího rozměru pravoúhlého kanálu nebo 1,7 násobku průměru kruhového kanálu. Například hluk z malého ventilátoru, vyfukujícího do kanálu s nHowever, using an even relatively short channel, the pitch between the two sound sources can be increased such that the shortest wavelength that can be suppressed is approximately equal to twice the largest dimension of the rectangular channel or 1.7 times the diameter of the circular channel. For example, noise from a small fan blowing into a channel with n
největším rozměrem 6 by mohl být odstraněn přibližně do frekvence 1100 Hz.the largest dimension 6 could be removed to approximately 1100 Hz.
V současné době nejúčinější aplikací zařízení pro aktivní ovládání náhodných hluků je jeho použití u lineárních systémů, tj. tam, kde hluk se šíří kanálem a tudíž je účiněji snímán, analyzován a rušen.At present, the most efficient application of the device for active control of random noise is its use in linear systems, ie where the noise propagates through the channel and is therefore more effectively sensed, analyzed and disturbed.
Obecně může být vstupní mikrofon umístěn blízko zdroje hluku a rušící reproduktor dostatečně daleko po směru proudu dmychaného vzduchu, aby se tak poskytl čas řídící jednotce k určení potřebné frekvence, fáze a amplitudy zvuku. Další mikrofon může přiléhat na ventilátor, nebo být umístěn ve směru proti proudu aby snímal zbytkový hluk, informace o němž je pak posílána k řídící jednotce, jenž provede příslušná nastavení pro jakoukoliv odchylku.Generally, the input microphone may be located near the noise source and the interfering loudspeaker far enough downstream of the blower air to give the control unit time to determine the necessary frequency, phase and amplitude of the sound. An additional microphone may be adjacent to the fan, or be positioned upstream to sense residual noise, the information of which is then sent to the control unit, which makes appropriate adjustments for any deviation.
Po léta byly prováděny pokusy s přímými měniči tak, že rušící zvukové vlny nepřerušovaly vstupní mikrofonní signály. Tato práce byla obtížná, komplikovaná a nikdy nevedla k přijatelnému řešení. Další koncepce měla využívat klopný obvod nebo synch puls. Toto řešení bude pracovat pro opakující se tóny, ale zřejmě nebude dodávat řídící jednotce správné informace k analýze náhodného širokopásmového neopakujícího se šířícího se zvuku.For years, experiments with direct transducers have been carried out so that disturbing sound waves do not interrupt the input microphone signals. This work was difficult, complicated and never led to an acceptable solution. Another concept was to use a flip-flop or synch pulse. This solution will work for repetitive tones, but will probably not provide the controller with the right information to analyze random broadband non-repeating propagating sound.
Další řídící jednotky byly popsány v mnoha publikacích a na nej různějších sympoziích. Cestu k vytvoření elektronické náhrady za akustickou vlnu, vzniklou v kanálu ve ventilátoru ukazuje obr. 2. Regulovaná soustava je ve skutečnosti šířící se zvuková vlna spolu se vzorem komplexní řady přenosových funkcí, které dovolují řídící jednotce vyhodnotit jak se šířící se zvukové vlny mění při průchodu kanálem. Řídící jednotka obsahuje digitální procesor s vysokou pracovní rychlostí a sestává z jednoho nebo více adaptabilních filtrů, zahrnujících jeden, který nahrazuje akustic11 kou zpětnou vazbu. Je třeba si uvědomit, že systém může dosáhnout universálního odstranění hluku (podél celého průřezu kanálu) pouze s rovinnými vlnami. Zkoušení v laboratoři i v praxi naznačuje, že mody vyšších řádů budou stále přítomny v jednokanálovém systému při chybném umístění mikrofonu a tudíž řídící jednotka vyruší pouze zvláštní fázi.Other control units have been described in many publications and at various symposiums. The way to create an electronic replacement for the acoustic wave created in the fan channel is shown in Figure 2. The regulated system is in fact a propagating sound wave along with a pattern of a comprehensive range of transmission functions that allow the control unit to evaluate how the propagating sound waves change channel. The control unit comprises a high-speed digital processor and consists of one or more adaptive filters including one that replaces the acoustic feedback. It should be noted that the system can achieve universal noise elimination (along the entire channel cross section) with only plane waves. Testing in the laboratory and in practice suggests that higher order modes will still be present in the single-channel system when the microphone is misaligned, and therefore the control unit only interrupts a special phase.
Je zřejmé, že řídící jednotka musí zajistit:Obviously, the control unit must ensure:
1) odezvu ke změnám zdroje hluku (změna amplitudy a frekvence tonálního zvuku) aResponse to changes in the noise source (change in amplitude and frequency of tonal sound); and
2) odezvu na změny systému (teplota, průtočná rychlost, přenosové charakteristiky, chyby zařízení.2) response to system changes (temperature, flow rate, transmission characteristics, equipment errors).
Délka systému pro odstranění hluku je stanovena:The length of the noise elimination system shall be:
1) délkou mikrofonní sondy a jejího umístění mimo oblast s nejturbulentnějším prouděním na výstupu a(1) the length of the microphone probe and its location outside the most turbulent outlet area; and
2) vzdálenost mezi mikrofonem k reproduktoru, jež poskytuje řídící jednotka požadované časové zpoždění, potřebné pro anaftování šířícího se zvuku.2) the distance between the microphone and the loudspeaker, which provides the control unit with the required time delay needed to anaphore the propagating sound.
Pro manipulaci s materiály jsou používány odstředivé ventiláto ry s radiálními lopatkami. Tyto ventilátory s lopatkovým kolem vytvářejí velmi silný tón, odpovídající frekvenci otáčení lopatek a rovněž vyšší harmonické, velmi podobné zvukům vakuové pumpy.Centrifugal fans with radial blades are used for material handling. These paddle fans create a very strong tone, corresponding to the blade rotation frequency, as well as higher harmonics, very similar to those of a vacuum pump.
U této aplikace ventilátorů materiál postupuje do kanálů, poté do složky systému pro aktivní rušení hluku, odstraní tóny až do frekvence tónů, vznikajících u závěru ventilátoru. Aktivní systém má výhodu oproti konvenčním tlumičům hluku v tom, že se nemůže ucpat materiálem, např. po několika hodinách provozu, jak by se mohlo stát právě u konvenčních tlumičů.In this fan application, the material flows into the channels, then into the active noise cancellation system component, removes the tones up to the frequency of tones occurring at the fan end. An active system has the advantage over conventional silencers in that it cannot clog the material, eg after a few hours of operation, as it could happen with conventional silencers.
Velmi důležitou podmínkou při použití aktivní zvukové řídící jednotky je znalost vlastní podstaty hluku. Konvenční absorpční tlumiče zeslabují jistou část hluku s neměnnou frekvencí. Aktivní systém naopak dosahuje větší snížení hluku, přičemž se přizpůsobu12 je změnám hlukové frekvenc. Zatímco pasivní tlumičové provedení může být chápáno ve smyslu, že způsobí ztráty hluku resp. jej sníží v oktávovém pásmu, provedení aktivního systému závisí na skutečném vlnovém spektru. Z tohoto důvodu je požadováno provedení analýz alespoň v 1/3 oktávového pásma.pro předvídání aktivních nebo aktivních/pasivních požadavků systému. Navíc je naléhavé znát přesnou frekvenci kterýchkoliv čistých tónů, za níž existují již mody vyšších řádů pro danou velikost kanálu ventilátoru, protože jednokanálový aktivní systém nebude dosahovat úplného vyrušení hluku nad touto frekvencí. Za účelem správné aplikace systému pro aktivní rušení hluku jsou sledovány následující parametry:A very important condition when using an active sound control unit is knowledge of the nature of the noise. Conventional absorber attenuates some of the noise at a fixed frequency. An active system, on the other hand, achieves greater noise reduction while adapting to noise variations12. While a passive silencer design can be understood in the sense that it causes noise loss or noise loss. it decreases in the octave band, the design of the active system depends on the actual wavelength. For this reason, analyzes in at least 1/3 of an octave band are required to anticipate active or active / passive system requirements. In addition, it is urgent to know the exact frequency of any pure tones beyond which there are already higher order modes for a given fan channel size, since a single channel active system will not achieve complete noise cancellation above that frequency. The following parameters are monitored for correct application of the active noise cancellation system:
1) výkon zdroje hluku1) power source noise
2) horní frekvence hluku, který má být snížen2) the upper frequency of the noise to be reduced
3) znalost zvukové složky, která má být odrušena3) knowledge of the audio component to be suppressed
4) měření, resp. analýzy hluku alespoň v 1/3 nebo ještě užším rozsahu oktávového pásma. Na základě těchto informací lze navrhnout a předpokládat provedení daného systému.4) measurement, respectively. noise analysis in at least 1/3 or even narrower octave range. Based on this information, it is possible to design and assume implementation of the system.
Přehled obrázků na výkresechBRIEF DESCRIPTION OF THE DRAWINGS
Obr. 1 ukazuje schematický pohled na odstředivý ventilátor, využívající poznatku podle předloženého vynálezu.Giant. 1 shows a schematic view of a centrifugal fan utilizing the teachings of the present invention.
Obr. 2 představuje půdorys ventilátoru z obr. 1Giant. 2 is a plan view of the fan of FIG. 1
Na obr. 3 je schematický náčrt axiálního ventilátoru, využívajícího poznatků vynálezu.Fig. 3 is a schematic diagram of an axial fan utilizing the teachings of the invention.
Na obr. 4 je nakreslen bokorys ventilátoru z obr. 3Figure 4 is a side view of the fan of Figure 3
Obr. 5 představuje bokorys jednoho ztělesnění vynálezu u odstře divého ventilátoru.Giant. 5 is a side view of one embodiment of the invention in a centrifugal fan.
Na obr. 6 je další bokorys odstředivého ventilátoru, u kterého je uplatněn předmět vynálezu.Fig. 6 is another side view of a centrifugal fan to which the present invention is applied.
Obr. 7 zobrazuje zdvojené příčné uspořádání reproduktorové soustavy.Giant. 7 shows a double transverse arrangement of a loudspeaker assembly.
Obr. 8 zobrazuje další zdvojené uspořádání reproduktorové soustavy.Giant. 8 illustrates another dual arrangement of loudspeaker assembly.
Obr. 9 na tomto obrázku je znázorněn radiální ventilátor, využívající předmětný vynález.Giant. 9 shows a radial fan utilizing the present invention.
Obr. 10 představuje dvojité uspořádání reproduktorů podle předloženého předmětu vynálezu u radiálního ventilátoru.Giant. 10 shows a double loudspeaker arrangement according to the present invention in a radial fan.
Na obr. 11 je radiální ventilátor, využívající poznatků podle předloženého vynálezu.Fig. 11 is a radial fan utilizing the teachings of the present invention.
Obr. 12 ukazuje další dvoureproduktorové uspořádání podle tohoto vynálezu.Giant. 12 shows another two-speaker arrangement according to the present invention.
Obr. 13 uvádí rozměry odstředivého ventilátoru a konečněGiant. 13 shows the dimensions of a centrifugal fan and finally
Obr. 14 představuje graf výběrových kritérií.Giant. 14 is a graph of selection criteria.
Příklady provedeni vynálezuDETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
Obrázky 1 a 2Figures 1 and 2
Obrázek 1 představuje příklad vynálezu aplikovaného na odstředivý ventilátor 10. Vůle mezi oběžným kolem ventilátoru a obklopujícího skříní 12 je daleko menší než je tomu u dnešních běžných ventilátorů, aby se zlepšila účinnost ventilátoru 10. Výsledkem malé vůle je rozdíl tlaku u závěru 13 ventilátoru a následkem toho je generován tonální hluk. Zvukový zdroj pro odstranění hluku, obec ně označovaný jako měnič 14, je umístěn podle možností co nejblíže závěru 13 ventilátoru, at již přímo u závěru 13 nebo prostřednictvím vhodného kanálu ve tvaru trubky, nátrubku či prstence. Zvukový zdroj pro odstranění hluku může sestávat z jednoho nebo více reproduktorů, označených na obr. 1 pozicemi 15 a 16 nebo z piezoelektrických elementů. Kuželovitý kanál 17 krátké délky poskytuje akustické spojení při vysokých frekvencích.Figure 1 shows an example of the invention applied to a centrifugal fan 10. The clearance between the fan impeller and the surrounding housing 12 is far less than that of conventional fans in order to improve the efficiency of the fan 10. The small clearance results in a pressure difference at the fan 13 and This generates tonal noise. A noise source, generally referred to as a transducer 14, is preferably located as close as possible to the vent 13, either directly at the vent 13 or through a suitable channel in the form of a pipe, sleeve or ring. The noise canceling sound source may consist of one or more loudspeakers, indicated by positions 15 and 16 in FIG. 1, or piezoelectric elements. The short-length tapered channel 17 provides acoustic coupling at high frequencies.
Jak bylo uvedeno, účinnost ventilátoru 10 byla zlepšena snížením vůlí v samotném ventilátoru tak jako mezi oběžným kolem a skříní ventilátoru 20, mezi lopatkami oběžného kola a opěrkami 51 jak je naznačeno na obr. 3 a mezi lopatkami oběžného kola a závěrem 13 podle obr. 1. Čím menší jsou tyto vůle, tím hlasitější tonální hluk vzniká. Hluk je odstraňován jak u vstupní části 22 ventilátoru, tak ve výstupní části 23.As noted, the efficiency of the fan 10 has been improved by reducing clearance in the fan itself, such as between the impeller and the fan housing 20, between the impeller blades and armrests 51 as shown in Fig. 3 and between the impeller blades and the shutter 13 of Fig. 1. The smaller these wills, the louder the tonal noise. Noise is eliminated at both the fan inlet 22 and the outlet 23.
Zvukové čidlo, například mikrofon nebo piezoelektrický element 24, je zabudováno do ventilátoru, aby poskytlo odchylkový signál, který je měřítkem účinnosti systému pro aktivní odstranění hluku. Přesná poloha čidla se může měnit tak dlouho, až je mimo oblast turbulentního proudění a měří složenou hladinu zvuku,' složenou z hluku ventilátoru a zvuku ze systému pro odstranění hluku. Aktivní plně adaptabilní řídící jednotka pro odstranění hluku 25 poskytuje rušící signál měniči 14, tvořícímu rušící zdroj, kterým se sníží úroveň odchylkového signálu. Aktivní řídící jednotka může být synchronního typu, tak jak je popsáno v US patentovém spisu č.A sound sensor, such as a microphone or piezoelectric element 24, is built into the fan to provide a deviation signal that measures the efficiency of the active noise removal system. The exact position of the sensor may vary as long as it is outside the turbulent flow area and measures a composite sound level composed of fan noise and sound from the noise removal system. An active fully adaptable noise cancellation control unit 25 provides a jamming signal to a transducer 14, forming a jamming source, which reduces the level of the offset signal. The active control unit may be of the synchronous type as described in U.S. Pat.
878 188 nebo jako jednoduché čidlo nesynchronního typu, popsané Zieglerem v US patentové přihlášce ser. č. 477 432.878 188 or as a single non-synchronous type sensor, described by Ziegler in U.S. patent application Ser. No. 477 432.
Obr. 3 a 4 ukazují vynález, použitý u axiálního ventilátoru 50. Opět je zde vůle 51 mezi hranami 52 lopatek a obklopující skříní 53 zmenšena za účelem zvýšení účinnosti ventilátoru. Je zde opět generován výsledný tonální hluk v důsledku rozdílů tlaků při průchodu lopatek kolem opěrek 54, nesoucích ventilátor.Giant. 3 and 4 show the invention applied to the axial fan 50. Again, the clearance 51 between the blade edges 52 and the surrounding housing 53 is reduced to increase the efficiency of the fan. Here again, the resulting tonal noise is generated as a result of the pressure differentials as the blades pass around the fan supports 54.
Pro akustickou vazbu při odstraňování hluků v požadovaných frek věnci je použit kuželový kanál 55 s krátkou délkou. Těmito hluky jsou často hluky s frekvencí a jejích harmonických, danou míjením lopatek kolem opěrek 54,ačkoliv mohou se objevovat i hluky, dané rotační rychlostí hřídele ventilátoru. Zdroj pro rušení hluku jako jsou reproduktory 56,57, je umístěn přímo v tělese ventilátoru nebo v kanálu, napojeném na ventilátor. Zdroj pro rušení hluku může sestávat z reproduktorů, pracujících v oblasti slyšitelnosti zvuku, nebo z piezoelektrických elementů. Zvukové čidlo 58 nebo 59, jako např. mikrofon, poskytující odchylkový signál a aktivní řídící jednotka, jsou používány, jak je popsáno v souvislosti s odstředivým ventilátorem.A short length cone channel 55 is used for acoustic coupling to remove noise at the desired frequencies. These noises are often noises at frequency and their harmonics, due to the passing of the blades around the supports 54, although noises may also occur due to the rotational speed of the fan shaft. A noise source such as speakers 56.57 is located directly in the fan housing or in a duct connected to the fan. The noise cancellation source may consist of loudspeakers operating in the field of sound audibility or piezoelectric elements. An audio sensor 58 or 59, such as a microphone providing a bias signal and an active control unit, are used as described in connection with a centrifugal fan.
Další varianty využití předmětu vynálezu u odstředivých ventilátorů předkládají obrázky 5 až 8.Further variants of the application of the invention in centrifugal fans are shown in Figures 5 to 8.
Na obr. 5 je znázorněna skříň ventilátoru 60 s aktivní řídící jednotkou 61 pro odstranění hluku, spojenou s reproduktorem 62 a kuželový kanál 63, ústící u jazyku 64 skříně ventilátoru. Mikrofon 65 je umístěn mimo skříň - nad ní. Rychlostní čidlo 66 měří rychlost lopatkového ventilátoru.FIG. 5 shows a fan housing 60 with an active noise control unit 61 coupled to a loudspeaker 62 and a cone channel 63 extending at a fan housing tongue 64. The microphone 65 is located outside the cabinet - above it. The speed sensor 66 measures the speed of the blade fan.
Na obr. 6 skříň ventilátoru 67, s lopatkami 68, má pár reproduktorů 69 a 70, které jsou umístěny na protilehlých stranách výfukové komory 71, takže odstraňují hluk, vytvořený v důsledku těsné vůle 72 mezi lopatkami a skříní. Aktivní řídící jednotka 73 pro odstranění hluku je propojena s reproduktory 69 a 70 a rovněž s rychlostním čidlem a mikrofony 74 a 75. Signály z obou mikrofonů jsou měřeny a analyzovány aktivní řídící jednotkou 73 pro odstranění hluku za účelem dosažení maximální eliminace všech tonálních hluků.In Fig. 6, the fan housing 67, with vanes 68, has a pair of loudspeakers 69 and 70 that are located on opposite sides of the exhaust chamber 71 so as to eliminate the noise generated due to the tight play 72 between the vanes and the housing. The active noise control unit 73 is coupled to the loudspeakers 69 and 70 as well as the speed sensor and microphones 74 and 75. The signals from both microphones are measured and analyzed by the active noise control unit 73 for maximum elimination of all tonal noises.
Obr. 7 představuje skříň ventilátoru 76 a lopatkový ventilátor 77v podstatě v podobné konfiguraci, jako je zobrazená na obr. 6, se dvěma reproduktory 78,79, usazenými na výfukovém potrubí 80, s aktivní řídící jednotkou pro odstranění hluku 81, rychlostním čidlem 82 a mikrofonem 83.. Hlavní rozdíl u tohoto uspořádání je, že reproduktory jsou uspořádány příčně.Giant. 7 shows a fan housing 76 and a vane fan 77 in a substantially similar configuration to that shown in FIG. 6, with two loudspeakers 78,79 seated on the exhaust line 80, an active noise control unit 81, a speed sensor 82, and a microphone 83 The main difference with this arrangement is that the speakers are arranged transversely.
Obr. 8 ukazuje skříň ventilátoru 84, lopatkový ventilátor 85 a dva mikrofony 86,87, propojené s řídící jednotkou 88, která má vstupy od čidel 89 a výstupy k reproduktorům 90,91 umístěným naproti sobě na kanálech 92,93, které dodávají zvuk k jazyku 94 ventilátoru, aby vyrušil hluk generovaný v důsledku malé vůle 95.Giant. 8 shows a fan housing 84, a vane fan 85, and two microphones 86.87 connected to a control unit 88 having inputs from sensors 89 and outputs to loudspeakers 90.91 opposite each other on channels 92.93 that deliver audio to the tongue 94 a fan to disturb the noise generated as a result of the small clearance 95.
Obrázky 9 až 12 znázorňují různé varianty montáže reproduktorů a umístění mikrofonů u axiálních ventilátorů. Obrázek 9 ukazuje axiální ventilátor 100, mající lopatky 101 a skříň 102 s nosnými členy 103. Čidlo rychlosti 104 a mikrofon 105, umístěný po směru proudu vzduchu, jsou propojeny s řídící jednotkou 106, např. vyráběnou Noise Cancellation Technologies, lne. a navrženou NCT 2000. Řídící jednotka 106 je spojena s reproduktorem, umístěným vedle skříně ventilátoru 102 tak, aby vyrušila všechny tonální hluky.Figures 9 to 12 show various variants of loudspeaker mounting and microphone placement for axial fans. Figure 9 shows an axial fan 100 having vanes 101 and a housing 102 with support members 103. A speed sensor 104 and a downstream microphone 105 are coupled to a control unit 106, e.g., manufactured by Noise Cancellation Technologies, Inc. and designed by NCT 2000. The control unit 106 is coupled to a loudspeaker located next to the fan housing 102 to interrupt all tonal noises.
Obr. 10 ukazuje ventilátor 110, opatřený lopatkami 111 a skříní 112, umístěný v kanále 113. Čidlo rychlosti 114 a dva mikrofo16 nY 115 a 116, jeden umístěný ve směru proudu vzduchu, druhý proti směru proudu, tj. před a za oběžným kolem, jsou spojeny s aktivní řídící jednotkou 116 pro vyrušení hluku, který ovládá reproduktory 117 a 118.Giant. 10 shows a fan 110 provided with blades 111 and housing 112, disposed in the channel 113. The speed sensor 114 and two n Y mikrofo16 115 and 116, one positioned in the direction of air flow, the second upstream, i.e. before and behind the impeller, are connected to an active noise cancellation control unit 116 that controls the speakers 117 and 118.
Na obr. 11 je axiální ventilátor 120, mající válcovou skříň 121 a lopatky 122 okolo motorového pohonu 123. Řídící jednotka 124 dostává informace o rychlosti prostřednictvím sensoru 125 a o tonálním hluku z mikrofonu 126. Reproduktor 127 bezprostředně přiléhá za oběžným kolem ve směru proudu vzduchu k motorovému pohonu 123.In Fig. 11 there is an axial fan 120 having a cylindrical housing 121 and vanes 122 around the motor drive 123. The control unit 124 receives speed information through the sensor 125 and the tonal noise from the microphone 126. The loudspeaker 127 immediately abuts the impeller in the air flow direction motor drive 123.
Obrázek 12 představuje axiální ventilátor 130 s válcovou skříní 131 a lopatkami 132. Je opatřen motorovým pohonem 133 a na něm vepředu a vzadu umístěnými reproduktory 134 a 135. Reproduktory jsou řízeny aktivní řídící jednotkou, která prostřednictvím čidla 137 reaguje na rychlost ventilátoru a měří pomocí mikrofonů 138 a 139 hluk ventilátorů. Jeden z mikrofonů 138 je umístěn v proudu vzduchu před ventilátorem, druhý 139 za ventilátorem.Figure 12 shows an axial fan 130 with a cylindrical housing 131 and blades 132. It is equipped with a motor drive 133 and speakers 134 and 135 located at the front and rear thereof. The speakers are controlled by an active control unit which responds to the fan speed via sensor 137 and measures by microphones. 138 and 139 fan noise. One of the microphones 138 is located in the air stream upstream of the fan, the other 139 downstream of the fan.
Výše byla detailně popsána vybraná provedení podle vynálezu.Selected embodiments of the invention have been described in detail above.
Je však zřejmé, že na základě poznatků vynálezu by bylo možné s využitím obvyklých zkušeností z daného oboru vyvinout další varian ty a alternativy. Je tudíž zřejmé, že předložená uspořádání jsou míněna jen jako ilustrativní, neomezující rozsah vynálezu, jenž je dán v plné šíři v přiložených nárocích.It will be appreciated, however, that based on the teachings of the invention, other variants and alternatives could be developed using conventional experience in the art. It is therefore to be understood that the present arrangements are intended to be illustrative only, and not limiting, of the scope of the invention as set forth in the appended claims.
Claims (7)
Applications Claiming Priority (2)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| PCT/US1991/004876 WO1993002445A1 (en) | 1991-07-16 | 1991-07-16 | High efficiency fan with adaptive noise cancellation |
| CA002113068A CA2113068A1 (en) | 1991-07-16 | 1991-07-16 | High efficiency fan with adaptive noise cancellation |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| CZ6694A3 true CZ6694A3 (en) | 1994-05-18 |
Family
ID=25676915
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| CS9466A CZ6694A3 (en) | 1991-07-16 | 1991-07-16 | High-effective ventilator with adaptable noise removal |
Country Status (7)
| Country | Link |
|---|---|
| EP (1) | EP0594626A4 (en) |
| JP (1) | JPH06508695A (en) |
| CA (1) | CA2113068A1 (en) |
| CZ (1) | CZ6694A3 (en) |
| FI (1) | FI940182A0 (en) |
| NO (1) | NO940127L (en) |
| WO (1) | WO1993002445A1 (en) |
Families Citing this family (20)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US5420383A (en) * | 1993-10-22 | 1995-05-30 | United Technologies Corporation | Anti-sound arrangement for multi-stage blade cascade |
| DE4408278A1 (en) * | 1994-03-11 | 1995-09-14 | Gaggenau Werke | Extractor hood with at least partial cancellation of the fan noise |
| EP0772744B1 (en) * | 1994-07-28 | 2001-10-04 | The Boeing Company | Active control of tone noise in engine ducts |
| JP3169802B2 (en) * | 1995-08-14 | 2001-05-28 | 日本電気株式会社 | Low noise fan |
| US6049615A (en) * | 1997-06-27 | 2000-04-11 | Carrier Corporation | Intergrated active noise control system for air handling unit |
| EP0961087B1 (en) * | 1998-05-26 | 2004-11-24 | Carrier Corporation | Fan scroll |
| JP2009121354A (en) | 2007-11-15 | 2009-06-04 | Hitachi Ltd | Electronic equipment with a blower |
| DE102008038751B3 (en) * | 2008-08-12 | 2010-04-15 | Fresenius Medical Care Deutschland Gmbh | Reverse osmosis system with a device for noise reduction and method for noise reduction of a reverse osmosis system |
| US8165311B2 (en) | 2009-04-06 | 2012-04-24 | International Business Machines Corporation | Airflow optimization and noise reduction in computer systems |
| DE102012103607A1 (en) * | 2012-04-24 | 2013-10-24 | WaveScape Technologies GmbH | Arrangement for reducing the noise caused by a sound source and method for reducing the noise |
| CN103531195A (en) * | 2012-07-02 | 2014-01-22 | 华为技术有限公司 | Noise reduction method, equipment and system |
| CN104976159B (en) * | 2014-04-11 | 2019-11-01 | 中强光电股份有限公司 | Blower and method for reducing eddy noise |
| CN104747484A (en) * | 2014-07-15 | 2015-07-01 | 卢满松 | Self-adjusting low-noise draught fan |
| US10473120B2 (en) | 2017-03-09 | 2019-11-12 | Denso International America, Inc. | Blower assembly having resonators and resonator assembly |
| JP6826067B2 (en) | 2018-03-20 | 2021-02-03 | 株式会社東芝 | Rotor blade interference noise reduction system and air vehicle |
| CN110439860B (en) * | 2018-05-04 | 2025-04-15 | 宁波方太厨具有限公司 | A volute structure of a centrifugal fan |
| KR102101636B1 (en) * | 2018-12-13 | 2020-04-20 | (주)아이앤디자인 | Dron |
| US20230135302A1 (en) * | 2020-03-16 | 2023-05-04 | Mitsubishi Heavy Industries Compressor Corporation | Compressor |
| US12081952B2 (en) * | 2020-12-03 | 2024-09-03 | Intel Corporation | System and methods to reshape fan noise in electronic devices |
| JP7554680B2 (en) | 2021-01-27 | 2024-09-20 | 株式会社マキタ | Electric working machine and method for controlling noise generated by the electric working machine |
Family Cites Families (6)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| EP0050621A1 (en) * | 1980-04-28 | 1982-05-05 | KOOPMANN, Gary H. | Noise reduction system |
| DE3209617C2 (en) * | 1982-03-17 | 1985-10-10 | Deutsche Forschungs- und Versuchsanstalt für Luft- und Raumfahrt e.V., 5000 Köln | Low noise turbo working machine |
| JPS599699A (en) * | 1982-07-07 | 1984-01-19 | 日産自動車株式会社 | Control of sound field in chamber of automobile |
| GB2218301B (en) * | 1988-04-29 | 1992-06-03 | Gen Electric Co Plc | Active noise control |
| JPH083395B2 (en) * | 1988-09-30 | 1996-01-17 | 株式会社東芝 | Silencer for cooling system |
| US5010576A (en) * | 1990-01-22 | 1991-04-23 | Westinghouse Electric Corp. | Active acoustic attenuation system for reducing tonal noise in rotating equipment |
-
1991
- 1991-07-16 CZ CS9466A patent/CZ6694A3/en unknown
- 1991-07-16 CA CA002113068A patent/CA2113068A1/en not_active Abandoned
- 1991-07-16 EP EP92902773A patent/EP0594626A4/en not_active Withdrawn
- 1991-07-16 FI FI940182A patent/FI940182A0/en not_active Application Discontinuation
- 1991-07-16 WO PCT/US1991/004876 patent/WO1993002445A1/en not_active Ceased
- 1991-07-16 JP JP4502928A patent/JPH06508695A/en active Pending
-
1994
- 1994-01-13 NO NO940127A patent/NO940127L/en unknown
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| FI940182L (en) | 1994-01-14 |
| NO940127D0 (en) | 1994-01-13 |
| CA2113068A1 (en) | 1993-02-04 |
| FI940182A7 (en) | 1994-01-14 |
| NO940127L (en) | 1994-01-13 |
| JPH06508695A (en) | 1994-09-29 |
| FI940182A0 (en) | 1994-01-14 |
| EP0594626A1 (en) | 1994-05-04 |
| WO1993002445A1 (en) | 1993-02-04 |
| EP0594626A4 (en) | 1995-08-23 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| CZ6694A3 (en) | High-effective ventilator with adaptable noise removal | |
| US5010576A (en) | Active acoustic attenuation system for reducing tonal noise in rotating equipment | |
| US6188770B1 (en) | Fan noise canceller | |
| US5636287A (en) | Apparatus and method for the active control of air moving device noise | |
| US5511127A (en) | Active noise control | |
| US6084971A (en) | Active noise attenuation system | |
| US5502869A (en) | High volume, high performance, ultra quiet vacuum cleaner | |
| US5388956A (en) | Fan assembly and method for reducing fan noise | |
| EP0715066A2 (en) | Fan assembly | |
| Wu et al. | Application of feedforward adaptive active-noise control for reducing blade passing noise in centrifugal fans | |
| JPS6220713A (en) | Noise reducing device of air conditioning device | |
| JP3240628B2 (en) | Air conditioner | |
| Ericksson et al. | Active noise control and specifications for fan noise problems | |
| SK5194A3 (en) | High-performance fan with adaptable noise removal | |
| JP4218994B2 (en) | Method for attenuating sound waves in an environment and structure with controllable acoustic impedance | |
| CN118998114B (en) | Fan assembly with noise reduction function, integrated stove and noise reduction control method | |
| JPH0598926A (en) | Low noise equipment | |
| EP3990786B1 (en) | Fan comprising an acoustic attenuation element | |
| JPH07332282A (en) | Centrifugal blower | |
| JPH1026384A (en) | Clean room equipment | |
| WO1994018923A1 (en) | Broad band zonal cancellation in a short duct | |
| Besombes et al. | Active control device integrated in a centrifugal turbomachine: a compact solution for the periodic noise control | |
| JP3148969B2 (en) | Silencer | |
| JPH0598929A (en) | Silencer | |
| TW201805923A (en) | Silencer, electronic device and control method of electronic device |