ЦЕНТРОБЕЖНЫЙ ВЕНТИЛЯТОР Российский патент 1995 года по МПК F04D17/08 

Изобретение относится к области вентиляторостроения, в частности к центробежным вентиляторам.

Известен центробежный вентилятор, содержащий корпус, установленное в нем рабочее колесо с закрепленными между несущим и покрывным дисками профильными лопатками, полый предкрылок которых сообщен с полостью корпуса сквозными отверстиями в несущем и покрывном дисках.

Указанный центробежный вентилятор характеризуется малыми подачей и давлением вследствие того, что увеличение его аэродинамической нагруженности происходит только за счет увеличения КПД на нерасчетных режимах и циркуляции течения вокруг лопаток под воздействием управляющего потока в области предкрылка, что мало изменяет угол выхода потока из рабочего колеса.

Наиболее близким к заявленному устройству является центробежный вентилятор, содержащий корпус, установленное в нем рабочее колесо с закрепленными между несущим и покрывным дисками профильными загнутыми назад лопатками, каждая из которых имеет размещенный в области выходной части продольный выступ с криволинейной рабочей поверхностью.

Такое выполнение центробежного вентилятора позволяет увеличить его подачу и давление за счет увеличения угла выхода потока из рабочего колеса при сохранении КПД вентилятора. Однако, поскольку такое выполнение выходной части лопаток увеличивает толщину ее задней кромки, это приводит к росту интенсивности и размеров кромочного следа за лопаткой, что вызывает рост потерь энергии. При толщине торца продольного выступа лопатки более 0,025 диаметра рабочего колеса потери энергии превышают ее теоретический прирост, что приводит к снижению КПД вентилятора и не позволяет более увеличить угол выхода потока из рабочего колеса.

По данной причине не представляется возможным достичь требуемых подачи и давления центробежного вентилятора.

Указанные недостатки устраняются тем, что в центробежном вентиляторе, содержащем корпус и установленное в нем рабочее колесо, состоящее из несущего и покрывного дисков с закрепленными между ними профильными загнутыми назад лопатками, каждая из которых имеет размещенный в области выходной части продольный выступ, имеющий незамкнутую кольцевую полость, открытую со стороны спинки лопатки, несущий и покрывной диски имеют в зоне торца выступа отверстия, сообщающие полость корпуса с полостью выступа, причем ось каждого отверстия параллельна направляющим цилиндрической поверхности торца выступа, при этом с внешней стороны дисков установлен малоканальный аппарат с конфузорными каналами, расположенными тангенциально по отношению к отверстиям дисков и сообщенными с отверстиями. Для усиления положительного эффекта отверстия в дисках выполняют коническими.

Такое выполнение центробежного вентилятора позволяет существенно увеличить его подачу и давление благодаря увеличению угла выхода потока из рабочего колеса за счет смещения задней критической точки в направлении к рабочей поверхности лопаток под воздействием закрученного управляющего потока. Управляющий поток по конфузорным каналам малоканального аппарата, ускоряясь, поступает тангенциально в отверстия в несущем и покрывном дисках, закручивается, преобразуя энергию давления во вращение, и, взаимодействуя с основным потоком в области цилиндрического торца продольного выступа лопаток, увеличивает угол его выхода в направлении вращения рабочего колеса. Кроме того, дополнительный подвод воздуха в торец лопатки позволяет увеличить толщину ее выходной кромки без снижения КПД вентилятора, что также способствует росту его подачи и давления. Выполнение отверстий в несущем и покрывном дисках коническими увеличивает скорость закрутки управляющего потока.

На фиг. 1 показано продольное сечение центробежного вентилятора; на фиг. 2 - сечение А-А на фиг. 1; на фиг. 3 - сечение Б-Б на фиг. 1; на фиг. 4 - сечение лопатки рабочего колеса.

Центробежный вентилятор содержит корпус 1, установленное в его полости 2 рабочее колесо, состоящее из несущего и покрывного дисков 3, 4 с закрепленными между ними профильными загнутыми назад лопатками 5, каждая из которых имеет размещенный в области выходной части продольный выступ 6 с криволинейной рабочей и торцевой поверхностями 7, 8. В несущем и покрывном дисках 3, 4 выполнены сквозные отверстия 9, оси которых параллельны цилиндрической поверхности 8 торца, образующей незамкнутую полость 10 в продольном выступе 6. С внешней стороны несущего и покрывного дисков 3, 4 установлен малоканальный аппарат 11 с тангенциальным входом его каналов 12 в отверстия 9.

В процессе работы центробежного вентилятора управляющий поток из полости 2 корпуса 1 по конфузорным каналам 12 малоканального аппарата 11 в тангенциальном направлении с большой скоростью поступает в отверстия 9 в несущем и покрывном дисках 3, 4 рабочего колеса, закручивается в них и выдувается в полость 10 цилиндрической поверхности 8 торца продольного выступа 6, образуя устойчивый "вихревой жгут", вращающийся в направлении вращения рабочего колеса в области выходной кромки лопаток 5. "Вихревой жгут", смещаясь с основным потоком, поступающим в рабочее колесо, смещает заднюю критическую точку течения в направлении к рабочей поверхности 7 продольного выступа 6, увеличивая угол отклонения потока в направлении вращения рабочего колеса. Высокоэнергетический управляющий поток, поступающий в торец продольного выступа 6, снижает интенсивность кромочного следа, уменьшая потери энергии и угол отставания потока от тыльной поверхности лопатки. Результирующий эффект от увеличения угла выхода потока из рабочего колеса и уменьшения кромочного следа за торцом продольного выступа 6 лопаток 5 повышает подачу и давление центробежного вентилятора при сохранении его КПД.

Для усиления положительного эффекта отверстия 9 в несущем и покрывном дисках 3, 4 могут быть выполнены коническими. В этом случае закрученный управляющий поток, двигаясь по конфузорному коническому каналу отверстий 9, увеличивает свою окружную скорость, поскольку течение имеет характер безвихревой циркуляции. Большая скорость "вихревого жгута" дополнительно увеличивает угол поворота потока на выходе из рабочего колеса.

Использование: область вентиляторостроения. Сущность изобретения: в полости корпуса центробежного вентилятора установлено рабочее колесо, состоящее из несущего и покрывного дисков и размещенных между ними профильных загнутых назад лопаток, каждая из которых снабжена расположенным на ее выходной части продольным выступом с криволинейной рабочей и торцевой поверхностями и с незамкнутой кольцевой полостью , открытой со стороны стенки лопатки, при этом несущий и покрывной диски имеют в зоне торца выступа отверстия, сообщающие полость корпуса с полостью выступа, и ось каждого отверстия параллельна направляющим цилиндрической поверхности торца выступа. С внешней стороны дисков установлен малоканальный аппарат с конфузорными каналами, расположенными тангенциально по отношению к отверстиям в дисках и сообщенными с этими отверстиями. Отверстия в дисках могут быть выполнены коническими. 1 з.п. ф-лы, 4 ил.

1. ЦЕНТРОБЕЖНЫЙ ВЕНТИЛЯТОР,содержащий корпус и установленное в нем рабочее колесо, состоящее из несущего и покрывного дисков и размещенных между ними профильных загнутых назад лопаток, каждая из которых снабжена продольным выступом, расположенным на ее выходной части и имеющим незамкнутую кольцевую полость, открытую со стороны спинки лопатки, отличающийся тем, что несущий и покрывной диски имеют в зоне торца выступа отверстия, сообщающие полость корпуса с полостью выступа, и ось каждого отверстия параллельна направляющим цилиндрической поверхности торца выступа, при этом с внешней стороны дисков установлен малоканальный аппарат с конфузорными каналами, расположенными тангенциально по отношению к отверстиям дисков и сообщенными с отверстиями. 2. Вентилятор по п.1, отличающийся тем, что отверстия в дисках выполнены коническими.