РАБОЧЕЕ КОЛЕСО ЦЕНТРОБЕЖНОГО ВЕНТИЛЯТОРА Российский патент 1995 года по МПК F04D29/28 

Предлагаемое изобретение относится к вентиляторостроению и касается рабочих колес центробежных вентиляторов.

Известно рабочее колесо центробежного вентилятора, содержащее основной и покрывной диски с размещенными между ними профильными лопатками.

Известно также рабочее колесо центробежного вентилятора, имеющее продольный выступ на выходной части лопатки со стороны спинки, который выполнен с криволинейной направляющей поверхностью и имеет кривизну, обратную кривизне спинки.

Однако вентилятор с рабочим колесом подобного типа при эксплуатации не обеспечивает достаточно высокого прироста давления и КПД. Это объясняется тем, что в указанной конструкции не учтена кривизна тыльной поверхности и соотношение кривизны рабочей и тыльной поверхностей лопатки. Неэффективность работы тыльной поверхности лопатки приводит к образованию отрывных вихреобразований, наличию кромочного следа и отставанию потока.

Указанные недостатки устраняются в предлагаемом изобретении.

Это достигается тем, что рабочее колесо центробежного вентилятора содержит несущий и покрывной диски с установленными между ними профильными загнутыми назад лопатками, каждая из которых имеет размещенный в области выходной части со стороны рабочей поверхности продольный выступ с криволинейной рабочей и нерабочей поверхностями. Криволинейная рабочая поверхность выступа выполнена с кривизной, равной R_р 0,85-1,0, а его нерабочая поверхность выполнена с кривизной, равной R_т 0,9-1,2 от длины вышеупомянутого продольного выступа l. Выходная кромка продольного выступа выполнена криволинейной с радиусом кривизны, равным диаметру рабочего колеса Д₂¹, причем центр расположения радиуса размещен на средней линии продольного выступа.

На фиг. 1 схематично показано рабочее колесо центробежного вентилятора; на фиг. 2 лопатка рабочего колеса; на фиг. 3 вид по стрелке А на фиг. 1.

Предлагаемое рабочее колесо центробежного вентилятора, установленное в корпусе, содержит закрепленные между несущим 1 и покрывным 2 дисками профильные загнутые назад лопатки 3, каждая из которых имеет выпуклую рабочую 4 и вогнутую или прямолинейную тыльную 5 поверхности. В области выходной части размещен продольный выступ 6, имеющий криволинейные рабочую 7 и нерабочую поверхности. При этом длина выступа l составляет 0,005-0,04 от наружного диаметра Д₂, а радиусы рабочей R_р и нерабочей R_т поверхностей соответственно 0,85-1,0 и 0,9-1,2 от длины выступа l. Причем выпуклая нерабочая поверхность 8 строится как сопряжение выходного участка тыльной 5 поверхности и выходной кромки 9, а криволинейная рабочая 7 поверхность как сопряжение выпуклой рабочей 4 и выходной кромки 9.

Выходная кромка 9 продольного выступа выполнена с кривизной R Д₂, т.е. диаметр рабочего колеса, причем центр расположения радиуса размещен на средней линии продольного выступа.

При вращении рабочего колеса центробежного вентилятора поток воздуха, поступающий в межлопаточные каналы, перемещается вдоль рабочей поверхности 4 лопатки 3 набегает на продольный выступ 6, меняет свое направление и выходит под углом значительно, превышающим углы для профильных загнутых назад лопаток. Одновременно и на тыльной 5 и нерабочей 8 поверхностях обеспечиваются условия безотрывного или близкого к нему обтекания в широком диапазоне режимов работы вентилятора. Такой результат достигается тем, что воздушный поток, безотрывно протекая по поверхности 6, натекает на поверхность 8, создает условия для последующего безотрывного обтекания самой поверхности 8. Это условие реализуется за счет рационального выбора кривизны поверхности 8, т. е. ее радиуса R_т. Из теории о турбулентных течениях известно, что отрывные вихреобразования, возникающие на стенке с плавной кривизной, значительно ниже, чем на стенке с резким изломом. Рациональный подбор радиуса тыльной поверхности R_т позволяет добиться условия превосходства центробежной силы, прижимающий поток к поверхности 8, вызванной вращением колеса над отрывающими центробежной и кориолисовой силами, вызванными кривизной поверхности 8. Кроме того, радиус тыльной поверхности R_т выбирается по возможности близким по значениям к величине высоты продольного выступа l, а геометрия поверхности 7 (R_р) подстраивается под кривизну поверхности 8 так, что вместе эти две поверхности образуют плавно сужающийся к выходной кромке продольный выступ, создающий условия плавного, безотрывного слияния двух потоков.

Отличительные особенности формы продольного выступа по фиг.3 заключаются в том, что выходная кромка выполнена с кривизной R Д₂¹, центр которой размещен на средней линии продольного выступа. Скругление выходной кромки продольного выступа способствует повышению КПД вентилятора, так как распределение полей скоpостей, составляющих абсолютной скорости по ширине колеса потока, протекающего в межлопаточном канале и набегающего на продольный выступ, неравномерно, что характерно прежде всего для широких колес. Причем составляющие абсолютной скорости потока имеют максимальное значение в центральной точке продольного выступа и снижаются к периферии, т.е. к покрывному и коренному дискам. Таким образом эффективность продольного выступа по ширине колеса непостоянна, этим и обусловлено округление его выходной кромки.

Использование: вентиляторостроение, в частности рабочие колеса центробежных вентиляторов. Сущность изобретения: рабочее колесо центробежного вентилятора содержит несущий и покрывной диски с установленными между ними профильными загнутыми назад лопатками, каждая из которых имеет размещенный на рабочей поверхности в области выходной части продольный выступ с криволинейной рабочей и нерабочей поверхностями, при этом криволинейная рабочая поверхность продольного выступа выполнена с кривизной, равной 0,85 - 1,0, а его нерабочая поверхность выполнена с кривизной равной 0,9-1,2 по отношению к длине вышеупомянутого выступа, а выходная кромка самого выступа выполнена криволинейной с радиусом кривизны, равным наружному диаметру рабочего колеса, и центром расположения радиусов на средней линии выступа. 1 з.п. ф-лы, 3 ил.

1. РАБОЧЕЕ КОЛЕСО ЦЕНТРОБЕЖНОГО ВЕНТИЛЯТОРА, содержащее несущий и покрывной диски и размещенные между ними загнутые назад профильные лопатки, каждая из которых имеет расположенный на ее выходной части со стороны рабочей поверхности продольный выступ с криволинейной рабочей и нерабочей поверхностями, отличающееся тем, что рабочая поверхность выступа имеет радиус кривизны, составляющий 0,85 1,0 длины выступа, при этом нерабочая поверхность выступа также выполнена криволинейной с кривизной, обратной кривизне нерабочей поверхности лопатки, и с радиусом кривизны 0,9 1,2 длины выступа. 2. Колесо по п.1, отличающееся тем, что выходная кромка выступа выполнена криволинейной с радиусом кривизны, равным наружному диаметру рабочего колеса, и центром расположения радиуса на средней линии выступа.