ЦЕНТРОБЕЖНЫЙ ВЕНТИЛЯТОР Российский патент 1995 года по МПК F04D17/08 

Изобретение относится к вентиляторостроению, а именно к центробежным вентиляторам.

Известен центробежный вентилятор, содержащий корпус, установленное в нем рабочее колесо и устройство регулирования подачи в виде передвигающегося по оси колеса диска [1]
Такое исполнение вентилятора позволяет увеличить глубину его экономичного регулирования за счет изменения проходного сечения рабочего колеса. Вместе с тем сложность конструкции снижает надежность вентилятора.

Известен центробежный вентилятор, содержащий корпус, установленное в нем рабочее колесо и устройство регулирования подачи в виде подвижного входного патрубка [1]
Данная конструкция регулирующего устройства обеспечивает высокую надежность вентилятора в работе. Однако возникающая в процессе регулирования вихревая зона в области покрывного диска приводит к ухудшению структуры потока в рабочем колесе и, как результат, к росту потерь энергии в нем и в корпусе. Это не позволяет достичь требуемой глубины экономичного регулирования вентилятора.

Наиболее близким к предлагаемому по технической сущности является центробежный вентилятор, содержащий корпус, установленное в нем рабочее колесо и устройство регулирования подачи в виде телескопического подвижного входного патрубка с тороидальной выходной частью [2]
Данная конструкция регулирующего устройства обеспечивает частичное устранение вихревой зоны в области покрывного диска за счет профилирования области движения управляющего потока.

Однако взаимодействие управляющего и основного потоков непосредственно при входе на лопатки рабочего колеса и невозможность независимого регулирования проходного сечения рабочего колеса и эжектирующего действия управляющего потока не позволяют достичь требуемой глубины экономичного регулирования вентилятора.

Целью изобретения является увеличение глубины экономичного регулирования вентилятора за счет улучшения структуры потока воздуха в рабочем колесе.

Для этого в центробежном вентиляторе, содержащем корпус и установленные в нем рабочее колесо и регулируемое входное устройство, имеющее установленный с возможностью осевого перемещения патрубок с коллектором, размещенным в зоне рабочего колеса, обечайку, установленную снаружи от патрубка и жестко связанную с ним, и охватывающий ее снаружи неподвижно установленный кольцевой направляющий элемент, входной участок патрубка выполнен цилиндрическим, а обечайка снабжена на входе коллектором и установлена на патрубке при помощи спиц с образованием кольцевого канала, сообщающего область рабочего колеса в зоне покрывного диска с полостью корпуса.

Для усиления положительного эффекта патрубок выполнен телескопическим с возможностью изменения его длины в пределах коллектора обечайки.

Такое исполнение центробежного вентилятора позволяет в процессе регулирования его подачи устранить вихревую зону в области покрывного диска за счет изменения проходного сечения рабочего колеса путем перемещения телескопического входного патрубка. Это достигается подачей потока, закрученного в полости корпуса вентилятора, через кольцевой канал, образованный обечайкой и входным патрубком, в рабочее колесо. Центробежная сила, действующая на вращающийся поток, при малом его расходе делает плавный поворот из осевого направления в радиальное и осуществляет поджатие к покрывному диску, что устраняет образование вихревой зоны и улучшает структуру потока в рабочем колесе.

Такой характер течения позволяет в широком диапазоне изменять проходное сечение рабочего колеса, достигая тем самым увеличения глубины экономичного регулирования вентилятора.

Телескопическая конструкция подвижного патрубка позволяет за счет изменения его длины на участке коллектора регулировать подачу части закрученного потока полости корпуса вентилятора во внутреннюю полость патрубка, что приводит к изменению закрутки основного потока на входе в рабочее колесо.

Закрутка потока на входе изменяет давление, развиваемое вентилятором, что позволяет для каждого вентиляционного режиме подбирать соотношение подачи и давления, при котором достигаются минимальные потери на дросселирование, т.е. наиболее экономичная работа вентилятора.

На фиг.1 показан предлагаемый центробежный вентилятор, продольное сечение; на фиг.2 входной патрубок центробежного вентилятора, продольное сечение.

Центробежный вентилятор содержит корпус 1 с установленными в его полости 2 рабочим колесом 3 и телескопическим входным патрубком 4, состоящим из неподвижно закрепленного кольцевого направляющего элемента 5 и подвижного патрубка 6, которые образуют кольцевой канал 7 с обечайкой 8, установленной снаружи от патрубка 6 и жестко связанной с ним с помощью спиц 9, причем подвижный патрубок 6 выполнен телескопическим и имеет прямолинейную образующую 10, подвижную обечайку 11 и тороидальный выходной участок 12.

В процессе работы центробежного вентилятора поток воздуха из атмосферы через входной патрубок 4 поступает в рабочее колесо 3. Прямолинейная образующая 10 подвижного патрубка 6 не нарушает номинального режима вентилятора. Для регулирования режима работы вентилятора обечайку 8 с жестко связанным с ней подвижным патрубком 6 смещают в осевом направлении так, что патрубок 6 своим тороидальным выходным участком 12 входит в проточную часть рабочего колеса 3, уменьшая его проходное сечение в меридиальном направлении.

Закрученный поток из полости 2 корпуса 1 через зазор между патрубком 6 и стенкой корпуса 1 поступает в телескопический входной патрубок 4. Под действием центробежной силы от закрутки управляющий поток полости 2 формирует течение основного потока в полость подвижного патрубка 6, а сам поступает на вход в рабочее колесо 3 через кольцевой канал 7, образованный кольцевым направляющим элементом 5 и подвижным патрубком 6.

Небольшое количество закрученного управляющего потока, плавно огибая тороидальный выходной участок 12, прижимается к покрывному диску рабочего колеса 3, заполняя в радиальном направлении проточную его часть до выходного сечения подвижного патрубка 6. Основной поток через внутреннюю полость подвижного патрубка 6 поступает в рабочее колесо 3 с уменьшенным эффективным проходным сечением в меньшем количестве, т.е. циркуляция управляющего потока снижает расход основного потока. Устранение вихревых зон у покрывного диска за счет подачи закрученного управляющего потока при малом энергетическом взаимодействии его с рабочим колесом 3 позволяет в широком диапазоне изменять эффективную ширину проходного сечения рабочего колеса 3 без резкого роста потерь энергии, что обеспечивает увеличение глубины экономичного регулирования.

Для усиления положительного эффекта конструкция подвижного патрубка 6 выполнена телескопической с возможностью изменения его длины в пределах обечайки 8 за счет подвижной обечайки 11.

При увеличении длины подвижного патрубка 6 в пределах обечайки 8 происходит рост доли основного потока, поступающего под действием эжекции в кольцевой канал 7 вместе с управляющим потоком. Закрутка части основного потока, поступающего через кольцевой канал 7, приводит к снижению давления, развиваемого вентилятором, и увеличению его подачи при фиксированном положении обечайки 8.

Таким образом, представляется возможным для конкретных потребностей вентиляции подбирать необходимые оптимальные сочетания давления и подачи вентилятора, при которых достигаются наименьшие потери на дросселирование, т.е. наиболее экономичный режим работы, что также увеличивает область экономичной эксплуатации вентилятора.

Таким образом, предлагаемая конструкция центробежного вентилятора обеспечивает улучшение структуры потока за счет устранения условий образования вихревой зоны в области покрывного диска рабочего колеса в широком диапазоне изменения проходного сечения его проточной части и возможность достижения в регулировочном режиме для каждой подачи различных значений давления, что способствует увеличению области экономичной эксплуатации, т.е. глубины экономичного регулирования центробежного вентилятора.

Использование: в вентиляторной технике, в частности в устройствах центробежного вентилятора. Сущность изобретения: в предлагаемом вентиляторе входной участок патрубка выполнен цилиндрическим, а обечайка снабжена на входе коллектором и установлена на патрубке при помощи спиц с образованием кольцевого канала, сообщающего область рабочего колеса в зоне покрывного диска с полостью корпуса. При этом патрубок может быть телескопическим с возможностью изменения его длины в пределах коллектора обечайки. 1 з. п. ф-лы, 2 ил.

1. ЦЕНТРОБЕЖНЫЙ ВЕНТИЛЯТОР, содержащий корпус, установленное в нем рабочее колесо и регулируемое входное устройство, имеющее установленный с возможностью осевого перемещения патрубок с коллектором, размещенным в зоне рабочего колеса, обечайку, установленную снаружи от патрубка и жестко связанную с ним, и охватывающий ее снаружи, неподвижно установленный кольцевой направляющий элемент, отличающийся тем, что входной участок патрубка выполнен цилиндрическим, обечайка снабжена на входе коллектором и установлена на патрубке при помощи спиц с образованием кольцевого канала, сообщающего область рабочего колеса в зоне покрывного диска с полостью корпуса. 2. Вентилятор по п. 1, отличающийся тем, что патрубок на входе выполнен телескопическим с возможностью изменения его длины в пределах коллектора обечайки.