ОСЕВОЙ ВЕНТИЛЯТОР Российский патент 1996 года по МПК F04D19/00 

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

Известен осевой вентилятор, содержащий рабочее колесо и закрепленные на нем профильные лопатки ("Шахтные вентиляторные установки главного проветривания", Г.А.Бабак и др. М. "Недра", 1982 г.).

Однако, при работе такого вентилятора в запыленной или в загазованной среде происходит налипание твердых и смолообразных включений на поверхности лопаток и их эрозионный износ, что вызывает искажение обтекаемых профилей, перераспределение моментных масс и способствует возникновению дебаланса ротора.

Известен осевой вентилятор, содержащий рабочее колесо, закрепленные на нем профильные лопатки и расположенный нормально к оси вентилятора патрубок прямоугольного сечения, в котором установлены направляющие лопатки.

Во время работы вентилятора направляющие лопатки отклоняют к нижней стойке патрубка поток запыленного рабочего тела, который перед рабочим колесом приобретает тангенциальную закрутку, вследствие чего, пыль под действием центробежных сил отходит к периферийной части лопаток, не подвергая эрозионному износу их корневую часть (a.c. СCCP N 1208937, БИ N 5, 1987 г.).

Однако, данный вентилятор неэффективен в условиях запыленной среды со смолистыми веществами, т. к. неподвижные направляющие лопатки недостаточно отклоняют смолистые частицы пыли, обладающие хорошими адгезионными свойствами.

Известен осевой вентилятор, содержащий рабочее колесо с лопатками, в котором перед входной кромкой лопаток установлены защитные элементы в виде цилиндрического валика (a.c.СCCP N 642518, БИ N 2, 1979).

Однако, такое исполнение вентилятора не обеспечивает достаточной защиты входной кромки лопаток, от налипания твердых и смолообразных фракций и, как следствие, не устраняет возможность возникновения дебаланса ротора вентилятора.

Наиболее близким по конструкции является оcевой вентилятор, содержащий корпус, размещенное в нем рабочее колесо с лопатками и установленное перед лопатками коаксиально корпусу кольцо (а.с. N 1326778; F 04 Д 19/00, БИ N 28, 1987).

Однако и такое исполнение вентилятора не обеспечивает достаточной защиты входной кромки лопаток от налипания твердых и смолообразных фракций и не устраняет возможность возникновения дебаланса ротора вентилятора.

Все вышеперечисленные недостатки устраняются предлагаемым изобретением.

Цель изобретения повышение надежности работы вентилятора, устранение дебаланса, обусловленного налипанием на лопатки твердых и смолообразных фракций.

Указанная цель достигается тем, что на втулку рабочего колеса осевого вентилятора, на расстоянии равном 0,012 0,04 диаметра втулки перед лопатками, установлено кольцо, толщиной поперечного сечения, равной 0,008 0,02 диаметра втулки, причем поверхность кольца может быть выполнена волнообразной.

Предложенная конструкция осевого вентилятора обеспечивает закрутку и турбулизацию потока в промежутке между кольцом и входной кромкой лопаток, что исключает создание твердых и смолистых фракций, засштыбовку межлопаточных каналов и, как результат, устраняет возникновение дебаланса рабочего колеса по этой причине.

Сущность технического решения поясняется чертежом, где на фиг.1 показан продольный разрез осевого вентилятора, на фиг.2 вид 1 на фиг.1, на фиг.3 - вариант исполнения кольца, на фиг.4 установка кольца коаксиально с зазором; на фиг.5 схема движения потока.

Осевой вентилятор содержит рабочее колесо 1, состоящее из втулки 2 и закрепленных на ней рабочих лопаток 3. Перед входными кромками 4 лопаток 3 на расстоянии, равном 0,012-0,04 диаметра втулки 2 рабочего колеса 1 установлено кольцо 3, толщина сечения которого d, равна 0,008-0,02 диаметра втулки 2 рабочего колеса 1.

Осевой вентилятор работает следующим образом:
При работе вентилятора, содержащиеся в запыленном газе смолистые частицы, двигаясь по направлению от входа в вентилятор к рабочему колесу 1, в области, прилегающей к втулке 2, встречают на своем пути припятствие в виде кольца 5, установленного перед лопатками 3. Вследствие большой тангенциальной скорости смолистых частиц относительно кольца 5 вероятность их прилипания за счет адгезии к кольцу 5 резко снижена, но при этом происходит интенсивная турбулизация потока. Далее турбулизированный поток со смолистыми частицами поступает на входные кромки 4 рабочих лопаток 3. Пульсационная составляющая скорости смолистых частиц припятствует налипанию их на рабочую поверхность лопаток 3 в привтулочной (корневой) области и, тем самым, уменьшает вероятность возникновения дебаланса из-за неравномерного налипания смолистых частиц.

Максимальная толщина сечения кольца 5 определена из условия несущественного влияния его на аэродинамические характеристики вентилятора, а минимальная из условия достаточной турбулизации потока для исключения налипания смолистых частиц.

Наибольшее расстояние от входной кромки 4 до кольца 5 определено из условия расширения зоны турбулентного течения при допустимом затухании пульсации потока смолистых частиц. Наименьшее расстояние из условия постоянства скорости пульсации смолистых частиц в зоне между кольцом 5 и входными кромками 4 рабочих лопаток 3.

Волнообразная поверхность кольца 5 при его вращении вместе с втулкой 2 отбрасывает часть смолистых частиц под действием центробежных сил на периферию, что дополнительно снижает вероятность налипания смолистых частиц на рабочие лопатки 3 из-за большой окружной скорости концевых сечений лопаток 3. Кратное лопаткам 3 число волн кольца 5 принято для достижения благоприятной акустической характеристики вентилятора.

В зависимости от удельного веса и адгезии смолистых частиц зона наибольшего налипания располагается между корневым и средним сечениями рабочих лопаток 3. Для достижения наибольшего эффекта снижения дебаланса при работе в условиях запыленного газа с постоянным составом смолистых частиц кольцо 5 устанавливают коаксиально с зазором по отношению к втулке 2 в зоне по радиусу максимального налипания на лопатку 3 смолистых веществ.

Таким образам, установка на втулке рабочего колеса перед входными кромками лопаток кольца препятствует налипанию твердых и смолообразных фракций на входные кромки лопаток рабочего колеса, тем самым уменьшает возможность возникновения дебаланса. ЫЫЫ2 ЫЫЫ4

Использование: в вентиляторостроении, в частности в осевых вентиляторах. Сущность изобретения: осевой вентилятор содержит рабочее колесо с лопатками, установленными на втулке, и размещенное перед лопатками кольцо, при этом кольцо установлено на втулке на расстоянии от входных кромок лопатки, равном 0,012 ...0,04 диаметра втулки, и имеет толщину поперечного сечения, равную 0,008...0,02 диаметра втулки. 5 ил.

1. Осевой вентилятор, содержащий рабочее колесо с лопатками, установленными на втулке, и размещенное перед лопатками кольцо, отличающийся тем, что кольцо установлено на втулке на расстоянии от выходных кромок лопатки 0,012 0,04 диаметра втулки и имеет толщину поперечного сечения 0,008 0,02 диаметра втулки. 2. Вентилятор по п. 1, отличающийся тем, что наружная поверхность кольца выполнена волнообразной с числом волн, кратным числу лопаток.