Изобретение относится к входному раструбу для центробежных вентиляторов, имеющих рабочее колесо с крышкой, выполненной с круглым впускным отверстием, причем входной раструб открыт в сторону крышки с промежутком для рециркулируемого воздуха.
Разработаны и применяются различные конфигурации входных раструбов для центробежных вентиляторов. Эти конфигурации раструбов предназначены для достижения хороших рабочих характеристик вентиляторов либо для уменьшения их стоимости.
Для достижения хорошей рабочей характеристики входные раструбы выполняют очень гладкими путем изготовления их элементов способом выдавливания. Это делает раструбы дорогостоящими. Входной раструб этого типа с выходным концом, выполненным способом выдавливания и открытым в сторону колеса центробежного вентилятора, показан на фиг. 1.
Там, где такие высокие затраты являются не приемлемыми, применяют простую конструкцию с входным раструбом в форме цилиндра, показанного на фиг. 2, или в виде конуса, показанного на фиг. 3, в результате получают плохую рабочую характеристику. Это является следствием создания нежелательных завихрений в зоне рециркуляции, расположенной смежно с впускным отверстием в крышке рабочего колеса.
Задачей настоящего изобретения является создание входного раструба с хорошей рабочей характеристикой и в то же время недорогостоящего.
Эта задача достигается с входным раструбом в соответствии с изобретением, который отличается тем, что выполнен с конической входной частью, сужающейся в сторону рабочего колеса, и горловиной, соединенной с входной частью, причем в точке пересечения между входной частью и горловиной входного раструба расположено кольцеобразное средство для направления потока.
Благодаря этой предложенной конструкции достигается достаточно хорошая рабочая характеристика, причем при очень умеренных затратах на изготовление входного раструба. Целью этого направляющего средства является достижение разделения потока из входной части раструба по возможности с небольшим возмущением потока.
Средство для направления потока можно получить несколькими различными способами.
Согласно первому варианту исполнения изобретения средством для направления потока является выступающая кромка, образованная внутри горловины сужающимся концом входного конуса, который частично входит в горловину.
Рабочую характеристику можно дополнительно улучшить за счет образования скошенного или закругленного края на выступающей кромке и/или образования кромки с небольшой кривизной по краю. В такой конструкции точка, где поток отделяется от поверхности, является постоянной. Затраты на скашивание или закругление кромки и образование небольшой кривизны на кромке цилиндра или конуса являются очень незначительными, причем это можно сделать достаточно просто.
В соответствии с конкретным исполнением изобретения коническая входная часть имеет угол конуса α между 25 и 50o для обеспечения требуемого потока воздуха в вентилятор.
Согласно другому примеру исполнения изобретения горловина имеет форму цилиндра. Предпочтительно отношение между диаметром круглого средства для направления потока и диаметром горловины d/D (см. фиг. 5) находится между 0,8 и 1, а отношение между длиной горловины l и диаметром D горловины - между 0,1 и 0,28.
Согласно другому периметру исполнения горловина имеет коническую форму, сужающуюся наружу, в качестве средства для направления потока используют выступающую кромку, образованную в горловине скошенным торцом входной части, которая частично вставлена в горловину.
В соответствии с еще одним примером исполнения изобретения горловина имеет коническую, сужающуюся наружу форму, причем в качестве средства для направления потока применяют кромку, образованную между двумя коническими частями, прикрепленными друг к другу их соответствующими узкими концами, при этом угол β равен, по крайней мере, 230o.
Преимуществом конической горловины является то, что она создает низкое сопротивление рециркулирующему потоку, проходящему через промежуток между входной горловиной и крышкой рабочего колеса. Этот рециркулирующий поток поддерживает стабильность давления в вентиляторе и может увеличивать давление.
Как и в случае с выступающей кромкой, кромку горловины на выходе можно скосить закруглить и/или она может иметь небольшую кривизну для дополнительного улучшения характеристик потока и фиксирования точки, где поток отделяется от поверхности.
Изобретение будет объяснено более подробно на приложенных чертежах, где на фиг. 1 - 3 представлен схематический вид в разрезе известных входных раструбов, рассматриваемых во вступительной части описания, на фиг. 4 - схематический вид в разрезе одного варианта исполнения входного раструба в соответствии с изобретением, причем также показана часть входного раструба в увеличенном масштабе, на фиг. 5 - вид, соответствующий фиг. 4, но показывающий важные типичные размеры входного раструба, на фиг. 6a - схематический вид в разрезе второго варианта исполнения входного раструба в соответствии с изобретением, на фиг. 6b и 6c - часть входного раструба в двух различных конфигурациях в увеличенном масштабе, на фиг. 7a и 7b - частичный вид, показывающий различные исполнения средства для направления потока, на фиг. 8a, 8b и 8c - частичный вид, показывающий различные конфигурации средства для направления потока и выходной конец горловины.
На фиг. 1 показан входной раструб известного типа с плавно закругленной выходной частью 2, открывающейся в сторону крышки 3 рабочего колеса 4. Результатом этого является достижение очень хорошей рабочей характеристики с невозмущенным потоком, обозначенным стрелками F1, однако, как было описано, затраты на изготовление этой части будут достаточно большими.
На фиг. 2 показан цилиндрический входной раструб 5, который представляет собой очень недорогостоящее техническое решение, однако с этой конструкцией достигаются плохие рабочие характеристики, поскольку создаются завихрения, как показано в позиции F2, вдоль внутренней стенки крышки 6 рабочего колеса 7. Тот же результат достигается с коническом входным раструбом 8, открывающимся в сторону крышки рабочего колеса 10, как показывают стрелки F3 на фиг. 3.
На фиг. 4 показан первый вариант исполнения изобретения. Входной раструб 11 имеет коническую входную часть 12 и цилиндрическую горловину 13, которая открыта в сторону крышки 14 рабочего колеса 15. Коническая входная часть 12 выступает в горловину 13, причем обе детали сварены вместе или соединены другим соответствующим способом. Часть входного конуса 12, выступающая в горловину, образует кромку 16, действующую в качестве средства направления потока. Как показывает вид кромки в увеличенном масштабе и смежных деталей входного конуса и горловины на фиг. 4, край 17 кромки скошен так же, как кромка 18 горловины. В такой конструкции точка, где поток отделяется от поверхности, является постоянной. Поток обозначен стрелками F4, которые показывают, что завихрения будут образовываться вниз по течению от точки разделения потока. Основной поток будет проходить над этими завихрениями по существу без возмущения, в результате будут достигаться хорошие рабочие характеристики. Длина кромки является функцией скорости потока и ее можно определить во время испытаний на модели для достижения оптимальных рабочих характеристик. Критические размеры будут рассмотрены более подробно в связи с описанием фиг. 5.
На фиг. 5 указаны важные геометрические размеры. Угол α конуса конической входной части должен быть в интервале 25°<α<50° . Диаметр средства для направления потока, т.е. кромки 16, который представляет собой диаметр d небольшого отверстия в конической входной части, должен быть меньше или равен диаметру D цилиндра, действующего в качестве горловины входного раструба, а отношение диаметра d/D должно находиться предпочтительно в интервале 0,8 - 1. Наконец, длина l цилиндра должна быть такой по отношению к диаметру D цилиндра, чтобы 0,1<l/D<0,28.
На фиг. 6 показан другой вариант исполнения изобретения. Входной раструб 20 содержит конический вход 21, сужающийся в направлении потока, и коническую горловину 22, расширяющуюся в указанном направлении, причем эти детали сварены или соединены друг с другом иным способом, кромка 23 образована, как показано на фиг. 6a, или кромка 23b образована, как показано на фиг. 6c. При угле конуса, находящемся между 25 и 50o, для каждой из двух упомянутых конических деталей угол β между стенками двух конических деталей (фиг. 6b) будет равен, по крайней мере, 230oC, который является достаточным для отделения потока от поверхности в точке соединения между двумя деталями, при этом образованная кромка 23b будет действовать в качестве средства для направления потока. Следовательно, отсутствует необходимость в выступающей кромке. Угол β показан на фиг. 6b, а конструкция без выступающей кромки представлена на фиг. 6c.
В конструкции, показанной на фиг. 6, коническая горловина 22 обеспечивает преимущество в том, что она создает низкое сопротивление рециркулирующему потоку F1 в зоне рециркуляции "I" между входной горловиной 22 и внутренней частью крышки 19 рабочего колеса 24. Этот рециркулирующий поток поддерживает стабильность давления в вентиляторе и может повышать давление. Эта конструкция также обеспечивает, как было описано, хорошие рабочие характеристики, которые обозначены стрелками F6, иллюстрирующими поток.
Как уже было сказано, конфигурацию различных деталей входного раструба в соответствии с изобретением можно изменять для получения по возможности наилучших рабочих характеристик при низких затратах на изготовление.
В качестве примера на фиг. 7a показана часть выступающей кромки 25, причем наружный край 26 скошен с одной стороны, а на фиг. 7b показана закругленная кромка 27. Эти два варианта будут обеспечивать по существу одинаковый эффект.
На фиг. 8a показана выступающая кромка 28, имеющая небольшую кривизну, которая достигается легко и просто за счет расширения узкой части входного конуса.
На фиг. 8b показана прямая выступающая кромка 29, тогда как наружная кромка 30 цилиндрической горловины 31 имеет небольшую кривизну. Это будет усиливать эффект стабилизации давления в зоне рециркуляции "I" за счет улучшения характеристик потока для рециркулирующего воздуха, а также воздуха, проходящего через входной раструб в соответствии с изобретением. На фиг. 8c показана конструкция, в которой выступающая кромка 28 имеет небольшую кривизну, причем кромка горловины 30 также имеет небольшую кривизну. Эти конструкции можно также применять в соединении с конической горловиной.
Входной раструб предназначен для подвода воздуха из окружающей среды к колесу центробежного вентилятора и может быть использован при создании недорогостоящего раструба с хорошей характеристикой. Входной раструб снабжен конической входной частью 12, 21, сужающейся в сторону колеса 15, 24, и горловиной 13, 22, соединенной с входной частью. В точке пересечения между входной частью и горловиной входного раструба расположено кольцеобразное средство 16, 23 для направления потока (фиг.4). Кольцеобразное средство образовано внутри горловины 13, 22 скошенным концом входной части. Последняя частично вставлена в горловину. Во втором варианте выполнения горловина имеет коническую форму. Кольцеобразное средство выполнено в виде кромки (23b), образованной в месте стыка меньшими основаниями входной части 21 и горловины 22. Угол между стенками двух элементов равен, по крайней мере, 230o. Кромка (23b) выполнена для обеспечения разделения потока из входной части раструба с минимальным возмущением потока. 2 с. и 7 з.п. ф-лы, 8 ил. 
| DE, патент, 4023724, A1, F 04 D 17/00, 1991. |
