ДИАМЕТРАЛЬНЫЙ ВЕНТИЛЯТОР Российский патент 2001 года по МПК F04D17/04 

Изобретение относится к отрасли вентиляторостроения, и в частности может использоваться в системах вентиляции, отопления и как генератор воздушного потока, например, в пневмосистемах зерноочистительных машин. Цель изобретения - получение двух независимых по скорости регулирования потоков воздуха от одного вентилятора.

Известен диаметральный вентилятор [1], содержащий корпус с входным окном и примыкающий к последнему выходной патрубок, и установленное в корпусе лопаточное колесо. Однако такой вентилятор не может быть применен в системах пневмосепарации, так как не может создавать высоких давлений при малом числе лопаток колеса и иметь при этом устойчивую работу во всей области расходов воздуха.

Известен и диаметральный вентилятор [2], содержащий корпус с входным и выходным отверстиями и разделяющую их плоскую стенку, а также установленное в корпусе рабочее колесо. Плоская стенка снабжена расположенной со стороны рабочего колеса жалюзийной решеткой, жалюзи которой направлены к рабочему колесу. Преимуществом этого вентилятора является то, что он создает устойчивую работу во всей области расходов воздуха при сниженном уровне шума. Недостатком вентилятора является то, что он создает один воздушный поток.

Наряду с отмеченным известен диаметральный вентилятор-аспиратор [3]. Он содержит установленное в корпусе рабочее колесо с лопатками, всасывающий патрубок с направляющей перегородкой, установленной между его боковыми стенками - вдоль оси рабочего колеса с зазором относительно лопаток и разделяющий всасывающий патрубок на два канала, выходной патрубок и язык. Преимущество данного вентилятора заключается в том, что при его работе в первом канале, примыкающем к входной кромке основания корпуса, образуется вихревая зона, которая остается практически постоянной по величине и местоположению, и поэтому расход воздуха через него остается практически постоянным. Благодаря этому обеспечивается стабильный режим работы присоединенной к нему аспирационной системы, при различных режимах работы второй аспирационной системы, подключенной ко второму всасывающему каналу. Однако данный вентилятор-аспиратор не создает двух нагнетательных потоков.

В результате анализа научной и патентной литературы в Вятской государственной сельскохозяйственной академии был разработан следующий диаметральный вентилятор, аэродинамическая схема которого представлена на фиг. 1.

Диаметральный вентилятор состоит из корпуса 1 и установленного в нем рабочего лопаточного колеса 2, впускного 3 и выходного 4 патрубков, разделенных смежной стенкой 5, оканчивающейся у рабочего колеса 2 жалюзийной решеткой 6. Внутри выходного патрубка 4 расположена делительная стенка 7 на расстоянии e, равном (1,25... 1,5)D₂, от оси рабочего колеса и на расстоянии h_B, равном (0,25. . . 0,33)D₂, от параллельной смежной стенки 5, при общей высоте нагнетательного патрубка h, составляющей (0,66... 0,75)D₂ Эта стенка разделяет нагнетательный патрубок 4 на верхний 8 и нижний 9 выходные каналы, которые могут работать в независимых аспирационных системах. На кромке делительной стенки 7, обращенной к рабочему колесу 2, в точке A, расположена регулировочная заслонка 10, имеющая длину а, равную (0,3... 0,4)D₂.

Диаметральный вентилятор работает следующим образом. Воздух из входного патрубка 3 захватывается лопатками рабочего колеса 2, проходит в его внутреннее пространство, откуда вторично захватывается лопатками рабочего колеса 2 и далее поступает в выходной патрубок 4. Спиральный корпус 1 формирует и направляет воздушный поток, выходящий из рабочего колеса, а смежная стенка 5 разделяет входящий и выходящий воздушные потоки. Вихревая зона выходящего воздуха отклоняется от спирального корпуса 1 в направлении смежной стенки 5, и поле скоростей выравнивается по глубине выходного патрубка 4.

Делительная стенка 7, установленная внутри выходного патрубка, делит воздушный поток на две части. Скоростные характеристики потоков в выходных 8 и 9 каналах зависят от положения делительной стенки 7 и ее кромки, точки A, то есть расстояния e до оси рабочего колеса 2 и h_B до смежной стенки 5. В процессе экспериментальных исследований определены оптимальные значения параметров, определяющих положение этой стенки, при этом e = (1,25...1,5)D₂, h= (0,25...0,33)D₂ и ее толщина 2...3 мм.

Скоростную характеристику воздушных потоков в выходных каналах можно изменять поворотом регулировочной заслонки 10, имеющей ось поворота, размещенную на кромке делительной стенки в точке A. Оптимальная длина а заслонки составляет (0,3...0,4)D₂. На фиг. 2 представлены графики регулирования скорости воздуха в выходных каналах в функции от угла установки заслонки. Диапазоны изменения скоростей получены при различных коэффициентах μ живого сечения диафрагм, устанавливаемых в выходных каналах. При повороте регулировочной заслонки в направлении от смежной стенки к спиральному корпусу в интервале от 60 до -10 градусов происходит следующее. При μ = 0,85 коэффициент сопротивления сети нижнего канала, равном K_c1 = 5000 (Па•с²)/м⁶, а коэффициенте сопротивления сети верхнего канала - K_c2 = 21300 (Па•с²)/м⁶, скорость воздуха в верхнем канале регулируется от 0 до 13,2 м/с, а изменение скорости воздуха в нижнем канале составляет 11,4 %. При μ = 0,65 коэффициенты сопротивления сети в выходных каналах равны K_c1 = 7500 (Па•с²)/м⁶ и K_c2 = 27600 (Па•с²)/м⁶ соответственно, при варьировании скорости в верхнем канале от 0 до 12 м/с изменение скорости в нижнем канале составляет 9,6 процента. И, наконец, при μ = 0,45 K_c1 = 19000 (Па•с²)/м⁶, K_с2 = 61000 (Па•с²)/м⁶ скорость в верхнем канале изменяется от 0 до 11 м/с, а падение скорости воздуха в нижнем канале составляет лишь 6,4 %.

Анализируя графики, можно сделать вывод о том, что скорость воздуха в нижнем выходном канале изменяется в небольших пределах при регулировании в широком диапазоне скорости в верхнем канале. При увеличении коэффициентов сопротивления сети к_c1 и к_c2 в этих выходных каналах варьирование скоростей становится меньше. Таким образом данный вентилятор позволяет получать практически два независимо регулируемых воздушных потока.

В процессе экспериментальных исследований также установили, что при выполнении делительной стенки с параметрами, отличными от заявленных, взаимовлияние изменения скоростей воздушного потока в выходных каналах значительно возрастает.

ЛИТЕРАТУРА
1. А.С. 901641 (СССР). Диаметральный вентилятор. / Сычугов Н.П., Бурков А.И. - Заявка 07.04.80, опубл. в Б. И. N 4, 1982.

2. А.С. 1413283 (СССР). Диаметральный вентилятор. / Сычугов Н.П., Бурков А. И. , Жолобов Н.В., Полунин Ю.П. - Заявка 10.12.86, опубл. в Б. И. N 28, 1988 (прототип).

3. А.С. 1513212 (СССР). Диаметральный вентилятор-аспиратор. / Сычугов Н. П., Бурков А.И., Плехов Б.Г. - Заявка 11.11.87, опубл. в Б. И. N 37, 1989.

Изобретение предназначено для использования в системах вентиляции, отопления, пневмосепарации и в тех случаях, когда необходимо получать два независимых по скорости регулирования воздушных потока. Диаметральный вентилятор состоит из корпуса с установленным в нем рабочим лопаточным колесом (РК), впускного и выходного патрубков (ВП), разделенных смежной стенкой, оканчивающейся у РК жалюзийной решеткой, имеет установленную внутри ВП делительную стенку с закрепленной на ее кромке, обращенной к РК, регулировочной заслонкой. 1 з.п. ф-лы, 2 ил.

1. Диаметральный вентилятор, состоящий из корпуса, установленного в нем рабочего лопаточного колеса, впускного и выходного патрубков, разделенных смежной стенкой, оканчивающейся у рабочего колеса жалюзийной решеткой, отличающийся тем, что в выпускном патрубке расположена делительная стенка на расстоянии е, равном (1,25...1,5)D₂, от оси рабочего колеса, и на расстоянии h_в, составляющем (0,23...0,33)D₂ от смежной стенки, разделяющая выходной патрубок на верхний и нижний выходные каналы. 2. Вентилятор по п.1, отличающийся тем, что на кромке делительной стенки, обращенной к рабочему колесу, установлена регулировочная заслонка, имеющая длину а величиной (0,3-0,4)D₂.