ДИАМЕТРАЛЬНЫЙ ВЕНТИЛЯТОР Российский патент 2001 года по МПК F04D17/04 

Изобретение относится к вентиляторостроению, в частности к диаметральным вентиляторам.

Известен диаметральный вентилятор, содержащий корпус с входным окном и примыкающим к последнему нагнетательным патрубком, и установленное в корпусе лопаточное колесо (а.с. СССР N 240158, МПК F 04 D 17/04, 1969, Бюл. N 12).

Однако такой вентилятор развивает низкие давления и не имеет устойчивой работы во всей области производительности.

Известен диаметральный вентилятор, содержащий спиральный корпус с входным окном и примыкающим к последнему нагнетательным патрубком, и установленное в корпусе лопаточное рабочее колесо (а.с. СССР N 901641, МПК F 04 D 17/04, 1982, Бюл. N 4).

По совокупности существенных признаков данный вентилятор наиболее близок заявляемому устройству и принят за прототип. Диаметральный вентилятор со спиральным корпусом имеет устойчивую работу во всей области расходов, но развивает низкие давления, производительность и КПД.

Задачей изобретения является повышение развиваемых давлений, производительности и КПД диаметрального вентилятора.

Поставленная задача решена с помощью предлагаемого диаметрального вентилятора, содержащего спиральный корпус с входным окном и примыкающим к последнему нагнетательным патрубком, и установленное в корпусе лопаточное рабочее колесо, причем лопатки колеса имеют длину хорды, составляющую 0,12 - 0,16 и толщину не более 0,05 от его диаметра (D₂), установлены с густотой 0,9 - 1,2, корпус имеет угол кривизны логарифмической спирали 74 - 76^o, максимальный угол разворота спирали 155 - 180^o, кромка смежной с окном стенки нагнетательного патрубка установлена под углом 20 - 30^o к максимальному радиусу спирали. Центр кривизны спирали корпуса совпадает с осью вращения колеса. Лопатки установлены под углом 155 - 165^o к наружной и 80 - 90^o - к внутренней окружности колеса. Зазоры между колесом и кромками корпуса и смежной с окном стенки нагнетательного патрубка составляют 0,02 - 0,05 диаметра колеса.

Повышение развиваемых давлений, производительности и КПД достигается за счет увеличения густоты решетки колеса (количества лопаток) при ограниченной их толщине, меньшей длине хорды и оптимального сочетания параметров колеса, собирающего корпуса и смежной с окном стенки нагнетательного патрубка.

На фиг. 1 изображена схема диаметрального вентилятора; на фиг. 2 - аэродинамические характеристики прототипа и предлагаемого изобретения.

Диаметральный вентилятор содержит спиральный корпус 1 с входным окном 2 и примыкающим к нему нагнетательным патрубком 3, рабочее колесо 4 с загнутыми вперед лопатками 5. Нагнетательный патрубок 3 имеет смежную с окном 2 стенку 6. Лопатки 5 выполнены толщиной не более 0,05 диаметра колеса, имеют длину хорды l, равную 0,12 - 0,16 диаметра колеса, и установлены с густотой где z - число лопаток. Угол установки лопаток к наружной окружности колеса β₂ = 155 - 165^o, к внутренней - β₁ = 80 - 90^o.

Корпус 1 выполнен по логарифмической спирали R = R₀•e^ctgα•ϕ, где R₀ - начальный радиус; α = 74 - 76^o - угол кривизны спирали; ϕ_max = 155 - 180^o - максимальный угол разворота спирали. Кромка смежной с окном 2 стенки 6 установлена под углом ϕ_кр = 20 - 30^o к максимальному радиусу R_max спирали. Центр кривизны спирали совмещен с осью O вращения колеса 4. Зазоры Δ₁ и Δ₂ между колесом 4 и кромками корпуса 1 и смежной с окном 2 стенки 6 нагнетательного патрубка 3 составляют 0,02 - 0,05 диаметра колеса.

Диаметральный вентилятор работает следующим образом.

Воздух поступает во входное окно 2, захватывается лопатками 5, проходит по межлопаточным каналам колеса 4 сначала в центростремительном, а затем в центробежном направлении, получая в нем энергию, и далее подается в нагнетательный патрубок 3. Потери давления, от которых зависят аэродинамические показатели вентилятора - полное давление P_v, производительность Q и КПД, расходуются на преодоление сил трения и местных сопротивлений. Чем больше число z лопаток, тем меньше циркуляционное течение в межлопаточных каналах, но больше гидравлическое сопротивление решетки колеса из-за определенной их толщины. Длина хорды лопаток оказывает существенное влияние на количество передаваемой воздуху энергии и на сопротивление трения. Оптимальная длина хорды лопаток зависит от их числа. Чем больше число лопаток, тем меньше длина их хорды. Густота решетки τ является обобщенным показателем, характеризующим параметры лопаток колеса - длину хорды, их число, отнесенные к длине окружности.

Форма собирающего корпуса, его параметры, положение кромки смежной с окном стенки нагнетательного патрубка также оказывают существенное влияние на аэродинамические показатели вентилятора.

Аэродинамические характеристики сравниваемых вентиляторов сняты с использованием нагнетательной трубы при частоте вращения n = 715 мин^-1, диаметре D₂ = 0,45 м. Колеса отличались густотой решетки - у прототипа τ = 0,7, у заявляемого вентилятора τ = 1,1. Параметры корпусов были одинаковыми и приведены на фиг. 2.

Аэродинамическая характеристика предложенного диаметрального вентилятора существенно отличается от прототипа. Так, прототип имеет зависимость P_v = f(Q), состоящую из восходящей и нисходящей ветвей, номинальное давление P_vн = 410 Па, производительность Q = 1,2 м³/с. Предложенный вентилятор имеет характеристику "полное давление - производительность", состоящую только из нисходящей ветви, что свидетельствует об устойчивой его работе во всем диапазоне производительности. При этом номинальное значение полного давления составляет 460 Па, производительности - 1,4 м³/с. КПД нового вентилятора также повышается. Максимальное значение КПД у прототипа составляет 0,41, у предложенного устройства - 0,49.

Таким образом, за счет увеличения густоты решетки лопаток при ограниченной их толщине, меньшей длине хорды и оптимального сочетания параметров колеса, собирающего корпуса и смежной с окном стенки нагнетательного патрубка достигается повышение развиваемых давлений, производительности и КПД диаметрального вентилятора.

Изобретение относится к вентиляторостроению, в частности к диаметральным вентиляторам. Диаметральный вентилятор содержит спиральный корпус 1 с входным окном 2 и примыкающим к нему нагнетательным патрубком 3, рабочее колесо 4 с загнутыми вперед лопатками 5. Нагнетательный патрубок 3 имеет смежную с окном 2 стенку 6. Лопатки 5 выполнены толщиной не более 0,05 диаметра колеса, имеют длину хорды, равную 0,12 - 0,16 диаметра колеса, и установлены с густотой 0,9 - 1,2. Корпус 1 имеет угол кривизны логарифмической спирали 74 - 76^o, максимальный угол разворота спирали 155 - 180^o. Кромка смежной с окном 2 стенки 6 нагнетательного патрубка 3 установлена под углом 20 - 30^o к максимальному радиусу спирали. Центр кривизны спирали корпуса 1 совмещен с осью вращения колеса 4. Угол установки лопаток 5 к наружной окружности колеса 4 равен 155 - 165^o, к внутренней - 80 - 90^o. Зазоры между колесом 4 и кромками корпуса 1 и смежной с окном 2 стенки 6 нагнетательного патрубка 3 составляют 0,02 - 0,05 диаметра колеса. Изобретение позволяет повысить развиваемое давление, производительность и КПД. 3 з.п. ф-лы, 2 ил.

1. Диаметральный вентилятор, содержащий спиральный корпус с входным окном и примыкающим к последнему нагнетательным патрубком и установленное в корпусе лопаточное рабочее колесо, отличающийся тем, что лопатки колеса имеют длину хорды, составляющую 0,12 - 0,16 и толщину - не более 0,05 от его диаметра, установлены с густотой 0,9 - 1,2, корпус имеет угол кривизны логарифмической спирали 74 - 76^o, максимальный угол разворота спирали 155 - 180^o, кромка смежной с окном стенки нагнетательного патрубка установлена под углом 20 - 30^o к максимальному радиусу спирали. 2. Диаметральный вентилятор по п.1, отличающийся тем, что центр кривизны спирали корпуса совпадает с осью вращения колеса. 3. Диаметральный вентилятор по п.1, отличающийся тем, что лопатки установлены под углом 155 - 165^o к наружной и 80 - 90^o - к внутренней окружности колеса. 4. Диаметральный вентилятор по п.1, отличающийся тем, что зазоры между колесом и кромками корпуса и смежной с окном стенки нагнетательного патрубка составляют 0,02 - 0,05 диаметра колеса.