СПОСОБ ЗАЩИТЫ РАЗЛИЧНЫХ ОБЪЕКТОВ ОТ ВОЗДЕЙСТВИЯ ОТРИЦАТЕЛЬНЫХ ФАКТОРОВ ВОЗДУШНОГО ПОТОКА ОСЕВОГО ВЕНТИЛЯТОРА И ВЫХОДНОЕ УСТРОЙСТВО ТАКОГО ВЕНТИЛЯТОРА ДЛЯ ОСУЩЕСТВЛЕНИЯ СПОСОБА Российский патент 2002 года по МПК F04D19/00 

Группа изобретений, характеризуемая единым изобретательским замыслом, относится к осевым вентиляторам, в частности к вопросам, связанным с эксплуатацией таких вентиляторов, а более конкретно к способам защиты различных объектов, в том числе и людей, от отрицательного воздействия воздушного потока осевого вентилятора, а также к выходному устройству осевого вентилятора для осуществления такого способа.

При эксплуатации осевых вентиляторов возникает ряд отрицательных факторов, обусловленных воздействием выходящего с большой скоростью воздушного потока, создаваемого этими вентиляторами, на объекты и людей, находящихся в пределах воздействия этого потока, а также на экологию.

К отрицательным факторам воздействия выходящего потока относятся:
- аэродинамическая нагрузка на объекты и людей, находящихся в пределах воздействия потока;
- нарушение санитарных норм пребывания людей в указанной зоне;
- возможность травматизма людей;
- ветровая эрозия почвы.

Известны способы защиты различных объектов от воздействия отрицательных факторов воздушного потока осевого вентилятора путем подачи его в горизонтальном направлении с последующим выбросом в атмосферу. В этом случае после поворота поток разбивается на струи и некоторое время проходит по замкнутому пространству постоянного поперечного сечения (трубопроводу), скорость потока при этом остается неизменной и, кроме того, имеет место срыв струй (см., например, Справочник проектировщика. Внутренние санитарно-технические устройства. Часть 3. Вентиляция и кондиционирование воздуха. Книга 2, Москва, Стройиздат, 1978, стр. 198-245, таблица 22).

Недостатком такого способа является то, что используемая для его реализации конструкция имеет большие габаритные размеры, трудоемка в изготовлении; способ характеризуется высоким сопротивлением аэродинамического тракта и, кроме того, не обеспечивает защиту от попадания внутрь тракта, в частности на электродвигатель, выпадаемых атмосферных осадков.

Таким образом, предложенный в упомянутом выше источнике способ не решает поставленную изобретением задачу и не обеспечивает технический результат, т. к. требует больших энергетических и капитальных затрат и ненадежен в эксплуатации.

Задача настоящего изобретения - создание простого и надежного способа защиты различных объектов, в том числе и людей, от отрицательного воздействия выходящего воздушного потока осевого вентилятора.

Технический результат, достигаемый изобретением, - повышение эксплуатационной надежности, снижение капитальных и энергетических затрат.

Данный технический результат достигается тем, что способ защиты различных объектов от воздействия отрицательных факторов выходящего воздушного потока осевого вентилятора осуществляют путем подачи этого потока в горизонтальном направлении с последующим плавным поворотом его вверх на 75-90^o и выбросом в атмосферу, при этом движение в горизонтальном направлении ведут с расширением воздушного потока, а выброс в атмосферу осуществляют после завершения его поворота.

Данный технический результат еще в большей степени достигается тем, что при повороте потока его скорость плавно уменьшают и одновременно весь поток разбивают на параллельные струи в условиях предотвращения их отрыва; попадаемые в поток при его повороте атмосферные осадки и посторонние включения удаляют из потока под воздействием сил гравитациии.

Известны выходные устройства осевого вентилятора, содержащие горизонтально расположенный диффузор, устанавливаемый с возможностью перемещения, и расположенный на некотором расстоянии от него многостворчатый клапан (см. а. с. 1634953, кл. F 04 D 19/00, 1991).

Данное устройство не может решить поставленную изобретением задачу и не обеспечивает получаемый изобретением технический результат, т.к. воздушный поток, выходящий из устройства, будет всегда иметь горизонтальное направление.

Известны выходные устройства для осевого вентилятора, содержащие горизонтально расположенный корпус с установкой на его выходе решетки с подвижными створками (см. а.с. 1778370, кл. F 04 D 19/00, 1992).

Данное выходное устройство также не решает задачу, на решение которой направлено изобретение, т. к. оно не может предотвратить влияние отрицательных факторов целиком. У данного устройства гидравлическое сопротивление сети зависит от угла раскрытия створок, что существенно влияет на производительность вентилятора, поэтому на практике данное устройство, в основном, применяется для регулирования расхода воздуха в системах, а не для его поворота, кроме того, устройство конструктивно сложно и ненадежно в эксплуатации.

Задача настоящего изобретения - создание конструктивно простого и компактного выходного устройства, обеспечивающего надежную защиту объектов от воздействия воздушного потока, и повышение надежности эксплуатации.

Технический результат, достигаемый этим изобретением, - обеспечение надежной защиты объектов с одновременным повышением компактности и упрощением конструкции, а также повышением надежности эксплуатации.

Данный технический результат достигается тем, что выходное устройство осевого вентилятора, содержит горизонтально расположенный диффузор и установленный на выходе лопаточный аппарат в виде набора изогнутых по поверхности цилиндра лопаток, причем вершины изогнутых лопаток расположены выпуклостями вниз по прямой, составляющей с осью диффузора угол 60-75^o.

В еще большей степени данный технический результат достигается тем, что в устройстве, характеризующемся вышеперечисленными признаками, лопаточный аппарат имеет две боковые стойки, выполненные в виде неравнополочных уголков, большие полки которых имеют переменную высоту, уменьшающуюся от нижней части лопаточного аппарата к верхней, при этом боковые части лопаток закреплены на больших полках; входное отверстие диффузора имеет форму окружности, плавно переходящей в квадрат в выходном отверстии диффузора; прямая соединяющая кромки лопаток с вертикалью составляет 15-30^o; в нижней части выходного устройства между диффузором и нижней лопаткой лопаточного аппарата имеется щель по всей длине лопатки.

На фиг. 1 показано описываемое выходное устройство в разрезе; на фиг.2 показан разрез выходного устройства А-А на фиг.1; на фиг.3 показан вид Б на фиг. 1; на фиг.4 показана боковая стойка в аксонометрии; на фиг.5 схематически показан аппарат воздушного охлаждения масла с описываемым выходным устройством.

Конструкция выходного устройства
Выходное устройство (см. фиг.1 и 2) содержит горизонтально расположенный диффузор 1, установленный на его выходе лопаточный аппарат 2 и имеет щель 3. Лопаточный аппарат 2 имеет набор лопаток 4, изогнутых по поверхности цилиндра, и две боковые стойки 5. Диффузор 1 и лопаточный аппарат 2 соединены меду собою при помощи болтов 6 и гаек 7.

Боковые стойки 5 (см. фиг.3) выполнены в форме разнополочных уголков с меньшей полкой 8 и большей полкой 9. Полка 9 имеет переменную высоту, уменьшающуюся от нижней части лопаточного аппарата к верхней. Боковые стороны лопаток 4 закреплены на больших полках 9, а прямая, соединяющая кромки лопаток, с вертикалью составляет угол 15-30^o.

Входное отверстие диффузора 1 (см. фиг.4) имеет отверстие в форме окружности 10, плавно переходящее в квадрат 11 выходного отверстия.

Аппарат воздушного охлаждения масла (см. фиг 4), на примере которого рассматривается работа выходного устройства, содержит корпус 12, на входе которого расположена жалюзийная решетка 13, а внутри корпуса 12 - теплообменные секции 14. На выходе корпуса 12 расположен вентилятор 14 с электродвигателем 16 и описываемым выходным устройством.

При этом за аппаратом в зоне выходного устройства расположены пешеходные дорожки, легкие строительные конструкции и коммуникации, на которых расположены запорная арматура и контрольно-измерительные приборы, требующие периодического обслуживания их дежурным персоналом (не показаны).

В аппарате воздушного охлаждения масла использован вентилятор с диаметром рабочего колеса 800 мм, при этом диффузор выходного устройства имеет следующие оптимальные размеры:
- диаметр входного отверстия 800 мм;
- размер сторон квадрата выходного отверстия 800-1000 мм;
- длину 300-400 мм;
Ширина щели между диффузором и нижней лопаткой лопаточного аппарата по всей ее длине составляет 180-220 мм.

Данные габариты позволяют для конкретного номера вентилятора при предотрывном течении в диффузоре обеспечить выравнивание поля скоростей воздушного потока, увеличить статическую составляющую напора и тем самым повысить производительность вентилятора не менее чем на 5%, что приведет к повышению охлаждающей способности маслоохладителя, и снизить скорость струи за выходным устройством в 2 раза.

Работа выходного устройства
Описана на примере работы аппарата воздушного охлаждения масла.

Наружный воздух через жалюзийную решетку 13, пройдя через теплообменные секции 14, где он нагревается, поступает внутрь корпуса 12. Затем отработанный воздух засасывается на вход осевого вентилятора 15 и через диффузор 1, где поток расширяется и стабилизируется, и через лопаточный аппарат 2, где лопатками 4 он разбивается на отдельные струи, одновременно продолжая расширяться, плавно поворачиваясь на угол 60-75^o, выбрасывается в атмосферу.

Таким образом, легкие строительные конструкции, коммуникации с установленными приборами и персонал будут надежно защищены от воздействия отрицательных факторов воздушного потока осевого вентилятора.

Необходимо отметить, что наличие в нижней части выходного устройства между диффузором и нижней лопаткой лопаточного аппарата на всю ее длину щели 3 (см. фиг.1) шириною 200 мм позволяет исключить возможность скапливания в устройстве снега или влаги и, соответственно, исключает возможность их попадания на электродвигатель 16 вентилятора 15, что значительно повышает надежность работы маслоохладителя. Одновременно с этим лопатки 4 выходного устройства защищают вентилятор с внешней стороны от попадания в него посторонних предметов.

Осуществление способа
Предложенный способ защиты различных объектов от воздействия отрицательных факторов воздушного потока осевого вентилятора осуществляют путем подачи его после вентилятора в горизонтальном направлении через диффузор 1 с последующим плавным поворотом всего потока лопаточным аппаратом 2 вверх на угол 75-90^o и выбросом его наружу. Выброс потока в атмосферу осуществляют непосредственно после завершения его поворота, тем самым сведя до минимума отрицательное влияние потока на объекты, расположенные непосредственно за выходным устройством вентилятора.

Проходя диффузор 1, воздушный поток расширяют и стабилизируют, при этом скорость потока плавно уменьшается, тем самым снижают аэродинамические нагрузки на лопатки, уменьшая массу лопаточного аппарата и удлиняя срок его службы. Затем в лопаточном аппарате 2 скорость потока также плавно уменьшают и одновременно весь поток разбивают на параллельные струи. Например, если средняя скорость воздушного потока на входе в выходное устройство составляет 30 м/с, на его выходе скорость снижается до 15 м/с.

Поток разбивают на параллельные струи, соблюдая условия предотвращения их отрыва, тем самым обеспечивая минимально возможное аэродинамическое сопротивление выходного устройства.

Попадающие в поток при его повороте атмосферные осадки (дождь, снег), а также посторонние включения (частицы сажы и т.п.), спускают вниз вдоль лопаточного аппарата 2, направляют в щель 3 и удаляют наружу, минуя электородвигатель 16 вентилятора 15.

Таким образом, предложенный способ позволяет надежно защитить легкие строительные конструкции, коммуникации с установленными приборами, персонал и др. от воздействия отрицательных факторов воздушного потока осевого вентилятора.

Испытания показали надежность и эффективность предложенного способа и выходного устройства. Принято решение о его применении в составе аппаратов воздушного охлаждения масла типа АВОМ производства ЗАО "ГХТ".

Изобретение относится к осевым вентиляторам, в частности к вопросам, связанным с эксплуатацией таких вентиляторов, а более конкретно к способам защиты различных объектов, в том числе и людей, от отрицательного воздействия воздушного потока осевого вентилятора, а также к выходному устройству осевого вентилятора для осуществления такого способа, заключающегося в подаче воздушного потока осевого вентилятора в горизонтальном направлении при одновременном его расширении с последующим плавным поворотом всего потока на 75-90^o. При повороте весь поток выбрасывается в атмосферу непосредственно после завершения его поворота. Технический результат: повышение эксплуатационной надежности и снижение энергозатрат. Выходное устройство осевого вентилятора содержит горизонтально расположенный диффузор и установленный на его выходе лопаточный аппарат. Лопаточный аппарат выполнен в виде набора лопаток, изогнутых по поверхности цилиндра, причем вершины изогнутой части лопаток расположены выпуклой частью вниз по прямой, составляющей с осью диффузора угол 60-75^o. 2 с. и 6 з.п.ф-лы, 5 ил.

1. Способ защиты различных объектов от воздействия отрицательных факторов воздушного потока осевого вентилятора путем его подачи в горизонтальном направлении с последующим плавным поворотом всего потока на 75-90^o и выбросом в атмосферу, при этом при подаче потока в горизонтальном направлении ведут его расширение, а выброс в атмосферу осуществляют непосредственно после завершения его поворота. 2. Способ по п. 1, отличающийся тем, что при повороте потока его скорость плавно уменьшают и одновременно весь поток разбивают на параллельные струи, в условиях предотвращения их отрыва. 3. Способ по п. 1, отличающийся тем, что попадаемые в поток при его повороте атмосферные осадки и посторонние включения удаляют из потока под воздействием сил гравитации. 4. Выходное устройство осевого вентилятора, содержащее горизонтально расположенный диффузор и установленный на его выходе лопаточный аппарат в виде набора лопаток, изогнутых по поверхности цилиндра, причем вершины изогнутых лопаток расположены выпуклостями вниз по прямой, составляющей с осью диффузора угол 60-75^o. 5. Выходное устройство по п. 4, отличающееся тем, что лопаточный аппарат имеет две боковые стойки, выполненные в виде неравнополочных уголков, большие полки которых имеют переменную высоту, уменьшающуюся от нижней части лопаточного аппарата к верхней, при этом боковые части лопаток закреплены на больших полках. 6. Выходное устройство по п. 4, отличающееся тем, что входное отверстие диффузора имеет форму окружности, плавно переходящей в квадрат в выходном отверстии диффузора. 7. Выходное устройство по п. 4, отличающееся тем, что прямая, соединяющая кромки лопаток с вертикалью, составляет угол 15-30^o. 8. Выходное устройство по п. 4, отличающееся тем, что в нижней части выходного устройства между диффузором и нижней лопаткой лопаточного аппарата выполнена щель по всей длине лопатки.