ДИАМЕТРАЛЬНЫЙ ВЕНТИЛЯТОР Российский патент 2003 года по МПК F04D17/04 

Изобретение относится к вентиляторостроению, в частности к диаметральным вентиляторам.

Известен диаметральный вентилятор, содержащий корпус с входным и выходным отверстиями и разделяющей их плоской стенкой и установленное в корпусе рабочее колесо (а.с. СССР 1043359, кл. F 04 D 17/04, 1983).

Недостатком этого диаметрального вентилятора является высокий уровень шума.

Известен диаметральный вентилятор, содержащий лопаточное колесо и корпус с входным и выходным отверстиями и разделяющей их плоской стенкой, снабженной со стороны лопаточного колеса жалюзийной решеткой, жалюзи которой направлены к рабочему колесу (а.с. СССР 1314144, кл. F 04 D 17/04, 1987, бюл. 20).

По совокупности существенных признаков данный вентилятор наиболее близок заявляемому устройству и принят за прототип. Диаметральный вентилятор, разделяющая плоская стенка корпуса которого снабжена жалюзийной решеткой с жалюзи, направленными к лопаточному колесу, имеет низкий уровень шума.

Недостатком прототипа является то, что при наличии жалюзийной решетки снижается КПД вентилятора.

Задачей изобретения является повышение КПД диаметрального вентилятора, имеющего пониженный уровень шума.

Поставленная задача решена с помощью предлагаемого диаметрального вентилятора, содержащего лопаточное колесо и корпус с входным и выходным отверстиями и разделяющей их плоской стенкой, снабженной со стороны лопаточного колеса жалюзийной решеткой, жалюзи которой направлены к лопаточному колесу, причем жалюзийная решетка имеет длину 0,25...0,50 диаметра колеса, коэффициент живого сечения 0,20...0,40, а ее кромка установлена под углом 15.. .30^o к максимальному радиусу корпуса. Корпус выполнен в виде логарифмической спирали с углом кривизны 75...76^o и максимальным углом разворота 155...180^o, причем центр кривизны спирали совпадает с осью вращения колеса. Лопатки имеют длину хорды, составляющую 0,12...0,16 и толщину - не более 0,01 диаметра колеса, установлены с густотой 0,9...1,2 и под углом 155...165^o к наружной и 80. . .90^o - к внутренней окружности колеса. Зазоры между колесом и кромками корпуса и жалюзийной решетки составляют 0,02...0,05 диаметра колеса.

Повышение КПД вентилятора достигается за счет оптимальной длины, коэффициента живого сечения жалюзийной решетки, положения ее кромки относительно корпуса и оптимального сочетания параметров корпуса и колеса,
На фигуре 1 изображена схема диаметрального вентилятора; на фигуре 2 - аэродинамические характеристики диаметрального вентилятора при различных положениях кромки жалюзийной решетки (значениях угла ϕ_кр).

Диаметральный вентилятор содержит лопаточное колесо 1, корпус 2 с входным 3 и выходным 4 отверстиями и разделяющей их плоской стенкой 5, снабженной со стороны лопаточного колеса 1 жалюзийной решеткой 6, жалюзи 7 которой направлены к лопаточному колесу 1.

Жалюзийная решетка 6 имеет длину l_ж, равную 0,25...0,50 наружного диаметра D₂ колеса и коэффициент живого сечения

где ∑F_отв - суммарная площадь отверстий; ∑F_ж - общая площадь жалюзийной решетки.

Кромка 8 жалюзийной решетки 6 установлена относительно максимального радиуса R_max корпуса 2 под углом ϕ_кр, равным 15...30^o.

Корпус 2 выполнен по логарифмической спирали R = R₀•e^ctgα·ϕ, где R₀ - начальный радиус; α=75...76^o - угол кривизны спирали; ϕ_max=155...180^o - максимальный угол разворота спирали. Центр кривизны спирали совмещен с осью 0 вращения колеса 1.

Лопатки 9 колеса 1 выполнены толщиной δ не более 0,01 диаметра D₂ колеса, имеют длину b хорды, равную 0,12...0,16 диаметра колеса и установлены с густотой

где z - число лопаток.

Угол установки лопаток 9 к наружной окружности колеса 1 β₂=155...165^o, к внутренней - β₁=80...90^o.

Зазоры Δ₁ и Δ₂ между колесом 1 и кромкой корпуса 2 и кромкой 8 жалюзийной решетки 6 составляют 0,02...0,05 диаметра D₂ колеса.

Диаметральный вентилятор работает следующим образом.

При вращении лопаточного колеса 1 воздух всасывается через входное отверстие 3 и нагнетается внутрь лопаточного колеса, проходит его сначала в центростремительном, а затем в центробежном направлении, получая в нем энергию, и далее нагнетается в выходное отверстие 4 корпуса 2. Корпус 2 формирует и направляет воздушный поток, сходящий с рабочего колеса 1, а плоская стенка 5 разделяет входящий и выходящий воздушные потоки.

При работе диаметрального вентилятора внутри лопаточного колеса 1 образуется вихрь, центр вращения которого стабилизируется жалюзийной решеткой 6 и расположен в области радиального зазора Δ₂ между лопаточным колесом 1 и кромкой 8 жалюзийной решетки 6. Благодаря этому уменьшается перепад давлений в области кромки жалюзийной решетки между входным 3 и выходным 4 отверстиями и снижается уровень шума.

КПД диаметрального вентилятора определяется оптимальным сочетанием конструктивных параметров колеса 1 и корпуса 2, а при наличии жалюзийной решетки 6 - ее длиной l_ж, коэффициентом μ_ж живого сечения и положением кромки 8 (углом ϕ_кр) относительно максимального радиуса R_max корпуса 2.

В качестве примера на фигуре 2 приведены аэродинамические характеристики диаметрального вентилятора при различных значениях угла ϕ_кр. При этом параметры корпуса и колеса имели следующие значения: α=76^o; ϕ_max = 165^°; D₂=0,4 м; δ=0,006 м; b=0,15•D₂, τ=1,1; β₂ = 163^°; β₁ = 84^°; Δ₁ = Δ₂=0,03D₂. Жалюзийная решетка выполнена длиной l_ж=0,4D₂ и имела коэффициент живого сечения μ_ж=0,4.

Рассмотрение аэродинамических характеристик указывает на следующую закономерность - с увеличением угла ϕ_кр от 5 до 30^o происходит повышение максимальных значений КПД η_max, полного номинального давления P_vн и расхода Q_н. При ϕ_кр = 35^° η_max имеет также высокое значение. Однако развиваемые давление P_vн и расход Q_н начинают снижаться. Таким образом, оптимальными значениями угла установки кромки жалюзийной решетки являются ϕ_кр=5...30^o.

Методом планирования эксперимента, учитывающим взаимное влияние факторов, определены оптимальные значения длины l_ж и коэффициента μ_ж живого сечения жалюзийной решетки и угла ϕ_кр, при которых КПД диаметрального вентилятора равен 0,4.

Таким образом, за счет оптимального сочетания параметров жалюзийной решетки и положения ее кромки относительно корпуса вентилятора при оптимальных параметрах корпуса и колеса малошумный диаметральный вентилятор имеет высокий КПД.

Изобретение относится к вентиляторостроению, в частности к диаметральным вентиляторам. Диаметральный вентилятор содержит лопаточное колесо, корпус с входным и выходным отверстиями и разделяющей их плоской стенкой, снабженной со стороны лопаточного колеса жалюзийной решеткой, жалюзи которой направлены к лопаточному колесу. Жалюзийная решетка имеет длину, равную 0,25. ..0,50 наружного диаметра колеса, и коэффициент живого сечения 0,20... 0,40. Кромка жалюзийной решетки установлена относительно максимального радиуса корпуса под углом, равным 15...30^o. Диаметральный вентилятор имеет высокий КПД при низком уровне шума. 3 з.п.ф-лы, 2 ил.

1. Диаметральный вентилятор, содержащий лопаточное колесо и корпус с входным и выходным отверстиями и разделяющей их плоской стенкой, снабженной со стороны лопаточного колеса жалюзийной решеткой, жалюзи которой направлены к рабочему колесу, отличающийся тем, что жалюзийная решетка имеет длину 0,25. . . 0,50 диаметра колеса, коэффициент живого сечения 0,20. . . 0,40, а ее кромка установлена под углом 15. . . 30^o к максимальному радиусу корпуса. 2. Диаметральный вентилятор по п. 1, отличающийся тем, что корпус выполнен в виде логарифмической спирали с углом кривизны 75. . . 76^o и максимальным углом разворота 155. . . 180^o, причем центр кривизны спирали совпадает с осью вращения колеса. 3. Диаметральный вентилятор по п. 1, отличающийся тем, что лопатки имеют длину хорды, составляющую 0,12. . . 0,16, и толщину - не более 0,01 диаметра колеса, установлены с густотой 0,9. . . 1,2 и 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 жалюзийной решетки составляют 0,02. . . 0,05 диаметра колеса.