ПРОТИВОТОЧНЫЙ ДИАМЕТРАЛЬНЫЙ ВЕНТИЛЯТОР Российский патент 2003 года по МПК F04D17/04 

Изобретение относится к области вентиляторостроения и может применяться в промышленном и сельскохозяйственном производстве.

Известен диаметральный вентилятор, содержащий корпус с входным отверстием и выходным патрубком и разделяющей их плоской разделительной стенкой, снабженной со стороны рабочего колеса решеткой, жалюзи которой направлены к рабочему колесу [1].

В данном вентиляторе центр вращения вихря, расположенный в области радиального зазора, образованного рабочим колесом и плоской стенкой, стабилизируется жалюзийной решеткой. При этом стабилизация центра вращения вихря способствует снижению уровня шума и расширению диапазона устойчивой работы диаметрального вентилятора.

Однако при увеличении сопротивления выходного патрубка центр вихря циркулирующего потока смещается в направлении, противоположном вращению ротора вентилятора, что обусловливает уменьшение зоны нагнетания основного воздушного потока, а соответственно, и ухудшение аэродинамических показателей.

Кроме того, такой вентилятор не имеет входного канала, позволяющего забирать воздушный поток под требуемым углом по отношению к нагнетаемому воздушному потоку и соответственно позволяющего осуществлять направленный подвод воздуха к его рабочему колесу. Это затрудняет компактную вписываемость вентилятора как в зерноочистительные машины, так и при использовании его для вентиляции животноводческих помещений.

Наиболее близким по техническому решению и достигаемому результату к предлагаемому изобретению относится противоточный диаметральный вентилятор, содержащий корпус с входным отверстием и выходным патрубком и разделяющей их плоской стенкой, снабженной жалюзийной решеткой, установленное в корпус рабочее колесо, сопрягающуюся, например, по логарифмической спирали с входной кромкой корпуса вентилятора, выше входного отверстия, прямолинейную стенку, установленную параллельно разделяющей плоской стенке и образующую входной канал /2/ - прототип.

Наличие в данном устройстве входного канала обуславливает всасывание воздушного потока под углом 360^o относительно нагнетаемого потока. При этом всасываемый поток движется к рабочему колесу вентилятора встречно и параллельно нагнетаемому, то есть С-образно. В результате этого такая конструкция вентилятора обусловливает компактную вписываемость в пневмосистемы зерно- и семяочистительных машин, потому что делает возможным разместить вентилятор в колене, соединяющем воздухоподводящий канал с пневмосепарирующим каналом, расположенным параллельно и имеющим общую стенку, что уменьшает общее сопротивление воздушной системы в результате сокращения длины воздушного тракта, а также снижает металлоемкость машины.

Однако данный вентилятор не обладает расширенными возможностями использования воздушного потока, нагнетает воздух через выходной патрубок только в одну зону зерноочистительной машины. Кроме того, при работе противоточного диаметрального вентилятора в замкнутой пневмосистеме и дросселировании его выходного (нагнетательного) патрубка аэродинамические характеристики смещаются в область малых производительностей так же, как и у предыдущей конструкции диаметрального вентилятора.

Сущность предлагаемого изобретения заключается в том, что известный диаметральный вентилятор, содержащий корпус с входным отверстием и выходным патрубком и разделяющей их плоской стенкой, снабженной жалюзийной решеткой, установленное в корпус рабочее колесо, сопрягающуюся, например, по логарифмической спирали с входной кромкой корпуса вентилятора, выше входного отверстия, прямолинейную стенку, установленную параллельно разделяющей плоской стенке и образующую входной канал, снабжен сообщающимся с выходным патрубком дополнительным каналом, образованным установкой смежной относительно корпуса вентилятора стенки, имеющей на выходной кромке регулировочную заслонку.

В результате анализа литературных источников не обнаружено идентичного выполнения предлагаемого устройства. При этом отличительные от прототипа признаки придают заявляемой совокупности новые свойства, проявляющиеся в положительном эффекте.

В результате сообщения выходного патрубка с дополнительным каналом, образованным установкой смежной относительно корпуса вентилятора стенки, обеспечивается при использовании данного вентилятора в зерноочистительной машине подача части воздуха противоточно всасываемому потоку в другую рабочую зону, например дополнительно в зону сепарации для интенсификации процесса очистки, либо в пневмопитающее устройство для ожижения зерна перед вводом в канал сепарации, либо в осадочную камеру для фракционного разделения отходов на зерновую и сорные примеси, либо в зону нижней стенки воздухоотводящего канала для исключения осаждения на ней легких примесей и т.д. Это обстоятельство расширяет диапазон возможностей использования воздушного потока, генерируемого данным вентилятором.

Кроме того, при отводе части воздуха по дополнительному каналу сопротивление нагнетательной ветви вентилятора снижается. В результате этого центр вихря циркулирующего потока вентилятора перемещается в направлении, совпадающем с вращением его ротора, что обусловливает увеличение зоны нагнетания основного потока, а соответственно, повышение давления и КПД.

Образование дополнительного канала установкой лишь смежной относительно корпуса вентилятора стенки обусловливает малую металлоемкую и компактную конструкцию устройства.

Наличие регулировочной заслонки на выходной кромке стенки дополнительного канала обеспечивает регулирование скоростного режима истекающего по нему воздушного потока.

В итоге при работе предлагаемого устройства достигается положительный эффект, превосходящий эффект прототипа. Новая совокупность признаков заявляемого устройства, обеспечивающая получение положительного эффекта, обладает существенными отличиями.

На фиг. 1 представлена аэродинамическая схема противоточного диаметрального вентилятора.

Противоточный диаметральный вентилятор содержит корпус 1 с входным отверстием 2 и выходным патрубком 3 и разделяющей их плоской стенкой 4 с жалюзийной решеткой 5, а также установленное в корпус 1 рабочее колесо 6. Выше входного отверстия 2, параллельно разделяющей плоской стенке 4, установлена прямолинейная стенка 7, сопрягающаяся посредством криволинейной соединительной плоскости 8, выполненной, например, по логарифмической спирали, с входной кромкой 9 корпуса 1 вентилятора. Стенки 4 и 7 образуют входной канал 10. Вентилятор снабжен сообщающимся с выходным патрубком 3 дополнительным каналом 11, образованным установкой смежной относительно корпуса вентилятора стенки 12, имеющей на выходной кромке регулировочную заслонку 18.

Противоточный диаметральный вентилятор работает следующим образом.

При вращении рабочего колеса 6 воздух всасывается во входной канал 10 и через входное отверстие 2 нагнетается внутрь данного колеса 6, проходит его внутреннее пространство, вторично проходит через рабочее колесо 6 и нагнетается в выходной патрубок 3.

В результате сопротивления нагнетательной ветви выходного патрубка 3 часть воздуха из него истекает по дополнительному каналу 11 встречно основному потоку, проходящему через колесо 6 вентилятора. Количество проходящего воздуха по дополнительному каналу 11 регулируется заслонкой 13.

Исследование схемы предлагаемого изобретения в сравнении с прототипом проводилось на модели диаметрального вентилятора согласно ГОСТа 10921-90 [3] . Колесо вентилятора, имеющее наружный диаметр I₂= 0,3 м и полезную ширину В=0,1 м, консольно крепилось на валу электродвигателя и имело частоту вращения n=980 мин^-1, рабочее колесо содержало число лопаток Z=16, которые имели толщину t=0,001 м, длину хорды l_x=0,059 м и угол установки на наружном диаметре β= 164^o. Замеры параметров воздушного потока осуществлялись с помощью трубки Пито-Прандтля и микроманометра ММН-240. Изменение режима работы вентилятора проводилось сменными перфорированными заслонками, устанавливаемыми в выходном сечении нагнетательной трубы, и регулировочной заслонкой 13, перекрывающей проходное сечение дополнительного канала 11.

Из анализа представленных на фиг. 2 зависимостей полного (Р_v), динамического (Р_d) давлений и КПД (η) от общего расхода (Q) воздуха вентилятором следует, что аэродинамические показатели предлагаемого изобретения с увеличением глубины (Н) дополнительного канала до 0,03-0,04 м улучшаются. Показатели полного давления (Р) в рабочем режиме имеют полого падающие характеристики, а значения КПД (η) - максимальные показатели, что обусловливает стабильный режим работы вентилятора. Это объясняется тем, что при отводе части нагнетаемого воздуха по дополнительному каналу снижается сопротивление нагнетательной ветви вентилятора, и центр вихря циркулирующего воздушного потока перемещается в направлении, совпадающем с вращением его ротора. Это увеличивает зону нагнетания основного потока, а соответственно, общее давление и КПД.

Преимуществом предлагаемого изобретения по сравнению с прототипом является увеличение напора и повышение устойчивой работы вентилятора, а также расширенный диапазон использования.

Литература
1. А.с. 1314144 СССР, МКИ 4 F 04 D 17/04. Диаметральный вентилятор/ Н.П. Сычугов, А. И. Бурков, Н. И. Грабельковский и др. 4002135/25-06; Заявлено 27.11.85//Открытия. Изобретения. - 1987. - 20.

2. Патент 2166671 РФ, МКИ 7 F 04 D 17/04. Противоточный диаметральный вентилятор/Н.П.Сычугов, В.Е.Саитов, Н.В.Жолобов, Р.Р.Гатауллин. 99127392/06; Заявлено 21.12.99//Изобретения. Полезные модели. - 2001. - 13 - прототип.

3. ГОСТ 10921-90. Вентиляторы радиальные и осевые. Методы аэродинамических испытаний. - М.: Издательство стандартов, 1991. - 32 с.

Противоточный диаметральный вентилятор предназначен для использования в области вентиляторостроения, в промышленном и сельскохозяйственном производстве. Вентилятор содержит дополнительный канал. Последний сообщается с выходным патрубком. Дополнительный канал образован установкой смежной относительно корпуса вентилятора стенки. Последняя имеет на выходной кромке регулировочную заслонку. Обеспечивается снижение металлоемкости вентилятора, уменьшение общего сопротивления воздушной системы. 2 ил.

Противоточный диаметральный вентилятор, содержащий корпус с входным отверстием и выходным патрубком и разделяющей их плоской стенкой, снабженной жалюзийной решеткой, установленное в корпус рабочее колесо, сопрягающуюся, например, по логарифмической спирали с входной кромкой корпуса вентилятора, выше входного отверстия, прямолинейную стенку, установленную параллельно разделяющей плоской стенке и образующую входной канал, отличающийся тем, что он снабжен сообщающимся с выходным патрубком дополнительным каналом, образованным установкой смежной относительно корпуса вентилятора стенки, имеющей на выходной кромке регулировочную заслонку.