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

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

Известен диаметральный вентилятор, содержащий спиральный 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 циркулирующего воздушного потока способствует снижению уровня шума и расширению диапазона устойчивой работы диаметрального вентилятора.

Однако у известного диаметрального вентилятора изменение направления воздушного потока на входе и выходе составляет 120...150^o. Такой характер движения воздуха в проточной части диаметрального вентилятора затрудняет его компактную вписываемость, например, как в зерноочистительные машины, так и при использовании его для вентиляции различных промышленных помещений.

Наиболее близким по техническому решению и достигаемому результату к предлагаемому изобретению относится прямоточный диаметральный вентилятор, содержащий корпус с всасывающим и нагнетательным патрубками, установленные в корпусе два лопаточных рабочих колеса и расположенный между ними перепускной канал, образованный внутренними обводами патрубков. Кроме того, эти обводы выполнены плоскими и расположены параллельно один к другому [2] - прототип.

Известный диаметральный вентилятор обеспечивает прямоточность нагнетания воздушного потока. Однако недостатком данного вентилятора является то, что он имеет длинный воздушный тракт, обусловливающий потери на трение воздушного потока о стенки каналов, а следовательно, снижение напора воздуха и КПД. Кроме того, поскольку вентилятор снабжен двумя рабочими колесами, то увеличивается металлоемкость и затраты мощности на генерирование воздушного потока.

Задача, которую необходимо решить, заключается в повышении напора воздуха и КПД за счет дополнительного всасывания воздушного потока, обусловливающее уменьшение сопротивления всасывающей ветви.

Поставленная задача решена с помощью прямоточного диаметрального вентилятора, содержащего спиральный корпус с всасывающим и нагнетательным патрубками и разделяющей их плоской стенкой, снабженной жалюзийной решеткой, и установленное в корпусе лопаточное рабочее колесо, при этом на всасывающем патрубке вентилятора в направлении оси его вращения в зоне, примыкающей к нагнетательному патрубку, выполнено окно.

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

При выполнении на всасывающем патрубке вентилятора в направлении оси его вращения в зоне, примыкающей к нагнетательному патрубку, окна достигается за счет дополнительного всасывания через него воздушного потока повышение напора воздуха и КПД. Это объясняется тем, что при всасывании части воздуха вентилятором через данное окно сопротивление его всасывающей ветви снижается. В результате этого центр вихря циркулирующего потока перемещается в направлении, совпадающем с направлением вращения лопаточного рабочего колеса, что обусловливает увеличение зоны нагнетания основного потока, а соответственно, повышение давления и КПД.

Кроме того, наличие только одного лопаточного рабочего колеса обусловливает снижение металлоемкости, уменьшение габаритных размеров вентилятора, снижение затрат мощности на генерирование воздушного потока, а также компактную вписываемость его в пневмосистемы зерноочистительных машин.

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 прямоточного диаметрального вентилятора, на фиг. 2 - аэродинамические характеристики данного вентилятора.

Прямоточный диаметральный вентилятор содержит спиральный корпус 1 с всасывающим 2 и нагнетательным 3 патрубками и разделяющую их плоскую стенку 4 с жалюзийной решеткой 5, а также установленное в корпусе 1 лопаточное рабочее колесо 6. Кроме того, на всасывающем патрубке 2 в направлении оси его вращения в зоне, примыкающей к нагнетательному патрубку 3, выполнено окно 7.

Прямоточный диаметральный вентилятор работает следующим образом.

При вращении лопаточного рабочего колеса 6 воздушный поток через всасывающий патрубок 2 и окно 7 подводится к колесу 6, захватывается его лопатками и проходит межлопаточные каналы в центростремительном направлении внутрь колеса 6, а затем в центробежном направлении вновь проходит межлопаточные каналы колеса 6 и далее подается в нагнетательный патрубок 3. Корпус 1 при всасывании воздуха через патрубок 2 обеспечивает плавный, безударный и безотрывный подвод его к лопаточному рабочему колесу 6, а при выходе из него формирует и направляет в нагнетательный патрубок 3. Стенка 4 разделяет входящий и выходящие воздушные потоки. При этом образуется вихрь, центр которого стабилизируется жалюзийной решеткой 5, обусловливающей снижение уровня шума и расширение диапазона устойчивой работы диаметрального вентилятора.

Исследование схемы предлагаемого изобретения проводилось на модели диаметрального вентилятора согласно ГОСТу 10921-90 [3]. Лопаточное рабочее колесо 6 вентилятора имело наружный диаметр D₂=0,3 м и полезную ширину В=0,1 м, а частота вращения его составляла n=1070 мин^-1. Колесо 6 имело z=16 лопаток, установленных под углом на наружном диаметре β₂ = 163^°. Толщина лопаток составляла t=0,001 м, а длина их хорды - L_x=0,059 м. Замеры параметров воздушного потока осуществлялись с помощью трубки Пито-Прандтля и микроманометра ММН-240. Потребляемую вентилятором мощность определяли электрическим способом. Изменение режима работы вентилятора проводилось сменными перфорированными заслонками, устанавливаемыми в выходном сечении нагнетательной трубы.

Анализируя приведенные на фиг. 2 зависимости полного P_ν, динамического Р_d давлений и КПД η от расхода Q воздуха вентилятором, следует, что на всех режимах работы с увеличением величины Н открытия окна 7 значения P_ν и η возрастают и имеют максимальные показатели при Н=0,15 м. Это объясняется снижением сопротивления движению воздуха в лопаточное рабочее колесо 6, обусловливающего перемещение вихря циркулирующего потока в направлении, совпадающем с направлением вращения колеса, и увеличение зоны нагнетания основного потока, а соответственно, повышение полного давления и КПД. Следует отметить, что зависимости P_ν = f(Q) выражаются монотонно "ниспадающей" ветвью, что свидетельствует об устойчивой работе вентилятора на всем диапазоне изменения производительности.

Преимуществом предлагаемого изобретения по сравнению с прототипом является компактность устройства, снижение металлоемкости конструкции, увеличение напора воздуха и КПД
Источники информации
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 27.11.86// Открытия. Изобретения. -1987. - 20.

2. А.с. 1112151 СССР, МКИ 3 F 04 D 17/04. Прямоточный диаметральный вентилятор / Н. П. Сычугов, А.И. Бурков, Н.И. Одинцов и др. - 3425769/25-06; Заявлено 16.04.82// Открытия. Изобретения. -1984. - 33 -прототип.

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

Прямоточный диаметральный вентилятор предназначен для использования в области вентиляторостроения, в промышленном и сельскохозяйственном производстве. Вентилятор содержит всасывающий патрубок. На всасывающем патрубке в зоне примыкания его к нагнетательному патрубку выполнено окно. Последнее располагается в направлении оси вращения всасывающего патрубка. Обеспечивается уменьшение габаритных размеров вентилятора, снижение затрат мощности на генерирование воздушного потока. 2 ил.

Прямоточный диаметральный вентилятор, содержащий спиральный корпус с всасывающим и нагнетательным патрубками и разделяющей их плоской стенкой, снабженной жалюзийной решеткой, и установленное в корпус лопаточное рабочее колесо, отличающийся тем, что на всасывающем патрубке вентилятора в направлении оси его вращения в зоне, примыкающей к нагнетательному патрубку, выполнено окно.