ЦЕНТРОБЕЖНЫЙ ВЕНТИЛЯТОР Российский патент 2004 года по МПК F04D29/28 F04D29/66 

Изобретение относится к области энергетического машиностроения, в частности к конструкции центробежных вентиляторов и компрессоров.

Известны лопаточные машины, в которых для уменьшения уровня аэродинамического шума применяют наклонные языки.

Известна конструкция центробежного вентилятора, состоящая из лопаточного рабочего колеса и корпуса, включающего спиральный участок, диффузор и язык между ними (Соломахова Т.С., Чебышева К.В. Центробежные вентиляторы. Аэродинамические схемы и характеристики. Справочник. М.: Машиностроение, 1980). В такой конструкции выходящий из рабочего колеса поток газа имеет неоднородное поле скоростей и давления, обусловленное шагом лопаток. Неоднородный поток взаимодействует с языком корпуса и вызывает повышенный уровень шума на лопаточной частоте или кратной ей и оценивается по формуле: f=knz/60 (Гц), где к= 1, 2, 3,... - коэффициент кратности; n - число оборотов рабочего колеса в минуту; z - число лопаток рабочего колеса.

Уменьшить уровень шума от неоднородности потока можно путем увеличения зазора между наружным радиусом рабочего колеса и радиусом расположения языка. Увеличение этого расстояния приводит к постепенному снижению неоднородности потока, а следовательно, приводит к снижению уровня шума. Но увеличение расстояния между рабочим колесом и языком приводит к снижению кпд лопаточной машины.

Известна конструкция центробежного вентилятора, выбранная в качестве прототипа, содержащая рабочее колесо с лопатками и корпус, состоящий из спиральной части, диффузора и языка в месте перехода спиральной части в диффузор (Г. А. Хорошев, Ю.И. Петров, Н.Ф.Егоров. Шум судовых систем вентиляции и кондиционирования воздуха. Л.: Судостроение, 1974, с.106, рис.60). Уменьшение аэродинамического шума на лопаточной частоте и кратных ей частотах достигается за счет применения наклонного языка по всей ширине спирального корпуса. Это приводит к снижению интенсивности воздействия неравномерного поля скоростей и давления на поверхности языка, вследствие чего уменьшается и шум от неоднородности потока.

Недостатком данной конструкции является то, что из-за наклона языка одна его часть оказывается более удаленной от рабочего колеса и в этой области увеличиваются потери, что ведет к снижению экономичности машины. Кроме того, применение наклонного языка вызывает увеличение его длины и усложнение конструкции диффузора, так как большая длина наклонного языка приводит к тому, что зазор между рабочим колесом и языком, переменный по длине языка и в некоторой части языка, может превысить допустимые пределы, что приводит к увеличению потерь энергии.

Техническим результатом представляемого изобретения является снижение уровня шума и повышение кпд центробежного вентилятора.

Указанный технический результат достигается следующим образом. Центробежный вентилятор содержит рабочее колесо с лопатками и корпус, состоящий из спиральной части, диффузора и языка в месте перехода спиральной части в диффузор. Согласно изобретению концевая кромка языка имеет форму ломаной линии, состоящей, по меньшей мере, из трех прямолинейных участков, один из которых расположен напротив рабочего колеса под наклоном к оси последнего. Два крайних участка, прилегающих к корпусу, параллельны оси рабочего колеса.

Предложенная форма концевой кромки языка позволяет снизить уровень шума так же, как и в прототипе, но уменьшение длины наклонной части снижает потери, которые сопровождают прототип.

Кроме того, один крайний участок кромки языка может быть соединен с участком, выполненным под наклоном к оси рабочего колеса, а между участком, выполненным с наклоном к оси рабочего колеса, и другим крайним участками может быть выполнен еще один участок, перпендикулярный крайнему. Это другой возможный вариант выполнения кромки языка.

Целесообразно крайние участки расположить на одной прямой. Это позволит максимально снизить потери за счет обеспечения минимальных одинаковых зазоров между рабочим колесом и крайними участками языка. Одинаковые зазоры обеспечат минимальные потери. А уровень шума будет снижен тем, что наклонный участок, расположенный напротив колеса, обеспечит выравнивание скорости и давления потока.

Изобретение поясняется чертежами.

На фиг.1 представлен общий вид центробежного вентилятора.

На фиг.2 - вид А на фиг.1.

На фиг.3 представлена форма кромки языка и его расположение относительно рабочего колеса.

На фиг.4 представлена другая форма кромки языка.

Центробежный вентилятор (фиг.1 и 2) состоит из рабочего колеса 1 с рабочими лопатками, установленного в корпусе 2 со спиральным каналом 3, концевым диффузором 4 и языком 5 между ними.

На фиг.3 показан ступенчатый язык 5, у которого имеются два крайних участка 6, 7, параллельных оси рабочего колеса 1 (фиг.2), и участок 8, расположенный с наклоном к оси рабочего колеса 1. Наклонный участок 8 расположен напротив рабочего колеса 1. Кромка языка 5 может быть составлена из четырех участков: двух крайних - 6 и 7, участка 8 и участка 9, перпендикулярного крайнему участку 7 (фиг.4). При этом крайние участки 6 и 7 могут располагаться на одной линии.

При вращении рабочего колеса 1 воздух или газ поступает в рабочее колесо 1, получает энергию от лопаток рабочего колеса 1 и выходит в спиральный канал 3 корпуса 2 и диффузор 4, взаимодействуя с языком 5. При этом участок 8 кромки языка 5 выравнивает поле скоростей потока, снижая аэродинамический шум. Участки 6 и 7 уменьшают потери энергии, повышая кпд вентилятора. В конструкции на фиг.4 при работе вентилятора потери энергии будут минимальными, так как участки 6 и 7 равно удалены от рабочего колеса 1 в радиальном направлении (т.е. параллельны оси рабочего колеса 1).

Таким образом, предлагаемая конструкция позволяет снизить шум, повысить кпд и использовать более компактную конструкцию диффузора за счет уменьшения длины наклонного участка 8 по сравнению с конструкцией прототипа.

Вентилятор предназначен для использования в области энергетического машиностроения. Вентилятор содержит концевой диффузор с языком. Концевая кромка последнего имеет форму ломаной линии. Последняя состоит по меньшей мере из трех прямолинейных участков. Один из участков расположен напротив рабочего колеса с наклоном к оси последнего. Два оставшихся крайних участка прилегают к корпусу и параллельны оси рабочего колеса. Крайние участки расположены на одной прямой. Обеспечивается снижение уровня шума и повышение кпд центробежного вентилятора. 2 з.п.ф-лы, 4 ил.

1. Центробежный вентилятор, состоящий из рабочего колеса с лопатками, которое размещено в корпусе, содержащем спиральный отводной канал и концевой диффузор с языком между ними, отличающийся тем, что концевая кромка языка имеет форму ломаной линии, состоящей, по меньшей мере, из трех прямолинейных участков, один из которых расположен напротив рабочего колеса под наклоном к оси последнего, а два крайних участка, прилегающих к корпусу, параллельны оси рабочего колеса.2. Центробежный вентилятор по п.1, отличающийся тем, что один крайний участок соединен с участком, выполненным под наклоном к оси рабочего колеса, а между участком, выполненным под наклоном к оси рабочего колеса, и другим крайним участком выполнен дополнительный участок, перпендикулярный крайнему.3. Центробежный вентилятор по п.2, отличающийся тем, что крайние участки расположены на одной прямой.