ВЕНТИЛЯТОРНАЯ УСТАНОВКА Российский патент 2006 года по МПК F04D27/00 

Изобретение относится в вентиляторной технике, а именно к вентиляторным установкам с несколькими вентиляторами, применяемым для вентиляции промышленных и иных помещений с повышенными требованиями безаварийности, надежности и бесперебойности в работе.

Известна вентиляторная установка, описанная в способе ее промышленных испытаний по авторскому свидетельству СССР №422996, МПК F 04 D 27/00, опубликованному 05.04.1974 г. [1], содержащая вентиляционный короб, по меньшей мере, один рабочий и, по меньшей мере, один дублирующий вентиляторы и переключающее устройство, расположенное перед входом в вентиляторы, каждый из вентиляторов содержит входной коллектор и рабочее колесо, кинематически связанное с двигателем.

Наличие автономных коробов, в которых размещены рабочий и дублирующий вентиляторы, подсоединенные с помощью переключающих устройств к вентиляционной сети, приводит к увеличению габаритов установки и усложнению конструкции, что является недостатком данной вентиляторной установки [1], принятой за наиболее близкий аналог.

Технической задачей данного изобретения является повышение надежности работы вентиляторной установки. Достигаемый технический результат заключается в уменьшении габаритов установки. Технический результат состоит также в улучшении условий монтажа и демонтажа установки в системах вентиляции и снижении эксплуатационных затрат за счет укрепления конструкции вентиляторной установки.

Поставленная задача решена благодаря тому, что в вентиляторной установке, содержащей, как и в наиболее близком аналоге [1], короб, по меньшей мере, один рабочий и, по меньшей мере, один дублирующий вентиляторы, переключающее устройство, каждый из вентиляторов содержит входной коллектор и рабочее колесо, кинематически связанное с двигателем, но в отличие от наиболее близкого аналога [1] в каждом вентиляторе рабочее колесо образовано покрывным и основным дисками и размещенными между ними назад загнутыми лопатками, входной коллектор выполнен с симметричным криволинейным профилем в продольном сечении и расположен с образованием конфузорного зазора между поверхностями покрывного диска и входного коллектора, ось вращения рабочего колеса параллельна оси симметрии входного коллектора, короб выполнен в виде модульного блока, имеющего корпус, в котором размещены рабочие и дублирующие вентиляторы, разделенные между собой перегородкой с образованием каналов между соответствующими поверхностями стенок корпуса и перегородки, площадь поперечного сечения канала, проходящего через лопатки рабочего колеса, составляет не менее 2,4 площади окружности, описываемой концами лопаток расположенного в канале рабочего колеса, расстояние между стенками, по меньшей мере, одного из каналов в одном из диаметральных сечений корпуса составляет 1,01...1,15 диаметра окружности, описываемой концами лопаток, а между поверхностями стенок указанного канала, входного коллектора и покрывного диска образована вихревая полость, в которой установлен, по меньшей мере, один вихрегаситель.

Вентиляторная установка характеризуется тем, что кожух выполнен с прямоугольной формой поперечного сечения каналов.

Вентиляторная установка характеризуется тем, что переключающее устройство выполнено в виде, по меньшей мере, одной поворотной створки, соединенной с торцевой частью корпуса.

Вентиляторная установка характеризуется тем, что поворотная створка соединена с перегородкой с возможностью вращения относительно перегородки.

При этом поворотная створка расположена перед входными коллекторами и перегородка расположена вертикально.

Вентиляторная установка характеризуется тем, что поворотная створка соединена с одной из стенок корпуса.

Вентиляторная установка характеризуется тем, что переключающее устройство выполнено в виде воздушных клапанов, установленных на одном из торцов каждого из вентиляторов.

При этом воздушный клапан установлен на выходе каждого из вентиляторов.

Вентиляторная установка характеризуется тем, что вихрегаситель выполнен в виде направляющего аппарата, содержащего, по меньшей мере, одну пластину, расположенную в вихревой полости вдоль короткой стороны канала.

При этом по меньшей мере одна из пластин направляющего аппарата соединена со стенкой корпуса и с входным коллектором.

Вентиляторная установка характеризуется тем, что, по меньшей мере, одна из стенок корпуса каждого из вентиляторов оснащена съемной крышкой.

Вентиляторная установка характеризуется тем, что, по меньшей мере, на одной из торцевых частей корпуса установлен соединительный патрубок.

При этом патрубок может выполняться съемным или составлять с корпусом единое целое.

Сущность изобретения поясняется чертежами.

На фиг.1 показан продольный разрез, вид сверху.

На фиг.2 показан разрез А-А фиг.1.

На фиг.3 показан разрез Б-Б на фиг.1.

На фиг.4 представлен выносной элемент В.

На фиг.5 представлена зависимость коэффициента статического давления ψ от соотношения S/S_PK площади поперечного сечения канала и рабочего колеса при постоянной величине коэффициента расхода ϕ: ψ=f(S/S_PK) при ϕ=const.

На фиг.6 представлена зависимость статического давления производительности вентиляторной установки с двумя вентиляторами: Psν=f(Q).

Реализация изобретения.

Вентиляторная установка содержит корпус 1, по меньшей мере, один рабочий 2 и, по меньшей мере, один дублирующий 3 вентиляторы, разделенные между собой перегородкой 4 с образованием каналов 5 между поверхностями перегородки 4 и стенок 6 корпуса 1. Каждый из вентиляторов 2 и 3 содержит рабочее колесо 7 с радиальными назад загнутыми лопатками 8, расположенными между основным 9 и покрывным 10 дисками, и входной коллектор 11. Рабочее колесо 7 кинематически связано, например, посредством ступицы 12, ременной передачи (на фиг. не показано) и т.п. образом с двигателем 13, причем основной 2 и резервный 3 вентиляторы оснащены собственным двигателем 13. Входной коллектор 11 выполнен с симметричным криволинейным профилем, образующим конфузорный зазор 14 между покрывным диском 10 и входным коллектором 11. В плоскости, перпендикулярной оси симметрии входного коллектора 11 в месте установки рабочего колеса 7, отношение площади S поперечного сечения канала 5 к площади S_рк=πD²/4, описываемой концами лопаток 8 рабочего колеса 7, составляет не менее 2,4 (S/S_рк≥2,4), а расстояние В между стенками канала 5 в поперечном сечении, проходящем через кромки лопаток 8 рабочего колеса 7, составляет 1,01≤B/D≤1,15 диаметра D окружности, описываемой концами лопаток 8 рабочего колеса 7 (далее - диаметр рабочего колеса 7). Между стенками 6 канала 5, поверхностями входного коллектора 11 и покрывного диска 10 образована торообразная вихревая полость 15, в которой установлен вихрегаситель, выполненный, например, в виде направляющего аппарата с пластинами 16. При этом по меньшей мере одна из пластин 16 направляющего аппарата соединена со стенкой 6 корпуса 1 и с входным коллектором 11.

В передней торцевой части корпуса 1 расположено переключающее устройство, которое может располагаться как перед корпусом 1, так и за ним, и выполняться в виде створки 17, шарнирно соединенной с перегородкой 4 или стенками 6 корпуса 1, либо в виде воздушного клапана (на фиг. не показан). В передней торцевой части корпуса 1 может устанавливаться входной соединительный патрубок 18, а в задней торцевой части корпуса 1 - выходной соединительный патрубок 19. Корпуса 1 вентиляторной установки могут выполняться в виде кожуха 20, при этом корпус 1 каждого вентилятора или кожух 20 вентиляторной установки оснащен, по меньшей мере, одной съемной крышкой, причем в вентиляторных установках с небольшим диаметром рабочего колеса 7 съемная крышка выполнена в виде смотровых люков (на фиг. не показаны), а в вентиляторных установках больших размеров - в виде гермодверей (на фиг. не показаны).

В предпочтительном варианте выполнения вентиляторная установка содержит рабочий 2 и резервный 3 вентиляторы, каждый из которых оснащен двигателем 13, при этом корпуса 1 вентиляторов выполнены в виде кожуха 20 с перегородкой 4, которая расположена перпендикулярно длинной стороне кожуха 20 или короткой стороне канала 5. На стенках кожуха 20 установлены панели с шумопоглощающим материалом (на фиг. не показано). К кожуху 20 присоединены входной 18 и выходной 19 соединительные патрубки, перегородка 4 расположена вертикально и на входе в вентиляторы шарнирно соединена с поворотной створкой 17, оснащенной приводом ее поворота (на фиг. не показан). При выполнении переключающего устройства в виде воздушных клапанов они установлены на выходе из вентиляторов (на фиг. не показано). Сечения каналов 5 выполнены прямоугольными с размерами А и В между соответственно короткими и длинными стенками канала 4 в поперечном сечении, проходящем через кромки лопаток 7 рабочего колеса 6, причем размеры А и В каналов 5, отношение площади S=AB поперечного сечения каждого из каналов 5 к площади S_рк расположенного в канале 5 рабочего колеса 7 составляет 3,4...4,0, а расстояние В находится в пределах 1,01...1,05 диаметра D рабочего колеса 7, диаметры D рабочих колес 7 рабочего 2 и дублирующего 3 вентиляторов выполнены одинаковыми: S/S_рк=3,4...4,0; 1,01≤B/D≤1,05.

Вентиляторная установка работает следующим образом.

Створка 17, шарнирно соединенная с перегородкой 4 или стенками 6 корпуса 1, или воздушный клапан (на фиг. не показано), установленный, например, на выходе из вентиляторов, перекрывает один или несколько каналов 5 резервных вентиляторов 3, включают двигатели 13 одного или нескольких основных вентиляторов 2, которые разделены между собой перегородкой 4.

Вращающийся покрывной диск 10 создает кольцевое вихревое движение воздуха в вихревой полости 15. Течение на выходе из вращающегося рабочего колеса 7 имеет кинетическую энергию вращения и создает динамическое давление ρu²/2, где ρ - плотность воздуха, u - окружная скорость концов лопаток 8 на внешнем диаметре рабочего колеса 7. Часть потока, выходящая из рабочего колеса 7, подсасывается в вихревую полость 15 и, взаимодействуя с кольцевым вихрем, образует в ней торообразный вихрь. Введение в вихревую полость вихрегасителя, выполненного, например, в виде направляющего аппарата с пластинами 16, расположенными перед конфузорным зазором 14, позволяет разрушить торообразный вихрь и преобразовать его полное давление в статическое давление. Вследствие разности статического давления в вихревой полости 15 и на внутренней поверхности покрывного диска 10 формируется кольцевая струя воздуха, истекающая из кольцевого конфузорного зазора 14 на внутреннюю поверхность покрывного диска 10. При этом затягивается отрыв пограничного слоя (потока) на внутренней поверхности покрывного диска 10, что позволяет увеличить ширину H лопаток 8 (равную расстоянию между концами лопаток 8 в месте соединения с основным 9 и покрывным 10 дисками) вплоть до 0,38 диаметра D рабочего колеса 7 (H=0,38D) без ухудшения аэродинамических характеристик рабочего колеса 7. При соотношении площади S поперечного сечения канала 5 к площади S_PK расположенного в нем рабочего колеса 7, равном S/S_PK≥2,4 в плоскости, перпендикулярной оси симметрии входного коллектора 11 в месте установки рабочего колеса 7, поток за рабочим колесом 7 расширяется, скорость потока снижается. В результате, как показано на графике ψ=f(S/S_PK) при ϕ=const (фиг.5), повышается коэффициент ψ статического давления (равный отношению статического давления Psν к произведению плотности воздуха на квадрат окружной скорости лопатки рабочего колеса ψ=2Psν/ρu²) при постоянной величине коэффициента производительности ϕ=Q/u*S_PK, где Q - производительность вентилятора. При этом форма поперечного сечения канала 5 слабо влияет на восстановление давления. Это позволяет выполнять канал 5 различной формы. При сохранении указанного соотношения площадей и наличии в вихревой полости 15 вихрегасителя, выполненного, например, в виде пластины 16 концы лопаток 8 рабочего колеса 7 в плоскости, перпендикулярной оси симметрии входного коллектора 11 и проходящей через лопатки 8, могут располагаться очень близко от стенок 6 канала 5 вплоть до расстояния между стенками B=(1,01...1,15)D. Это позволяет уменьшить габариты вентиляторной установки.

При остановке рабочего вентилятора 2 (из-за отказа, для профилактического ремонта и по иным причинам) посредством поворота створки 18 или воздушного клапана (на фиг. не показан) перекрывают соответствующий канал 5 рабочего вентилятора 2 и открывают соответствующий канал 5 дублирующего вентилятора 3, затем включают двигатель 13 дублирующего вентилятора 3. Наличие дублирующего вентилятора 3 повышает надежность работы вентиляторной установки и обеспечивает вентиляцию промышленных и иных помещений с повышенными требованиями безаварийности, надежности и бесперебойности в работе.

Для одновременной работы рабочих 2 и дублирующих 3 вентиляторов переключающее устройство, выполненное, например, в виде поворотной створки 18, занимает среднее положение (в случае выполнения переключающего устройства в виде воздушных клапанов они все открываются), обеспечивая прохождение воздуха во входные коллекторы 11, и включаются все двигатели 13, приводящие во вращение, например, посредством соединения со ступицей 12, рабочие колеса 7. При этом, как показано на графике Psν=f(Q) на фиг.6, взаимное влияние соседних вентиляторов практически отсутствует. Это позволяет при сохранении величины статического и полного давления регулировать производительность вентиляторной установки как ступенчато, так и плавно посредством изменения оборотов одного или обоих вентиляторов 2, 3.

Размещение корпусов 1 основного 2 и дублирующего 3 вентиляторов в одном кожухе 20 позволяет увеличить прочность и жесткость вентиляторной установки. Это улучшает условия монтажа и демонтажа установки в системах вентиляции.

Представленная в описании совокупность признаков и степень раскрытия изобретения достаточны для разработки и изготовления вентиляторной установки с дублирующим вентилятором на любом специализированном предприятии.

ПЕРЕЧЕНЬ ПОЗИЦИЙ И ОБОЗНАЧЕНИЙ К ОПИСАНИЮ ИЗОБРЕТЕНИЯ «ВЕНТИЛЯТОРНАЯ УСТАНОВКА»

1 - корпус вентиляторной установки;

2 - рабочий вентилятор;

3 - дублирующий вентилятор;

4 - перегородка, разделяющая вентиляторы между собой;

5 - канал, образованный между поверхностями перегородки 4 и стенок 6 корпуса 1;

6 - стенки корпуса 1;

7 - рабочее колесо вентилятора 2;

8 - радиальные назад загнутые лопатки;

9 - основной диск;

10 - покрывной диск;

11 - входной коллектор;

12 - ступица рабочего колеса 7;

13 - двигатель;

14 - конфузорный зазор между покрывным диском 10 и входным коллектором 11;

15 - вихревая полость, образованная между стенками 6 канала 5 и поверхностями входного коллектора 11 покрывного диска 10;

16 - пластина направляющего аппарата вихрегасителя;

17 - створка, шарнирно соединенная с перегородкой 4 или стенками 6 корпуса 1;

18 - входной соединительный патрубок;

19 - выходной соединительный патрубок;

20 - кожух вентиляторной установки.

S - площадь поперечного сечения канала 5;

S_PK=πD²/4 - площадь рабочего колеса 6, равная площади окружности, описываемой концами лопаток 7;

D - диаметр окружности, описываемой концами лопаток 7 рабочего колеса 6 (диаметр рабочего колеса 6);

В - расстояние между длинными стенками канала 5 в поперечном сечении, проходящем через кромки лопаток 7 рабочего колеса 6;

А - расстояние между короткими стенками канала 5 в поперечном сечении, проходящем через кромки лопаток 7 рабочего колеса 6;

ψ=2Psν/u² - коэффициент статического давления вентилятора,

ϕ=Q/u*S_рк - коэффициент производительности вентилятора,

Psν - статическое давление вентилятора,

Q - производительность вентилятора,

ρ - плотность воздуха,

u - окружная скорость концов лопаток 7 на внешнем диаметре рабочего колеса 6,

Н - ширина лопатки рабочего колеса 7.

Изобретение относится к вентиляторным установкам с дублирующим вентилятором и обеспечивает получение технического результата, заключающегося в повышении надежности работы, уменьшении габаритов, улучшении условий монтажа и демонтажа вентиляторной установки. Вентиляторная установка содержит рабочий 2 и дублирующий 3 вентиляторы, размещенные в кожухе и разделенные между собой перегородкой 4 с образованием каналов между стенками и перегородкой 4, переключающее устройство, выполненное в виде створки 17 или воздушного клапана. Каждый из вентиляторов 2 и 3 содержит двигатель 13, соединенный ступицей 12 с рабочим колесом, образованным основным 9 и покрывным 10 дисками и загнутыми назад лопатками 8, входной коллектор 11, расположенный в вихревой полости вихрегаситель, выполненный в виде спрямляющего аппарата с пластинами. При остановке вентилятора 2 включается вентилятор 3, а при их одновременной работе можно регулировать производительность установки. 13 з.п. ф-лы, 6 ил.

1. Вентиляторная установка, содержащая короб, по меньшей мере, один рабочий и, по меньшей мере, один дублирующий вентиляторы, переключающее устройство, расположенное перед входом в вентиляторы, каждый из вентиляторов содержит входной коллектор и рабочее колесо, кинематически связанное с двигателем, отличающаяся тем, что рабочее колесо каждого из вентиляторов образовано покрывным и основным дисками и размещенными между ними назад загнутыми лопатками, входной коллектор выполнен с симметричным криволинейным профилем в продольном сечении корпуса и расположен с образованием конфузорного зазора между поверхностями покрывного диска и входного коллектора, ось вращения рабочего колеса параллельна оси симметрии входного коллектора, короб выполнен в виде модульного блока, имеющего корпус, в котором размещены рабочие и дублирующие вентиляторы, разделенные между собой перегородкой с образованием каналов между соответствующими поверхностями стенок корпуса и перегородки, площадь поперечного сечения канала, проходящего через лопатки рабочего колеса, составляет не менее 2,4 площади окружности, описываемой концами лопаток расположенного в канале рабочего колеса, расстояние между стенками, по меньшей мере, одного из каналов в одном из диаметральных сечений корпуса составляет 1,01÷1,15 диаметра окружности, описываемой концами лопаток, а между поверхностями стенок указанного канала, входного коллектора и покрывного диска образована вихревая полость, в которой установлен, по меньшей мере, один вихрегаситель.2. Установка по п.1, отличающаяся тем, что корпус выполнен с прямоугольной формой поперечного сечения каналов.3. Установка по п.1, отличающаяся тем, что переключающее устройство выполнено в виде, по меньшей мере, одной поворотной створки, соединенной с торцевой частью корпуса.4. Установка по п.3, отличающаяся тем, что поворотная створка соединена с перегородкой с возможностью вращения относительно перегородки.5. Установка по п.4, отличающаяся тем, что поворотная створка и перегородка расположены вертикально.6. Установка по п.3, отличающаяся тем, что поворотная створка соединена с одной из стенок корпуса.7. Установка по п.1, отличающаяся тем, что переключающее устройство выполнено в виде воздушного клапана, установленного на одном из торцов каждого из вентиляторов.8. Установка по п.7, отличающаяся тем, что воздушный клапан установлен на выходе каждого из вентиляторов.9. Установка по п.1, отличающаяся тем, что вихрегаситель выполнен в виде направляющего аппарата, содержащего, по меньшей мере, одну пластину, расположенную в вихревой полости вдоль короткой стороны канала.10. Установка по п.9, отличающаяся тем, что, по меньшей мере, одна из пластин направляющего аппарата соединена со стенкой корпуса и с входным коллектором.11. Установка по п.1, отличающаяся тем, что, по меньшей мере, одна из стенок корпуса каждого из вентиляторов оснащена съемной крышкой.12. Установка по п.1, отличающаяся тем, что, по меньшей мере, на одной из торцевых частей корпуса установлен переходной соединительный патрубок.13. Установка по п.12, отличающаяся тем, что патрубок выполнен съемным.14. Установка по п.12, отличающаяся тем, что патрубок составляет с корпусом единое целое.