ЦЕНТРОБЕЖНЫЙ ВЕНТИЛЯТОР ДЛЯ ВЫДУВАНИЯ ВОЗДУХА (ВАРИАНТЫ) Российский патент 2007 года по МПК F04D17/00 F04D29/66 

Настоящее изобретение относится к центробежному вентилятору для выдувания воздуха, а более конкретно к центробежному вентилятору для выдувания воздуха, который улучшает эффективность центробежного вентилятора, снижает шум, вызванный перемещением воздуха через конструкцию кожуха и раструба.

Воздухоочиститель - устройство, которое очищает воздух, фильтрует пыль, бактерии или им подобное из воздуха. В дальнейшем, для более легкого понимания, конструкция канала для потока воздуха, связанного с центробежным вентилятором, который используется для выдувания воздуха для одного варианта воздухоочистителя, будет описана наряду с конструкцией (принципом его работы) воздухоочистителя. Для одной формы такого воздухоочистителя на фиг.1 изображен перспективный вид типового воздухоочистителя, а на фиг.2 - продольный разрез по линии А-А воздухоочистителя, изображенного на фиг.1.

Конструкция воздухоочистителя включает корпус 100, который поддерживается на заданном расстоянии снизу ножками 110, воздуходувное устройство 120 для принудительного втягивания воздуха снаружи воздухоочистителя и выдувания снова наружу через воздухоочиститель и блок фильтров 130 для фильтрации пыли или бактерий из воздуха, попадающих в воздухоочиститель снаружи корпуса 100.

Воздуходувное устройство 120 имеет всасывающее отверстие 121 для всасывания воздуха в воздухоочиститель, центробежный вентилятор 123 для создания необходимой силы всасывания, электродвигатель 125, соединенный с центробежным вентилятором при помощи вращающегося вала 126 и предназначенный для обеспечения его вращения, и выпускное отверстие 127 для выпуска очищенного воздуха. Раструб 129, имеющий отверстия для пропускания воздуха, установлен под центробежным вентилятором 123. Дополнительно центробежный вентилятор 123 окружен кожухом 128, формирующим канал для потока для направления очищенного воздуха, выпущенного из центробежного вентилятора 123.

В большинстве случаев для ясности центробежный вентилятор 123 может быть разделен на пластину вентилятора 123a, имеющую форму диска с выемкой в центре, и множество лопастей 123b, установленных равномерно на краях пластины вентилятора 123a. Концы лопастей 123b соединены круговым периферийным кольцом 123c, а круговое периферийное кольцо 123c служит для предотвращения деформации лопастей 123b или их выхода из строя при очень быстром вращении. На выпуклой части (которая становится утопленной частью на противоположной стороне) в центре пластины вентилятора 123a выполнено соединительное отверстие вращательного вала 123e, в которое вставляется вращательный вал 126 электродвигателя 125 для передачи вращательной силы электродвигателя 125 вентилятору 123 (более конкретно, пластине вентилятора 123a). То есть электродвигатель 125 установлен в утопленной части 123d, которая является ограниченным пластиной вентилятора 123a и лопастями 123b пространством.

Блок 130 фильтров содержит различные типы фильтров, например свободный фильтр, фильтр электростатического осаждения, фильтр HEPA, дезодорирующий фильтр и т.д., собранные и установленные в нем. Чтобы вынуть и очистить фильтры блока 130 фильтров, дверца для замены фильтров (не показана) выполнена на корпусе 100, окружающем блок фильтров. Каждый из этих фильтров известен, и их детальное описание будет опущено.

Всасывающее 121 и выпускное 127 отверстия выполнены соответственно на боковой поверхности 119 и верхней поверхности 115 корпуса 100. Блок управления (не показан) для управления числом оборотов электродвигателя 125 и степенью "открытия" и "закрытия" выпускного отверстия 127 размещен выше воздуходувного устройства 120. Различные типы кнопок 117 управления, таких как вкл./выкл., соединены с блоком управления и установлены на передней поверхности 113 корпуса 100.

Принцип работы такого воздухоочистителя будет описан ниже.

Сначала запускают центробежный вентилятор 123, соединенный вращательным валом 126 с электродвигателем 125, поскольку электродвигатель 125 вращается под контролем блока управления. Соответственно, образуется разность давлений, происходящая между передней поверхностью и задней поверхностью лопастей 123b центробежного вентилятора 123, вызывая таким образом перемещение.

Поскольку образуется высокая разность давлений между задней и передней частью раструба 129 вдоль кожуха 128, воздух всасывается в сторону утопленной части 123d центробежного вентилятора 123 через всасывающее отверстие 121 и блок 130 фильтров. Таким образом, воздух поступает в воздухоочиститель через всасывающее отверстие 121 и проходит через блок 130 фильтров, пока не достигнет выпускного отверстия 127, таким образом очищаясь от примесей (относится к воздушному потоку (F)).

В работающем таким образом воздухоочистителе конструкция кожуха 128 и раструба 129, формирующих канал для потока воздуха, который всасывается в центробежный вентилятор 123, обеспечивая движение и выпуск воздуха, становится важным фактором, влияющим на уровень шума воздухоочистителя и эффективность центробежного вентилятора.

Поэтому, для того чтобы понизить шум и увеличить эффективность центробежного вентилятора 123, увеличиваются требования на оптимизацию конструкции кожуха 128 и раструба 129.

Для достижения указанной цели центробежный вентилятор для выдувания воздуха, согласно настоящему изобретению, содержит раструб, который установлен в утопленной части центробежного вентилятора для выдувания воздуха и в который всасывается воздух, и кожух, образованный из изогнутой пластины, которая окружает внешнюю поверхность центробежного вентилятора и имеет форму кривой Архимеда, чтобы пропустить воздух, выпущенный из центробежного вентилятора, до выпускного отверстия, и который имеет угол расширения 5-6°, при котором пластины расширяются по направлению наружу по спирали, посредством чего улучшается эффективность центробежного вентилятора, и шум, вызванный перемещением воздуха, снижается благодаря оптимальной конструкции кожуха и раструба.

Сопровождающие чертежи, которые включены для дополнительного пояснения изобретения и являются частью настоящего описания, поясняют варианты изобретения и вместе с описанием служат для понимания принципа изобретения.

На чертежах:

Фиг.1 - вид типичного воздухоочистителя.

Фиг.2 - продольный разрез по линии А-А воздухоочистителя, изображенного на фиг.1.

Фиг.3 - вид в перспективе центробежного вентилятора для выдувания воздуха, изображенного на фиг.2.

Фиг.4 - схематический вид для объяснения прохождения потока согласно предпочтительному варианту настоящего изобретения.

Фиг.5 - вид для объяснения соотношений между раструбом, кожухом и центробежным вентилятором, изображенными на фиг.4, на которой он изображен схематично в выключенном состоянии.

Фиг.6 - концептуальная диаграмма для понимания принципов формирования кожуха, изображенного на фиг.5.

Фиг.7А - диаграмма, показывающая изменение шума в соответствии с изменением угла расширения кожуха, изображенного на фиг.4.

Фиг.7B - диаграмма, показывающая изменение шума в соответствии с изменением рабочего угла кожуха, изображенного на фиг.4.

Фиг.7C - диаграмма, показывающая изменение шума в соответствии с отношением радиуса искривленной части к внутреннему диаметру раструба, изображенному на фиг.4.

Фиг.7D - диаграмма, показывающая изменение шума в соответствии с отношением эксцентриситета раструба к внутреннему диаметру раструба фиг.4.

Фиг.8 - экспериментальная диаграмма, показывающая степень снижения шума при оптимальном прохождении потока.

Центробежный вентилятор для выдувания воздуха, согласно предпочтительному варианту настоящего изобретения, будет теперь описан подробно со ссылкой на сопровождающие чертежи. Далее одни и те же составные части на фиг.1-3 обозначены аналогичными позициями, как и на фиг.1 и 2, если это не оговорено иначе и они не имеют особых ссылочных позиций.

Фиг.4 показывает схематический вид для объяснения прохождения потока согласно предпочтительному варианту настоящего изобретения.

Как показано на фигуре, центробежный вентилятор 30 установлен в пространстве, ограниченном кожухом 40 и раструбом 50. При вращении центробежного вентилятора 30 воздух проходит через блок 130 фильтров и всасывается в утопленную часть 31 со стороны раструба 50, проходит через лопасти 33 и затем попадает в сторону выпускной части 41 кожуха 40 по внешней периферии центробежного вентилятора 30. Дополнительно, выпускная часть 41 кожуха 40 обращена к выпускному отверстию 127, открытому в корпусе воздухоочистителя 100.

Раструб 50 имеет искривленную вогнутую часть 51 (в том же самом направлении, что и пластина 31 вентилятора) в противоположном направлении центробежного вентилятора 30. Такая искривленная часть 51 обычно имеет постоянный радиус.

Внутренний диаметр раструба 50 является большим, чем внутренний диаметр Dfi центробежного вентилятора 30, но меньшим, чем внешний диаметр Dfo центробежного вентилятора 30. Таким образом, некоторые части искривленной части 51 раструба 50 размещены ниже лопастей 33 центробежного вентилятора 30, и другие части смещены от лопастей 33.

Фиг.5 представлена для объяснения соотношений между раструбом, кожухом и центробежным вентилятором, изображенными на фиг.4, и является схематичным видом их в установленном положении.

Как показано на фигуре, кожух 40 установлен так, чтобы окружать центробежный вентилятор 30 его поперечным сечением, имеющим кривую Архимеда, которая радиально расширяется с заданным углом расширения α (см. фиг.6) от точки 43 образования соединительного канала. Так кожух 40 проходит по прямой, перпендикулярной выпускной части 41, из точки 45 перехода, где заканчивается искривленная часть.

Центробежный вентилятор 30 и раструб 50 установлены в концентрическом круге, как показано на этой фигуре, но центр раструба 50 может иметь заданный эксцентриситет от центра С центробежного вентилятора 30.

Как описано выше, внутренний диаметр Db раструба 50 является меньшим, чем внешний диаметр Dfo центробежного вентилятора 30.

Углом β соединительного канала назван угол между линией, соединяющей центр С центробежного вентилятора 30 и точку 45 перехода, и линией L, соединяющей центр С центробежного вентилятора 30 и точку 43 образования соединительного канала. То есть угол соединительного канала показывает, на каком угле образован соединительный канал на радиусе центробежного вентилятора 30 относительно точки 45 перехода.

Рабочий зазор CC - это расстояние между касательными в точке, где пересекаются линия L, внешний диаметр Dfo центробежного вентилятора 30 и кожуха 40. Рабочий зазор показывает, как далеко расположена точка, где кожух 40 начинает отходить от внешнего диаметра Dfo центробежного вентилятора 30.

Расстояние от точки 45 перехода до внешнего диаметра Dfo центробежного вентилятора 30 показано, как D1,5, что показывает, что это расстояние равно углу 1,5π на чертеже. Ширина W кожуха 40 является расстоянием кожуха 40 от 0,5π до 1,5π.

Угол α расширения и угол β соединительного канала будут описаны более подробно со ссылкой на фиг.6, которая является концептуальной диаграммой для понимания принципов формирования кожуха, изображенного на фиг.5.

На этой фигуре радиус Rf центробежного вентилятора 30 определен как 1/2 внешнего диаметра Dfo.

На фигуре показано расстояние d от центра С центробежного вентилятора 30 до кожуха 40 в пределах от 0π до 1,5π. Радиус Rf центробежного вентилятора 30 и рабочего зазора СС взаимосвязаны и являются постоянными.

Имеет значение расстояние d от центра С центробежного вентилятора 30 до кожуха 40, которое является наименьшим до точки 43 образования соединительного канала, то есть является величиной, полученной сложением радиуса Rf центробежного вентилятора 30 и рабочего зазора СС. Это расстояние d увеличивается с постоянным коэффициентом и имеет наибольшее значение Rf+D1,5 в 1,5π, где образована точка 45 перехода. Здесь, вышеупомянутое расстояние d постоянно увеличивается, потому что угол, при котором кожух 40 расширяется, является постоянным. Такой угол обозначается как угол расширения α. На фигуре показано, что угол расширения α определен как угол, образованный линией, обозначенной как Rf+CC, и линией, представляющей расстояние d.

Угол β соединительного канала является углом в точке образования соединительного канала от -0,5π (или 1,5π), который является углом в начальной точке линии, представляющей расстояние d от -0,5π (или 1,5π).

В дальнейшем, определение оптимального канала для потока будет описано со ссылкой на фиг.7A-D, которые являются диаграммами результатов эксперимента с конструктивными параметрами, выбранными для оптимизации канала для потока вышеупомянутой конструкции.

В числе нескольких конструктивных параметров, влияющих на понижение шума в конструкции канала для прохождения потока, образованной кожухом 40 и раструбом 50, используемым с центробежным вентилятором 30, было обращено внимание на угол расширения α и угол β соединительного канала относительно кожуха 40 и на степень эксцентриситета относительно радиуса кривизны искривленной части 51 и центра С центробежного вентилятора 30 относительно раструба 50.

Диаграммы экспериментальных результатов, показанные на Фиг.7A-D - это экспериментальные результаты, полученные при условии, что отношение внутреннего диаметра Db раструба 50 к ширине W кожуха 40 составляет приблизительно 0,64%, а воздушный поток установлен 5,35 (м³/мин).

На фиг.7A показано изменение шума в соответствии с изменением угла расширения α кожуха 40. Можно заметить, что величина шума будет наименьшей, когда угол расширения α кожуха 40 составляет приблизительно 5,5°. Кроме того, угол расширения предпочтительно устанавливать в пределах приблизительно 5-6°, потому что степень увеличения невысока.

На фиг.7B показан угол β соединительного канала кожуха 40. Можно заметить, что величина шума имеет удовлетворительный уровень и что величина шума будет наименьшая, когда угол β соединительного канала установлен в диапазоне 88-93°. Далее, можно заметить, что величина шума будет наименьшей приблизительно при угле β соединительного канала в 90°.

На фиг.7C показано отношение радиуса искривленной части 51 к внутреннему диаметру Db раструба 50. Можно заметить, что это отношение предпочтительно находится в диапазоне 2-4%. Дополнительно, можно заметить, что величина шума будет наименьшей при отношении, равном приблизительно 3,2%.

На фиг.7D показано соотношение между эксцентриситетом раструба 50 и его внутренним диаметром Db. Можно заметить, что это отношение предпочтительно находится в диапазоне 1-3%, наиболее предпочтительно составляет приблизительно 1,6%.

Теперь, степень снижения шума будет описана со ссылкой на фиг.8, показывающей средний уровень шума в соответствии с изменением потока воздуха в конструкции канала для потока, использующей вышеупомянутые, описанные оптимизированные конструктивные параметры.

Как видно из чертежей, может быть подтверждено, что конструкция канала для потока согласно настоящему изобретению приводит к снижению шума, в некоторой степени, при любом потоке воздуха, по сравнению с существующей конструкцией канала для потока воздуха, использующей кожух или ему подобное.

Как было упомянуто выше, настоящее изобретение было описано на примере воздухоочистителя. Однако настоящее изобретение может быть применено к другим воздушным кондиционерам, не выходя за рамки технической идеи настоящего изобретения.

Центробежный вентилятор для выдувания воздуха содержит раструб, установленный в утопленной части центробежного вентилятора для выдувания воздуха, в который всасывается воздух, и кожух, образованный из изогнутой пластины, которая окружает внешнюю периферию центробежного вентилятора и имеет форму кривой Архимеда для направления воздуха, выпущенного из центробежного вентилятора к выпускному отверстию, и который имеет угол расширения 5-6°, при котором пластина расширяется наружу по спирали. 2 н. и 4 з.п.ф-лы, 8 ил.

1. Центробежный вентилятор для выдувания воздуха, содержащий

раструб, который установлен в утопленной части центробежного вентилятора для выдувания воздуха и в который всасывается воздух; и кожух, образованный из изогнутой пластины, которая окружает внешнюю периферию центробежного вентилятора, и который имеет форму кривой Архимеда для направления воздуха, выпущенного из центробежного вентилятора к выпускному отверстию, и имеющий угол расширения 5-6°, при котором пластина расширяется наружу по спирали.

раструб, который установлен в утопленной части центробежного вентилятора для выдувания воздуха и в который всасывается воздух, и который имеет искривленную часть с постоянной кривизной, искривленной в направлении, противоположном центробежному вентилятору, причем отношение радиуса искривленной части раструба к его внутреннему диаметру составляет от 2 до 4%, а отношение эксцентриситета центра раструба к его внутреннему диаметру составляет 1-3%; и

кожух, который образован из изогнутой пластины, которая окружает внешнюю периферию центробежного вентилятора и имеет форму кривой Архимеда для направления воздуха, выпущенного из центробежного вентилятора к выпускному отверстию, и который имеет угол расширения 5-6°, при котором пластина расширяется наружу по спирали, и угол соединительного канала, составляющий от 88 до 93°.