ЦЕНТРОБЕЖНЫЙ ВЕНТИЛЯТОР Российский патент 2009 года по МПК F04D29/66 

Изобретение относится к области вентиляторостроения, в частности к конструкциям центробежных вентиляторов, и может быть использовано для защиты помещений от аэродинамического шума, создаваемого рабочим колесом вентилятора у его всасывающего отверстия.

Известен центробежный вентилятор, содержащий корпус и рабочее колесо с лопатками, снабженное глушителями аэродинамического шума, выполненными в виде перфорированных полукруглых пластин на выпускном отверстии вентилятора (см. патент на изобретение ЕР 1378668, кл. F04D 29/42, 2002). В известном устройстве снижение аэродинамического шума достигается за счет гомогенизации потока воздуха, проходящего через перфорированные пластины, и снижения интенсивности вихревых течений на выходе воздушного потока. Однако шум возникает на входе вентилятора, поэтому проблема шумообразования в этом устройстве решена только частично.

Известен входной модуль центробежного канального вентилятора, снабженный вставкой прямоугольного сечения, изготовленной для снижения шума из стекловаты высокой плотности (см. патент на изобретение RU №2152541, кл. F04D 29/40, 1999). В этом устройстве небольшое снижение шума достигается за счет формы вставки, препятствующей вихреобразованию на входе вентилятора, и звукопоглощающего материала, из которого выполнена вставка. Однако шум, создаваемый рабочим колесом вентилятора, гасится звукопоглощающими стенками входного модуля в силу его конструктивных особенностей незначительно.

Известен центробежный вентилятор, содержащий корпус с.всасывающим отверстием и примыкающий к нему модуль в виде кожуха прямоугольного сечения с разнесенными входными окнами и установленным перед всасывающим отверстием вентилятора угловой обтекатель воздушного потока, установленный вершиной в сторону всасывающего отверстия (см. патент на изобретение DE 4115919, кл. F04D 29/40, 1991). В известном вентиляторе угловой обтекатель препятствует вихреобразованию перед всасывающим отверстием при встрече двух воздушных потоков, поступающих из разнесенных входных окон, но совсем незначительно влияет на снижение аэродинамического шума, создаваемого рабочим колесом вентилятора, т.к. в этой конструкции не предусмотрено использование звукопоглощающих материалов.

Наиболее близким техническим решением к заявленному изобретению является центробежный вентилятор, включающий рабочее колесо, расположенное в кожухе со всасывающим патрубком, и глушитель аэродинамического шума, установленный в зоне всасывающего патрубка кожуха вентилятора, выполненного с круглым отверстием диаметром D на стыке с рабочим колесом вентилятора, и состоящий из корпуса глушителя с входными отверстиями, выходным отверстием, примыкающим к всасывающему патрубку вентилятора, и обтекателем высотой L, расположенным напротив всасывающего патрубка вентилятора на внутренней торцевой поверхности корпуса глушителя, выполненным выпуклой в сторону всасывающего патрубка формы и покрытым звукопоглощающим материалом (см. А.С. на изобретение SU №1610482, кл. G10К 11/00, оп. 1990). Данный вентилятор имеет преимущества перед вышеописанными, но не лишен недостатков. Расположение и конструкция обтекателя и звукопоглощающего материала таковы, что не могут значительно снизить аэродинамический шум, а разнесенные боковые входные окна корпуса глушителя увеличивает габариты вентилятора, практически не обеспечивая достаточно снижения шума. Кроме того, использование звукопоглощающего материала на внутренних стенках корпуса глушителя, как показали эксперименты, никак не влияет на процесс звукопоглощения.

Настоящее изобретение направлено на решение технической задачи повышения эффективности глушителя аэродинамического шума при исключении вихреобразования в зоне всасывающего патрубка, повышения компактности корпуса глушителя, а также уменьшения расхода звукопоглощающего материала.

Решение поставленной технической задачи достигается тем, что в центробежном вентиляторе, включающем рабочее колесо, расположенное в кожухе со всасывающим патрубком, и глушитель аэродинамического шума, установленный в зоне всасывающего патрубка кожуха вентилятора, выполненного с круглым отверстием диаметром D на стыке с рабочим колесом вентилятора, и состоящий из корпуса глушителя с входными отверстиями, выходным отверстием, примыкающим к всасывающему патрубку вентилятора, и обтекателем высотой L, расположенным напротив всасывающего патрубка вентилятора на внутренней торцевой поверхности корпуса глушителя, выполненным выпуклой в сторону всасывающего патрубка формы и покрытым звукопоглощающим материалом, обтекатель снабжен жесткой акустически непрозрачной панелью шириной С, примыкающей к внутренней торцевой поверхности корпуса глушителя, а его входные отверстия ориентированы по направлению течения воздуха во всасывающий патрубок вентилятора и расположены на торцевой поверхности корпуса глушителя с обеих сторон от жесткой акустически непрозрачной панели, причем звукопоглощающий материал расположен на жесткой акустически непрозрачной панели и обтянут акустически и воздухопроницаемой оболочкой, при этом обтекатель снабжен пластиной, продольно закрепленной на нем одним своим торцом в зоне всасывающего патрубка кожуха вентилятора в плоскости его симметрии. Площадь входных отверстий корпуса глушителя, по меньшей мере, в 4,5 раза больше площади круглого отверстия диаметром D всасывающего патрубка кожуха вентилятора. Соотношение размеров ширины С панели и величины D диаметра отверстия кожуха вентилятора находится в диапазоне D≤0,5÷0,7С, а соотношение высоты L обтекателя, ширины С панели и величины D диаметра отверстия кожуха вентилятора находится в диапазоне L=0,5÷0,7С+0,15÷0,45 D. Звукопоглощающий материал выполнен в виде полуцилиндра. Корпус глушителя выполнен в виде параллелепипеда, при этом его входные отверстия выполнены прямоугольной формы и примыкающими длинной стороной к жесткой акустически непрозрачной панели обтекателя. Пластина обтекателя выполнена удлиненной в центральной части ее свободного торца, при этом удлиненная часть пластины выполнена трапециевидной формы с примыкающей своей широкой стороной к самой пластине и со свободным концом, расположенным внутри всасывающего патрубка кожуха вентилятора.

Изобретение поясняется графическими материалами.

На фиг.1 представлен центробежный вентилятор, вид с заднего торца на корпус глушителя.

На фиг.2 - то же, разрез А-А на фиг.1.

На фиг.3 - вариант выполнения обтекателя с пластиной, снабженной удлинителем.

На фиг.4 - прямоугольная пластина с удлинителем, вид В на фиг.3 (повернуто).

Центробежный вентилятор расположен в кожухе 1 со всасывающим патрубком 2 и включает глушитель 3 аэродинамического шума, установленный в зоне всасывающего патрубка 2 кожуха 1 вентилятора. Патрубок 2 имеет круглое отверстие диаметром D на стыке с рабочим колесом вентилятора (не показано). Корпус 4 глушителя 3 имеет симметрично расположенные входные отверстия 5, выходное отверстие 6, примыкающее к всасывающему патрубку 2 вентилятора, и обтекатель 7 высотой L, расположенный напротив всасывающего патрубка 2 вентилятора симметрично относительно его оси на внутренней торцевой поверхности корпуса 4 глушителя 3. Обтекатель 7 выполнен выпуклой в сторону всасывающего патрубка 2 формы, состоит из звукопоглощающего материала 8, связанного своей плоской стороной с жесткой акустически непрозрачной панелью 9 шириной С. Панель 9 расположена на внутренней торцевой поверхности корпуса 4 глушителя 3. Звукопоглощающий материал 8 выполнен в виде выпуклого тела с неплоской наружной поверхностью, например полуцилиндра, обтянутого акустически и воздухопроницаемой оболочкой 10. Обтекатель 7 снабжен пластиной 11, продольно закрепленной на нем одним своим торцом в зоне всасывающего патрубка 2 кожуха 1 вентилятора в плоскости его симметрии. Такое расположение и форма выполнения звукопоглощающего материала 8 с панелью 9 эффективно снижает аэродинамический шум при минимальном аэродинамическом сопротивлении и расходе звукопоглощающего материала 8. Входные отверстия 5 глушителя 3 ориентированы по направлению течения воздуха во всасывающем патрубке 2 вентилятора и симметрично расположены относительно его оси на торцевой поверхности корпуса 4 глушителя 3 с обеих сторон от жесткой акустически непрозрачной панели 9. Т.е. входные отверстия 5 расположены таким образом, что направление течения воздуха в них совпадает с направлением течения воздуха во всасывающем патрубке 2 вентилятора.

Экспериментально установлено, что площадь входных отверстий 5 корпуса 4 глушителя 3 должна быть, по меньшей мере, в 4,5 раза больше площади круглого отверстия диаметром D всасывающего патрубка 2 кожуха 1 вентилятора, а оптимальное соотношение размеров ширины С панели 10 и величины D диаметра отверстия 6 кожуха 1 вентилятора находится в диапазоне D≤0,5÷0,7С, а соотношение высоты L обтекателя 7, ширины С панели 10 и величины D диаметра отверстия 6 кожуха 1 вентилятора находится в диапазоне L=0,5÷0,7С+0,15÷0,45 D, обеспечивающее компактность конструкции, соблюдение стабильного режима работ при минимальном шумообразовании и оптимальном расходе воздуха.

Наиболее компактной является конструкция корпуса 4 глушителя 3, выполненная в виде параллелепипеда, при этом его входные отверстия 5 расположены на его торцевой поверхности и выполнены прямоугольной формы, примыкающими длинной стороной к жесткой акустически непрозрачной панели 9 обтекателя 7.

Наибольший эффект снижения вихреобразования обеспечивает выполнение пластины 11 обтекателя 7 удлиненной в центральной части 12 ее свободной стороны, при этом удлиненная центральная часть 12 пластины 11 выполнена в виде трапеции, примыкающей своей широкой стороной к самой пластине 11. Свободный конец удлиненной части 12 расположен внутри всасывающего патрубка 2 кожуха 1 вентилятора.

Центробежный вентилятор работает следующим образом. Всасываемый воздушный поток попадает в корпус 4 глушителя 3 через входные окна 5 и плавно меняет направление своего движения вдоль обтекателя 7, пластины 11 к всасывающему патрубку 2. Пластана 11 препятствует вихреобразованию в зоне патрубка 2. Особенно эффективной является конструкция пластины 11 с удлинителем 12, расположенным внутри всасывающего патрубка 2.

Аэродинамический шум, создаваемый вентилятором через патрубок 2, попадает в корпус 4 глушителя 3. На его пути находится обтекатель 7, выполненный таким образом, чтобы максимально заглушить этот шум в корпусе 4. Оболочка 10 является акустически и воздухопроницаемой, а прошедший через нее шум частично гасится звукопоглощающим материалом 8 и, отражаясь от жесткой акустически непрозрачной панели 9, окончательно гасится в звукопоглощающем материале 8. Шум, отраженный от стенок корпуса 4, в конечном итоге попадает к глушителю 3 и также гасится звукопоглощающим материалом 8.

Таким образом, заявленное изобретение решает техническую задачу повышения эффективности глушителя аэродинамического шума при исключении вихреобразования в зоне всасывающего патрубка, повышения компактности корпуса глушителя, а также уменьшения расхода звукопоглощающего материала.

Изобретение относится к конструкциям центробежных вентиляторов и может быть использовано для защиты помещений от аэродинамического шума, создаваемого рабочим колесом вентилятора у его всасывающего отверстия. Указанный технический результат в центробежном вентиляторе с глушителем для защиты помещений от аэродинамического шума согласно изобретению достигается тем, что в вентиляторе имеется обтекатель, который снабжен жесткой акустически непрозрачной панелью шириной С, примыкающей к внутренней торцевой поверхности корпуса глушителя, а его входные отверстия ориентированы по направлению течения воздуха во всасывающий патрубок вентилятора и расположены на торцевой поверхности корпуса глушителя с обеих сторон от жесткой акустически непрозрачной панели, причем звукопоглощающий материал расположен на жесткой акустически непрозрачной панели и обтянут акустически и воздухопроницаемой оболочкой, при этом обтекатель снабжен пластиной, продольно закрепленной на нем одним своим торцом в зоне всасывающего патрубка кожуха вентилятора в плоскости его симметрии. 5 з.п. ф-лы, 4 ил.

1. Центробежный вентилятор, включающий рабочее колесо, расположенное в кожухе со всасывающим патрубком, и глушитель аэродинамического шума, установленный в зоне всасывающего патрубка кожуха вентилятора, выполненного с круглым отверстием диаметром D на стыке с рабочим колесом вентилятора, и состоящий из корпуса глушителя с входными отверстиями, выходным отверстием, примыкающим к всасывающему патрубку вентилятора, и обтекателем высотой L, расположенным напротив всасывающего патрубка вентилятора на внутренней торцевой поверхности корпуса глушителя, выполненной выпуклой в сторону всасывающего патрубка формы и покрытой звукопоглощающим материалом, отличающийся тем, что обтекатель снабжен жесткой акустически непрозрачной панелью шириной С, примыкающей к внутренней торцевой поверхности корпуса глушителя, а его входные отверстия ориентированы по направлению течения воздуха во всасывающий патрубок вентилятора и расположены на торцевой поверхности корпуса глушителя с обеих сторон от жесткой акустически непрозрачной панели, причем звукопоглощающий материал расположен на жесткой акустически непрозрачной панели и обтянут акустически- и воздухопроницаемой оболочкой, при этом обтекатель снабжен пластиной, продольно закрепленной на нем одним своим торцом в зоне всасывающего патрубка кожуха вентилятора в плоскости его симметрии.2. Центробежный вентилятор по п.1, отличающийся тем, что площадь входных отверстий корпуса глушителя, по меньшей мере, в 4,5 раза больше площади круглого отверстия диаметром D всасывающего патрубка кожуха вентилятора.3. Центробежный вентилятор по п.1, отличающийся тем, что соотношение размеров ширины С панели и величины D диаметра отверстия кожуха вентилятора находится в диапазоне D≤(0,5÷0,7)C, а соотношение высоты L обтекателя, ширины С панели и величины D диаметра отверстия кожуха вентилятора находится в диапазоне L=(0,5÷0,7)C+(0,15÷0,45) D.4. Центробежный вентилятор по п.1, отличающийся тем, что звукопоглощающий материал выполнен в виде полуцилиндра.5. Центробежный вентилятор по п.1, отличающийся тем, что корпус глушителя выполнен в виде параллелепипеда, при этом его входные отверстия выполнены прямоугольной формы и примыкающими длинной стороной к жесткой акустически непрозрачной панели обтекателя.6. Центробежный вентилятор по п.1, отличающийся тем, что пластина обтекателя выполнена удлиненной в центральной части ее свободного торца, при этом удлиненная часть пластины выполнена трапециевидной формы с примыкающей своей широкой стороной к самой пластине и со свободным концом, расположенным внутри всасывающего патрубка кожуха вентилятора.