РАДИАЛЬНЫЙ ВЕНТИЛЯТОР Российский патент 2012 года по МПК F04D29/66 F04D17/08 F04D29/30 

Изобретение относится к радиальным вентиляторам в спиральном корпусе.

Из уровня техники известны радиальные вентиляторы, обладающие пониженным уровнем звуковой мощности.

В описании изобретения «Радиальный вентилятор (варианты)», защищенного патентом РФ № 2330188, МПК F04D 17/08, F04D 29/66, дата публикации 27.07.2008 г. [1], представлен радиальный вентилятор, содержащий спиральный корпус, установленное в нем на валу радиальное рабочее колесо, входной коллектор, язык, при этом радиальное рабочее колесо содержит передний и задний диски и расположенные между ними лопатки, передний диск радиального рабочего колеса расположен со стороны входного коллектора, задний диск расположен со стороны энергопривода, между передним и задним дисками и лопатками радиального рабочего колеса образованы межлопаточные каналы.

Для снижения уровня звуковой мощности на входе радиального вентилятора, представленного в описании изобретения [1], его радиальное рабочее колесо выполнено с загнутыми назад лопатками и с конусным покрывным диском, каждая лопатка радиального рабочего колеса выполнена с предкрылком, расположенным между примыканием лопатки к поверхности переднего диска и осью вращения рабочего колеса, при этом в проекции на плоскость, перпендикулярную оси вращения радиального рабочего колеса, прямая, соединяющая ось вращения радиального рабочего колеса и носок предкрылка, не выходит за сектор, ограниченный лучами, расположенными в диапазоне ±0,05 углового шага лопаток относительно прямой, соединяющей ось вращения радиального рабочего колеса и точку примыкания передней кромки следующей по ходу вращения лопатки к поверхности переднего диска. Размещение пластины вихрегасителя в изобретении [1] в зоне наибольшего отстояния радиального рабочего колеса от спирального участка корпуса обеспечивает получение высоких аэродинамических характеристик вентилятора и снижение уровня звуковой мощности и звукового давления на входе радиального вентилятора. Однако проведенные исследования показали возможность уменьшения уровня шума, характеризуемого уровнем звуковой мощности и звукового давления на входе и выходе радиального вентилятора. Кроме того, применение в радиальном рабочем колесе назад загнутых лопаток ограничивает использование изобретения в области радиальных вентиляторов высокого давления, в которых также применяются радиальные рабочие колеса с вперед загнутыми лопатками.

В описании изобретения «Радиальный вентилятор», защищенного патентом РФ №2225536, МПК F04D 29/28, F04D 29/66, дата публикации 10.03.2004 г. [2], представлен радиальный вентилятор, содержащий спиральный корпус, установленное в нем на валу радиальное рабочее колесо, входной коллектор, язык, при этом радиальное рабочее колесо содержит передний и задний диски и расположенные между ними лопатки, передний диск радиального рабочего колеса расположен со стороны входного коллектора, задний диск расположен со стороны энергопривода, между передним и задним дисками и лопатками радиального рабочего колеса образованы межлопаточные каналы, язык выполнен в виде пластины, одна из кромок которой расположена напротив радиального рабочего колеса под наклоном к оси вращения радиального рабочего колеса, а другие кромки расположены параллельно оси вращения радиального рабочего колеса, одна из которых соединена со спиральным корпусом со стороны входного коллектора, а другая кромка соединена со спиральным корпусом со стороны заднего диска радиального рабочего колеса

Проведенные исследования показали, что признак изобретения [2], касающийся расположения одной из кромок языка напротив радиального рабочего колеса под наклоном к его оси, является недостаточным для достижения технического результата в части уменьшения уровня шума. Это является недостатком описания изобретения [2], поскольку в него включены не все признаки, необходимые для достижения заявленного технического результата.

Радиальный вентилятор в спиральном корпусе, представленный в описании изобретения [2], принят в качестве наиболее близкого аналога.

Технический результат состоит в снижении уровня звуковой мощности на входе и выходе радиальных вентиляторов в спиральном корпусе как высокого, так и среднего и низкого давления.

Сущность изобретения состоит в следующем.

Радиальный вентилятор, как и в наиболее близком аналоге [2], содержит спиральный корпус, установленное в нем на валу радиальное рабочее колесо, входной коллектор, язык, при этом радиальное рабочее колесо содержит передний и задний диски и расположенные между ними лопатки, передний диск радиального рабочего колеса расположен со стороны входного коллектора, задний диск расположен со стороны энергопривода, между передним и задним дисками и лопатками радиального рабочего колеса образованы межлопаточные каналы, одна из кромок языка расположена напротив радиального рабочего колеса под наклоном к его оси вращения, а другие кромки расположены параллельно оси вращения радиального рабочего колеса, одна из кромок соединена со спиральным корпусом со стороны входного коллектора, а другая кромка соединена со спиральным корпусом со стороны заднего диска радиального рабочего колеса, но в отличие от наиболее близкого аналога [2] параллельные кромки языка соединены со спиральным корпусом со стороны заднего диска радиального рабочего колеса, наклонная кромка языка, расположенная напротив радиального рабочего колеса, в проекции на межлопаточный канал на выходе радиального рабочего колеса пересекает этот межлопаточный канал по диагонали с учетом окружной толщины лопатки на выходе радиального рабочего колеса.

Радиальный вентилятор характеризуется тем, что язык выполнен составным, при этом одна часть языка образована корпусом, а другая часть выполнена в виде пластины, пристыкованной к основной части языка, пластина содержит две кромки, параллельные оси вращения радиального рабочего колеса и соединенные со стенкой спирального корпуса со стороны заднего диска радиального рабочего колеса, и наклонную кромку, расположенную напротив выхода радиального рабочего колеса.

Радиальный вентилятор характеризуется тем, что радиальное рабочее колесо выполнено с вперед загнутыми лопатками.

Радиальный вентилятор характеризуется тем, что передний диск выполнен плоским.

Радиальный вентилятор характеризуется тем, что передний диск выполнен коническим.

Радиальный вентилятор характеризуется тем, что радиальное рабочее колесо выполнено с назад загнутыми лопатками.

Радиальный вентилятор характеризуется тем, что передний диск выполнен коническим, входной коллектор выполнен с участками криволинейного профиля в диаметральном сечении, внешняя поверхность которого образует с внутренней поверхностью переднего диска на входе в радиальное рабочее колесо циркуляционный зазор.

Радиальный вентилятор характеризуется тем, что он оснащен вихрегасителем, размещенным с внешней стороны входного коллектора перед циркуляционным зазором, выходной патрубок равен ширине корпуса вентилятора, при этом ширина корпуса составляет 0,9…1,1 диаметра радиального рабочего колеса, входной коллектор содержит цилиндрический участок, длина входного коллектора составляет 0,48…0,63 диаметра радиального рабочего колеса, а диаметр входа в радиальное рабочее колесо равен 0,66…0,69 диаметра радиального рабочего колеса.

При этом, по меньшей мере, одна пластина вихрегасителя в меридиональном сечении расположена под углом ±10 град к входному коллектору с отсчетом от радиального направления навстречу направлению вращения рабочего колеса и под углом ±10 град к плоскости, проходящей через ось вращения рабочего колеса.

Кроме того, каждая лопатка радиального рабочего колеса выполнена с предкрылком, расположенным между примыканием лопатки к поверхности переднего диска и осью вращения радиального рабочего колеса, при этом в проекции на плоскость, перпендикулярную оси вращения радиального рабочего колеса, прямая, соединяющая ось вращения радиального рабочего колеса и носок предкрылка, не выходит за сектор, ограниченный лучами, расположенными в диапазоне ±0,05 углового шага лопаток относительно прямой, соединяющей ось вращения радиального рабочего колеса и точку примыкания передней кромки, следующей по ходу вращения лопатки к поверхности переднего диска.

Изобретение поясняется чертежами.

На фиг.1 представлен радиальный вентилятор высокого давления при виде сверху.

На фиг.2 показан вид А на фиг.1.

На фиг.3 представлен выносной элемент Б на фиг.1.

На фиг.4 представлен выносной элемент В на фиг.2.

На фиг.5 представлен выносной элемент В на фиг.2 при выполнении языка составным.

На фиг.6 представлен вентилятор низкого давления при виде сверху.

На фиг.7 показан разрез Г-Г на фиг.6.

На фиг.8 показан разрез Д-Д на фиг.7.

На фиг.9 показан разрез Е-Е на фиг.7.

На фиг.10 показан разрез Ж-Ж на фиг.9.

На фиг.11 показан фрагмент радиального рабочего колеса с расположением лопаток в зоне допустимых отклонений от углового шага.

На фиг.12 показана лопатка радиального рабочего колеса при виде сбоку.

На фиг.13 показан вид И на фиг.12.

На фиг.14 показан выносной элемент К на фиг.8.

На фиг.15 показан вид Л на фиг.14.

На фиг.16 показан вид М на фиг.14.

На фиг.17 показан выносной элемент Н на фиг.7.

На фиг.18 представлено сравнение узкополосного спектра шума на выходе заявленного и серийного радиальных вентиляторов.

На фиг.19 показано влияние относительного углового отклонения предкрылка радиального рабочего колеса на разницу звукового давления ΔL на входе на лопаточной частоте заявленного вентилятора и серийного вентилятора.

Радиальный вентилятор устроен следующим образом.

Радиальный вентилятор, например, высокого давления содержит спиральный корпус 1 (фиг.1, 2, 3), установленное в нем радиальное рабочее колесо 2, вал 3 которого кинематически связан с энергоприводом, например с электродвигателем (на фиг. не обозначен), входной коллектор 4, выходной патрубок 5, язык 6. Радиальное рабочее колесо 2 включает задний 7 и передний 8 диски и установленные между ними лопатки 9. Между лопатками 9 и дисками 7, 8 образованы межлопаточные каналы 10.

Язык 6 содержит пару кромок, например кромки 11 и 12, расположенные параллельно оси вращения 13 рабочего колеса 2, и расположенную между ними кромку 14 (фиг.1). Кромки 11 и 12 расположены на расстоянии друг от друга, равном расстоянию между лопатками 9 на выходе из межлопаточного канала 10 радиального рабочего колеса 2 с учетом окружной толщины его лопаток 9 (фиг.1, 3). Кромка 14 языка 6 выполнена наклонной, расположенной напротив рабочего колеса 2 в проекции на межлопаточный канал 10 на выходе радиального рабочего колеса 2, пересекает этот межлопаточный канал 10 по диагонали с учетом окружной толщины лопатки 9 на выходе рабочего колеса 2 (фиг.1, 3). Таким образом, длина кромки 14 языка 6 в окружном направлении равна проекции расстояния между лопатками 9 радиального рабочего колеса 2 с учетом окружной ширины лопатки 9 и, следовательно, соответствует угловому шагу лопаток 9 радиального рабочего колеса 2. Кромки пластин 11 и 12 соединены со стенкой 15 спирального корпуса 1 со стороны заднего диска 7 радиального рабочего колеса 2.

Язык 6 может выполняться в виде элемента спирального корпуса 1, образованного путем соединения стенки 17, расположенной между стенкой 15 и расположенной со стороны переднего диска 8 стенкой 16 спирального корпуса 1, а также стенкой 18 выходного патрубка 5 (фиг.4). Однако это нетехнологично в связи с необходимостью придания поверхности стенки 18 сложной формы. Поэтому в предпочтительном варианте язык 6 выполнен составным в виде пластины 19, сопряженной с частью языка 6, образованной спиральным корпусом 1 и стенкой 18 выходного патрубка 5, и сформированным стенкой 17 спирального корпуса 1 и стенкой 18 выходного патрубка 5 (фиг.5). Кромки 11 и 12 пластины 19 выполнены параллельно оси 13 вращения радиального рабочего колеса 2 и соединены со стенкой 15, расположенной со стороны заднего диска 7 радиального рабочего колеса 2. Выполнение языка 6 составным позволяет модифицировать известные радиальные вентиляторы и обеспечить снижение их звуковой мощности.

Лопатки 9 радиального рабочего колеса 2 могут выполняться как загнутыми вперед (фиг.2), так и загнутыми назад (фиг.7).

Радиальные рабочие колеса 2 с вперед загнутыми лопатками 9 используются, как правило, в радиальных вентиляторах высокого давления (фиг.2). Входной коллектор 4 радиального вентилятора высокого давления может быть выполнен коническим. При этом образующая поверхности входного коллектора может выполняться как с прямолинейной, так и криволинейной образующей (на фиг. не показано). Передний диск 8 рабочего колеса 2 может выполняться как плоским (фиг.1), так и коническим (на фиг. не показано).

В радиальных вентиляторах среднего и низкого давления (пример такого радиального вентилятора представлен на фиг.6, 7, 8) радиальное рабочее колесо 2 выполнено, как правило, с назад загнутыми лопатками 9 (фиг.7). При этом входной коллектор 4 предпочтительно выполнять коническим с криволинейной образующей с образованием циркуляционного кольцевого зазора 20 между передним диском 8 и входным коллектором 4 (фиг.8).

Для снижения уровня звукового давления и мощности на входе в радиальное рабочее колесо 2 среднего и низкого давления каждая лопатка 9, как показано на фиг.9, 10, 11, 12, содержит основную часть 21, передняя кромка 22 (фиг.8, 9) которой примыкает к переднему диску 8, и участок, расположенный ближе к оси 13 вращения радиального рабочего колеса 2, называемый далее предкрылок 23 (фиг.8, 9). Основная часть 21 и предкрылок 23 лопатки 9 могут выполняться как одно целое, например, из листа металла (фиг.12, 13) или в виде аэродинамического профиля (на фиг. не показано), так и составными, образованными путем присоединения предкрылка 23 к основной части 21 лопатки 9 (на фиг. не показано). Передняя кромка 24 предкрылка 23 может располагаться в диапазоне углов ±10 град к плоскости, перпендикулярной оси 13 вращения радиального рабочего колеса 2 (на фиг. не показано), а боковая кромка 25 - под острым углом к передней кромке 24 (фиг.9, 12), они соединяются между собой плавной кривой, например, дугой окружности, образуя носок 26 предкрылка 23 (фиг.12, 13). Передняя кромка 24 предкрылка 23 выполнена криволинейной, например, по дуге окружности в проекции на плоскость, перпендикулярную оси 13 вращения рабочего колеса 2 (фиг.12, 13), а ее боковая кромка 25 может выполняться криволинейной, например, с увеличивающимся по мере удаления от передней кромки 23 местным радиусом R_БК (фиг.12). Поверхность предкрылка 23 может выполняться в виде поверхности с плавными контурами, в частности цилиндрической (фиг.10, 13), или с круткой предкрылка 23 и основной части 21 лопатки 9 (на фиг. не показано). В проекции на плоскость, перпендикулярную оси 13 вращения радиального рабочего колеса 2, прямая, соединяющая ось 13 вращения радиального рабочего колеса 2 и носок 26 предкрылка 23, не выходит за сектор, ограниченный лучами, расположенными в диапазоне Δt=±0,05 углового шага t лопаток 9 относительно прямой, соединяющей ось 13 вращения радиального рабочего колеса 2 и точку 27 примыкания передней кромки 22, следующей по ходу вращения лопатки 9А, с передним диском 8 (фиг.11). При этом точка на носке 26, через которую проходит указанная прямая, определяется при проведении касательной к носку 26 предкрылка 23, параллельной оси 13 рабочего колеса 2, а величина углового шага t равна 2π рад, поделенному на количество лопаток N в рабочем колесе: t=2π/N.

Основная часть 21 лопатки 9 может выполняться как с криволинейной, например цилиндрической, поверхностью, так и с плоской поверхностью (фиг.10, 13). При выполнении основной части 21 лопаток 9 плоской его передняя кромка 22 может выполняться прямолинейной (фиг.9, 12). В этом случае передний диск 8 на участке примыкания лопатки 9 (фиг.3, 9) представляет собой гиперболическую поверхность, образующей которой является прямолинейная передняя кромка 22 основной части 21 лопатки 9.

Для обеспечения жесткости предкрылков 23 лопаток 9 при необходимости боковые кромки 25 предкрылка 23 соединяются кольцом 28 (фиг.9). Аналогичные кольца могут устанавливаться на выходных кромках 29 лопаток 9 (на фиг. не показано) дополнительно к уже установленному кольцу 28 на боковых кромках 25 предкрылка 23.

В предпочтительном варианте выполнения радиального рабочего колеса 2 радиального вентилятора среднего и низкого давления основная часть 21 лопаток 9 выполнена плоской, а примыкающий к нему предкрылок 23 в сечении, перпендикулярном оси 13 вращения радиального рабочего колеса 2, в виде дуги окружности, передняя 24 и боковая 25 кромки предкрылка 23 соединены по окружности, а боковая кромка 25 выполнена, как показано на фиг.12, с местным радиусом R_БК, равным не менее 0,5D вблизи носка 26 предкрылка 23, и параллельной оси 13 вращения радиального рабочего колеса 2 (т.е равной бесконечности) вблизи заднего диска 7. (Диаметр D радиального рабочего колеса 2 равен диаметру окружности, описываемой концами лопаток 9). В проекции на плоскость, перпендикулярную оси 13 вращения радиального рабочего колеса 2, прямая, соединяющая ось 13 вращения рабочего колеса 2 и носок 26 предкрылка 23, не выходит за сектор, ограниченный лучами, расположенными в диапазоне Δt=±0,05t относительно прямой, соединяющей ось 13 вращения рабочего колеса 2 и точку 27 примыкания с передним диском 8 передней кромки 22 основной части 21, следующей по ходу вращения лопатки 9А (фиг.10, 11). При этом передний 8 и задний 7 диски могут выполняться с увеличенным диаметром, равным соответственно (1,1…1,2)D и (1,05…1,15)D, с образованием в меридиональном сечении между образующими переднего 8 и заднего 7 дисков в направлении от оси 13 вращения к выходным кромкам 28 лопаток 9 радиального рабочего колеса 2 нерасширяющегося канала (на фиг. не показано). Радиальное рабочее колесо 2 радиального вентилятора среднего и низкого давления предпочтительно выполнять с 13 лопатками 9, при этом ширину Н лопаток 9, равную расстоянию между передним 8 и задним 7 дисками на выходе из радиального рабочего колеса 2, предпочтительно выполнять равной 0,25…0,37 диаметра D радиального рабочего колеса 2.

В предпочтительном варианте выполнения радиального вентилятора среднего и низкого давления на входе в радиальное рабочее колесо 2 между внутренней поверхностью переднего диска 8 и внешней поверхностью входного коллектора 4 образован кольцевой зазор 20 (фиг.8, 14, 15). По окружности с внешней стороны входного коллектора 4 размещен вихрегаситель, выполненный в виде, по меньшей мере, одной пластины 30 (фиг.14). Относительная высота h_В пластины 30 вихрегасителя (фиг.14), равная отношению высоты H_в пластины 30 вихрегасителя к диаметру D радиального рабочего колеса 2, составляет: h_в=-Н_в/D=0,10…0,12. Пластина 30 вихрегасителя в диаметральном сечении может устанавливаться под углом α=0±10 град к входному коллектору 4 с отсчетом навстречу направлению вращения рабочего колеса 2 (фиг.15) и под углом β=±10 град относительно оси 13 вращения рабочего колеса 2 (фиг.16), а внешняя кромка пластины 30 может выполняться как прямолинейной (фиг.14), так и криволинейной (на фиг. не показано).

Радиальный вентилятор может также оснащаться пластиной 31 (фиг.7), установленной на стенке 17 спирального корпуса 1 напротив лопаток 9 радиального рабочего колеса 2 в сужающейся части спирального корпуса 1, примыкающей к линии наибольшего раскрытия спирального корпуса 1, между условными меридиональными плоскостями, одна из которых проходит через носок 32 языка 6 спирального корпуса 1 (Пл.В, фиг.7), а другая (Пл.А, фиг.7) пересекает линию наибольшего раскрытия спирального корпуса 1. При этом относительная высота h_СП пластины 31, равная отношению высоты Н_СП пластины 31 к диаметру D рабочего колеса 2 (фиг.18), составляет: h_CП=H_CП/D=0,10=0,10…0,14. Пластина 31 установлена под острым углом γ_СП к оси 13 вращения радиального рабочего колеса 2 (фиг.6) и может выполняться с прямолинейной или произвольной формой внешней и боковых кромок, с плоской или сложной поверхностью. При переменной ширине пластины 31 (например, при прямолинейной внешней кромке) высота Н_СП берется в ее средней части (фиг.17). Длина пластины 31 может изменяться в широких пределах, однако, как правило, не превышает ширины Н лопаток 9 радиального рабочего колеса 2 (фиг.8).

Входной коллектор 4 может выполняться с цилиндрической вставкой 33 (фиг.8), длина L_ВX входного коллектора 4 составляет 0,48…0,63 диаметра D рабочего колеса 2, диаметр D_ВX входного коллектора 4 на входе в радиальное рабочее колесо 2 равен 0,66…0,69 диаметра D рабочего колеса 2, ширина Н лопаток 9 рабочего колеса 2 равна не менее 0,25…0,37 диаметра D рабочего колеса 2, ширина выходного патрубка 5 равна ширине L спирального корпуса 1 вентилятора и составляет 0,9…1,1 диаметра D рабочего колеса 2: L_ВХ=(0,48…0,63)D; D_ВX=(0,66…0,69)D; H≥0,35D; L=(0,9…1,1)D, Н_В=(0,10…0,12D) (фиг.6, 8).

Радиальный вентилятор в спиральном корпусе работает следующим образом.

При вращении радиального рабочего колеса 2 генерируется звуковое давление, распространяющееся по выходному патрубку 5. Выполнение языка 6 с кромками 11 и 12, параллельными оси 13 вращения радиального рабочего колеса 2 и расположенными напротив радиального рабочего колеса 2 в проекции на межлопаточный канал 10 на выходе радиального рабочего колеса 2, удаленными друг от друга на расстояние, равное расстоянию между лопатками 9 на выходе из межлопаточного канала 10 радиального рабочего колеса 2 с учетом окружной толщины его лопаток 9, приводит к тому, что наклонная кромка 14 языка взаимодействует с потоком из межлопаточных каналов 10 рабочего колеса 2 с рассогласованием по времени. Это приводит к уменьшению звукового давления Lp и звуковой мощности Lw на лопаточной частоте fo и ее гармониках f₁, f₂, f₃ и т.д. на выходе радиального вентилятора. В результате, как показано на графике на фиг.18, по сравнению с серийно выпускающимися вентиляторами уменьшается генерируемый радиальным рабочим колесом 2 и радиальным вентилятором уровень звуковой мощности Lw и звукового давления Lp.

Использование в радиальных вентиляторах рабочих колес 2 с формой лопаток 9, обеспечивающих в плоскости, перпендикулярной оси вращения 13 рабочего колеса 2, расположение проекции линии, соединяющей ось вращения 13, точку 27 примыкания предыдущей 9 и носок 26 предкрылка 23 следующей по ходу движения лопатки 9А, как показано на графике на фиг.19 (и в изобретении [1]), уменьшает уровень звукового давления Lp на входе в радиальный вентилятор. Таким образом, совместное использование в вентиляторе среднего и низкого давления предлагаемой формы языка 6 и лопаток 9 радиального рабочего колеса 2 приводит к снижению уровня шума как на выходе, так и на входе радиального вентилятора со спиральным корпусом.

При вращении радиального рабочего колеса 2 с внешней стороны переднего диска 8 возникает закрученное тороидальное (вихревое) течение. Установка вихрегасителя, содержащего, по меньшей мере, одну пластину 30 в области выхода из спирального корпуса 1, обеспечивает торможение тороидального (вихревого) течения, что сопровождается повышением давления перед кольцевым зазором 20 (фиг.8, 15). В результате через кольцевой зазор 20 на внутреннюю поверхность переднего диска 8 выдувается кольцевая струя, формируемая в кольцевом зазоре 20. Это создает дополнительное разряжение на внутренней поверхности переднего диска 8, что позволяет увеличить безотрывную зону обтекания на внутренней поверхности переднего диска, что позволяет увеличить ширину рабочего колеса. При этом уменьшаются аэродинамические потери не только на входе в радиальное рабочее колесо 2, но и радиального вентилятора в целом.

Экспериментально установлено, что место установки пластины 30 вихрегасителя влияет на величину полного давления ψ и КПД η_В вентилятора с достижением ярко выраженного максимума в диапазоне h_В=0,10…0,12. Выполнение пластины 30 плоской с внутренней кромкой, соприкасающейся с внешней поверхностью входного коллектора 4, и расположение пластины 30 вдоль образующей в диаметральном сечении входного коллектора 4 под углом α=±10° навстречу направлению вращения радиального рабочего колеса 2 обеспечивает технологичность изготовления вихрегасителя и вентилятора в целом. Размещение пластины 30 под углом β=±10° обусловлено снижением требований к точности соединения пластины 30 с внешней поверхностью входного коллектора 4.

Наличие пластины 31 способствует более равномерному распределению поля скоростей в выходном патрубке 5 посредством направления части потока в сторону стенки 15 спирального корпуса 1, что приводит к увеличению статической составляющей полного давления и сопровождается уменьшением уровня шума на выходе из спирального корпуса 1 радиального вентилятора.

Выполнение вентилятора с входным коллектором 4 длиной L_ВX=(0,48…0,63)D за счет цилиндрического участка 33 с диаметром входа в рабочее колесо 2, равным D_ВX=(0,66…0,69)D обеспечивает повышение равномерности входящего в радиальное рабочее колесо 2 потока, что затягивает отрыв пограничного слоя с поверхности переднего диска 8 и с лопаток 9 рабочего колеса 2 при его вращении. В результате может быть увеличена ширина Н лопаток 9 до 0,35 и выше диаметра D радиального рабочего колеса 2: H≥0,35D. Это дает возможность увеличить ширину L спирального корпуса 1 до L=(0,9…1,1)D, вследствие чего увеличивается статическое давление выходящего потока вентилятора, что сопровождается уменьшением уровня шума радиального вентилятора. Кроме того, выполнение выходного патрубка 5 и спирального корпуса 1 одинаковой ширины L упрощает технологию изготовления вентилятора.

Уровень раскрытия совокупности существенных признаков радиального вентилятора в спиральном корпусе достаточен для разработки и изготовления радиальных вентиляторов как в узком корпусе, что характерно для вентиляторов высокого давления, так и в широком корпусе, что характерно для вентиляторов среднего и низкого давления.

ПЕРЕЧЕНЬ ПОЗИЦИЙ И ОБОЗНАЧЕНИЙ К ОПИСАНИЮ

ИЗОБРЕТЕНИЯ «РАДИАЛЬНЫЙ ВЕНТИЛЯТОР»

1 - спиральный корпус;

2 - радиальное рабочее колесо;

3 - вал;

4 - входной коллектор;

5 - выходной патрубок;

6 - язык;

7 - основной диск рабочего колеса 2;

8 - передний диск рабочего колеса 2;

9 - лопатки рабочего колеса;

10 - межлопаточные каналы;

11 - кромка языка 6, параллельная оси вращения 13 рабочего колеса 2;

12 - кромка языка 6, параллельная оси вращения 13 рабочего колеса 2;

13 - оси вращения рабочего колеса 2;

14 - наклонная кромка языка 6, соединяющая кромки 11, 12 языка;

15 - стенка спирального корпуса 1 со стороны основного диска 7 рабочего колеса 2;

16 - стенка спирального корпуса 1 со стороны переднего диска 7 рабочего колеса 2;

17 - стенка спирального корпуса 1, соединяющая стенки 15 и 16;

18 - стенка выходного коллектора 5;

19 - пластина составного языка 6;

20 - кольцевой зазор;

21 - основная часть лопатки 9;

22 - передняя кромка основной части 21 лопатки 9;

23 - предкрылок;

24 - передняя кромка предкрылка 23 лопатки 9;

25 - боковая кромка предкрылка 23 лопатки 9;

26 - носок предкрылка 24 лопатки 9;

27 - точка примыкания передней кромки 22, следующей по ходу вращения лопатки 9А с передним диском 9;

28 - кольцо;

29 - выходная кромка лопатки 9;

30 - пластина вихрегасителя;

31 - пластина;

32 - носок языка 6;

33 - цилиндрическая вставка входного коллектора 4.

D - диаметр рабочего колеса 2;

Н - ширина лопатки 9 рабочего колеса 2;

R_БК - местный радиус носка 26 предкрылка 24;

t=2π/N - угловой шаг лопаток 9;

Δt - диапазон углового шага t лопаток 9;

N - количество лопаток 9 в рабочем колесе 2;

L - ширина спирального корпуса 1;

h_СП=H_СП/D - относительная высота h_СП пластины 30;

Н_СП - высота пластины 30;

L_ВХ - длина входного коллектора 4;

D_ВХ - диаметр входного коллектора 4 на входе в рабочее колесо 2.

Изобретение относится к радиальным вентиляторам. Технический результат: снижение уровня звуковой мощности на входе и выходе радиальных вентиляторов в спиральном корпусе высокого, среднего и низкого давления. Вентилятор содержит спиральный корпус, радиальное рабочее колесо, входной коллектор, выходной патрубок, язык. Рабочее колесо содержит расположенные со стороны входного коллектора и энергопривода передний и задний диски, установленные между ними лопатки с образованием между ними межлопаточных каналов. Язык оснащен соединенными со стенкой спирального корпуса со стороны энергопривода кромками, параллельными оси вращения рабочего колеса, соединяющей их наклонной кромкой, расположенной на выходе рабочего колеса в проекции на межлопаточный канал, который пересекает по диагонали с учетом окружной толщины лопатки. 9 з.п. ф-лы, 19 ил.

1. Радиальный вентилятор, содержащий спиральный корпус, установленное в нем на валу радиальное рабочее колесо, входной коллектор, язык, при этом радиальное рабочее колесо содержит передний и задний диски и расположенные между ними лопатки, передний диск радиального рабочего колеса расположен со стороны входного коллектора, задний диск расположен со стороны энергопривода, между передним и задним дисками и лопатками радиального рабочего колеса образованы межлопаточные каналы, язык выполнен в виде пластины, одна из кромок которой расположена напротив радиального рабочего колеса под наклоном к его оси вращения, а другие кромки расположены параллельно оси вращения радиального рабочего колеса, при этом параллельные кромки языка соединены со спиральным корпусом со стороны основного диска радиального рабочего колеса, наклонная кромка языка, расположенная напротив радиального рабочего колеса, в проекции на межлопаточный канал на выходе радиального рабочего колеса, пересекает этот межлопаточный канал по диагонали с учетом окружной толщины лопатки на выходе радиального рабочего колеса.

2. Радиальный вентилятор по п.1, отличающийся тем, что язык выполнен составным, при этом одна часть языка образована корпусом, а другая часть выполнена в виде пластины, пристыкованной к основной части языка, пластина содержит две кромки, параллельные оси вращения радиального рабочего колеса и соединенные со стенкой спирального корпуса со стороны основного диска радиального рабочего колеса, и кромку, расположенную напротив выхода радиального рабочего колеса.

3. Радиальный вентилятор по п.1 или 2, отличающийся тем, что радиальное рабочее колесо выполнено с вперед загнутыми лопатками.

4. Радиальный вентилятор по п.1 или 2, отличающийся тем, что радиальное рабочее колесо выполнено с плоским передним диском.

5. Радиальный вентилятор по п.1, отличающийся тем, что радиальное рабочее колесо выполнено с назад загнутыми лопатками.

6. Радиальный вентилятор по п.1 или 2, отличающийся тем, что передний диск выполнен коническим.

7. Радиальный вентилятор по п.1, отличающийся тем, что передний диск выполнен коническим, входной коллектор выполнен с участками криволинейного профиля в диаметральном сечении, внешняя поверхность которого образует с внутренней поверхностью переднего диска на входе в радиальное рабочее колесо циркуляционный зазор.

8. Радиальный вентилятор по п.7, отличающийся тем, что он оснащен вихрегасителем, размещенным с внешней стороны входного коллектора перед циркуляционным зазором, выходной патрубок равен ширине корпуса вентилятора, при этом ширина корпуса составляет 0,9…1,1 диаметра рабочего колеса, входной коллектор содержит цилиндрический участок, длина входного коллектора составляет 0,48…0,63 диаметра радиального рабочего колеса, а диаметр входа в радиальное рабочее колесо равен 0,66…0,69 диаметра радиального рабочего колеса.

9. Радиальный вентилятор по п.8, отличающийся тем, что, по меньшей мере, одна пластина вихрегасителя в меридиональном сечении расположена под углом ±10° к входному коллектору с отсчетом от радиального направления навстречу направлению вращения радиального рабочего колеса, и под углом ±10° к плоскости, проходящей через ось вращения радиального рабочего колеса.

10. Радиальный вентилятор по п.5 или 7 или 8 или 9, отличающийся тем, что каждая лопатка радиального рабочего колеса выполнена с предкрылком, расположенным между примыканием лопатки к поверхности переднего диска и осью вращения радиального рабочего колеса, при этом в проекции на плоскость, перпендикулярную оси вращения радиального рабочего колеса, прямая, соединяющая ось вращения радиального рабочего колеса и носок предкрылка, не выходит за сектор, ограниченный лучами, расположенными в диапазоне ±0,05 углового шага лопаток относительно прямой, соединяющей ось вращения радиального рабочего колеса и точку примыкания передней кромки следующей по ходу вращения лопатки к поверхности переднего диска.