ДИАМЕТРАЛЬНЫЙ ВЕНТИЛЯТОР Российский патент 2013 года по МПК F04D17/04 

Изобретение относится к отрасли вентиляторостроения и может быть использовано в системах вентиляции, отопления, в пневмосистемах, например зерноочистительных машин.

Известны радиальные и осевые вентиляторы, недостатком которых является невозможность создания ими широкой плоскопараллельной струи воздуха. Такой поток воздуха создают диаметральные вентиляторы в широком исполнении в направлении оси вращения колеса.

Известен диаметральный вентилятор (Авторское свидетельство СССР №240158, МПК F04D 17/04. Диаметральный вентилятор, 1969, бюл. №12), содержащий корпус с входным окном и примыкающим к нему нагнетательным патрубком и установленное в корпусе лопаточное колесо. Однако этот вентилятор развивает низкое давление и не обеспечивает устойчивой работой во всей области производительности.

Диаметральный вентилятор (Авторское свидетельство СССР №901641, МПК F04D 17/04. Диаметральный вентилятор, 1982, бюл. №4), содержащий спиральный корпус с входным окном и примыкающим к нему нагнетательным патрубком и установленное в корпусе лопаточное рабочее колесо. Диаметральный вентилятор имеет устойчивую работу во всей области производительности, развивает высокие давления и ему присущ высокий КПД. Такой вентилятор, создавая широкий плоскопараллельный поток воздуха на входе, а следовательно, и во всасывающей сети, выполняющей технологический процесс машины (установки), имеет широкую струю воздуха и на выходе из нагнетательного патрубка. Поэтому для отвода отработавшего воздуха для сужения струи без нарушения плоскопараллельного его движения в проточной части машины (установки) к нагнетательному патрубку вентилятора присоединяется прямолинейный конфузор, вследствие чего существенно увеличиваются габариты и металлоемкость обслуживаемой вентилятором машины (установки). Помимо этого присоединение конфузора не всегда возможно (например, из-за отсутствия места для его монтажа).

Наиболее близким аналогом заявляемого изобретения является диаметральный вентилятор (Патент на изобретение РФ №2235221, МПК F04D 17/04. Диаметральный вентилятор, 2004, бюл. №24 - прототип), содержащий спиральный корпус с установленным в нем рабочим лопаточным колесом, входным окном и примыкающим к нему нагнетательным патрубком, который в вертикальной плоскости повернут на 90° и в горизонтальной плоскости выполнен расширяющимся в направлении движения воздуха и в котором установлены вертикальные криволинейные направляющие лопатки, входные кромки которых обращены к лопаточному рабочему колесу и расположены, как и входные кромки наружной и внутренней стенок нагнетательного патрубка, в вертикальных плоскостях, перпендикулярных оси вращения колеса.

В нагнетательном патрубке в направлении оси вращения колеса размещены одинаковые по форме и величине криволинейные направляющие лопатки. Входные кромки лопаток обращены к лопаточному рабочему колесу и расположены в вертикальных плоскостях, перпендикулярных оси его вращения, а выходные кромки направлены в сторону выходного сечения нагнетательного патрубка. Начальная часть внутренней и наружной стенок нагнетательного патрубка имеет такую же форму и размеры, что и криволинейные направляющие лопатки.

При таком исполнении нагнетательного патрубка широкий в осевом направлении диаметральный вентилятор отводит более узкую струю отработавшего воздуха, чем при его прямоточном отводе. Благодаря такому конструктивному исполнению диаметрального вентилятора снижаются его габариты и металлоемкость. Однако, данному вентилятору присущ следующий недостаток. Вследствие того, что направляющие лопатки нагнетательного патрубка имеют одинаковую форму и размеры, а также малую ширину, их направляющее воздействие для поворота воздушного потока, выходящего из рабочего колеса, на 90° недостаточно. Это выражается недостаточной равномерностью полей давлений, а следовательно, и скоростей отводимого из вентилятора потока воздуха в плоскостях нагнетательного патрубка, перпендикулярных оси вращения колеса. При этом поток воздуха наслаивается на внешнюю стенку нагнетательного патрубка, вследствие чего скорость потока воздуха имеет наибольшее значение вблизи внешней стенки патрубка, а в направлении к колесу вентилятора она постепенно снижается. Так как полное давление в каждой из отмеченных плоскостей остается при этом постоянным, то статическое давление в отмеченном направлении повышается. Такой характер распределения давлений в этих плоскостях нарушает одинаковое распределение полей давлений и скорости воздушного потока в проточной части колеса, на входе в него и, следовательно, во всасывающей сети, выполняющей технологический процесс машины (системы, установки и т.п.). Кроме того, при таком характере распределения статического давления и скорости аэродинамические свойства вентилятора ухудшаются (снижается его КПД), а в присоединенных к нему участках обслуживаемой системы возрастают гидравлические потери, т.е. снижаются ее экономические показатели.

Задачей изобретения является сужение выходящей из диаметрального вентилятора струи воздушного потока без нарушения полей скоростей и давлений плоскопараллельного потока воздуха на входе в вентилятор, в проточной части его колеса и на выходе из него.

Данная задача решена посредством размещения в нагнетательном патрубке диаметрального вентилятора, повернутом в вертикальной плоскости на 90° и выполненном в направлении движения воздуха расширяющимся, удлиненных вертикальных криволинейных направляющих лопаток, имеющих разную длину. Как и у диаметрального вентилятора-прототипа, входные кромки направляющих лопаток обращены к рабочему колесу, а касательные плоскости, проведенные к направляющим лопаткам и проходящие через их входные кромки, параллельны между собой и перпендикулярны оси вращения колеса.

Наибольшую длину имеет направляющая лопатка, примыкающая к наружной стенке нагнетательного патрубка, а длина последующих лопаток постепенно уменьшается, причем выходные кромки лопаток расположены в вертикальной плоскости, перпендикулярной оси вращения колеса и проходящей через выходное сечение нагнетательного патрубка. Кроме того, входные кромки направляющих лопаток размещены на равном расстоянии друг от друга и от входных кромок внутренней и наружной стенок нагнетательного патрубка, при этом касательные плоскости, проходящие через выходные кромки направляющих лопаток и наружной и внутренней стенок нагнетательного канала, параллельны оси вращения колеса. При таком размещении направляющих лопаток они образуют между собой и внутренней и наружной стенками нагнетательного патрубка криволинейные конфузорные каналы.

На фиг.1 изображена схема общего вида диаметрального вентилятора, на фиг.2 - вид сверху.

Диаметральный вентилятор имеет спиральный корпус 1 с входным окном 2 и примыкающим к нему нагнетательным патрубком 3, имеющим наружную 4 и его внутреннюю 5 стенки, рабочее колесо 6 с загнутыми вперед криволинейными лопатками 7, причем входное окно 2 соответствует дуге efk. Нагнетательный патрубок 3 имеет смежную с окном стенку 8, а в вертикальной плоскости он повернут на 90° и в горизонтальной плоскости в направлении движения воздуха выполнен расширяющимся. В нагнетательном патрубке 3 установлены вертикальные криволинейные направляющие лопатки 9, входные кромки 10 которых обращены к рабочему колесу 6 и расположены, как и входные кромки 11 и 12 наружной 4 и внутренней 5 стенок нагнетательного патрубка 3, в вертикальных плоскостях, перпендикулярных, оси вращении рабочего колеса 6, и направлены в сторону выходного сечения abcd нагнетательного патрубка 3. Направляющие лопатки 9 имеют различную длину, при этом с наибольшей длиной выполнена лопатка, примыкающая к наружной стенке 4 нагнетательного патрубка 3, а длина последующих лопаток постепенно уменьшается. При этом выходные кромки 13 направляющих лопаток 9 размещены в вертикальной плоскости, проходящей через выходные сечения abcd нагнетательного патрубка 3, и на одинаковом расстоянии друг от друга и от выходных кромок 14 и 15 внутренней 5 и наружной 4 стенок нагнетательного патрубка 3, причем касательные плоскости, проходящие через выходные кромки 10 направляющих лопаток 9 и наружной 4 и внутренней 5 стенок нагнетательного патрубка 3, параллельны оси вращения колеса. Входные кромки 10 направляющих лопаток 9 также расположены на равном расстоянии друг от друга и от входных кромок 11 и 12, внутренней 5 и наружной 4 стенок нагнетательного патрубка 3.

Направляющие лопатки 9 и внутренняя 5 и наружная 4 стенки нагнетательного патрубка 3 образуют в горизонтальной плоскости в направлении движения воздушного потока криволинейные конфузорные каналы 16.

Диаметральный вентилятор работает следующим образом. При вращении лопаточного рабочего колеса 6 воздух поступает во входное окно 2, захватывается лопатками 7 рабочего колеса 6, последовательно проходит его межлопаточные каналы в центростремительном направлении, внутреннее пространство, межлопаточные каналы в центробежном направлении и далее поступает в спиральный корпус 1.

При таком конструктивном исполнении воздух из корпуса 1 в виде отдельных струй равномерно отводится по всей ширине вентилятора под прямым углом по отношению к оси 0-0 вращения рабочего колеса 6 и поступает в криволинейные конфузорные каналы 16, образованные криволинейные направляющими лопатками 9 и наружной и внутренней стенками 4 и 5 нагнетательного патрубка 3. Из конфузорных каналов 16 воздушный поток выводится за пределы вентилятора в виде общей струи, ширина которой меньше ширины вентилятора и которая плавно повернута на угол 90° по отношению к оси 0-0 рабочего колеса 6 без присоединения к нагнетательному патрубку 3 дополнительного элемента и при сохранении плоскопараллельного движения воздушного потока перед входом в вентилятор, в проточной части его рабочего колеса 6 и корпуса 1, а следовательно, и в присоединенной к входному окну 2 сети (например, к пневмосистеме зерноочистительной машины). Вследствие того, что в криволинейных конфузорных каналах 16 ширина входного сечения больше ширины выходного сечения, происходит поджатие воздушного потока, устраняется зона его отрыва в каналах 16 и улучшается распределение скоростей в их проточной части. Благодаря этому улучшается технико-экономические показатели диаметрального вентилятора и обслуживаемой им машины, оборудования, установки.

Изобретение предназначено для систем вентиляции, отопления, в различных пневмосистемах (например, зерноочистительных машин). Вентилятор состоит из спирального корпуса с входным окном (ВО) и примыкающим к нему нагнетательным патрубком (НП), имеющим наружную и внутреннюю стенки (НС и ВС), лопаточное рабочее колесо (ЛРК, РК). НП имеет смежную с ВО стенку. НП в вертикальной плоскости повернут на 90° и в горизонтальной плоскости (в направлении движения воздуха) выполнен расширяющимся. В НП вертикально установлены вертикальные криволинейные направляющие лопатки (КНЛ, НЛ), при этом НЛ, ВС и НС НП в горизонтальной плоскости в направлении движения воздушного потока образуют криволинейные конфузорные каналы. Входные кромки (ВК) КНЛ примыкают к РК, а расположены, как и ВК НС и ВС НП, в вертикальных плоскостях, перпендикулярных оси вращения РК, и направлены в сторону выходного сечения (ВС) НП. НЛ имеют различную длину, при этом с наибольшей длиной выполнена НЛ, примыкающая к НС НП, а длина последующих НЛ постепенно уменьшается. Выходные кромки (ВыК) НЛи НС и ВС НП размещены в вертикальной плоскости, проходящей через выходное сечение НП, и на одинаковом расстоянии друг от друга и от ВыК и НС, при этом касательная плоскость, проведенная через отмеченные ВыК параллельна оси вращения РК. Данная конструкция позволяет снизить металлоемкость конструкции и сохранить плоскопараллельность течения воздуха. 3 з.п. ф-лы, 2 ил.

1. Диаметральный вентилятор, содержащий спиральный корпус с установленным в нем рабочим лопаточным колесом, входным окном и примыкающим к нему нагнетательным патрубком, который в вертикальной плоскости повернут на 90° и в горизонтальной плоскости выполнен расширяющимся в направлении движения воздуха и в котором установлены вертикальные криволинейные направляющие лопатки, входные кромки которых обращены к лопаточному рабочему колесу и расположены, как и входные кромки наружной и внутренней стенок нагнетательного патрубка, в вертикальных плоскостях, перпендикулярных оси вращения колеса, отличающийся тем, что лопатки выполнены различной длины и направлены в сторону выходного сечения нагнетательного патрубка, при этом наибольшую длину имеет лопатка, примыкающая к его наружной стенке, а длина последующих лопаток постепенно уменьшается, причем выходные кромки лопаток размещены в вертикальной плоскости, проходящей через выходное сечение нагнетательного патрубка, а касательные плоскости, проведенные через входные кромки направляющих лопаток и его стенок, параллельны оси вращения колеса.

2. Диаметральный вентилятор по п.1, отличающийся тем, что входные кромки направляющих лопаток размещены на равном расстоянии друг от друга и от входных кромок внутренней и наружной стенок нагнетательного патрубка.

3. Диаметральный вентилятор по п.1, отличающийся тем, что выходные кромки направляющих лопаток размещены на равном расстоянии друг от друга и от выходных кромок внутренней и наружной стенок нагнетательного патрубка.

4. Диаметральный вентилятор по любому из пп.1, 2 или 3, отличающийся тем, что вертикальные криволинейные направляющие лопатки и наружная и внутренняя стенки нагнетательного патрубка в горизонтальной плоскости в направлении движения воздушного потока образуют криволинейные конфузорные каналы.