Двухпоточный центробежный вентилятор Российский патент 2022 года по МПК F24F7/00 F04D17/00 

Изобретение относится к вентиляторостроению и может быть, в частности, использовано в приточно-вытяжных вентиляционных системах промышленных предприятий, жилых и общественных зданий, для подачи теплоносителей в теплообменные аппараты и устройства, а также в других случаях, когда требуется подавать одновременно и синхронно два газовых потока.

В настоящее время для перемещения газовых сред широко применяются лопастные нагнетатели центробежного и осевого типов. При необходимости создания повышенного напора преимущественное использование находят центробежные вентиляторы [1, 2], которые характеризуются простотой конструкции и обслуживания. Недостатком данных вентиляторов является наличие осевой силы, возникающей в процессе их работы и передающейся через приводной вал на подшипники, которые в этом случае подвергаются дополнительному активному износу.

Названный недостаток устраняется при двухстороннем подводе перемещаемой среды в вентиляторе, содержащем центробежное колесо, состоящее из центрального диска, боковых колец и закрепленными между диском и кольцами рабочих лопаток, улиточный корпус с входными и выходным патрубками, установленный в подшипниках приводной вал с охватывающей его ступицей, жестко соединенной с центральным диском центробежного колеса [3] - прототип.

Известное устройство, как и другие подобного назначения известные устройства [1, 2], предназначено для подачи только одного газового потока.

Техническая проблема, на решение которой направлено настоящее изобретение, состоит в обеспечении возможности одновременной подачи двух газовых потоков одним вентилятором и в расширении его функциональных возможностей.

Данная техническая проблема решается тем, что в двухпоточном центробежном вентиляторе, содержащем центробежное колесо, состоящее из центрального диска, боковых колец и закрепленных между диском и кольцами рабочих лопаток, улиточный корпус с входными и выходными патрубками, установленный в подшипниках приводной вал с охватывающей его ступицей, жестко соединенной с центральными диском центробежного колеса, улиточный корпус выполнен из двух частей - правой и левой, соединенных друг с другом с образованием между ними периферийной тупиковой кольцевой щели, в которой с зазорами размещена внешняя кромка центрального диска, каждая из двух частей улиточного корпуса имеет свой входной и выходной патрубки, между стенками периферийной кольцевой щели и внешней кромкой центрального диска имеется лабиринтовое уплотнение.

В отличие от известного устройства, исполнение улиточного корпуса из двух частей - правой и левой, соединенных друг с другом с образованием между ними периферийной тупиковой кольцевой щели, в которой с зазорами размещена внешняя кромка центрального диска, а каждая из двух частей улиточного корпуса имеет свои входной и выходной патрубки, позволяет при вращающемся центробежном колесе одновременно перемещать через правую и через левую части улиточного корпуса обособленные газовые потоки без их перемешивания. Каждая из двух частей улиточного корпуса работает на пропуск своего потока.

Исполнение предлагаемого двухпоточного центробежного вентилятора с лабиринтовым уплотнением между стенками периферийной тупиковой кольцевой щели и внешней кромкой центрального диска исключает или минимизирует возможные перетоки из одного перемещаемого через вентилятор потока в другой перемещаемый поток.

По своей конструкции правая и левая части улиточного корпуса являются зеркальным отражением друг друга. Их выпускные патрубки могут быть расположены в любом направлении в диаметральных плоскостях вентилятора, что создает определенные удобства при монтаже устройства.

Предлагаемый двухпоточный центробежный вентилятор при необходимости может выполнять дополнительно функции теплообменника. В этом случае центральный диск центробежного колеса, разделяющий потоки перемещаемых горячего и холодного теплоносителей, служит поверхностью теплопередачи, а рабочие лопатки на обеих сторонах центрального диска служат теплопроводящими ребрами, усиливающими теплопередачу.

Таким образом, отличительные признаки изобретения позволяют решить поставленную техническую проблему.

Изобретение поясняется чертежами: фиг.1 - фиг.5.

На фиг.1 показан разрез заявляемого двухпоточного центробежного вентилятора; на фиг.2 - вид слева на фиг.1; на фиг.3 - вид справа на фиг.1; на фиг.4 - вид сверху на фиг.1; на фиг.5 - лабиринтовое уплотнение двухпоточного центробежного вентилятора.

Двухпоточный центробежный вентилятор содержит центробежное колесо 1, включающее в себя центральный диск 2, боковые кольца 3 и закрепленные между диском 2 и кольцами 3 рабочие лопатки 4. Центробежное колесо 1 расположено в улиточном корпусе, состоящем из левой 5 и правой 6 частей, соединенных между собой с образованием периферийной тупиковой кольцевой щели 7, в которой с зазорами размещена внешняя кромка центрального диска 2. Левая часть 5 улиточного корпуса имеет входной 8 и выходной 9 патрубки. Внутри входного патрубка 8, осесимметрично с ним, расположен приводной вал 10, установленный в подшипниках 11, которые закреплены в патрубке 8 с помощью охватывающих 12 и распорных 13 колец и радиальных жестких спиц 14 между кольцами 12 и 13. На конец приводного вала 10 посажена ступица 15, жестко соединенная с центральным диском 2 центробежного колеса 1. Правая часть 6 улиточного корпуса имеет свои входной 16 и выходной 17 патрубки.

Лабиринтовое уплотнение между стенками периферийной кольцевой щели 7 и внешней кромкой центрального диска 2 включает в себе неподвижные кольцевые гребни 18, закрепленные одним своим концом на стенках щели 7, и подвижные кольцевые гребни 19, закрепленные на центральном диске 2.

Двухпоточный центробежный вентилятор работает следующим образом.

При вращении приводного вала 10, закрепленного с помощью подшипников 11, охватывающих их колец 12, радиальных жестких спиц 14 и распорных колец 13 во входном патрубке 8, вращается центробежное колесо 1 (на фиг.2 направление вращения - против часовой стрелки), соединенное с валом 10 через ступицу 15. При этом газовые среды, заполняющие пространства между боковыми кольцами 3 и рабочими лопатками 4 по обе стороны центрального диска 2, под действием возникающей центробежной силы перемещаются вдоль рабочих лопаток 4 от оси к периферии центробежного колеса 1. В результате создаются два независимых потока с однонаправленным движением в левой 5 и правой 6 частях улиточного корпуса. Один из потоков, проходящий через левую часть 5 улиточного корпуса, поступает во входной патрубок 8, а выходит через тангенциально установленный выходной патрубок 9. Другой поток, проходящий через правую часть 6 улиточного корпуса, поступает во входной патрубок 16, а выходит через тангенциально установленный выходной патрубок 17.

Периферийная тупиковая кольцевая цель 7, в которой с минимальными зазорами размещена внешняя кромка центрального диска 2, служит затвором, препятствующим перетокам транспортируемой среды из одного потока в другой поток. При значительных разностях давлений потоков на выходе из вентилятора, для устранения перетоков между перемещаемыми потоками в периферийную тупиковую кольцевую щель 7 устанавливается лабиринтовое уплотнение, чередующиеся неподвижные 18 и подвижные 19 кольцевые гребни которого в зазорах между стенками щели 7 и центрального диска 2 создают дополнительное сопротивление перетокам, что практически полностью устраняет возможность подмешивания транспортируемой среды из одного потока в другой.

Дополнительные функции теплообменника предлагаемым устройством осуществляются при прямоточном движении обменивающихся теплом потоков теплоносителей в пространствах между рабочими лопатками 4. Так как движение теплоносителей в межлопаточных каналах вихревое, то теплообмен потоков со стенками центрального диска 2 и рабочих лопаток 4 отличается повышенной интенсивностью. Это, а также увеличение числа рабочих лопаток 4 и площади центрального диска 2 за счет увеличения его диаметра, позволяют проводить процесс теплопередачи в предлагаемом устройстве с высокой степенью завершенности.

Как пример, рассмотрим использование предлагаемого устройства в приточно-вытяжной вентиляционной системе, где средняя разность температур вытяжного и приточного потоков воздуха составляет 50 °С на протяжении 6 месяцев в зимнее время. Коэффициент теплопередачи, отнесенный к площади центрального диска двухпоточного центробежного вентилятора, составляет 110 Вт/(м²⋅К). В этом случае плотность теплового потока, передаваемого от вытяжного воздуха к приточному, будет равна 5,5 кВт/м², что позволит за зимний сезон через 1 м² площади центрального диска передавать 20,43 Гкал теплоты. На соответствующую величину передаваемой в двухпоточном центробежном вентиляторе теплоты уменьшится тепловая нагрузка для теплоутилизационного теплообменного устройства в данной приточно-вытяжной вентиляционной системе, что в итоге будет способствовать снижению капитальных и эксплуатационных затрат на вентиляцию.

Основные преимущества предлагаемого двухпоточного центробежного вентилятора по сравнению с существующими аналогичными устройствами следующие:

- одновременная подача двух обособленных друг от друга потоков одним вентилятором;

- меньшие материальные, энергические и трудовые затраты при изготовлении и эксплуатации из-за использования одного вентилятора вместо двух;

- расширенная функциональность за счет использования в качестве теплообменника.

Источники информации

1. Калинушкин М. П. Гидравлические машины и холодильные установки. Изд. 3-е, перераб. и доп. - М.: Высшая школа, 1973, с.118-119.

2. Авт.св. СССР 659788, кл. F04D 17/08, 30.04.79.

3. Черкасский В. М. Насосы, вентиляторы, компрессоры. М.: Энергия, 1977, с.201.

Изобретение относится к вентиляторостроению и может быть, в частности, использовано в приточно-вытяжных вентиляционных системах промышленных предприятий, жилых и общественных зданий для подачи теплоносителей в теплообменные аппараты и устройства, а также в других случаях, когда требуется подавать одновременно и синхронно два газовых потока. Двухпоточный центробежный вентилятор содержит центробежное колесо, состоящее из центрального диска, боковых колец и закрепленных между диском и кольцами рабочих лопаток, улиточный корпус с входными и выходными патрубками, установленный в подшипниках приводной вал с охватывающей его ступицей, жестко соединенной с центральным диском центробежного колеса. Улиточный корпус выполнен из двух частей – правой и левой, соединенных друг с другом с образованием между ними периферийной тупиковой кольцевой щели, в которой с зазорами размещена внешняя кромка центрального диска, каждая из двух частей улиточного корпуса имеет свой входной и выходной патрубки, между стенками периферийной кольцевой щели и внешней кромкой центрального диска имеется лабиринтовое уплотнение. Техническая проблема, на решение которой направлено настоящее изобретение, состоит в одновременной подаче двух газовых потоков одним вентилятором и в расширении его функциональных возможностей. 1 з.п. ф-лы, 5 ил.

1. Двухпоточный центробежный вентилятор, содержащий центробежное колесо, состоящее из центрального диска, боковых колец и закрепленных между диском и кольцами рабочих лопаток, улиточный корпус с входными и выходными патрубками, установленный в подшипниках приводной вал с охватывающей его ступицей, жестко соединенной с центральным диском центробежного колеса, отличающийся тем, что улиточный корпус выполнен из двух частей – правой и левой, соединенных друг с другом с образованием между ними периферийной тупиковой кольцевой щели, в которой с зазорами размещена внешняя кромка центрально диска, при этом каждая из двух частей улиточного корпуса имеет свои входной и выходной патрубки.

2. Двухпоточный центробежный вентилятор по п. 1, отличающийся тем, что между стенками периферийной тупиковой кольцевой щели и внешней кромкой центрального диска имеется лабиринтовое уплотнение, выполненное в виде подвижных и неподвижных кольцевых гребней.