Осевой вентилятор Советский патент 1992 года по МПК F04D19/00 

Изобретение относится к вентиляторо- строению, в частности к осевым вентиляторам, используемым для охлаждения технических средств ЕС ЭВМ.

Известны осевые вентиляторы, содержащие корпус и установленное в нем рабочее колесо, лопатки которого в корневом сечении имеют угол выхода, равный 35-50°, а в периферийном, - составляющий 0,4-0,6 от величины угла в корневом сечении и отношение максимального диаметра втулки к наружному диаметру колеса 0,3-0.5.

Вентиляторы такой конструкции, из-за потерь кинетической энергии на закручивание воздушного потока в рабочем колесе имеют недостаточно высокие аэродинамические характеристики и КПД.

Установка специальных направляющих и.спрямляющих аппаратов позволяет поднять аэродинамические характеристики и КПД осевых вентиляторов, но приводит к значительному увеличению уровня акустических шумов.

Наиболее близким к предлагаемому является профиль лопатки турбомашины с осевым потоком, выполненный в виде конически расширяющейся криволинейной поверхности, образующие которой пересекают ось вращения под углом 90°.

Однако использование этих лопаток в осевых вентиляторах, из-за большого профильного сопротивления проходу воздуха, значительно уменьшит аэродинамические характеристики и КПД.

Цель изобретения - повышение аэродинамических характеристик и КПД осевых вентиляторов, обеспечение устойчивого режима работы и снижение уровня акустических шумов.

Указанная цель достигается тем, что профиль каждой лопатки образован перемещением прямолинейной образующей, перпендикулярной втулке, по окружности в периферийном сечении радиусом RKp, превышающем, длину ло.паткй Вкр в 2-4 раза, при этом хорда профиля наклонена к оси

сл

С

чэ

4 Ю

вращения под углом 50-70° и корпус за половиной длины лопаток выполнен ступенчатым с увеличением диаметра на выходе, при этом зазор между корпусом и лопатками на выходе Двых-Дрк превышает зазор на входе Двх-Дрк в 5-40 раз.

В отличие от прототипа в предлагаемом вентиляторе происходит равномерное движение воздушного потока с минимальным профильным сопротивлением, что приводит к увеличению производительности и КПД. обеспечению устойчивого режима работы и уменьшению уровня акустических шумов. Этому способствует и уменьшение возможности прямого удара выходящего воздуха о стенки корпуса.

На фиг.1 схематично показан предлагаемый вентилятор: на фиг.2 - вид А на фиг.1. Вентилятор состоит из корпуса 1, внутри которого установлены приводной электродвигатель 2 с внешним короткозам- кнутым ротором и насаженным на него по наружной поверхности рабочим колесом 3. Профиль каждой лопатки образован перемещением прямолинейной образующей, перпендикулярной втулке, по окружности в периферийном сечении радиусом RKp, превышающим длину лопатки Вкр в 2-4 раза, при этом хорда профиля наклонена к оси вращения под углом 50-70°.

Проточная часть вентилятора за половиной длины рабочего коелса выполнена ступенчатой с увеличением диаметра на выходе, при этом зазор между корпусом 1 и лопатками 3 на выходе Двых-Др-.к. превышает зазор на входе Двх-Др.к. в 5-40 раз.

В таком конструктивном исполнении при работе вентилятора происходит равномерное движение воздушного потока с минимальным закручиванием и профильным сопротивлением, что приводит к увеличению производительности и КПД, обеспечению устойчивого режима работы и уменьшению уровня акустических шумов.

В соответствии с теорией Эйлера-Жуковского производительность и давление лопаточных машин зависит от геометрических размеров, формы профиля и углов установки лопастей рабочего колеса

«VTV.

где / оо-угол притекания средней скорости потока;

-коэффициент производительности;

ф- коэффициент давления. В изобретении предлагается за счет увеличения площадей и углов установки лопаток рабочего колеса повысить производительность осевых вентиляторов в

центральной части таким образом, чтобы динамическое давление воздушного потока в любом сечении было одинаковым

$ V constЕстественно увеличение коэффициента производительности в центральной части должно происходить обратно пропорционально уменьшению размеров лопаток рабочего колеса

10

Р|

гдеу

Гвт Ч- Г|

- относительная величина

Гвт + Г

размера элементов лопаток; гвт - радиус втулки рабочего колеса, м; п - радиус от втулки.до произвольной

точки лопаток, м;

г - радиус от втулки до периферийного

сечения лопаток, м. Тогда для получения максимальной производительности и КПД. угол притекания

средней скорости потока лопаток рабочего

колеса должен быть равным

v(1-|)

или угол наклона хорды в любом сечении arctg -ттр +а.

V(i -f)

где от-величина угла атаки.

При этом длина лопаток в данном сечении

составит

360 д

п 2(гв1 + п) ,,, m a

Вк COS/, Sin Т-

где m - число лопаток рабочего колеса;

Д - величина угла на перпендикулярной оси плоскости между началом-и концом

двух соседних лопаток.

Таким образом, по сравнению с известными, при одинаковых габаритных размерах, радиусах изгибов, длинах и углах наклона внешних хЬрд лопаток рабочего колеса, вентиляторы с перпендикулярными к втулке прямолинейными образующими имеют более высокую производительность, КПД и устойчивый режим работы.

Кроме того, ступенчатое расширение

проточной части за половиной длины рабочего колеса способствует уменьшению возможности прямого удара выходящего потока о стенки корпуса, что приводит к обеспечению устойчивого режима работы

вентилятора и снижению уровня акустических шумов.

Проведенные испытания показали, что аэродинамические характеристики предлагаемого осевого вентилятора значительно превосходят лучшие образцы отечественных и зарубежных аналогов, используемых для охлаждения технических средств в ЕС ЭВМ. При меньшей потребляемой мощности электродвигателя до 25 Вт, производительность вентилятора по сравнению с ранее выпускавшимися по схеме рабочее колесо - спрямляющий аппарат увеличилась с 260 до 360 м3/ч. а уровень акустических шумов снизился с 65 до 50,5-53,5 дБ.

Формула изобретения . 1. Осевой вентилятор, содержащий корпус и установленное в нем рабочее колесо с лопатками, отличающийся .тем, что, с целью повышения производительности, КПД и снижения уровня акустических шумов, обеспечения устойчивого режима работы, профиль каждой лопатки образован перемещением прямолинейной образующей, перпендикулярной втулке, по окружности в периферийном сечении радиусом, превышающим длину лопатки в 2-4 раза, при этом хорда профиля наклонена к оси вращения под углом 50-70°.

2. Вентилятор поп. 1. от л ича ю щи й- с я тем, что, корпус выполнен ступенчатым в зоне середины лопаток с увеличением диаметра на выходе, при этом зазор между корпусом и лопатками на выходе превышает

зазор на входе в 5-40 раз.

Изобретение предназначено повысить аэродинамические характеристики и КПД осевых вентиляторов, обеспечить устойчивый режим работы и снизить уровень акустическ-их шумов за счет того, что профиль каждой лопатки образован перемещением прямолинейной образующей, перпендикулярной втулке, по окружности в периферийном сечении радиусом, превышающим длину лопатки в 2-4 раза, при этом хорда профиля наклонена к оси вращения под углом 50-70° и корпус за половиной длины лопаток выполнен ступенчатым с увеличением диаметра на выходе, при этом зазор между корпусом и лопатками на выходе превышает зазор на входе в 5-40 раз. 1 з.п. ф-лы, 2 ил.

Риг.

Редактор Ю.Середа

Техред М.Моргентал

Заказ 755;Тираж.ПодписноеI

ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР 113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., 4/5

ВидЛ

Фаз. 2

Корректор Э.Лончакова