Воздуходувное устройство

 

Использование: для охлаждения электродвигателей. Сущность изобретения: в корпусе с заборным отверстием размещена закрепленная на валу основная крыльчатка, имеющая привод и акустический экран. Экран расположен со стороны заборного отверстия. Экран выполнен в виде зеркально и симметрично расположенных дополнительного корпуса с заборным отверстием и размещенной в корпусе дополнительной крыльчатки, закрепленной на общем валу с основной. Корпусы расположены относительно друг друга к образованиям между ними воздухозаборной полости. 3 ил.

Изобретение относится к области средств охлаждения электрических машин и, в частности, электродвигаталей.

Одной из возможностей охлаждения электрических машин является применение независимого вентилятора, монтируемого вне электромашины и имеющего собственный привод. В этом случае вентилятор конструктивно не связан с электромашиной и его рабочие характеристики зависят, в основном, от его конструктивных особенностей. Это относится и к его шумовым характеристикам, которые имеют те же составляющие, что и обычные вентиляторы, т.е. аэродинамические явления в воздушном потоке и механические вибрации его элементов.

Предлагаемое изобретение способствует снижению шумов аэродинамического типа воздуходувных устройств, имеющих центробежные вентиляторы. Специфика работы вентиляторов в электромашине такова, что в большинстве случаев исключает возможность мероприятий по снижению шума, разработанных для вентиляторов общепромышленного назначения.

Для электромашин с воздушным охлаждением при скорости вращения вентиляторов выше 2000 об/мин вентиляционный шум или шум аэродинамического происхождения уже может превалировать над шумом остальных источников. Поэтому во всех случаях особенно важно снизить именно эту составляющую шума.

Бороться с вентиляционным шумом электрических машин можно различными способами: ослаблением интенсивности вентиляции, применением глушителей, звукопоглощающих покрытий, дополнительных кожухов и т.д. но все эти мероприятия являются пассивными, так как только подавляют шум, не затрагивая самих его источников, или ухудшают энергетические показатели машин. Активный путь это непосредственное воздействие на источник шума и снижение интенсивности излучения шума изменением собственно конструкции вентилятора.

Для снижения шума центробежных вентиляторов аэродинамического происхождения часто предлагают уменьшение диаметра рабочего колеса или снижение скорости его вращения. Однако это приводит к снижению количества воздуха, продуваемого через электромашину и приводит к ее перегреву (см.Юдин Е.Я. Исследование шума вентиляторных установок и методов борьбы с ним. Оборонгиз, 1958, с.121).

При постоянстве диаметра рабочего колеса вентилятора снизить можно также, увеличив габариты "улитки" таким образом, чтобы зазор между колесом и "языком улитки" был не менее 10% от радиуса колеса (см.Городецкий Э.А. Исследование вентиляционного шума электрических машин, в кн. Сб.трудов ВНИИЭМ, т.20, М. 1965, с.342-348, 381). Недостатком этого метода борьбы с шумом является увеличение габаритов вентагрегатов.

В некоторых случаях проблема шума бывает решена за счет скошенного "языка". При этом "растягивается" во времени процесс взаимодействия лопатки и "языка улитки" (см.Юдин Е.Я. Исследование шума вентиляторных установок и методов борьбы с ним. Оборонгиз, 1958, с.41).

Однако при определенных геометрических параметрах аэродинамического тракта возможны ситуации, когда приведенные выше способы не дают существенных результатов. Например, независимые вентиляторы в электродвигателях 4ПФ200. Уровень звука системы серийного вентагрегата с этим электродвигателем на расстоянии 1 м от заборного отверстия достигает 92,5 дБ по линейной шкале и 86,5 дБ.

Наиболее близким по производимому эффекту к заявляемому объекту является применение акустических экранов в виде защитных козырьков на входных отверстиях центробежных вентиляторов. При этом достигается снижение акустической эмиссии вентилятора на 3-4 дБ по интегральной линейной шкале. Однако при этом падает производительность вентагрегата на 15% из-за увеличения аэродинамического сопротивления (см. Машины электрические постоянного тока (серия 4П). Техническое описание и инструкция по эксплуатации, ИЖДЦ:527412.007. ТО, прототип).

Целью предлагаемого изобретения является снижение шумовых характеристик центробежного вентилятора воздуходувного устройства и повышение производительности воздуходувного устройства без снижения результативности охлаждения электромашины.

Указанная цель достигается тем, что в воздуходувном устройстве, имеющем привод, крыльчатку в корпусе центробежного вентилятора и входной акустический экран, последний выполнен в виде второй крыльчатки в корпусе, смонтированной соосно, зеркально и симметрично первой крыльчатке. При этом обе крыльчатки могут иметь один привод.

Испытания показали, что такая конструкция, примененная в случае использования серийного воздуходувного устройства в комбинации с различными электромагнитам и, в частности, с электродвигателем 4ПФ200, позволила снизить шум на 4-6 дБ (по линейной шкале и шкале А) при увеличении производительности воздуходувного устройства более чем на 50% Предлагаемое изобретение иллюстрируется чертежами, на которых показано следующее: фиг.1 серийное исполнение воздуходувного устройства с защитным козырьком заборного отверстия; фиг.2 предложенная по изобретению конструкция воздуходувного устройства; фиг.3 спектр шума серийных (два габаpита) и предложенного воздуходувного устройства.

На фиг.1 показана электромашина 1, охлаждаемая независимым центробежным вентилятором 2 с электроприводом 3 и входным защитным козырьком 4, играющем роль акустического экрана. На фиг.2 представлено воздуходувное устройство по изобретению, имеющее в данном случае один электропривод 3, две крыльчатки 5 и 5 в корпусах 6 и 6, смонтированные соосно на одном валу 7, зеркально и симметрично друг другу, так, что заборные отверстия 8 и 8 обоих вентиляторов расположены напротив. Расстояние между вентиляторами (крыльчатками) определяется в зависимости от диаметра крыльчатки, мощности электропривода и требуемой схемы охлаждения.

Работа предлагаемого воздуходувного устройства происходит следующим образом.

Запуск электропривода вентиляторов происходит одновременно с запуском электромашины. Воздух через заборные отверстия 8 и 8 вентиляторов поступает к крыльчатке 5 и 5 и прогоняется в электромашину 1, охлаждая ее.

Рост производительности объясняется тем, что вместо одного вентилятора практически работают два (возможно уменьшить диаметр), а снижение уровня шума происходит за счет следующего: увеличения размера экрана для каждой из крыльчаток; возможность интерференционных явлений волнового наложения; разделения единого воздушного потока на два, что приводит к уменьшению сечения каналов и генерации более высокочастотных составляющих спектра. Известно, что эффективность экранирования высокочастотного акустического излучения выше; снижения интенсивности взаимодействия элементов аэродинамического тракта с воздушным потоком. Из возрастания общего потока на 55% следует, что по каждому из двух каналов проходит всего 77% воздуха от начальной величины. Это приводит к снижению акустической мощности, пропорциональной шестой степени скорости потока, в пять раз. Уровень звука, генерируемого каждой отдельной крыльчаткой падает на 7 дБ, а совокупный результат будет составлять около 4 дБ.

Формула изобретения

Воздуходувное устройство преимущественно для охлаждения электрических машин, содержащее корпус с заборным отверстием, размещенную в корпусе, закрепленную на валу основную крыльчатку, имеющую привод и акустический экран, расположенный со стороны заборного отверстия, отличающееся тем, что экран выполнен в виде зеркально и симметрично расположенных дополнительного корпуса с заборным отверстием и размещенной в корпусе дополнительной крыльчатки, при этом последняя закреплена на общем валу с основной крыльчаткой, а корпусы расположены относительно друг друга с образованием между ними воздухозаборной полости.

РИСУНКИ

Рисунок 1, Рисунок 2, Рисунок 3