Радиальный вентилятор
Авторы патента:
Область использования: в вентиляторостроении, конкретно, в радиальных вентиляторах с S-образными лопатками. Сущность изобретения: определены оптимальные значения основных геометрических параметров проточной части вентилятора, содержащего входной патрубок 1, спиральный корпус 2 и установленное в нем рабочее колесо 3 с коническим или плоским передним диском 4 и S-образными лопатками, выпуклая поверхность выходной части каждой из которых обращена в сторону, противоположную стороне вращения. На выходе из лопаточной системы колеса может устанавливаться безлопаточный диффузор 5. 1 з.п. ф-лы, 7 ил.
Изобретение относится к вентиляторостроению, конкретно к радиальным вентиляторам с S-образными лопатками.
Известны радиальные вентиляторы с цилиндрическим патрубком, спиральным корпусом и установленным в нем рабочим колесом с S-образными лопатками с плоскими передним и задним дисками [1] Вентиляторы с S-образными лопатками рабочих колес по своим свойствам занимают промежуточное положение между машинами с вперед и назад загнутыми лопатками. Коэффициент давления машин с S-образными лопатками более высокий, чем у машин с назад загнутыми лопатками, при этом КПД несколько ниже, чем у последних, но выше, чем у машин с вперед загнутыми лопатками. В силу этих особенностей для вентиляторов с S-образными лопатками наиболее характерен диапазон по быстроходности ny от 20 до 45, по коэффициенту производительности от 0,03 до 0,15 [2] В качестве аналогов, по технической сущности близких к колесу заявляемого вентилятора, мощно привести следующие разработки. В соответствии с [3] у рабочего колеса центробежного компрессора с S-образными лопатками места сопряжения участков лопаток противоположной кривизны расположены по окружности с диаметром D2-1, составляющим 0,82.0,91 наружного диаметра колеса, отношение R2-1=R2/R1 радиусов дуг участков противоположной кривизны составляет 0,185.0,2. В соответствии с [4] рабочее колесо центробежного вентилятора имеет значения D2-1, R2-1, близкие к заявляемым. S-образные лопатки этого колеса имеют прямолинейный участок, соединяющий выпуклую и вогнутую части профиля лопатки. В качестве прототипа заявляемого изобретения выбран радиальный вентилятор, содержащий входной патрубок, спиральный корпус и установленное в нем рабочее колесо с коническим передним диском и S-образными лопатками [5] Недостатком прототипа является сложная конструкция вентилятора: большое количество лопаток рабочего колеса, наличие промежуточных лопаток, а также сложный узел уплотнения. Кроме того, жестко зафиксированные значения геометрических параметров вентилятора хотя и дают возможность получить высокие значения КПД и коэффициента давления для узкого диапазона значений производительности, соответствующего значениям быстроходности ny=20.21, однако не позволяют расширить диапазон работы вентилятора в сторону увеличения производительности (т.е. на большие значения быстроходности). Была поставлена задача расширить диапазон экономической работы вентиляторов с S-образными лопатками и упростить конструкцию вентиляторов этого типа. Поставленная задача достигается тем, что в радиальном вентиляторе, содержащем входной патрубок, спиральный корпус и установленное в нем рабочее колесо с диаметром D2 с коническим или плоским передним диском, с S-образными лопатками, выпуклая поверхность выходной части каждой из которых обращена в сторону, противоположную направлению вращения, для основных геометрических параметров, характеризующих проточную часть вентилятора, на основании экспериментальных исследований выбраны диапазоны оптимальных значений этих параметров. Условиями оптимальности были следующие: максимальное значение КПД вентилятора hmax 0,73 , коэффициент давления на этом режиме н 1,25 . Новым является то, что относительный диаметр входного патрубка равен 0,35.0,59, относительная ширина b1 /D2 колеса на входе равна 0,06.0,22, относительная ширина b2 /D2 колеса на выходе равна 0,06.0,18, относительный диаметр D2-1 окружности, на которой находятся точки перегиба профилей лопаток, равен 0,82.0,93, отношение радиусов кривизны R2-1=R2/R1 вогнутого и выпуклого участков профиля равно 0,034.0,05, число лопаток z равно 12.18, угол выхода 2 лопаток колеса равен 110o.150o, угол наклона переднего диска к плоскости поперечного сечения колеса равен 0.15o, отношение произведения раскрытия А корпуса и его ширины B к площади входного сечения патрубка D2o/4 равно 0,57.92, кроме того, за выходными кромками лопаток может располагаться безлопаточный вращающийся диффузор с относительным наружным диаметром , равным 1,1.1,2. Использование новой, существенной совокупности геометрических параметров патрубка, колеса и корпуса позволяет получить положительный эффект: при достаточно высоких значениях КПД и коэффициента давления расширить диапазон режимов работы вентиляторов этого класса по производительности. На фиг. 1-3 показан заявляемый радиальный вентилятор. На фиг. 1 схематично изображен поперечный разрез вентилятора; на фиг. 2 продольный разрез вентилятора; на фиг. 3 укрупненно элемент колеса. Вентилятор содержит входной патрубок 1, спиральный корпус 2 и установленное в нем колесо 3 с коническим или плоским передним диском 4. На выходе из лопаточной системы колеса может устанавливаться безлопаточный диффузор 5. Там же указаны обозначения следующих геометрических параметров вентилятора: D0 диаметр входного патрубка в минимальном сечении; b1, b2 ширина колеса на входе и выходе; R1, R2 радиусы выпуклого и вогнутого участков профиля; D2-1, D2 диаметр окружности, на которой находятся точки перегиба профилей лопаток, диаметр колеса по выходным кромкам лопаток;2 угол выхода лопаток колеса;
угол наклона переднего диска колеса к плоскости его поперечного сечения;
D3 диаметр безлопаточного диффузора;
A, B, C раскрытие, ширина и длина выходного сечения спирального корпуса. Работа вентилятора осуществляется следующим образом. Воздух поступает через входной патрубок 1 в рабочее колесо 3, где происходит передача энергии от вращающегося колеса потоку воздуха. Далее воздух поступает в спиральный корпус 2 и далее с выходному отверстию. Перепад полных давлений на выходе из вентилятора и на входе в него определяет полное давление, создаваемое вентилятором. Отношение полезной мощности к потребляемой определяет его КПД. Наиболее эффективным является вентилятор, у которого высокие значения давления и КПД обеспечиваются в широком диапазоне режимов работы по производительности. Проведенные исследования моделей радиальных вентиляторов с S-образными лопатками при варьировании основных геометрических параметров колеса и корпуса позволили выявить диапазоны оптимальных значений основных геометрических параметров, а также оптимальные соотношения других геометрических параметров вентилятора, обеспечивающие его экономичность и достаточно высокий коэффициент давления для данного типа вентиляторов. На фиг. 4 приведены зависимости номинальных значений коэффициента давления jн и максимальных значений КПД от отношения радиусов кривизны вогнутого и выпуклого участков профиля R2-1; на фиг. 5 зависимости н и max от угла выхода лопатки колеса 2; на фиг. 6 зависимости тех же аэродинамических параметров от относительного диаметра окружности, на которой расположены точки перегиба профилей. На фигурах цифрами обозначены разные варианты моделей вентиляторов с S-образными лопатками колес, отличающихся друг от друга значениями геометрических параметров: , R2-1, z, 2, , 4AB/D2o.
На фиг. 7 приведено сопоставление характеристик прототипа и заявляемого вентилятора, подтверждающее значительное расширение диапазона режимов работы последнего по сравнению с прототипом. Таким образом, полученные из эксперимента данные, представленные на фиг. 4-7, подтверждают отмеченную выше оптимальность диапазонов значений указанных геометрических параметров и их отношений.
Формула изобретения
равным 1,1 1,2,
где D0 диаметр входного патрубка в минимальном сечении;
D2 диаметр колеса по выходным кромкам лопаток;
b1 ширина колеса на входе;
b2 ширина колеса на выходе;
D3 выходной диаметр безлопаточного вращающегося диффузора.
РИСУНКИ
Рисунок 1, Рисунок 2, Рисунок 3, Рисунок 4, Рисунок 5, Рисунок 6, Рисунок 7
Похожие патенты:
Редукторный компрессор для сжатия кислорода // 2082022
Изобретение относится к редукторному компрессору для сжатия кислорода согласно ограничительной части основного пункта формулы
Компрессор // 2082021
Радиальный вентилятор // 2081352
Изобретение относится к вентиляторостроению, в частности, к конструкции радиального вентилятора, и может быть использовано при проектировании вентиляторов и других нагнетателей общехозяйственного назначения
Радиальный вентилятор большой быстроходности // 2080489
Изобретение относится к области вентиляторостроения, а именно, к радиальным вентиляторам большой быстроходности и может быть использовано в качестве вентиляторов низкого и среднего давления большой производительности, широко применяемых в системах вентиляции и кондиционирования воздуха жилых, общественных и производственных зданий и в технологических установках различного назначения
Износостойкий нагнетатель // 2079724
Изобретение относится к машиностроению, а точнее к лопастным машинам, которые используются для пневматического транспортирования различных веществ
Центробежный вентилятор // 2061188
Компрессор // 2055240
Прямоточный вентилятор // 2051295
Центробежный вентилятор // 2050473
Центробежный вентилятор // 2049270
Изобретение относится к вентиляторостроению, в частности к центробежным вентиляторам
Центробежный компрессор // 2109172
Изобретение относится к компрессоростроению и касается конструкции высокоскоростных центробежных машин
Центробежный компрессор // 2109990
Изобретение относится к области центробежных компрессоров
Компрессор // 2118714
Радиальный вентилятор // 2122654
Изобретение относится к области вентиляторостроения, в частности к конструкции вентилятора для перемещения загрязненного газа, и может быть использовано при проектировании нагнетателей
Центробежный вентилятор // 2122656
Изобретение относится к области вентиляторостроения, в частности к конструкции центробежного вентилятора (ЦБВ), и может быть использовано при проектировании центробежных нагнетателей
Радиальный вентилятор // 2124144
Центробежный вентилятор // 2124651
Изобретение относится к области вентиляторостроения, в частности к конструкции центробежного вентилятора, и может быть использовано при проектировании центробежных вентиляторов общехозяйственного назначения
Радиальный вентилятор // 2124652
Изобретение относится к области вентиляторостроения, в частности к конструкции радиальных вентиляторов, и может быть использовано при проектировании вентиляторов общехозяйственного назначения