Радиальный вентилятор (варианты)

Группа изобретений относится к радиальным вентиляторам в спиральном корпусе и обеспечивает получение технического результата - увеличение напорной характеристики и коэффициента полезного действия вентилятора в рабочей зоне при уменьшении звуковой мощности на входе вентилятора на лопаточной частоте и ее гармониках. Вентилятор содержит спиральный корпус 1, рабочее колесо 2 с лопатками 8 и передним диском 7, входной коллектор 4 с цилиндрическим участком 16, выходной патрубок 5, равный ширине L корпуса 1, кольцевой зазор 11 между поверхностями коллектора 4 и диска 7. Лопатки 8 выполнены с предкрылком 17, расположенным между примыканием лопатки 8 к поверхности переднего диска 7 и осью 13 вращения рабочего колеса 2, а в проекции на плоскость, перпендикулярную оси 13 вращения колеса 2, прямая, соединяющая ось 13 и носок 20 предкрылка 17, не выходит за сектор, ограниченный лучами, расположенными в диапазоне ±0,05 углового шага лопаток t относительно прямой, соединяющей ось 13 и точку 21 примыкания передней кромки 18 следующей по ходу вращения лопатки 8А к поверхности переднего диска 7. В 1-ом варианте пластина 12 вихрегасителя высотой h_В=Н_В=10...0,12 установлена на внешней поверхности 9 коллектора 4 между меридиональными плоскостями, проходящими через линию полного раскрытия корпуса 1 и на 45° от указанной плоскости в сторону языка 14. Во 2-ом варианте пластина 24 высотой h_СП=H_СП/D=10...0,14 соединена с корпусом 1 напротив лопаток 8 между меридиональными плоскостями, проходящими через линию наибольшего раскрытия корпуса 1 и носок 25 языка 14. 2 н. и 7 з.п. ф-лы, 19 ил.

 

Группа изобретений относится к радиальным вентиляторам в спиральном корпусе.

Из уровня техники известны радиальные вентиляторы с вихрегасителями на входе в рабочее колесо.

В описании изобретения «Центробежный вентилятор», защищенного патентом РФ № 2215195, МПК F04D 17/08, приоритет 27.04.2002 г., дата публикации 27.10.2003 г., [1], представлен радиальный вентилятор, содержащий спиральный корпус, установленное в нем на валу рабочее колесо с загнутыми назад лопатками и с конусным покрывным диском, входной коллектор с участками криволинейного профиля в меридиональном сечении, внешняя поверхность которого образует с внутренней поверхностью покрывного диска на входе в рабочее колесо окружной зазор, вихрегаситель, выполненный в виде, по меньшей мере, одной пластины, размещенной с внешней стороны входного коллектора перед окружным зазором в зоне наибольшего раскрытия корпуса, выходной патрубок, равный по ширине корпусу вентилятора, причем ширина корпуса L составляет 0,9...1,1 диаметра D рабочего колеса, входной коллектор содержит цилиндрический участок, длина входного коллектора L_ВХ составляет 0,48...0,63 диаметра D рабочего колеса, а диаметр входа D_ВХ в рабочее колесо равен 0,66...0,69 диаметра D рабочего колеса.

В описании полезной модели «Радиальный вентилятор», защищенной патентом РФ № 54112, МПК F04D 17/08, приоритет 27.12.2005 г., дата публикации 10.06.2006 г., [2], представлен радиальный вентилятор, содержащий спиральный корпус, оснащенный языком, установленное в корпусе на валу рабочее колесо с загнутыми назад лопатками и с конусным покрывным диском, входной коллектор с участками криволинейного профиля в диаметральном сечении, внешняя поверхность которого образует с внутренней поверхностью покрывного диска на входе в рабочее колесо окружной зазор, выходной патрубок, ширина которого равна ширине спирального корпуса, вихрегаситель, выполненный в виде, по меньшей мере, одной пластины, размещенной с внешней стороны всасывающего патрубка перед окружным зазором между проходящими через ось вращения рабочего колеса плоскостями, одна из которых пересекает линию наибольшего раскрытия корпуса, а другая расположена под углом 45 град в сторону языка спирального корпуса.

Размещение пластины вихрегасителя в изобретении [1] и в полезной модели [2] в зоне наибольшего отстояния рабочего колеса от спирального участка корпуса обеспечивает получение высоких аэродинамических характеристик вентилятора, однако проведенные исследования показали возможность уменьшения акустического шума вентилятора на входе.

Радиальный вентилятор, представленный в описании полезной модели [2], принят за наиболее близкий аналог вариантов изобретения.

Решаемой технической задачей является повышение эффективности вентилятора. Технический результат заключается в увеличении напорной характеристики и коэффициента полезного действия вентилятора в рабочей зоне при уменьшении звуковой мощности на входе вентилятора на лопаточной частоте и ее гармониках.

Раскрытие вариантов изобретения.

Радиальный вентилятор по 1-му варианту, как и в наиболее близком аналоге [2], содержит спиральный корпус, оснащенный языком, установленное в корпусе на валу рабочее колесо с загнутыми назад лопатками и с конусным покрывным диском, входной коллектор с участками криволинейного профиля в диаметральном сечении, внешняя поверхность которого образует с внутренней поверхностью покрывного диска на входе в рабочее колесо окружной зазор, выходной патрубок, вихрегаситель, выполненный в виде, по меньшей мере, одной пластины, размещенной с внешней стороны всасывающего патрубка перед окружным зазором между проходящими через ось вращения рабочего колеса плоскостями, одна из которых пересекает линию наибольшего раскрытия корпуса, а другая расположена под углом 45 град в сторону языка спирального корпуса, но в отличие от наиболее близкого аналога [2] высота указанной пластины вихрегасителя составляет 0,10...0,12 диаметра рабочего колеса, а каждая лопатка радиального рабочего колеса выполнена с предкрылком, расположенным между примыканием лопатки к поверхности переднего диска и осью вращения рабочего колеса, при этом в проекции на плоскость, перпендикулярную оси вращения рабочего колеса, прямая, соединяющая ось вращения рабочего колеса и носок предкрылка, не выходит за сектор, ограниченный лучами, расположенными в диапазоне ±0,05 углового шага лопаток относительно прямой, соединяющей ось вращения рабочего колеса и точку примыкания передней кромки следующей по ходу вращения лопатки к поверхности переднего диска.

Радиальный вентилятор по 1-му варианту характеризуется тем, что ширина выходного патрубка равна ширине спирального корпуса, составляющей 0,9...1,1 диаметра рабочего колеса, входной коллектор содержит цилиндрический участок, длина входного коллектора составляет 0,48...0,63 диаметра рабочего колеса, а диаметр входа в рабочее колесо равен 0,66...0,69 диаметра рабочего колеса.

По меньшей мере, одна пластина вихрегасителя в диаметральном сечении расположена под углом ±10 град к входному коллектору с отсчетом от меридионального направления навстречу направлению вращения рабочего колеса и под углом ±10 град к плоскости, проходящей через ось вращения рабочего колеса.

Радиальный вентилятор по 2-му варианту, как и в наиболее близком аналоге [2], содержит спиральный корпус, оснащенный языком, установленное в корпусе на валу рабочее колесо с загнутыми назад лопатками и с конусным покрывным диском, входной коллектор с участками криволинейного профиля в диаметральном сечении, внешняя поверхность которого образует с внутренней поверхностью покрывного диска на входе в рабочее колесо окружной зазор, выходной патрубок, вихрегаситель, выполненный в виде, по меньшей мере, одной пластины, размещенной с внешней стороны всасывающего патрубка перед окружным зазором между проходящими через ось вращения рабочего колеса плоскостями, одна из которых пересекает линию наибольшего раскрытия корпуса, а другая расположена под углом 45 град в сторону языка спирального корпуса, но в отличие от наиболее близкого аналога [2] радиальный вентилятор оснащен пластиной, установленной на стенке спирального корпуса напротив лопаток рабочего колеса между двумя меридиональными плоскостями, пересекающими соответственно линию наибольшего раскрытия спирального корпуса и носок языка спирального корпуса, в сужающейся части спирального корпуса, примыкающей к линии наибольшего раскрытия корпуса, а каждая лопатка радиального рабочего колеса выполнена с предкрылком, расположенным между примыканием лопатки к поверхности переднего диска и осью вращения рабочего колеса, при этом в проекции на плоскость, перпендикулярную оси вращения рабочего колеса, прямая, соединяющая ось вращения рабочего колеса и носок предкрылка, не выходит за сектор, ограниченный лучами, расположенными в диапазоне ±0,05 углового шага лопаток относительно прямой, соединяющей ось вращения рабочего колеса и точку примыкания передней кромки следующей по ходу вращения лопатки к поверхности переднего диска.

Радиальный вентилятор по 2-му варианту характеризуется тем, что пластина на стенке спирального корпуса установлена под углом 70±5 град к оси вращения рабочего колеса, а высота пластины составляет 0,10...0,14 диаметра рабочего колеса.

Радиальный вентилятор по 2-му варианту характеризуется тем, что пластина вихрегасителя расположена между проходящими меридиональными плоскостями, одна из которых пересекает линию наибольшего раскрытия корпуса, а другая расположена под углом 45 град в сторону языка спирального корпуса, при этом высота пластины вихрегасителя составляет 0,10...0,12 диаметра рабочего колеса.

Радиальный вентилятор по 2-му варианту характеризуется тем, что ширина выходного патрубка равна ширине спирального корпуса, составляющей 0,9...1,1 диаметра рабочего колеса, входной коллектор содержит цилиндрический участок, длина входного коллектора составляет 0,48...0,63 диаметра рабочего колеса, а диаметр входа в рабочее колесо равен 0,66...0,69 диаметра рабочего колеса.

При этом, по меньшей мере, одна пластина вихрегасителя в меридиональном сечении расположена под углом ±10 град к входному коллектору с отсчетом от радиального направления навстречу направлению вращения рабочего колеса и под углом ±10 град к плоскости, проходящей через ось вращения рабочего колеса.

Группа изобретений поясняется чертежами.

На фиг.1 представлен вентилятор при виде сверху.

На фиг.2 показан разрез А-А на фиг.1.

На фиг.3 показан разрез Б-Б на фиг.2.

На фиг.4 показан выносной элемент В на фиг.3.

На фиг.5 показан вид Д на фиг.4.

На фиг.6 дан разрез Г-Г на фиг.1.

На фиг.7 показан вид Е на фиг.4.

На фиг.8 показан фрагмент рабочего колеса с расположением лопаток в зоне допустимых отклонений от углового шага.

На фиг.9 показана лопатка рабочего колеса при виде сбоку.

На фиг.10 показан вид Ж на фиг.9 при выполнении лопатки из цельного листа.

На фиг.11 показан вид Ж на фиг.9 при выполнении лопатки составной.

На фиг.12 показан выносной элемент И на фиг.2.

На фиг.13 представлен график зависимости коэффициента полного давления вентилятора от высоты пластины вихрегасителя.

На фиг.14 представлен график зависимости коэффициента полезного действия вентилятора от высоты пластины вихрегасителя.

На фиг.15 представлен график зависимости коэффициента полного давления вентилятора от высоты пластины в спиральном корпусе.

На фиг.16 представлен график зависимости коэффициента полезного действия вентилятора от высоты пластины в спиральном корпусе.

На фиг.17 представлено сравнение узкополосного спектра шума на всасывании заявленного и принятого за наиболее близкий аналог радиальных вентиляторов.

На фиг.18 представлено сравнение уровня звуковой мощности на входе заявленного вентилятора и вентилятора - наиболее близкого аналога.

На фиг.19 показано влияние относительного углового отклонения предкрылка на разницу звукового давления ΔL на лопаточной частоте заявленного вентилятора и вентилятора - наиболее близкого аналога.

Варианты радиального вентилятора устроены следующим образом.

Радиальный вентилятор в обоих вариантах содержит спиральный корпус 1 (фиг.1, 2, 3), установленное в нем рабочее колесо 2, вал 3 которого кинематически связан с энергоприводом, например с электродвигателем (фиг.3), входной коллектор 4 с криволинейным профилем в диаметральном сечении и выходной патрубок 5 (фиг.1, 2, 3). Рабочее колесо 2 включает основной 6 и передний 7 диски и установленные между ними лопатки 8. Между внешней поверхностью 9 входного коллектора 4 (фиг.4), передним диском 7 и стенками корпуса 1 образуется циркуляционная камера 10 (фиг.3).

На входе в рабочее колесо 2 между внутренней поверхностью переднего диска 7 и внешней поверхностью 9 входного коллектора 4 образован кольцевой зазор 11 (фиг.4, 5). По окружности с внешней стороны входного коллектора 4 размещен вихрегаситель, выполненный в виде, по меньшей мере, одной пластины 12. При этом одна из пластин 12 вихрегасителя установлена в секторе между условными меридиональными плоскостями (т.е. плоскостями, проходящими через ось 13 вращения рабочего колеса 2), одна из плоскостей (Пл.А, фиг.6) пересекает линию наибольшего раскрытия спирального корпуса 1, а другая (Пл.Б, фиг.6) расположена под углом 45 град в сторону языка 14 спирального корпуса 1 (в системе координат на фиг.6, δ=0...-45°). Внутренняя кромка пластины 12 вихрегасителя соединена с поверхностью входного коллектора 4 (фиг.4, 7).

В обоих вариантах радиального вентилятора каждая лопатка 8 рабочего колеса 2 содержит основной участок 15, передняя кромка 16 (фиг.2, 8, 9) которого примыкает к переднему диску 7, и участок, расположенный ближе к оси 13 вращения рабочего колеса, называемый далее «предкрылок» 17 (фиг.2, 3, 8, 9). Основной участок 15 и предкрылок 17 могут выполняться как одно целое, например, из листа металла (фиг.9, 10) или в виде аэродинамического профиля (на фиг. не показано), так и составными (фиг.11), путем присоединения предкрылка 17 к основной части 15 лопатки 8. Передняя кромка 18 предкрылка 17 может располагаться в диапазоне углов ±10 град к плоскости, перпендикулярной оси 13 вращения рабочего колеса 2, а боковая кромка 19 - под острым углом к передней кромке 18 (фиг.3, 9), и соединяются между собой плавной кривой, например дугой окружности, образуя носок 20 предкрылка 17 (фиг.9). Передняя кромка 18 предкрылка 17 выполнена криволинейной, например, по дуге окружности в проекции на плоскость, перпендикулярную оси 13 вращения рабочего колеса 2 (фиг.3, 9), а ее боковая кромка 19 может выполняться криволинейной, например, с увеличивающимся по мере удаления от передней кромки 16 местным радиусом R_БК (фиг.9). Поверхность предкрылка 17 может выполняться в виде поверхности с плавными контурами, в частности цилиндрической (фиг.8), или с круткой предкрылка 17 и основного участка 15 лопатки 8 (на фиг. не показано). В проекции на плоскость, перпендикулярную оси 13 вращения рабочего колеса, прямая, соединяющая ось 13 вращения рабочего колеса и носок 20 предкрылка 17, не выходит за сектор, ограниченный лучами, расположенными в диапазоне Δt=±0,05 углового шага t лопаток 8 относительно прямой, соединяющей ось 13 вращения рабочего колеса 2 и точку 21 примыкания передней кромки 16 следующей по ходу вращения лопатки 8А с передним диском 7 (фиг.8). При этом точка на носке 20, через которую проходит указанная прямая, определяется при проведении касательной к носку 20 предкрылка 17, параллельной оси 13 рабочего колеса 2, а величина углового шага t равна 2πрад, поделенному на количество лопаток N в рабочем колесе: t=2π/N.

Основной участок 15 лопатки 8 может выполняться как с криволинейной, например цилиндрической, поверхностью, так и с плоской поверхностью. При выполнении основного участка 15 лопаток 8 плоским его передняя кромка 16 может выполняться прямолинейной (фиг.3, 9). В этом случае передний диск 7 на участке примыкания лопатки 8 (фиг.3, 9) представляет собой гиперболическую поверхность, образующей которой является прямолинейная передняя кромка 16 основного участка 15 лопатки 8.

Для обеспечения жесткости предкрылков 17 лопаток 8 при необходимости боковые кромки 18 предкрылка 17 соединяются кольцом 22 (фиг.3). Аналогичные кольца могут устанавливаться на выходных кромках 23 лопаток 8 (фиг.3) дополнительно к уже установленному кольцу 22 на боковых кромках 18 предкрылка 17 (на фиг. не показано).

В соответствии с 1-ым вариантом выполнения радиального вентилятора относительная высота h_B пластины 12 вихрегасителя, равная отношению высоты Н_B пластины 12 вихрегасителя к диаметру D рабочего колеса 2 (равного диаметру окружности, описываемой концами лопаток 8), составляет: h_B=Н_B/D=0,10...0,12. Пластина 12 вихрегасителя в диаметральном сечении может устанавливаться под углом α=0±10 град к входному коллектору 4 с отсчетом навстречу направлению вращения рабочего колеса 2 (фиг.5) и под углом β=±10 град. относительно оси 13 вращения рабочего колеса 2 (фиг.7), а внешняя кромка пластины 12 может выполняться как прямолинейной (фиг.4), так и криволинейной (на фиг. не показано).

В соответствии со 2-ым вариантом радиальный вентилятор оснащен пластиной 24, установленной на стенке спирального корпуса 1 напротив лопаток 8 рабочего колеса 2 в сужающейся части спирального корпуса 1, примыкающей к линии наибольшего раскрытия корпуса, между условными меридиональными плоскостями, одна из которых проходит через носок 25 языка 14 спирального корпуса 1 (Пл.В, фиг.2), а другая (Пл.А, фиг.2) пересекает линию наибольшего раскрытия спирального корпуса 1 (фиг.1, 3). При этом относительная высота h_СП пластины 24, равная отношению высоты Н_СП пластины 24 к диаметру D рабочего колеса 2 (фиг.12), составляет: h_СП=H_СП/D=0,10...0,14. Пластина 24 установлена под острым углом γ_СП к оси 13 вращения рабочего колеса 2 (фиг.1) и может выполняться с прямолинейной или произвольной формой внешней и боковых кромок, с плоской или сложной поверхностью. При переменной ширине пластины 24 (например, при прямолинейной внешней кромке) высота Н_СП берется в ее средней части (фиг.12). Длина пластины 24 может изменяться в широких пределах, однако, как правило, не превышает ширины H лопаток 8 рабочего колеса 2 (фиг.3).

Предпочтительное выполнение вариантов радиального вентилятора.

В предпочтительном выполнении радиальный вентилятор по 1-му варианту содержит одну плоскую пластину 12 вихрегасителя высотой Н_B=0,10...0,12 диаметра D рабочего колеса 2, пластина 12 соприкасается кромкой с внешней поверхностью 9 входного коллектора 4 и установлена под углами α_В=0° и β_В=0° (фиг.5,7), входной коллектор 4 выполнен с цилиндрической вставкой 26, длина L_BX входного коллектора 4 составляет 0,48...0,63 диаметра D рабочего колеса 2, диаметр D_BX всасывающего патрубка 4 на входе в рабочее колесо 2 равен 0,66...0,69 диаметра D рабочего колеса 2, ширина Н лопаток 8 рабочего колеса 2 равна не менее 0,25...0,3 7 диаметра D рабочего колеса 2, ширина выходного патрубка 5 равна ширине L спирального корпуса 1 вентилятора и составляет 0,9...1,1 диаметра D рабочего колеса 2: L_BX=(0,48...0,63)В; D_BX=(0,66...0,69)D; H≥0,35D; L=(0,9...1,1)D, Н_B=(0,10...0,12D) (фиг.1, 3). Пластина 24 установлена таким образом, что пересекает плоскость, образованную окружностью максимального диаметра переднего диска 7.

В предпочтительном выполнении вентилятора по 2-му варианту дополнительно установлена пластина 24 под углом γ_СП=70±10 град к оси 13 вращения рабочего колеса 2 (фиг.1) и расположена ближе к меридиональной плоскости Пл.В, проходящей через носок 25 языка 14 спирального корпуса 1 (фиг.2), а высота пластины 25 составляет H_СП=(0,10...0,14)D.

При этом рабочее колесо 2 в вентиляторах по обоим вариантам выполнения (фиг.2, 3) содержит 13 лопаток 8, ширина Н лопаток 8, равная расстоянию между передним 7 и основным 6 дисками на выходе из рабочего колеса 2, составляет 0,25...0,37 диаметра рабочего колеса D. Основной участок 15 лопаток 3 выполнен плоским, а примыкающий к нему предкрылок 17 в сечении, перпендикулярном оси 13 вращения рабочего колеса 2, в виде дуги окружности, передняя 18 и боковая 19 кромки предкрылка 17 соединены по окружности, а боковая кромка 19 выполнена с местным радиусом R_БК, равным не менее 0,5D вблизи передней кромки 18 и параллельной оси 13 вращения рабочего колеса 2 (т.е равным бесконечности) вблизи основного диска 6 (фиг.9). В проекции на плоскость, перпендикулярную оси 13 вращения рабочего колеса 2, прямая, соединяющая ось 13 вращения рабочего колеса 2 и носок 20 предкрылка 17, не выходит за сектор, ограниченный лучами, расположенными в диапазоне Δt=±0,05t относительно прямой, соединяющей ось 13 вращения рабочего колеса 2 и точку 21 примыкания передней кромки 18 следующей по ходу вращения лопатки 8А с передним диском 7 (фиг.8). При этом передний 7 и основной 6 диски могут выполняться с увеличенным диаметром, равным соответственно (1,1...1,2)D и (1,05...1,15)D, с образованием в меридиональном сечении между образующими переднего 7 и основного 6 дисков в направлении от оси 13 вращения к выходным кромкам 23 лопаток 8 рабочего колеса 2 не расширяющегося канала (на фиг. не показано).

Радиальный вентилятор работает следующим образом.

При вращении рабочего колеса 2 в циркуляционной камере 10 возникает закрученное тороидальное (вихревое) течение. Установка вихрегасителя, содержащего, по меньшей мере, одну пластину 12 в области выхода из спирального корпуса, обеспечивает торможение тороидального (вихревого) течения, что сопровождается повышением давления в циркуляционной камере 10 перед кольцевым зазором 11 (фиг.3, 5). В результате разности давления в циркуляционной камере 10 и на входе в рабочее колесо 2 через кольцевой зазор 11 на внутреннюю поверхность покрывного диска 7 выдувается кольцевая струя, что увеличивает импульс струи, формируемой в кольцевом зазоре 11. Это создает дополнительное разрежение на внутренней поверхности покрывного диска 7, снижающее интенсивность вихря и, следовательно, уменьшающее аэродинамические потери не только на входе в рабочее колесо 2, но и вентилятора в целом.

Зависимость коэффициента полного давления ψ=2P_V/ρu² и коэффициента полезного действия η_B (КПД) вентилятора по 1-му варианту от относительной высоты h_B пластины 12 вихрегасителя при постоянных величинах коэффициента производительности ϕ=4Q/πD²u (где Q - производительность вентилятора, Р_V - полное давление, D - диаметр рабочего колеса 2 вентилятора, u - окружная скорость концов лопаток 8 рабочего колеса 2 вентилятора, ρ - плотность воздуха) и при оптимальном месте установки пластины 12 вихрегасителя, полученная в экспериментах, как показано на фиг.13 и 14, влияет на величину полного давления ψ и КПД η_B вентилятора, с достижением ярко выраженного максимума в диапазоне h_B=0,10...0,12. Это, по всей видимости, связано с торможением воздуха, вовлеченного в движение при вращении переднего диска 7, и возникающей за пластиной 12 застойной зоны. При малой высоте h_В пластины 12 не обеспечивается достаточное торможение циркуляционного течения, что снижает импульс струи, формирующейся в окружном зазоре 11. При большой высоте пластины 12 перед ней возникает зона торможения в области максимального раскрытия спирали корпуса 1, вследствие чего в кольцевой зазор 11 вдувается струя воздуха, что увеличивает импульс струи, вытекающей на поверхность переднего диска 7, причем высота hB пластины 12 имеет достаточно четко выраженные величины, при которых достигается максимум коэффициентов ψ и η_B. Дальнейшее увеличение высоты пластины 12, по всей видимости, нарушает тороидальное (вихревое) течение, что приводит к ухудшению аэродинамических характеристик радиального вентилятора. Это подтверждает существенность признака, касающегося выбранных границ высоты h_B=H_B/D пластины 12 вихрегасителя.

При выполнении пластины 12 изогнутой аэродинамические потери меньше, чем при выполнении пластины 12 плоской. Углы α_B, β_B установки изогнутой пластины 12 и профиль канала в окружном зазоре 11 должны быть оптимизированы в зависимости от параметров и условий эксплуатации вентилятора. Однако сопряжение пластины 12 с внешней поверхностью 9 входного коллектора 4 имеет сложный пространственный контур, что усложняет технологию изготовления центробежного вентилятора.

Выполнение пластины 12 плоской с внутренней кромкой, соприкасающейся с внешней поверхностью 9 входного коллектора 4, и расположение пластины 12 вдоль образующей в диаметральном сечении входного коллектора 4 под углом α=±10° навстречу направлению вращения рабочего колеса 2 обеспечивает технологичность изготовления вихрегасителя и вентилятора в целом. Размещение пластины 12 под углом β=±10° обусловлено снижением требований к точности соединения пластины 12 с внешней поверхностью 9 входного коллектора 4 и практически мало влияет на технический результат.

Для вентилятора, выполненного по 2-му варианту, коэффициенты полного давления ψ и полезного действия η_B, при изменении относительной высоты h_СП=H_СП/D пластины 24 также имеют максимум (фиг.15 и 16). Наличие пластины 24 способствует более равномерному распределению поля скоростей в выходном патрубке 5 посредством направления части потока в сторону стенки спирального корпуса 1. При расположении пластины 24 ближе к выходному патрубку 5 от меридиональной плоскости пл.А не достигается достаточной равномерности поля скоростей, как и при расположении пластины 23 в сторону сужения спирального корпуса 1 от меридиональной плоскости Пл.В.

Выполнение вентилятора в обоих вариантах входного коллектора 4 длиной L_BX=(0,48...0,63)D за счет цилиндрического участка 26 с диаметром входа в рабочее колесо 2, равным D_BX=(0,66...0,69)D обеспечивает повышение равномерности входящего в рабочее колесо 2 потока, что затягивает отрыв пограничного слоя с поверхности переднего диска 7 и с лопаток 8 рабочего колеса 2 при его вращении. В результате можно увеличить ширину Н лопаток 8 до 0,35 и выше диаметра D рабочего колеса 2: H≥0,35D. Это дает возможность увеличить ширину L корпуса до L=(0,9...1,1)D, вследствие чего увеличивается статическое давление выходящего потока вентилятора как по 1-му, так и по 2-му варианту выполнения. Выполнение выходного патрубка 5 и спирального корпуса 1 одинаковой ширины L упрощает технологию изготовления вентилятора.

Заявленные варианты радиального вентилятора (обозначены светлым тоном) имеют, как показано на фиг.17, меньшие величины звукового давления на лопаточной частоте и ее гармониках по сравнению с вентилятором, принятым в качестве наиболее близкого аналога [2] (обозначен темным тоном). В результате уровни звуковой мощности на входе заявленных вариантов радиального вентилятора (обозначены светлым тоном), как показано на фиг.18, снижаются по сравнению с уровнями звуковой мощности вентилятора, принятого в качестве наиболее близкого аналога [2] (обозначен темным тоном). При этом экспериментально установлено, что при относительном отклонении Δt положения носка 20 предкрылка 17 лопатки 8 рабочего колеса 2 от углового шага t разница звукового давления ΔL_B на лопаточной частоте заявленного вентилятора L(f)_B и вентилятора - наиболее близкого аналога [2], L_B-A, - достигает, как показано на фиг.19, максимальных величин по модулю.

Представленные в описании варианты радиальных вентиляторов в спиральном корпусе могут быть изготовлены на любом специализированном предприятии. Реализация изобретения обеспечивает достижение заявленного технического результата, а именно уменьшает звуковую мощность на входе вентилятора на лопаточной частоте и ее гармониках при высоких аэродинамических характеристиках. Параметры вихрегасителя, выполненного в виде пластины 12, размеры окружного зазора 11, а также параметры и место установки пластины 24 в спиральном корпусе 1 могут быть оптимизированы в указанных диапазонах углов в зависимости от условий эксплуатации и характеристик вентилятора.

Перечень позиций и обозначений к описанию группы изобретений «Радиальный вентилятор (варианты)»

1 - спиральный корпус;

2 - рабочее колесо;

3 - вал энергопривода, например электродвигателя;

4 - входной коллектор;

5 - выходной патрубок;

6 - основной диск;

7 - покрывной диск;

8 - лопатки рабочего колеса 2;

9 - внешняя поверхность входного коллектора 6;

10 - циркуляционная камера;

11 - окружной зазор;

12 - пластина вихрегасителя, установленная на внешней поверхности 9 входного коллектора 4 в зоне наибольшего раскрытия корпуса 1;

13 - ось вращения рабочего колеса 2;

14 - язык спирального корпуса 1;

15 - основной участок лопатки 8,

16 - передняя кромка основного участка 15 лопатки 8, примыкает к переднему диску 7;

17 - предкрылок - участок, расположенный ближе к оси 13 вращения рабочего колеса 2;

18 - передняя кромка предкрылка 17;

19 - боковая кромка предкрылка 17;

20 - носок предкрылка 17;

21 - точка примыкания передней кромки 18 следующей по ходу вращения лопатки 8А с передним диском 7;

22 - кольцо, соединяющее боковые кромки 19 предкрылков 17 лопаток 8;

23 - выходная кромка лопатки 8 рабочего колеса 2;

24 - пластина, установленная на спиральном корпусе 1 в зоне его наибольшего раскрытия;

25 - носок языка 14 спирального корпуса 1;

26 - цилиндрический участок входного коллектора 4.

Пл.А - меридиональная плоскость, проходящая через ось вращения 13 рабочего колеса 2 и пересекающая линию наибольшего раскрытия спирального корпуса 1;

Пл.Б - меридиональная плоскость, проходящая через ось вращения 13 рабочего колеса 2 и расположенная под углом 45 град к меридиональной плоскости Пл.А в сторону языка 14 спирального корпуса 1;

Пл.В - меридиональная плоскость, проходящая через ось вращения 13 рабочего колеса 2 и носок 25 языка 14 спирального корпуса 1;

δ_В - угол установки пластины 12 вихрегасителя;

α_В - угол наклона пластины 12 вихрегасителя к всасывающему патрубку 6 с отсчетом навстречу направлению вращения рабочего колеса 2;

β_B - угол наклона пластины 12 вихрегасителя к оси 13 вращения рабочего колеса 2;

γ_СП - угол наклона пластины 16 к оси 13 вращения рабочего колеса 2;

L_BX - длина входного коллектора 4;

D - диаметр рабочего колеса 2;

D_BX - диаметр входного коллектора 4 на входе в рабочее колесо 2;

Н - ширина рабочего колеса 2;

L - ширина корпуса 1 вентилятора;

Н_B - высота пластины 12 вихрегасителя;

Н_СП - высота пластины 24, установленной на стенке спирального корпуса 1;

h_B=H_B/D - относительная высота пластины 12 вихрегасителя;

h_СП=Н_СП/D - относительная высота пластины 24, установленной на стенке спирального корпуса 1;

η_B - коэффициент полезного действия вентилятора (КПД);

ψ=2Р_V/ρu² - коэффициент полного давления вентилятора;

ψ=4Q/πD²u - коэффициент производительности вентилятора;

Q - производительность вентилятора;

Р_V - полное давление вентилятора;

u - окружная скорость концов 23 лопаток 8 рабочего колеса 2 вентилятора;

ρ - плотность воздуха;

t=2π/N - угловой шаг лопаток 8 рабочего колеса 2, равный 2π рад, поделенному на количество лопаток N в рабочем колесе;

Δt - угол между прямыми в проекции на плоскость, перпендикулярную оси 13 вращения рабочего колеса 2, соединяющими ось 13 вращения рабочего колеса 2 с точкой 21 примыкания лопатки 8 рабочего колеса 2 к поверхности переднего диска 7, и соединяющей ось 13 вращения рабочего колеса 2 с носком 20 предкрылка 17;

ΔL=L(f)_B-L_B-A - разница звукового давления на лопаточной частоте на входе заявленного вентилятора L(f)_B и вентилятора - наиболее близкого аналога [2] L_B-A.

1. Радиальный вентилятор, содержащий спиральный корпус, оснащенный языком, установленное в корпусе на валу рабочее колесо с загнутыми назад лопатками и с конусным покрывным диском, входной коллектор с участками криволинейного профиля в диаметральном сечении, внешняя поверхность которого образует с внутренней поверхностью покрывного диска на входе в рабочее колесо окружной зазор, выходной патрубок, ширина которого равна ширине спирального корпуса, вихрегаситель, выполненный в виде, по меньшей мере, одной пластины, размещенной с внешней стороны всасывающего патрубка перед окружным зазором между проходящими через ось вращения рабочего колеса плоскостями, одна из которых пересекает линию наибольшего раскрытия корпуса, а другая расположена под углом 45° в сторону языка спирального корпуса, отличающийся тем, что высота указанной пластины вихрегасителя составляет 0,10...0,12 диаметра рабочего колеса, а каждая лопатка радиального рабочего колеса выполнена с предкрылком, расположенным между примыканием лопатки к поверхности переднего диска и осью вращения рабочего колеса, при этом в проекции на плоскость, перпендикулярную оси вращения рабочего колеса, прямая, соединяющая ось вращения рабочего колеса и носок предкрылка, не выходит за сектор, ограниченный лучами, расположенными в диапазоне ±0,05 углового шага лопаток относительно прямой, соединяющей ось вращения рабочего колеса и точку примыкания передней кромки следующей по ходу вращения лопатки к поверхности переднего диска.

2. Радиальный вентилятор по п.1, отличающийся тем, что ширина выходного патрубка равна ширине спирального корпуса, составляющей 0,9...1,1 диаметра рабочего колеса, входной коллектор содержит цилиндрический участок, длина входного коллектора составляет 0,48...0,63 диаметра рабочего колеса, а диаметр входа в рабочее колесо равен 0,66...0,69 диаметра рабочего колеса.

3. Радиальный вентилятор по п.1 или 2, отличающийся тем, что, по меньшей мере, одна пластина вихрегасителя в меридиональном сечении расположена под углом ±10° к входному коллектору с отсчетом от радиального направления навстречу направлению вращения рабочего колеса, и под углом ±10° к плоскости, проходящей через ось вращения рабочего колеса.

4. Радиальный вентилятор, содержащий спиральный корпус, оснащенный языком, установленное в корпусе на валу рабочее колесо с загнутыми назад лопатками и с конусным покрывным диском, входной коллектор с участками криволинейного профиля в диаметральном сечении, внешняя поверхность которого образует с внутренней поверхностью покрывного диска на входе в рабочее колесо окружной зазор, выходной патрубок, ширина которого равна ширине спирального корпуса, вихрегаситель, выполненный в виде, по меньшей мере, одной пластины, размещенной с внешней стороны всасывающего патрубка перед окружным зазором между проходящими через ось вращения рабочего колеса плоскостями, одна из которых пересекает линию наибольшего раскрытия корпуса, а другая расположена под углом 45° в сторону языка спирального корпуса, отличающийся тем, что радиальный вентилятор оснащен пластиной, установленной на стенке спирального корпуса напротив лопаток рабочего колеса между двумя меридиональными плоскостями, пересекающими соответственно линию наибольшего раскрытия спирального корпуса и носок языка спирального корпуса в сужающейся части спирального корпуса, примыкающей к линии наибольшего раскрытия корпуса, при этом высота пластины составляет 0,10...0,14 диаметра рабочего колеса, а каждая лопатка радиального рабочего колеса выполнена с предкрылком, расположенным между примыканием лопатки к поверхности переднего диска и осью вращения рабочего колеса, при этом в проекции на плоскость, перпендикулярную оси вращения рабочего колеса, прямая, соединяющая ось вращения рабочего колеса и носок предкрылка, не выходит за сектор, ограниченный лучами, расположенными в диапазоне ±0,05 углового шага лопаток относительно прямой, соединяющей ось вращения рабочего колеса и точку примыкания передней кромки следующей по ходу вращения лопатки к поверхности переднего диска.

5. Радиальный вентилятор по п.4, отличающийся тем, что пластина на стенке спирального корпуса установлена под углом 70±10°, к оси вращения рабочего колеса.

6. Радиальный вентилятор по п.4 или 5, отличающийся тем, что, по меньшей мере, одна пластина, установленная в спиральном корпусе, выполнена плоской.

7. Радиальный вентилятор по п.4, отличающийся тем, что высота пластины вихрегасителя составляет 0,10...0,12 диаметра рабочего колеса.

8. Радиальный вентилятор по п.4, или 5, или 7, отличающийся тем, что ширина выходного патрубка равна ширине спирального корпуса, составляющей 0,9...1,1 диаметра рабочего колеса, входной коллектор содержит цилиндрический участок, длина входного коллектора составляет 0,48...0,63 диаметра рабочего колеса, а диаметр входа в рабочее колесо равен 0,66...0,69 диаметра рабочего колеса.

9. Радиальный вентилятор по п.7, отличающийся тем, что, по меньшей мере, одна пластина вихрегасителя в меридиональном сечении расположена под углом ±10° к входному коллектору с отсчетом от радиального направления навстречу направлению вращения рабочего колеса, и под углом ±10° к плоскости, проходящей через ось вращения рабочего колеса.