Центробежный вентилятор
Изобретение относится к области транспортного машиностроения. Центробежный вентилятор содержит корпус и крыльчатку, установленную в корпусе и выполненную с возможностью вращения вокруг заданной оси вращения. Корпус имеет осевое входное отверстие, в которое втягивается воздух, и тангенциальное выпускное отверстие, через которое выдувается воздух. Тангенциальное выпускное отверстие образовано первой кромкой, параллельной оси вращения и расположенной вблизи крыльчатки, второй кромкой, противоположной первой кромке и расположенной на расстоянии от крыльчатки, и двумя боковыми кромками, каждая из которых соединяет первую кромку со второй кромкой. Вентилятор также содержит выступающий участок, расположенный вблизи тангенциального выпускного отверстия, образованный первой кромкой и имеющий выпуклую поверхность внутри корпуса и переходную поверхность между выпуклой поверхностью и первой кромкой. Вентилятор дополнительно содержит выступ, проходящий вдоль каждой из боковых кромок к противоположной боковой кромке, образуя единую скругленную структуру вдоль второй кромки и двух боковых кромок. Достигается уменьшение шума вентилятора за счет снижения завихрений потока воздуха у выходного отверстия. 10 з.п. ф-лы, 10 ил.
Область техники, к которой относится изобретение
Настоящее изобретение относится к центробежному вентилятору, используемому, в частности, в автомобильной промышленности.
Настоящее изобретение предпочтительно относится к области электрических вентиляторов для вентиляции кабин автомобилей, даже в сочетании с системами кондиционирования воздуха.
Предшествующий уровень техники
Со ссылкой на Фиг.6а, 6b и 6с показан электрический центробежный вентилятор, принадлежащий к известному в данной области техники типу, причем вентиляторы данного типа содержат корпус а, в котором размещена крыльчатка b, представленная схематично на Фиг.6b и соединенная с электродвигателем с. Корпус а содержит в боковой стороне отверстие (не показано), в которое втягивается воздух в направлении, параллельном оси вращения крыльчатки b, и выпускное отверстие d, через которое крыльчатка b выдувает воздух в направлении по касательной к самой крыльчатке b. Выпускное отверстие d образовано четырьмя боковыми кромками, образующими плоскость f, перпендикулярную выходящему потоку воздуха и параллельную входящему потоку воздуха. Более конкретно, первая кромка g, по существу параллельная оси h вращения крыльчатки b, расположена вблизи крыльчатки b и принадлежит первой стенке i, параллельной плоскости f, образованной выпускным отверстием. Вторая кромка l, параллельная и противоположная первой, расположена на расстоянии от крыльчатки b и принадлежит второй стенке m, по существу перпендикулярной плоскости f, образованной выпускным отверстием d. Две боковые кромки n, каждая из которых соединяет первую кромку g со второй кромкой l, принадлежат противоположным стенкам о, перпендикулярным оси h вращения крыльчатки b. Недостаток данной конструкции заключается в том, что все кромки g, l, n имеют острые края. Кроме того, корпус а закрыт изогнутой стенкой p, которая соединяет первую стенку i со второй стенкой m и вместе с рабочим колесом b образует канал q, расходящийся к выпускному отверстию d.
В современной автомобильной промышленности, в частности в сфере производства легковых автомобилей повышенной комфортности, уровень комфорта при вождении поднялся очень высоко, что касается как динамических характеристик автомобиля, так и шума. Добившись очень высокого уровня защиты от внешнего шума, конструкторы теперь сосредотачивают свое внимание на шумах внутри кабины или в частях машины, находящихся вблизи кабины, таких как, например, шум вентиляторов систем кондиционирования воздуха и/или отопления.
В связи с этим заявитель обнаружил несколько способов усовершенствования вентиляторов вышеописанного типа, главным образом в отношении шума, издаваемого воздухом, проходящим по острым кромкам вентилятора. Этот шум нарушает покой водителя и пассажиров.
Краткое изложение сущности изобретения
В сложившейся ситуации основной технической задачей настоящего изобретения является создание бесшумного центробежного вентилятора.
Техническая задача и поставленные цели выполняются путем создания центробежного вентилятора, содержащего одно или более технических решений, изложенных в прилагаемой формуле изобретения.
Краткое описание чертежей
Далее приведено описание предпочтительного, но не ограничивающего варианта осуществления центробежного вентилятора, представленного на прилагаемых чертежах.
Фиг.1 представляет собой вид в плане центробежного вентилятора согласно изобретению;
Фиг.2 представляет собой вид в разрезе вентилятора согласно изобретению по линии II-II на Фиг.1;
Фиг.3 представляет собой вид в разрезе вентилятора согласно изобретению по линии III-III на Фиг.1;
Фиг.4 представляет собой первый увеличенный элемент центробежного вентилятора, показанного на Фиг.1;
Фиг.4а представляет собой первый альтернативный вариант выполнения первого увеличенного элемента, показанного на Фиг.4;
Фиг.4b представляет собой второй альтернативный вариант выполнения первого увеличенного элемента, показанного на Фиг.4;
Фиг.5 представляет собой второй увеличенный элемент центробежного вентилятора, показанного на Фиг.1;
Фиг.6а, 6b и 6с представляют собой разные виды центробежного вентилятора согласно предшествующему уровню техники.
Подробное описание предпочтительных вариантов осуществления изобретения
Со ссылкой на прилагаемые чертежи позицией 1 в целом обозначен центробежный вентилятор согласно изобретению. Центробежный вентилятор 1 содержит корпус 2, образованный парой параллельных боковых стенок 3 и соединительной стенкой 4, соединяющей две боковые стенки 3 и проходящей, предпочтительно и в большинстве случаев, по спирали (Фиг.2).
В корпусе 2 размещена крыльчатка 5, представленная на чертежах схематично, ступица 6 которой соединена с электродвигателем (не показан), установленным снаружи корпуса 2, который приводит крыльчатку 5 во вращение вокруг заданной оси вращения Х в заданном направлении R. В хорошо известных конструкциях крыльчатка 5 содержит множество лопастей (не показаны), соединенных со ступицей 6. Лопасти могут быть любого типа и их форма, количество и размер не должны ограничивать объем изобретения.
Корпус 2 имеет осевое входное отверстие, выполненное в обеих боковых стенках 3 и обозначенное стрелкой Z (Фиг.1), через которое воздух втягивается крыльчаткой 5, и тангенциальное выпускное отверстие 7, через которое воздух выдувается наружу крыльчаткой 5 в тангенциальном направлении Y выпуска (Фиг.2).
Тангенциальное выпускное отверстие 7 выполнено в соединительной стенке 4. При более подробном рассмотрении, тангенциальное выпускное отверстие 7 образовано первой кромкой 8, по существу параллельной оси Х вращения и расположенной вблизи крыльчатки 5, второй кромкой 9, противоположной первой кромке 8 и расположенной на расстоянии от крыльчатки 5, и двумя боковыми кромками 10, которые соединяют первую кромку 8 со второй кромкой 9. Эти кромки 8, 9 и 10 образуют плоскость А, в которой лежит выпускное отверстие 7. Плоскость А параллельна оси Х вращения и перпендикулярна тангенциальному направлению Y выпуска воздуха.
Крыльчатка 5 и корпус 2 образуют канал 11, проходящий вокруг самой крыльчатки 5 и расходящийся к выпускному отверстию 7 в направлении вращения R.
Предпочтительно и в отличие от вентиляторов согласно предшествующему уровню техники центробежный вентилятор 1 согласно изобретению дополнительно содержит выступающий участок 12, расположенный вблизи тангенциального выпускного отверстия 7. Выступающий участок 12 образован первой кромкой 8, имеет выпуклую поверхность 16, находящуюся внутри корпуса 2, и соединен с первой кромкой 8 переходной поверхностью 15.
Выступающий участок 12, таким образом, проходит между двумя боковыми стенками 3 и параллельно оси Х вращения.
Выпуклая поверхность 16 также соединяется в переходной области 13 с внутренней поверхностью 17, принадлежащей соединительной стенке 4 корпуса 2. Расходящийся канал 11 проходит от переходной области и образован внутренней поверхностью 17, крыльчаткой 5 и боковыми стенками 3.
Из технологических соображений является предпочтительным, чтобы поперечное сечение выступающего участка 12 поперек оси вращения Х имело, по существу, крюкообразную форму, согласно Фиг.4, 4а и 4b, на которых показано три не ограничивающих варианта осуществления. Со стороны, противоположной выпуклой поверхности 16, крюкообразный выступающий участок 12 образует снаружи корпуса 2 вогнутую поверхность 14, переходящую в первую кромку 8 и, следовательно, совпадающую с концом самого крюка.
Согласно варианту осуществления, показанному на Фиг.4, переходная поверхность 15 также изогнута наружу и имеет меньшую кривизну, а следовательно, больший радиус кривизны по сравнению с выпуклой поверхностью 16.
Кроме того, как показано на Фиг.2 и 4, выпуклая поверхность 16 и переходная поверхность 15 вместе со второй кромкой 9 образуют расходящийся канал 18, выполняющий функцию диффузора.
Вогнутая поверхность 14 крюка переходит в наружную поверхность 19, принадлежащую соединительной стенке 4 корпуса 2.
Первая кромка 8 предпочтительно также скруглена и переходит в вогнутую поверхность 14 и в переходную поверхность 15 таким образом, что крюк не имеет острых краев.
Поперечное сечение выступающего участка 12 поперек оси Х вращения также содержит прямолинейный участок 20, который примыкает к вогнутой поверхности 14 снаружи корпуса 2 и соединяет ее с первой кромкой 8. Прямолинейный участок 20, по существу, параллелен тангенциальному направлению Y выпуска воздуха из выпускного отверстия 7. Протяженность прямолинейного участка 20 такая, что вблизи выступающего участка 12 внутренняя поверхность 17 и наружная поверхность 19 корпуса 2 образуют стенку 4а, которая является частью соединительной стенки 4, имеющей постоянную толщину и частично окружающей крыльчатку 5.
Если плоскость Р1 расположена параллельно плоскости А и по касательной к выпуклой поверхности 16, плоскость Р2 расположена перпендикулярно к плоскости А и по касательной к переходной поверхности 15, d1 - расстояние между плоскостью Р1 и плоскостью А, d2 - расстояние между плоскостью Р2 и первой кромкой 8 в точке соприкосновения с плоскостью А, то отношение d1 к d2 предпочтительно составляет от 1,5 до 3.
Согласно первому альтернативному варианту осуществления (Фиг.4а) переходная поверхность 15 отличается от варианта осуществления, представленного на Фиг.4, тем, что содержит плоский участок 15а, переходящий в выпуклую поверхность 16, и изогнутый переходный участок 15b между плоским участком 15а и первой кромкой 8.
Кроме того, первая кромка 8 образована плоской поверхностью, перпендикулярной плоскому участку 15а переходной поверхности 15.
Второй альтернативный вариант осуществления (Фиг.4b) отличается от представленного на Фиг.4а тем, что не содержит изогнутого переходного участка 15b.
Согласно обоим альтернативным вариантам осуществления (Фиг.4а и 4b) плоский участок 15а параллелен тангенциальному направлению выпуска Y. Следовательно, выпускной канал 18 не расходится, а имеет постоянное сечение.
Для дополнительного уменьшения шума вентилятора 1 последний содержит выступ 21, предпочтительно закругленной формы, проходящий вдоль каждой из боковых кромок 10 к противоположной боковой кромке 10 (Фиг.3 и 5), и ободок 22, скругляющий вторую кромку 9 (Фиг.2). Как ясно видно в разрезе на Фиг.5, выступ 21 имеет полукруглую форму, переходящую в примыкающие стенки без образования острых кромок. Каждый из выступов 21 на боковых кромках 10 плавно продолжается от ободка 22 второй кромки 9, образуя единую структуру вокруг трех кромок 9, 10. Следовательно, выступы 21 и ободок 22 могут иметь одинаковую форму.
Таким образом, посредством изобретения осуществлены поставленные задачи и получены важные преимущества.
Специальная форма выступающего участка, расположенного на первой кромке, уменьшает завихрение потока воздуха у выпускного отверстия, уменьшая тем самым шум, издаваемый воздушным потоком. Дополнительное уменьшение шума осуществляется скругленными выступами, выполненными вокруг каждой из боковых кромок, и ободком на второй кромке.
1. Центробежный вентилятор, содержащий корпус (2) и крыльчатку (5), установленную в корпусе (2) и выполненную с возможностью вращения вокруг заданной оси (X) вращения, причем корпус (2) имеет осевое входное отверстие, в которое втягивается воздух, и тангенциальное выпускное отверстие (7), через которое выдувается воздух, при этом тангенциальное выпускное отверстие (7) образовано первой кромкой (8), по существу параллельной оси (X) вращения и расположенной вблизи крыльчатки (5), второй кромкой (9), противоположной первой кромке (8) и расположенной на расстоянии от крыльчатки (5), и двумя боковыми кромками (10), каждая из которых соединяет первую кромку (8) со второй кромкой (9), причем центробежный вентилятор также содержит выступающий участок (12), расположенный вблизи тангенциального выпускного отверстия (7), образованный первой кромкой (8) и имеющий выпуклую поверхность (16) внутри корпуса (2) и переходную поверхность (15) между выпуклой поверхностью (16) и первой кромкой (8), отличающийся тем, что он также содержит выступ (21), проходящий вдоль каждой из боковых кромок (10) к противоположной боковой кромке (10), образуя единую скругленную структуру вдоль второй кромки (9) и вдоль двух боковых кромок (10).
2. Вентилятор по п.1, отличающийся тем, что переходная поверхность (15) изогнута наружу, и ее кривизна меньше кривизны выпуклой поверхности (16).
3. Вентилятор по п.1, отличающийся тем, что переходная поверхность (15) изогнута наружу и имеет плоский участок (15а), переходящий в выпуклую поверхность (16).
4. Вентилятор по п.3, отличающийся тем, что переходная поверхность (15) также имеет изогнутый переходный участок (15b) между плоским участком (15а) и первой кромкой (8).
5. Вентилятор по п.1, отличающийся тем, что выпуклая поверхность (16) переходит в поверхность (17), расположенную внутри корпуса (2).
6. Вентилятор по п.1, отличающийся тем, что выпуклая поверхность (16) и переходная поверхность (15) вместе со второй кромкой (9) образуют расходящийся выпускной канал (18).
7. Вентилятор по п.1, отличающийся тем, что первая кромка (8) скруглена.
8. Вентилятор по п.1, отличающийся тем, что первая кромка (8) образована плоской поверхностью.
9. Вентилятор по п.1, отличающийся тем, что начиная от переходной области (13) между выпуклой поверхностью (16) и поверхностью (17), расположенной внутри корпуса, внутренняя поверхность (17) корпуса (2) и крыльчатка (5) образуют расходящийся канал (11), проходящий вокруг крыльчатки (5).
10. Вентилятор по п.1, отличающийся тем, что вблизи выступающего участка (12) поверхность (17), расположенная внутри корпуса, и наружная поверхность (19) корпуса (2) образуют стенку (4а) постоянной толщины.
11. Вентилятор по п.1, отличающийся тем, что вторая кромка (9) имеет ободок (22), скругляющий вторую кромку (9).
