Противоточный диаметральный вентилятор

Изобретение относится к области вентиляторостроения и, в частности, может использоваться в системах вентиляции, отопления и как генератор воздушного потока, например, в пневмосистемах зерно- и семяочистительных машин. Противоточный диаметральный вентилятор содержит корпус с входным отверстием и выходным патрубком и разделяющую их плоскую стенку, снабженную жалюзийной решеткой, установленное в корпус рабочее колесо, сопрягающуюся, например, по логарифмической спирали с входной кромкой корпуса вентилятора, выше входного отверстия, прямолинейную стенку, установленную параллельно разделяющей плоской стенке и образующую входной канал. Между сопряжением входной кромки корпуса вентилятора и прямолинейной стенкой входного канала установлена соединительная вставка, выполненная, например, в виде усеченной вдоль лежащих на одной оси ребер астроиды, плоскость усечения которой конгруэнтна и лежит на одной прямой с прямолинейной стенкой. Свободное ребро астроиды направлено к рабочему колесу вентилятора и составляет с ним зазор 0,01…0,04 наружного диаметра D₂ колеса, а расстояние от входной кромки корпуса вентилятора и свободным ребром астроиды соответствует 0,47…0,5D₂. Изобретение по сравнению с прототипом имеет более компактную конструкцию и меньшую металлоемкость, более устойчивую работу вентилятора по аэродинамическим показателям за счет увеличения развиваемых давлений и расхода воздуха и меньший уровень шума. 1 ил.

 

Предлагаемое изобретение относится к области вентиляторостроения, и, в частности, может использоваться в системах вентиляции, отопления и как генератор воздушного потока, например, в пневмосистемах зерно- и семяочистительных машин.

Известен диаметральный вентилятор, состоящий из спирального корпуса с установленным в нем рабочим лопаточным колесом, входного отверстия и выходного патрубка, разделенных плоской стенкой, снабженной со стороны рабочего колеса решеткой, жалюзи которой направлены к рабочему колесу [А.с. №1314144, МКИ F04D 17/04. Диаметральный вентилятор / Н.П. Сычугов, А.Н. Бурков, Н.И. Грабельковский, Н.В. Жолобов, А.А. Гехтман, В.В. Антюхин (СССР). - №4002135/25-06; заявл. 27.11.85; опубл. 30.05.87, Бюл. №20].

В данном вентиляторе центр вращения вихря, расположенный в области радиального зазора, образованного рабочим колесом и плоской стенкой, стабилизируется жалюзийной решеткой. При этом стабилизация центра вращения вихря способствует снижению уровня шума и расширению диапазона устойчивой работы диаметрального вентилятора.

Однако такой вентилятор не имеет входной коробки, позволяющей забирать воздушный поток под требующим углом 360 градусов, то есть когда всасывание и нагнетание происходит в одной плоскости, но в противоположном направлении. Это затрудняет применение вентилятора, например, в конкретных воздушных системах вентиляции, очистки и кондиционирования воздуха.

Наиболее близким по техническому решению и достигаемому результату к предлагаемому изобретению относится противоточный диаметральный вентилятор, содержащий корпус с входным и выходным патрубками и разделяющей их плоской стенкой, снабженной жалюзийной решеткой, и установленное в корпус рабочее колесо, причем на входной кромке корпуса, выше входного отверстия закреплена прямолинейная стенка, параллельная разделяющей плоской стенке, образующая входной канал, при этом сопряжение прямолинейной стенки с входной кромкой корпуса выполнено, например, по логарифмической спирали [Пат. 2166671 Российская Федерация, МПК F04D 17/04. Противоточный диаметральный вентилятор / Сычугов Н.П., Саитов В.Е., Жолобов Н.В., Гатауллин Р.Г.; заявитель и патентообладатель Вятская государственная сельскохозяйственная академия. - №99127392/06; заявл. 21.12.1999; опубл. 10.05.2001, Бюл. №13] - прототип.

Прямолинейная стенка, сопряженная с входной кромкой корпуса вентилятора, например, по логарифмической спирали и размещенная выше входного отверстия вентилятора, совместно с разделяющей плоской стенкой, снабженной жалюзийной решеткой, образуют входной канал, который позволяет осуществлять всасывание воздушного потока под углом 360 градусов относительно нагнетаемого потока. При этом всасываемый воздушный движется к рабочему колесу встречно и параллельно нагнетаемому, то есть С-образно.

Данная конструкция вентилятора позволяет использовать его, например, в пневмосистемах зерно- и семяочистительных машин, так как делает возможным разместить вентилятор в колене, соединяющем воздухоподводящий канал с пневмосепарирующим каналом, расположенным параллельно и имеющим смежную стенку.

Однако у такого вентилятора малый вихрь, находящийся у входной кромки корпуса, под воздействием всасываемого воздушного потока увеличивается в размере, образуя вихрь, который движется вдоль прямолинейной стенки входного канала навстречу всасываемому воздушному потоку, что уменьшает поток воздуха в вентилятор, обусловливая снижение его производительности. В связи с этим, для увеличения рабочей всасывающей зоны входного канала, возникает необходимость увеличения глубины входного канала вентилятора, что приводит к увеличению его габаритных размеров и, соответственно, металлоемкости.

Сущность предлагаемого изобретения заключается в том, что у известного противоточного диаметрального вентилятора, содержащего корпус с входным отверстием и выходным патрубком и разделяющую их плоскую стенку, снабженную жалюзийной решеткой, установленное в корпус рабочее колесо, сопрягающуюся, например, по логарифмической спирали с входной кромкой корпуса вентилятора, выше входного отверстия, прямолинейную стенку, установленную параллельно разделяющей плоской стенке и образующую входной канал, между сопряжением входной кромки корпуса вентилятора и прямолинейной стенкой входного канала установлена соединительная вставка, выполненная, например, в виде усеченной вдоль лежащих на одной оси ребер астроиды, плоскость усечения которой конгруэнтна и лежит на одной прямой с прямолинейной стенкой, причем свободное ребро астроиды направлено к рабочему колесу вентилятора и составляет с ним зазор 0,01…0,04 наружного диаметра D₂ колеса, а расстояние от входной кромки корпуса вентилятора и свободным ребром астроиды соответствует 0,47…0,5D₂.

В результате анализа литературных источников не обнаружено идентичного выполнения предлагаемой разработки. При этом отличительные от прототипа признаки придают заявляемой совокупности новые свойства, проявляющиеся в положительном эффекте.

Установка между сопряжением входной кромки корпуса вентилятора и прямолинейной стенкой входного канала соединительной вставки, выполненной, например, в виде усеченной вдоль лежащих на одной оси ребер астроиды позволяет направлять малый вихрь от входной кромки корпуса вентилятора и встречный воздушный поток, сходящий по прямолинейной стенке входного канала, в корпус вентилятора вдоль обеих сторон свободного ребра астроиды, что способствует исключению взаимостолкновения встречных потоков воздуха, плавному их слиянию и направлению в воздушный основной поток в корпус вентилятора. В результате этого уменьшается сопротивление воздушного тракта вентилятора, увеличивается его производительность и отпадает необходимость в перемещении прямолинейной стенки входного канала для увеличения рабочей всасывающей зоны входного канала, так как устраняется вихревая зона во входном канале.

В связи с тем, что плоскость усечения лежащих на одной оси от ребер астроиды конгруэнтна и лежит на одной прямой с прямолинейной стенкой входного канала, то это позволяет легко установить соединительную вставку между сопряжением входной кромки корпуса вентилятора и прямолинейной стенкой входного канала без увеличения габаритных размеров вентилятора. Это обуславливает легкость монтажа соединительной вставки и эргономичность вентилятора.

Направление свободного ребра астроиды к рабочему колесу способствует плавному слиянию воздушных потоков из входного канала и из вихревой зоны (малого вихря) входной кромки корпуса вентилятора, и непосредственному направлению слившихся воздушных потоков внутрь рабочего колеса вентилятора для последующего слияния, в свою очередь, с основным воздушным потоком в корпусе вентиляторов.

Зазор между рабочим колесом вентилятора и свободным ребром астроиды в виде 0,01…0,04 наружного диаметра D₂ колеса способствует свободному вращению рабочего колеса и смягчению удара воздуха, сходящего с лопаток колеса о струю воздушного потока, сходящего с обеих сторон свободного ребра астроиды, что обусловливает снижение уровня шума при работе вентилятора.

Расположение свободного ребра астроиды от входной кромки корпуса вентилятора на расстоянии 0,47…0,5D₂ способствует оптимальным условиям входа воздушного потока из зоны малого вихря, находящегося у входной кромки корпуса вентилятора, в основной воздушный поток, обуславливая повышение производительности вентилятора и снижению сопротивления воздушного тракта вентилятора.

Выполнение соединительной вставки, например, в виде усеченной астроиды позволяет изготовлять ее не из металла, а, например, из пластмассы методом литья в прессформы, что снижает металлоемкость и вес вентилятора, а также затраты труда на его изготовление при массовом производстве.

В итоге, при работе предлагаемого устройства достигается положительный эффект, превосходящий эффект прототипа. Новая совокупность признаков заявляемого устройства, обеспечивающая получение положительного эффекта обладает существенными отличиями.

На чертеже представлена аэродинамическая схема противоточного диаметрального вентилятора.

Противоточный диаметральный вентилятор содержит корпус 1 с входным отверстием 2 и выходным патрубком 3 и разделяющую их плоскую стенку 4 с жалюзийной решеткой 5, а также установленное в корпус 1 рабочее колесо 6. Выше входного отверстия 2 параллельно разделяющей плоской стенке 4 установлена прямолинейная стенка 7 (участок DB), которые совместно образуют входной канал 8. На входной кромке 9 корпуса 1 установлена соединительная криволинейная плоскость 10 (участок OA) в виде логарифмической спирали. Между криволинейной плоскостью 10 и прямолинейной стенкой 7 входного канала 8 установлена соединительная вставка 11, выполненная, например, в виде усеченной вдоль лежащих на одной оси ребер астроиды, плоскость усечения которой конгруэнтна и лежит на одной прямой (участок AD) с прямолинейной стенкой 7. Свободное ребро астроиды направлено к рабочему колесу 6 вентилятора и составляет с ним зазор 0,01…0,04 наружного диаметра D₂ колеса 6, а расстояние от входной кромки 9 корпуса 1 вентилятора и свободным ребром астроиды соответствует 0,47…0,5D₂.

Противоточный диаметральный вентилятор работает следующим образом.

При вращении рабочего колеса 6 воздух всасывается во входной канал 8 и через входное отверстие 2 подводится к рабочему колесу 6, проходит его внутреннее пространство, выходит из колеса 6 и нагнетается в выходной патрубок 3. Корпус 1 формирует и направляет воздушный поток, выходящий из рабочего колеса 6, а стенка 4 разделяет всасываемый и нагнетаемый воздушные потоки. При этом образуется вращающийся в одну сторону с колесом 6 большой вихрь, центр которого стабилизируется жалюзийной решеткой 5. Стабилизация центра большого вихря способствует снижению уровня шума и устойчивой работе диаметрального вентилятора. Кроме этого, находящийся у входной кромки 9 корпуса 1 вентилятора малый воздушный вихрь, под воздействием выходящего из рабочего колеса 6 воздушного потока, перемещается от кромки 9 вдоль криволинейной плоскости 10 (вдоль участка ОАС) к свободному ребру (точка С) соединительной вставки 11. В то же время, движущийся во входном канале 8 вдоль прямолинейной стенки 7 (вдоль участка BDC) всасываемый воздушный поток перемещается до свободного ребра (точка С) соединительной вставки 11, где плавно сливается с потоком воздуха малого вихря и, далее, в виде единого потока направляется в основной воздушный поток в корпус 1 вентилятора. В связи с тем, что воздушный поток из входного канала 8 движется по отношению к выходному патрубку под углом 360 градусов, то есть С-образно, то характер его движения является противоточным.

Преимуществом предлагаемого изобретения по сравнению с прототипом является то, что оно имеет более компактную конструкцию и меньшую металлоемкость, более устойчивую работу вентилятора по аэродинамическим показателям за счет увеличения развиваемых давлений и расхода воздуха и меньший уровень шума.

Противоточный диаметральный вентилятор, содержащий корпус с входным отверстием и выходным патрубком и разделяющую их плоскую стенку, снабженную жалюзийной решеткой, установленное в корпус рабочее колесо, сопрягающуюся, например, по логарифмической спирали с входной кромкой корпуса вентилятора, выше входного отверстия, прямолинейную стенку, установленную параллельно разделяющей плоской стенке и образующую входной канал, отличающийся тем, что между сопряжением входной кромки корпуса вентилятора и прямолинейной стенкой входного канала установлена соединительная вставка, выполненная, например, в виде усеченной вдоль лежащих на одной оси ребер астроиды, плоскость усечения которой конгруэнтна и лежит на одной прямой с прямолинейной стенкой, причем свободное ребро астроиды направлено к рабочему колесу вентилятора и составляет с ним зазор 0,01…0,04 наружного диаметра D₂ колеса, а расстояние от входной кромки корпуса вентилятора и свободным ребром астроиды соответствует 0,47…0,5D₂.