Крыльчатое колесо для вентилятора

 

Класс 27 с, 12

ПАТЕНТ HA ИЗОБРЕТЕНИЕ

ОПИСАНИЕ крь1льчатого колеса для вентилятора.

К патенту ин-ца Макса Вебер (Max Weber),в г. Чикаго, США, заявленному

26 октября 1933 года (спр. о перв. № 136699).

0 выдаче патента опубликовано 31 октября 1935 года.

Действие патента распространяешься на 15 лет от 31 октября 1935 года. (254) Изобретение относится к крыльчатым колесам для вентиляторов с несколькими лопастями, нагнетающие поверхности которых непрерывно от оси к периферии меняют свой наклон по отношению к плоскости вращения всего колеса, ступица которого оканчивается острием.

В предлагаемом крыльчатом колесе острие ступицы имеет в общем форму пирамиды, составленной из криволинейных поверхностей. Вогнутые боковые стороны пирамиды сливаются у основания непосредственно с поверхностями давления крыльев, причем переход происходит в виде резких кривых, преимущественно представляющих собою дугу, соответствующую четверти окружности.

Благодаря такому устройству центральная часть крыльчатого колеса в свою очередь-участвует в передаче движения воздуху. При вращении колеса воздух отталкивается этой частью вперед и движется в виде спирально завитой струи или потока. Такое отталкивание воздуха вперед в центре колеса совершенно уничтожает вакуум, который возникает у обыкновенных вращающихся вентиляторов впереди центральной части крыльчатого колеса.

Крылья имеют такую форму и взаимное расположение, что приводимый ими в движение воздух тоже движется спиральным потоком вокруг спиральной струи, посылаемой вперед центром колеса. Благодаря этому окружающий вентилятор воздух приводится в движение. теми потоками (струями), которые расположены непосредственно перед ступицей и перед крыльями колеса.

Кроме того благодаря особой форме и взаимному расположению крыльев. сводятся к минимуму те возникающие между отдельными крыльями воздушные сопротивления, которые мотор должен преодолевать при своем вращении.

На чертеже фиг. 1 изображает вид крыльчатого колеса вентилятора спереди; фиг. 2 — вид его сбоку; фиг. 3 — вид одного крыла спереди; фиг. 4 — 10 — поперечные разрезы крыла по соответствующим линиям разреза; показанным на фиг. 3. фиг. 11 — частичный разрез колеса через ступицу; фиг. 12 — общий вид вентилятора. и вызываемого им течения воздуха.

Крыльчатое колесо может приводиться в движение электромотором М (фиг. 12) или другим приспособлением. Колесо состоит из ступицы 13 (фиг. 2) и пяти крыльев 74; ступица 13 снабжена гнездом 15 для укрепления на валу т мотора М при помощи закрепляющего винта 16. Крылья 14 радиально выступают из ступицы 73, равномерно распределены по окружности и наклонены. таким образом, что при вращении в определенную сторону воздух засасываетса с задней стороны колеса и выталки:вается вперед с передней стороны колеса со сравнительно большой скоростью.

Передняя часть ступицы 13 оканчивается острием 17, образованным путем резкого загиба суженных внутренних концов каждой лапасти, благодаря чему это острие получает форму пирамиды с вогнутыми боковыми сторонами 18, число которых соответствует числу лопастей. Вогнутые стороны 18 сливаются .с основаниями крыльев при помощи поверхностей с образующей, представляющей собою одну четверть окружности.

При вращении колеса благодаря повернутому положению лопастей и впадине получается отбрасывание ступицей струи воздуха вперед в виде спирально завитого потока (фиг. l2). Этот центральный воздушный поток, производимый пирамидальной частью ступицы, имеет по всей своей длине приблизительно одну и ту же величину поперечного сечения. Благодаря продолжению рабочих поверхностей колеса до самого центра колеса, получается, следовательно, такой воз.душный поток, направление которого соответствует направлению потока, производимого крыльями, вследствие чего совершенно уничтожается явление вакуума, обычно имеющего место у центра крыльчатых колес. Криволинейные стороны 18 пирамиды центральной части колеса пересекаются друг с другом, образуя сравнительно острые ребра 19.

Поэтому во время работы вентилятора воздух, окружающий вал т мотора, засасывается сзади по заднему концу ступицы и перетекает по поверхностям сторон 18, которые со своей стороны толкают воздух вперед и сообщают ему движение в форме спирального потока.

Самые крылья 14 повернуты (наклонены) таким образом, что при правильном направлении вращения мотора поверхности 20 давления расположены с передней, а поверхности 21 засасывания — с задней стороны. Благодаря своему наклону к оси вращения засасывающие поверхности 21 забирают воздух из пространства, находящегося за колесом, и перемещают его вперед, где толкающие поверхности 20 крыльев направляют его .дальше вперед от колеса. Толкающие поверхности 20 (фиг. 3 — 10) имеют в общем форму плоских поверхностей, слегка закрученных по своему продольному направлению. Характер этого скручивания таков, что угол, образуемый данной поверхностью с плоскостью, перпендикулярной к оси колеса, меняется в различных расстояниях от этой оси, уменьшаясь по мере удаления от основания крыла к его вершине. Указанное уменьшение составляет на каждой шестой части длины лопасти приблизительно 2 Ы (фиг. 5 и 6), вблизи же вершины этот угол равен всего около 30" (фиг. 10).

Благодаря такой форме крыльев 14 они производят при вращении воздушный поток, направленный вперед в виде спирали, и окружающий центральный дополнительный поток, который вызывается сторонами 18 пирамидальной части ступицы колеса.

Применение пяти крыльев дает возможность равномерно распределить вес всего колеса вокруг его оси, причем предполагается, что каждое из крыльев создает отдельный описанный выше спиральный воздушный поток вокруг продолжения оси колеса. Длина такого потока, измеренная по направлению оси, .зависит от радиальной длины крыльев и от скорости их вращения. При проталкивании воздуха крыльями в виде спирально завитого потока увлекается воздух, окружающий этот поток, имеющий приблизительно цилиндрическое поперечное сечение и благодаря этому получается черезвычайно сильная циркуляция всей массы находящегося в помещении воздуха. Средний воздушный поток, вызываемый скрученными вогнутыми сторонами 18 пирамиды, со своей стороны увеличивает живую силу, а следовательно и захватывающее действие воздушного потока, создаваемого крыльями в том же направлении и с тем же углом скручивания, так что импульс, создаваемый колесом, ощущается на очень большом расстоянии от этого колеса. Нижние части толкающих поверхностей 20 непосредственно примыкают к сторонам 18, производящим в свою очередь воздушный поток в том же направлении. Ведущие канты крыльев 14 имеют в общем прямолинейную форму, как показано на фиг. 3.

Вершины крыльев закруглены приблизительно в виде полукруга (фиг. 3). Задние канты крыльев 14 имеют криволинейные очертания и нижние их стороны сливаются с ребрами 19, разграничивающими вогнутые стороны 18 пирамиды острия ступицы. Ширина середины крыла, т. е. той части крыла, в которой расстояние между передним и задним кантом достигает максимальной величины, находится на расстоянии около /з длины от вершины и равняется приблизительно половине радиальной длины лопастей.

Благодаря описанной форме кантов и поверхности крыльев, а также благодаря их наклону по отношению друг к другу и к оси колеса, устраняется сопротивление воздуха в пространстве между крыльями и обычно наблюдающийся при работе вентиляторов неприятный шум, так как задние канты каждого крыла оказывают засасывающее действие, а забираемый ими воздух непосредственно перехватывается передними кантами соседних крыльев и с силой отталкивается вперед.

Засасывающие поверхности 21 имеют выпуклую форму (фиг. 4 — 10), благодаря чему опять-таки устраняется сопротивление воздуха, а движение воздуха вперед с задней стороны крыла имеет небольшую начальную скорость. Кривизна задних поверхностей 21 выбрана с таким расчетом, чтобы максимальная толщина каждого крыла находилась вблизи переднего его канта, а на заднем канте имелось сра внител ьно острое режущее ребро.

Таким образом кривизна задней поверхности резко выражена по отношению к переднему канту и слабо по отношению к заднему канту крыла.

При работе колеса воздух, находящийся сзади колеса, толкается вперед под действием засасывающей силы поверхностей 21 крыльев 74 и, протекая близ ступицы колеса, отталкивается дальше вперед вогнутыми сторонами 78 ступицы, образуя отдельный воздушный поток. Этот поток имеет почти одинаковое поперечное сечение, начиная от втулки до того места, где он перестает чувствоваться. Исследования показали, что в этом центральном патоке воздух движется спиралью, что объясняется вогнутостью и наклоном сторон 18 пирамиды, проталкивающей воздух. Воздух, движимый толкающими поверхностями 20 крыльев, тоже не отталкивается вперед по осевому направлению, а движется в виде спирали, причем благодаря расстоянию между крыльями возникает столько отдельных потоков, сколько имеется крыльев. Эти наружные движущиеся спирально потоки увлекают с собою окружающий воздух данного помеЩения.

Предмет изобретения.

1. Крыльчатое колесо для вентилятора с несколькими лопастями, нагнетающие поверхности которых непрерывно от оси к периферии меняют свой наклон по отношению к плоскости вращения всего колеса, ступица которого оканчивается острием, отличающееся тем, что с целью образования в дополнение к направленному вперед спиральному воздушному потоку, создаваемому лопастями вентилятора, внутри этого потока, второго воздушного потока меньшего диаметра, ступица снабжена острием 17, образованным путем резкого загиба суженных внутренних концов каждой лопасти, благодаря чему это острие получает форму пирамиды с вогнутыми боковыми сторонами 18, число которых соответствует числу лопастей, а сами вогнутые стороны 78 сливаются с основаниями крыльев при помощи поверхностей с образующей, представляющей собою одну четверть окружности.

2. Крыльчатое колесо для вентиляторов по и. 1, отличающееся тем, что уменьшение угла скручивания крыла относительно оси составляет на каждой шестой части длины лопасти 2Ы, причем максимальная ширина крыла находится в расстоянии около /, длины от наружного острия и равняется приблизительно половине радиальной длины лопастей.