Малошумный центробежный вентилятор

Полезная модель относится к области вентиляторостроения, а именно к конструкциям центробежных вентиляторов, и может быть использована при проектировании малошумных центробежных вентиляторов, предназначенных для систем вентиляции и кондиционирования воздуха.
Известны радиальные центробежные вентиляторы корабельного малошумного оборудования с усиленным наружным корпусом, внутри которого расположена спиральная пластина, образующая полость улиточного аппарата. Между пластиной и корпусом размещен звукопоглощающий материал типа пенополиуретана (ППУ), а внутренняя поверхность корпуса покрыта вибропоглощающей мастикой. На торцевой части несущего корпуса установлен электродвигатель с размещенным на его валу рабочим колесом (Малошумный центробежный вентилятор. Патент РФ №160539 МПК F04D 17/08, опубликован 20.03.2016. Бюл. №8).
Наиболее близким по технической сущности является малошумный центробежный вентилятор, содержащий усиленный наружный корпус, внутреннюю спиральную пластину с резонансными отверстиями, глухие перегородки, делящие полость между корпусом и спиральной пластиной на четыре неравных долевых объема, и шумопоглощающий материал (Малошумный центробежный вентилятор. Патент РФ №138557 МПК F04D 17/08, опубликован 20.03.2014. Бюл. №8).
Недостатком данного технического решения является то, что объемы полостей, образованные между корпусом, спиральной пластиной и глухими перегородками являются постоянными, резонансные отверстия находятся на цилиндрической части спиральной пластины, а также в его конструкции не указаны оптимальные значения геометрических размеров рабочего колеса и цилиндрических резонаторов, обеспечивающих низкий уровень шума в низких и средних диапазонах частот.
1
2
3
Технический результат предлагаемой полезной модели заключается в эффективном снижении воздушного шума вентилятора в низком и среднем частотном диапазоне в октавных полосах 200÷2000 Гц за счет расположения горловины щелевого резонатора Гельмгольца на плоской выходной части спиральной пластины, которая от ее близости к вращающемуся рабочему колесу создает наибольший аэродинамический шум, а также в последовательном соединении долевых объемов V, V, V между корпусом и спиральной пластиной за счет съемных глухих перегородок.
На фиг. 1 представлен поперечный разрез центробежного вентилятора. На фиг. 2, 3 показаны графики зависимости собственных резонансных частот резонатора от относительной ширины щели резонатора при разных долевых объемах между спиральной пластиной и наружным корпусом.
2
1
2
3
Сущность технического решения состоит в том, что малошумный центробежный вентилятор фиг. 1 содержит усиленный наружный корпус 1 с входным и выходными патрубками, частично заполненный звукопоглощающим материалом 6, установленный на торцевой части корпуса, электродвигатель с рабочим колесом 2 с наружным диаметром D, внутреннюю спиральную пластину 3 с щелевым резонатором Гельмгольца 4, на плоской выходной части 7 спиральной пластины, съемные глухие перегородки 5, делящие внутренний объем между корпусом и пластиной на долевые объемы V, V, V.
Резонаторы Гельмгольца широко используют для снижения аэродинамического шума вентиляторов, как устройства, поглощающие звук определенной частоты за счет резонанса.
c
Собственные частоты ƒ резонатора Гельмгольца определяются соотношением:
где υ=300 м/с - скорость звука в воздухе;
S=a⋅b - площадь горловины (а - ширина горловины, b - длина горловины);
- высота горловины;
V - объем резонатора.
1
1
2
1
2
3
Из формулы следует, что размеры а, b, , а также объемы V, V+V, V+V+V служат для конструктивной настройки собственной частоты резонатора Гельмгольца для снижения дискретных составляющих шума на низких и средних частотах в узкополосном спектре.
В предпочтительном варианте для обеспечения малошумности в низком 40-200 Гц и среднем 200-1200 Гц щелевой резонатор Гельмгольца центробежного вентилятора имеет следующие геометрические размеры:
- относительная ширина щели горловины
- относительная длина горловины
- относительная высота горловины
1
1
2
1
2
3
При этом съемные перегородки позволяют обеспечить следующие долевые объемы: V; V+V; V+V+V.
Малошумный центробежный вентилятор работает следующим образом:
Перемещаемый воздух через входной патрубок поступает в межлопаточное пространство рабочего колеса и за счет центробежной силы, создаваемой вращающимися лопатками, воздух под давлением нагнетается к расположенному в спиральном корпусе выходному патрубку. Наличие щелевого резонатора Гельмгольца в выходной части спирального корпуса с оптимальными размерами в радиальном и осевом направлениях позволяют значительно снизить создаваемый вентилятором аэродинамический шум в низком и среднем частотном диапазоне.
Используя результаты расчетов собственных частот щелевых поглотительных резонаторов с учетом долевых объемов и размеров резонаторов и имея 1/3-октавные и узкополосные спектрограммы вентиляторов можно значительно снизить дискретные составляющие аэродинамического шума в низкой и средней частотных полосах.
Таким образом, при разработках новых малошумных центробежных вентиляторов необходимо оптимизировать не только значения отдельных размеров щелевого резонатора центробежного вентилятора, но и совокупность параметров и их соотношений, которые обеспечивают высокую эффективность вентилятора в снижении аэродинамического шума.