ВЕНТИЛЯТОР

Полезная модель относится к области вентиляторостроения, в частности к центробежным вентиляторам низкого давления и может быть использована в различных областях, где необходимо создание мощного воздушного потока в качестве промышленного вентилятора, вентилятора - турбулизатора, работающего в агрессивных средах, вентилятора - смесителя высокоскоростного и т.д.
Известен центробежный вентилятор (а.с. №1089301, МПК F04D 17/00, от 24.12.82 г.), содержащий корпус улиточного типа и установленное в нем рабочее колесо с расположенными между несущим и покрывным дисками составными лопатками, имеющими каждая профильную часть и полый предкрылок, полость которого сообщена с проточной частью корпуса посредством отверстий в несущем и покрывном дисках со стороны рабочей и тыльной поверхностей лопатки. Каждая лопатка снабжена изогнутой упругой пластиной, примыкающей к профильной части в зоне ее входной кромки и имеющей края, расположенные в щелях с возможностью поперечного перемещения при помощи приводного механизма, который выполнен в виде поворотных кулачков, закрепленных на профильной части по обе стороны от нее и контактирующих с упругой пластиной.
Недостатком известного вентилятора является низкая производительность, вследствие того, что вентилятор малоскоростной. При больших скоростях есть вероятность поломки лопастей и малого срока эксплуатации. Кроме того, вентилятор конструктивно усложнен. Сборка вентилятора в месте его эксплуатации невозможна, так как корпус выполнен из сварных частей и не разбираем при необходимости.
Наиболее близким устройством того же назначения к заявленной полезной модели по совокупности признаков является вентилятор (Ажогин Ф.Ф. и др. Гальванические покрытия в машиностроении. М. «Машиностроение, т.2, 1985 г., с.142-143), содержащий корпус улиточного типа с полыми боковыми частями, размещенный на опоре, рабочее колесо с лопатками, выполненными дугообразной формы, из полимера и размещенными между основным рабочим и покрывным дисками колеса по радиусу. Передняя часть корпуса выполнена в виде неразъемного с ним диффузора. Рабочее колесо насажено при помощи втулки на вал электродвигателя, размещенного на опоре с внешней стороны корпуса. Рабочее колесо и лопатки выполнены из винипласта. Данное устройство принято за прототип.
Признаки прототипа, совпадающие с существенными признаками заявляемой полезной модели - корпус улиточного типа с полыми боковыми частями, размещенный на опоре; рабочее колесо с лопатками, выполненными из полимера и размещенными между основным рабочим и покрывным дисками колеса; рабочее колесо насажено при помощи втулки на вал электродвигателя, размещенного на опоре с внешней стороны корпуса; диффузор.
Недостатком известного вентилятора, принятого за прототип, является низкая производительность, вследствие того, что лопатки вентилятора установлены в рабочем колесе радиально и количество их ограничено двумя - четырьмя штуками, что не позволяет повысить КПД устройства. Известный вентилятор не способен конструктивно развивать большие скорости, и следовательно, имеет малую производительность. Кроме того, он имеет ограниченную область применения, так как снабжен элементами из пластмассы, теплостойкость которой не более 60°С. К тому же винипласт при длительном контакте с влажным воздухом или рабочей средой меняет свои свойства и становится более деформируемым в связи со способностью поглощать воду. Корпус вентилятора выполнен из металла и покрыт с внутренней стороны резиной, которая быстро стареет и становится хрупкой, что приводит к повышению шума и вибрации корпуса. Корпус вентилятора сварной с использованием высокотемпературной сварки и появлением токсичных газов в зоне сварки, поэтому компоновка возможна только на открытых площадках. Установка его возможна только после компоновки и прочного закрепления деталей относительно друг друга как единого целого в месте, где предусмотрена хорошая вытяжка вредных газов во время сварки и пожаробезопасность.
Задачей полезной модели является повышение производительности и упрощение сборки устройства.
Поставленная задача была решена за счет того, что в известном вентиляторе, содержащем корпус улиточного типа с полыми боковыми частями, размещенный на опоре, рабочее колесо с лопатками, выполненными из полимера и размещенными между основным рабочим и покрывным дисками колеса, насаженного при помощи втулки на вал электродвигателя, установленного на опоре с внешней стороны корпуса, диффузор, корпус состоит из съемных средней и полых боковых частей, в кромках средней части равномерно выполнены Т-образные выступы, а в кромках полых боковых частей выполнены фигурные пазы, в нижнюю часть которых заведены вертикальные составляющие Т-образных выступов, а в оставшейся части пазов размещены вставные элементы Т-образной формы, установленные вертикально горизонтальной составляющей вниз, образуя замковое соединение, лопатки выполнены плоскими с профилированной входной кромкой выпукло - вогнутой формы и выходной кромкой прямоугольной формы, а верхняя и нижняя кромки лопаток выполнены с удлиненными выступами, входящими в соответствующие выступам сквозные отверстия, имеющиеся в основном рабочем и покрывном дисках рабочего колеса, при этом удлиненные выступы лопаток завальцованы с внешней стороны дисков, лопатки размещены на рабочем колесе под углом к радиусу, обеспечивающим эффект лопаток, загнутых назад, причем количество лопаток не менее 12, корпус, диффузор, рабочее колесо, вставные элементы Т-образный формы выполнены из полимера, а в качестве полимера использован ударопрочный полипропилен.
Признаки заявляемого технического решения, отличительные от прототипа - корпус состоит из съемных средней и полых боковых частей; в кромках средней части равномерно выполнены Т-образные выступы; в кромках полых боковых частей выполнены фигурные пазы, в нижнюю часть которых заведены вертикальные составляющие Т-образных выступов, а в оставшейся части размещены вставные элементы Т-образной формы, установленные вертикально горизонтальной составляющей вниз, образуя замковое соединение; лопатки выполнены плоскими с профилированной входной кромкой выпукло-вогнутой формы и выходной кромкой прямоугольной формы; верхняя и нижняя кромки лопаток выполнены с удлиненными выступами, входящими в соответствующие выступам сквозные отверстия, имеющиеся в основном рабочем и покрывном дисках рабочего колеса; выступы лопаток завальцованы с внешней стороны дисков; лопатки размещены на рабочем колесе под углом к радиусу, обеспечивающим эффект лопаток, загнутых назад; количество лопаток не менее 12; корпус, диффузор, рабочее колесо, вставные элементы Т -образный формы выполнены из полимера; в качестве полимера использован ударопрочный полипропилен.
Благодаря выполненным фигурным пазам и выступам на частях корпуса, а также выступам на лопатках и сквозным отверстиям на дисках рабочего колеса, вентилятор способен быстро компоноваться и механически закреплять детали, образуя единое целое устройство в любом месте (на площадке открытой, в закрытой емкости, в большого диаметра воздуховодах и т.д.)
Выполнение лопаток под углом к радиусу позволяет в процессе эксплуатации увеличить КПД за счет того, что угол, под которым размещена лопатка обеспечивает эффект лопатки загнутый назад и не допускает срыва струй воздуха с поверхности кромки выходной части лопатки.
Выполнение лопаток плоскими, с профилированной входной кромкой выпукло-вогнутой формы и выходной кромкой прямоугольной формы, а верхней и нижней кромки с удлиненными выступами, входящими в соответствующие выступам сквозные отверстия в основном рабочем и покрывном дисках рабочего колеса и завальцованными с внешней стороны дисков, позволяет оперативно, без высокотемпературной сварки, автономным нагревом от низкотемпературного источника тепла прочно соединять детали в месте установки вентилятора. Так же легко соединяются и части корпуса, закрепляющиеся окончательно простой герметизацией - герметиком.
Выполнение корпуса, диффузора, рабочего колеса и вставных элементов Т-образный формы из полимера - ударопрочного полипропилена позволяет проводить работы с вентилятором, не боясь перегрева (Тпл = +220°С, а винилпласт +60°С) и набухания в воде и в агрессивных средах (газовой, жидкой, твердой). Используемый полимер антифрикционен и не засоряется, что значительно увеличивает работоспособность вентилятора.
Высокоскоростной режим работы (до 30 000 об/мин) обеспечивает охлаждение зоны эксплуатации и, следовательно, не приводит к нагреву и деформации полимерной составляющей, что сказывается положительно на работоспособности и производительности устройства.
На фиг.1 представлен схематично вентилятор, в разрезе.
На фиг.2 - средняя часть корпуса с Т-образными выступами, вид сверху.
На фиг.3 - боковая часть корпуса в виде полого диска с фигурными пазами в кромках диска, в разрезе.
На фиг.4 - вставной Т-образный элемент, в разрезе.
На фиг.5 - лопатка, в разрезе.
На фиг.6 - рабочее колесо с лопатками между дисками вид сбоку.
I
II
I
I
II
II
I
Вентилятор содержит (фиг.1) корпус улиточного типа, размещенный на опоре и имеющий съемные среднюю часть 1 с кромкой (фиг.2), выполненной с равномерно размещенными на ней Т-образными выступами 2 (вертикальная 2  и горизонтальная 2  составляющие) и боковые части 3 (фиг.3). Съемные боковые части 3 выполнены в виде полых дисков. В кромках полых боковых частей 3 имеются фигурные пазы. Нижняя часть 4 фигурных пазов выполнена под вертикальную составляющую Т-образных выступов 2  средней части 1 корпуса. Оставшаяся часть 5 фигурных пазов выполнена под вставные элементы 6 Т-образной формы (вертикальная 6 и горизонтальная 6 составляющие) (фиг.4). Вставной элемент 6 Т-образной формы установлен вертикально горизонтальной составляющей 6вниз на вертикальную составляющую Т-образного выступа 2, образуя замковое соединение частей корпуса. Устройство содержит (фиг.1) диффузор 7, основной рабочий диск 8 и покрывной 9 рабочего колеса 10 с лопатками 11. Лопатки 11 размещены между основным 8 рабочим и покрывным 9 дисками колеса 10. Лопатки 11 выполнены плоскими, с профилированной входной кромкой 12 - выпукло-вогнутой формы (фиг.5, 6), и выходной кромкой 13 прямоугольной формы. Верхняя 14 и нижняя 15 кромки лопаток 11 имеют удлиненные выступы 16, выполненные например, прямоугольной или цилиндрической формы. Толщина выступов 16 равна толщине лопаток 11. В основном 8 рабочем и покрывном 9 дисках рабочего колеса 10 имеются сквозные отверстия 17 под выступы 16 лопаток 11 (фиг.6). Выступы 16 вставлены в сквозные отверстия 17 в дисках 8, 9 и завальцованы с внешней стороны дисков 8, 9. Лопатки 11 размещены на рабочем колесе 10 под углом к радиусу, обеспечивающим эффект лопаток, загнутых назад и, следовательно высокий КПД устройства. Количество лопаток не менее 12 необходимо для повышения аэродинамических характеристик устройства, обеспечивающих его высокую производительность. Устройство имеет электродвигатель 18 (фиг.1), размещенный на опоре с внешней стороны корпуса. На валу 19 электродвигателя 18 закреплена втулка 20. Рабочее колесо 10 насажено при помощи втулки 20 на вал 19 электродвигателя 18. Корпус 1, 3, диффузор 7, лопатки 11, рабочее колесо 10 и вставные элементы 6 Т-образный формы выполнены из ударопрочного полипропилена.
Устройство работает следующим образом.
Вентилятор собирают на месте эксплуатации. Поскольку он разъемный, то корпус легко соединяем за счет наличия в кромках его частей фигурных пазов 4-5, Т-образных выступов 2 и дополнительно вставных элементов 6 Т-образной формы. А за счет наличия сквозных отверстий 17 в дисках 8, 9 рабочего колеса 10, удлиненных выступов 16 на верхней 14 и нижней 15 частях лопаток 11 и завальцовывания выступов с внешней стороны дисков 8, 9 лопатки 11 прочно соединяются с рабочим колесом 10.
Скомпонованный вентилятор закрепляют на опоре. Электродвигатель 18 включают, приводится в движение вал 19, передающий движение через полую втулку 20 рабочему колесу 10 с лопатками 11 на нем. Воздух, попадая в диффузор 7 (фиг.1), проходит в центр рабочего колеса 10 и к лопаткам 11. Поскольку лопатки 11 на входе воздушного потока имеют выпукло-вогнутую форму кромки 12, воздух равномерно распределяется по всей ее поверхности, не образуя застойных мест и зон повышенного сопротивления. Предлагаемая вогнутая часть лопатки 11 решает эту проблему проще и надежнее чем известные конструкции. За счет гладкой антифрикционной поверхности материала, из которого выполнены лопатки 11 - полипропилена, воздушный поток между лопатками 11 проходит почти без сопротивления, т.к. нет разницы в скоростях перемещения слоев воздуха по ширине зазора между лопатками 11.
Далее воздушный поток, за счет выходной кромки 13 прямоугольной формы, плоской формы самих лопаток 11 и размещения лопаток 11 между дисками 8, 9 рабочего колеса 10 под углом α (фиг.6), обеспечивающим эффект лопаток, загнутых назад, выходит из корпуса, выполненного из полипропилена без значительного вихреобразования.
При развитии больших скоростей вращения потребляемая мощность электродвигателя 18 не увеличивается, давление при этом снижается. Шум в предлагаемом вентиляторе практически незначителен, так как в корпусе воздушные потоки, сливаясь, устремляются к выходу из межлопаточного пространства, не образуя завихрений, приводящих к шумовым эффектам и вибрации устройства. За счет этого заявляемый вентилятор имеет более высокий уровень КПД.
Таким образом, заявляемое устройство, по сравнению с прототипом, имеет следующие преимущества:
- значительно легче компонуется и в любых местах, даже труднодоступных;
- обеспечивает малый уровень шума (в 1,5 раза снижается звуковой уровень);
- имеет меньшую массу, что в свою очередь приводит к уменьшению в 1,5 раза рабочей «затрачиваемой» мощности вентилятора за счет выполнения корпуса, диффузора, рабочего колеса, вставных элементов Т-образной формы из полимера - ударопрочного полипропилена;
- устойчиво и надежно в работе за счет использования полипропилена, формы и угла размещения лопаток в рабочем колесе;
- способно работать в высокоскоростном режиме с высоким уровнем КПД и незначительной вибрацией и шумом;
- использование вентилятора в водной или жидкой среде не приводит к нежелательной кавитации из-за малого коэффициента трения о стенки полипропиленового корпуса и отсутствия химического взаимодействия полимерной составляющей устройства с контактируемой рабочей средой.
Все это позволяет повысить производительность вентилятора и значительно расширить область его применения.