ДИАМЕТРАЛЬНЫЙ ВЕНТИЛЯТОР ДЛЯ РАБОТЫ В РАЗВЕТВЛЕННОЙ ВСАСЫВАЮЩЕЙ СЕТИ
DIAMETRAL FAN FOR WORK IN ELECTROPLIED SUCTION NETWORK

Изобретение относится к отрасли вентиляторостроения и может быть использовано в разветвленных всасывающих вентиляционных и аспирационных (обеспыливающих) сетях.
3
Известен диаметральный вентилятор [Авторское свидетельство СССР №901641, М., Кл., F04D 17/04. Заявлено 07.04.1980, №2906313/25-06. Диаметральный вентилятор. Опубликовано 30.01.1982, Б.И. №4. ,[1]], содержащий закрытый с торцов спиральный корпус, образованный основанием, входное окно и выходной патрубок, образованный концевой частью основания корпуса и смежной стенкой, и закрытое с торцов рабочее колесо с криволинейными, загнутыми вперед лопатками [1]. При этом смежная с окном стенка выходного патрубка выполнена прямолинейной, направлена по касательной к окружности рабочего колеса и проведена в сечении максимального раскрытия корпуса, а лопатки рабочего колеса имеет оптимальную величину параметров.
При вращении рабочего колеса воздух из входного окна захватывается лопатками колеса, проходит их межлопаточные каналы в центростремительном направлении, внутреннее пространство колеса вновь забирается лопатками рабочего колеса и проходит их межлопаточные каналы в центробежном направлении, а из корпуса вентилятора отводится выходным патрубком.
Данный диаметральный вентилятор имеет достаточно высокий КПД и устойчивый режим работы практически во всей области производительности. Кроме того, имея высокие величины коэффициентов давления и производительности [Сычугов Н.П. Вентиляторы. - Киров: ГИПП «Вятка», 2000. - 228 с. ,[2]], вентилятор для достижения потребных значений этих параметров обеспечивает при меньших значениях частоты вращения рабочего колеса и габаритных размеров, чем радиальные и осевые вентиляторы, благодаря чему снижаются создаваемый уровень шума и удельные затраты труда и средств на изготовление вентилятора.
Недостаток данного вентилятора обусловливается тем, что при его работе в разветвленной всасывающей сети, имеющей несколько работающих участков, изменение режима работы одного или нескольких из них (например, при регулировании режима технологического процесса и выключении из работы обслуживаемых машин, установок, оборудования и т.п.) нарушается рациональный режим функционирования вентилятора и, следовательно, всех остальных работающих участков сети, т.е. машин, установок, оборудования. Кроме того, при такой работе вентилятора в участки сети поступает воздушный поток, имеющий одинаковое давление, в то время как сопротивление движению потока в них обычно различное. Снижение же давления воздушного потока в участках сети, как правило, достигается дросселированием, являющимся наиболее простым способом регулирования режима работы вентилятора. Однако этот способ регулирования вследствие непроизводительных затрат мощности является самым неэкономичным. Так, при уменьшении производительности вентилятора при помощи дросселирования на 40% КПД снижается до 35…37% [2].
Известен также диаметральный вентилятор [Патент РФ №2213888, МКЛ F04D 17/04. Заявлено 13.06.2001, №2001116454/06. Диаметральный вентилятор для работы во всасывающей разветвленной сети. Опубликовано 10.10.2007, Б.И. №28 - прототип ,[3]], предназначенный для работы во всасывающей разветвленной сети. Диаметральный вентилятор имеет закрытые с торцов спиральный корпус, образованный основанием, и входной патрубок, «язык» (смежная стенка) и закрытое с торцов рабочее колесо, снабженное криволинейными, загнутыми вперед лопатками. «Язык» и концевая часть основания образуют закрытый с торцов выходной патрубок. Входной патрубок поперечными перегородками разделен на ряд секций, а рабочее колесо вентилятора глухими дисками - также на секции, при этом соответствующие поперечные перегородки размещены напротив соответствующих глухих дисков. Секции вентилятора имеют различную полезную ширину и количество лопаток рабочего колеса, а лопатки отличаются значением параметров, определяющих их форму и положение.
Процесс работы секций вентилятора протекает так же, как и у обычного вентилятора[1, 2]. Однако у вентилятора, предназначенного для работы в разветвленной всасывающей сети, поток воздуха поперечными перегородками, размещенными во входном патрубке, и глухими дисками колеса делится на ряд потоков, количество которых определяется числом участков разветвленной сети. Благодаря секционному исполнению диаметральным вентиляторам при автономном регулировании режима работы секций достигается рациональный режим функционирования, т.е. потребные значения производительности и давления в участках сети обеспечиваются при их экономичной работе.
Однако присущий данному вентилятору недостаток объясняется следующим. Так, при отсасывании воздуха при вентиляции помещений (например, из отделений цехов) или аэросмеси при аспирации технических устройств, расположенных в различных местах (например, на разных этажах), сеть воздуховодов с целью снижения затрат труда и средств прокладываются по кратчайшему расстоянию. Это обусловливает подвод воздуховодов к вентилятору с разных направлений (справа, слева, сзади, спереди, сверху, снизу), вследствие чего существенно усложняется присоединение воздуховодов к входным патрубкам секций вентилятора, размещенным в одном направлении. В данном случае для каждого участка сети для соединения с секцией вентилятора применяются устройства, которые комплектуются из поворотных колен, диффузоров, конфузоров, входных коробок, щелевых переходных патрубков, тройников [2], вследствие чего существенно снижаются аэродинамические качества системы «участки сети – секции вентилятора». Кроме того, при таком конструктивном исполнении системы соединения секций вентилятора с воздуховодами значительно возрастают затраты труда и средств.
Задача, которую необходимо решить, заключается в устранении недостатков, присущих принятому за прототип диаметральному вентилятору[3], предназначенному для работы во всасывающей разветвленной сети, входной патрубок которого поперечными перегородками и рабочее колесо глухими дисками разделены на ряд секций, при этом соответствующие перегородки и глухие диски размещены напротив друг друга, а в секциях параметры криволинейных лопаток колеса или их количество, или же их параметры и количество имеют различные значения.
Технический результат достигается тем, что корпус, входной и выходной патрубки разделены поперечными перегородками, размещенными в плоскостях расположения глухих дисков рабочего колеса и образующими торцевые стенки примыкающих друг к другу секций, а в окружном направлении размещенных в различных положениях. При этом упрощается конструктивное исполнение присоединения воздуховодов сети к секциям вентилятора, снижаются затраты труда и средств и обеспечивается автономное регулирование режима работы каждой секции вентилятора, вследствие чего не нарушается экономичный режим функционирования остальных секций.
Схема диаметрального вентилятора для работы в разветвленной всасывающей сети приведена на чертеже: а и б - соответственно общий вид и вид в осевом направлении (без входных патрубков); в - аэродинамическая схема секции вентилятора с входным патрубком (в).
Диаметральный вентилятор для работы в разветвленной всасывающей сети имеет рабочее колесо 1 (чертеж а, в), которое в поперечно-вертикальной плоскости разделено глухими дисками 2 (чертеж а), спиральный корпус 3 (чертеж а, в), торцевые стенки 4, делительную стенку 5, выходной канал 6, а также размещенный на открытой части корпуса - на входном окне 7 (по величине, соответствующей дуге окружности а, б, с рабочего колеса) входной патрубок 8 (чертеж в). Спиральный корпус, входной и выходной патрубки и рабочее колесо разделены на секции. При этом ширина секций рабочего колеса равна ширине корпуса, входного и выходного патрубков соответствующих секций.
Крайние секции I и III имеют наружную 4 и внутреннюю 9 стенки (чертеж а), а средняя секция II - торцевые стенки 10.
Секция I относительно секции II в направлении, противоположном направлению движения часовой стрелки, повернута на 90°, а секция III относительно секции II - на 90° в этом же направлении. В общем случае секции относительно друг друга могут быть расположены под любым углом.
Привод вентилятора выполняется, например, электродвигателем (на чертеже условно не показан), крепление колеса двухопорное, а рабочее колесо с электродвигателем соединяется, например, муфтой или клиноременной передачей [2].
Вентилятор работает следующим образом. Поступающий из воздуховодов в секции вентилятора воздух последовательно проходит их проточную часть - входной патрубок 8, входное окно 7, межлопаточные каналы рабочего колеса 1 в центростремительном направлении, внутреннее пространство колеса, его межлопаточные каналы в центробежном направлении, спиральный корпус 3, а из секций отводится выходным патрубком 6.
Количество секций определятся числом воздуховодов всасывающей разветвленной системы. Секции вентилятора отличаются шириной проточной части и значениями параметров аэродинамической схемы, которые при определенном диаметре и частоте вращения рабочего колеса обеспечивают потребные значения давления воздушного потока и производительности по отсосу воздуха при работе секций в области экономичной работы.
Поступающий из воздуховодов поток воздуха последовательно проходит проточную часть секций - входной патрубок 8, межлопаточные каналы рабочего колеса 1 в центростремительном направлении, внутреннее пространство колеса, межлопаточные каналы колеса в центробежном направлении, спиральный корпус, а из секции отводится выходным патрубком 6.
Количество секций определяется числом воздуховодов всасывающей разветвленной системы. Секции вентилятора отличаются шириной проточной части и значениями параметров аэродинамической схемы, которые при определенном диаметре и частоте вращения рабочего колеса обеспечивают потребные значения давления воздушного потока и производительности по отсосу воздуха при работе секций в области экономичной работы.