ОСЕВОЙ ВЕНТИЛЯТОР ВЫСОКОГО СТАБИЛЬНОГО ДАВЛЕНИЯ

Полезная модель относится к области машиностроения, а именно к осевым вентиляторам главного проветривания и вентиляторам для проветривания тупиковых забоев при проходке выработок шахт в горной промышленности.
Вентиляторы в горной промышленности работают на вентиляционную сеть, сопротивление которой изменяется в широких пределах. На режимах высокого давления возникает срыв воздушного потока на периферии рабочих лопаток. При работе в режиме срыва потока резко возрастают механические вибрации, нередко, приводящие к разрушению вентилятора. Для предотвращения разрушения вентилятора на режимах высокого давления в вентиляторах применяют противосрывные устройства, не допускающие срыв воздушного потока на периферии рабочих лопаток.
Известен осевой вентилятор, содержащий корпус, установленные в нем колесо с рабочими лопатками и кольцевую камеру, разделенную по длине решеткой плоских спрямляющих лопаток, ограниченную торцевыми стенками. Входная часть кольцевой камеры расположена над рабочими лопатками колеса, при этом каждая из спрямляющих лопаток закреплена на дне кольцевой проточки под углом альфа, который составляет 15…75° к плоскости вращения колеса в направлении его вращения (патент Украины на полезную модель №23894 МПК F04D 27/02, 2007).
Однако известный вентилятор обладает невысокой эффективностью работы. Это обусловлено применением плоских спрямляющих лопаток, установленных под углом к плоскости вращения колеса в направлении его вращения, так как срывной поток, с максимальной скоростью выходящий с периферии рабочих лопаток, натекает на плоскую поверхность спрямляющих лопаток, создает высокие аэродинамические потери и закручивается в сторону вращения рабочего колеса, а это приводит к снижению давления вентилятора.
За прототип принят осевой вентилятор, содержащий корпус, установленные в нем колесо с рабочими лопатками и кольцевую камеру, разделенную по длине решеткой изогнутых спрямляющих лопаток со статорным кольцом и ограниченную торцевыми стенками. Входная часть кольцевой камеры расположена над рабочими лопатками колеса, а вогнутая сторона выходного участка каждой спрямляющей лопатки в пределах кольцевой камеры обращена к вогнутой стороне рабочей лопатки (авторское свидетельство СССР №1252553 МПК F04D 27/02, 1986).
К недостаткам прототипа относятся повышенные аэродинамические потери при протекании срывного потока, которые возникают при входе на изогнутые спрямляющие лопатки только в одной, параллельной оси вентилятора плоскости, а также потери давления, возникающие при выходе потока из кольцевой камеры в проточную часть вентилятора с резким поворотом под углом 90°.
Кроме того срывной поток, выходя из кольцевой камеры под прямым углом к основному потоку, идущему к рабочим лопаткам, создает дополнительные потери. Это в целом приводит к значительному снижению давления, создаваемого вентилятором.
Задачей настоящей полезной модели является усовершенствование известного осевого вентилятора путем изменения формы спрямляющих лопаток и кольцевой камеры с целью повышения давления и экономичности вентилятора.
Поставленная задача решается следующим образом. В известном вентиляторе, содержащем корпус, установленные в нем колесо с рабочими лопатками и кольцевую камеру с решеткой изогнутых спрямляющих лопаток со статорным кольцом, ограниченную торцевыми стенками, входная часть которой расположена над рабочими лопатками колеса, согласно полезной модели, спрямляющие лопатки, расположенные во входной части камеры, выполнены вогнутыми с изгибами дугообразной формы в плоскости, параллельной оси и в плоскости вращения колеса, а спрямляющие лопатки в выходной части камеры простираются в проточную часть перед рабочими лопатками, при этом торцевая стенка на выходе из кольцевой камеры имеет вогнутую поверхность, обращенную к рабочим лопаткам.
Кроме того, спрямляющие лопатки, простирающиеся в проточную часть камеры, выполнены дугообразными
Более подробно сущность полезной модели поясняется чертежом, на фиг.1 которого изображен продольный разрез предложенного осевого вентилятора, на фиг.2 - сечение по А-А на фиг.1, на фиг.3 - сечение по В-В на фиг.1, на фиг.4 - сечение по С-С на фиг.1.
В лучшем варианте выполнения полезной модели осевой вентилятор, согласно фиг.1, содержит корпус 1 с кольцевой камерой 2, ограниченной со стороны проточной части 3 статорным кольцом 4, торцевой стенкой 5 на входе и торцевой стенкой 6 на выходе, установленное в корпусе 1 колесо 7 с рабочими лопатками 8 и, установленную по окружности кольцевой камеры 2, решетку изогнутых спрямляющих лопаток 9, соединенную со стороны торцевой стенки 6 с проточной частью 3.
При этом спрямляющие лопатки 9 во входной части кольцевой камеры 2 со стороны торцевой стенки 5 имеют изгиб 10 дугообразной формы в плоскости, параллельной оси а-а (фиг.1 и 2) и изгиб 11 дугообразной формы в плоскости вращения колеса 7 (фиг.3), а в выходной части кольцевой камеры 2 со стороны торцевой стенки 6, часть 12 спрямляющей лопатки 9 простирается в проточную часть 3. А торцевая стенка 6 имеет вогнутую поверхность 13, обращенную в сторону рабочих лопаток 8. Вогнутые стороны изгибов дугообразной формы 10 и 11 обращены к вогнутой стороне 14 рабочей лопатки 8. Часть 12 спрямляющей лопатки 9 имеет дугообразную форму 15 (фиг.4). Направление вращение колеса 7 обозначено стрелкой 16, воздушный поток - 17, срывной поток - 20. Патрубок вентиляционной сети обозначен позицией 18, а периферийная часть лопаток 8 - позицией 19.
Осевой вентилятор высокого стабильного давления работает следующим образом. При вращении колеса 7 с рабочими лопатками 8 в направлении 16 (фиг.2) воздушный поток 17 поступает в проточную часть 3. По мере увеличения сопротивления сети, соединенный с патрубком 18 на выходе из вентилятора, давление создаваемое рабочими лопатками 8, возрастает до уровня, при котором наступает срыв воздушного потока на периферийной части 19 лопаток 8. При этом срывной поток 20 с большой скоростью, одновременно двигаясь в радиальном и осевом направлении в сторону вращения рабочих лопаток 8, поступает во входную часть кольцевой камеры 2 и плавно проходит по ней с минимальными потерями давления благодаря тому, что спрямляющие лопатки 9, расположенные во входной части камеры 2, выполнены вогнутыми с изгибами дугообразной формы в плоскости, параллельной оси а-а и в плоскости вращения колеса 7. Двигаясь далее вдоль спрямляющей лопатки 9 к выходной части кольцевой камеры 2, срывной поток 20 раскручивается до осевого направления и посредством вогнутой поверхности 13 на выходе из камеры 2 с минимальной потерей давления плавно разворачивается в сторону к рабочим лопаткам 8 и движется к ним в проточной части 3. При этом под действием дугообразной формы 15 части 12 лопатки 9, поток закручивается в сторону против направления 16 движения рабочих лопаток 8, что, как известно, повышает давление, создаваемое вентилятором.
Таким образом, благодаря предложенной форме спрямляющих лопаток 9 и кольцевой камеры 2, при изменении производительности вентилятора от максимального до нулевого ее значения, давление, создаваемое вентилятором сохраняется высоким, а аэродинамические характеристики - стабильными, без зон срыва потока.
Применение предложенного вентилятора высокого стабильного давления повышает надежность и эффективность работы системы вентиляции и проветривания, обеспечивает энергосбережение.