КАНАЛЬНЫЙ ВЕНТИЛЯТОР

Группа полезных моделей относится к вентиляторной технике, а именно, к канальным вентиляторам с радиальным рабочим колесом.
Из описания полезной модели «Вентилятор», защищенной патентом РФ №37546 U1, дата публикации 27.04.2004 года, [1], известен вентилятор, содержащий корпус, рабочее колесо с основным и покрывным дисками, между которыми размещены загнутые назад лопатки с диаметром D окружности, описываемой концами лопаток, входной коллектор, привод рабочего колеса, корпус выполнен с прямоугольным контуром воздушного канала со сторонами А и В в поперечном сечении, перпендикулярном оси вращения рабочего колеса, с размерами сторон A/D>1,6; 1,06<(B/D)<1,3. Недостаток полезной модели [1] являются недостаточная полнота раскрытия устройства канального вентилятора в описании полезной модели, что не позволяет достичь высоких аэродинамических характеристик (полного давления и производительности) вентилятора, особенно при малых величинах параметров B/D и A/D.
Известен канальный вентилятор, содержащий корпус, рабочее колесо с основным и покрывным дисками, между которыми размещены загнутые назад лопатки, входной коллектор, привод рабочего колеса, корпус выполнен с прямоугольным контуром воздушного канала в поперечном сечении, перпендикулярном оси вращения рабочего колеса (RU, №2135837 С1, МПК F 04 D 17/08, дата публикации 27.08.1999 года, [2]). Однако большие размеры поперечного сечения канала усложняют использование вентилятора в системах с узкими воздуховодами, при которых отношение размеров канала в поперечном сечении составляет не менее 2,1. Изобретение [2] принято за наиболее близкий аналог вариантов полезной модели.
Технический результат, на достижение которого направлена группа полезных моделей, заключается в обеспечении возможности уменьшения габаритных размеров канального вентилятора при сохранении необходимой производительности.
Сущность группы полезных моделей.
к
р.к
p.к
к
p.к
2
Канальный вентилятор по 1-му варианту, как и в наиболее близком аналоге [2], содержит корпус, рабочее колесо с основным и покрывным дисками, между которыми размещены загнутые назад лопатки, входной коллектор, привод рабочего колеса, корпус выполнен с прямоугольным контуром воздушного канала в поперечном сечении, перпендикулярном оси вращения рабочего колеса, но в отличие от наиболее близкого аналога [2], отношение длины В меньшей стороны воздушного канала к диаметру D, рабочего колеса, лежит в пределах от 1,01 до 1,37, а отношение площади S поперечного сечения воздушного канала к площади S окружности, описываемой концами лопаток рабочего колеса S=πD/4, равно не менее 2,4: 1,01≤B/D≤1,37; S/S≥2,4.
к
р.к.
2
Канальный вентилятор по 2-му варианту, как и в наиболее близком аналоге [2], содержит корпус, рабочее колесо с основным и покрывным дисками, между которыми размещены загнутые назад лопатки, входной коллектор, привод рабочего колеса, корпус выполнен с прямоугольным контуром воздушного канала в поперечном сечении, перпендикулярном оси вращения рабочего колеса, но в отличие от наиболее близкого аналога [2], вентилятор дополнительно содержит не менее одного рабочего колеса, между рабочими колесами установлены перегородки, при этом отношение длины В меньшей стороны воздушного канала к диаметру D рабочего колеса лежит в пределах от 1,01 до 1,37, а отношение площади S поперечного сечения канала к сумме площадей окружностей, описываемой концами лопаток всех N рабочих колес S=NπD/4, равно не менее 2,4:
к
p.к
1,01≤B/D≤1,37; S/S≥2,4.
Канальный вентилятор по 2-му варианту характеризуется тем, что он оснащен, по меньшей мере, одним дополнительным входным коллектором, количество коллекторов совпадает с количеством рабочих колес, коллекторы выполнены осесимметричными, причем ось симметрии каждого из коллекторов и ось вращения соответствующего ему рабочего колеса лежат на одной прямой.
Канальный вентилятор по 2-му варианту характеризуется тем, что при двух соседних рабочих колесах, имеющих противоположное направление вращения, установленная между ними перегородка расположена параллельно осям вращения рабочих колес и перпендикулярно плоскости, проходящей через оси вращения рабочих колес.
Канальный вентилятор по 2-му варианту характеризуется тем, что при двух соседних рабочих колесах, имеющих одинаковое направление вращения, установленная между ними перегородка может быть расположена под углом α к плоскости, проходящей через оси вращения рабочих колес, причем величина угла α лежит в пределах от 60 до 90 градусов.
Канальный вентилятор по 2-му варианту характеризуется тем, что передняя кромка перегородки между рабочими колесами может выступать за плоскость входного сечения входного коллектора, а задняя кромка перегородки может располагаться от плоскости основного диска рабочего колеса вплоть до выхода из корпуса вентилятора.
Группа полезных моделей поясняется чертежами. На фиг.1 изображен продольный разрез канального вентилятора. На фиг.2 дано сечение А-А на фиг.1 для вентилятора по 1-му варианту. На фиг.3 дано сечение А-А на фиг.1 для вентилятора по 2-му варианту при двух соседних рабочих колесах, имеющих противоположное направление вращения.
На фиг.4 дано сечение А-А на фиг.1 для вентилятора по 2-му варианту при двух соседних рабочих колесах, имеющих одинаковое направление вращения.
к
pк
На фиг.5 дана зависимость статического давления от относительной площади S/S.
к
p.к
к
p.к
2
2
Канальный вентилятор содержит корпус 1, внутри которого размещено одно (в 1-ом варианте полезной модели, фиг.1, 2) или не менее двух (во 2-ом варианте полезной модели, фиг.3,4) рабочих колес 2 с приводом 3. Каждое рабочее колесо 2 содержит основной 4 и покрывной 5 диски, между которыми размещены загнутые назад лопатки 6. В передней части корпуса 1 расположен входной коллектор 7 (фиг.1). При выполнении вентилятора с несколькими рабочими колесами 2 может устанавливаться один или несколько коллекторов 7. В предпочтительном варианте количество входных коллекторов 7 и рабочих колес 2 совпадают, входные коллекторы 7 выполнены осесимметричными с осью симметрии, лежащей на одной прямой линии с осью вращения рабочего колеса 2, соответствующего данному входному коллектору 7 (фиг.1). Корпус 1 выполнен с воздушным каналом 8, имеющим прямоугольный контур в поперечном сечении. Геометрические параметры воздушного канала 8 выбраны таким образом, что отношение длины В его меньшей стороны к диаметру D рабочего колеса 2 (равного диаметру окружности, описываемой концами лопаток рабочего колеса 2) лежит в пределах от 1,01 до 1,37, а отношение площади S поперечного сечения воздушного канала 8 к площади S=πD/4 окружности, описываемой концами лопаток рабочего колеса (в 1-ом варианте полезной модели S=AB) или суммарной площади S=NπD/4 всех N рабочих колес (во 2-ом варианте полезной модели) равно не менее 2,4: 1,01≤B/D≤1,37;
к
p.к
S/S≥2,4, где:
А - длина большей стороны воздушного канала;
В - длина меньшей стороны воздушного канала;
D - диаметр рабочего колеса;
N - число рабочих колес.
Указанные соотношения геометрических параметров воздушного канала 8 и рабочих колес 2 установлены экспериментально (фиг.5).
Между соседними рабочими колесами 2 во 2-ом варианте полезной модели установлены перегородки 9, наличие которых практически исключает их взаимное влияние. Если соседние рабочие колеса 2 имеют противоположное направление вращения, то установленную между ними перегородку 9 целесообразно расположить параллельно осям вращения рабочих колес 2 и перпендикулярно плоскости 10, проходящей через оси вращения рабочих колес 2 (фиг.3). Если соседние рабочие колеса 2 имеют одинаковое направление вращения, то установленную между ними перегородку 9 также можно также расположить параллельно осям вращения рабочих колес 2 и перпендикулярно плоскости 10, проходящей через оси вращения рабочих колес 2. Однако перегородку 9 целесообразно расположить под углом α к плоскости 10, проходящей через оси вращения рабочих колес 2 (фиг.4), причем величина угла α должна лежать в пределах от 60 до 85 градусов. Указанное расположение перегородки 9 выбирается исходя из картины течения воздуха на выходе из рабочего колеса 2.
Для снижения эффекта взаимного влияния соседних рабочих колес 2, передняя кромка 11 перегородки 9 должна выступать за плоскость 12 входного сечения входного коллектора 7 (фиг.1), а задняя кромка перегородки 9 может располагаться от плоскости основного диска 4 рабочего колеса 2 (на фиг. не показано) и вплоть до выхода из корпуса 1.
Для соединения с воздуховодом (на фиг. не показан) на корпусе 1 предусмотрен фланец 13.
Канальный вентилятор работает следующим образом.
2
При вращении рабочего колеса 2 течение на выходе из рабочего колеса 2 имеет кинетическую энергию вращения и создает динамическое давление ρu/2, где ρ - плотность воздуха, u - касательная скорость на внешнем диаметре рабочего колеса 2.
к
р.к
p.к
Экспериментально установлено, что при отношении площади S поперечного сечения воздушного канала 8 к суммарной площади S рабочих колес 2, равном S/S≥2,4, возрастает степень повышения статического
p.к.
давления (фиг.5). При этом концы лопаток 6 рабочего колеса могут находиться очень близко к стенке канала 8 в корпусе 1, вплоть до расстояния 0,005D, что соответствует расстоянию В между стенками канала 8 корпуса 1, равным: B=1,01D. Минимальное расстояние В между стенками канала 8 корпуса 1 с квадратным поперечным сечением при выполнении соотношения S/S=2,4 равно 1,37D (или B/D=1,37), что является верхним пределом минимальной величины параметра B/D.
p.к.
Использование полезной модели позволяет снизить габариты канального вентилятора до величин, при которых сохраняются приемлемые характеристики вентилятора. Выполнение канального вентилятора с несколькими рабочими колесами позволяет уменьшить ширину корпуса вентилятора при сохранении его характеристик. Данная возможность обусловлена описанными конструктивными мероприятиями, а именно выполнением соотношения площадей S/S≥2,4, а при выполнении канального вентилятора по 2-му варианту - наличием между соседними рабочими колесами перегородок.