ВЕНТИЛЯТОР И ВПУСКНАЯ РЕШЕТКА ДЛЯ ВЕНТИЛЯТОРА
FAN AND INLET GRID FOR FAN

Настоящее изобретение касается вентилятора (осевого, радиального или диагонального вентилятора), имеющего рабочее колесо и входное направляющее устройство на пути потока перед рабочим колесом, предпочтительно перед входной областью входного сопла, при этом входное направляющее устройство выполнено в виде впускной решетки, имеющей плоские ребра, и при этом ребра образуют множество проточных каналов в виде ячеек решетки. Кроме того, изобретение касается особого входного направляющего устройства, которое выполнено в виде впускной решетки, имеющей плоские ребра.
Родовой вентилятор, имеющий расположенное со стороны притока входное (переднее) направляющее устройство, известен, например, из WO 03/054395 A1. Предусмотренное там входное направляющее устройство служит, в первую очередь, для выравнивания потока, в частности также для снижения шума. Известное входное направляющее устройство создает предварительную закрутку в направлении вращения рабочего колеса. При этом существенно, что акустические улучшения, как правило, сопровождаются ущербом для производительности по воздуху и коэффициента полезного действия. Предусмотренное там входное направляющее устройство, кроме того, очень трудоемко в изготовлении.
Из практики известны также уже так называемые входные направляющие колеса, которые служат для благоприятствования коэффициенту полезного действия и/или производительности по воздуху. Однако эти входные направляющие колеса приводят к акустическим недостаткам и сложны по конструкции, а также в монтаже в соответствующие вентиляторные продукты. Как правило, они монтируются перед рабочими колесами вентиляторов в цилиндрическом конструктивном пространстве, имеющем диаметр примерно рабочего колеса вентилятора, и имеют при этом незначительно большую, по сравнению с вентилятором, проточную площадь. Поэтому скорости воздуха в области этих входных направляющих колес относительно высоки, что, в частности, создает акустические недостатки.
Принципиально в основе изобретения лежит следующая техническая проблема.
Вентиляторы часто реагируют на нарушенный приток повышенным шумом. Во многих случаях применения вентиляторов, например, при контролируемой вентиляции жилых помещений (KWL), в связи с имеющимися, как правило, требованиями компактности неизбежно возникают нарушенные условия притока. Возникающий шум, который часто имеет большие тональные составляющие, как правило, является низкочастотным. В частности, у вентиляционных приборов снижение этого низкочастотного шума является обязательным.
Также уже известно значительное снижение шума при нарушенном притоке с помощью так называемых выпрямителей потока. Однако такие выпрямители потока вызывают немаловажные потери давления и, помимо этого, нуждаются в большом конструктивном пространстве. Поэтому в основе настоящего изобретения лежит задача, выполнить и усовершенствовать вентилятор таким образом, чтобы происходило снижение шума при нарушенном притоке. Вентилятор должен быть сконструирован компактно и иметь только чрезвычайно низкие потери давления. Кроме того, должно быть предложено входное (переднее) направляющее устройство, в частности впускная решетка, соответственно, входная (передняя) направляющая решетка, которая отвечает вышестоящим требованиям и которая может изготавливаться с экономичными инструментальными затратами в процессе литья пластмасс под давлением. Она должна иметь стабильную форму и предпочтительно быть в состоянии выполнять функцию расположенной на стороне притока, защищающей от прикосновения решетки.
Вышестоящая задача применительно к предлагаемому изобретением вентилятору решается с помощью альтернативных комбинаций признаков пунктов 1, 2 и 3 формулы изобретения. Применительно к предлагаемой изобретением впускной решетке вышестоящая задача решается с помощью признаков п.12 формулы изобретения, который ссылается на пункты формулы изобретения, касающиеся вентилятора.
В рамках первого варианта по п.1 формулы изобретения ребра распространяются преобладающим образом между предпочтительно двумя разветвлениями или между каждым разветвлением в краевой области. Предпочтительно в каждом разветвлении встречаются три ребра. С помощью этих признаков получены совершенно особые проточные каналы в виде ячеек решетки, которые предназначены для того, чтобы снижать шум при нарушенном притоке.
Пункт 2 формулы изобретения решает вышеназванную задачу таким образом, что проточные каналы по меньшей мере частично имеют сотовое поперечное сечение. Благодаря этому исполнению достигается, кроме того, очень хорошая стабильность.
Пункт 3 формулы изобретения заявляет другую альтернативу, в соответствии с которой впускная решетка имеет корзинчатый контур, причем это исполнение относится к наружной и/или внутренней огибающей поверхности впускной решетки.
То же самое относится к исполнению самой впускной решетки, которая определена пунктом 12 формулы изобретения со ссылкой на пункты формулы изобретения, касающиеся вентилятора.
В основе указанных пунктов формулы изобретения лежит принципиальная идея, предусмотреть впускную решетку или приточную решетку перед входным соплом вентилятора, чтобы при нарушенном притоке снизить шум, возникающий при эксплуатации вентилятора. Впускная решетка определена плоскими ребрами, причем эти ребра расположены друг относительно друга таким образом, что возникают проточные каналы в виде ячеек решетки. Благодаря такой изобретательной комбинации ребер, которые образуют разветвления и узловые точки, могут реализовываться предпочтительные геометрии, например, в том отношении, что проточные каналы имеют сотовое поперечное сечение. Термин «сотовый» следует понимать в самом широком смысле, так что под ним должны также объединяться все многоугольники, например, ячейки решетки, имеющие 4-угольное, 5-угольное или 6-угольное, соответственно, многоугольное поперечное сечение.
Соответственно рассмотренным выше проточным каналам в виде ячеек решетки, предпочтительно также, что впускная решетка имеет корзинчатый контур, причем этот контур может относиться как к наружной, так и в внутренней огибающей поверхности впускной решетки.
Впускная решетка вышеназванного вида удовлетворяет радиальному притоку в области вблизи пластины сопла. Приточные каналы предпочтительно способствуют низким потерям давления. Корзинчатый наружный контур, помимо этого, предпочтителен для возможности извлечения из формы в рамках применяемой, прежде всего, у пластмассовых деталей технологии литья под давлением. Кроме того, могут изготавливаться компактные решетки, имеющие соответствующие свойства.
Совсем особо предпочтительным является корзинчатый наружный контур, когда он является непрерывным и искривленным. Ребра решетки должны быть выполнены как можно более тонкими, например, с толщиной ребра в пределах от 0,25 мм до 1 мм. В направлении протока они должны иметь глубину по меньшей мере 5 мм (отсюда выбранный в пунктах формулы изобретения термин «плоское ребро»).
Также предпочтительно ребра решетки образуют неструктурированную решетку, у которой сотовые ячейки решетки скомбинированы друг с другом. Как уже указывалось выше, ячейки решетки могут быть многоугольными и при этом скомбинированными друг с другом, соответственно, между собой. Так может достигаться минимальное заграждение ребрами решетки, в частности тогда, когда в связи с необходимым снижением шума или с учетом аспектов защиты от прикосновения нужен определенный максимальный просвет решетки, что ведет к низким потерям давления и коэффициента полезного действия.
Впускная решетка распространяется также предпочтительным образом по всей области до воображаемого продолжения оси вентилятора, то есть не имеет отверстия или имеет не особенно большое отверстие во внутренней области. Такое среднее отверстие в свете предлагаемой изобретением теории не нужно, его даже следует избегать, поскольку впускная решетка дополнительно выполняет защиту от прикосновения. Кроме того, выяснили, что среднее отверстие препятствует минимизации шума и стабильности решетки.
Особое преимущество имеет, во всяком случае, особое исполнение впускной решетки, не только применительно к проточным каналам в виде ячеек решетки, но и применительно к непрерывному и искривленному наружному контуру. С помощью сотовых элементов, имеющих 4, 5 или 6 углов, могут реализовываться неструктурированные решетки, при этом варьируемые просветы решетки реализуемы по всей впускной решетке, в зависимости от потребности.
Предлагаемая изобретением впускная решетка служит для применения в осевом, радиальном или диагональном вентиляторе и сконструирована соответственно вышестоящим рассуждениям.
Итак, есть разные возможности, предпочтительным образом выполнить и усовершенствовать теорию настоящего изобретения. Для этого, с одной стороны, следует сослаться на расположенные после пункта 1 пункты формулы изобретения, а с другой стороны, на последующее пояснение предпочтительных примеров осуществления предлагаемой изобретением впускной решетки с помощью чертежей. В связи с пояснением предпочтительных примеров осуществления изобретения с помощью чертежей поясняются также вообще предпочтительные исполнения и усовершенствования этой теории. На чертежах показано:
фиг.1: на виде в перспективе, если смотреть со стороны притока, один из примеров осуществления предлагаемой изобретением впускной решетки;
фиг.1a: на виде в перспективе схематичное детальное изображение состоящей из ребер ячейки в соответствии с фиг.1, при этом обозначены характерные размеры ребер и ячеек;
фиг.2: на виде в перспективе, если смотреть со стороны оттока, впускная решетка с фиг.1;
фиг.3: на осевом виде в плане, если смотреть со стороны притока, впускная решетка с фиг.1 и 2;
фиг.4: на осевом виде в плане, если смотреть со стороны оттока, впускная решетка с фиг.1-3;
фиг.5: на виде сбоку и в сечении по плоскости через ось впускная решетка в соответствии с фиг.1-4, при этом указаны характерные размеры впускной решетки;
фиг.6: на виде в перспективе, если смотреть со стороны притока, другой пример осуществления предлагаемой изобретением впускной решетки;
фиг.7: на осевом виде в плане, если смотреть со стороны оттока, впускная решетка с фиг.6;
фиг.8: на виде в перспективе, если смотреть со стороны притока, другой пример осуществления впускной решетки;
фиг.9: на виде в перспективе, если смотреть со стороны оттока, впускная решетка с фиг.8;
фиг.10: на осевом виде в плане, если смотреть со стороны притока, впускная решетка с фиг.8 и 9;
фиг.11: на виде сбоку и в сечении по плоскости через ось впускная решетка в соответствии с фиг.8-10, при этом указаны характерные размеры впускной решетки;
фиг.12: на виде сбоку и в сечении по плоскости через ось другой пример предлагаемой изобретением впускной решетки, имеющей искривленные ребра;
фиг.13: на виде в перспективе, если смотреть со стороны притока, другой пример осуществления впускной решетки, имеющей центральную, закрытую прилитую область;
фиг.14: на осевом виде в плане, если смотреть со стороны оттока, впускная решетка с фиг.13;
фиг.15: на виде сбоку впускная решетка в соответствии с фиг.13 и 14;
фиг.16: на виде сбоку и в сечении по плоскости через ось впускная решетка в соответствии с фиг.13-15;
фиг.17: на схематичном виде в перспективе, если смотреть со стороны притока и в сечении по плоскости через ось, вентилятор, имеющий двигатель, рабочее колесо, входное сопло, пластину сопла и впускную решетку в соответствии с фиг.13-16.
На фиг.1 показан один из примеров осуществления впускной решетки 1 на виде в перспективе спереди, т.е. если смотреть со стороны притока. Впускная решетка 1, подобно изображению на фиг.17, предпочтительно устанавливается перед входным соплом 2 вентилятора так, что ее ось примерно совпадает с осью вращения вентилятора. При эксплуатации вентилятора воздух течет сначала через впускную решетку 1 во входное сопло 2, прежде чем он при протекании через рабочее колесо 3 вентилятора, которое приводится в движение двигателем 4, испытывает повышение суммарного давления. Впускная решетка 1 выравнивает втекающий воздух, благодаря чему снижается шум, возникающий в рабочем колесе.
Впускная решетка 1 состоит из множества ребер 5, которые задают ячейки 6 решетки. Через ячейки 6 решетки при эксплуатации вентилятора осуществляется проток, то есть они образуют проточные каналы. Притекающий воздух имеет в области перед входным соплом 2 более низкую скорость, чем внутри входного сопла 2, так как проточная площадь для нагнетаемого вентилятором воздушного массового потока в области перед входным соплом 2 больше, чем во входном сопле 2. Впускная решетка 1 применяется в такой области скорее более низких скоростей потока, т.е. скорость протока у впускной решетки 1 ниже, чем скорость протока во входном сопле 2. Благодаря этому удерживаются низкими гидравлические потери и возникновение шума на впускной решетке 1.
Так как, однако, приток в области перед входным соплом 2 является неровным, соответственно, преобладающим образом не параллельным оси, большим преимуществом является также не совсем ровное осуществление контура впускной решетки 1. Этот контур может, например, описываться наружной огибающей поверхностью 7 и/или внутренней огибающей поверхностью 8 (фиг.2) впускной решетки 1. Эти огибающие поверхности 7, 8 задаются совокупностью расположенных со стороны притока, соответственно, расположенных со стороны оттока торцевых поверхностей 7a, соответственно, 8a ребер 5 (см. фиг.1a), дополненной воображаемыми непрерывными или искривленно-непрерывными окончаниями в области проточных каналов 6.
На фиг.1a на детальном, увеличенном изображении показана область впускной решетки 1 с фиг.1. Ребра 5, если смотреть в направлении протока, имеют значительную глубину t (9), предпочтительно примерно 6-20 мм. Из-за этого ребра 5 называются также «плоскими» ребрами. Ячейка 6 решетки в значительной степени характеризуется также просветом w (12) ячейки, например, определенным радиусом наибольшего вписанного шара ячейки 6. Чтобы достичь хороших акустических значений, предпочтителен небольшой просвет w (12) решетки, например, значение w (12) не больше, чем от двукратной до трехкратной глубины t (12) ребра для преобладающего числа ячеек 6 впускной решетки 1. Впускная решетка 1 в примере осуществления в соответствии с фиг.1 представляет собой также устройство для защиты от прикосновения, которое, в соответствии с предписаниями и нормами, должно выполнять требования к просвету w (12) ячейки в зависимости от формы ячейки и расстояния от ячейки 6 до вращающейся части вентилятора. Тем самым размер просвета w (12) ячейки дополнительно ограничен сверху.
Для низкой потери давления и коэффициента полезного действия предпочтительно как можно более низкое заграждение проточной площади ребрами 5 решетки. Это может достигаться за счет тонких ребер (толщина d (10) ребра предпочтительно преобладающим образом ˂= 2 мм [˂= 1 мм] и/или за счет минимизации общей длины ребра (суммы всех длин l (11) ребер впускной решетки (1). Длины l ребер определяются по нейтральным волокнам 13, предпочтительно по наружной или внутренней огибающей поверхности 7, соответственно, 8). «Неструктурированная» структура решетки, имеющая сотовые ячейки 6, как в этом примере осуществления, в описанных условиях максимального просвета w (12) решети может быть очень предпочтительна для необходимой общей длины ребра.
На фиг.2 изображена впускная решетка 1 в соответствии с фиг.1 на виде в перспективе, если смотреть со стороны оттока. Впускная решетка 1 имеет снаружи области 18 крепления, которые служат для того, чтобы крепить впускную решетку 1 к входному соплу 2 или пластине 32 сопла (фиг.17). Для исполнения областей 18 крепления имеются разные возможности. Возможными креплениями являются винты, заклепки, защелкивающиеся крючки, байонетные затворы, склеивание, стопорение, текстильная застежка или другие. В этом примере осуществления в четырех областях 18 крепления предусмотрено по отверстию под винт.
На виде в соответствии с фиг.2 хорошо различим корзинчатый контур внутренней огибающей поверхности 8 впускной решетки 1. На наружном периметре этот контур проходит несколько дальше, предпочтительно больше, чем на 10 мм или больше, чем на 8% наружного диаметра D (20) (фиг.5), примерно параллельно воображаемой средней оси приблизительно по некоторой боковой поверхности цилиндра (подобная боковой поверхности цилиндра область 34). В этой подобной боковой поверхности цилиндра области 34 лежат ячейки 19 наружного ряда, из которых каждые две соседние отделяются друг от друга ребром 35 наружного ряда. Ячейки 19 наружного ряда имеют скорее продолговатую форму. Чтобы обеспечить защиту от прикосновения и достичь акустических улучшений, просветы w ячеек (радиусы вписанного шара, у ячеек 19 наружного ряда по существу определенные расстоянием между каждыми двумя соседними ребрами 35 наружного ряда) этих ячеек скорее меньше по сравнению с радиусами вписанного шара прочих ячеек 6. В близкой к оси области контур проходит ровно или полого, приблизительно ортогонально к оси (пологая область 33). Переход от пологой области 33 к подобной боковой поверхности цилиндра области 34 происходит через короткую переходную область 24, которая в этом примере осуществления проходит искривлено. В этом примере осуществления наружная огибающая поверхность 7 и внутренняя огибающая поверхность 8 проходят примерно параллельно. Разделение на области 33, 34, 24 может осуществляться по наружной и/или внутренней огибающей поверхности 7, соответственно, 8.
На фиг.3 показана впускная решетка 1 в соответствии с фиг.1 и 2 на осевом виде в плане спереди (если смотреть со стороны притока). Такая впускная решетка 1 изготавливается предпочтительно литьем пластмасс под давлением. Также предпочтительно, выбрать направление взгляда с фиг.3 также в качестве направления извлечения из формы для инструмента для литья под давлением, чтобы уменьшить сложность инструмента. Тогда при процессе извлечения из формы одна часть инструмента движется относительно впускной решетки 1 в направлении наблюдателя, предпочтительно сторона сопла инструмента, а другая часть инструмента от наблюдателя. Инструмент для литья под давлением предпочтительным образом не имеет никаких других шиберов в целях возможности простого изготовления.
Области 18 крепления выполнены с совокупности с ребрами 5 решетки таким образом, что возможно их извлечение из формы инструмента для литья под давлением без поднутрений в направлении шибера параллельно оси (соответствует направлению взгляда на этом изображении). Можно различить, что ребра 5 решетки частично ориентированы не параллельно средней оси (= направлению взгляда), а, наоборот, оптимально адаптированы по своей ориентации к условиям притока. Ребра могут предпочтительно также иметь кривизну, чтобы оптимально направлять поток. В качестве примера отмечено ребро 29, которое является аксиально выровненным ребром, т.е. оно ориентировано параллельно оси (направление взгляда и шибера), что облегчает его извлечение из формы. Аксиально выровненные ребра 29 предпочтительно снабжаются скосом для извлечения из формы. Однако есть также аксиально не выровненные ребра 30, 30a, так как все ребра 5 по возможности оптимально адаптированы к направлениям потока. Оба радиально крайних наружных ряда ребер 5 решетки, которые проходят примерно в окружном направлении, проходят в переходной области 24 огибающих поверхностей 7 или 8 и согласованы друг с другом так, что возникают только небольшие или совсем не возникают поднутренные области, т.е., если смотреть в осевом направлении, они не скрывают друг друга или только незначительно скрывают друг друга. В изображенном примере осуществления существует, в качестве примера, небольшая поднутренная область 17 в совокупности с ребром 5a радиально крайнего наружного ряда ребер 5 и ребром 5b второго ряда ребер 5, так как эти два ребра в направлении взгляда имеют небольшую область перекрытия. При выборе подходящего, скорее упругого материала могут реализовываться небольшие поднутрения и, тем не менее, извлекаться из формы с помощью простого открывающегося и закрывающегося инструмента в осевом направлении. Благодаря этому может просто и экономично реализовываться особенно оптимальный в гидродинамическом отношении контур. Кроме того, существует небольшая поднутренная область в области 15 разветвления между обоими аксиально не выровненными ребрами 30 и 30a, так как компонента x их векторов нормали к поверхности имеет отличающийся знак. И это небольшое поднутрение при выборе подходящего материала может извлекаться из формы с помощью простого открывающегося и закрывающегося инструмента.
В этом примере осуществления ячейки в близкой к оси области меньше, чем ячейки в удаленной от оси области. Размер ячеек, соответственно, просвет w ячеек (12, см. фиг.2) всегда оптимизирован с точки зрения требований к выполнению предписаний по защите от прикосновения и к достигаемым акустическим улучшениям, соответственно, выравниванию потока. Распределение ячеек оптимизировано с помощью специального алгоритма. Возникают (при рассмотрении на одной из огибающих поверхностей 7 или 8) самые разные контуры ячеек, в частности, но не исключительно, правильные и неправильные 4-6-угольники. Приблизительно каждая ячейка (рассматриваемая на огибающей поверхности 7 или 8) описывает некоторую область точек, являющихся точками, которые лежат ближе всего к воображаемой центральной точке (на огибающей поверхности), по сравнению с воображаемыми центральными точками всех других ячеек. Следовательно, конструкция решетки 1 отличается также тем, что в преобладающем числе областей 15 разветвления встречаются ровно 3 ребра 5, в намного меньшем количестве областей разветвления встречаются 4 ребра 5. Также на крае есть относительно маленькие ячейки, имеющие площадь протока меньше 50% относительно площади протока какой-либо из их соседних ячеек, которые возникают вследствие эффекта «пересечения наружных ячеек обрамлением».
В соответствии с фиг.4 изображена впускная решетка 1 с фиг.1-3 на осевом виде в плане сзади (если смотреть со стороны оттока). Аксиально выровненные ребра 35 наружного ряда имеют свободный конец 14. Благодаря этому они могут извлекаться из формы шибером инструмента, который при открытии движется в направлении стороны оттока (в направлении наблюдателя). То, что концы 14 наружных ребер 35 не соединены, является недостатком в отношении прочности и стабильности формы, однако может компенсироваться высококачественным материалом или большими толщинами d (10) стенки.
Впускная решетка 1 в этом примере осуществления выполнена, состоя из четырех идентичных сегментов. Это представляет собой значительное преимущество, прежде всего, при конструировании конструктивного элемента и необходимого для изготовления инструмента, так как число различно выполненных ячеек 6 решетки уменьшено при этом на коэффициент 4 (коэффициент=число сегментов). Картина потока вследствие этого сегментирования независима от ориентации (квадранта) впускной решетки 1 при монтаже. Возможно также другое число сегментов. Сегменты могут иметь незначительные отличия друг от друга, например, в области крепежных приспособлений, в случае если их число не соответствует числу сегментов, или в близкой к оси внутренней области, в которой сегментирование при определенных обстоятельствах может оказываться труднее. В частности, при больших наружных диаметрах сегментирование может предпочтительно использоваться для того, чтобы впускные решетки 1 составлялись из нескольких литых под давлением сегментов, например, путем зажатия, стопорения, привертывания, склеивания, посредством крепления к пластине сопла или тому подобного. При этой составной технологии можно также, наряду с собственно идентичными сегментами, реализовывать отдельную, отличающуюся центральную часть, которая тогда, однако, требует собственного инструмента для литья под давлением. Однако эта центральная часть может иметь простую форму, в частности быть ровной, соответственно, пологой.
В показанном примере осуществления в центре, на оси, находится центральная точка 16 разветвления 4-х (=число сегментов в этом примере осуществления) ребер 5.
На фиг.5 показана впускная решетка 1 в соответствии с фиг.1-4 на виде сбоку и в сечении по плоскости через ось. Хорошо различим ход корзинчатого контура расположенной со стороны притока, а также расположенной со стороны оттока огибающих поверхностей 7, соответственно, 8. Наружная огибающая поверхность 7 имеет наружный диаметр D (20), который также называется диаметром D (20) впускной решетки 1, причем здесь не учтен диаметр областей 18 крепления. Наружная огибающая поверхность 7 и внутренняя огибающая поверхность 8 проходят в этом примере осуществления примерно параллельно друг другу. Расстояние между огибающими поверхностями 7 и 8 предпочтительно от 6 мм до 18 мм или составляет примерно 3%-10% диаметра D (20) впускной решетки 1. В областях сверху и снизу, вблизи плоскости привертывания, некоторая часть контура всегда проходит приблизительно параллельно оси (подобная боковой поверхности цилиндра часть 34). Непрерывно и искривленно осуществляется в переходной области 24 переход к плоской области 33, на этом изображении справа (сторона притока). Переходная область 24 имеет в радиальном направлении небольшую протяженность меньше 12,5% наружного диаметра D (20). Пологая область 33 имеет диаметр DE (21), который предпочтительно относительно велик и составляет по меньшей мере 75% значения наружного диаметра D (20). Впускная решетка 1 имеет осевую конструктивную высоту H (22), при этом подобная боковой поверхности цилиндра область на наружной огибающей поверхности 7 имеет осевую протяженность HZ (23). HZ (23) предпочтительно больше 6% диаметра D (20).
Корзинчатый контур впускной решетки 1, соответственно, его огибающие поверхности 7, 8 хорошо адаптированы с точки зрения условий потока. В подобной боковой поверхности цилиндра области 34 скорее следует ожидать втекающего в радиальном направлении от пластины 32 сопла воздуха, который, благодаря подобной боковой поверхности цилиндра форме решетки 1 в этой области 34, может проходить через нее примерно поперек к огибающим поверхностям 7, 8 по короткому пути и вместе с тем с небольшими гидравлическими потерями. В пологой, соответственно, ровной области 33 следует ожидать скорее осевого притока, который затем тоже протекает через решетку 1 по короткому пути поперек к огибающим поверхностям 7, 8. Благодаря компактно выполненной, имеющей небольшую протяженность переходной области 24 может достигаться небольшая конструктивная высота H (22), что предпочтительно для небольшой занимаемой площади впускной решетки 1. Предпочтительно осевая конструктивная высота H (22) не больше 25% от D (20).
Также хорошо различима целенаправленная ориентация ребер, которые не всегда проходят точно перпендикулярно огибающим поверхностям, а, частично заметно отклоняясь от них, оптимально адаптированы к точному направлению притока. В этом примере осуществления ребра 5 в направлении протока не искривлены. Но это вполне возможно в других вариантах осуществления. У радиально наружных ребер 35 наружные концы 14 открыты, то есть не соединены друг с другом (кроме как в областях 18 крепления).
На фиг.6 показан другой пример осуществления впускной решетки 1 на виде в перспективе спереди (если смотреть со стороны притока). В отличие от примера осуществления на фг.1-5, наружные концы 14 ребер 35 наружного ряда соединены наружным соединительным кольцом 25. Благодаря этому повышается стабильность формы наружных ребер 35, что может быть предпочтительно с точки зрения выполнения требований, поставленных к защите от прикосновения, в частности, когда применяются более мягкие или более упругие материалы. Также наружное соединительное кольцо 25 может быть предпочтительно для характера наполнения инструмента для литья под давлением. Соединительное кольцо 25 соединено с ребрами 35 посредством присоединения 27. Это присоединение выполнено как область продолжения наружных ребер 35 в виде закругления, имеющего большой радиус ˃ 3 мм закругления. Области 18 крепления интегрированы в соединительное кольцо 25.
В этом примере осуществления соединительное кольцо 25 лежит в плоскости, которая представляет собой плоскость привертывания к соплу 2, соответственно, к пластине 32 сопла. В других предпочтительных вариантах осуществления соединительное кольцо 25 может проходить вне областей 35 крепления с осевым сдвигом относительно плоскости привертывания. Благодаря этому в смонтированном состоянии возникает место между соплом 2, соответственно, пластиной 32 сопла и соединительным кольцом 25. Наличие такого места может быть необходимо для имеющихся головок винтов, которыми, например, могут быть привернуты сопло 2 и пластина 32 сопла, или для возможности размещения устройств отбора давления. Если соединительное кольцо проходит в некоторых областях с осевым сдвигом относительно плоскости привертывания, некоторые или все ребра 35 наружного ряда могут выступать за него в направлении сопла 2, соответственно, пластины 32 сопла, или, если смотреть в осевом направлении, заканчиваться у соединительного ребра 25. В области между соединительным ребром и плоскостью привертывания могут быть также расположены другие ребра. В других вариантах осуществления возможно также, чтобы соединительное кольцо 25 в отдельных областях было прервано, и при этом имелись отдельные наружные ребра 35, имеющие открытые наружные концы 14. Эти наружные ребра 35, имеющие открытые наружные концы 14, могут быть также укорочены, так чтобы наружные концы 14 лежали на расстоянии от плоскости привертывания. И это может служить для того, чтобы в смонтированном состоянии создать между плоскостью привертывания и впускной решеткой 1 место для головок винтов, устройств отбора давления или тому подобного.
На фиг.7 изображена впускная решетка 1 в соответствии с фиг.6 на осевом виде в плане сзади (если смотреть со стороны оттока). На этом изображении различимо, в частности, что соединительное кольцо 25 радиально лежит полностью вне всех ребер 5, за исключением аксиально выровненных ребер 35 наружного ряда с их присоединениями 27 к соединительному кольцу 25. Это особенно предпочтительно для возможности извлечения решетки 1 из формы простого открывающегося и закрывающегося инструмента для литья под давлением. На фиг.7 наглядно изображены четыре идентичные ячейки 26 решетки 1, состоящей из четырех одинаковых сегментов. Так как число отличающихся друг от друга ячеек при таком сегментировании сильно уменьшается, сокращаются издержки конструирования решетки 1 и, прежде всего, надлежащего инструмента для литья под давлением.
На фиг.8 показана впускная решетка 1 на виде в перспективе спереди (если смотреть со стороны притока). Ячейки 6, а также ребра 5 расположены там ни в виде сот, ни неструктурированным образом, наоборот, выполнены радиально проходящие и проходящие по периметру ребра 5. Четыре радиально проходящих ребра 5 встречаются в центральной осевой области у центральной точки 16 разветвления. Число ребер 5, которые встречаются в каждой области 15 разветвления, преобладающим образом равно 4. Впускная решетка 1 имеет корзинчатый контур наружной огибающей поверхности 7. В этом примере осуществления между пологой областью 33 и подобной боковой поверхности цилиндра областью 34 выполнена не переходная область, а «излом» который разделяет, соответственно, соединяет эти две области. Возможно исполнение, подобное исполнению в соответствии с фиг.8, имеющее тангенциальную непрерывную переходную область 24, подобную переходной области примера осуществления в соответствии с фиг.1-5. Области 18 крепления у впускной решетки 1 в соответствии с фиг.8, если смотреть в окружном направлении, расположены между каждыми двумя соседними ребрами 35 наружного ряда решетки 1.
Примерно показанные ребра 5a и 5b имеют большую поднутренную область 17 относительно направления извлечения из формы параллельно оси. Из-за этой большой поднутренной области извлечение из формы простого открывающегося и закрывающегося инструмента для литья под давлением параллельно осевому направлению невозможно. Извлечение из формы возможно при звездообразно, радиально наружу извлекающих из формы шиберах, которые образуют часть решетки 1, ответную к подобной боковой поверхности цилиндра части 34.
На фиг.9 впускная решетка 1 в соответствии с фиг.8 изображена на виде в перспективе сзади (если смотреть со стороны оттока). Хорошо различим корзинчатый контур внутренней огибающей поверхности 8.
На фиг.10 изображена впускная решетка 1 в соответствии с фиг.8 и 9 на осевом виде в плане спереди (если смотреть со стороны притока). Наглядно показаны четыре идентичные ячейки 26 четвертного сегментирования.
На фиг.11 изображена впускная решетка 1 в соответствии с фиг.8-10 на виде сбоку и в сечении по плоскости через ось. У этой решетки 1 диаметр D (20) решетки 1 и диаметр DE (21) пологой, соответственно, ровной области 33 соответствуют друг другу, так как переходная область не выполнена. Осевая конструктивная высота H (22) решетки 1 немного больше, чем осевая высота HZ (23) цилиндрической части, так как области 18 крепления выступают за решетку в осевом направлении вправо (в направлении плоскости привертывания). Это означает, что в смонтированном состоянии вне областей крепления имеется небольшое расстояние между соплом 2, соответственно, пластиной 32 сопла и решеткой 1, соответственно, ребрами 35 наружного ряда. Это расстояние дает, например, место для головок винтов, которые соединяют сопло 2 и пластину 32 сопла, или место для устройств отбора давления в радиусе входного сопла 2. Аналогичное исполнение, при котором возникает место между по меньшей мере некоторыми наружными ребрами 35 решетки, соответственно, также наружным соединительным кольцом 25 и соплом 2, соответственно, пластиной 32 сопла, возможно также для примеров осуществления, имеющих неструктурированные решетки, подобно фиг.1-7 и 12-16. Также в примерах осуществления, имеющих неструктурированные решетки, возможно, чтобы между имеющей форму боковой поверхности цилиндра областью 34 и пологой, соответственно, ровной областью 33 впускной решетки не были выполнены переходные области, а они, наоборот, смыкались друг с другом у излома.
На фиг.12 изображен другой вариант осуществления предлагаемой изобретением впускной решетки 1 на виде сбоку и в сечении по плоскости через ось. Ребра 5 в этом примере осуществления, если смотреть в сечении, частично искривлены. Благодаря этому может достигаться еще лучшая адаптация решетки 1, соответственно, ребер 5 к притоку. Кроме того, могут достигаться преимущества возможности извлечения из формы при фиксированных гидравлически благоприятных двугранных углах ребер 5 на стороне притока (наружной огибающей поверхности 7). Кроме того, с помощью искривленных ребер 5 при необходимости может достигаться целенаправленное, с малыми потерями перенаправление притока. Возможны любые виды кривизны (по направлению, величине). Искривленные ребра 5 могут быть одновременно также аксиально выровненными ребрами. Таким образом, например, в частности также ребра 35 наружного ряда могут быть выполнены искривленными и аксиально выровненными.
На фиг.13 показан другой предлагаемый изобретением вариант осуществления впускной решетки 1 на виде в перспективе спереди (если смотреть со стороны притока). Решетка 1 построена неструктурированным образом, так что в областях 15 разветвления в преобладающем числе случаев встречаются 3 ребра 5. Выполнено наружное соединительное кольцо 25, которым ребра 35 наружного ряда соединены друг с другом. Присоединения 27 наружных ребер 35 к соединительному кольцу 27 выполнены в виде закруглений, имеющих относительно большие радиусы закругления, в продолжение самих ребер. Предпочтительно присоединения 27, если смотреть в радиальном направлении, распространяются по большой части радиальной протяженности соединительного кольца 25 (больше чем по половине этой области). Четыре области 18 крепления интегрированы по ходу соединительного кольца 25. Наружные ребра 35b, которые, если смотреть в окружном направлении, лежат в областях 18 крепления примерно в середине, уменьшены в наружном диаметре, чтобы получить доступ для привертывания впускной решетки за области 18 крепления. Предпочтительно эти уменьшенные в наружном диаметре наружные ребра 35b в диаметре продлены внутрь, чтобы иметь необходимую стабильность и необходимое поперечное сечение для процесса литья под давлением (см. также ребро 35b наружного ряда возле области 18 крепления на фиг.16).
В варианте осуществления в соответствии с фиг.13 выполнена закрытая центральная прилитая область 28. При литье пластмасс под давлением жидкая пластмасса центрально впрыскивается в этой прилитой области 28 и затем распределяется по этой дисковидной области в ребра 5. Крайние внутренние ребра 5 имеют в этом варианте осуществления внутренний конец 31, которым они присоединены к центральной прилитой области 28.
На фиг.14 изображена впускная решетка 1 в соответствии с фиг.13 на осевом виде в плане спереди (если смотреть со стороны притока). Этот вариант осуществления выполнен совершенно без поднутрений применительно к извлечению из формы в осевом направлении. Это решающим образом облегчает изготовление инструмента и гарантирует надежный процесс литья под давлением с малыми продолжительностями цикла. В качестве примера изображены два ребра 5a и 5b, положение которых взаимно согласовано так, что, если смотреть а этом осевом виде в плане, они взаимно не перекрываются. Чтобы достичь этого, следует принимать во внимание тесное согласование хода огибающих поверхностей 7 и 8, выбора глубин t (9) ребра, положения и ориентации ребер с учетом выполнения предписаний защиты от прикосновения.
Чтобы избежать поднутренных областей вблизи областей 15 разветвления, при применении аксиально выровненных ребер 29 избегают того, чтобы в одной области 15 разветвления встречались два аксиально не выровненных ребра 30, у которых ориентированные в одну и ту же ячейку 6 векторы нормали к стенке имеют x-компоненты (параллельные оси компоненты), имеющие отличающиеся знаки. Вследствие этого в одной области 15 разветвления в этом примере осуществления часто встречаются 2 аксиально не выровненных ребра 30 с одним аксиально выровненным ребром 29, или три аксиально выровненных ребра 29. Другие комбинации возникают реже. Аксиально выровненные ребра 29 предпочтительно выполняются со скосами для извлечения из формы, чтобы облегчить их извлечение из формы инструмента для литья под давлением. В инструменте для литья под давлением две стороны одного аксиально выровненного ребра выполняются одной и той же частью инструмента. Свойство «аксиально выровненный» относится, точнее говоря, к средней поверхности между двумя сторонами аксиально выровненного ребра 29.
Чтобы выполнить решетку совсем без поднутрений, при определенных обстоятельствах нужно смириться с ограничениями в акустике и коэффициенте полезного действия. В зависимости от данных условий, может быть также целесообразно, принять небольшие поднутрения, которые затем, тем не менее, могут извлекаться из формы с помощью просто инструмента (принудительное извлечение из формы, вращательное движение частей инструмента, воспроизведение областей контура конструктивного элемента на выбрасывателях и т.п.).
В этом примере осуществления в радиально внутренней области, примерно начиная с определенного предельного радиуса, все ребра 5 выполнены в виде аксиально выровненных ребер 29. Вследствие этого инструмент может выполняться так, чтобы у соответствующих внутренних ячеек 6, имеющих исключительно или преобладающим образом аксиально выровненные ребра 29, наискосок через ячейки не проходила линия разъема инструмента, а весь контур ячеек мог вводиться в одну часть инструмента. Это дополнительно облегчает изготовление инструмента. Вследствие осевого притока во внутренней, близкой к оси области это хорошо реализуемо без большого ущерба для коэффициента полезного действия или акустики.
Вариант осуществления в соответствии с фиг.14 состоит из 12 идентичных сегментов, при этом 12-кратная вращательная симметрия локально прервана только 4 областями 18 крепления. Число различных ячеек 6 заметно уменьшается вследствие сегментирования при высоком числе сегментов. В этом примере осуществления впускная решетка 1 имеет всего 312 ячеек 6, а вследствие сегментирования имеются только 26 различно выполненных ячеек 6. Особенно предпочтительны также варианты осуществления из 8 сегментов.
При выполнении четырех областей 18 крепления предпочтительно число сегментов кратно 4. Сегментирование может также использоваться для изготовления составной предлагаемой изобретением впускной решетки 1, в частности при больших наружных диаметрах.
На фиг.15 показан вариант осуществления в соответствии с фиг.13 и 14 на виде сбоку. Хорошо различимы области 27 присоединения наружных ребер 35 к наружному соединительному кольцу. Область 27 присоединения, которая здесь выполнена в виде закругления, может быть также выполнена иначе, например, в виде скоса (фаски).
На фиг.16 изображен вариант осуществления в соответствии с фиг.13-15 на виде сбоку и в сечении по плоскости через ось. Наглядно обозначенные ребра 5a и 5b, если смотреть в осевом направлении, не перекрываются. Кроме того, соединительное кольцо 25, если смотреть в осевом направлении, не перекрывает ребро 5a. Все это предпочтительно для простого исполнения инструмента для литья под давлением, так как отсутствуют поднутрения между ребрами 5a и 5b и соединительным кольцом 25 применительно к извлечению из формы параллельно осевому направлению. Ребра 35b наружного ряда, которые находятся возле областей 18 крепления, для лучшей возможности доступа к винтам, которыми впускная решетка 1 привертывается к входному соплу 2 или к пластине 32 сопла, адаптированы и уменьшены в их наружном диаметре. Чтобы иметь там благоприятную для прочности и процесса литья под давлением глубину t ребра, эти ребра 35b также по меньшей мере немного сдвинуты внутрь.
Центральная прилитая область 28 хорошо видна в сечении. В процессе литья под давлением центрально впрыскиваемая в этой области жидкая пластмасса может хорошо распределяться за внутренние концы 31 на ребра 5. При этом внутренние концы 31 предпочтительно закруглены центральной прилитой областью 28, соответственно, снабжены фаской.
На фиг.17 наглядно показан вентилятор, имеющий впускную решетку 1, сопло 2, которое размещено на пластине 32 сопла, и рабочее колесо 3 вентилятора, которое приводится в движение схематично изображенным двигателем. При эксплуатации воздух сначала течет через впускную решетку 1 во входное сопло 2, прежде чем он при протекании через вращающееся рабочее колесо 3 вентилятора испытывает повышение суммарного давления. Турбулентности в притоке вызывают повышенную шумность в вентиляторе. Предлагаемая изобретением впускная решетка 1 выравнивает приток и тем самым снижает шум. В зависимости от варианта осуществления, впускная решетка 1 выполняет также функцию расположенной на стороне всасывания защиты от прикосновения. Потеря давления, которая возникает при протекании воздуха через решетку 1, минимизируется предпочтительным, предлагаемым изобретением образом исполнения. В этом примере осуществления показан диагональный вентилятор 3. Впускная решетка 1 может с тем же успехом применяться с радиальным или осевым вентилятором.
В отношении других предпочтительных вариантов осуществления предлагаемой изобретением теории во избежание повторов ссылаемся на общую часть описания, а также на прилагаемые пункты формулы изобретения.
Наконец, следует непосредственно указать, что описанные выше примеры осуществления предлагаемой изобретением идеи слжуат только для разбора заявленной идеи, однако не ограничивают ее этими примерами осуществления.
СПИСОК ССЫЛОЧНЫХ ОБОЗНАЧЕНИЙ
1 Впускная решетка
2 Входное сопло
3 Рабочее колесо вентилятора
4 Двигатель
5, 5a, 5b Ребро
6 Ячейка решетки, проточный канал
7 Наружная, расположенная со стороны притока огибающая поверхность
7a Наружная, расположенная со стороны притока торцевая поверхность ребер
8 Внутренняя огибающая поверхность
8a Внутренняя, расположенная со стороны истечения торцевая поверхность ребер
9 Глубина t ребра
10 Толщина d ребра
11 Длина l ребра
12 Просвет w ячейки, радиус вписанного шара
13 Нейтральное волокно ребра
14 Наружный конец ребра, краевая область
15 Область разветвления ребер
16 Центральная точка разветвления ребер
17 Поднутренная область
18 Область крепления
19 Ячейка наружного ряда
20 Диаметр D решетки
21 Диаметр DE пологой, соответственно, ровной части решетки
22 Осевая высота H решетки
23 Осевая высота HZ части, подобной боковой поверхности цилиндра
24 Переходная область огибающей поверхности
25 Наружное соединительное кольцо
26 Идентичные ячейки сегментирования
27 Присоединение соединительного кольца
28 Закрытая, центральная прилитая область
29 Аксиально выровненное ребро
30, 30a Аксиально не выровненное ребро
31 Внутренний конец ребра (краевая область)
32 Пластина сопла
33 Пологая, соответственно, ровная область впускной решетки
34 Подобная боковой поверхности цилиндра область впускной решетки
35 Ребро наружного ряда
35b Ребро наружного ряда в области 18 крепления.