КАНАЛЬНЫЙ ВЕНТИЛЯТОР (ВАРИАНТЫ)

Группа полезных моделей относится к вентиляторной технике, а именно, к канальным вентиляторам с радиальным рабочим колесом.
Из уровня техники известны канальные вентиляторы с радиальным рабочим колесом. Так, из описания полезной модели по свидетельству РФ №13568, МПК F 04 D 29/52, дата публикации 27.04.2000 г., [1], известен канальный вентилятор, содержащий корпус, двигатель, рабочее колесо и всасывающий патрубок, корпус выполнен с цилиндрической поверхностью канала, рабочее колесо кинематически связано с двигателем, содержит основной и покрывной диски и размещенные между ними загнутые назад лопатки, всасывающий патрубок расположен на одном из торцев корпуса и выполнен симметричным и с криволинейным профилем в диаметральном сечении, с образованием конфузорного зазора между поверхностями покрывного диска и всасывающего патрубка, ось вращения рабочего колеса параллельна оси симметрии всасывающего патрубка. В полезной модели [1] также представлен канальный вентилятор, дополнительно оснащенный экраном, установленным в канале корпуса, соединенным с корпусом с образованием полости между экраном, корпусом и всасывающим патрубком, причем кромка экрана расположена на расстоянии не более 0,10 ширины лопаток рабочего колеса от покрывного диска в сторону основного диска и отстоит от указанных лопаток не более 0,10 диаметра рабочего колеса Недостатком полезной модели [1], принятой за наиболее близкий аналог 1-го и 2-го вариантов канального вентилятора, является повышенный уровень шума при работе канального вентилятора, что обусловлено выполнением корпуса без элементов шумопоглощения.
Решаемой технической задачей является создание канального вентилятора с низким уровнем шума.
Технический результат заключается в снижении уровня шума при сохранении производительности и статического давления вентилятора.
Раскрытие вариантов полезной модели.
Канальный вентилятор по 1-му варианту, как и в наиболее близком аналоге [1], содержит корпус, двигатель, рабочее колесо и всасывающий патрубок, корпус выполнен с прямоугольным контуром канала в поперечном сечении, рабочее колесо кинематически связано с двигателем, содержит основной и покрывной диски и размещенные между ними загнутые назад лопатки, всасывающий патрубок расположен на одном из торцев корпуса, выполнен симметричным и с криволинейным профилем в диаметральном сечении с образованием конфузорного зазора между поверхностями покрывного диска и всасывающего патрубка, ось вращения рабочего колеса параллельна оси симметрии всасывающего патрубка, но в отличие от наиболее близкого аналога [1], по меньшей мере, одна из стенок корпуса содержит звукопрозрачную панель, соединенный с ней кожух и размещенный между ними звукопоглощающий материал, при этом звукопоглощающий материал и звукопрозрачная панель разделены воздухонепроницаемой пленкой.
Канальный вентилятор по 1-му варианту характеризуется тем, что каждая из стенок корпуса содержит звукопрозрачную панель, соединенный с ней кожух и размещенный между ними звукопоглощающий материал, при этом между звукопоглощающим материалом и звукопрозрачной панелью размещена воздухонепроницаемая пленка.
Канальный вентилятор по 1-му варианту характеризуется тем, что одна из стенок корпуса соединена со смежными стенками посредством разъемного соединения.
Канальный вентилятор по 1-му варианту характеризуется тем, что на торцах корпуса закреплены соединительные рамки.
Канальный вентилятор по 1-му варианту характеризуется тем, что он оснащен направляющим аппаратом, выполненным в виде по меньшей мере, одной пластины, установленной в канале корпуса между всасывающим патрубком и покрывным диском рабочего колеса, при этом, по меньшей мере, одна из пластин направляющего аппарата установлена перед конфузорным кольцевым зазором.
Канальный вентилятор по 1-му варианту характеризуется тем, что корпус выполнен с квадратным контуром канала в поперечном сечении.
Канальный вентилятор по 1-му варианту характеризуется тем, что звукопрозрачная панель выполнена в виде панели с отверстиями, площадь которых составляет не менее 0,25 от площади звукопрозрачной панели.
Канальный вентилятор по 2-му варианту, как и в наиболее близком аналоге [1], содержит корпус, двигатель, рабочее колесо и всасывающий патрубок, корпус выполнен с прямоугольным контуром канала в поперечном сечении, рабочее колесо кинематически связано с двигателем, содержит основной и покрывной диски и размещенные между ними загнутые назад лопатки, всасывающий патрубок расположен на одном из торцев корпуса, выполнен симметричным и с криволинейным профилем в диаметральном сечении с образованием конфузорного зазора между поверхностями покрывного диска и всасывающего патрубка, ось вращения рабочего колеса параллельна оси симметрии всасывающего патрубка, при этом в канале корпуса установлен экран, соединенный с корпусом с образованием полости между экраном, корпусом и всасывающим патрубком, кромка экрана расположена на расстоянии не более 0,10 ширины лопаток рабочего колеса от покрывного диска в сторону основного диска и отстоит от указанных лопаток не более 0,10 диаметра рабочего колеса, но в отличие от наиболее близкого аналога [1], по меньшей мере, одна из стенок корпуса содержит звукопрозрачную панель, соединенный с ней кожух и размещенный между ними звукопоглощающий материал, звукопоглощающий материал и звукопрозрачная панель разделены воздухонепроницаемой пленкой, причем
звукопрозрачная панель расположена на участке от экрана до выхода из вентилятора.
Канальный вентилятор по 2-му варианту характеризуется тем, что каждая из стенок корпуса содержит звукопрозрачную панель, соединенный с ней кожух и размещенный между ними звукопоглощающий материал, причем между звукопоглощающим материалом и звукопрозрачной панелью размещена воздухонепроницаемая пленка.
Канальный вентилятор по 2-му варианту характеризуется тем, что одна из стенок корпуса соединена со смежными стенками посредством разъемного соединения.
Канальный вентилятор по 2-му варианту характеризуется тем, что на торцах корпуса закреплены соединительные рамки.
Канальный вентилятор по 2-му варианту характеризуется тем, что он оснащен направляющим аппаратом, выполненным в виде по меньшей мере, одной пластины, установленной в канале корпуса между всасывающим патрубком и покрывным диском рабочего колеса, при этом, по меньшей мере, одна из пластин направляющего аппарата установлена перед конфузорным кольцевым зазором.
Канальный вентилятор по 2-му варианту характеризуется тем, что он оснащен направляющим аппаратом, размещенным в полости между экраном, корпусом и всасывающим патрубком и выполненным в виде по меньшей мере, двух пластин, соединенных со стенками корпуса и/или экрана, при этом одна из кромок указанных пластин расположена между торцем корпуса всасывающего патрубка и кромкой покрывного диска со стороны входа в рабочее колесо, и началом лопаток рабочего колеса со стороны покрывного диска.
Канальный вентилятор по 2-му варианту характеризуется тем, что звукопрозрачная панель выполнена в виде панели с отверстиями, площадь которых составляет не менее 0,25 от площади звукопрозрачной панели.
Канальный вентилятор по 2-му варианту характеризуется тем, что корпус выполнен с квадратным контуром канала в поперечном сечении.
Группа полезных моделей поясняется чертежами.
На фиг.1 показан продольный разрез канального вентилятора по 1-ому варианту.
На фиг.2 показан продольный разрез канального вентилятора по 2-ому варианту.
На фиг.3 показан вид А на фиг.1 и фиг.2 при выполнении корпуса с прямоугольным контуром канала.
На фиг.4 показан вид разрез Б-Б на фиг.1 и фиг.2 при выполнении корпуса с квадратным контуром канала.
На фиг.5 показан выносной элемент В на фиг.1 и фиг.2.
На фиг.6 показан выносной элемент Г на фиг.1 и фиг.2.
На фиг.7 показан выносной элемент Д на фиг.2.
На фиг.8 показан выносной элемент Е на фиг.3.
На фиг.9 показан разрез Ж-Ж на фиг.4.
На фиг.10 показан узел К на фиг.2.
На фиг.11 приведена зависимость коэффициента шумопоглощения материала с воздухонепроницаемой пленкой и без нее.
На фиг.12 представлено сравнение звуковой мощности вентилятора-аналога и вентилятора с шумопоглощающим корпусом
Осуществление вариантов полезных моделей.
Канальный вентилятор по 1-му и 2-му варианту выполнения содержит корпус 1, двигатель 2, рабочее колесо 3 и всасывающий патрубок 4 (фиг.1, 2, 3). Корпус 1 выполнен с каналом 5 (фиг.1, 2, 4), имеющим плоские поверхности с контуром в поперечном сечении в виде прямоугольника (т.е. с цилиндрической поверхностью канала с основанием в виде прямоугольника), а в частном случае - в виде квадрата (фиг.3). Рабочее колесо 3 содержит основной 6 и покрывной 7 диски, размещенные между ними лопатки 8, загнутые назад по направлению вращения колеса (фиг.4), и кинематически
связано с двигателем 2, например, посредством ступицы 9, закрепленной на основном диске 6 и соединенной с валом 10 двигателя 2 (фиг.5). Всасывающий патрубок 4 расположен в торце корпуса 1 и выполнен с криволинейным профилем в диаметральном сечении, с образованием конфузорного зазора 11 между поверхностями покрывного диска 7 и всасывающего патрубка 4 (фиг.6). Ось 12 вращения рабочего колеса 3 совпадает с осью симметрии всасывающего патрубка 4. Для соединения с воздуховодами на торцах корпуса 1 закреплены соединительные рамки 13.
Рабочее колесо 3 может выполняться с плоскими лопатками 8. На участке крепления лопаток 8 рабочего колеса 3 поверхность покрывного диска 7 может выполняться гиперболической, а лопатки 8 располагаться вдоль образующей гиперболической поверхности, что обеспечивает соединение кромки каждой из лопаток 8 с поверхностью покрывного диска 7 по прямой линии.
Канальный вентилятор может оснащаться направляющим аппаратом, выполненным в виде, по меньшей мере, одной пластины 14, установленной в канале 5 корпуса 1 между всасывающим патрубком 4 и покрывным диском 7 рабочего колеса 3. По меньшей мере, одна из пластин 14 направляющего аппарата установлена перед конфузорным зазором 11 (фиг.1, 2, 6).
По 2-му варианту выполнения канального вентилятора в канале 5 может устанавливаться экран 15, соединенный со стенками корпуса 1 (фиг.2), кромка 16 которого обращена к лопаткам 8 и удалена от покрывного диска 7 в сторону основного диска 6 на расстояние L, не превышающее 0.10 ширины Н лопаток 7 на его внешнем диаметре D, а от лопаток 8 на расстояние С, не превышающее 0.10 диаметра D рабочего колеса 3: L≤0,10H; C≤0,10D (фиг.7). При этом между экраном 15, корпусом 1, всасывающим патрубком 4 и поверхностью покрывного диска 7 образуется полость 17 (фиг.2). Канальный вентилятор может оснащаться направляющим аппаратом, расположенным в полости 17 и содержащим, по меньшей мере, две пластины 18, соединенные со стенками корпуса 1 и/или экраном 15. Кромка 19
пластины 18 расположена между кромкой 20 покрывного диска 7 со стороны всасывающего патрубка 4 и началом лопаток 8 рабочего колеса 3 со стороны покрывного диска 7 (фиг.2).
По меньшей мере, одна стенка корпуса 1 канального вентилятора содержит звукопрозрачную панель 21, образующую поверхность канала 5, соединенный с ней кожух 22 и размещенный в полости между ними звукопоглощающий материал 23, причем звукопрозрачная панель 21 и звукопоглощающий материал 23 разделены воздухонепроницаемой пленкой 24. Звукопрозрачная панель 21 может выполняться в виде перфорированного металлического или стеклопластикового листа, сетки и т.п. с площадью отверстий (на фиг. не обозначены), составляющей не менее 0,25 от площади панели 21 (фиг.9). В корпусе канального вентилятора по 2-му варианту выполнения звукопрозрачная панель 21 расположена между экраном 15 и выходным торцем 25 корпуса 1 и соединена с панелью 26, расположенной между экраном 15 и всасывающим патрубком 4, кожух 22 расположен между соединительными рамками 13, а звукопоглощающий материал 23 - в полости кожуха 22, причем воздухонепроницаемая пленка 24 может располагаться между звукопоглощающим материалом 23 и панелью 26 и/или звукопрозрачной панелью 21 (фиг.10). В случае выполнения всех стенок корпуса 1 аналогичным образом, одна из сторон корпуса 1 выполнена в виде съемной панели 27, соединенной с соседними стенками посредством разъемного соединения, выполненного, например, в виде винтового соединения 28. Зазор между кожухом и соединительной рамкой может заполняться уплотнителем 29 из звукопоглощающего материала (фиг.1, 2).
В предпочтительном варианте выполнения канальный вентилятор по 1 -му и 2-му вариантам содержит рабочее колесо 3 с не менее, чем 9 загнутыми назад плоскими лопатками 8, имеющих ширину H>0,3D, образующая участка покрывного диска 7 с гиперболической поверхностью, что обеспечивает пересечение лопатки 8 с поверхностью покрывного диска 7 по прямой, между покрывным диском 7 и всасывающим патрубком 4 имеется
2
конфузорный зазор 11. На торцах корпуса 1 установлены присоединительные рамки 13, внутри канала 5 перед конфузорным зазором 11 установлены пластины 14 направляющего аппарата. В канальном вентиляторе по 2-му варианту в полости 17 расположены по четыре пластины 14 и 18 направляющего аппарата. Все стенки корпуса 1 выполнены с звукопрозрачной пластиной 21, кожухом 22, в полости между которыми расположен звукопоглощающий материал 23, разделенный от звукопрозрачной пластины 21 воздухонепроницаемой пленкой 24. Канальный вентилятор работает следующим образом. В канальном вентиляторе по 1-му варианту на выходе из вращающегося рабочего колеса 3 создается динамическое давление ρu/2 где ρ - плотность воздуха, u - касательная скорость на внешнем диаметре рабочего колеса 3. За счет конфузорного кольцевого зазора 11 и пластин 14 направляющего аппарата, установленных перед конфузорным зазором 11, поток тормозится, повышается статическое давление и вследствие разности статического давления перед конфузорным зазором 11 и на внутренней поверхности покрывного диска 7 формируется кольцевая струя воздуха, истекающая из конфузорного кольцевого зазора 11 на внутреннюю поверхность покрывного диска 7. При этом затягивается отрыв пограничного слоя (потока) на внутренней поверхности покрывного диска 7, что позволяет увеличить ширину Н лопаток рабочего колеса, вплоть до 0,37 диаметра D рабочего колеса 3.
Оснащение канального вентилятора по 2-му варианту экраном 15, соединенным со стенками корпуса 1 (фиг.2, 7) с кромками 16, обращенными к лопаткам 8 и внешней поверхности покрывного диска 7 рабочего колеса 3, и расположенными на расстоянии L≤0,10H от покрывного диска 6 в сторону основного диска 7 и от лопаток 8 на расстоянии C≤0,10D приводит к повышению давления в полости 17, что увеличивает интенсивность струи, выдуваемой из конфузорного кольцевого зазора 11. Установка в полости 17
направляющего аппарата, содержащего, по меньшей мере, две пластины 18, соединенные со стенками корпуса 1, и с кромкой 19, расположенной между всасывающим патрубком 4 и кромкой 20 покрывного диска 7 со стороны всасывающего коллектора 4 и началом лопаток 8 рабочего колеса 3 со стороны покрывного диска 7, дополнительно затормаживает поток, что повышает статическое давление в полости увеличивает интенсивность струи, формирующейся в конфузорном зазоре 11 и выдуваемой на поверхносгь покрывного диска 7.
Поскольку форма поперечного сечения канала 5 играет не основную роль в восстановлении давления, то канал 5 можно выполнять различной формы. При выполнении поверхности канала 5 цилиндрической снижаются потери на аэродинамическое сопротивление и повышается эффективность вентилятора, причем контур поперечного сечения канала 5 может быть в виде окружности с направляющим аппаратом, содержащим, например, лопатки 18, эллипса, квадрата, многоугольника, прямоугольника и т.п., и вписываться либо совпадать с контуром воздуховодов, без использования дополнительных переходников.
Выполнение стенки корпуса 1 в виде звукопроницаемой панели 21, кожуха 22 и размещенного в полости между ними звукопоглощающего материала 23 обеспечивает снижение уровня шума, распространяющегося как наружу в стороны от стенок корпуса 1, так и внутрь вдоль корпуса 1 канального вентилятора. Исследования показали, что выполнение звукопоглощающего материала 23 с воздухонепроницаемой пленкой 24, как показано на графике на фиг.11, приводит к заметному увеличению коэффициента поглощения звука (равного отношению звуковой мощности поглощенной материалом к направленной на материал) в диапазоне частоты, соответствующем гармоникам, кратным лопаточной частоте вращения рабочего колеса 3.
Выполнение стенки корпуса 1 вентилятора по 2-му варианту состоящей из участков с звукопроницаемой панелью 21, расположенной между экраном
15 и выходным горцем 25 корпуса 1, и панелью 26 (без перфорации) между всасывающим патрубком 4 и экраном 15, охватываемые кожухом 22 с звукопоглощающим материалом 23 между ними, снижает шум вентилятора по сравнению с вентилятором, выбранном за наиболее близкий аналог. В то же время, воздухонепроницаемая пленка 24 предотвращает прохождение воздуха сквозь звукопрозрачные панели 21, выполненные, например, в виде перфорированных панелей, в заполненную звукопоглощающим материалом 23 в полость между кожухом 22 и звукопрозрачной панелью 21. При этом интенсивность вихрей на поверхности воздухонепроницаемой панели 21 незначительна, что снижает аэродинамическое сопротивление канала 5 и сохраняет высокую производительность и статическое давление вентилятора.
При выполнении канального вентилятора по 2-му варианту наличие панели 26 предотвращает потери давления в полости 17 вследствие не прохождения воздуха из полости 17 в звукопоглощающий материал 23, что способствует повышению импульса струи, вытекаемой из конфузорного зазора 11 на поверхность покрывного диска 7, а шум вентилятора практически не увеличивается. На участке между экраном 15 и торцем 25 корпуса 1 выполнение стороны из звукопрозрачной панели 21, кожуха 22, расположенного в полости между ними звукопоглощающего материала 23 и пленки между ним и панелью 26 и/или звукопрозрачной панелью 21 обеспечивает снижение шума вентилятора по 2-му варианту как в направлении в стороны от корпуса, так и на входе в канала 5 и выходе из него.
Наличие уплотнителя 29 из звукопоглощающего материала, расположенного между кожухом 22 и соединительной рамкой 13, приводит к дополнительному снижению шума.
Наличие на торцах корпуса 1 соединительных рамок 13 позволяет выполнять стенки канала 5 с ровной поверхностью, например, цилиндрической или плоской, что снижает аэродинамическое сопротивление канала, сохраняя высокие производительность и статическое давление
вентилятора. В то же время повышается технологичность соединения канального вентилятора к воздуховодам и другим агрегатам вентиляционных установок (калориферам, фильтрам, глушителям и др.).
Наличие съемной стенки повышает удобство обслуживание агрегатов вентилятора и обеспечивает снижение шума вентилятора.
Из приведенного на фиг.12 графика видно, что по сравнению с вентилятором, принятым за наиболее близкий аналог, заявленные вентиляторы имеют существенно более низкий уровень шума.
Представленная в описании полезной модели совокупность признаков достаточна для создания вариантов канального вентилятора с низким уровнем шума на любом специализированном предприятии без дополнительного изобретательского творчества.
ПЕРЕЧЕНЬ ПОЗИЦИЙ И ОБОЗНАЧЕНИЙ К ОПИСАНИЮ ГРУППЫ ПОЛЕЗНЫХ МОДЕЛЕЙ «КАНАЛЬНЫЙ ВЕНТИЛЯТОР (ВАРИАНТЫ)»
1 - корпус,
2 - двигатель,
3 - рабочее колесо,
4 - всасывающий патрубок,
5 - канал в корпусе 1,
6 - основной диск,
7 - покрывной диск,
8 - лопатки рабочего колеса 3,
9 - ступица рабочего колеса 3,
10 - вал двигателя 2,
11 - конфузорный зазор
12 - ось вращения рабочего колеса 3,
13 - соединительные фланцы, закрепленные на торцах корпуса 1,
14 - пластина направляющего аппарата, установленная конфузорным зазором 11,
15 - экран, соединенный со стенками корпуса 1,
16 - кромка экрана 15,
17 - полость между экраном 15, корпусом 1, всасывающим патрубком 4 и поверхностью покрывного диска 7,
18 - пластины направляющего аппарата, установленные в полости 17 на уровне рабочего колеса 3,
19 - кромка экрана 15, обращенная к лопаткам 8 и покрывному диску 7,
20 - кромка покрывного диска 7 со стороны лопаток 8 рабочего колеса.
21 - звукопрозрачная панель, образующую поверхность канала 5,
22 - кожух, соединенный со звукопрозрачной панелью 21,
23 - звукопоглощающий материал, расположенный в полости между звукопрозрачной панелью 21 и кожухом 22,
24 - воздухонепроницаемая пленка, расположенная между звукопрозрачной панелью 21 и звукопоглощающим материалом 23,
25 - выходной торец корпуса 1,
26 - панель, расположенная между экраном 15 и всасывающим патрубком 4,
27 - съемная панель корпуса 1,
28 - винтовое соединение съемной панели 27 со сторонами корпуса 1,
29 - уплотнителем из звукопоглощающего материала, расположенный в зазоре между кожухом 22 и соединительной рамкой 13.
D - диаметр рабочего колеса 3, равный диаметру окружности, описываемый концами лопаток 8 рабочего колеса 3;
Н - ширина лопаток 7 рабочего колеса 3, измеренная на диаметре D вдоль оси вращения рабочего колеса 3;
L - расстояние между кромкой 16 экрана 15 и покрывным диском 7 в сторону основного диска 6;
С - расстояние между кромкой 16 экрана 15 и кромкой лопаток 8.