ОСЕВОЙ ВЕНТИЛЯТОР И СПОСОБ ИЗГОТОВЛЕНИЯ ОСЕВОГО ВЕНТИЛЯТОРА
AXIAL FAN AND METHOD OF MANUFACTURING AN AXIAL FAN

Настоящее изобретение касается осевого вентилятора согласно ограничительной части пункта 1 формулы изобретения, а также способа изготовления вентилятора согласно ограничительной части пункта 8.
Осевые вентиляторы применяют для самых разных целей. Хотя осевые вентиляторы обладают достаточным совокупным кпд и низким сопротивлением потоку, существует все больше вариантов применения, при которых предъявляют еще более высокие требования к совокупному кпд и/или сопротивлению потоку.
Известны осевые вентиляторы (заявка DE 2529541 B2), у которых двигатель закрепляется в корпусе с помощью подвески. Подвеску образуют простирающиеся в радиальном направлении подкосы, которые проходят между ступицей статора и корпусом. Подкосы расположены приблизительно в положении "на ребре" относительно направления потока воздуха и искривлены по своей высоте. Поскольку подкосы выполнены сплошными по длине и высоте, сопротивление потоку все еще слишком высоко. Подкосы также увеличивают массу осевого вентилятора и способствуют шуму при эксплуатации осевого вентилятора.
У другого известного осевого вентилятора (заявка DE 102004017727 A1) мотор закреплен на корпусе с помощью перемычек. Перемычки также выполнены сплошными и простираются перпендикулярно направлению потока воздуха, чем обусловлены высокое сопротивление потоку и соответствующая масса осевого вентилятора, а также громкий шум при работе.
Также известны осевые вентиляторы (заявка DE 102011015784 A1), у которых двигатель соединен с корпусом подкосами, проходящими приблизительно в радиальном направлении. Подкосы выполнены примерно как лопасти спрямления воздушного потока и расположены примерно в положении "на ребре". Они также изготовлены сплошными на всем протяжении.
Еще у одного известного осевого вентилятора (патент GB 429958) двигатель соединен с корпусом подкосами, проходящими в радиальном направлении. В области примыкания к корпусу подкосы уширены. Подкосы, опять же, обусловливают высокое сопротивление потоку, высокую массу осевого вентилятора и вызывают шум при работе осевого вентилятора.
Наконец, известны осевые вентиляторы (заявка ЕР 0259061 A2), у которых двигатель соединен с корпусом подкосами, имеющими L-образную форму.
В основе изобретения лежит задача изготовить обычный для отрасли осевой вентилятор и модифицировать обычный для отрасли способ таким образом, чтобы осевой вентилятор обладал высоким совокупным кпд и лишь небольшим сопротивлением потоку. При этом осевой вентилятор должен обладать небольшим весом, быть недорог в изготовлении, а в особенности издавать при работе лишь незначительные шумы.
В случае обычного для отрасли осевого вентилятора эту задачу согласно изобретению решают с использованием характеризующих признаков пункта 1 формулы изобретения, а в случае обычного для отрасли способа - согласно изобретению с использованием характеризующих признаков пункта 8.
Осевой вентилятор согласно изобретению по пункту 1 отличается тем, что по меньше мере часть элемента подкоса на части своей длины получает по меньшей мере один проем, образованный высечкой в плоском материале. Посредством проема (выреза) сопротивление потоку, оказываемое элементом подкоса, минимизируют. Форму, и/или размер, и/или местонахождение выреза можно приспосабливать к условиям применения осевого вентилятора, так что в зависимости от варианта применения можно устанавливать оптимальное сопротивление потоку. Вырез в элементе подкоса обеспечивает поддержание массы осевого вентилятора на низком уровне. Чем больше элементов подкоса используют в качестве подвески, тем значительнее уменьшение массы осевого вентилятора в сравнении с осевыми вентиляторами, у которых подкосы выполнены сплошными по длине и высоте. У осевого вентилятора согласно изобретению сильно снижено шумообразование, поскольку величина вихревых зон отрыва потока резко уменьшена благодаря вырезу. Кроме того, поскольку элемент подкоса размещается относительно потока воздуха приблизительно в положении "на ребре", в комбинации с размером, и/или формой, и/или положением выреза можно удерживать сопротивление потоку на минимальном уровне.
Предпочтительно, чтобы элемент подкоса состоял из детали, выполненной из металлического листа. Применение металлического листа обеспечивает низкие затраты на изготовление осевого вентилятора. При необходимости деталь из металлического листа можно простым образом формовать, если это требуется для установки. Ее просто устанавливать и демонтировать. В частности, нет необходимости в том, чтобы приваривать эту деталь из металлического листа по концам, вместо чего ее можно привинчивать, приклепывать и т.п. концами к соответствующим деталям осевого вентилятора. Вырез, если элемент подкоса состоит из металлического листа, можно очень простым способом создать высечкой.
Чтобы добиться оптимальной прочности подвески при минимальном сопротивлении потоку, плечи элемента подвески, ограничивающие вырез, целесообразно выполнять такой ширины, которая соответствует приблизительно 3-15-кратной толщине плоского материала, предпочтительно - превышает толщину плоского материала в 5 раз.
Вырез в элементе подвески можно выгодным образом сформировать, предусматривая соответствующее отверстие в плоском материале, которое, в частности, в случае металлического листа выполняют высечкой.
В особо предпочтительном варианте исполнения вырез в элементе подкоса делают таким, чтобы по меньшей мере с одного края выреза выступала по меньшей мере одна опорная деталь. Так, например, возможно сделать в металлическом листе U-образную высечку и изогнуть часть листа, находящуюся между краями высечки, так, чтобы она выступала из плоскости листа. Таким способом формируют опорную деталь, которая отстоит от элемента подкоса и выгодным образом изготовлена в виде одной с ним детали. Таким образом можно оснастить элемент подкоса одной или несколькими опорными деталями, которые к тому же существенно повышают стабильность (устойчивость) элемента подкоса и, соответственно, всего осевого вентилятора.
На одном элементе подкоса можно предусмотреть как вырезы с такой опорной деталью, выступающей в поперечном направлении, так и вырезы с замкнутым краем [(округлые вырезы)].
Осевой вентилятор согласно изобретению может быть оснащен несколькими элементами подкоса, которые могут располагаться с вращательной симметрией и/или зеркальной симметрией. Таким способом можно обеспечить оптимальную опору мотора на корпус.
В предпочтительной форме исполнения для размещения мотора можно предусмотреть корпус, на котором закрепляют конец элемента подкоса, расположенный внутри.
В зависимости от конструкции осевого вентилятора и/или мотора этот корпус может иметь цилиндрическую либо же, соответственно, трубообразную или же многоугольную форму. Также возможно придать корпусу U-образную форму, так, чтобы у него не было замкнутого контура стенки. В этом случае мотор можно надлежащим образом смонтировать в U-образном корпусе. На корпусе такой формы также можно просто смонтировать элементы подкосов.
Осевой вентилятор можно изготовить, формируя подвеску мотора из направляющих лопаток, которые в направлении потока воздуха находятся за крыльчаткой. Соответственно, подвеска мотора играет роль колеса спрямления воздушного потока, посредством которого дополнительно повышают коэффициент полезного действия. Этот осевой вентилятор отличается очень высоким совокупным кпд, поскольку у лопастей вентилятора на ступице крыльчатки очень высоко отношение длины хорды к длине лопасти, в пределах приблизительно от 0,5 до 0,65 предпочтительно - около 0,57.
Предпочтительно, чтобы контур направляющих лопаток был так искривлен по высоте, чтобы сопротивление потоку было минимально. В сочетании с отношением длины хорды к длине лопасти вентилятор можно сконструировать с очень высоким коэффициентом полезного действия при минимальном сопротивлении потоку.
Предпочтительно, чтобы направляющие лопатки отходили от внутренней трубы осевого вентилятора. Эта внутренняя труба располагается соосно с корпусом и соединяется с ним направляющими лопатками.
В предпочтительной форме исполнения во внутренней трубе предусмотрен фланец для крепления мотора. Его (мотор) можно частично вставлять во внутреннюю трубу и закреплять на фланце для крепления.
Для достижения высокого кпд выгодно, чтобы лопасти вентилятора были выполнены скрученными (спиральными).
Предпочтительно, если можно регулировать [поворот] лопастей вентилятора вокруг оси, перпендикулярной оси вращения крыльчатки. Благодаря этому можно задавать соответственный угол (шаг) лопастей вентилятора для улучшения кпд.
Дополнительного улучшения совокупного кпд выгодным образом добиваются, если лопасти вентилятора на свободном своем конце характеризуются отношением длины хорды к высоте лопасти в пределах приблизительно от 0,75 до 0,90, предпочтительно - приблизительно 0,84.
Предпочтительно, чтобы относительный диаметр втулки крыльчатки составлял приблизительно от 0,2 до 0,6, предпочтительно - около 0,45. Это соотношение, особенно в комплексе с отношением длины хорды к длине лопасти вентилятора, вносит свой вклад в высокий совокупный кпд осевого вентилятора.
Предпочтительное исполнение получается тогда, когда тыльный край лопасти вентилятора выполнен по законам бионики. Такое исполнение способствует достижению отличных значений совокупного кпд осевого вентилятора. Таким способом можно в сравнении с известными осевыми вентиляторами добиться совокупного коэффициента полезного действия, который приблизительно на 20% выше совокупного коэффициента полезного действия у известных осевых вентиляторов. Придание тыльному канту лопастей формы по законам бионики дополнительно приводит к меньшему испусканию шумов, так что осевой вентилятор согласно изобретению, помимо высокого совокупного коэффициента полезного действия, демонстрирует лишь незначительное шумообразование.
Целесообразный вариант исполнения получается в том, случае, когда тыльные края лопастей вентилятора по меньшей мере по части своей длины имеют волнообразную или зубчатую форму. Придание надлежащей формы профилю тыльного края, таким образом, позволяет влиять на излучение шума.
Целесообразно, чтобы тыльный край лопастей вентилятора был изогнут с формированием выпуклости, а передний край был серповидным.
Способ согласно изобретению отличается тем, что для лопастей вентилятора применяют по существу одинаковые заготовки. Им придают определенные фигурные очертания, обрабатывая заготовку лопасти для изготовления контура резанием или же - в случае пластмасс - посредством термической формовки.
Заготовку лопасти можно также довести до соответствующего наружного диаметра и/или угла выноса путем обрезки. Таким образом, заготовки лопастей обрезают не только до цилиндрического сечения, но им также могут придать специальные очертания, которые приведены в соответствие данному конкретному наружному диаметру и данному конкретному углу выноса лопастей вентилятора. Таким образом обеспечивается очень высокая гибкость.
Выгодно, что для изготовления лопастей с различными наружными диаметрами и/или углами выноса применяют по существу идентичные заготовки из литых деталей.
В еще одном варианте исполнения согласно изобретению по существу идентичные заготовки лопастей приспосабливают к различным наружным диаметрам путем закрепления на втулках (ступицах) различного диаметра.
Особо выгодно, если применяют заготовки лопастей, которые уже снабжены заготовкой законцовки лопасти. Из нее можно путем соответствующей обработки изготовить законцовку, оптимальную для данного конкретного осевого вентилятора.
Объект настоящей заявки явствует не только из объектов отдельных пунктов формулы изобретения, но и из всех данных и признаков, раскрытых в чертежах и описании. Для них, также и в том случае, если они не являются объектом формулы изобретения, испрашивается защита как для существенных для изобретения, постольку, поскольку они обладают новизной в сравнении с нынешним уровнем техники по отдельности или в комбинации.
Прочие признаки изобретения следуют из прочих пунктов формулы, описания и из рисунков.
Более подробно изобретения поясняется на основе двух форм исполнения, показанных на чертежах. Представлены:
Фиг. 1 - перспективное изображение (аксонометрическая проекция) первой
формы исполнения осевого вентилятора согласно изобретению,
Фиг. 2 - вид сбоку осевого вентилятора согласно фиг. 1,
Фиг. 3 и Фиг. 4 - вторая форма исполнения осевого вентилятора согласно изобретению в вариантах изображения, соответствующих фиг. 1 и фиг. 2,
Фиг. 5 и Фиг. 6 в каждом случае в аксонометрической проекции - дальнейшие формы исполнения элементов подкоса осевого вентилятора согласно изобретению,
Фиг. 7 и Фиг. 8 в аксонометрической проекции - различные варианты гнезд (мест размещения) для мотора вентилятора согласно изобретению,
Фиг. 9 в поперечном разрезе - различные варианты исполнения плеч, ограничивающих вырезы в элементах подкоса вентилятора согласно изобретению,
Фиг. 10 - различные примеры исполнения заготовок лопастей для изготовления вентиляторных лопастей осевого вентилятора согласно изобретению и изготовленных из них вентиляторных лопастей осевого вентилятора согласно изобретению с контурами законцовок.
Осевые вентиляторы согласно фиг. 1-4 отличаются высоким коэффициентом полезного действия, а также оптимизированной по потоку подвеской мотора, которая вносит существенный вклад в высокий кпд. Осевой вентилятор оборудован оптимизированной с точки зрения потока крыльчаткой с особыми, описываемыми далее, геометрическими характеристиками и высоким коэффициентом полезного действия крыльчатки. Для осевого вентилятора применяют приводные двигатели с высоким моторным кпд, например, моторы трехфазного тока с внутренним ротором или же моторы с наружным ротором и электронной коммутацией. Кроме того, осевые вентиляторы согласно фиг. 1-4 отличаются оптимизированными по потоку подвесками моторов.
У осевого вентилятора согласно фиг. 1 и 2 имеется мотор 1, который в примере исполнения представляет собой мотор со внутренним ротором. С помощью подвески 2 его удерживают на окружающем мотор 1 на некотором расстоянии по радиусу цилиндрическом корпусе 3. Он образует наружную трубу вентилятора и располагается соосно с мотором 1. Как видно на фиг. 2, мотор 1 размещен так, что в осевом направлении он не выступает из корпуса 3.
Подвеска 2, которая выгодным образом изготовлена из металлических листовых деталей, закреплена на внутренней стороне корпуса 3 и на наружной стороне мотора 1. В представленном примере исполнения подвеска 2 состоит из трех элементов подкоса 4-6, а также крепежной детали 8. Элементы подкоса 4 и 5 выполнены зеркально симметричными друг другу и в каждом случае оснащены проемом (вырезом) 7, простирающимся на большую часть их длины. Элементы подкоса 4 и 5 переходят друг в друга, представляя собой одну деталь, через расположенную со стороны мотора крепежную деталь 8, посредством которой элементы подкоса 4, 5 закреплены на крепежном блоке 9. Крепежный блок 9 предусмотрен на наружной стороне мотора 1 и имеет плоскую поверхность прилегания для плоской крепежной детали 8. В случае формы исполнения, приведенной в качестве примера, крепежный блок 9 располагается на некотором расстоянии от осевой плоскости мотора 1, проходящей параллельно его опорной поверхности.
Крепежная деталь 8 перпендикулярно оси мотора 1 незначительно простирается за пределы крепежного блока 9 (фиг. 1), а затем - в каждом случае под тупым углом - переходит в имеющие вырез 7 элементы подкоса 4, 5, свободный конец 11 которых отогнут под таким углом, что его можно закрепить на внутренней стенке корпуса 3 с прилеганием к ней. Благодаря вырезу 7 у элементов подкоса 4, 5 имеются два плеча 12, 13, которые лежат в одной плоскости. Плечи 12, 13, сходясь друг к другу, проходят в направлении свободного конца 11. Вырезы 7 не простираются до концов элементов подкоса 4, 5, так что элементы подкоса 4, 5 на своих концах выполнены сплошными и благодаря этому обладают достаточной жесткостью в области крепления к мотору 1, а также к корпусу 3.
Выгодно, чтобы плечи 12, 13 обладали шириной, превышающей толщину металлического листа приблизительно в 3-15 раз, предпочтительно - превышали толщину металлического листа в 5 раз. В результате получается оптимальная жесткость подвески при минимальном сопротивлении потоку.
Опорная деталь 6 выполнена приблизительно U-образной формы и имеет два плеча 14, 15, проходящих со схождением друг к другу в направлении корпуса 3 и переходящих друг в друга через короткую поперечину 16. Поперечина 16 прилегает к внутренней стенке корпуса 3 и надлежащим образом закреплена на нем, например, по меньшей мере одним винтом 17. Поперечина 16 может также быть приварена к внутренней стенке корпуса 3.
Свободные концы 18, 19 плеч 14, 15 противоположно друг другу отогнуты наружу. Как видно из фиг. 1, свободные концы 18, 19 лежат на крепежной детали 8 элементов подкоса 4, 5. Таким образом, крепежную деталь 8 и опорную деталь 6 можно совместно закреплять на крепежном блоке 9 мотора 1. Закрепление можно осуществлять винтами 20, но также и сваркой.
Элементы подкоса 4-6 изготавливают в каждом случае из плоскостного материала, предпочтительно из металлического листа, причем для элементов подкоса 4 и 5 металлическую листовую деталь изгибают, а для формирования вырезов 7 подвергают высечке. Опорную деталь 6 изгибают, придавая ей описанную приблизительно U-образную форму. Металлические листовые детали располагаются относительно направления воздушного потока приблизительно в положении "на ребре", так что сопротивление потоку от них незначительно. Плечи 14, 15 в каждом случае расположены параллельно осевой плоскости мотора 1.
Опорная деталь 6 лежит посредине между двумя элементами подкоса 4, 5. Таким образом мотор 1 надежно подвешен на корпусе 3. Элементы подкосов можно очень просто и недорого изготавливать из металлических листовых деталей. Сопротивление элементов подкосов 4-6 потоку можно оптимальным образом настроить в соответствии со сферой применения путем подбора величины, и/или формы, и/или положения вырезов 7 элементов подкосов 4, 5. Угол, под которым элементы подкосов 4-6 располагаются друг относительно друга, также можно регулировать соответственно условиям потока. В случае, представленном в примере, элементы подкосов 4 и 6 либо же, соответственно, 5 и 6 располагаются под углами >90° друг относительно друга. В зависимости от требуемого сопротивления потоку этот угол между элементами подкосов можно изменять, например, он может составлять 90°, менее чем 90° или же значительно более 90°. Поскольку плечи 12, 13 элементов подкосов 4, 5 в направлении потока воздуха через корпус 3 расположены друг за другом, а плечи 14, 15 по своей ширине простираются в направлении потока воздуха, сопротивление потоку от подвески 2 минимально.
Как видно из фиг. 1 и 2, элементы подкосов 4-6 простираются от крепежного блока 9 мотора 1 наискось в направлении впускного конца 21 корпуса 3. Точки крепления обоих элементов подкосов 4, 5 к корпусу 3 располагаются на одинаковой высоте, в то время как поперечина 16 элемента подкоса 6 находится на большем расстоянии от впускного конца 21, чем свободные концы 11 элементов подкосов 4, 5.
На валу двигателя 22 (фиг. 2) жестко (без возможности вращения) зафиксирована ступица (втулка) 23, от которой отходят лопасти вентилятора 24. Они выполнены закрученными (спиральными, с двойной кривизной) и в сечении демонстрируют определенный профиль. В зависимости от размера осевого вентилятора на втулке 23 предусмотрено различное число лопастей вентилятора 24. Например, можно предусмотреть от 3 до 15 лопастей вентилятора, которые размещены с равномерным или неравномерным распределением по образующей втулки (ступицы) 23. Как видно из фиг. 2, лопасти вентилятора 24 обладают профилем 25, который выполнен подобно профилю несущих плоскостей самолета.
Выгодно, чтобы втулка 23 и закрепленные на ней лопасти вентилятора 24 состояли из различных материалов. Так, выгодно, чтобы втулка 23 представлял собой литую алюминиевую деталь, которая недорога в изготовлении и обладает лишь малой массой. Предпочтительно, чтобы лопасти вентилятора 24 состояли из армированной волокном пластмассы, благодаря чему также возможно недорогое изготовление. При этом лопасти вентилятора 24 обладают малой массой, а также высокой жесткостью. Чтобы иметь возможность задавать угол выноса лопастей вентилятора 24, предусмотрено, что лопасти вентилятора 24 можно известным образом поворачивать на втулке (ступице) 23 вокруг осей, расположенных перпендикулярно оси вращения крыльчатки 23, 24.
Лопасти вентилятора 24 имеют искривленный (вогнутый) передний край 26 и искривленный с приданием выпуклых очертаний тыльный край 27. Чтобы минимизировать шумовое излучение при работе осевого вентилятора, тыльный кант 27 выполнен по законам бионики. То есть, тыльный кант 27 можно сделать волнообразным или же, как в примере исполнения, зубчатым. Предпочтительно, чтобы придание такого профиля тыльному канту 27 было предусмотрено по всей длине.
Профиль 25 лопасти вентилятора 24 выполнен так, что в области тыльного канта 27 лопасть вентилятора по существу сходит на заострение, а в области переднего канта 26 профиль 25 закруглен. Эта форма профиля выгодным образом предусмотрена по всей длине лопасти вентилятора 24.
Лопасть вентилятора 24 по своему расположенному снаружи в радиальном направлении краю 28 снабжена обрезкой цилиндрической формы, вне зависимости от выбранного в каждом случае угла выноса. Благодаря этому края 28, если смотреть в осевом направлении вентилятора, располагаются на общей боковой поверхности цилиндра, ось которого - это ось вращения втулки 23. Таким способом можно задать воздушный зазор 29 между наружным краем 28 лопасти вентилятора 24 и внутренней стенкой корпуса 3 таким образом, чтобы добиться оптимальной мощности подачи (производительности) при минимальном шумообразовании. Описанную цилиндрическую обрезку можно реализовать дополнительной обработкой резанием по уже собранной крыльчатке 23, 24, например, путем обфрезеровки или опиливания лопастей вентилятора 24. Таким способом можно просто и надежно оптимизировать геометрические показатели воздушного зазора. Это позволяет задавать очень малый размер воздушного зазора 29, так, чтобы поток потерь был мал.
В одной из форм исполнения (не проиллюстрирована) лопасти вентилятора 24 оснащены по наружному краю 28 законцовкой. Благодаря им [законцовкам] можно еще уменьшить поток воздуха через воздушный зазор 29, поскольку в совокупности с узким воздушным зазором они развивают высокое сопротивление для потока потерь вокруг наружного края 28. Законцовки можно создать последующей обработкой лопастей вентилятора 24 по наружному краю 28. Для этого лопасти вентилятора 24 обрабатывают резанием таким образом, чтобы на краю 28 образовывалась соответствующая законцовка. Эту обработку резанием проводят так, чтобы образовывался закругленный переход от стороны нагнетания к всасывающей стороне лопастей вентилятора 24. Законцовки можно предусмотреть на всасывающей стороне и/или на стороне нагнетания лопастей вентилятора 24.
Мотор 1, а также крыльчатка 23, 24 располагаются внутри цилиндрического корпуса 3. С помощью подвески 2 мотор 1 с крыльчаткой 23, 24 надежно удерживают на корпусе 3. Благодаря описанной конструкции элементов подкосов 4-6 подвеска 2 характеризуется лишь минимальным сопротивлением потоку. В сочетании с описанной формой лопастей вентилятора 24, результатом которой является высокий коэффициент полезного действия крыльчатки, получается осевой вентилятор, отличающийся высоким совокупным кпд.
a
n
a
n
Высокому совокупному кпд способствует то, что относительный диаметр втулки D/D крыльчатки 23, 24 находится приблизительно в пределах от 0,2 до 0,6, предпочтительно составляя приблизительно 0,45. D - это наружный диаметр крыльчатки, a D - диаметр втулки.
У втулки 23 отношение длины хорды S к длине H лопасти вентилятора 24 находится приблизительно в пределах от 0,5 до 0,65, предпочтительно оно составляет примерно 0,57, а на свободном конце отношение находится в пределах приблизительно от 0,75 до 0,90, предпочтительно - около 0,84.
В случае формы исполнения согласно фиг. 3 и 4 лопасти вентилятора 24 выполнены и расположены на втулке (ступице) 23 таким же образом, как и в предыдущей форме исполнения. Лопасти вентилятора 24 выгодным для регулировки угла вылета образом соединены с втулкой (ступицей) 23 с возможностью перемещения. Тыльному канту 27 лопастей вентилятора 24 приданы определенные очертания (профиль), а кроме того, они обладают профилем 25, который изготовлен в соответствии с предыдущей формой исполнения.
Подвеску мотора 1 образуют лопатки спрямления воздушного потока 30, которые предусмотрены на некотором расстоянии по оси за крыльчаткой 23, 24 в направлении потока перемещаемого воздуха. Предпочтительно, чтобы лопатки спрямления воздушного потока 30 состояли из металлического листа, но они могут также состоять и из пластмассы соответствующей твердости. Лопатки спрямления воздушного потока 30 простираются между корпусом 3 и внутренней трубой 31, которая расположена соосно с корпусом 3. Лопатки спрямления 30 надлежащим образом закреплены на внутренней стороне корпуса 3, а также на наружной стороне трубы 31, например, приварены или привинчены. Количество лопаток спрямления воздушного потока 30 зависит от размера осевого вентилятора. Например, можно предусмотреть от 3 до 25 таких лопаток спрямления воздушного потока. В представленном примере исполнения присутствуют 7 лопаток спрямления воздушного потока 30, которые образуют подвеску мотора.
Внутри трубы 31 закреплен кольцевой фланец 32, который выполнен в виде плоской кольцевой шайбы, и на котором можно закрепить мотор 1. Со стороны мотора труба 31 открыта, так что мотор 1 можно вставить в трубу 31 для закрепления на кольцевом фланце 32. Выгодным образом мотор 31 оснащен контрфланцем, который прилегает к кольцевому фланцу 32 и надлежащим образом соединяется с ним, предпочтительно - винтами. Мотор 1 может представлять собой, например, фланцевый электродвигатель или мотор с наружным ротором и электронной коммутацией, на валу которого жестко закреплена крыльчатка 23, 24.
Предпочтительно, чтобы лопатки спрямления воздушного потока 30 имели постоянное искривление по своей ширине. Искривление выбирают так, чтобы добиться благоприятных показателей кпд. В сочетании с конструкцией крыльчатки 23, 24, описанной применительно к фиг. 1 и 2, получается высокий совокупный коэффициент полезного действия, причем шумообразование при работе минимально.
Если лопатки спрямления воздушного потока 30 состоят из металлического листа, их можно недорого изготавливать по существу путем вырезания и раскатывания.
Чтоб добиться охлаждения мотора 1, труба 31 на высоте кольцевого фланца 32 оснащена вырезами 33, расположенными с распределением по ее обхвату.
В остальном крыльчатка 23, 24 выполнена также, как и крыльчатка предыдущей формы исполнения, так что можно дать ссылку на описание, касающееся этой формы исполнения.
Описанные осевые вентиляторы можно изготавливать любых размеров. Например, внутренний диаметр корпуса 3 может находиться в пределах приблизительно от 200 мм до 1800 мм.
Если лопасти вентилятора 24 предпочтительным образом состоят из описанной пластмассы, для различных конструктивных размеров вентилятора имеется возможность применять одну единственную форму для литья под давлением для изготовления лопастей вентилятора 24. Она выполнена соответствующей максимальной длине лопастей вентилятора 24. Если необходимы боле короткие лопасти вентилятора 24, их обрезают до необходимой длины. То же самое справедливо для лопастей вентилятора 24, которые изготовлены из металлического литья.
На фиг. 5 показаны оба элемента подкосов 4, 5, которые соединены друг с другом посредством крепежной детали 8. В каждом случае в элементах подкосов 4, 5 имеется по вырезу 7. В отличие от предыдущих форм исполнения у этих вырезов замкнутый край (округлый контур) отсутствует. Напротив, на соседнем с крепежной деталью 8 краю в поперечном направлении отогнута опорная деталь 34, 35, которая в каждом случае имеет вырез 7'. Опорные детали 34, 35, а также содержащие вырезы 7 части элементов подкосов 4, 5 простираются под углом друг к другу, так что в каждом случае они образуют некоторый угол с плоской крепежной деталью 8. Свободные концы 36, 37 опорных деталей 34, 35 отогнуты в том же направлении, что и свободные концы 11 элементов подкосов 4, 5. Отклонение (отогнутые части) 11, 36, 37 выбрано таким образом, чтобы элементы подкосов 4, 5 и опорные детали 34, 35 можно было надежно закрепить с прилеганием к внутренней стенке корпуса 3. В данном примере исполнения у отклонений (отогнутых частей) имеются два сквозных отверстия для крепежных винтов и т.п.
Отогнутые части 36, 37 могут также быть обращены в другом направлении, чем отклонение 11 элементов подкосов 4, 5.
Вырезы 7' также ограничены двумя плечами 38, 39; 40, 41, которые проходят со схождением в направлении свободного конца 36, 37. Вырезы 7' заканчиваются на некотором расстоянии как от крепежной детали 8, так и от свободных концов 36, 37.
Возможны также похожие формы исполнения, не имеющие дополнительного выреза 7'.
Опорные детали 34, 35 изготавливают, выполняя в элементах подкосов 4, 5 примерно U-образную высечку таким образом, чтобы опорные детали 34, 35 можно было бы выгнуть в представленное на фиг. 5 положение.
Элементы подкосов 4, 5, крепежная деталь 8, а также опорные детали 3, 35 выгодным образом изготовлены вместе в виде одной детали и состоят из металлического листового материала. Благодаря этому возможно простое и недорогое изготовление. Благодаря дополнительным по сравнению с предыдущими примерами исполнения опорным элементам 34, 35 стабильность подвески существенно возрастает. Кроме того, гарантировано еще более надежное закрепление мотора 1 в корпусе 3. Элементы подкосов 4, 5, крепежную деталь 8 и опорные детали 34, 35 просто монтировать и демонтировать, например, с помощью винтов или заклепок. Необходимости в сварке этих деталей нет, так что можно обойтись без трудоемкой процедуры сварки.
С точки зрения размеров, и/или формы, и/или положения вырезы 7, 7' можно предусмотреть таким образом, чтобы сопротивление потоку воздуха было минимальным. Поскольку подвеска при исполнении описанным образом состоит из плоского материала и имеет вырезы 7, 7', то несмотря на высокую прочность масса подвески мала.
На фиг. 6 показана еще одна возможность исполнения подвески. Оба элемента подкосов 4, 5 выполнены так же, как и в предыдущем примере исполнения. В качестве примера на половине длины крепежной детали 8 имеется отогнутый язычок 42, свободный конец которого в качестве примера имеет сквозное отверстие для крепежного винта и т.п. Свободный конец отогнут под углом, так что его можно смонтировать в нужном месте внутри осевого вентилятора.
Из-за выгнутого язычка 42 у крепежной детали имеется вырез 7ʺ. Как и в прежних примерах исполнения оба элемента подкосов 4, 5 проходят от крепежной детали 8 в расходящихся направлениях над одной и той же стороной крепежной детали. Язычок 42 проходит под углом над другой стороной крепежной детали 8.
Фиг. 5 и 6 демонстрируют только примеры исполнения конструкции элементов подкосов с вырезами. Подразумевается, что эти примеры исполнения не накладывают ограничений.
На фиг. 7 схематически изображено, что корпус 3 может несколькими элементами подкосов 43 соединяться с корпусом 44, в котором размещают мотор 1. Корпус 44 выполнен цилиндрической формы и располагается соосно с корпусом 3. Подкосы 43 выполнены одинаковыми между собой и в каждом случае имеют вырез 7, ограниченный плечами 12, 13, и которые проходят по радиусу наружу в сходящихся направлениях. Наружный в радиальном направлении и внутренний в радиальном направлении концы 11, 16 отогнуты так, что элементы подкосов 43 можно закрепить на внутренней стенке корпуса 3 и на наружной стенке корпуса 44. Элементы подкосов 43, как и в предыдущих примерах исполнения, расположены на ребре.
Как в качестве примера демонстрирует фиг. 8, корпус 44 также может быть выполнен U-образным.
Элементы подкосов 43 закреплены на расположенных параллельно друг другу плечах 45, 46 стакана 44. Элементы подкосов 43 выполнены так же, как и в форме исполнения согласно фиг. 7. Их наружный в радиальном направлении конец 11 закреплен на внутренней стороне корпуса 3, а внутренний в радиальном направлении конец 16 - на обращенных друг от друга наружных сторонах плеч 45, 46 корпуса 44. U-образный корпус 44 несет мотор 1 (не изображен).
Кроме того, корпус 44 может иметь очертания многоугольника и, как в примере исполнения согласно фиг. 7, полностью окружать мотор.
Как видно из фиг. 7 и 8, элементы подкосов 43 выгодным образом расположены с симметрией вращения и/или зеркально симметрично друг другу.
На фиг. 9 показаны различные возможные формы сечения плеч 12, 13, 38-41 элементов подкосов 4, 5, 34, 35, 43. Благодаря резке под углом и закруглению кантов либо снятию фасок вырезу 7 можно придать такую форму, чтобы шумообразование было минимальным.
На фиг. 9а показано прямоугольное сечение, как это сначала получается при высечке или лазерной резке. Края при обрезке острые, а плоскости резания проходят приблизительно перпендикулярно поверхностям плоскостного материала.
При сечении согласно фиг. 9d все канты снабжены закруглением. Это может привести к резкому снижению шумообразования, поскольку острый кант разрушается. Можно снабдить закруглением также только часть кантов сечения.
В случае формы исполнения согласно фиг. 9b достигается эффект, сходный с таковым при форме исполнения согласно фиг. 9d. В примере исполнения согласно фиг. 9b кант получает фаску.
В случае формы исполнения согласно фиг. 9е акустических и аэродинамических преимуществ достигают посредством того, что срез проводят не перпендикулярно поверхности плоскостного материала, а под углом к ней (косо). Ориентацию плоскости резания можно лучше приспособить к направлению потока, чем в случае среза, осуществляемого перпендикулярно поверхности плоского материала.
В особо предпочтительных формах исполнения согласно фиг. 9с и 9f возможности исполнения косого среза в соответствии с фиг. 9е и скругления либо же, соответственно, создания фасок комбинируют, чтобы получить оптимальные акустические показатели.
В сочетании с данной конкретной формой вырезов можно также оптимизировать сечение ограничивающих вырезы плеч элементов подкосов, а также опорных деталей таким образом, чтобы сопротивление потоку и шумообразование были минимальны. Вырезы, а также плечи можно подбирать друг к другу так, чтобы в зависимости от применения осевого вентилятора получать оптимально низкие значения сопротивления потоку и показатели шума. В сочетании с описанным отношением толщины к ширине ограничивающих вырез плеч элемента подкоса, а также данной конкретной опорной детали - приблизительно в пределах от 3 до 15 - это дает минимальное сопротивление потоку и минимальное шумообразование при оптимальной жесткости подвески.
Как уже изложено, выгодным образом возможно регулировать угол выноса лопастей вентилятора 24, для чего предусмотрено их соответствующим образом изменяемое положение на втулке 23.
В дополнение к этому или же вместо этих регулируемых лопастей в целесообразном варианте исполнения можно из по существу идентичных заготовок получать различные значения наружного диаметра, для чего заготовки обрезают до различных наружных диаметров. Эти заготовки могут представлять собой литые детали, которые сначала изготавливают по существу одинаковыми и подгоняют в каждом случае под желательный наружный диаметр.
Дополнительно или в качестве альтернативы возможно реализовывать различные наружные диаметры лопастей вентилятора 24, устанавливая по существу идентичные заготовки отдельных лопастей на корпуса втулок с различными диаметрами и, если это необходимо, обрезая или подвергая дополнительной обработке по наружному диаметру.
Если лопасти вентилятора 24 на наружном по радиусу краю 28 оснащены законцовкой, то их тоже можно изготавливать из заготовок. Сами по себе законцовки еще нельзя предусмотреть в инструменте, поскольку их геометрические параметры либо же их положение зависит от наружного диаметра крыльчатки, а также от угла выноса. При этом целесообразно обрезать заготовки лопастей не только до цилиндрического сечения, как изложено выше, но и придавать им (в особенности путем обработки резанием либо же, в случае пластмасс - возможно, путем термоформовки) особенные очертания, которые могут быть подогнаны под данный конкретный наружный диаметр и данный конкретный угол выноса. Это обеспечивает очень высокую гибкость при конструировании либо же, соответственно, сборке данного конкретного вентилятора. Для каждого наружного диаметра и угла выноса, таким образом, можно добиться оптимальных акустических показателей лопастей и, следовательно, вентилятора.
На фиг. 10а и 10d в качестве примера показаны возможности того, какую форму можно придать отдельной заготовки для лопасти вентилятора, при взгляде в разрезе приблизительно перпендикулярно плоскости стороне всасывания или нагнетания лопасти. В примере исполнения согласно фиг. 10а заготовка 28 имеет прямоугольную форму с расположенными параллельно друг другу длинными сторонами и проходящей перпендикулярно им короткой стороной 47. Эта форма получается, в частности, тогда, когда при изготовлении исходного инструмента для литья лопастей (литьевой формы) еще не было предусмотрено исполнение законцовки.
В случае примера исполнения заготовки лопасти согласно фиг. 10d в области конца лопасти уже предусмотрено утолщение либо же, соответственно, накопление материала 48 (заготовка законцовки), из которого позднее выполняют окончательную, приведенную в соответствие с реальным углом выноса и наружным диаметром заготовку. В этом примере исполнения заготовка законцовки 48 имеет прямоугольное сечение, но может, в принципе, иметь любое сечение.
На фиг. 10b и 10с схематически представлены две формы исполнения законцовок, которые возникли в результате последующей обработки заготовки, соответствующей фиг. 10а. Форма исполнения согласно фиг. 10с в сечении характеризуется прямолинейными очертаниями законцовки в отличие от формы исполнения согласно фиг. 10b, имеющей закругленный контур. Обе законцовки, однако, можно изготовить из одинаковых заготовок лопасти. Также возможны любые другие формы, постольку, поскольку их можно изготавливать из заготовки лопасти, как в данном случае лопасти согласно фиг. 10а. Мысль изобретения, в частности, состоит в том, чтобы из одной заготовки изготавливать законцовки, оптимально соответствующие любым наружным диаметрам, и с любыми углами выноса на последующем этапе работы. Также из заготовки можно изготавливать законцовки различных очертаний, которые оптимально соответствуют данным конкретным условиям потока.
На фиг. 10е и 10f, аналогично предыдущему описанию фиг. 10b и 10с, показаны в сечении законцовки, которые изготавливают из заготовки согласно фиг. 10d. На фиг. 10f обозначена лопасть вентилятора меньшей длины (с меньшим наружным диаметром), чем лопасть вентилятора согласно фиг. 10е, но со сходным контуром законцовки. Обе лопасти вентилятора можно изготавливать из одной и той же заготовки.
Утолщение 48 на заготовке согласно фиг. 10d обладает тем преимуществом, что для формирования законцовки получается больше возможностей. Чтобы получить эти дополнительные возможности формирования, однако, в форме для литья заготовки с самого начала предусмотрено утолщение 48.
Заготовке можно придать любые очертания в продольном направлении лопасти. Решающее значение имеет только то, что все изготавливаемые законцовки должны соответственно реализуемому наружному диаметру и углу выноса в геометрическом смысле находиться в пределах контуров соответствующей заготовки. Заготовки размещают на дополнительном этапе работы после отливки заготовок.
Описанное исполнение заготовок для лопасти вентилятора не зависит от того, имеют ли вентиляторы подвеску или особые соотношение геометрических параметров лопастей, описанные применительно к фиг. 1-9. Благодаря применению заготовок можно оптимально подгонять лопасти вентилятора (с законцовками или без) к данному конкретному вентилятора, в частности, также и к данному конкретному наружному диаметру крыльчатки и к углу выноса, так что, начиная с заготовок, можно простым способом добиться оптимальных характеристик данного конкретного вентилятора.
Кроме того, можно, чтобы заготовки лопастей уже были оснащены заготовкой законцовки, которую затем можно путем соответствующей дополнительной обработки привести в оптимальное соответствие с данным конкретным применением. Форма законцовок заготовки может, в принципе, быть любой.