ДИФФУЗОР, ВЕНТИЛЯТОР С ТАКИМ ДИФФУЗОРОМ, А ТАКЖЕ УСТРОЙСТВО С ТАКИМИ ВЕНТИЛЯТОРАМИ
FAN STACK, FAN WITH SUCH STACK, AND DEVICE WITH SUCH FANS

Настоящее изобретение касается диффузора согласно ограничительной части пункта 1, либо же, соответственно, 13 формулы изобретения, вентилятора согласно ограничительной части пункта 17, либо же, соответственно, 18, либо же, соответственно, 19, либо же, соответственно, 20, либо же, соответственно, 21, а также устройства с такими вентиляторами по пункту 22.
На фиг. 12 показано настоящее устройство, соответствующее известному уровню техники (патент Германии DE 3515441), снабженное корпусом. На верхней его стороне находятся вентиляторы, смонтированные на теплообменниках. Вентиляторы свободно выдувают воздух, так что вся динамическая энергия теряется на выходе вентилятора.
Чтобы предотвратить заметные потери потока на выходе из трубопроводов, вентиляторов и т.п., применяют выходные диффузоры (заявка на патент Германии DE 202011004708 U1, патент Франции FR 2728028). В устройствах, например настольных холодильниках (охладителях), место в радиальном направлении, однако, ограничено. Поскольку у выпускных диффузоров круглое сечение, вентиляторы с выпускными диффузорами нельзя выстраивать близко друг к другу в ряд. Это, однако, часто необходимо в случае таких устройств, причем вентиляторы надо располагать вплотную рядом друг с другом и в несколько рядов. Соответственно, на устройстве с несколькими вентиляторами теряется очень много места. В этом случае между диффузорами также образуются локальные застойные зоны, из-за которых потери возрастают.
В основе изобретения лежит задача сконструировать обычный для данного класса диффузор, обычный для данного класса вентилятор и устройство таким образом, чтобы место на устройствах можно было использовать оптимальным образом без того, чтобы для этого потребовалось конструктивно сложное исполнение.
В случае обычного для данного класса диффузора эту задачу согласно изобретению решают с помощью признаков, описанных в пункте 1, либо же, соответственно, 13 формулы изобретения, в случае обычного для данного класса вентилятора - согласно изобретению с помощью признаков, описанных в пункте 17, либо же, соответственно, 18, либо же, соответственно, 19, либо же, соответственно, 20, либо же, соответственно, 21, а в случае устройства - с помощью признаков пункта 22 формулы изобретения.
В случае диффузора согласно изобретению по пункту 1 у переходов между сторонами стенки в высотном направлении имеется винтообразность (крутка), которая следует закручиванию потока воздуха, вызываемому диффузором. Соответственно, в высотном направлении переходы направлены не вдоль некоторой прямой, а соответствующим образом искривлены. Переходные области выполнены так, чтобы они следовали направлению потока воздуха в диффузоре, либо же, соответственно, закручиванию потока за крыльчаткой вентилятора. Благодаря этому потери в области этих переходов оказываются минимальны. Сама стенка диффузора как минимум в выпускной части имеет угольное сечение, причем под "угольным сечением" также подразумевается, что переход между сторонами стенки диффузора может иметь скругленную траекторию. Угольная форма дает возможность разместить друг рядом с другом на малом расстоянии несколько диффузоров, так что в случае устройств, в которых мало места и требуются несколько диффузоров, диффузоры можно разместить непосредственно друг рядом с другом в один или несколько рядов друг за другом. Поскольку на впуске сечение у диффузора круглое, диффузор согласно изобретению можно присоединить к обычным вентиляторам, участок которых для соединения как правило выполнен круглым либо же, соответственно, кольцеобразным. Поэтому диффузор согласно изобретению можно смонтировать и на имеющихся вентиляторах.
Целесообразно, что выпускное отверстие стенки диффузора имеет четырехугольные очертания, так что соседствующие диффузоры можно разместить либо встык соответствующими сторонами контуров, либо лишь на малом расстоянии друг от друга рядом друг с другом и друг за другом. Благодаря этому площадь используют для снижения скорости потока оптимальным образом.
В зависимости от исполнения поверхности данного конкретного устройства стенки диффузора могут по меньшей мере на уровне выхода иметь трехугольные, четырехугольные, шестиугольные или другие многоугольные сечения. При этом предпочтительны четырехугольные очертания, если соответствующие четырехугольные очертания имеют поверхность монтажа.
Оптимальное исполнение получается тогда, когда стенка диффузора имеет угольное сечение (контур) на большей части своей высоты. В этом случае диффузоры, расположенные друг рядом с другом и/или друг за другом, можно размещать на минимальном расстоянии или же встык друг с другом. Благодаря этому возможно практически полное использование соответствующей поверхности устройства.
Целесообразно, чтобы стороны угольной стенки диффузора всегда переходили друг в друга с искривлением, в результате чего получаются оптимальные условия потока.
При предпочтительном варианте исполнения сечение диффузора увеличивается в направлении потока, что выгодно для снижения скорости потока. Предпочтительно, чтобы сечение диффузора, начиная со впускного края, сначала уменьшалось, а затем увеличивалось. Благодаря этому поток можно замедлить в области увеличивающегося сечения лишь с малыми потерями, в результате чего получается большой коэффициент полезного действия диффузора.
Целесообразно, чтобы диффузор был оснащен по меньшей мере еще одной стенкой, которая на некотором расстоянии окружена стенкой диффузора. Благодаря этой еще одной (дополнительной) стенке обеспечиваются оптимальные условия потока.
В этом случае высота стенок диффузора может быть одинаковой, но по выбору - также и различной. Это позволяет добиваться желательных условий потока очень простым образом - путем придания стенкам диффузора соответствующей формы.
Целесообразно, чтобы еще одна (дополнительная) стенка диффузора была выполнена сходным образом с наружной стенкой диффузора. Соответственно, по меньшей мере на выходе у дополнительной стенки диффузора угольное сечение.
Целесообразно, чтобы стороны еще одной стенки диффузора всегда переходили друг в друга с искривлением.
Диффузор по пункту 6 отличается тем, что дополнительная стенка диффузора на входе имеет округлый, предпочтительно кольцеобразный контур, который по высоте дополнительной стенки диффузора плавно переходит в угольное сечение. Благодаря этому также и при использовании по меньшей мере еще одной стенки диффузора условия потока существенно улучшаются.
Диффузор согласно изобретению по пункту 7 отличается тем, что переходы между сторонами еще одной угольной стенки диффузора в высотном направлении выполнены винтообразно (с круткой).
Оптимальные условия получаются при исполнении согласно пункту 8. Выбирая угол между двумя радиальными лучами, а также отношение между диаметром вентилятора, а также длину диффузора по оси, можно оптимально настроить условия потока в соответствии с данным конкретным вариантом применения. Соотношение между этим углом и отношением размеров справедливо не только для наружной стенки диффузора, но также и для предусмотренных, возможно, других стенок диффузора. При этом эта величина может быть одинаковой для всех стенок, но может также и различаться от стенки к стенке.
Целесообразная конструкция получается, если крутка находится в пределах приблизительно от 50° приблизительно до 100°.
Предпочтительно, чтобы отношение между сечением на входе и сечением на выходе диффузора находилось в пределах приблизительно менее 5, выгодно - приблизительно от 1,2 и приблизительно до 3. Выбирая соотношение между входным и выходным сечением, можно превосходно регулировать коэффициент полезного действия диффузора в соответствии со случаем применения.
У диффузора по пункту 9 имеются две стенки, выпускные края которых в целях увеличения площади выходного потока диффузора располагаются на разной высоте. Выбирая соответствующую высоту стенок, можно отрегулировать площадь выходного потока в соответствии с вариантом применения.
Так, например, края стенок на стороне выпуска могут в целесообразной форме исполнения располагаться на искривленной поверхности, которая может представлять собой, например, поверхность шара или цилиндра. Благодаря этому можно на малом пространстве создать очень большую площадь выходящего потока, причем можно выбрать большое отношение площади выходящего потока к площади входящего потока. Чем выше это соотношение площадей, тем больше степень преобразования динамической энергии воздушного потока на входе в диффузор в энергию давления. Большая площадь выходного (выпускного) потока вызывает уменьшение количества воздуха, протекающего через сквозное отверстие, и, соответственно, повышение коэффициента полезного действия.
Края стенок со стороны выпуска в случае другой формы исполнения могут располагаться также по плоскостям воображаемого куба или пирамиды. Это также обеспечивает очень большую выходную площадь при заданном конструктивном объеме.
Впускные края стенок могут располагаться в общей плоскости.
В другой предпочтительной форме исполнения, однако, возможно, чтобы впускные края стенок находились в различных плоскостях, то есть на разных расстояниях от впускного сечения диффузора. Такое исполнение диффузора обеспечивает особо экономичную в плане потерь конструкцию.
Если по меньшей мере в одной стенке диффузора предусмотрено по меньшей мере одно отверстие, посредством которого соседствующие проемы диффузора соединены друг с другом в смысле прохождения потока, то можно предотвратить или по меньшей мере отсрочить срыв потока в соответствующем проеме.
В этом случае отверстие может представлять собой щель (прорезь), простирающуюся по меньшей мере по части образующей соответствующей стенки диффузора. Возможно, однако, также применять в качестве проемов вырезы, высечки или поперечные прорези, причем эти различные варианты исполнения отверстий можно использовать на внутренней стенке диффузора в том числе и в комбинации друг с другом. Если помимо наружной стенки у диффузора имеется еще более одной стенки, то эти отверстия можно предусмотреть по меньшей мере в одной из этих дополнительных стенок, но также и в двух или более из дополнительных стенок. Такие отверстия можно предусмотреть также и в наружной стенке диффузора.
Вентилятор согласно изобретению по пункту 17 оснащен диффузором, имеющим строение соответственно одному из пунктов от 1 до 16. Так, диффузор может быть изготовлен соответственно, например, пункту 1 или пункту 13.
Вентилятор согласно изобретению по пункту 18 отличается тем, что на выходном конце переходы между сторонами стенок характеризуются кривизной, которая находится приблизительно в пределах <0,5×D. Таким способом можно выполнить переходы на выходном конце так, чтобы получить оптимальные условия потока.
Выгодно, чтобы кривизна находилась в пределах приблизительно <0,25×D.
При исполнении вентилятора по пункту 20 выпускная площадь стенки с закругленным переходом меньше, чем выпускная площадь без закругленного перехода на выпускном краю. При этом отклонение по площади находится в пределах приблизительно от 1 до 1,27, предпочтительно - в пределах приблизительно от 1 до 1,05.
При другой конструкции вентилятора отношение длины диффузора по оси к диаметру вентилятора находится в пределах приблизительно <5, предпочтительно - примерно между 0,2 и 2. Это позволяет точно настроить коэффициент полезного действия диффузора на предварительно заданные условия монтажа.
Вентилятор может быть оборудован диффузором таким образом, что у переходов между сторонами стенки диффузора в высотном направлении имеется винтообразность (крутка), которая следует закручиванию потока воздуха через диффузор.
Вентилятор может быть также выполнен так, что у диффузора имеется дополнительная стенка, которая на входе имеет округлый, предпочтительно кольцеобразный контур, который по высоте дополнительной стенки плавно переходит в угольное сечение.
Вентилятор также может быть оснащен диффузором, который выполнен так, что переходы между сторонами еще одной стенки в высотном направлении выполнены с винтообразностью (круткой).
В другом варианте конструкции вентилятор оснащен диффузором, у которого имеется стенка, которая по мере ее высоты переходит от круглого сечения на впуске к угольному сечению на выпуске, причем переходы между сторонами стенки в направлении высоты выполнены с винтообразностью с учетом угла между обоими радиальными лучами, а также диаметра вентилятора и длины диффузора по оси.
Вентилятор может также быть оснащен диффузором, который выполнен так, что отношение между сечением на впуске и сечением на выпуске находится в пределах приблизительно менее 5, целесообразно - приблизительно от 1,2 и приблизительно до 3.
Вентилятор, наконец, может также быть оснащен диффузором, по меньшей мере две стенки которого выполнены так, что их выпускные края в целях увеличения площади на выходе потока находятся на различной высоте.
Устройство согласно изобретению по пункту 22 выполнено так, что верхнюю сторону боковой стенки корпуса можно оптимальным образом использовать для размещения диффузоров. На верхней стороне корпуса размещены по меньшей мере два вентилятора с диффузорами. При этом эти вентиляторы с диффузорами можно размещать на любой подходящей стороне корпуса устройства.
Целесообразно, чтобы сечение диффузоров на выходе было угольным. Угольная форма дает возможность разместить друг рядом с другом на малом расстоянии несколько диффузоров, так что в случае устройств, в которых мало места и применяют несколько диффузоров, диффузоры можно разместить непосредственно друг рядом с другом в один или несколько рядов друг за другом. Если сечение на выпуске четырехугольное, то соседствующие диффузоры можно расположить либо встык соответствующими сторонами контуров, либо лишь на малом расстоянии друг от друга рядом друг с другом и друг за другом. Благодаря этому сторону корпуса используют для снижения скорости потока оптимальным образом.
Форму контура диффузоров на выпускном краю определяют предпочтительно по форме контура стороны корпуса, на которой предусмотрены диффузоры. Это позволяет оптимальным образом занять сторону корпуса соответствующими диффузорами, причем сторону корпуса можно соответствующим образом оптимально использовать.
Предмет настоящей заявки явствует не только из предметов 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 предметом формулы изобретения, испрашивается защита как для существенных для изобретения, постольку, поскольку они обладают новизной в сравнении с нынешним техническим уровнем по отдельности или в комбинации.
Прочие признаки изобретения следуют из прочих пунктов формулы, описания и из рисунков.
Ниже приведено более подробное объяснение изобретения на основании ряда форм исполнения, показанных на чертежах. Представлены:
Фиг. 1 в аксонометрической проекции - выпускные диффузоры согласно изобретению вентиляторных блоков, расположенные на корпусе,
Фиг. 2 в аксонометрической проекции и увеличенном изображении - выпускной диффузор согласно изобретению,
Фиг. 3 - вид выпускного диффузора с фиг. 2 сзади,
Фиг. 4 - вид сзади еще одной формы исполнения выпускного диффузора согласно изобретению,
Фиг. 5 - вид выпускного диффузора с фиг. 4 сверху,
Фиг. 6 - выпускной диффузор согласно фиг. 5 в в аксонометрической проекции,
Фиг. 7 - вид сзади выпускного диффузора с винтообразными элементами (крутками) в стенках;
Фиг. 8 - закругления на переходах между сторонами стенок выпускного диффузора и соотношение между площадями четырехугольного и закругленного по концам четырехугольного выпускного поперечного сечения,
Фиг. 9 и фиг. 10 в каждом случае в осевом разрезе - два возможных крепления выпускных диффузоров согласно изобретению на вентиляторах,
Фиг. 11 - упрощенное изображение еще одной формы исполнения выпускного диффузора согласно изобретению,
Фиг. 12 - устройство с вентиляторами известного уровня техники,
Фиг. 13 - еще одна форма исполнения выпускного диффузора согласно изобретению в разрезе по оси,
Фиг. 14 - еще один пример исполнения выпускного диффузора согласно изобретению в разрезе по оси,
Фиг. 15 - еще одна форма исполнения выпускного диффузора согласно изобретению в разрезе по оси,
Фиг. 16 - аксонометрическая проекция еще одной формы исполнения выпускного диффузора согласно изобретению.
На фиг. 1 представлено схематическое изображение корпуса 1 некоего устройства 2, которое в качестве примера представляет собой теплообменник.
В представленном примере исполнения устройство 2 - это напольное устройство, но оно может представлять собой и устройство, смонтированное на стене, на потолке и т.п. У устройства 2 имеются несколько вентиляторов 3, которые в качестве примера расположены в два ряда друг за другом с малым промежутком. Вентиляторы 3 могут быть нагнетательными или всасывающими, могут быть размещены на устройстве или же интегрированы в устройство 2.
В каждом случае у вентиляторов 3 имеется по одному выпускному диффузору 4 (в дальнейшем называемому просто диффузором), посредством которого минимизируются потери на выходе, для чего скорость выходящего воздуха преобразуется в давление.
На прямоугольной верхней стороне 5 корпуса 1 предусмотрены диффузоры 4. Чтобы оптимальным образом использовать эту прямоугольную верхнюю сторону 5, диффузоры 4 имеют прямоугольные очертания. Результат этого состоит в особо значительном увеличении коэффициента полезного действия. Четырехугольная форма означает большую выходную площадь для выходящего воздуха. Также благодаря этому не происходит срыва потока.
В качестве примера диффузоры 4 расположены таким образом, что своими соседствующими краями они соприкасаются друг с другом, как это в частности представлено на фиг. 1.
Более подробное описание диффузора 4 дано на основе фиг. 2. У него имеется кольцеобразное место сопряжения 6, посредством которого диффузор 4 можно присоединить к вентилятору 6. К наружному краю 7 места сопряжения 6 примыкает стенка 8, которая сначала имеет кольцевидное сечение, а по мере увеличения расстояния от внешнего края 7 постепенно переходит к четырехугольной форме контура. На части своей высоты стенка 8 имеет четырехугольный контур.
Как показано на чертежах, углы стенок 8-10 скруглены. Ниже, однако, речь идет о четырехугольной форме контура. Возможно, однако, исполнение, при котором углы на выходном конце диффузора действительно заострены.
В принципе, для диффузора 4 в качестве стенки диффузора достаточно единственной стенки 8. В примере исполнения согласно фиг. 2 предусмотрены две промежуточные стенки 9 и 10, между которыми по высоте имеется промежуток, так что между обеими промежуточными стенками 9 и 10 образуется проем 11. Между промежуточной стенкой 9 и наружной стенкой 8 также по всей высоте стенки имеется промежуток, так что между обеими стенками 8 и 9 образуется еще один проем 12 для воздуха. Проемы 11, 12 имеют четырехугольную форму. У промежуточных стенок 9, 10 также имеется переход от кольцевидного места сопряжения 13, 14 к четырехугольной форме, как и у оболочки 8, причем под четырехугольной формой подразумевается то же самое, что и в случае стенки 8. Диаметр мест сопряжения 13, 14 меньше, чем у места сопряжения 6, причем у места сопряжения 14 внутренней промежуточной стенки 10 диаметр меньше, чем у места сопряжения 13 средней промежуточной стенки 9. Выгодно, чтобы диаметр места сопряжения 14 был примерно равен таковому втулки 21 (фиг. 9) крыльчатки 20.
Стенки от 8 до 10 выполнены таким образом, что контур (периметр) стенок увеличивается в направлении их свободного края, предпочтительно увеличивается плавно. Из-за этого на свободном крае периметр стенок 8-10 максимален.
Очертание стенок 8-10 можно сделать таким, чтобы от места сопряжения 6, 13, 14 они проходили по меньшей мере приблизительно параллельно друг другу. В зависимости от условий потока, однако, стенки от 8 до 10 можно выполнить и так, чтобы они не проходили параллельно друг другу.
В примере исполнения согласно фиг. 2 предусмотрены две промежуточные стенки. Диффузор 4 может, однако, иметь только одну промежуточную стенку или более двух промежуточных стенок.
В форме исполнения согласно фиг. 2 высота стенок от 8 до 10 одинакова, так что их свободные края находятся в общей плоскости. Стенки от 8 до 10 могут, однако, быть и различной высоты. Например, высота стенок от 8 до 10 может уменьшаться снаружи внутрь. Возможно также, однако, чтобы две из стенок от 8 до 10 были одинаковой высоты, а третья стенка была выше или короче двух остальных стенок. Посредством этого можно оптимально отрегулировать высоту стенок в соответствии с данными конкретными условиями потока, так чтобы минимизировать потери при выходе.
Промежуточные стенки 9, 10 приемлемым образом жестко связаны друг с другом, а также с наружной стенкой 8, например, посредством поперечен (траверс, распорок), которые соединяют стенки друг с другом.
Четыре стороны 34-37 (фиг. 7) стенок от 8 до 10 плавно переходят друг в друга. Переход, как следует из представленной в качестве примера фиг. 4, может осуществляться так, чтобы переходные участки 15, 16 между сторонами 34-37 стенки 8 по ее высоте проходили с искривлением. Это прохождение (траектория) по высоте стенки 8 обозначено на фиг. 4 линиями 15. Переходный участок 15, 16 простирается примерно на всю высоту стенки 8. Кривизна предусмотрена такая, чтобы переходы 15, 16 характеризовались скручиванием и следовали направлению потока воздуха за крыльчаткой (не показана) вентилятора 3. Как следует из фиг. 7, кривизна предусмотрена такая, чтобы переходные участки 15, 16 по своей длине располагались под углом к радиальному лучу диффузора, проходящему через скругленный угол 16 стенки 8. Ввиду описанной траектории потери потока из-за переходов 15, 16 во всяком случае очень малы. Благодаря кривизне переходы 15, 16 следуют за скручиванием воздушного потока внутри диффузора 4. Переходы 15, 16 простираются примерно от выпускного края стенки 8 до точки, близкой к кольцевидному наружному краю 7 места сопряжения 6.
Промежуточные стенки 9 и 10 таким же образом оснащены такими переходами 17, 18, которые тоже выполнены искривленными в соответствии с траекторией воздушного потока и простираются от переходных участков между сторонами промежуточных стенок 9, 10 до точки, близкой к соответствующему месту сопряжения 13, 14.
В форме исполнения согласно фиг. 4-7 все стенки от 8 до 10 имеют скривленные переходы. Возможно также, однако, предусмотреть эти скрученные переходы только на одной или на двух из стенок от 8 до 10 диффузора 4. Таким образом можно в сочетании с формированием контура стенок 8-10 добиться оптимальной настройки на желательные в каждом случае условия потока.
Переходы 15, 16; 17, 18, простирающиеся приблизительно до высоты стенок 8-10, могут также, если смотреть в направлении оси диффузора 4, проходить по прямой, причем эти переходные участки опять же находятся под некоторым углом к радиальному лучу диффузора.
В описанных примерах исполнения контуры (сечений) стенок от 8 до 10 квадратные. Их контур, однако, может быть также и прямоугольным, шестиугольным или же, например, также и треугольным. Форма контура, в частности, определяется формой соответствующей стороны корпуса 1, на котором предусмотрены диффузоры 4. Форму контура на выходе потока можно, соответственно, выбирать так, чтобы использовать имеющуюся в распоряжении сторону корпуса оптимальным образом.
Описанная крутка между сторонами стенок 8-10 хотя и представляет собой выгодное исполнение диффузоров 4, не является строго необходимой. В частности, в контексте еще подлежащих измерению размеров либо же, соответственно, соотношений размеров диффузоры 4 даже и без крутки на переходах между сторонами стенок отличаются отличными свойствами в смысле применения.
На фиг. 9 представлено соединение диффузора 4 с соплом вентилятора 3. Сопло 19 имеет круглую форму. У вентилятора 3 имеется крыльчатка со втулкой 21, от которой через равные промежутки отстоят крылья 22. Предпочтительно, чтобы на внешнем по радиусу краев они были в каждом случае оснащены винглетами (концевыми крылышками) 23. Выгодно, чтобы профилю заднего в направлении вращения канту 24 крыла 22 была придана зубчатая форма.
Само собой разумеется, что крылья 22 крыльчатки 20 могут иметь и любую другую приемлемую форму.
Диффузор 4 соединен с соплом 19 вентилятора 3 в радиальном направлении, предпочтительно винтовым или болтовым соединением, что обозначено штрих-пунктирной линией 25.
Сопло 19 предусмотрено на плите (пластине) 32, которая имеет примерно то же сечение, что и свободный край стенки 8. Выгодно, чтобы сопло 19 и плита сопла 32 были изготовлены в виде одной детали, но они могут также представлять собой и отдельные друг от друга детали, которые надлежащим образом жестко соединяют друг с другом. Выгодно, чтобы плита сопла 32 имела те же угольные очертания, что и выпускной край стенки 8. Благодаря этому можно плотно размещать вентиляторы 3 друг за другом и/или друг рядом с другом. При этом плиты сопел 32 и стенки 8 диффузоров 4 соседствующих вентиляторов 3 могут соприкасаться друг с другом (встык), как это изображено на фиг. 1.
У диффузора 4 имеются наружная стенка 8 и промежуточные стенки (перегородки) 9, 10. В осевом разрезе стороны наружной стенки 8, как это явствует из фиг. 9, имеют приблизительно вогнутую форму. Стороны промежуточной стенки 9 в осевом разрезе проходят приблизительно по прямой траектории, в то время как стенки промежуточной стенки 10 проходят приблизительно по выпуклой траектории. Такую конструкцию стенок 8-10 можно предусмотреть во всех описанных примерах исполнения.
В направлении потока за крыльчаткой 20 в диффузоре 4 могут быть предусмотрены направляющие лопатки 26, которые проходят между стенками 8-10 и жестко закреплены. Направляющие лопатки 26 находятся на стороне радиального крепления 25 или же, в форме исполнения согласно фиг. 10, осевого крепления, обращенной от крыльев 22. Диффузор 4 надвигают местом сопряжения 6 на сопло 19 или вдвигают в него и посредством радиального крепления 25, которое предпочтительно представляет собой винтовое (болтовое) соединение, жестко соединяют с соплом.
Стенки 8-10 диффузора 4 в описанных примерах выполнения могут обладать эффектом шумоподавления, так что при использовании вентиляторов развивается лишь незначительный шум от работы. Стенки 8-10 в описанных примерах исполнения можно выполнить сдвижными, так чтобы по форме их контура их по меньшей мере на части высоты можно было приспособить к условиям потока и/или условиям встраивания. Стенки 8-10, например, в целях регулировки можно по меньшей мере по части их высоты изготовить гибкими.
На фиг. 9 показана возможность также закрепить диффузор 4 по оси на сопле 19 вентилятора 3. Для этого место сопряжения 6 наружной стенки 8 можно оснастить проходящим снаружи в радиальном направлении кольцевым фланцем 27, который закрепляется на проходящем снаружи в радиальном направлении кольцевом фланце на свободном конце сопла 19 по оси. Целесообразно, чтобы это крепление по оси также представляло собой винтовое соединение, которое дает возможность при необходимости снимать диффузор 4 с сопла 19.
Благодаря промежуточным стенкам диффузор 4 можно изготавливать сравнительно коротким. Воздух, перемещаемый крыльчаткой 20, попадает между стенками 8 и 9 либо же, соответственно, 9 и 10. Проходное сечение проемов 11 и 12 в направлении потока сначала уменьшается, пока оно достигнет минимума в области 29, обозначенной штриховой линией. В пределах этой области 29 воздух ускоряется, что приводит к выравниванию потока воздуха. После этого поток воздуха можно замедлить с меньшими потерями, в результате чего получается высокий коэффициент полезного действия диффузора 4. Начиная с области 29, сечение потока проемов 11, 12 в направлении выпускного конца увеличивается, предпочтительно плавно. Сужение сечения 29, кроме того, предотвращает преждевременный срыв потока (разрушение течения) в проеме 11 и 12.
На фиг. 11 в качестве примера показано целесообразное применение диффузора 4. Внутренняя промежуточная стенка 10 окружает клеммовую коробку 30 или место для электроники, если для вентилятора 3 применяют двигатель с наружным ротором. В случае двигателя с внутренним ротором деталь 30 представляет собой двигатель вентилятора. Создаваемый вентилятором 3 поток воздуха проходит через проемы 11, 12. Благодаря потоку воздуха, протекающему через проем 11, поверхности мотора 30 обеспечено хорошее охлаждение, в силу чего добиваются эффективного охлаждения электроники либо же, соответственно, электрических компонентов мотора.
Наружная стенка 8 диффузора 4 в примере исполнения согласно фиг. 11 изготовлена в виде одной детали с соплом 19. Наружная область обоих проемов 11, 12 закрыта защитой от касания 31, которую может образовывать соответствующая решетка или отдельные стержни решетки. Защита от касания 31 находится на большом расстоянии от вращающейся крыльчатки 20. Благодаря этому защиту от касания 31 можно выполнить так, чтобы при выходе воздуха из диффузора 4 имели место лишь малые потери давления и получался лишь незначительный шум. Этого эффекта можно добиться, в частности, посредством соответственно большого размера ячейки у защиты от касания 31.
Описанную защиту от касания 31 можно предусмотреть у всех описанных и представленных форм исполнения.
Диффузор 4 из приведенных примеров исполнения можно применять для испарителей, конденсаторов, воздушных холодильников, обратных холодильников и т.п. Как изложено применительно к фиг. 9-11, диффузор 4 может исполнять несущую функцию для размещения двигателя 30 вентилятора.
Вентиляторы 3 могут представлять собой осевые или же также диагональные вентиляторы. Диффузор 4, если у него нет переходного участка 15, 16; 17, 18 в стенках от 8 до 10, характеризующегося скручиванием, можно также применять для радиальных вентиляторов.
Целесообразно, чтобы радиус R на выпускном фаю (конце) стенки 8 (фиг. 7) находился в области <0,5×D, причем D - это диаметр крыльчатки 20 (фиг. 9). В целесообразном варианте исполнения радиус R закругленных углов стенки 8 находится в пределах <0,25×D. Этот вариант исполнения действителен для диффузоров 4 как с круткой (винтовым элементом), так и без нее.
R
Как явствует из фиг. 8, ввиду округления углов площадь на выходе стенки 8 меньше, чем в случае четырехугольной формы контура на выходном конце. Отклонение A/A от максимально возможной в случае угловатой формы площади А находится в пределах приблизительно от 1 до 1,27, предпочтительно в пределах приблизительно от 1 до 1,05. Таким образом, выбирая соответствующий радиус R скругленного угла, можно предусмотреть оптимальное выходное сечение стенки 8 диффузора 4, так чтобы диффузор соответствовал заранее заданным условиям монтажа. В принципе, описанное соотношение можно применять и в случае стенок 9 и 10. Закругление не должно представлять собой часть дуги окружности (радиус R), а может иметь и другие формы. Описанное соотношение площадей справедливо для диффузоров с круткой и без них.
Коэффициент полезного действия диффузора можно также оптимально отрегулировать через отношение длины L к диаметру D вентилятора 3, приводя в соответствие с заранее заданными условиями монтажа. Это соотношение длины и диаметра L/D меньше 5, предпочтительно оно находится в пределах приблизительно от 0,2 до 2. Это соотношение справедливо для всех описанных примеров исполнения, в частности также и для диффузоров без крутки.
E
А
A
E
Влияние на коэффициент полезного действия диффузора 4 можно оказать также, выбирая входное (впускное) и выходное (выпускное) сечение в соотношении друг с другом. На фиг. 9 входное сечение обозначено как A, а выходное сечение диффузора 4 как А. Соотношение площади на выходе к площади на входе A/A находится в пределах приблизительно менее 5, целесообразно - в пределах приблизительно от 1, 2 до 3. Соотношение площадей справедливо для всех форм исполнения, в частности и для диффузоров без крутки.
1
2
1
2
Описанное на примере фигур 4-7 закручивание либо же, соответственно, крутку 15, 16, 17, 18 задают соотношением θ×D/L, причем угол θ измеряют между радиальными лучами r и r. Радиальный луч r проходит через пересечение участка перехода 15 со свободным внутренним краем 7 стенки 8. Радиальный луч r, напротив, проходит вплоть до расположенного в плоскости выхода углового участка стенки 8, от которого начинается участок перехода. Эта крутка либо же, соответственно, это закручивание θ×D/L находится в пределах от 0° до 360°, целесообразно, однако, в пределах от 50° до 100°.
Это отношение справедливо для всех стенок от 8 до 10. Величина может быть одинаковой для всех стенок, но может также и различаться от стенки к стенке. Нижеследующие примеры исполнения согласно фиг. 13-16 изготовлены так, чтоб благодаря большей выходной площади диффузоров скорость выхода можно дополнительно снизить, а в силу этого - сильно повысить коэффициент полезного действия.
На фиг. 13 показан диффузор 4, который, подобно примеру исполнения согласно фиг. 10, закреплен по оси на сопле 19 вентилятора. Помимо наружной стенки 8 у диффузора 4 имеются промежуточные стенки 9, 10 и 38. В каждом случае они выполнены с расположением по периметру (замкнутыми) и отграничивают проемы 11, 12, 39, 40, через которые протекает всасываемый вентилятором воздух. По своей высоте стенки 8-10, 38 в каждом случае выполнены искривленными и располагаются так, что сечение потока проемов 11, 12, 39, 40 в направлении потока увеличивается. Внутренняя промежуточная стенка 38 на некотором расстоянии окружает центральное направляющее тело (обтекатель) 41, который продолжает наружные очертания втулки (ступицы) 21 крыльчатки 20 вентилятора 3 и, начиная от втулки 21, плавно сужается в направлении потока воздуха, пока не заканчивается заостренным концом. Направляющее тело 41 выполнено приблизительно в форме конуса с искривленной линией боковой поверхности конуса.
Вместо направляющего тела у диффузора 4 также может иметься окружающая стенка 41 в соответствии с предыдущими формами исполнения.
Стенки 8-10, 38, 41 диффузора 4 выполнены таким образом, что их выпускные края находятся на различной высоте. В представленном примере исполнения выпускные края стенок, при рассмотрении в осевом разрезе, находятся на дуге окружности 42. Центр дуги окружности 42 лежит на оси 43 направляющего тела 41 в области между втулкой 21 и острием направляющего тела. Само острие направляющего тела также располагается на дуге окружности 42.
А
E
А
А
E
Впускной край 46 стенок 8-10, 38, 41 находится на одной и той же высоте, в то время как выпускные края стенок располагаются на различной высоте на дуге окружности 42. Начиная от стенки 8, высота стенок увеличивается вплоть до промежуточной стенки 38, а также оболочки направляющего тела 41. Ввиду различной высоты стенок 8-10, 38, 41 получается большая выпускная площадь диффузора А, которая в осевом разрезе обозначена дугой окружности 42. Впускная площадь диффузора A существенно меньше, чем выпускная площадь диффузора А. Чем больше отношение выходной площади диффузора А ко впускной площади диффузора A, тем больше динамической энергии потока воздуха на входе диффузора преобразуется в энергию давления.
А
А
Стенки диффузора 8-10, 38, 41 могут имеет угольные или круглые очертания. При исполнении в качестве примера исключительно с круглым сечением стенок диффузора 8-10, 38, 41 получается выходная площадь диффузора А, располагающаяся приблизительно на поверхности свода (выпуклой поверхности), например, на полусферической поверхности. Площадь свода значительно больше, чем в случае стенок диффузора, впускные края которых располагаются в плоскости (на плоской поверхности), ширина которой соответствует В. В этом примере исполнения канты стороны подачи 46 стенок 9, 10, 38, 41 находятся в общей радиальной плоскости диффузора 4, но могут также находиться и на различной высоте.
A
Особо выгодная конструкция получается тогда, когда стенки диффузора 8-10, 38, 41 на входном конце располагаются на дуге окружности 42 под углом γ, приблизительно равным 90°, к соответствующей касательной и таким образом к воображаемой выходной поверхности диффузора A.
В принципе, концевые участки стенок диффузора от 8 до 10, 38, 41 могут также располагаться и под другими углами γ к дуге окружности 42.
A
Выпускную поверхность диффузора можно выполнить и таким образом, чтобы она в осевом разрезе имела форму половины эллипса. Длина полуоси, простирающейся перпендикулярно оси вентилятора, ограничивается имеющимся конструктивным пространством. Длину другой полуоси, которая располагается параллельно оси вентилятора, можно выбрать больше, благодаря чему соответствующим образом увеличивается выпускная площадь диффузора A.
A
Посредством комбинации стенок диффузора с угольным и круглым контуром можно с помощью различной высоты стенок диффузора по оси добиться максимальной выходной площади A при заданном конструктивном пространстве.
А
е
A
A
A
На фиг. 14 показана еще одна возможность увеличить выпускную площадь диффузора А по сравнению со впускной площадью диффузора А. В отличие от предыдущей формы исполнения выпускная поверхность A в осевом разрезе имеет U-образную форму. Если контуры стенок диффузора выполнены, например, прямоугольными, то выходная поверхность A предусмотрена на расположенных перпендикулярно друг к другу наружных сторонах воображаемого куба 44. Если у стенок диффузора, напротив, круглый, например кругообразный, контур, то выходная поверхность A располагается приблизительно на боковой поверхности воображаемого цилиндра 45.
A
A
E
На фиг. 14 выпускная поверхность A в осевом разрезе представлена штрихованной линией. Из этого явствует, что засосанный вентилятором воздух выходит с разных сторон диффузора. Отношение площади выходной поверхности диффузора A к площади входной поверхности A очень велико, так что очень большое количество динамической энергии воздушного потока преобразуется в энергию давления и коэффициент полезного действия существенно повышается.
A
А
A
A
В случае представленного на фиг. 14 прямоугольного контура выпускной поверхности A (при виде в осевом разрезе) высоту Н выпускной поверхности можно выбирать независимо от конструктивного пространства диффузора перпендикулярно к оси вентилятора. В зависимости от значения высоты H можно в большей или меньшей степени увеличивать выходную поверхность A.
В примере исполнения у диффузора множество стенок, которые в каждом случае находятся на некотором расстоянии друг от друга, а между ними образуются проемы для воздуха.
Стенки диффузора 4 изготовлены изогнутыми по высоте. При этом стенки изготовлены так, что в направлении потока проходное сечение проемов между стенками увеличивается. Контур стенок может быть круглым и/или угольным. Часть стенок диффузора 4 открывается в боковые поверхности, а часть - в торцевую поверхность диффузора. Стенки диффузора 4 в каждом случае выполнены так, чтобы выпускные края располагались на уровне торцевой стороны, либо же, соответственно, боковой поверхности (боковых поверхностей) воображаемого куба 44, либо же, соответственно, воображаемого цилиндра 45.
Как далее явствует из фиг. 14, впускные края 46 расположены на различной высоте по оси. Соответственно, впускные края 46 стенок диффузора находятся на различных расстояниях от входа (впуска) диффузора.
Такая форма диффузора обеспечивает особо экономичное в плане потерь исполнение.
Направляющее тело 41 в свою очередь располагается по центру и простирается вверх от ступицы (втулки) 21. Направляющее тело (обтекатель) 41 имеет конусообразную форму, причем вершина конуса располагается на торцевой стороне воображаемого куба 44 либо же, соответственно, воображаемого цилиндра 45. Вместо направляющего тела у диффузора 4 может иметься окружающая стенка в соответствии с формами исполнения согласно фиг. 1-11.
A
A
Различные стенки диффузора 4, как это изложено применительно к предыдущим примерам исполнения, соединены друг с другом узкими перемычками (не представлены). Варьируя высоту H, можно простым способом изменять выходную площадь A диффузора и приспосабливать ее к варианту применения.
A
Е
Придание диффузору 4 в случае формы исполнения согласно фиг. 4 очертаний куба либо же, соответственно, цилиндра следует рассматривать только как пример. В осевом разрезе диффузор может, например, также иметь форму равнобедренного треугольника, ось симметрии которого - это ось вентилятора 43. В этом случае стенки диффузора также имеют различную высоту и расположены так, что выпускные края этих стенок располагаются по сторонам треугольника. Если очертания стенок диффузора круглые, то в случае равнобедренного треугольника в осевом разрезе контур диффузора в пространстве получается конусообразным. Если очертания стенок угольные, например четырехугольные, то диффузор получается, соответственно, в форме угольной либо же, соответственно, четырехсторонней пирамиды. Выходная площадь A при таких формах исполнения, как и в примере исполнения согласно фиг. 13 и 14, существенно больше, чем входная площадь диффузора А. Как и в предыдущем примере исполнения, выпускные края стенок могут располагаться под углом приблизительно в 90° к боковым поверхностям, а также и к торцевой поверхности диффузора 4.
В случае форм исполнения согласно фиг. 13 и 14 у диффузоров возможна комбинация стенок с круглым и угловым контуром.
Особо выгодная конструкция диффузора показана на фиг. 15. Диффузор 4 изготовлен сходно с формой исполнения согласно фиг. 10. Диффузор присоединен к соплу 19 вентилятора 3. Сопло 19 имеет круглую форму. У вентилятора 3 имеется крыльчатка со втулкой 21, от которой через равные промежутки отстоят крылья 22. Выгодно, чтобы на внешнем по радиусу крае они были в каждом случае оснащены винглетами (концевыми крылышками) 23. Выгодно, чтобы профилю заднего в направлении вращения канту 24 крыла 22 была придана определенная форма, в особенности зубчатая. Также выгодно, чтобы крылья 22 были выполнены скрученными.
Само собой разумеется, что крылья 22 могут иметь и любую другую подходящую форму.
Диффузор 4 может соединяться в соплом 19 в радиальном или же также в осевом направлении, как это изложено применительно к фигурам 9 и 10.
Сопло 19 предусмотрено на сопловой пластине 32, которая имеет примерно то же сечение, что и свободный край стенки 8. Выгодно, чтобы сопло 19 и сопловая плата 32 были изготовлены в виде одной детали, но они могут также представлять собой и отдельные друг от друга детали, которые надлежащим образом жестко соединяют друг с другом. Выгодно, чтобы сопловая плата 32 имела те же угольное очертания, что и выпускной край стенки 8. Благодаря этому можно плотно размещать вентиляторы с диффузорами 4 друг за другом и/или друг рядом с другом. При этом сопловые платы 32 и стенки 8 диффузоров 4 соседствующих вентиляторов 3 могут соприкасаться друг с другом (встык), как это в качестве примера изображено на фиг. 1. В осевом разрезе контур наружной стенки 8 имеет несколько вогнутые очертания. Стороны промежуточной стенки 9 в осевом разрезе проходят приблизительно по прямой траектории, в то время как стенки промежуточной стенки 10 в осевом разрезе проходят приблизительно по выпуклой траектории.
В направлении потока за крыльчаткой 20 в диффузоре 4 могут быть предусмотрены направляющие лопатки 26, которые проходят между стенками 8-10 и жестко зафиксированы (размещены). Направляющие лопатки 26 находятся на стороне крепления 25, обращенной от крыльев 22, они присоединены к соплу 19 через диффузор 8. Диффузор 4 надвигают местом сопряжения на сопло 19 или вдвигают в него.
Стенки 8-10 могут обладать эффектом шумоподавления, так что при использовании вентиляторов развивается лишь незначительный шум от работы. Стенки 8-10 можно выполнить сдвижными, так чтобы по форме их контура по меньшей мере на части высоты можно было приспособить к условиям потока и/или условиям встраивания.
Промежуточная стенка 9 состоит из незначительно перекрывающих друг друга участков стенки 9а и 9b. Участок перекрывания выполнен так, чтобы образовалась щель 47, обеспечивающая в смысле механики потока положительный эффект. Часть воздуха, проходящего через проемы 11, выходит из щели 47 и таким образом попадает в проем 12. Через эту щель 47, которая выгодным образом простирается по образующей промежуточной стенки 9, с помощью богатого энергией потока расположенного внутри проема 11 ускоряется поток в пограничных слоях в расположенном снаружи по оси проеме 12. Это предотвращает или по меньшей мере отсрочивает срыв потока в расположенном далее снаружи проеме 12. Таким образом повышается энергетическая эффективность диффузора 4.
Перекрывание двух участков стенки 9а, 9b можно выполнить таким образом, чтобы часть воздуха поступала из внутреннего в наружный проем или из наружного во внутренний проем.
Кольцевая щель 47 может прерываться перемычками и т.п., посредством которых оба участка стенки 9а, 9b соединяют друг с другом в области перекрывания. Соответствующие щели 47 можно поместить и в других местах диффузора.
На фиг. 16 показан диффузор 4, у которого промежуточная стенка 9 снабжена вырезами 48 или прорезями 49, посредством которых добиваются действия, сходного с таковым щели 47 у диффузора согласно фиг. 15. Через эти вырезы или прорези богатый энергией текучий материал передают из проема в пограничный слой соседнего проема, чтобы избежать или по меньшей мере ослабить срывы пограничного слоя.
Целесообразно, чтобы вырезы 48 располагались с распределением по периметру промежуточной стенки.
Вырезы 48 и прорези 49 можно предусмотреть на промежуточной стенке 9 также и в комбинации. Эти вырезы и прорези можно предусмотреть на любой из стенок диффузора 4, в любом месте и с любым подходящим распределением. Это также справедливо для щели 47 диффузора 4 согласно фиг. 15.
В остальном диффузор 4 имеет ту же конструкцию, что и форма исполнения согласно фиг.2, так что дана ссылка на описание диффузора применительно к этому изображению.