ПРОТИВОТОЧНЫЙ ДИАМЕТРАЛЬНЫЙ ВЕНТИЛЯТОР
COUNTERCURRENT DIAMETRIC FAN

Предлагаемое изобретение относится к области вентиляторостроения, и, в частности, может использоваться в системах вентиляции, отопления и как генератор воздушного потока, например, в пневмосистемах зерно- и семяочистительных машин.
Известен диаметральный вентилятор, состоящий из спирального корпуса с установленным в нем рабочим лопаточным колесом, входного отверстия и выходного патрубка, разделенных плоской стенкой, снабженной со стороны рабочего колеса решеткой, жалюзи которой направлены к рабочему колесу [А.с. №1314144, МКИ F04D 17/04. Диаметральный вентилятор / Н.П. Сычугов, А.Н. Бурков, Н.И. Грабельковский, Н.В. Жолобов, А.А. Гехтман, В.В. Антюхин (СССР). - №4002135/25-06; заявл. 27.11.85; опубл. 30.05.87, Бюл. №20].
В данном вентиляторе центр вращения вихря, расположенный в области радиального зазора, образованного рабочим колесом и плоской стенкой, стабилизируется жалюзийной решеткой. При этом стабилизация центра вращения вихря способствует снижению уровня шума и расширению диапазона устойчивой работы диаметрального вентилятора.
Однако такой вентилятор не имеет входной коробки, позволяющей забирать воздушный поток под требующим углом 360 градусов, то есть когда всасывание и нагнетание происходит в одной плоскости, но в противоположном направлении. Это затрудняет применение вентилятора, например, в конкретных воздушных системах вентиляции, очистки и кондиционирования воздуха.
Наиболее близким по техническому решению и достигаемому результату к предлагаемому изобретению относится противоточный диаметральный вентилятор, содержащий корпус с входным и выходным патрубками и разделяющей их плоской стенкой, снабженной жалюзийной решеткой, и установленное в корпус рабочее колесо, причем на входной кромке корпуса, выше входного отверстия закреплена прямолинейная стенка, параллельная разделяющей плоской стенке, образующая входной канал, при этом сопряжение прямолинейной стенки с входной кромкой корпуса выполнено, например, по логарифмической спирали [Пат. 2166671 Российская Федерация, МПК F04D 17/04. Противоточный диаметральный вентилятор / Сычугов Н.П., Саитов В.Е., Жолобов Н.В., Гатауллин Р.Г.; заявитель и патентообладатель Вятская государственная сельскохозяйственная академия. - №99127392/06; заявл. 21.12.1999; опубл. 10.05.2001, Бюл. №13] - прототип.
Прямолинейная стенка, сопряженная с входной кромкой корпуса вентилятора, например, по логарифмической спирали и размещенная выше входного отверстия вентилятора, совместно с разделяющей плоской стенкой, снабженной жалюзийной решеткой, образуют входной канал, который позволяет осуществлять всасывание воздушного потока под углом 360 градусов относительно нагнетаемого потока. При этом всасываемый воздушный движется к рабочему колесу встречно и параллельно нагнетаемому, то есть С-образно.
Данная конструкция вентилятора позволяет использовать его, например, в пневмосистемах зерно- и семяочистительных машин, так как делает возможным разместить вентилятор в колене, соединяющем воздухоподводящий канал с пневмосепарирующим каналом, расположенным параллельно и имеющим смежную стенку.
Однако у такого вентилятора малый вихрь, находящийся у входной кромки корпуса, под воздействием всасываемого воздушного потока увеличивается в размере, образуя вихрь, который движется вдоль прямолинейной стенки входного канала навстречу всасываемому воздушному потоку, что уменьшает поток воздуха в вентилятор, обусловливая снижение его производительности. В связи с этим, для увеличения рабочей всасывающей зоны входного канала, возникает необходимость увеличения глубины входного канала вентилятора, что приводит к увеличению его габаритных размеров и, соответственно, металлоемкости.
2
2
Сущность предлагаемого изобретения заключается в том, что у известного противоточного диаметрального вентилятора, содержащего корпус с входным отверстием и выходным патрубком и разделяющую их плоскую стенку, снабженную жалюзийной решеткой, установленное в корпус рабочее колесо, сопрягающуюся, например, по логарифмической спирали с входной кромкой корпуса вентилятора, выше входного отверстия, прямолинейную стенку, установленную параллельно разделяющей плоской стенке и образующую входной канал, между сопряжением входной кромки корпуса вентилятора и прямолинейной стенкой входного канала установлена соединительная вставка, выполненная, например, в виде усеченной вдоль лежащих на одной оси ребер астроиды, плоскость усечения которой конгруэнтна и лежит на одной прямой с прямолинейной стенкой, причем свободное ребро астроиды направлено к рабочему колесу вентилятора и составляет с ним зазор 0,01…0,04 наружного диаметра D колеса, а расстояние от входной кромки корпуса вентилятора и свободным ребром астроиды соответствует 0,47…0,5D.
В результате анализа литературных источников не обнаружено идентичного выполнения предлагаемой разработки. При этом отличительные от прототипа признаки придают заявляемой совокупности новые свойства, проявляющиеся в положительном эффекте.
Установка между сопряжением входной кромки корпуса вентилятора и прямолинейной стенкой входного канала соединительной вставки, выполненной, например, в виде усеченной вдоль лежащих на одной оси ребер астроиды позволяет направлять малый вихрь от входной кромки корпуса вентилятора и встречный воздушный поток, сходящий по прямолинейной стенке входного канала, в корпус вентилятора вдоль обеих сторон свободного ребра астроиды, что способствует исключению взаимостолкновения встречных потоков воздуха, плавному их слиянию и направлению в воздушный основной поток в корпус вентилятора. В результате этого уменьшается сопротивление воздушного тракта вентилятора, увеличивается его производительность и отпадает необходимость в перемещении прямолинейной стенки входного канала для увеличения рабочей всасывающей зоны входного канала, так как устраняется вихревая зона во входном канале.
В связи с тем, что плоскость усечения лежащих на одной оси от ребер астроиды конгруэнтна и лежит на одной прямой с прямолинейной стенкой входного канала, то это позволяет легко установить соединительную вставку между сопряжением входной кромки корпуса вентилятора и прямолинейной стенкой входного канала без увеличения габаритных размеров вентилятора. Это обуславливает легкость монтажа соединительной вставки и эргономичность вентилятора.
Направление свободного ребра астроиды к рабочему колесу способствует плавному слиянию воздушных потоков из входного канала и из вихревой зоны (малого вихря) входной кромки корпуса вентилятора, и непосредственному направлению слившихся воздушных потоков внутрь рабочего колеса вентилятора для последующего слияния, в свою очередь, с основным воздушным потоком в корпусе вентиляторов.
2
Зазор между рабочим колесом вентилятора и свободным ребром астроиды в виде 0,01…0,04 наружного диаметра D колеса способствует свободному вращению рабочего колеса и смягчению удара воздуха, сходящего с лопаток колеса о струю воздушного потока, сходящего с обеих сторон свободного ребра астроиды, что обусловливает снижение уровня шума при работе вентилятора.
2
Расположение свободного ребра астроиды от входной кромки корпуса вентилятора на расстоянии 0,47…0,5D способствует оптимальным условиям входа воздушного потока из зоны малого вихря, находящегося у входной кромки корпуса вентилятора, в основной воздушный поток, обуславливая повышение производительности вентилятора и снижению сопротивления воздушного тракта вентилятора.
Выполнение соединительной вставки, например, в виде усеченной астроиды позволяет изготовлять ее не из металла, а, например, из пластмассы методом литья в прессформы, что снижает металлоемкость и вес вентилятора, а также затраты труда на его изготовление при массовом производстве.
В итоге, при работе предлагаемого устройства достигается положительный эффект, превосходящий эффект прототипа. Новая совокупность признаков заявляемого устройства, обеспечивающая получение положительного эффекта обладает существенными отличиями.
На чертеже представлена аэродинамическая схема противоточного диаметрального вентилятора.
2
2
Противоточный диаметральный вентилятор содержит корпус 1 с входным отверстием 2 и выходным патрубком 3 и разделяющую их плоскую стенку 4 с жалюзийной решеткой 5, а также установленное в корпус 1 рабочее колесо 6. Выше входного отверстия 2 параллельно разделяющей плоской стенке 4 установлена прямолинейная стенка 7 (участок DB), которые совместно образуют входной канал 8. На входной кромке 9 корпуса 1 установлена соединительная криволинейная плоскость 10 (участок OA) в виде логарифмической спирали. Между криволинейной плоскостью 10 и прямолинейной стенкой 7 входного канала 8 установлена соединительная вставка 11, выполненная, например, в виде усеченной вдоль лежащих на одной оси ребер астроиды, плоскость усечения которой конгруэнтна и лежит на одной прямой (участок AD) с прямолинейной стенкой 7. Свободное ребро астроиды направлено к рабочему колесу 6 вентилятора и составляет с ним зазор 0,01…0,04 наружного диаметра D колеса 6, а расстояние от входной кромки 9 корпуса 1 вентилятора и свободным ребром астроиды соответствует 0,47…0,5D.
Противоточный диаметральный вентилятор работает следующим образом.
При вращении рабочего колеса 6 воздух всасывается во входной канал 8 и через входное отверстие 2 подводится к рабочему колесу 6, проходит его внутреннее пространство, выходит из колеса 6 и нагнетается в выходной патрубок 3. Корпус 1 формирует и направляет воздушный поток, выходящий из рабочего колеса 6, а стенка 4 разделяет всасываемый и нагнетаемый воздушные потоки. При этом образуется вращающийся в одну сторону с колесом 6 большой вихрь, центр которого стабилизируется жалюзийной решеткой 5. Стабилизация центра большого вихря способствует снижению уровня шума и устойчивой работе диаметрального вентилятора. Кроме этого, находящийся у входной кромки 9 корпуса 1 вентилятора малый воздушный вихрь, под воздействием выходящего из рабочего колеса 6 воздушного потока, перемещается от кромки 9 вдоль криволинейной плоскости 10 (вдоль участка ОАС) к свободному ребру (точка С) соединительной вставки 11. В то же время, движущийся во входном канале 8 вдоль прямолинейной стенки 7 (вдоль участка BDC) всасываемый воздушный поток перемещается до свободного ребра (точка С) соединительной вставки 11, где плавно сливается с потоком воздуха малого вихря и, далее, в виде единого потока направляется в основной воздушный поток в корпус 1 вентилятора. В связи с тем, что воздушный поток из входного канала 8 движется по отношению к выходному патрубку под углом 360 градусов, то есть С-образно, то характер его движения является противоточным.
Преимуществом предлагаемого изобретения по сравнению с прототипом является то, что оно имеет более компактную конструкцию и меньшую металлоемкость, более устойчивую работу вентилятора по аэродинамическим показателям за счет увеличения развиваемых давлений и расхода воздуха и меньший уровень шума.