ОСЕВОЙ ВЕНТИЛЯТОР

Полезная модель относится к области вентиляторостроения, в частности, к осевым вентиляторам и дымососам.
Известен осевой вентилятор, содержащий цилиндрический корпус с кольцевой камерой, снабженной решеткой спрямляющих лопаток, расположенное в корпусе рабочее колесо с рабочими лопатками, установленными на втулке цилиндрической формы. На входе в вентилятор втулка снабжена обтекателем в виде полусферы (авторское свидетельство СССР №1252553, МПК F04D 27/02, 1986 г.). При таком выполнении вентилятора срыв потока в периферийной части рабочих лопаток рабочего колеса локализуется и раскручивается в кольцевой камере. В результате обеспечивается стабильная работа при высоком давлении и малой подаче. Однако в месте примыкания рабочих лопаток к цилиндрической втулке при высоком давлении и малой подаче возникает срыв потока, что приводит к уменьшению зоны стабильной работы вентилятора. Кроме того, в аналоге втулка имеет большую длину из-за наличия обтекателя перед рабочим колесом.
Известен осевой вентилятор, содержащий цилиндрический корпус с кольцевой камерой, снабженной решеткой спрямляющих лопаток, расположенное в корпусе рабочее колесо с рабочими лопатками, установленными на втулке, имеющей передний и задний участки, при этом передний участок втулки выполнен цилиндрической формы, а задний участок имеет форму усеченного конуса. Втулка перед рабочим колесом снабжена обтекателем в виде полусферы (авторское свидетельство СССР №1615445, МПК F04D 19/00, 1990 г., прототип).
Однако при таком выполнении вентилятора происходит торможение потока в плоскости, проходящей через сопряжение переднего участка втулки цилиндрической формы с задним участком втулки в форме усеченного конуса. При этом возникающее торможение потока у втулки при малой подаче и высоком давлении вызывает отрыв потока у втулки, что приводит к уменьшению зоны
стабильной работы вентилятора. Кроме того, в прототипе втулка имеет большую длину из-за наличия обтекателя перед рабочим колесом.
Задачей полезной модели является усовершенствование осевого вентилятора путем изменения формы втулки рабочего колеса для обеспечения плавности увеличения ускорения потока по всей длине втулки и исключения отрыва потока у втулки и тем самым увеличения зоны стабильной работы вентилятора и уменьшения длины втулки рабочего колеса.
Поставленная задача решается следующим образом. В известном осевом вентиляторе, содержащем цилиндрический корпус с кольцевой камерой, снабженной решеткой спрямляющих лопаток, расположенное в корпусе рабочее колесо с рабочими лопатками, установленными на втулке, имеющей передний и задний участок, при этом задний участок втулки размещен в пределах цилиндрического корпуса и имеет форму усеченного конуса, согласно полезной модели, передний участок втулки выполнен в виде усеченной полусферы, переходящей в усеченный конус заднего участка втулки, при этом рабочие лопатки размещены в пределах переднего и заднего участков втулки.
Предпочтительно, отношение высоты усеченной полусферы к диаметру меньшего основания усеченного конуса составляет 0,10-0,20.
Кроме того, угол между образующей усеченного конуса и осью вращения рабочего колеса составляет 20-30°.
Поставленная задача решается также тем, что отношение диаметра большего основания усеченного конуса заднего участка втулки к наружному диаметру рабочих лопаток рабочего колеса составляет 0,6-0,8.
Экспериментально-расчетные исследования показали, что технический результат в наибольшей мере достигается при выполнении формы и размеров, представленных в формуле полезной модели.
При вращении рабочего колеса скорость потока в рабочем колесе плавно возрастает при обтекании полусферы переднего участка втулки. При обтекании заднего участка втулки в форме усеченного конуса скорость потока также не замедляется, а приобретает дополнительное ускорение. В результате поток в меридиональной плоскости рабочего колеса плавно ускоряется, а аэродинамические потери в корневых сечениях рабочих лопаток снижаются, и при малой подаче и высоком давлении срыва потока у втулки не происходит. Соответственно аэродинамические характеристики подача-давление в диапазоне от максимальной до нулевой подачи имеют плавную форму без зон
срыва и снижения давления. Зона стабильной работы вентилятора расширяется. При выполнении втулки с отношением высоты усеченной полусферы к диаметру меньшего основания усеченного конуса больше 0,20 КПД вентилятора не повышается, а осевые размеры и масса втулки рабочего колеса увеличиваются. При выполнении втулки с отношением высоты усеченной полусферы к диаметру меньшего основания усеченного конуса меньше 0,1 существенно снижается давление и КПД вентилятора. При выполнении втулки с углом между образующей усеченного конуса и осью вращения рабочего колеса больше 30° возрастают аэродинамические потери вентилятора, а при выполнении втулки с углом между образующей усеченного конуса и осью вращения рабочего колеса меньше 20° неоправданно увеличиваются осевой размер и масса рабочего колеса. При выполнении втулки с отношением диаметра большего основания усеченного конуса заднего участка втулки к наружному диаметру рабочих лопаток рабочего колеса меньше 0,6 увеличивается вероятность срыва потока в корневых сечениях рабочих лопаток рабочего колеса при малой подаче и высоком давлении. При выполнении втулки с отношением диаметра большего основания усеченного конуса заднего участка втулки к наружному диаметру рабочих лопаток рабочего колеса больше 0,8 значительно увеличиваются аэродинамические потери в рабочем колесе, КПД вентилятора снижается.
Более подробно сущность полезной модели поясняется чертежом, на фигуре 1 которого приведен продольный разрез предложенного вентилятора, а на фигуре 2 - узел А на фиг.1.
1
2
В лучшем варианте выполнения полезной модели осевой вентилятор содержит цилиндрический корпус 1 с кольцевой камерой 2, снабженной решеткой спрямляющих лопаток 3, расположенное в корпусе 1 рабочее колесо 4 с втулкой 5, имеющей задний и передний участки 6 и 8, соответственно (фиг.2). Передний участок 8 втулки 5 рабочего колеса 4 выполнен в виде усеченной полусферы, а задний 6 - в форме усеченного конуса, образуя плавно-сопрягаемую поверхность усеченной полусферы и конической поверхности. На втулке 5 в пределах переднего и заднего ее участков 6 и 8 установлены рабочие лопатки 7. При этом отношение высоты b усеченной полусферы к диаметру d меньшего основания 9 усеченного конуса составляет 0,10-0,20. Угол α между образующей усеченного конуса и осью 10 вращения рабочего колеса 4 составляет 20-30°. Отношение диаметра d большего основания усеченного конуса заднего участка втулки 5 к
наружному диаметру D рабочих лопаток 7 рабочего колеса 4 составляет 0,6-0,8.
Вентилятор работает следующим образом. При вращении рабочих лопаток 7 рабочего колеса 4 воздушный поток движется в направлении к последнему и омывает втулку 5 с рабочими лопатками 7, форма которой приводит к плавному меридиональному ускорению потока без срыва его у втулки, причем срыва не происходит даже при максимальном давлении и малой подаче. В результате поток движется с минимальными аэродинамическими потерями. Давление и КПД вентилятора повышается, расширяется зона экономичной работы.