ОСЕВОЙ ВЕНТИЛЯТОР ПОВЫШЕННОЙ ПРОИЗВОДИТЕЛЬНОСТИ И ДАВЛЕНИЯ

Полезная модель относится к области вентиляторостроения, в частности, к осевым вентиляторам и дымососам.
Известен осевой вентилятор, содержащий цилиндрический корпус, расположенное в корпусе рабочее колесо с рабочими лопатками, состоящими из входных и выходных частей и закрепленными на конической втулке. Входные и выходные части лопаток расположены в пределах конической втулки по ее длине. На входе в рабочее колесо расположен входной направляющий аппарат (см. книгу И.В.Брусиловский Аэродинамические схемы и характеристики осевых вентиляторов, ЦАГИ. - М: Недра, 1978, с.148, рис.2.106).
Однако известный вентилятор не обладает достаточно высокими аэродинамическими характеристиками. Это обусловлено тем, что в известном вентиляторе входная часть рабочих лопаток расположена в кольцевом пространстве, ограниченном цилиндрическим корпусом и наружной поверхностью передней части конической втулки. Такое размещение лопаток приводит к аэродинамическим потерям в пространстве между корпусом и втулкой, вызывающим снижение и давления и производительности вентилятора.
Известен осевой вентилятор, содержащий цилиндрический корпус с кольцевой камерой, снабженной решеткой спрямляющих лопаток, расположенное в корпусе рабочее колесо с рабочими лопатками, состоящими из входных и выходных частей и закрепленными на втулке, передний участок которой выполнен в виде усеченной полусферы, переходящей в усеченный конус ее заднего участка, при этом рабочие лопатки размещены в пределах переднего и заднего участков втулки (патент Украины на полезную модель №20649 МПК F04D 25/02, 2007, прототип).
Однако известный вентилятор также не обладает достаточно высокими аэродинамическими характеристиками. В известном вентиляторе входная часть рабочих лопаток также расположена в кольцевом пространстве, ограниченном цилиндрическим корпусом и наружной поверхностью переднего участка втулки.
Такое размещение лопаток также приводит к снижению давления и производительности вентилятора.
Задачей настоящей полезной модели является усовершенствование известного осевого вентилятора путем размещения входных частей рабочих лопаток перед втулкой рабочего колеса с целью уменьшения аэродинамическим потерь в пространстве между корпусом и входным участком втулки, вызывающих снижение давления и производительности вентилятора.
Поставленная задача решаются следующим образом. В известном вентиляторе, содержащем цилиндрический корпус с кольцевой камерой, снабженной решеткой спрямляющих лопаток, расположенное в корпусе рабочее колесо с рабочими лопатками, имеющими входную и выходную части и расположенными на втулке, имеющей входной участок, выполненный в виде усеченной полусферы, переходящей в усеченный конус ее заднего участка, согласно полезной модели, входные части рабочих лопаток консольно выступают перед входным участком втулки и окружены кольцевой камерой.
Кроме того, отношение длины входной части рабочей лопатки к длине ее хорды лежит в интервале от 0,3 до 0,5.
Поставленная задача решается также тем, что отношение внутреннего диаметра консольно выступающих входных частей рабочих лопаток к их наружному диаметру лежит в интервале от 0,35 до 0,55.
Кроме того, перед рабочим колесом установлен входной направляющий аппарат с цилиндрической втулкой, окруженной с зазором консольно выступающими входными частями рабочих лопаток.
При выполнении вентилятора с входным направляющим аппаратом, последний располагается перед рабочим колесом, при этом цилиндрическая втулка направляющего аппарата окружена с зазором консольно-выступающими входными частями рабочих лопаток так, что обеспечивается свободное вращение рабочего колеса.
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 такого вентилятора воздушный поток вначале поступает в пространство перед рабочим колесом, а затем обтекает консольно выступающие входные части рабочих лопаток, расположенные в пространстве перед втулкой рабочего колеса. В результате снижаются аэродинамические потери на входе в рабочее колесо и, соответственно, повышаются давление и производительность вентилятора.
При отношении длины входной части рабочей лопатки к длине ее хорды меньше или больше интервала от 0,3 до 0,5, аэродинамические потери возрастают и, соответственно снижаются давление и производительность вентилятора.
При отношении внутреннего диаметра консольно выступающих частей рабочих лопаток к их наружному диаметру, большем или меньшем интервала от 0,35 до 0,55, коэффициент полезного действия вентилятора снижается.
Более подробно сущность полезной модели поясняется чертежом, на фигуре 1 которого изображен продольный разрез предложенного осевого вентилятора, на фигуре 2 - сечение по А-А на фигуре 1 (сечение рабочей лопатки), на фигуре 3 - продольный разрез предложенного осевого вентилятора с входным направляющим аппаратом, на фигуре 4 - аэродинамические характеристики известного и предложенного вентилятора.
В лучшем варианте выполнения полезной модели осевой вентилятор, согласно фигуре 1, содержит цилиндрический корпус 1 с кольцевой камерой 2, снабженной решеткой спрямляющих лопаток 3. В корпусе расположено рабочее колесо 4 с рабочими лопатками, имеющими входную часть 5 и выходную часть 6. Входная часть 5 рабочей лопатки на фигурах 1 и 2 для наглядности обведена пунктирной линией. Рабочие лопатки расположены на втулке, имеющей входной участок (также обведенный пунктирной линией), выполненный в виде усеченной полусферы 7, переходящей в усеченный конус 8 ее заднего участка. Входные части 5 рабочих лопаток консольно выступают перед входным участком втулки и окружены по периферии кольцевой камерой 2. Отношение длины а входной части 5 рабочей лопатки к длине b ее хорды 9 лежит в интервале от 0,3 до 0,5. Отношение внутреннего диаметра d консольно выступающих входных частей 5 рабочих лопаток к их наружному диаметру D лежит в интервале от 0,35 до 0,55.
Перед рабочим колесом установлен входной направляющий аппарат 10 с цилиндрической втулкой 11, окруженной с зазором 12 консольно выступающими входными частями 5 рабочих лопаток. На фигуре 4 показана аэродинамическая характеристика 13 предложенного осевого вентилятора и аэродинамическая характеристика 14 вентилятора-прототипа. Характеристика сети обозначена позицией 15, точки пересечения ее с характеристиками 13 и 14 предложенного и известного вентилятора-прототипа обозначены позициями 16 и 17, соответственно. Аэродинамические характеристики изображены на графике производительности 18 и давления 19. Расположение рабочих лопаток на втулке согласно прототипу показано на фигуре 3 пунктирными линиями.
Осевой вентилятор работает следующим образом. При вращении рабочего колеса 4 входные части 5 рабочих лопаток вращаются в пространстве, не ограниченном внутренней поверхностью корпуса и наружной поверхностью втулки, т.е. в пространстве большего объема, по сравнению с пространством, в котором вращаются лопатки в вентиляторе-прототипе. В результате уменьшаются аэродинамические потери и, соответственно, повышаются давление и производительность вентилятора. Как видно на фигуре 4 рабочая точка 16, т.е. точка пересечения характеристики сети 15 с аэродинамической характеристикой 13 предложенного осевого вентилятора находится выше рабочей точки 17, т.е. точки пересечения характеристики сети 15 с аэродинамической характеристикой 14 вентилятора-прототипа. Это показывает, что предложенный вентилятор имеет лучшие аэродинамические характеристики и, соответственно, повышенные давление и производительность.