КАНАЛЬНЫЙ ВЕНТИЛЯТОР

Полезная модель относится к вентиляторной технике, а именно, к канальным вентиляторам с радиальным рабочим колесом.
Из уровня техники известны канальные вентиляторы с радиальным рабочим колесом. Так, из описания изобретения к патенту РФ №2135837, МПК F 04 D 17/08, дата публикации 27.08.99, известен канальный вентилятор, содержащий корпус, двигатель, рабочее колесо и всасывающий патрубок, корпус выполнен с цилиндрической поверхностью канала, рабочее колесо кинематически связано с двигателем, содержит основной и покрывной диски и размещенные между ними загнутые назад лопатки, всасывающий патрубок расположен на одном из торцев корпуса и выполнен симметричным и с криволинейным профилем в диаметральном сечении, с образованием конфузорного зазора между поверхностями покрывного диска и всасывающего патрубка, ось вращения рабочего колеса параллельна оси симметрии всасывающего патрубка. Недостатком изобретения, принятого за наиболее близкий аналог, является ограничение размеров поперечного сечения канала в корпусе до 1,5 диаметров рабочего колеса, что приводит к необходимости изготовления дополнительных переходников при соединении вентилятора с воздуховодами с прямоугольным сечением каналов при соотношении длины сторон канала более 1,4.
Решаемой технической задачей является создание канального вентилятора с корпусом с разными поперечными сечениями.
Технический результат заключается в обеспечении статического давления в канальном вентиляторе с корпусом прямоугольного сечения при сохранении производительности, и возможности соединения канального
вентилятора с воздуховодом соответствующего прямоугольного сечения без дополнительных переходников.
Раскрытие полезной модели.
2
Канальный вентилятор, как и в наиболее близком аналоге, содержит корпус, двигатель, рабочее колесо и всасывающий патрубок, корпус выполнен с цилиндрической поверхностью канала, рабочее колесо кинематически связано с двигателем, содержит основной и покрывной диски и размещенные между ними загнутые назад лопатки, всасывающий патрубок расположен на одном из торцев корпуса, выполнен симметричным и с криволинейным профилем в диаметральном сечении с образованием конфузорного зазора между поверхностями покрывного диска и всасывающего патрубка, ось вращения рабочего колеса параллельна оси симметрии всасывающего патрубка, но, в отличие от наиболее близкого аналога, поверхности канала в корпусе выполнены плоскими, при этом длины большей А и меньшей В сторон и диаметр рабочего колеса D взаимосвязаны между собой следующим образом: 1,5≤А/В≤2,2; 1,15≤B/D≤1,45; 4AB/πD≥2,4.
Канальный вентилятор характеризуется тем, что на торцах корпуса закреплены соединительные фланцы.
Канальный вентилятор характеризуется тем, что с внешней стороны корпуса установлены панели, содержащие теплоизоляционный и/или звукопоглощающий материал.
Канальный вентилятор характеризуется тем, что лопатки рабочего колеса выполнены плоскими.
Канальный вентилятор характеризуется тем, что образующая криволинейного покрывного диска на участке крепления лопаток рабочего колеса выполнена в соответствии с уравнениями:
у=(0,29±0,01)х+0,37
z=(-0,39±0,01)x-0,27
2
2
2
r=x+у,
где: z=Z/D - относительная координата, направленная вдоль оси вращения рабочего колеса в направлении от основного диска к входу в рабочее колесо;
x=X/D - относительная координата, перпендикулярная оси вращения рабочего колеса;
y=Y/D - относительная координата, перпендикулярная оси z и оси х;
r=R/D - относительный радиус рабочего колеса,
R - текущий радиус рабочего колеса;
X, Y, Z- текущие координаты;
D - диаметр рабочего колеса.
Канальный вентилятор характеризуется тем, что в канале корпуса установлен экран, соединенный с корпусом с образованием полости между экраном, корпусом и всасывающим патрубком, при этом кромка экрана расположена на расстоянии 0.01...0.10 ширины лопаток рабочего колеса от покрывного диска в сторону основного диска и отстоит от указанных лопаток на 0.05...0.10 диаметра рабочего колеса.
Канальный вентилятор характеризуется тем, что он оснащен направляющим аппаратом, выполненным в виде, по меньшей мере, одной пластины, установленной в канале корпуса между всасывающим патрубком и покрывным диском рабочего колеса, при этом, по меньшей мере, одна из пластин направляющего аппарата установлена перед конфузорным зазором.
Канальный вентилятор характеризуется тем, что он оснащен направляющим аппаратом, размещенным в полости между экраном, корпусом и всасывающим патрубком и выполненным в виде по меньшей мере, двух пластин, соединенных со стенками корпуса и/или экрана, при этом одна из кромок указанных пластин расположена между торцем корпуса всасывающего патрубка и кромкой покрывного диска со стороны входа в рабочее колесо, и началом лопаток рабочего колеса со стороны покрывного диска.
Полезная модель поясняется чертежами.
На фиг.1 показан продольный разрез канального вентилятора.
На фиг.2 показан вид А на фиг.1.
На фиг.3 показан разрез Б-Б на фиг.1 в варианте выполнения корпуса с панелями с теплоизоляционным и/или звукопоглощающим материалом.
На фиг.4 показан выносной элемент Д на фиг.1.
На фиг.5 показан выносной элемент В на фиг.1.
На фиг.6 показан выносной элемент Г на фиг.1.
На фиг.7 показан выносной элемент Е на фиг.2.
Осуществление полезной модели.
pК
2
Канальный вентилятор содержит корпус 1, двигатель 2, рабочее колесо 3 и всасывающий патрубок 4 (фиг.1). Корпус 1 выполнен с каналом 5 (фиг.2, 3), имеющим плоские поверхности с контуром в поперечном сечении в виде прямоугольника (т.е. с цилиндрической поверхностью канала с основанием в виде прямоугольника). Рабочее колесо 3 содержит основной 6 и покрывной 7 диски, размещенные между ними лопатки 8, загнутые назад по направлению вращения колеса (фиг.3), и кинематически связано с двигателем 2, например, посредством ступицы 9, закрепленной на основном диске 6 и соединенной с валом 10 двигателя 2 (фиг.4). Всасывающий патрубок 4 расположен в торце корпуса 1 и выполнен с криволинейным профилем в диаметральном сечении, с образованием конфузорного зазора 11 между поверхностями покрывного диска 7 и всасывающего патрубка 4 (фиг.3). Ось 12 вращения рабочего колеса 3, как правило, совпадает с осью симметрии всасывающего патрубка 4, или параллельна ей. Корпус 1 выполнен таким образом, что в поперечном сечении корпуса (фиг.3) длина А, В соответственно большой и малой стороны канала 5, отношение длины малой стороны В канала 5 к диаметру D рабочего колеса 3 и отношение площади S==AB поперечного сечения канала 5 к площади S=πD/4 рабочего колеса 3 (соответствующей площади, ограниченной окружностью, описываемой концевыми частями лопаток 8) соответствуют условиям:
pК
1,5≤A/B≤,2,2; 1,15≤B/D<1,45; S/S≥2,4.
Для соединения с воздуховодами на торцах корпуса 1 закреплены соединительные фланцы 13. С внешней стороны корпуса 1 могут устанавливаться панели 14, содержащие теплоизоляционный и звукопоглощающий материал (фиг.3).
2
2
2
Рабочее колесо 3 может выполняться с плоскими лопатками 8. Для обеспечения пересечения плоских лопаток 8 с поверхностью покрывного диска 7 по прямой, образующая покрывного диска 7 на участке крепления лопаток 8 рабочего колеса 3 выполнена в соответствии с уравнениями у=(0,29±0,01)х+0,37; z=(-0,39±0,01)x-0,27; r=х+у.
Кроме того, в канале 5 канального вентилятора может устанавливаться экран 15, соединенный со стенками корпуса 1 (фиг.1), кромка 16 которого обращена к лопаткам 8 и удалена от покрывного диска 7 в сторону основного диска б на расстояние L, равное 0.01...0.10 ширины Длопаток 7 на его внешнем диаметре D, а от лопаток 8 на расстояние С, равное 0.05...0.10 диаметра D рабочего колеса 3: L=(0.01...0.10)H; C=(0.05...0.10)D (фиг.6), При этом между экраном 15, корпусом 1, всасывающим патрубком 4 и поверхностью покрывного диска 7 образуется полость 17 (фиг.1).
Канальный вентилятор может оснащаться направляющим аппаратом, выполненным в виде, по меньшей мере, одной пластины 18, установленной в канале 5 корпуса 1 между всасывающим патрубком 4 и покрывным диском 7 рабочего колеса 3. По меньшей мере, одна из пластин 18 направляющего аппарата установлена перед конфузорным зазором 11 (фиг.1, 5).
При выполнении канального вентилятора с экраном 15 направляющий аппарат расположен в полости 17 и содержит, по меньшей мере, две пластины 19, соединенные со стенками корпуса 1 и/или экраном 15. Кромка 20 пластины 19 расположена между кромкой 21 покрывного диска 7 со стороны всасывающего патрубка 4 и началом лопаток 8 рабочего колеса 3 со стороны покрывного диска 7.
2
2
2
2
РК
PК
В предпочтительном варианте выполнения канальный вентилятор содержит рабочее колесо 3 с не менее, чем 9 загнутыми назад плоскими лопатками 8, имеющих ширину H>0,3D, образующая покрывного диска 7 соответствует уравнениям у=(0,29±0,01)х+0,37, z=(-0,39±0,01)x-0,27, r=x+y, что обеспечивает пересечение кромки лопатки 8 с поверхностью покрывного диска 7 по прямой (технологические погрешности при изготовлении покрывного диска 7 и износ оснастки, использующейся при его изготовлении могут составлять: ±0,01х), между покрывным диском 7 и всасывающим патрубком 4 имеется конфузорный зазор 11. На торцах корпуса 1 установлены фланцы 13, внутри канала 5 перед конфузорным зазором 11 установлены пластины 17 направляющего аппарата. На стенках корпуса 1 закреплены панели 14 с теплоизоляционным и звукопоглощающим материалом. Соотношения сторон А, В канала 5 корпуса 1, длины В малой стороны к диаметру D рабочего колеса 3 и площади S поперечного сечения канала 5 к площади S рабочего колеса 3 выполнены равными: А/В=2, B/D=1,25, S/S=4AB/πD=4.
2
Канальный вентилятор работает следующим образом. При вращении рабочего колеса 3 течение на выходе из рабочего колеса 3 имеет кинетическую энергию вращения и создает динамическое давление ρu/2, где ρ - плотность воздуха, u - касательная скорость на внешнем диаметре рабочего колеса 3. За счет конфузорного кольцевого зазора 11 и пластин 18 направляющего аппарата, установленных перед конфузорным зазором 11, поток тормозится, повышается статическое давление и вследствие разности статического давления перед конфузорным зазором 11 и на внутренней поверхности покрывного диска 7 формируется кольцевая струя воздуха, истекающая из конфузорного кольцевого зазора 11 на внутреннюю поверхность покрывного диска 7. При этом затягивается отрыв пограничного слоя (потока) на внутренней поверхности покрывного диска 7, что позволяет увеличить ширину лопаток рабочего колеса, вплоть до 0,38
РК
PK
PK
диаметра рабочего колеса 3: H=0,38D. При соотношении площади S поперечного сечения канала 5 корпуса 1 к площади S рабочего колеса, равном S/S≥2,4, поток за рабочим колесом 3 расширяется, скорость потока снижается, и повышается статическое давление. При этом, как показали исследования, форма поперечного сечения канала 5 играет не основную роль в восстановлении давления. Это позволяет выполнять канал 5 различной формы. При выполнении поверхности канала 5 цилиндрической снижаются потери на аэродинамическое сопротивление и повышается эффективность вентилятора, причем контур поперечного сечения канала 5 может быть в виде окружности с направляющим аппаратом, содержащим, например, лопатки 18, эллипса, квадрата, многоугольника, прямоугольника и т.п., и вписываться либо совпадать с контуром воздуховодов, без использования дополнительных переходников. Однако расстояние от лопаток 8 рабочего колеса 3 до стенок канала 5 влияет на потери энергии потока. Экспериментально установлено, что при расстоянии от стенок канала 5 до рабочего колеса 3 меньшем, чем 0,075 диаметра рабочего колеса 3 (что соответствует условия 1,15≤B/D) потери начинают интенсивно возрастать, а при увеличении расстояния более, чем на 0,22 диаметра (что соответствует условия B/D≤1,45} скорость потока в канале за рабочим колесом 3 существенно уменьшается и потери снижаются существенно. Принимая во внимание соотношение площадей сечения канала 5 и рабочего колеса 3, соотношение длины большей и меньшей сторон канала 5 должно быть в указанных пределах: 1,5≤А/В≤2,2; S/S≥2,4.
Наличие на торцах корпуса 1 фланцев 13 повышает технологичность соединения канального вентилятора к воздуховодам и другим агрегатам вентиляционных установок (калориферам, фильтрам, глушителям и др.). Выполнение корпуса 1 с панелями 14, содержащие теплоизоляционный и звукопоглощающий материал, снижает шум и повышает потребительские свойства вентилятора (фиг.3). Выполнение рабочего колеса 3 с плоскими лопатками 8 повышает технологичность вентилятора. При выполнении
2
2
2
поверхности покрывного диска 7 на участке крепления лопаток 8 с образующей, соответствующей уравнениям: по прямой у=(0,29±0,01)х+0,37, z=(-0,39±0,01)x-0,27, r=x+y, (данные уравнения могут быть получены простыми линейными преобразованиями системы координат, величина ±0,01 учитывает возможные технологические погрешности изготовления рабочего колеса 3) обеспечивается соединение лопаток 8 с поверхностью покрывного 7 диска по прямой, что повышает технологичность изготовления вентилятора.
Оснащение вентилятора экраном 15, соединенным со стенками корпуса 1 (фиг.1, 6) с кромками 16, обращенными к лопаткам 8 и внешней поверхности покрывного диска 7 рабочего колеса 3, и расположенными на расстоянии L=(0.01...0.10)H от покрывного диска 6 в сторону основного диска 7 и от лопаток 8 на расстоянии C=(0.05...0.10)D приводит к повышению давления в полости 17, что увеличивает интенсивность струи, выдуваемой из конфузорного кольцевого зазора 11. Установка в полости 17 направляющего аппарата, содержащего, по меньшей мере, две пластины 18, соединенные со стенками корпуса 1, и с кромкой 19, расположенной между торцем корпуса 1 и кромкой 21 покрывного диска 7 со стороны всасывающего коллектора 4 и началом лопаток 8 рабочего колеса 3 со стороны покрывного диска 7, дополнительно затормаживает поток, что повышает статическое давление в полости увеличивает интенсивность струи, формирующейся в конфузорном зазоре 11 и выдуваемой на поверхность покрывного диска 7.
Полезная модель может быть осуществлена на любом специализированном предприятии. Представленная в описании полезной модели совокупность признаков достаточна для создания канальных вентиляторов в прямоугольном корпусе в широком диапазоне соотношения сторон канала 5 без дополнительного изобретательского творчества.