Канальный вентилятор (варианты)
Номер патента: 10790
Опубликовано: 30.06.2008
Авторы: Караджи Вячеслав Георгиевич, Московко Юрий Георгиевич
Текст
(51) МПК (2006) НАЦИОНАЛЬНЫЙ ЦЕНТР ИНТЕЛЛЕКТУАЛЬНОЙ СОБСТВЕННОСТИ(71) Заявители Караджи Вячеслав Георгиевич Московко Юрий Георгиевич Балакирев Евгений Борисович(72) Авторы Караджи Вячеслав Георгиевич Московко Юрий Георгиевич(73) Патентообладатели Караджи Вячеслав Георгиевич Московко Юрий Георгиевич Балакирев Евгений Борисович(57) 1. Канальный вентилятор, содержащий корпус, двигатель, рабочее колесо и всасывающий патрубок, причем корпус выполнен с прямоугольным контуром канала в поперечном сечении, перпендикулярном оси вращения рабочего колеса, 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, отличающийся тем, что поверхности канала в корпусе выполнены плоскими, при этом длины большей А и меньшей В сторон канала и диаметр рабочего колесавзаимосвязаны между собой следующими соотношениями 10790 1 2008.06.30 1,5/В 2,2 1,15/1,45 4/22,4. 2. Канальный вентилятор по п. 1, отличающийся тем, что на торцах корпуса закреплены соединительные фланцы. 3. Канальный вентилятор по п. 1 или 2, отличающийся тем, что с внешней стороны корпуса установлены панели, содержащие теплоизоляционный и/или звукопоглощающий материал. 4. Канальный вентилятор по п. 1, отличающийся тем, что лопатки рабочего колеса выполнены плоскими. 5. Канальный вентилятор по п. 1, отличающийся 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. 6. Канальный вентилятор по любому из пп. 1, 4, 5, отличающийся тем, что 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 кольцевым зазором. 7. Канальный вентилятор по п. 5, отличающийся тем, что 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. 8. Канальный вентилятор, содержащий корпус, кинематически связанное с двигателем рабочее колесо, образованное основным и покрывным дисками и размещенными между дисками загнутыми назад лопатками, симметричный входной коллектор, расположенный на одном из торцев корпуса, выполненный с криволинейным профилем в диаметральном сечении с образованием конфузорного зазора между поверхностями покрывного диска и входного коллектора, при этом ось вращения рабочего колеса параллельна или совпадает с осью симметрии входного коллектора, между входным коллектором и покрывным диском образована вихревая полость, а между стенками корпуса - канал, отличающийся тем,что оснащен установленным в вихревой полости, по меньшей мере, одним вихрегасителем, а площадь канала в сечении, перпендикулярном оси симметрии входного коллектора в месте установки рабочего колеса, составляет не менее 2,4 площади окружности, описываемой концами лопаток рабочего колеса. 9. Канальный вентилятор по п. 8, отличающийся тем, что вихрегаситель выполнен в виде направляющего аппарата, содержащего, по меньшей мере, одну пластину, расположенную в вихревой полости вдоль короткой стороны канала. 10. Канальный вентилятор по п. 9, отличающийся тем, что, по меньшей мере, одна из пластин направляющего аппарата соединена со стенкой корпуса и с входным коллектором. 11. Канальный вентилятор по п. 8 или 9, отличающийся тем, что минимальное расстояние между стенками канала в сечении, перпендикулярном оси симметрии входного коллектора в месте установки рабочего колеса, не превосходит 1,15 диаметра окружности,описываемой концами лопаток рабочего колеса. 12. Канальный вентилятор по п. 8 или 9, отличающийся тем, что канал в корпусе вентилятора выполнен с плоскими стенками. 13. Канальный вентилятор по п. 8 или 9, отличающийся тем, что на торцах корпуса закреплены соединительные фланцы. 2 10790 1 2008.06.30 14. Канальный вентилятор по п. 8 или 9, отличающийся тем, что с внешней стороны корпуса установлены панели, содержащие теплоизоляционный и/или звукопоглощающий материал. 15. Канальный вентилятор по п. 8, отличающийся тем, что лопатки рабочего колеса выполнены плоскими. 16. Канальный вентилятор по п. 15, отличающийся тем, что образующая криволинейного покрывного диска на участке крепления лопаток рабочего колеса соответствует следующим уравнениям у(0,290,01)0,37(-0,390,01) - 0,27 222,где/ - относительная координата, направленная вдоль оси вращения рабочего колеса в направлении от основного диска ко входу в рабочее колесо/ - относительная координата, перпендикулярная оси вращения рабочего колеса/ - относительная координата, перпендикулярная осями/ - относительный радиус рабочего колеса- текущий радиус рабочего колеса, У,- текущие координаты- диаметр рабочего колеса. 17. Канальный вентилятор по п. 8 или 9, отличающийся 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 0,010,10 ширины лопаток рабочего колеса от покрывного диска в сторону основного диска и отстоит от указанных лопаток не ближе, чем на 0,01 диаметра рабочего колеса. 18. Канальный вентилятор по п. 8 или 9, отличающийся тем, что, по меньшей мере,одна из стенок корпуса выполнена съемной. 19. Канальный вентилятор по п. 8 или 9, отличающийся тем, что соединительный фланец, расположенный с противоположной стороны от входного коллектора, оснащен элементами для крепления заглушки. 20. Канальный вентилятор, содержащий корпус, кинематически связанное с двигателем рабочее колесо, образованное основным и покрывным дисками и размещенными между дисками загнутыми назад лопатками, симметричный входной коллектор, расположенный на одном из торцев корпуса, выполненный с криволинейным профилем в диаметральном сечении с образованием, по меньшей мере, на одном участке дуги покрывного диска рабочего колеса конфузорного зазора между поверхностями покрывного диска и входного коллектора, при этом ось вращения рабочего колеса параллельна оси симметрии входного коллектора, между входным коллектором и покрывным диском образована вихревая полость, отличающийся тем, что оснащен, по меньшей мере, одним дополнительным рабочим колесом и, по меньшей мере, одним вихрегасителем, установленным в вихревой полости, а площадь канала, образованного между стенками корпуса в сечении, перпендикулярном оси вращения и проходящем через лопатки рабочего колеса,составляет не менее 2,4 площади окружности, описываемой концами лопаток рабочего колеса, установленного в данном канале. 21. Канальный вентилятор по п. 20, отличающийся тем, что вихрегаситель выполнен в виде направляющего аппарата, содержащего, по меньшей мере, одну пластину, расположенную, по меньшей мере, в одной вихревой полости вдоль короткой стороны канала. 22. Канальный вентилятор по п. 20, отличающийся тем, что содержит перегородку,отделяющую соседние рабочие колеса друг от друга, а вихрегаситель расположен, по меньшей мере, в одной из вихревых полостей, образованных между входным коллектором, стенками канала и перегородкой. 23. Канальный вентилятор по п. 20 или 21, отличающийся тем, что минимальное расстояние между стенками канала в сечении, перпендикулярном оси симметрии входного 3 10790 1 2008.06.30 коллектора в месте установки рабочего колеса, не превосходит 1,15 диаметра окружности,описываемой концами лопаток рабочего колеса. 24. Канальный вентилятор по п. 20, отличающийся тем, что он содержит, по меньшей мере, один дополнительный входной коллектор. 25. Канальный вентилятор по п. 24, отличающийся тем, что входные коллекторы и рабочие колеса расположены попарно, при этом ось симметрии входного коллектора и ось вращения соответствующего ему рабочего колеса находятся на одной прямой. 26. Канальный вентилятор по п. 22, отличающийся тем, что, по меньшей мере, одна из пластин направляющего аппарата соединена с входным коллектором и со стенкой канала, образованного между стенками корпуса и перегородки. 27. Канальный вентилятор по п. 22, отличающийся тем, что перегородка установлена под наклоном к стенке корпуса. 28. Канальный вентилятор по любому из пп. 20, 22, 24, отличающийся тем, что поверхности стенок каналов, образованных стенками корпуса и/или перегородок, выполнены плоскими. 29. Канальный вентилятор по любому из пп. 20, 22, 24, отличающийся тем, что рабочие колеса выполнены с одинаковыми диаметрами. 30. Канальный вентилятор по любому из пп. 20, 22, 24, отличающийся тем, что ось каждого рабочего колеса соединена с валом двигателя. 31. Канальный вентилятор по п. 20, отличающийся тем, что, по меньшей мере, одна из стенок корпуса выполнена съемной. 32. Канальный вентилятор по п. 31, отличающийся тем, что соединительный фланец,расположенный с противоположной стороны от входного коллектора, оснащен элементами для крепления заглушки. Приоритет установлен пп. 1-7 - 2005.03.30. пп. 8-32 - 2004.07.16. Группа изобретений относится к вентиляционной технике, а именно к канальным вентиляторам с радиальным рабочим колесом. Из уровня техники известны канальные вентиляторы с радиальным рабочим колесом. Так, из описания изобретения 1 известен канальный вентилятор, содержащий корпус,кинематически связанное с двигателем рабочее колесо, образованное всасывающим патрубком (или входным коллектором), основным и покрывным дисками и размещенными между дисками загнутыми назад лопатками, симметричный входной коллектор, расположенный на одном из торцев корпуса, выполненный с криволинейным профилем в диаметральном сечении с образованием конфузорного зазора между поверхностями покрывного диска и входного коллектора, при этом ось вращения рабочего колеса параллельна или совпадает с осью симметрии входного коллектора, между входным коллектором и покрывным диском образована вихревая полость, а между стенками корпуса - канал. Недостатком изобретения 1, 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. Кроме того, недостаток наиболее близкого аналога 1 состоит в больших размерах поперечного сечения канала, что усложняет использование вентилятора в системах с воздуховодами с большой величиной соотношения сторон и при ограниченных размерах по высоте. 4 10790 1 2008.06.30 Решаемой технической задачей является создание канального вентилятора с корпусом с разными поперечными сечениями, в частности с большой величиной соотношения сторон (узким корпусом). Технический результат заключается в обеспечении статического давления в канальном вентиляторе с большой величиной соотношения сторон (узким корпусом) при сохранении производительности, в частности с корпусом прямоугольного сечения при сохранении производительности. Технический результат заключается также в обеспечении возможности соединения канального вентилятора с воздуховодом соответствующего прямоугольного сечения без дополнительных переходников. Раскрытие вариантов изобретений. Канальный вентилятор по 1 варианту, как и наиболее близкий аналог 1, содержит корпус, двигатель, рабочее колесо и всасывающий патрубок, корпус выполнен с прямоугольным контуром канала в поперечном сечении, перпендикулярном оси вращения рабочего колеса, 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 или совпадает с осью симметрии всасывающего патрубка, но в отличие от наиболее близкого аналога 1 поверхности канала в корпусе выполнены плоскими, при этом длины А и В большей и меньшей сторон канала и диаметр рабочего колесавзаимосвязаны между собой следующими соотношениями 1,5 А/В 2,2 1,15/1,45 4/22,4. Канальный вентилятор по 1-му варианту характеризуется тем, что на торцах корпуса закреплены соединительные фланцы. При этом с внешней стороны корпуса установлены панели, содержащие теплоизоляционный и/или звукопоглощающий материал. Канальный вентилятор по 1-му варианту характеризуется тем, что лопатки рабочего колеса выполнены плоскими. Канальный вентилятор по 1-му варианту 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 кольцевым зазором. Канальный вентилятор по 1-му варианту 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 0,010,10 ширины лопаток рабочего колеса от покрывного диска в сторону основного диска и отстоит от указанных лопаток на 0,050,10 диаметра рабочего колеса. В этом случае канальный вентилятор 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 торцом корпуса всасывающего патрубка и кромкой покрывного диска со стороны входа в рабочее колесо, и началом лопаток рабочего колеса со стороны покрывного диска. Канальный вентилятор по 2-му варианту, как и наиболее близкий аналог 1, содержит корпус, кинематически связанное с двигателем рабочее колесо, образованное основным и покрывным дисками и размещенными между дисками загнутыми назад лопатками, симметричный входной коллектор, расположенный на одном из торцев корпуса, выполненный с криволинейным профилем в диаметральном сечении с образованием конфузорного 5 10790 1 2008.06.30 зазора между поверхностями покрывного диска и входного коллектора, при этом ось вращения рабочего колеса параллельна или совпадает с осью симметрии входного коллектора, между входным коллектором и покрывным диском образована вихревая полость, а между стенками корпуса - канал, но в отличие от наиболее близкого аналога 1 вентилятор оснащен установленным в вихревой полости, по меньшей мере, одним вихрегасителем, а площадь канала в сечении, перпендикулярном оси симметрии входного коллектора в месте установки рабочего колеса, составляет не менее 2,4 площади окружности, описываемой концами лопаток рабочего колеса. Канальный вентилятор по 2-му варианту характеризуется тем, что вихрегаситель выполнен в виде направляющего аппарата, содержащего, по меньшей мере, одну пластину,расположенную в вихревой полости вдоль короткой стороны канала. Канальный вентилятор по 2-му варианту характеризуется тем, что, по меньшей мере,одна из пластин направляющего аппарата соединена со стенкой корпуса и с входным коллектором. При этом минимальное расстояние между стенками канала в сечении, перпендикулярном оси симметрии входного коллектора в месте установки рабочего колеса, не превосходит 1,15 диаметра окружности, описываемой концами лопаток рабочего колеса. Кроме того, канал в корпусе вентилятора выполнен с плоскими стенками. Канальный вентилятор по 2-му варианту характеризуется тем, что на торцах корпуса закреплены соединительные фланцы. Канальный вентилятор по 2-му варианту характеризуется тем, что с внешней стороны корпуса установлены панели, содержащие теплоизоляционный и/или звукопоглощающий материал. Канальный вентилятор по 2-му варианту характеризуется тем, что лопатки рабочего колеса выполнены плоскими. При этом образующая криволинейного покрывного диска на участке крепления лопаток рабочего колеса выполнена в соответствии с уравнениями у(0,290,01)0,37(-0,390,01) - 0,27 222,где/ - относительная координата, направленная вдоль оси вращения рабочего колеса в направлении от основного диска ко входу в рабочее колесо/ - относительная координата, перпендикулярная оси вращения рабочего колеса/ - относительная координата, перпендикулярная осями/ - относительный радиус рабочего колеса- текущий радиус рабочего колеса, ,- текущие координаты- диаметр рабочего колеса. Канальный вентилятор по 2-му варианту характеризуется тем, что в канале установлен экран, соединенный с корпусом с образованием полости между экраном, корпусом и всасывающим патрубком, при этом кромка экрана расположена на расстоянии 0,010,10 ширины лопаток рабочего колеса от покрывного диска в сторону основного диска и отстоит от указанных лопаток не ближе, чем на 0,01 диаметра рабочего колеса. Канальный вентилятор по 2-му варианту характеризуется тем, что, по меньшей мере,одна из стенок корпуса выполнена съемной. Канальный вентилятор по 2-му варианту характеризуется тем, что соединительный фланец, расположенный с противоположной стороны от входного коллектора, оснащен элементами для крепления заглушки. Канальный вентилятор по 3-му варианту, как и наиболее близкий аналог 1, содержит корпус, кинематически связанное с двигателем рабочее колесо, образованное основным и 6 10790 1 2008.06.30 покрывным дисками и размещенными между дисками загнутыми назад лопатками, симметричный входной коллектор, расположенный на одном из торцев корпуса, выполненный с криволинейным профилем в диаметральном сечении с образованием, по меньшей мере, на одном участке дуги покрывного диска рабочего колеса конфузорного зазора между поверхностями покрывного диска и входного коллектора, при этом ось вращения рабочего колеса параллельна оси симметрии входного коллектора, между входным коллектором и покрывным диском образована вихревая полость, но в отличие от наиболее близкого аналога 1 вентилятор оснащен, по меньшей мере, одним дополнительным рабочим колесом и, по меньшей мере, одним вихрегасителем, установленным в вихревой полости, а площадь канала, образованного между стенками корпуса в сечении, перпендикулярном оси вращения и проходящем через лопатки рабочего колеса, составляет не менее 2,4 площади окружностей, описываемых концами лопаток рабочего колеса, установленного в данном канале. Канальный вентилятор по 3-му варианту характеризуется тем, что вихрегаситель выполнен в виде направляющего аппарата, содержащего, по меньшей мере, одну пластину,расположенную, по меньшей мере, в одной вихревой полости вдоль короткой стороны канала. При этом, по меньшей мере, одна из пластин направляющего аппарата соединена с входным коллектором и со стенкой канала, образованного между стенками корпуса и перегородки. Кроме того, минимальное расстояние между стенками канала в сечении, перпендикулярном оси симметрии входного коллектора в месте установки рабочего колеса, не превосходит 1,15 диаметра окружности, описываемой концами лопаток рабочего колеса. Канальный вентилятор по 3-му варианту характеризуется тем, что он содержит, по меньшей мере, один дополнительный входной коллектор. При этом входные коллекторы и рабочие колеса расположены попарно, а ось симметрии входного коллектора и ось вращения соответствующего ему рабочего колеса находятся на одной прямой. Канальный вентилятор по 3-му варианту характеризуется тем, что соседние рабочие колеса отделены друг от друга перегородкой, а вихрегаситель расположен, по меньшей мере, в одной из вихревых полостей, образованных между входным коллектором, стенками канала и перегородкой. При этом перегородка установлена под наклоном к стенке корпуса. Канальный вентилятор по 3-му варианту характеризуется тем, что поверхности стенок каналов, образованных между стенками корпуса и/или перегородок, выполнены плоскими. Канальный вентилятор по 3-му варианту характеризуется тем, что рабочие колеса выполнены с одинаковыми диаметрами. Канальный вентилятор по 3-му варианту характеризуется тем, что ось каждого рабочего колеса соединена с валом двигателя. Канальный вентилятор по 3-му варианту характеризуется тем, что, по меньшей мере,одна из стенок корпуса выполнена съемной. При этом соединительный фланец, расположенный с противоположной стороны от входного коллектора, оснащен элементами для крепления заглушки. Группа изобретений поясняется чертежами. На фиг. 1 показан продольный разрез канального вентилятора по 1-му варианту. На фиг. 2 показан продольный разрез канального вентилятора по 2-му или 3-му вариантам. На фиг. 3 показан продольный разрез канального вентилятора по 2-му или 3-му вариантам при выполнении вентилятора с экраном. На фиг. 4 показан продольный разрез канального вентилятора по 2-му или 3-му вариантам при выполнении вихрегасителя в виде кожуха. 7 10790 1 2008.06.30 На фиг. 5 показан вид А на фиг. 1, 2, 3, 4 вентилятора по 2-му варианту. На фиг. 6 показан разрез Б-Б на фиг. 1 при выполнении корпуса с панелями с теплоизоляционным и/или звукопоглощающим материалом. На фиг. 7 показан разрез В-В на фиг. 2, 3, 4 при выполнении корпуса с панелями с теплоизоляционным и/или звукопоглощающим материалом. На фиг. 8 показан выносной элемент Г на фиг. 1, 2, 3, 4. На фиг. 9 показан выносной элемент Д на фиг. 1, 2. На фиг. 10 показан выносной элемент Е на фиг. 5. На фиг. 11 показан выносной элемент Ж на фиг. 1, 3. На фиг. 12 показан разрез В-В на фиг. 2 вентилятора по 3-му варианту выполнения с перегородкой, соединяющей длинные стороны корпуса. На фиг. 13 показан разрез В-В на фиг. 2 вентилятора по 3-му варианту выполнения с наклонной перегородкой между длинными сторонами корпуса. На фиг. 14 показан разрез И-И на фиг. 3, 4 вентилятора по 3-му варианту выполнения с перегородкой, соединяющей короткие стороны корпуса. На фиг. 15 представлена зависимость коэффициента статического давленияот относительной площади /К при. На фиг. 16 представлена зависимость коэффициента статического давленияот относительной площади /К при. На фиг. 17 представлена зависимость коэффициента статического давленияот коэффициента производительностипри различном выполнении пластин вихрегасителя. На фиг. 18 представлена зависимость статического давленияот производительностиканального вентилятора с двумя рабочими колесами. Осуществление группы изобретений. Канальный вентилятор (фиг. 15) по каждому из вариантов группы изобретений содержит корпус 1, двигатель 2, рабочее колесо 3 и всасывающий патрубок (или входной коллектор) 4. Корпус 1 выполнен с каналом 5. В общем случае канал 5 имеет произвольную форму, однако в предпочтительном варианте выполнения - цилиндрическую форму с контуром в основании в виде прямоугольника, трапеции, овала, эллипса и т.п. При поперечном сечении канала 5 с контуром в виде прямоугольника (т.е. с цилиндрической поверхностью канала с основанием в виде прямоугольника) канал 5 имеет плоские поверхности. Рабочее колесо 3 содержит основной 6 и покрывной 7 диски, размещенные между ними лопатки 8, загнутые назад по направлению вращения колеса (фиг. 6, 7), и кинематически связано с двигателем 2, например, посредством ступицы 9, закрепленной на основном диске 6 и соединенной с валом 10 двигателя 2 (фиг. 8). 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. 9). Ось 12 вращения рабочего колеса 3, как правило,совпадает с осью симметрии всасывающего патрубка 4 или параллельна ей. Корпус 1 выполнен в поперечном сечении корпуса прямоугольной формы (фиг. 5, 6, 7) с длиной А, В соответственно большой и малой стороны канала 5. Для соединения с воздуховодами на торцах корпуса 1 закреплены соединительные фланцы 13 (фиг. 14, 10). С внешней стороны корпуса 1 могут устанавливаться панели 14, содержащие теплоизоляционный и звукопоглощающий материал (фиг. 6, 7). 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(0,290,01)0,37(-0,390,01)-0,27 222,где / - относительная координата, направленная вдоль оси 12 вращения рабочего колеса 3 в направлении от основного диска 6 ко входу в рабочее колесо 3 8 10790 1 2008.06.30/ - относительная координата, перпендикулярная оси 12 вращения рабочего колеса 3/ - относительная координата, перпендикулярная осями/ - относительный радиус рабочего колеса 3- текущий радиус рабочего колеса 3, ,- текущие координаты- диаметр рабочего колеса 3. Кроме того, в канале 5 канального вентилятора может устанавливаться экран 15, соединенный со стенками корпуса 1 (фиг. 1, 3), кромка 16 которого обращена к лопаткам 8 и удалена от покрывного диска 7 в сторону основного диска 6 на расстояние , равное 0,010,10 ширины Н лопаток 8 на его внешнем диаметре , а от лопаток 8 на расстояние С, равное 0,050,10 диаметрарабочего колеса 3(0,010,10)(0,050,10)(фиг. 11). При этом между экраном 15, корпусом 1, всасывающим патрубком 4 и поверхностью покрывного диска 7 образуется вихревая полость 17 (фиг. 1, 3). Вихревая полость 17 также имеется между всасывающим патрубком 4 и покрывным диском 7 при отсутствии экрана 15 (фиг. 2, 4). По 1-му варианту изобретения отношение длины В малой стороны канала 5 к диаметрурабочего колеса 3 и отношение площадипоперечного сечения канала 5 прямоугольной формы к площади 2/4 рабочего колеса 3 (соответствующей площади,ограниченной окружностью, описываемой концевыми частями лопаток 8) соответствуют условиям 1,5 А/В 2,2 1,15/1,45 /2,4. Канальный вентилятор по 2-му варианту оснащен вихрегасителем, расположенным в вихревой полости 17, образованной между входным коллектором 4 и покрывным диском 7 рабочего колеса 3 (фиг. 2, 3, 4). Вихрегаситель может выполняться в виде направляющего аппарата, выполненного в виде, по меньшей мере, одной пластины 18, установленной в канале 5 корпуса 1 перед конфузорным зазором 11 и расположенной вдоль короткой стенки 20 канала 5 (фиг. 2) в вихревой полости 17. При выполнении канального вентилятора с экраном 15 направляющий аппарат расположен в вихревой полости 17 и содержит, по меньшей мере, две пластины 19, соединенные со стенками 20 корпуса 1 и/или экраном 15. Кромка 21 пластины 19 расположена между кромкой 22 покрывного диска 7 со стороны всасывающего патрубка 4 и началом лопаток 8 рабочего колеса 3 со стороны покрывного диска 7 (фиг. 1, 3). Пластины 18 и/или 19 направляющего аппарата могут устанавливаться в вихревой полости 17 и в канальном вентиляторе по 1-му варианту. Вихрегаситель может выполняться также в виде кожуха 22, охватывающего покрывной диск 7 со стороны вихревой полости 17, при этом одна из кромок кожуха 22, например кромка 23, расположена перед конфузорным зазором 11 (фиг. 4), а сам кожух 22 может выполняться перфорированным. Корпус 1 выполнен таким образом, что в плоскости, перпендикулярной оси симметрии входного коллектора в месте установки рабочего колеса 3, отношение площадипоперечного сечения канала 5 к площадирабочего колеса 3 составляет не менее 2,4/2,4. В 3-м варианте выполнения канального вентилятора в корпусе 1 установлено, по меньшей мере, одно дополнительное рабочее колесо 24 (фиг. 12, 13, 14) и, по меньшей мере, один вихрегаситель в одной из вихревых полостей 17 (фиг. 3), а отношение площадипоперечного сечения канала 5 к площади(2/4) всех рабочих колес 3 (площадьограничена окружностью, описываемой концевыми частями лопаток 8 рабочих колес 3 и 24,- количество рабочих колес 3 и 24) составляет не менее 2,4 /2,4. При этом отношение длины В меньшей стороны, по меньшей мере, одного канала 5 к диаметру 9 10790 1 2008.06.30 соответствующего рабочего колеса 3 или 24 может выполняться не превосходящим 1,15/1,15. Канальный вентилятор может содержать, по меньшей мере, один дополнительный входной коллектор 4. При совпадении количества входных коллекторов 4 и рабочих колес 3 и 24 их оси симметрии и оси вращения 12 рабочих колес 3 находятся на одной прямой. Соседние рабочие колеса 3 и 24 могут отделяться друг от друга перегородкой 25, которая может располагаться как между длинными (фиг. 12, 13), так и между короткими(фиг. 14) стенками 20 канала 5. Вихрегаситель может выполняться в виде направляющего аппарата, выполненного в виде, по меньшей мере, одной пластины 18, установленной в вихревой полости 17 перед конфузорным зазором 11 и расположенной вдоль короткой стенки 20 канала 5 (фиг. 2, 3,4). При выполнении канального вентилятора с экраном 15 направляющий аппарат содержит, по меньшей мере, две пластины 18, соединенные со стенками 20 корпуса 1 и/или экраном 15. В плоскости, перпендикулярной оси симметрии входного коллектора 4 в месте установки рабочих колес 3 и 24, вдоль короткой стороны 20 канала 5, образованного между поверхностями перегородок 25 и стенок 6 корпуса 1, установлены пластины 18 направляющего аппарата. При этом передние кромки перегородок 25, разделяющих соседние рабочие колеса 3 и 22, могут располагаться перед плоскостью входного коллектора 4 и соединительного фланца 13 (на фиг. не показано). Вихрегаситель может выполняться также в виде кожуха 22, охватывающего покрывной диск 7 со стороны вихревой полости 17, при этом одна из кромок кожуха 22, например кромка 23, расположена перед конфузорным зазором 11 (фиг. 4). Кожух 22 может выполняться перфорированным или из воздухопрозрачного материала. В вихревой полости 17 могут устанавливаться одновременно направляющий аппарат с пластинами 18 и кожух 22. При вращении рабочих колес 3 и 22 в разных направлениях перегородка 25, как правило, расположена перпендикулярно плоскости, проходящей через оси 12 вращения рабочих колес 3 и 24 (фиг. 12), при вращении рабочих колес 3 и 24 в одном направлении - под наклоном к стенке 20 канала 5, с которой она соединена таким образом, что кромка перегородки 25 удалена на большее расстояние от набегающей лопатки 8 рабочего колеса 3,чем от уходящей лопатки 8 (фиг. 13). Канальный вентилятор по 3-му варианту может оснащаться экраном 15 (фиг. 3), рабочие колеса 3 и 24 могут выполняться с одинаковым диаметром и оснащаться собственным двигателем, установленным на соответствующей опоре 26. По меньшей мере, одна из стенок корпуса 1 может выполняться съемной, а соединительный фланец 13, расположенный с противоположной стороны от входного коллектора 4, - оснащаться элементами для крепления заглушки (на фиг. не показано). В предпочтительном исполнении любого из вариантов изобретения рабочее колесо 3 канального вентилятора содержит не менее, чем 9 загнутых назад плоских лопаток 8,имеющих ширину 0,3, образующая покрывного диска 7 соответствует уравнениям у(0,290,01)0,37,(-0,390,01)-0,27, 2 х 2 у 2, 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 0,01 х), 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 могут устанавливаться пластины 18 направляющего аппарата. На стенках корпуса 1 закреплены панели 14 с теплоизоляционным и звукопоглощающим материалом. В канальном вентиляторе по 1-му варианту соотношение длины сторон А, В канала 5 корпуса 1, длины В малой стороны к диаметрурабочего колеса 3 и площадипоперечного сечения канала 5 к площадирабочего колеса 3 выполнены равными А/В 2 10790 1 2008.06.30 В канальном вентиляторе по 2-му варианту вихрегаситель выполнен в виде направляющего аппарата, пластины 18 которого установлены в вихревой полости 17 перед конфузорным зазором 11. В плоскости, перпендикулярной оси симметрии входного коллектора 4 в месте установки рабочего колеса 3 соотношения длины В короткой (меньшей) стенки 20 канала 5, диаметрарабочего колеса 3 и площадисечения канала 5 к площадирабочего колеса 3 выполнены равными /1,05, /4. В канальном вентиляторе по 3-му варианту вентилятор оснащен рабочими колесами 3 и 24, разделенными между собой перегородкой 26, вихрегаситель выполнен в виде направляющего аппарата, пластины 18 которого установлены в вихревой полости 17 перед конфузорным зазором 11. В плоскости, перпендикулярной оси симметрии входного коллектора 4 в месте установки рабочих колес 3 и 24 соотношения длины В короткой (меньшей) стенки 20 канала 5, диаметрарабочего колеса 3 и площадисечения канала 5 к площадирабочего колеса 3 выполнены равными /1,05, /4. Перегородки 25 выходят за плоскость входного коллектора 4 на 0,3 полусуммы диаметровсоседних рабочих колес 3 и 24. При этом диаметр рабочего колеса 3 равен диаметру рабочих колес 24, а каждое рабочее колесо 3 и 24 оснащено собственным двигателем 2 и входным коллектором 4, ось симметрии которого лежит на одной прямой с осью 12 вращения соответствующего рабочего колеса 3 и 24. Канальный вентилятор работает следующим образом. Течение на выходе из рабочего колеса 3 имеет кинетическую энергию вращения и создает динамическое давление 2/2, где- плотность воздуха,- касательная скорость на внешнем диаметре рабочего колеса 3. В вихревой полости 17 возникает вихревое движение воздуха - кольцевой вихрь. Часть потока, выходящая из рабочего колеса 3, подсасывается в вихревую полость 17 и, взаимодействуя с кольцевым вихрем, образует в ней торообразный вихрь. Через кольцевой конфузорный зазор 11 на внутренней поверхности покрывного диска 7 формируется кольцевая струя воздуха. При этом затягивается отрыв пограничного слоя (потока) на внутренней поверхности покрывного диска 7, что позволяет увеличить ширину лопаток рабочего колеса. При соотношении площадипоперечного сечения канала 5 корпуса 1 к площадирабочего колеса, равном /2,4, поток за рабочим колесом 3 расширяется, скорость потока снижается и, как показано на графике на фиг. 15, повышается коэффициент статического давления (равный отношению статического давленияк произведению плотности воздуха на квадрат окружной скорости лопатки рабочего колеса 2/2) при постоянной величине коэффициента производительности/, где- производительность вентилятора, и, следовательно, повышается статическое давление . Исследования показали, что форма поперечного сечения канала 5 играет неосновную 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, эллипса, квадрата, многоугольника, прямоугольника и т.п., что позволяет корпус 1 выполнять по форме, совпадающей 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 (график на фиг. 16), что при расстоянии от стенок канала 5 до рабочего колеса 3 меньшем, чем 0,075 диаметрарабочего колеса 3 (что соответствует условию 1,15/) потери начинают интенсивно возрастать, (что приводит к уменьшению коэффициента статического давленияпри постоянной величине коэффициента производительности , а при увеличении расстояния более, чем на 0,22 диаметра(что соответствует условию /1,45) скорость потока в канале за рабочим колесом 3 существенно уменьшается, что приводит к 11 10790 1 2008.06.30 снижению коэффициента статического давления . Принимая во внимание соотношение площадей сечения канала 5 и рабочего колеса 3, соотношение длины большей и меньшей сторон канала 5 должно быть в пределах, указанных в 1-м варианте изобретения, а именно 1,5/В 2,2 /2,4. Введение в вихревую полость вихрегасителя, что представлено во 2-м варианте изобретения, позволяет разрушить торообразный вихрь и преобразовать его полное давление в статическое давление. Вследствие разности статического давления в вихревой полости 17 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 8 рабочего колеса 3, вплоть до 0,38 диаметра рабочего колеса 30,38, без ухудшения его аэродинамических характеристик. Экспериментально установлено, что при разрушении торообразного вихря потери статического давленияснижаются. Так, при выполнении вихрегасителя в виде направляющего аппарата с пластинами 18, расположенными перед конфузорным зазором 11, как показано на фиг. 17, коэффициент статического давлениявентилятора заметно выше, чем у вентилятора без вихрегасителей (до 30 при 0,35), и практически достигает уровня свободного рабочего колеса 3. Выполнение вихрегасителя в виде кожуха 20, охватывающего покрывной диск 7 рабочего колеса 3, позволит локализовать вихревое кольцевое движение между поверхностями диска 7 и кожуха 20. При этом в вихревую полость 18 попадает часть воздуха, отбрасываемая лопатками 9 рабочего колеса, что позволяет сформировать кольцевую струю, вытекающую через конфузорный зазор 12 на поверхность покрывного диска 7. Канальные вентиляторы по 2-му варианту могут изготавливаться с малым расстоянием между стенками, вплоть до расстояния, не превышающего 1,15, что обеспечивает выполнение соотношения между длинами сторон канала 5 /В 1,4 (фиг. 5, 7). Это позволяет использовать вентиляторы в воздуховодах с малой высотой (узких воздуховодах) без выхода за их габариты. Размещение в одном корпусе 1 двух и более рабочих колес 3 (фиг. 12, 13, 14), как предлагается в 3-м варианте изобретения, позволяет обеспечить производительность вентилятора при сохранении статического давления, фактически равную сумме расходов нескольких вентиляторов, установленных рядом (фиг. 18), и увеличить соотношение А/В длин сторон канала 5 прямо пропорционально количествурабочих колес 3. Кроме того,при размещении в одном корпусе более двух рабочих колес 3, каждое из которых оснащено собственным двигателем, установленным на опоре 26, позволяет использовать одно из рабочих колес 3 или 24 в качестве резервного. Наличие на торцах корпуса 1 фланцев 13 в каждом из вариантов изобретения повышает технологичность соединения канального вентилятора к воздуховодам и другим агрегатам вентиляционных установок (калориферам, фильтрам, глушителям и др.). Выполнение корпуса 1 с панелями 14, содержащими теплоизоляционный и звукопоглощающий материал, снижает шум и повышает потребительские свойства вентилятора (фиг. 6, 7). Выполнение рабочего колеса 3 с плоскими лопатками 8 повышает технологичность вентилятора. При выполнении поверхности покрывного диска 7 на участке крепления лопаток 8 с образующей, соответствующей уравнениям у(0,290,01)0,37,(-0,390,01)-0,27,222 (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 диска 7 по прямой, что повышает технологичность изготовления вентилятора. 12 10790 1 2008.06.30 Оснащение вентилятора экраном 15, соединенным со стенками корпуса 1 (фиг. 1, 3) с кромками 16, обращенными к лопаткам 8 и внешней поверхности покрывного диска 7 рабочего колеса 3 и расположенными на расстоянии(0,010,10) от покрывного диска 6 в сторону основного диска 7 и от лопаток 8 на расстоянии С(0,050,10) (фиг. 11),приводит к повышению давления в полости 17, что увеличивает интенсивность струи, выдуваемой из конфузорного кольцевого зазора 11, и позволяет затянуть срыв потока при увеличении ширинырабочего колеса 3. 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 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 17 и увеличивает интенсивность струи, формирующейся в конфузорном зазоре 11 и выдуваемой на поверхность покрывного диска 7. Варианты изобретений объединены общим изобретательским замыслом и направлены на снижение габаритов и увеличение соотношения длин А, В сторон канала 5 канального вентилятора в прямоугольном корпусе. В соответствии с 1-м вариантом в канальном вентиляторе без вихрегасителя соотношения площадей прямоугольного поперечного сечения канала 5 к площади рабочего колеса 3 и соотношение длин А, В сторон канала равны 4/22,4, 1,5 А/В 2,2. Введение вихрегасителя во 2-м варианте при том же соотношении площадей позволяет приблизить поверхности стенок 20 канала 5 к концам лопаток 8 ближе, чем на 0,075 диаметра рабочего колеса 3, что соответствует 1,15/2,1. Выполнение вентилятора по 3-му варианту срабочими колесами вследствие отсутствия взаимного влияния на аэродинамические характеристики рядом расположенных рабочих колес 3 и 24 обеспечивается возможность увеличения соотношения между длинной А и короткой В сторонами канала 5 до значений /2,1. Группа изобретений может быть осуществлена на любом специализированном предприятии. Представленная в описании совокупность признаков достаточна для создания канальных вентиляторов в прямоугольном корпусе в широком диапазоне соотношения сторон канала 5. Перечень позиций и обозначений к описанию изобретения канальный вентилятор(варианты) 1 - корпус 2 - двигатель 3 - рабочее колесо 4 - входной коллектор 5 - канал в корпусе 1 6 - основной диск 7 - покрывной диск 8 - лопатки рабочего колеса 3 9 - ступица рабочего колеса 3 10 - вал двигателя 2 11 - конфузорный зазор 12 - ось вращения рабочего колеса 3 13 - соединительный фланец, закрепленный на торце корпуса 1 14 - панели, содержащие звукоизоляционный материал 15 - экран, соединенный со стенками корпуса 1 16 - кромка экрана 15 17 - вихревая полость между корпусом 1, входным коллектором 4 и поверхностью покрывного диска 8 13 10790 1 2008.06.30 18 - пластина направляющего аппарата, установленная перед конфузорным зазором 11 19 - пластина направляющего аппарата, соединенная со стенками 1 и/или экраном 15 20 - стенка корпуса 1 21 - кромки пластин 19 22 - кожух, охватывающий покрывной диск 7 23 - кромка кожуха 22, расположенная перед конфузорным зазором 11 24 - дополнительное рабочее колесо 25 - перегородка между рабочими колесами 3 и 24 в канале 5 26 - опора двигателя рабочего колеса 3. А - большее расстояние между стенками канала 5 в плоскости, перпендикулярной оси симметрии входного коллектора 4 в месте установки рабочего колеса 3,В - меньшее расстояние между стенками канала 5 в плоскости, перпендикулярной оси симметрии входного коллектора 4 в месте установки рабочего колеса 3, - диаметр окружности, описываемой концами лопаток 8 рабочего колеса 3, - площадь сечения канала 5 в плоскости, перпендикулярной оси симметрии входного коллектора 4 в месте установки рабочего колеса 3,2/4 - площадь рабочего колеса 3, ограниченная окружностью, описываемой концами лопаток 8, - количество рабочих колес 3,2/2 - коэффициент статического давления вентилятора,/ - коэффициент производительности вентилятора, - статическое давление вентилятора, - производительность вентилятора, - плотность воздуха, - окружная скорость концов лопаток 8 на внешнем диаметре рабочего колеса 3,/ - относительная координата, направленная вдоль оси вращения рабочего колеса 3 в направлении от основного диска ко входу в рабочее колесо 3,/ - относительная координата, перпендикулярная оси вращения рабочего колеса 3,/ - относительная координата, перпендикулярная осии оси ,/ - относительный радиус рабочего колеса 3, - текущий радиус рабочего колеса 3 ,- текущие координаты, - ширина лопаток 7 рабочего колеса 3, - расстояние между кромкой 16 экрана 15 и покрывным диском 7 в сторону основного диска 6,С - расстояние между кромкой 16 экрана 15 и кромкой лопаток 8. Источники информации 1. Патент РФ 2135837, МПК 04 17/08, опубл. 27.08.99. Национальный центр интеллектуальной собственности. 220034, г. Минск, ул. Козлова, 20. 18
МПК / Метки
МПК: F04D 29/40, F04D 17/00
Метки: канальный, варианты, вентилятор
Код ссылки
<a href="https://by.patents.su/18-10790-kanalnyjj-ventilyator-varianty.html" rel="bookmark" title="База патентов Беларуси">Канальный вентилятор (варианты)</a>
Предыдущий патент: Способ смазки трущихся поверхностей
Следующий патент: Способ определения срока стабилизации насыпи на слабом основании
Случайный патент: Газовый биофильтр