Осевой вентилятор

(51) МПК НАЦИОНАЛЬНЫЙ ЦЕНТР ИНТЕЛЛЕКТУАЛЬНОЙ СОБСТВЕННОСТИ(71) Заявитель Государственное научное учреждение Институт тепло- и массообмена имени А.В.Лыкова Национальной академии наук Беларуси(72) Авторы Горбачев Николай Михайлович Прокопович Оксана Владимировна(73) Патентообладатель Государственное научное учреждение Институт теплои массообмена имени А.В.Лыкова Национальной академии наук Беларуси(57) Осевой вентилятор, содержащий корпус с входным коллектором и обечайкой, электродвигатель с внешним ротором с закрепленными на нем листовыми лопатками, защитную сетку, отличающийся тем, что корпус с входным коллектором и обечайкой выполнен в виде двух коаксиально расположенных цилиндров, причем длина внешнего цилиндра превышает длину внутреннего цилиндра не более чем в два раза, а диаметр внешнего цилиндра превышает диаметр внутреннего цилиндра не более чем в полтора раза по обе стороны внутреннего цилиндра расположены перегородки, образующие вместе с внутренней и наружной поверхностями цилиндров незамкнутую вихревую камеру, по центру которой расположена диафрагма, при этом электродвигатель с внешним ротором с закрепленными на нем листовыми лопатками установлен с помощью кронштейна во внутреннем цилиндре корпуса, а защитная сетка закреплена на внешней стороне корпуса со стороны входящего потока.(56) 1. Лойцянский Л.Г. Механика жидкости и газа. - М. Наука, 1987. - С. 840. 2. Руководство по эксплуатации осевых вентиляторов Аксипал. - Тольятти, 2002. С. 54. 3. Патент РФ 2132972, МПК 04 25/06,04 19/00,04 29/66, 1997 (прототип). Предлагаемое техническое решение относится к системам вентиляции воздуха, в которых используются осевые вентиляторы, в том числе и реверсивные осевые вентиляторы,и может найти применение как в быту, так и в промышленных системах. Поток воздуха, поступающего от вентилятора, обладает некоторой кинетической энергией. При внезапном расширении потока эта энергия расходуется на вихреобразование, связанное с отрывом потока от стенок вентилятора. При постепенном расширении потока кинетическая энергия преобразуется в статическую энергию давления 1. Известны осевые вентиляторы фирмы Аксипал 2. Приведенное устройство состоит из цилиндрического кожуха с входным коллектором, рабочего колеса с профилированными лопатками, электродвигателя, защитной сетки для предотвращения попадания посторонних предметов, диффузора на выходе, закрепленного на кожухе. При использовании диффузора происходит постепенное расширение потока. Чтобы предотвратить отрыв потока от стенки и вихреобразования используются диффузоры с малым углом раскрытия(до 10). Недостатком вентилятора является большая длина и масса диффузора за счет малого угла раскрытия стенок диффузора, что влечет за собой ограниченную область применения такого вентилятора, а также затрудняется обслуживание вентилятора. Наиболее близким аналогом является осевой вентилятор 3 (прототип), содержащий корпус с входным коллектором и обечайкой, имеющей сечение в виде части тора. Входной коллектор улучшает аэродинамические характеристики входа воздуха. Электродвигатель с внешним ротором закреплен на защитной сетке, которая предотвращает попадание посторонних предметов в вентилятор. Профилированные листовые лопатки закреплены на внешнем роторе электродвигателя. При подаче напряжения на электродвигатель с внешним ротором последний начинает вращаться вместе с лопатками, создавая однонаправленный поток воздуха. Поток воздуха,поступающего от вентилятора, обладает кинетической энергией, которая расходуется на вихреобразование. Это происходит за счет того, что на выходе из вентилятора поток воздуха срывается со стенок обечайки и расширяется внезапно, поэтому образуются вихри,которые и являются причиной потерь энергии. Таким образом, данный осевой вентилятор хотя и обладает меньшими габаритами,однако его конструкция не решает проблем, связанных с потерями давления из-за отрывов потока. Задачей технического решения является повышение эксплуатационных характеристик вентилятора за счет снижения потерь давления из-за отрывов потока и образования вихревых течений без использования длинных и массивных диффузоров. Задача решается следующим образом. Известный осевой вентилятор содержит корпус с входным коллектором и обечайкой,электродвигатель с внешним ротором, на котором закреплены профилированные листовые лопатки, защитную сетку. Согласно предлагаемому техническому решению, корпус с входным коллектором и обечайкой выполнен в виде двух коаксиально расположенных цилиндров, причем длина внешнего цилиндра превышает длину внутреннего цилиндра не более чем в два раза, а диаметр внешнего цилиндра превышает диаметр внутреннего цилиндра не более чем в полтора раза. По обе стороны от внутреннего цилиндра расположены перегородки, кото 2 87682012.12.30 рые вместе с поверхностями внутреннего и внешнего цилиндров образуют незамкнутую вихревую камеру, которая обеспечивает плавное расширение потока. Расход отсасываемого воздуха регулируется диафрагмой, расположенной по центру вихревой камеры. Для уменьшения гидравлического сопротивления потока одна из сторон перегородок выполнена под углом 30. Электродвигатель с внешним ротором, на котором закреплены профилированные листовые лопатки, установлен с помощью кронштейна во внутреннем цилиндре корпуса вентилятора. Защитная сетка, закрепленная на внешней стороне корпуса со стороны входящего потока, предотвращает попадание посторонних предметов в вентилятор. Таким образом, предлагаемая конструкция осевого вентилятора снижает потери давления, возникающего в результате отрывов потоков воздуха и отсутствия вихревых течений без необходимости использования длинных и громоздких диффузоров. На фиг. 1 представлена схема общего вида осевого вентилятора. На фиг. 2 показано распределение потоков воздуха вокруг вихревой камеры. Осевой вентилятор содержит корпус 1 с входным коллектором и обечайкой и представляет собой два коаксиально расположенных - внешнего 2 и внутреннего 3 - цилиндра. Длина внешнего цилиндра 2 превышает длину внутреннего цилиндра 3 не более чем в два раза, а диаметр внешнего цилиндра 2 превышает диаметр внутреннего цилиндра 3 не более чем в полтора раза. По обе стороны внутреннего цилиндра 3 установлены перегородки 4, образующие с поверхностями внешнего 2 и внутреннего 3 цилиндров вихревую камеру 5. Для уменьшения гидравлического сопротивления потока одна из сторон перегородок 4 выполнена под углом 30. По центру вихревой камеры расположена диафрагма 6, обеспечивающая регулирование расхода отсасываемого воздуха. Электродвигатель 7 с внешним ротором 8, на котором закреплены профилированные листовые лопатки 9, установлен с помощью кронштейна 10 во внутреннем цилиндре 3 корпуса 1 вентилятора. Защитная сетка 11, закрепленная на внешней стороне корпуса 1 со стороны входящего потока,предотвращает попадание посторонних предметов в вентилятор. Осевой вентилятор работает следующим образом. При подаче напряжения на электродвигатель 7, неподвижно закрепленный на кронштейне 10, с внешним ротором 8 последний начинает вращаться вместе с профилированными листовыми лопатками 9, создавая однонаправленный поток воздуха. Поток воздуха,прошедший через профилированные листовые лопатки 9, приобретает кинетическую энергию, которая в области выхода потока из внутреннего цилиндра 3 расходуется на образование вихрей. Плавное течение потока в области расширения потока между двумя цилиндрами 2, 3 достигается благодаря отсосу воздуха из вихря. Расход отсасываемого воздуха регулируется диафрагмой 6, расположенной в центре незамкнутой вихревой камеры 5. Возникающее течение потоков воздуха вокруг незамкнутой вихревой камеры 5 показано на фиг. 2. Поток воздуха а втягивается в незамкнутую вихревую камеру 5 благодаря меньшему давлению воздуха в ней, что приводит к образованию вихря на входе в камеру 5. Уменьшение давления в вихревой камере 5 возникает за счет разрежения воздуха, возникающего на входе в вентилятор при его работе. Дальнейшее течение потокав вихревой камере 5 ускоряется при приближении к выходу из камеры 5. Течение же потока воздухав области вихревой камеры 5 замедляется из-за действия турбулентных напряжений между обоими потоками, что приводит к передаче энергии от потока воздухак потоку . Поэтому поток воздухаобладает достаточной энергией, чтобы пройти область расширения между двумя цилиндрами 2, 3 уже без образования вихрей. Для снижения гидравлического сопротивления потока воздуха на входе и выходе из вентилятора одна из сторон перегородок 4 выполнена под углом 30. Защитная сетка 11, установленная со стороны входящего потока воздуха, предотвращает попадание посторонних предметов в вентилятор. 87682012.12.30 Таким образом, предлагаемая конструкция вентилятора улучшает структуру потока и уменьшает потери давления, связанные с отрывом потока и вихреобразованием, что значительно повышает эксплуатационные возможности предлагаемого вентилятора. Национальный центр интеллектуальной собственности. 220034, г. Минск, ул. Козлова, 20. 4