Патент на изобретение №2293882

(54) ДИАМЕТРАЛЬНЫЙ ВЕНТИЛЯТОР

(57) Реферат:

Изобретение относится к вентиляторостроению, а именно диаметральным вентиляторам, и может быть использовано, в частности, при транспортировании сыпучих материалов. Диаметральный вентилятор содержит кожух со всасывающим и нагнетательным патрубками, установленные в кожухе рабочее колесо с лопатками и дроссельное устройство, выполненное из шарнирно соединенных общей тягой поворотных лопаток, направленных навстречу вращению колеса и размещенных по всему поперечному сечению всасывающего патрубка. Оси вращения поворотных лопаток параллельны оси вращения рабочего колеса. Углы установки лопаток рабочего колеса к горизонтали выполнены увеличивающимися по направлению поворота рабочего колеса. Углы установки поворотных лопаток к горизонтали выполнены увеличивающимися пропорционально углам установки лопаток рабочего колеса к горизонтали. Изобретение позволяет увеличить скорости потока воздуха в нагнетательном патрубке вентилятора и увеличить кпд вентилятора. 1 ил.

Изобретение относится к вентиляторостроению, а именно к диаметральным вентиляторам, и может быть использовано для генерирования воздушного потока, в частности, при транспортировании сыпучих материалов.

Известен диаметральный вентилятор, содержащий кожух с всасывающим и двумя нагнетательными патрубками, имеющими входные и выходные окна, и установленное в кожухе рабочее колесо. Всасывающий и нагнетательные патрубки снабжены жестко связанными с кожухом направляющими лопатками, причем, направляющие лопатки установлены во всасывающем патрубке перпендикулярно вертикальной оси рабочего колеса вентилятора, а из направляющих лопаток, установленных в нагнетательных патрубках, одна расположена параллельно, а другая – перпендикулярно этой оси. Нагнетательные патрубки разделены поворотной стенкой для поочередного их перекрытия и изменения формы проточного контура кожуха (см. авторское свидетельство СССР 319754, МПК F 04 D 27/00, F 04 D 29/40).

Основным недостатком описанного диаметрального вентилятора является отсутствие возможности регулирования режима его работы, так как направляющие лопатки установлены во всасывающем и нагнетательных патрубках с фиксированным углом относительно вертикальной оси рабочего колеса и предназначены для обеспечения постоянно заданного направленного выхода или входа потока воздуха при криволинейном срезе выходных и входных окон патрубков. Таким образом, в этом диаметральном вентиляторе предлагается только осуществление перекрытия одного из двух нагнетательных патрубков, но не предусмотрено плавное и бесступенчатое изменение скорости воздушного потока в нагнетательном патрубке вентилятора путем дроссельного регулирования, то есть изменения сопротивления патрубка, что в конечном счете и является регулированием режима работы вентилятора. При изменении сопротивления нагнетательного патрубка можно получить в нем либо минимальные скорости воздушного потока, что достигается при частичном перекрытии всасывающего патрубка поворотными лопатками дроссельного устройства (большие сопротивление дросселя), либо максимальные скорости потока воздуха при полностью открытых поворотных лопатках дроссельного устройства (при минимальном сопротивлении дросселя). Следовательно, при дроссельном регулировании вентилятора направляющие лопатки должны свободно поворачиваться относительно кожуха вентилятора, плавно изменяя его сопротивление, а значит, и скорости воздушного потока. Это невозможно при конструкции направляющих лопаток описанного диаметрального вентилятора.

Известен также диаметральный вентилятор, содержащий кожух со всасывающим и нагнетательным патрубками, имеющими входные и выходные окна, установленные в кожухе рабочее колесо с лопатками и направляющий аппарат, выполненный из шарнирно соединенных индивидуально поворотных лопаток, расположенных по концентрической окружности за рабочими лопатками. Поворотные лопатки предназначены для того, чтобы частичным перекрытием межлопаточных каналов на противоположных секторах концентрической окружности изменять величину и относительное расположение выходных и выходных окон и устанавливать по потоку остальные поворотные лопатки (см. авторское свидетельство СССР 211012, МПК F 04 D 29/46).

Основной недостаток вышеописанного описанного диаметрального вентилятора состоит в отсутствии возможности регулирования режима его работы, так как поворотными лопатками, как и в авторском свидетельстве СССР 319754, обеспечиваются определенная траектория входа потока воздуха в рабочее колесо и выхода из него, а также изменение положения окон всасывания и нагнетания, с выполнением функции направляющего аппарата, то есть поворотные лопатки не влияют на изменение модуля скорости воздушного потока за счет увеличения проходного сечения при открытии всасывающего патрубка и уменьшения этого сечения при закрытии проходного сечения всасывающего патрубка.

Наиболее близким устройством того же назначения по совокупности признаков является диаметральный вентилятор – прототип заявленного технического решения, содержащий кожух со всасывающим и нагнетательным патрубками, установленные в кожухе рабочее колесо с лопатками и дроссельное устройство, выполненное из шарнирно соединенных общей тягой поворотных лопаток, направленных навстречу вращению колеса и размещенных по всему поперечному сечению всасывающего патрубка, причем оси вращения поворотных лопаток параллельны оси вращения рабочего колеса. Углы установки лопаток рабочего колеса к горизонтали выполнены увеличивающимися от всасывающего патрубка к нагнетательному по направлению поворота рабочего колеса. Углы установки к горизонтали поворотных лопаток, сопряженных с лопатками рабочего колеса, остаются постоянными по всему поперечному сечению дроссельного устройства (см. патент РФ 2174623, МПК ⁷ F 04 D 17/04).

Основными недостатками этого диаметрального вентилятора являются невысокие скорости воздушного потока в нагнетательном патрубке и низкий кпд, так как, угол установки к горизонтали поворотных лопаток по всему поперечному сечению дроссельного устройства остается постоянным, тогда как углы установки относительно горизонтали лопаток рабочего колеса, сопряженных с поворотными лопатками дроссельного устройства, увеличиваются от всасывающего патрубка к нагнетательному по направлению поворота рабочего колеса и, следовательно, невозможно обеспечить одинаковые и наиболее благоприятные условия входа потока воздуха, а именно, по касательной к поверхности каждой рабочей лопатки вентилятора. Поэтому происходят удары при входе потока воздуха в рабочее колесо. Этим объясняется нарушение плавности траектории течения потока воздуха в зазоре «поворотные лопатки дроссельного устройства – лопатки рабочего колеса».

Предлагаемым изобретением решается задача увеличения скорости воздушного потока в нагнетательном патрубке вентилятора и повышения кпд вентилятора.

Для достижения указанного технического результата в диаметральном вентиляторе, содержащем кожух со всасывающим и нагнетательным патрубками, установленные в кожухе рабочее колесо с лопатками и дроссельное устройство, выполненное из шарнирно соединенных общей тягой поворотных лопаток, направленных навстречу вращению колеса и размещенных по всему поперечному сечению всасывающего патрубка, причем оси вращения поворотных лопаток параллельны оси вращения рабочего колеса, а углы установки лопаток рабочего колеса к горизонтали выполнены увеличивающимися от всасывающего патрубка к нагнетательному по направлению поворота рабочего колеса, согласно изобретению углы установки поворотных лопаток к горизонтали выполнены увеличивающимися от всасывающего патрубка к нагнетательному пропорционально углам установки лопаток рабочего колеса к горизонтали.

Благодаря увеличению угла постановки поворотных лопаток по поперечному сечению дроссельного устройства достигается подвод воздуха по касательной к любой из лопаток рабочего колеса. Это обеспечивает безударное течение воздуха в межлопаточном канале рабочего колеса и постоянство дуги входа на всех режимах работы вентилятора, а следовательно, увеличивает скорость воздушного потока в нагнетательном патрубке и кпд диаметрального вентилятора.

На чертеже изображена схема диаметрального вентилятора.

Кроме того, на чертеже дополнительно обозначено следующее:

‘ – угол установки к горизонтали наиболее близкой к всасывающему патрубку поворотной лопатки;

^v – угол установки к горизонтали наиболее отдаленной от всасывающего патрубка поворотной лопатки;

– угол установки к горизонтали лопатки рабочего колеса;

– прямая линия со стрелками, направленными оппозитно друг другу, – направления перемещения тяги дроссельного устройства;

– угловая скорость рабочего колеса;

– круговая линия со стрелкой, направленной против часовой стрелки, – направление вращения рабочего колеса;

– дугообразная линия со стрелкой в области рабочего колеса, направленная вниз, и горизонтальная линия со стрелкой – направление выхода воздуха в нагнетательный патрубок.

Диаметральный вентилятор содержит кожух 1 с всасывающим 2, снабженным дроссельным устройством 3, и нагнетательным патрубками 4 и установленное в кожухе 1 рабочее колесо 5. Дроссельное устройство 3 выполнено из поворотных лопаток 6, направленных навстречу вращению рабочего колеса 5, размещенных по всему поперечному сечению всасывающего патрубка 2 и прикрепленных к тяге 7. В кожухе 1 поворотные лопатки 6 закреплены с помощью осей вращения 8, которые соединены шарнирно с тягой 7 при помощи поворотных рычагов 9. Оси вращения 8 лопаток 6 параллельны оси вращения рабочего колеса 5. Поворотные лопатки 6 выполнены с переменными углами постановки к горизонту (‘<^v), то есть этот параметр возрастает по всему поперечному сечению дроссельного устройства по мере перемещения к нагнетательному патрубку 4. Так, если угол ‘ приблизительно равен 65°, то угол ^v – 110°. Изменение угла ¹ происходит пропорционально изменениям углов установки лопаток рабочего колеса 5 к горизонтали. При этом углы , исходя из конструктивных особенностей рабочего колеса, увеличиваются от всасывающего патрубка 2 к нагнетательному патрубку 4.

Диаметральный вентилятор работает следующим образом.

При вращении рабочего колеса 5 за счет разрежения воздух поступает во всасывающий патрубок 2, проходит между поворотными лопатками 6 дроссельного устройства 3, направленными навстречу вращению рабочего колеса 5, и поступает в его межлопаточные каналы по касательной к лопатке рабочего колеса 5 на всем протяжении поперечного сечения дроссельного устройства 3. Это обеспечивает безударный вход и безотрывное течение воздуха в межлопаточных каналах рабочего колеса 5. После прохождения межлопаточных каналов воздух движется поперек колеса 5, входит в межлопаточные каналы и выходит из них в кожух 1 и далее – в нагнетательный патрубок 4. При перемещении тяги 7 происходит поворот лопаток 6 и изменяется проходное сечение всасывающего патрубка 2 от минимального до максимально возможного, чем достигается изменение скорости воздушного потока вентилятора в широком диапазоне. Лопатки 6 имеют длину, обеспечивающую полное или частичное перекрытие всасывающего патрубка 2.

Таким образом, использование предлагаемого изобретения позволяет повысить кпд диаметрального вентилятора и скорость воздушного потока в нагнетательном патрубке при сохранении функции регулирования режима работы вентилятора.

Формула изобретения

Диаметральный вентилятор, содержащий кожух со всасывающим и нагнетательным патрубками, установленные в кожухе рабочее колесо с лопатками и дроссельное устройство, выполненное из шарнирно соединенных общей тягой поворотных лопаток, направленных навстречу вращению колеса и размещенных по всему поперечному сечению всасывающего патрубка, причем оси вращения поворотных лопаток параллельны оси вращения рабочего колеса, углы установки лопаток рабочего колеса к горизонтали выполнены увеличивающимися по направлению поворота рабочего колеса, а углы установки поворотных лопаток к горизонтали выполнены увеличивающимися пропорционально углам установки к горизонтали лопаток рабочего колеса.

РИСУНКИ