CZ304704B6

CZ304704B6 - Rotor reverzního ventilátoru

Info

Publication number: CZ304704B6
Application number: CZ2012-809A
Authority: CZ
Inventors: Zdeněk Janda
Original assignee: Skd Trade, A.S.
Priority date: 2012-11-20
Filing date: 2012-11-20
Publication date: 2014-09-03
Also published as: CZ2012809A3

Abstract

Rotor reverzního ventilátoru, pohánějící vzduch stále stejným směrem při obou smyslech otáčení rotoru, obsahující disk (1), jehož střed je opatřen otvorem nebo nábojem (10) pro uložení na hnací hřídel, přičemž z přední strany disku (1) vystupují paprskovitě vzhledem k jeho středu radiální hlavní lopatky (2), vykazující na vstupní straně rotoru náběžné hrany (21), na které navazují levé boky (23) a pravé boky (24) hlavních lopatek (2), které přecházejí na výstupní straně do odtokových hran (22), jehož podstata spočívá v tom, že jak levý bok (23), tak i pravý bok (24) hlavní lopatky (2) jsou v místě přechodu do náběžné hrany (21) vyduté. Přitom v mezikanálovém prostoru mezi sousedními hlavními lopatkami (2) může být uspořádána radiální pomocná lopatka (3), která má nižší výšku než hlavní lopatka (2) a jejíž náběžná hrana (31) je užší než náběžná hrana (21) hlavní lopatky (2), přičemž boky (33, 34) pomocných lopatek (3) jsou alespoň v oblasti napojení na náběžnou hranu (31) vypuklé.

Description

Rotor reverzního ventilátoru

Oblast techniky

Vynález se týká rotoru reverzního ventilátoru, který v obou směrech otáčení rotoru žene vzduch stále stejným směrem.

Dosavadní stav techniky

Reverzní ventilátory, jejichž rotor žene vzduch stále stejným směrem v obou směrech respektive v obou smyslech otáčení rotoru, jsou známé a používají se většinou jako chladicí ventilátory reverzních elektromotorů nebo v elektronických přístrojích. Rotory těchto ventilátorů, které jsou většinou uloženy neotočně na hřídeli elektromotoru, jsou opatřeny lopatkami, které mohou být pevné nebo samonastavitelné. Samonastavitelné lopatky rotoru chladicího axiálního ventilátoru reverzního elektromotoru, známé zCZ223 352, se v závislosti na smyslu otáčení rotoru samočinně natočí kolem radiálních čepů v náboji rotoru až ke koncovým dorazům. Takováto konstrukce rotoru je nevýhodná z důvodu pracnosti, velkého množství součástek, údržby a malé spolehlivosti. Samonastavitelné lopatky chladicího axiálního ventilátoru, známé z US 6 699 013 B2, vykazují příčný průřez, který připomíná široce rozevřené písmeno V, a jsou uloženy výkyvné kolem svého vrcholu nad axiálně průchozími otvory, vytvořenými v kruhu v blízkosti obvodu disku rotoru. Takovýto ventilátor ale není vhodný pro velké objemové výkony.

Pevné lopatky mají radiální nebo diagonální ventilátory. Rotory těchto ventilátorů vykazují disk, v jehož středu je vytvořen otvor nebo náboj pro připevnění na hnací hřídel, přičemž z přední čelní strany disku vystupují v podstatě kolmo přímé radiální lopatky, rozprostírající se paprskovitě od náboje až k vnějšímu obvodu disku. Na náběžné straně jsou lopatky zakončeny obvykle zaoblenou náběžnou hranou, na kterou plynule navazují boky lopatky, které na výstupní straně opět plynule přecházejí do obvyklé oblé odtokové hrany. Přední okraje lopatek, které se rozprostírají mezi náběžnými a odtokovými hranami, jsou překryty separátním krytem, které je součástí statoru ventilátoru, nebo prstencem, který je součástí rotoru. Zadní okraje lopatek jsou napojeny na přední čelní stranu disku, respektive do ní přecházejí. Náběžné hrany lopatek jsou u radiálních ventilátorů obvykle rovnoběžné s osou otáčení rotoru a u diagonálních ventilátorů většinou kolmé kose otáčení rotoru. Odtokové hrany lopatek jsou u radiálních ventilátorů obvykle rovnoběžné s osou otáčení rotoru a u diagonálních ventilátorů většinou šikmé k ose otáčení rotoru.

Nevýhodou těchto radiálních a diagonálních ventilátorů je, že nasávaný vzduch naráží na vstupu do rotoru ventilátoru šikmo do boků lopatek, čímž vzniká silné víření a tím i hluk a tlakové ztráty, které snižují účinnost ventilátoru.

Cílem předkládaného vynálezu je vytvoření ventilátoru, respektive jeho rotoru, který by měl v obou smyslech otáčení podstatně větší účinnost a nižší hlučnost než dosud používané rotory a byl výrobně nenáročný. Dalším cílem je vytvoření rotoru chladicího ventilátoru, vhodného pro trakční elektromotory.

Podstata vynálezu

Výše uvedené nevýhody odstraňuje a vytyčený cíl splňuje rotor ventilátoru podle předvýznakové části 1. patentového nároku, jehož podstata spočívá v tom, že jak levý bok, tak i pravý bok hlavní lopatky jsou v místě přechodu do náběžné hrany vyduté.

Takováto konstrukce umožní větší objemovou účinnost ventilátoru v obou směrech otáčení rotoru při zachování pouze jednoho směru proudu dodávaného vzduchu, protože vzduch je uváděn do

- 1 CZ 304704 B6 pohybu nejen odstředivou silou, vyvolanou rotací radiálních hlavních lopatek, ale navíc záběrem vyhnutého boku lopatky v blízkosti náběžné hrany. Dále tato konstrukce snižuje aerodynamický hluk díky podstatnému snížení vírů vzduchu na vstupu do rotoru, protože vzduch vstupuje skoro tečně k vyhnutým bokům hlavních lopatek.

Je výhodné, když se pravý bok a levý bok hlavní lopatky ve směru kolmém od náběžné hrany k sobě přibližují.

Takováto konstrukce umožňuje dobré navádění nasávaného vzduchu do mezilopatkového prostoru a omezuje víření proudícího vzduchu.

Je výhodné, jsou-li náběžné hrany hlavních lopatek kolmé k ose otáčení.

Taková konstrukce je vhodná pro diagonální ventilátory, používané např. v trakčních elektromotorech.

Je výhodné, jsou-li levý bok a pravý bok symetrické k rovině souměrnosti hlavní lopatky.

Takováto konstrukce zajistí stejné pracovní charakteristiky pro oba smysly otáčení rotoru ventilátoru.

Je výhodné, vykazuje-li že náběžná hrana rozšířenou čelní část, která je vypuklá a je ohraničena jak levou boční hranou, na kterou navazuje levý bok lopatky, tak i pravou boční hranou, na kterou navazuje pravý bok lopatky.

Takové provedení působí příznivě na potlačení vírů při vstupu vzduchu do rotoru.

Je výhodné, je-li v mezikanálovém prostoru vždy mezi sousedními hlavními lopatkami symetricky uspořádána radiální pomocná lopatka, které má nižší výšku než hlavní lopatka a jejíž náběžná hrana je užší než náběžná hrana hlavní lopatky, přičemž boky pomocné lopatky jsou alespoň v oblasti napojení na náběžnou hranu vypuklé.

Takováto konstrukce ještě více zlepšuje navádění nasávaného vzduchu do mezilopatkového prostoru a tím ještě více omezuje víření proudícího vzduchu.

Je rovněž výhodné, nachází-li se náběžná hrana pomocné lopatky na nebo pod tečnami k vypuklým čelním částem náběžných hran sousedních hlavních lopatek, proloženými přivrácenými bočními hranami.

Toto opatření umožní optimální navádění vzduchu do mezilopatkových prostorů.

Přehled obrázků na výkresech

Na přiložených výkresech je znázorněn příklad provedení vynálezu, kde jednotlivé obrázky představují:

Obr. 1 - schematický pohled na rotor ventilátoru z náběžné strany,

Obr. 2 - řez A - A z obr. 1.

Obr. 3 - řez B - B z obr. 2.

Obr. 4 - řez C - C z obr. 2.

-2CZ 304704 B6

Příklady provedení vynálezu

Jak vyplývá z přiložených obrázkům sestává rotor ventilátoru z disku i, v jehož středu je vytvořen náboj 10 pro uložení na neznázoměný hnací hřídel. Přední strana disku I je tvořena rotační plochou, jejíž průměr se směrem od vstupní strany vzduchu k výstupní straně vzduch plynule zvětšuje. Z přední strany disku 1 vystupují paprskovitě vzhledem kjeho středu a ve stejných odstupech od sebe radiální hlavní lopatky 2. Ty jsou na vstupní straně rotoru ukončeny náběžnými hranami 21, které jsou kolmé k ose O otáčení rotoru a na výstupní straně rotoru jsou ukončeny odtokovými hranami 22, které leží na myšlené kuželové ploše s osou totožnou s osou O otáčení rotoru.

Přední okraje 25 hlavních lopatek 2, které se rozprostírají mezi náběžnými hranami 21 a odtokovými hranami 22, jsou překryty krytem 11 ve tvaru prstence, který je s nimi pevně spojen a je součástí rotoru, který je vytvořen jako odlitek. Je pochopitelně možné, aby kryt 11 byl vytvořen jako součást statoru ventilátoru a k předním okrajům 25 skoro těsně přiléhal. Zadní okraje 26 hlavních lopatek 2 přecházejí do přední strany disku 1. Přední stranu disku i, kiyt 11 a boky 23, 24 hlavních lopatek 2 ohraničují mezilopatkové prostory, kterými prochází při otáčení rotoru vzduchu nebo jiné médium od vstupní strany k výstupní straně.

Náběžná hrana 21 hlavní lopatky 2 vykazuje na rozdíl od dosud známých lopatek rozšířenou vypuklou čelní část 210 (viz obr. 3), z jejichž bočních hran 211, 212 vystupují vydutě pod ostrým úhlem β levý bok 24 a pravý bok 23 hlavní lopatky 2, které se ve směru kolmém od náběžné hrany 21 alespoň v počátečním úseku k sobě přibližují, takže tloušťka hlavní lopatky 2 se v tomto úseku zmenšuje. Tloušťka hlavní lopatky 2 se nemusí zužovat až k zadnímu okraji 26, kde přechází do disku I, ale může se v této oblasti i rozšiřovat nebo zůstat na př. od poloviny výšky hlavní lopatky 2 neměnná. Tvarování boků 23 a 24 v této oblasti závisí na konkrétní pracovní charakteristice ventilátoru a tuhosti lopatek, které se konstruktér snaží docílit, a na technologických možnostech výroby.

Náběžná hrana 21 podle vynálezu tedy vykazuje levou boční hranu 211, na kterou navazuje levý bok 23 hlavní lopatky 2 a pravou boční hranu 212, na kterou navazuje pravý bok 24 hlavní lopatky 2, přičemž rozteč respektive vzájemný odstup obou boků 23 a 24 je v místě přechodu do náběžné hrany 21 největší. Levá boční hrana 211 nabírá vzduch při otáčení rotoru proti směru hodinových ručiček a pravá boční hrana 212 nabírá vzduch při otáčení rotoru ve směru hodinových ručiček. Díky tomuto opatření vstupuje nasávaný vzduch na vstupu do rotoru ventilátoru při obou smyslech otáčení v podstatě tečně do lopatek, čímž je omezeno víření vzduchu a jím způsobené tlakové ztráty a hluk.

Na přední straně disku 1 jsou v mezilopatkových prostorech mezi výše popsanými hlavními lopatkami 2 uspořádány paprskovitě radiální pomocné lopatky 3. Jak je nejlépe patrné z obr. 3, vystupují pomocné lopatky 3 kolmo z přední strany disku i, se kterým jsou odlity v jednom kuse stejně jako hlavní lopatky 2. Na rozdíl od hlavních lopatek 2 mají nižší výšku ajejich náběžné hrany 31 jsou užší než náběžné hrany 21 hlavních lopatek 2, přičemž boky 33, 34 pomocných lopatek 3 jsou alespoň v oblasti napojení na náběžnou hranu 31 vypuklé. Tloušťka pomocné lopatky 3 se ve směru kolmém od náběžné hrany 31 alespoň v počátečním úseku zvětšuje. Výška pomocné lopatky 3 je volena tak, aby se její náběžná hrana 31 nacházela na nebo pod myšlenými tečnami T k vypuklým čelním částem 210 náběžných hran 21 sousedních hlavních lopatek 2, proloženými přivrácenými bočními hranami 211, 212.

Je pochopitelné, že vynález není omezen pouze na výše popsaný příklad provedení diagonálního ventilátoru. Vynález je možné aplikovat i na radiální a axiální ventilátory, které ženou vzduch či jiné médium stále stejným směrem při obou smyslech otáčení rotoru.

-3 CZ 304704 B6

Claims

PATENTOVÉ NÁROKY

1. Rotor reverzního ventilátoru, pohánějící vzduch stále stejným směrem při obou smyslech otáčení rotoru, obsahující disk (1), jehož střed je opatřen otvorem nebo nábojem (10) pro uložení na hnací hřídel, přičemž z přední strany disku (1) vystupují paprskovitě vzhledem kjeho středu radiální hlavní lopatky (2), vykazující na vstupní straně rotoru náběžné hrany (21), na které navazují levé boky (23) a pravé boky (24) hlavních lopatek (2), které přecházejí na výstupní straně do odtokových hran (22), vyznačený tím, že jak levý bok (23), tak i pravý bok (24) hlavní lopatky (2) jsou v místě přechodu do náběžné hrany (21) vyduté.
2. Rotor reverzního ventilátoru podle nároku 1, vyznačený tím, že pravý bok (24) a levý bok (23) hlavní lopatky (2) se v kolmém směru od náběžné hrany (21) k sobě přibližují.
3. Rotor reverzního ventilátoru podle nároku 1 nebo 2, vyznačený tím, že náběžné hrany (21) hlavních lopatek (2) jsou kolmé k ose (O) otáčení rotoru.
4. Rotor reverzního ventilátoru podle jednoho z předchozích nároků laž3, vyznačený tím, že levý bok (23) a pravý bok (24) jsou symetrické k rovině souměrnosti (a) hlavní lopatky (2)·
5. Rotor reverzního ventilátoru podle jednoho z předchozích nároků laž4, vyznačený tím, že náběžná hrana (21) vykazuje rozšířenou vypuklou čelní část (210), ohraničenou jak levou boční hranou (211), na kterou navazuje levý bok (23) hlavní lopatky (2), tak i pravou boční hranu (212), na kterou navazuje pravý bok (24) hlavní lopatky (2).
6. Rotor reverzního ventilátoru podle jednoho z předchozích nároků laž5, vyznačený tím, že v mezikanálovém prostoru mezi sousedními hlavními lopatkami (2) je uspořádána radiální pomocná lopatka (3), které má nižší výšku než hlavní lopatka (2) a jejíž náběžná hrana (31) je užší než náběžná hrana (21) hlavní lopatky (2), přičemž boky (33, 34) pomocných lopatek (3) jsou alespoň v oblasti napojení na náběžnou hranu (31) vypuklé.

7. Rotor reverzního ventilátoru podle nároku 6, vyznačený tím, že náběžná hrana (31) pomocné lopatky (3) se nachází na nebo pod tečnami (t) k vypuklým čelním částem (210) náběžných hran (21) sousedních hlavních lopatek (2), proloženými přivrácenými bočními hranami (211,212).

3 výkresy

-4CZ 304704 B6

Seznam vztahových značek:

1 disk 5 10 náboj 11 kryt 2 hlavní lopatka 21 náběžná hrana (hlavní lopatky 2) 210 čelní část 10 211 levá boční hrana (hlavní lopatky 2) 212 pravá boční hrana (hlavní lopatky 2) 22 odtoková hrana (hlavní lopatky 2) 23 levý bok (hlavní lopatky 2) 24 pravý bok (hlavní lopatky 2) 15 25 přední okraj (hlavní lopatky 2) 26 zadní okraj (hlavní lopatky 2) 3 pomocná lopatka 31 náběžná hrana (pomocné lopatky 3) 32 odtoková hrana (pomocné lopatky 3) 20 33 pravý bok (pomocné lopatky 3) 34 levý bok (pomocné lopatky 3) 36 zadní okraj (pomocné lopatky 3) a rovina souměrnosti β ostrý úhel 25 O osa otáčení rotoru T tečna.