PL183560B1

PL183560B1 - Silnik elektryczny z wentylatorem

Info

Publication number: PL183560B1
Application number: PL97335112A
Authority: PL
Inventors: Mathias Varnhorst
Original assignee: Vorwerk Co Interholding
Priority date: 1996-02-16
Filing date: 1997-03-06
Publication date: 2002-06-28
Also published as: ATE231703T1; CZ300499A3; SK120099A3; PT964635E; CZ297722B6; ES2187763T3; DE19605742A1; JP2001513861A; PL335112A1; EP0964635B1; DE59709247D1; SK285632B6; DK0964635T3; WO1998038899A1; EP0964635A1

Abstract

1. Silnik elektryczny z wentylatorem, posiadajacy dolaczony promieniowo do wentylatora dyfuzor, przy czym wentylator ma lopatki kierownicze, a dyfuzor ma scianki dyfuzorowe, znamienny tym, ze stosunek wysokosci (b2) scianki dyfuzo- rowej (8), dyfuzora (4) do wysokosci (b4) lopatki kierowniczej (21) wentylatora (3) miesci sie w zakresie od 1,7 do 1,2. F ig . 1 PL PL PL PL PL PL

Description

Przedmiotem wynalazku jest silnik elektryczny z wentylatorem, posiadający dołączony promieniowo do wentylatora dyfuzor pracujący jako silnik-dmuchawa.

Tego rodzaju dmuchawy są znane i mają dyfuzory, które posiadają wokół obrzeża wentylatora równomiernie rozmieszczone powietrzne kanały kierujące. Zadaniem dyfuzorów jest, aby wypływające z wirnika pod płaskim kątem przepływu powietrze odchylić i zapewnić krótszy przepływ przez obszar dyfuzora, aniżeli w przestrzeni pierścieniowej pozbawionej łopatek. Prowadzi to do podwyższenia sprawności całej dmuchawy. Aby osiągnąć jak najkrótszy czas przepływu, szczelina między wirnikiem a wlotem dyfuzora musi być jak najmniejsza. Mała szczelina ma zapewne większy udział w szumach (przydźwięk obrotów) i powoduje większą czułość dmuchawy (powstawanie szmerów, tak zwane pompowanie) w przypadku odchylenia strumienia objętościowego od punktu optymalnego. Dyfuzory tego rodzaju mają kanały rozszerzone pod kątem < 20°. Silnik elektryczny z wentylatora odkurzacza lub podobnego urządzenia jest silnikiem szybkobieżnym z jednostopniową dmuchawą i ma kąty przepływu <5°. Zastosowany dyfuzor ma dobrany odpowiednio mały kąt wlotowy, aby osiągnąć wejście bez uderzeń. Dla poszerzenia kanałów zaleca się na ogół kąt rozszerzający 7° do 12°. Wysokość kanału zostaje dopasowana do wysokości wylotu wentylatora, przy czym wysokość kanału jest zwykle dobierana o 1 - 2 mm większa, aniżeli wysokość wylotu wentylatora. Następnie znane jest wykonanie kanału o przekroju kwadratowym. Oprócz prostokątnych kanałów przepływowych znane są także przekroje rurowe. Kanały dyfuzorowe są wykonywane na ogół zarówno jako proste jak i zakrzywione. Następnie znane są proste kanały łopatkowe jako tak zwane dyfuzory żaglowe z powiększającą się w kierunku na zewnątrz grubością ścianki.

Z opisu EP-A2 0 602 007 znane jest urządzenie, w którym stosunek wysokości kanałów dyfuzora do wysokości wylotu wentylatora odpowiada stosunkowi, podanemu powyżej. Dyfhzor posiada zakrzywione kanały przepływowe, przy czym ścianki kanałów są równomiernie lekko zakrzywione. Grubość ścianek kanałów dyfuzorowych jest dobrana jako stała. Następnie z opisu DE-A1-41 30 901 znane jest wykonanie, w którym zastosowany jest dyfuzor z kanałami przepływowymi, przebiegającymi z większym zakrzywieniem.

Niekorzystne w tych znanych rozwiązaniach jest to, że przy silnym dławieniu (małe strumienie objętościowe) występują niestabilności charakterystyk (tak zwane pompowanie). To pompowanie powoduje silne drgania całego słupa powietrza w dmuchawie i dołączonych kanałach powietrznych, co jest związane z powstawaniem silnych szumów i po dłuższych okresach pracy może prowadzić do mechanicznych uszkodzeń dmuchawy i elementów silnika. Aby zapobiec uszkodzeniom dmuchawy musiałyby być wykonane urządzenia, które albo zapobiegają silnemu dławieniu, albo wykrywają pierwszy proces pompowania. Znanymi środkami są uruchamiane przez podciśnienie lub włączane elektromagnetycznie zawory napowietrzające, które zapewniają najmniejszy strumień objętościowy. Konieczne dla skuteczności dyfuzora małe szczeliny pomiędzy dyfuzorem i wirnikiem wywołują z jednej strony pojedyncze dźwięki zakłócające, a z drugiej strony obszar dobrej sprawności dyfuzora zostaje ograniczony do wąskiego zakresu strumieni objętościowych.

W odniesieniu do opisanego wyżej stanu techniki celem wynalazku jest opracowanie silnika elektrycznego z wentylatorem w rodzaju opisanym na wstępie, posiadającym wentylator i dołączony promieniowo do tego wentylatora dyfuzor, który to silnik przy ukształtowaniu według wynalazku pracuje stabilnie także w przypadku silnego dławienia oraz posiada przy tym dobrą sprawność.

Podany cel został osiągnięty dzięki rozwiązaniu konstrukcyjnemu silnika elektrycznego z wentylatorem, posiadającego dołączony promieniowo do wentylatora dyfuzor, przy czym wentylator ma łopatki kierownicze, a dyfuzor ma ścianki dyfuzorowe, który charakteryzuje się tym, że stosunek wysokości ścianki dyfuzorowej do wysokości łopatki kierowniczej wentylatora mieści się w zakresie od 1,7 do 1,2.

Ścianki dyfuzorowe korzystnie rozpoczynają się przy wewnętrznej średnicy dyfuzora i rozciągają się do jego średnicy zewnętrznej tak, że ścianki dyfuzorowe rozciągają się do zewnętrznej średnicy wentylatora a stosunek wewnętrznej średnicy dyfuzora do zewnętrznej średnicy wentylatora mieści się w zakresie od 1,01 do 1,1.

183 560

Pomiędzy ściankami dyfuzora korzystnie jest umieszczony kanał dyfuzorowy, którego wysokość silnie rozszerza się w kierunku promieniowym, a kąt tego rozszerzenia kanału dyfuzorowego korzystnie wynosi około 12° do 20°, przy czym kanał dyfuzorowy korzystnie rozszerza się względem swojej wysokości przez obniżenie jego spodu względem spodniej ścianki wentylatora.

Spód kanału dyfuzora korzystnie jest obniżony stopniowo względem promieniowo zewnętrznego końca spodniej ściany wentylatora, przy czym spód kanału dyfiizora korzystnie jest wykonany jako opadający ukośnie promieniowo na zewnątrz.

Odstęp między ściankami dyfuzorowymi kanałów korzystnie powiększa się w kierunku obwodowym promieniowo na zewnątrz tak, że kanał ma obwodowy kąt rozszerzający zawarty między około 2° a 10°.

Wirnik nawiewny korzystnie ma ściankę zakrywającą która przechodzi od strony wylotu zbiegające się w przykrywę kanałów dyfuzora.

Ścianka dyfuzorowa korzystnie posiada przebiegający najpierw zasadniczo prosto w kierunku promieniowym odcinek i przyłączony do niego zewnętrzny zakrzywiony obszar, przy czym długość promieniowego odcinka, korzystnie wynosi około 55 do 75% całkowitej długości ścianki dyfiizora, a zakrzywiony obszar korzystnie, rozciąga się w kierunku obrotów wentylatora do drugiej strony stycznej, albo zakrzywiony obszar przecina styczną.

Przebiegający prosto promieniowy odcinek swą początkową długością korzystnie schodzi się ze styczną lub rozciąga się równolegle do tej stycznej.

Początkowa długość każdej ściany dyfuzorowej wynosi korzystnie jedną dziesiątą do jednej piątej całkowitej długości odcinka ściany dyfuzorowej, a do początkowej długości każdej ściany dyfuzorowej korzystnie dołączona jest druga częściowa długość, która poprzez zakrzywienie jest cofnięta przeciwko kierunkowi obrotów wentylatora.

W przeciwieństwie do zaleceń wspomnianych w stanie techniki, w rozwiązaniu według wynalazku zostaje świadomie wykorzystane oderwanie przepływu, spowodowane przez dobrany stosunek wysokości w celu polepszenia stabilności przepływu i niedopuszczenia do wystąpienia pompowania także przy przepływie zerowym.

Dmuchawa według wynalazku ma odpowiednie proporcje zewnętrznej średnicy łopatek kierowniczych do wewnętrznej średnicy dyfuzora i wysokością ścianek dyfiizorowych do wysokości łopatek kierowniczych, które to proporcje leżą wyraźnie powyżej zalecanych wartości, proponowanych w stanie techniki. Rozszerzenia kanałów o tej wielkości powodują odrywanie strumienia do wielkości powyżej której są szkodliwe dla stabilności aerodynamicznej i sprawności. Ponieważ okresowe odrywania strumienia oznaczają początek obszaru pompowania, należałoby oczekiwać, że taki silnie rozszerzony kanał dyfuzorowy będzie powodował gorszą sprawność i wczesne pompowanie. W opisanym tutaj wykonaniu według wynalazku zostaje wykorzystane odrywanie strumienia, zwane dalej zawirowaniem uderzeniowym, dla polepszenia stabilności przepływu a także nie dopuszczenia do wystąpienia pompowania również przy przepływie zerowym. W celu wspomagania zawirowania uderzeniowego wirnik nawiewny jest tak umieszczony, że tarcza zakrywająca wentylator pokrywa się z pokrywą kanałów dyfuzora na długości 1 do 2 mm. Tym samym od wylotu wentylatora tworzy się optymalny strumień wzdłuż pokrywy kanałów dyfuzora. Na przeciwległym spodzie kanałów dyfiizorowych zawirowanie uderzeniowe tworzy ściankę fluidalną, która nastawia się w zależności od przepływu, przy czym to zawirowanie uderzeniowe powstaje w obszarze spodu kanałów, opadających ukośnie promieniowo na zewnątrz. Wspomniana ścianka fluidalna powstaje w skierowanym promieniowo na zewnątrz obszarze zawirowania uderzeniowego. Obok zagwarantowania optymalnego przepływu głównego, osiągnięte zostaje przy niewielkich stratach odwrócenie głównego strumienia do łopatek zwrotnych. Łopatki zwrotne są umieszczone w znany sposób na odwróconej do ścianek dyfiizorowych dolnej stronie dyfuzora i służą do końcowego odwracania strumienia powietrza. Wentylator posiada umieszczone w znany sposób łopatki kierujące, które są osadzone pomiędzy dwoma tarczami zakrywającymi. Te tarcze zakrywające tworzą równolegle przebiegający obszar wyjściowy, przy czym stosunek zewnętrznej średnicy łopatek kierowniczych do średnicy wewnętrznej równolegle przebiegających obszarów wyjściowych mieści się korzystnie w zakresie od 0,6 do 0,95. Aby

183 560 przydźwięk obrotów i harmoniczność tego przydźwięku jak najbardziej przytłumić w spektrum szumów i uzyskać przepływ bez odrywania wzdłuż ścianek dyfiizora, ścianki te mają w jak najdalej idącym stopniu jednakową grubość. Kierowany w kanale dyfuzora strumień zostaje tym samym najpierw prowadzony prostoliniowo przez kanał i dopiero w ostatniej części, na przykład w ostatniej ćwierci, odchylony w obszarze zakrzywionym. W wyniku tego zostaje przynajmniej w obszarze zakrzywienia usunięte odchylenie strumienia, przebiegające wzdłuż względnie równolegle do stycznej.

Końcowy punkt łopatek dyfuzorowych jest tym samym prowadzony poprzez styczną w kierunku obrotów dmuchawy. Odstęp między poszczególnymi ściankami dyfiizora jest tak dobrany, że wymiar między wierzchołkiem wejściowym ścianki dyfuzorowej a sąsiadującą ścianką dyfuzorową na wewnętrznym promieniu tego dyfuzora kształtuje się jako pomnożony przez współczynnik od 0,061 do 0,049. Następnie dobrany jest wymiar odległościowy między drugim, prosto przebiegającym odcinkiem częściowym, który jest nakierowany odchylnie względem długości początkowej, a sąsiadującą ścianką dyfuzorową tak, że jest ona o współczynnik 1,02 do 1,25 większa, aniżeli odległość między wierzchołkiem wejściowym ścianki dyfuzorowej i sąsiadującą ścianką dyfuzora. Taki zarys łopatki można łatwo wykonywać metodą wtryskową, dzięki której jest bardzo stabilny kształtowo i wykazuje wyraźnie mniej odkształceń względnie wypaczeń niż łopatki zakrzywione. Ostrze łopatki wzgl. ostrze ścianki dyfuzorowej jest zukosowane korzystnie pod kątem od 10° do 15°, tak że w kanale dyfuzorowym nie występuje w tym miejscu żadne zwężenie przekroju. Wierzchołek łopatki może być zaokrąglony promieniem o wielkości do jednej czwartej grubości ścianki dyfuzorowej. Aby zagwarantować z kolei prawidłowy przepływ przez kanał dyfuzorowy, zwłaszcza wzdłuż pokrywy kanałów dyfuzora, wspomniany garnek dmuchawy ma średnicę wewnętrzną która jest o współczynnik 1,035 do 1,075 większa od zewnętrznej średnicy dyfuzora. Styczny obszar wejściowy ścianki dyfuzorowej - długość początkowa przebiegającego prosto odcinka - ma za zadanie, aby wypływający z dmuchawy strumień powietrza naprowadzić w kierunku stycznym niezależnie od chwilowego kąta napływu. Odwrócony w ten sposób obszar przepływu zabiera ze sobą pozostały nienaruszony przepływ. Odstęp między krawędzią wejściową ścianki dyfuzorowej i sąsiadującą ścianką dyfuzora jest tak dobrany, że cały kanał dyfuzorowy jest w przybliżeniu zasilany stycznie. Przy mniejszych strumieniach objętościowych jest przez odchylenie drugiego częściowego obszaru przebiegającego prosto odcinka inicjowane odrywanie w punkcie optymalnym, które jest stabilizowane w wyniku wspomnianego zawirowania uderzeniowego. Obszar odrywania nie może wyjść poza kanał dyfuzorowy, ponieważ koniec łopatki jest wyciągnięty poprzez styczną na zewnątrz. Obszar odrywania jest tym samym przestrzennie ograniczony i stabilizowany przez zawirowanie uderzeniowe. Przy dużych strumieniach objętościowych, tzn. większych niż w punkcie optymalnym, obszar odrywania zostaje wyparty w kierunku zawirowania uderzeniowego a cała powiększona szerokość kanału pomiędzy odchylonym obszarem i sąsiadującą ścianką dyfuzorową zostaje wykorzystana. Profil prędkości wypływającego z wirnika nawiewnego strumienia powietrza jest z powodu podziału tego wentylatora nierównomierny. Tym samym zmienia się stale kąt napływu na wlocie dyfuzora. Przy zwykłym ukształtowaniu łopatek dyfuzorowych zmieniają się tym samym w sposób nagły stany, które ciągną za sobą przylegający względnie oderwany przepływ wzdłuż ścianek dyfiizora a także szumy i przydźwięki obrotów. Dzięki nowemu, zgodnemu z wynalazkiem ukształtowaniu łopatki dyfuzorowej zostaje osiągnięty jak najdalej idący, styczny przepływ w kanałach dyfuzorowych, a obszar odrywania powoduje przy małych strumieniach objętościowych wzrost lub zaniki napływu. Tym samym przydźwięk obrotów i harmoniczność tych przydźwięków zostają silnie zredukowane. Aby zredukować zmiany i warunki napływu jest dalej wskazane, aby stosunek podziału wirnika nawiewnego do podziału dyfuzora wynosił w granicach od 2,5 do 3,0, przy czym korzystny jest stosunek 2,74. Aby osiągnąć dużą ilość przetłaczanego powietrza, na zewnątrz przykrycia ścianek dyfuzorowych przewidziane jest wybranie w spodzie kanału dyfuzorowego, sięgające do zewnętrznej średnicy umieszczonych po dolnej stronie łopatek zwrotnych. Przy tym stosunek zewnętrznej średnicy łopatek zwrotnych do zewnętrznej średnicy ścianki dyfuzora jest dobrany od 0,925 do 0,98. Wysokość łopatek zwrotnych wynosi korzystnie mniej więcej 1,2 do 1,6 krotności

183 560 wysokości ścianki dyfuzora. W wyniku takiego ukształtowania wspomniane wybranie zewnątrz przykrywy ścianek dyfuzorowych nie zmniejsza ani sprawności, ani nie zwiększa niebezpieczeństwa pompowania. Ponieważ łopatki zwrotne zaczynają się dopiero od wewnętrznej średnicy wybrania, może być dobrana względem dyfuzora nierówna liczba łopatek dla koła zwrotnego. W wyniku zgodnego z wynalazkiem ukształtowania dyfuzora, bez naruszenia poziomu szumów i sprawności, na ściance dyfuzora lub, jeśli to konieczne ze względów technicznych, na drugiej symetrycznie przeciwległej ściance dyfuzora może być przewidziana szczelina, umieszczona na zewnątrz przykrycia ścianek dyfuzorowych. Dzięki temu jest umożliwione kompletne wyważenie wentylatora, co nie jest możliwe w znanych dmuchawach z jednym dyfuzorem, otaczającym wentylator, ponieważ jednoczęściowy dyfuzor z kołem zwrotnym jest montowany przed wentylatorem, a wąska szczelina pomiędzy wentylatorem i dyfuzorem nie pozwala na wyważenie. Dlatego też dmuchawa według wynalazku ma polepszoną sprawność. Podwyższony stopień sprawności wymaga mniejszego silnika i zmniejsza zużycie energii, tak że redukuje się korzystnie ciężar, a efektywność przy zastosowaniu tego silnika może wzrosnąć. W całym zakresie pracy nie występuje pompowanie. Dmuchawa pracuje stabilnie aż do przepływu zerowego. Następnie części szumów, spowodowanych przydźwiękiem obrotów zostają wyraźnie zredukowane względnie wyeliminowane bez obawy, że podpierające garnek dmuchawy ścianki dyfuzora stracą na stabilności, na przykład przez wycinki, wybrania lub podobne. Dyfuzor razem z kołem zwrotnym, które odwraca powietrze do chłodzenia silnika, jest wykonany jako jednolita całość, którą można wykonać metodą wtryskową z tworzywa polimerowego. Dalej istnieje możliwość przeprowadzenia pełnego wyważenia wirnika nawiewnego przy zamontowaniu go z dyfuzorem.

Poniżej wynalazek jest objaśniony w oparciu o załączony rysunek, który jednak przedstawia tylko jeden przykład wykonania.

Na rysunku fig. 1 przedstawia zgodny z wynalazkiem silnik elektryczny z wentylatorem w widoku z boku i częściowym przekroju, posiadający dyfuzor przylegający do wentylatora, fig. 2 - pojedyncze ujęcie perspektywiczne dyfuzora z widokiem na ściany dyfuzora, fig. 3 dalsze pojedyncze ujęcie perspektywiczne dyfuzora z widokiem na tylne łopatki zwrotne, fig. 4 - dyfuzor w widoku z boku, fig. 5 - widok ogólny na górną stronę dyfuzora, posiadającą ścianki boczne, fig. 6 - widok z dołu na dolną stronę dyfuzora, na której są umieszczone łopatki zwrotne, fig. 7 - powiększony półprzekrój dyfuzora, fig. 8 - powiększenie z fig. 1 w obszarze VIII-VIII, fig. 9 - powiększenie wycinkowe z fig. 4, oraz fig. 10 - ujęcie odpowiadające fig. 5, jednak odpowiadające drugiej postaci wykonania.

Na fig. 1 przedstawiony jest silnik elektryczny 1 z umieszczonym na wale 2 wentylatorem 3 i promieniowo do wentylatora 3 przylegającym dyfuzorem 4. Wentylator 3 jest osadzony trwale na wale 2 wirnika silnika i za pomocą niego wprawiany jest w ruch obrotowy. Natomiast dyfuzor 4 jest umieszczony nieobrotowo na elemencie łożyskującym 5. Silnik elektryczny 1 jest umieszczony w obudowie silnikowej 6, która również jest zamocowana do elementu łożyskującego 5.

Wentylator 3 i dyfuzor 4 są umieszczone od strony elementu łożyskującego 5, odwróconej od silnika elektrycznego 1 i zakryte razem garnkiem nadmuchowym 7, który z kolei jest przytrzymywany zaciskowo na elemencie łożyskującym 5.

Dyfiizor 4 jest objaśniony dokładniej w oparciu o szczegółowe ujęcia, przedstawione na fig. 2 do 9.

Dyfuzor 4 ma płaski korpus w kształcie koła dookoła którego są umieszczone od góry i od dołu elementy prowadzące.

Na górnej stronie dyfuzor 4 posiada ścianki dyfuzorowe 8. Na dolnej stronie korpusu 9 dyfuzora są umieszczone, zespolone materiałowo z tym korpusem 9, łopatki zwrotne 10 w celu utworzenia koła odwracającego 16.

Dyfuzor 4 ma średnicę zewnętrzną D2, która w pokazanym przykładzie wykonania wynosi mniej więcej 108 mm. Wspomniane ścianki dyfuzorowe 8 są rozmieszczone na kołowym zewnętrznym obszarze pierścieniowym korpusu 9 dyfuzora, przy czym ścianki dyfuzorowe 8 rozpoczynają się na zewnętrznej średnicy D2 dyfuzora i rozciągają się do jego wewnętrznej

183 560 średnicy Dl, która to wewnętrzna średnica Dl dyfuzora w pokazanym przykładzie wykonania wynosi mniej więcej 94 mm.

Kołowy obszar pierścieniowy korpusu 9, na którym są rozmieszczone ścianki dyfuzorowe 8, jest w przeciwieństwie do zwykłych płaszczyzn nośnych wykonany jako grubszy.

W swobodnej przestrzeni dyfuzora 4, utworzonej przez wewnętrzną średnicę Dl, w stanie zabudowanym ułożyskowany jest wentylator 3, co uwidocznione zostało także na fig. 1.

Jak to pokazane zostało na fig. 5, dyfuzor 4 ma pośrodku okrągły otwór 11 mieszczący element łożyskujący 5. Następnie dyfuzor 4 posiada w obszarze swojego korpusu 9 dwa symetrycznie względem siebie umieszczone otwory 12 do zamocowania dyfuzora 4 do elementu łożyskującego 5 za pomocą śrub, nitów lub podobnych.

Pomiędzy ściankami dyfuzorowymi 8 znajdują się kanały 13, przy czym wysokość kanału dyfuzorowego w kierunku promieniowym znacznie się rozszerza. Wspomniany obszar odcinka kołowego, na którym są umieszczone ścianki dyfuzora, tworzy przy tym spód 14 kanału dyfuzorowego. Ten spód 14 kanału dyfuzorowego rozciąga się najpierw w promieniowym obszarze wewnętrznym równolegle do całkowitego rozciągnięcia korpusu 9, tzn. prostopadle do osi korpusu dyfuzora a tym samym także pionowo do osi obrotu wentylatora 3. Potem następuje obniżenie spodu 14 kanału, przy czym spód ten jest wykonany jako opadający ukośnie w kierunku promieniowym na zewnątrz. Wynika stąd kąt rozszerzenia a, wynoszący 12° do 20°.

W wyniku takiego ukształtowania przekrój kanału dyfuzorowego, mierząc od spodu 14 tego kanału do górnej krawędzi ścianek dyfuzorowych 8, w kierunku promieniowym jest silnie rozszerzony, przy czym na początku, tzn. promieniowo po stronie wewnętrznej, w pokazanym przykładzie wykonania dobrana jest wysokość kanału dyfuzorowego hl wynosząca mniej więcej 10,5 mm i promieniowo zewnętrzna wysokość h2, tzn. mierzona w obszarze zewnętrznej średnicy D2, która wynosi mniej więcej 12 mm.

Umieszczone na dolnej strome korpusu 9 łopatki zwrotne 10 mają wysokość bl, która odpowiada 1,2-do 1,6-krotnej wysokości b2 ścianki dyfuzora. W pokazanym przykładzie wykonania jest dobrana wysokość b2 ścianki dyfuzorowej wynosząca 10,5 mm i wysokość bl łopatki zwrotnej, wynosząca 12 mm przy całkowitej wysokości b3 dyfhzora 4 mniej więcej 27 mm.

Na górnej stronie korpusu 9 umieszczonych jest w sumie dwadzieścia ścianek dyfuzorowych 8 tworzących kanały dyfuzorowe 13. Każda ścianka 8 dyfuzora posiada jak najbardziej stałą grubość mniej więcej 1,2 mm. Zasadniczo ścianka dyfuzorowa 8 rozciąga się w kierunku promieniowym wzdłuż stycznej T do okręgu, wyznaczającego wewnętrzną średnicę Dl dyfiizora, co uwidocznione zostało na fig. 9.

Ścianka dyfuzorowa 8 składa się z zasadniczo prosto przebiegającego odcinka G1 najpierw w kierunku promieniowym i dołączonego do niego zewnętrznego obszaru zakrzywionego K, przy czym prosto przebiegający odcinek G1 wynosi około 55 do 75% całkowitej długości I ścianki dyfuzorowej 8, a całkowita długość I jest odniesiona równolegle do stycznej T.

W pokazanym przykładzie wykonania całkowita długość 1 wynosi mniej więcej 25 mm. Przebiegający prosto odcinek G1 ma długość około 18 mm,

Przebiegający prosto odcinek G1 składa się z długości początkowej G2 i drugiej długości częściowej G3, przy czym długość początkowa G2 pokrywa się ze styczną T. Ta długość początkowa wynosi mniej więcej jedną dziesiątą do jednej piątej całkowitej długości przebiegającego prosto odcinka Gl, a w pokazanym przykładzie wykonania wynosi ona około 4 mm. Następująca po tym druga częściowa długość G3 jest przez odchylenie pod kątem β około 2° cofnięta przeciwko kierunkowi obrotów U wirnika nawiewnego 3.

Przylegający do przebiegającego prosto odcinka Gl zakrzywiony obszar K jest wyprowadzony po przecięciu stycznej T, tak że punkt końcowy E ścianki dyfuzorowej ma ustalone położenie po stronie stycznej T, przeciwległej do przebiegającego prosto odcinka Gl.

Zakrzywiony obszar K i jego końcowy punkt E ścianki dyfuzorowej dochodzą do zewnętrznej średnicy D2 dyfuzora.

Odstęp al między ściankami dyfuzorowymi, mierzony od wejściowego wierzchołka SP ścianki dyfuzorowej do sąsiedniej ścianki dyfuzorowej 8, wynosi 0,061- do 0,049-krotności

183 560 połowy wewnętrznej średnicy Dl dyfuzora. W pokazanym przykładzie wykonania wymiar ten wynosi około 2,4 mm.

Utworzony przez zakrzywiony obszar częściowy G3 drugi odstęp a2 wynosi 1,02- do 1,25-krotności wymiaru odstępu al. W pokazanym przykładzie wykonania wynoszą one około 2,8 mm.

Ściankę dyfuzorową można łatwo wykonywać metodą formowania wtryskowego, jest ona bardzo stabilna kształtowe oraz wykazuje wyraźnie mniejszą tendencję do wypaczeń aniżeli ścianki zakrzywione.

Wierzchołek SP ścianki dyfuzorowej jest zukosowany pod kątem γ, wynoszącym około 10 do 15°. Dzięki takiemu ukształtowaniu jest zagwarantowane, że w kanale dyfuzorowym 13 nie występuje w tym miejscu żadne zwężenie przekroju. W prawidłowo wykonanym ukształtowaniu wierzchołek SP ścianki dyfuzorowej może być zaokrąglony promieniem r, przy czym ten promień r wynosi maksymalnie jedną czwartą grubości ścianki.

Umieszczone na dolnej stronie korpusu 9 dyfuzora łopatki zwrotne 10 są również wykonane jako jedna całość z promieniowym obszarem zewnętrznym, przy czym rozciągają się one pomiędzy zewnętrzną średnicą D3 łopatek i ich wewnętrzną średnicą D4 tworząc koło zwrotne 16. Zewnętrzna średnica D3 znajduje się między średnicami zewnętrzną D2 i wewnętrzną Dl ścianek dyfuzorowych 8. W pokazanym przykładzie wykonania zewnętrzna średnica D3 łopatek wynosi około 103 mm. Średnica wewnętrzna D4 koła zwrotnego 16 wynosi około 73 mm.

Jak to zostało uwidocznione zwłaszcza na fig. 3, poszczególne łopatki zwrotne 10 mogą posiadać po zewnętrznej stronie ścianki otwarte na obrzeżach wybrania 22. Taka konstrukcja wynika to na przykład ze względów techniczno-montażowych.

Każda łopatka zwrotna 10 posiada, zgodnie z fig. 6, kształt wycinka koła o promieniu około 32 mm. Układ wewnątrz kołowego obszaru pierścieniowego, utworzonego przez zewnętrzną i wewnętrzną średnicę D3 i D4 jest tak dobrany, że posiadające kształt wycinków koła łopatki 10 rozciągają się poprzez kąt δ, wynoszący około 73°. W sumie przewidzianych jest szesnaście łopatek zwrotnych 10, rozmieszczonych w jednakowych odstępach na obwodzie.

Aby uzyskać dużą ilość tłoczonego powietrzą na zewnątrz przykrycia łopatkowego Y w spodzie 14 kanału dyfuzorowego zostaje wykonane wybranie 15 pomiędzy zewnętrzną średnicą D2 dyfuzora i średnica D3 łopatek, przy czym korzystnie zewnętrzna średnica łopatkowa D3 jest 0,925- do 0,98-krotnością zewnętrznej średnicy D2 dyfuzora.

Dzięki opisanemu ukształtowaniu dyfuzora wybranie 15 nie zmniejsza sprawności, natomiast zostaje przez to jeszcze zwiększone zagrożenie pompowe. Ponieważ łopatki zwrotne 10 zaczynają się dopiero od średnicy D3, dla koła zwrotnego 16 może być dobrana nierównomierna w stosunku do dyfuzora liczba łopatek.

Jak pokazano na fig. 1, stosunki wymiarów wirnika nawiewnego 3 i dyfuzora 4 są tak dobrane, że wewnętrzna średnica Dl dyfuzora 4 odpowiada mniej więcej 1,01- do 1,1krotności zewnętrznej średnicy D5 wentylatora 3. Następnie stosunek wysokości b2 ścianki dyfuzorowej do wysokości b4 wirnika nawiewnego - mierząc na promieniowo zewnętrznym końcu - jest tak dobrany, że wysokość b2 ścianki dyfuzorowej odpowiada mniej więcej 1,7do 2,3-krotności wysokości b4 wirnika nawiewnego. Wielkość ta leży wyraźnie powyżej wielkości przytoczonych w stanie techniki.

Począwszy od obszaru wejściowego dyfuzora spód kanału dyfuzorowego jest jak opisano wyżej wykonany z ukosem. Tworząca przykrycie kanałów dyfuzorowych pokrywa 17 garnka nawiewnego jest umieszczona pionowo do osi dmuchawy, z czego wynika silnie rozszerzający się w kierunku osiowym kanał dyfuzorowy 13. Całkowite rozszerzenie kanałów zostaje jeszcze podwyższone przez płaskie rozszerzenie kanałów między sąsiednimi ściankami dyfuzorowymi 8, wynoszące około 2° do 10°.

Ponieważ okresowe oderwania przepływu są charakterystyczne dla początku obszaru pompowego, należałoby oczekiwać przy tego rodzaju silnie rozszerzonym kanale dyfuzorowym 13 niekorzystnej sprawności i wczesnego pompowania. W opisanym tutaj wykonaniu takie oderwanie przepływu, zwane dalej zawirowaniem uderzeniowym Zl, które zostaje wykorzystane do polepszenia stabilności przepływu a także do tego, aby także przy dojściu do przepływu zerowego nie dopuścić do wystąpienia pompowania.

183 560

W celu wspomagania zawirowania uderzeniowego Z1 wirnik nawiewny 3 jest umieszczony w ten sposób, że ścianka 18 zakrywająca wirnik nawiewny pokrywa się z płaszczyzną pokrywy kanałowej wzgl. z pokrywą 17 garnka dmuchawy na długości 1 do 2 mm i stwarza tym samym optymalny przepływ od wylotu wirnika wzdłuż przykrycia kanałów wzgl. pokrywy 17 garnka dmuchawy. Na przeciwległym spodzie 14 zawirowanie uderzeniowe Z1 tworzy ściankę fluidalną, która nastawia się w zależności od przepływu. Oprócz zagwarantowania optymalnego przepływu głównego uzyskuje się przy małych stratach odwracanie przepływu głównego do koła zwrotnego 16.

W celu otrzymania strumienia przylegającego do przykrycia kanałowego, wentylator 3 posiada równolegle przebiegający obszar wylotowy 20, utworzony przez górną zakrywającą wentylator ściankę 18 i spodnią ściankę 19 tego wentylatora. Stosunek średnicy wewnętrznej D6 obszaru wylotowego do średnicy zewnętrznej D5 wentylatora 3 wynosi korzystnie 0,6 do 0,95. Pomiędzy zakrywającą wentylator ścianką 18 i spodnią ścianką 19 wirnika nawiewnego są umieszczone w zwykły sposób nawiewne łopatki kierownicze 21.

Aby zagwarantować prawidłowy przepływ przez kanał dyfuzorowy 13 wzdłuż jego przykrycia, garnek nadmuchowy 7 ma takie wymiary, że wewnętrzna średnica D7 tego garnka nadmuchowego odpowiada mniej więcej 1,035- do 1,075-krotności średnicy zewnętrznej D2 dyfuzora.

Styczny obszar wejściowy G2 każdej ściany dyfuzorowej ma za zadanie, aby wypływający z wirnika nawiewnego 3 strumień powietrza odwrócić w kierunku stycznym niezależnie od chwilowego kąta napływu. Odwrócony w ten sposób obszar przepływu porywa ze sobą pozostały niezakłócony strumień. Szerokość al kanału jest tak dobrana, że cały kanał dyfuzorowy 13 jest w przybliżeniu zasilony stycznie.

W przypadku mniejszych strumieni objętościowych w punkcie optymalnym zostaje przez zakrzywienie obszaru G2 sprowokowane odrywanie Z2, które zostaje ustabilizowane przez zawirowanie uderzeniowe Zl. Obszar odrywania nie może się przesunąć z kanału dyfuzorowego 13, ponieważ koniec E ścianki dyfuzorowej jest wyciągany poprzez styczną T. Obszar odrywania Z2 jest tym samym przestrzennie ograniczony i stabilizowany przez zawirowanie uderzeniowe Zl. W przypadku dużych strumieni objętościowych, tzn. większych niż w punkcie optymalnym, obszar odrywania Z2 zostaje wyparty w kierunku zawirowania uderzeniowego Zl, a cała szerokość a2 kanału jest wykorzystana.

Profil prędkości strumienia powietrza, wypływającego z wirnika nawiewnego 3 jest w wyniku podziałki wirnika nawiewnego nierównomierny. Tym samym stale zmienia się kąt napływu na wlocie dyfuzora. W wyniku zgodnego z wynalazkiem nowego ukształtowania ścianki dyfuzorowej zostaje osiągnięty w największym stopniu styczny napływ do kanałów dyfuzorowych i obszar odrywania Z2 zmienia się przy niskich przepływach objętościowych przez wzrastanie lub kurczenie się w różnych warunkach napływu. Tym samym zostaje silnie zredukowany przydźwięk obrotów.

W wyniku opisanego wyżej ukształtowania dyfuzora 4 na ściance dyfuzorowej lub na dwóch symetrycznie przeciwległych ściankach dyfuzorowych 8 może być umieszczona, bez naruszenia szmerów i zachowaniu sprawności, szczelina V, co zostało pokazane na fig. 10. Ta szczelina V znajduje się na zewnątrz przykrycia Y ścianki dyfuzorowej i umożliwia całkowite wyważenie wentylatora 3.

183 560

^£^•2

183 560

J^-3

183 560

Departament Wydawnictw UP RP. Nakład 60 egz. Cena 4,00 zł.

Claims

Zastrzeżenia patentowe

1. Silnik elektryczny z wentylatorem, posiadający dołączony promieniowo do wentylatora dyfuzor, przy czym wentylator ma łopatki kierownicze, a dyfiizor ma ścianki dyfuzorowe, znamienny tym, że stosunek wysokości (b2) ścianki dyfuzorowej (8), dyfuzora (4) do wysokości (b4) łopatki kierowniczej (21) wentylatora (3) mieści się w zakresie od 1,7 do 1,2.
2. Silnik według zastrz. 1, znamienny tym, że ścianki dyfuzorowe (8) rozpoczynają się przy wewnętrznej średnicy (Dl) dyfuzora (4) i rozciągają się do średnicy zewnętrznej (D2) tak, że ścianki dyfuzorowe (8) rozciągają się do zewnętrznej średnicy (D5) wentylatora (3), a stosunek wewnętrznej średnicy (Dl) dyfozora (4) do zewnętrznej średnicy (D5) wentylatora (3) mieści się w zakresie od 1,01 do 1,1.
3. Silnik według zastrz. 1, znamienny tym, że pomiędzy ściankami dyfuzorowymi (8) jest umieszczony kanał dyfuzorowy (13), którego wysokość (hl, h2) silnie rozszerza się w kierunku promieniowym.
4. Silnik według zastrz. 3, znamienny tym, że kąt rozszerzenia (a) kanału dyfuzorowego (13) wynosi około 12° do 20°.
5. Silnik według zastrz. 3, znamienny tym, że kanał dyfuzorowy (13) rozszerza się względem swojej wysokości (hl, h2) przez obniżenie spodu (14) kanału względem spodniej ścianki (19) wentylatora (3).
6. Silnik według zastrz. 5, znamienny tym, że spód (14) kanału dyfuzora (4) jest obniżony stopniowo względem promieniowo zewnętrznego końca spodniej ściany (19) wentylatora (3).
7. Silnik według zastrz. 5, znamienny tym, że spód (14) kanału (13) dyfuzora (4) jest wykonany jako opadający ukośnie promieniowo na zewnątrz.
8. Silnik według zastrz. 1, albo 2, albo 7, znamienny tym, że odstęp między ściankami dyfuzorowymi (8) kanałów (13) powiększa się w kierunku obwodowym promieniowo na zewnątrz.
9. Silnik według zastrz. 8, znamienny tym, że kanał (13) ma obwodowy kąt rozszerzający zawarty między około 2° a 10°.
10. Silnik według zastrz. 1, znamienny tym, że wentylator (3) ma ściankę zakrywającą (18), która przechodzi od strony wylotu zbiegające się w przykrywę kanałów (13) dyfuzora (4).
11. Silnik według zastrz. 1, znamienny tym, że ścianka dyfuzorowa (8) posiada przebiegający najpierw zasadniczo prosto w kierunku promieniowym odcinek (Gl) i przyłączony do niego zewnętrzny zakrzywiony obszar (K).
12. Silnik według zastrz. 11, znamienny tym, że długość odcinka (Gl) wynosi około 55 do 75% całkowitej długości (1) ścianki dyfuzorowej (8).
13. Silnik według zastrz. 11, znamienny tym, że zakrzywiony obszar (K) rozciąga się w kierunku obrotów (U) wentylatora (3) do drugiej strony stycznej (T).
14. Silnik według zastrz. 11, albo 13, znamienny tym, że zakrzywiony obszar (K) przecina styczną (T).
15. Silnik według zastrz. 11, albo 13, znamienny tym, że przebiegający prosto odcinek (Gl) swą początkową długością (G2) schodzi się ze styczną (T) lub rozciąga się równolegle do tej stycznej (T).
16. Silnik według zastrz. 15, znamienny tym, że początkowa długość (G2) wynosi jedną dziesiątą do jednej piątej całkowitej długości odcinka (Gl).
17. Silnik według zastrz. 16, zamienny tym, że do początkowej długości (G2) dołączona jest druga częściowa długość (G3), która poprzez zakrzywienie jest cofnięta przeciwko kierunkowi obrotów (U) wentylatora (3).

183 560