RU158483U1

RU158483U1 - TWO-STAGE CENTRIFUGAL FAN

Info

Publication number: RU158483U1
Application number: RU2015105773/06U
Authority: RU
Inventors: Владимир Николаевич Докукин; Сергей Леонидович Шамеко
Original assignee: Владимир Николаевич Докукин; Сергей Леонидович Шамеко
Priority date: 2015-02-19
Filing date: 2015-02-19
Publication date: 2016-01-10

Abstract

Двухступенчатый центробежный вентилятор, содержащий приводной вал, консольно установленные на приводном валу рабочие колёса двух ступеней сжатия и проточную часть для прохода воздушного потока от одного рабочего колеса к другому, размещённые в общем корпусе, отличающийся тем, что проточная часть вентилятора включает диафрагму, выполненную из двух параллельных дисков, один из которых, большего диаметра, неподвижно закреплён на внутренней поверхности цилиндрической части корпуса и образует с крышкой корпуса камеру, в которой размещено рабочее колесо первой ступени, причём между дисками закреплены перегородки, образующие радиальные каналы, входные участки которых снабжены направляющими элементами, своими кромками установленными в контакте с внутренней поверхностью цилиндрической части корпуса и поверхностями дисков, при этом входные участки и направляющие элементы выполнены изогнутыми по направлению движения воздушного потока, причем площади поперечных сечений каждого канала по его длине имеют одинаковую величину, при этом в центральной части каждого диска диафрагмы выполнено отверстие для прохода приводного вала, а отверстие, являющееся выходным отверстием диафрагмы и выполненное в диске, образующем вертикальную стенку камеры, имеет больший диаметр и сопряжено со всасывающим отверстием рабочего колеса второй ступени, при этом камера рабочего колеса второй ступени образована спиральной частью корпуса вентилятора и подсоединена к торцу цилиндрической части его корпуса.A two-stage centrifugal fan containing a drive shaft, cogs mounted on the drive shaft of the impellers of two compression stages and a flow part for the passage of air flow from one impeller to another, located in a common housing, characterized in that the flow part of the fan includes a diaphragm made of two parallel disks, one of which, of a larger diameter, is fixedly mounted on the inner surface of the cylindrical part of the housing and forms a chamber with the housing cover in which the impeller of the first stage, and between the disks there are fixed partitions forming radial channels, the inlet sections of which are equipped with guide elements, their edges installed in contact with the inner surface of the cylindrical part of the housing and the surfaces of the disks, while the inlet sections and guide elements are made curved in the direction of movement of the air flow, and the cross-sectional areas of each channel along its length have the same value, while in the Central part of each disk of the diaphragms Agma made a hole for the passage of the drive shaft, and the hole, which is the outlet of the diaphragm and made in the disk forming the vertical wall of the chamber, has a larger diameter and is associated with the suction hole of the impeller of the second stage, while the chamber of the impeller of the second stage is formed by a spiral part of the fan casing and connected to the end of the cylindrical part of its body.

Description

Полезная модель относится к вентиляторостроению, преимущественно к двухступенчатым центробежным вентиляторам с полным напором воздуха свыше 30 кПа и может быть использована в различных технологических процессах, а также в системах промышленной вентиляции, в частности в кондиционерах.The utility model relates to fan building, mainly to two-stage centrifugal fans with a total air pressure of more than 30 kPa and can be used in various technological processes, as well as in industrial ventilation systems, in particular in air conditioners.

Известен двухступенчатый центробежный вентилятор, содержащий корпус и установленные в нем концентрично с возможностью вращения в одну сторону рабочие колеса первой и второй ступеней, причем диск колеса второй ступени соединен с приводом. Колесо первой ступени приводится во вращение колесом второй ступени через гидромуфту (патент ГДР №141701, кл. F04D 13/02, опубл. 1980).Known two-stage centrifugal fan, comprising a housing and installed in it concentrically with the possibility of rotation in one direction of the impellers of the first and second stages, and the wheel disk of the second stage is connected to the drive. The wheel of the first stage is driven into rotation by the wheel of the second stage through the fluid coupling (GDR patent No. 141701, class F04D 13/02, publ. 1980).

Поскольку колесо первой ступени приводится во вращение колесом второй ступени через гидромуфту, то это приводит к потерям мощности в ней. Кроме того, в связи с тем, что частота вращения рабочего колеса второй ступени больше частоты вращения рабочего колеса первой ступени, то лопатки колеса второй ступени обтекаются потоком с большой относительной скоростью, что снижает давление на выходе из вентилятора. Снижение давления также вызывается положительной закруткой потока воздуха при выходе его из первой ступени вентилятора.Since the wheel of the first stage is driven into rotation by the wheel of the second stage through the fluid coupling, this leads to power losses in it. In addition, due to the fact that the rotational speed of the impeller of the second stage is greater than the frequency of rotation of the impeller of the first stage, the blades of the wheels of the second stage are flowed around at a high relative speed, which reduces the pressure at the outlet of the fan. A decrease in pressure is also caused by a positive swirl of the air flow when it leaves the first stage of the fan.

Наиболее близким по технической сущности и достигаемому результату является двухступенчатый центробежный вентилятор, содержащий приводной вал, консольно установленные на приводном валу рабочие колеса двух степеней сжатия с противоположно направленными входами, проточную часть для прохода воздушного потока от одного рабочего колеса к другому, установленные в общем корпусе, причем колесо второй ступени размещено в отдельном, внутреннем корпусе. Приведены оптимальные размеры проточной части вентилятор (авторское свидетельство СССР №1677373, кл. F04D 17/12, опубл. 15.09.91. - прототип).The closest in technical essence and the achieved result is a two-stage centrifugal fan containing a drive shaft, impellers of two degrees of compression cantilevered on the drive shaft with oppositely directed inlets, a flow part for air flow from one impeller to another, installed in a common housing, moreover, the wheel of the second stage is located in a separate, inner casing. The optimum dimensions of the flow part of the fan are given (USSR author's certificate No. 1677373, class F04D 17/12, publ. 09/15/91 - prototype).

Такая конструкция вентилятора с противоположно направленными входами на рабочие колеса ступеней сжатия не может обеспечить высокой величины давления воздушного потока на выходе, в связи с очевидными потерями давления воздуха при следовании его потока по сложной траектории внутри проточной части вентилятора.Such a design of the fan with oppositely directed inlets on the impellers of the compression stages cannot provide a high pressure of the air flow at the outlet, due to the obvious loss of air pressure when following its flow along a complex path in the flow path of the fan.

Решается задача создания новой конструкции двухступенчатого центробежного вентилятора, обеспечивающего получение на выходе высокого напора воздушного потока.The problem of creating a new design of a two-stage centrifugal fan, which ensures the receipt of a high pressure air stream at the outlet, is being solved.

Технический результат достигается при создании двухступенчатого центробежного вентилятора, содержащего приводной вал, консольно установленные на приводном валу рабочие колеса двух ступеней сжатия и проточную часть для прохода воздушного потока от одного рабочего колеса к другому, размещенные в общем корпусе, в котором, согласно полезной модели, проточная часть вентилятора включает диафрагму, выполненную из двух параллельных дисков, один из которых, большего диаметра, неподвижно закреплен на внутренней поверхности цилиндрической части корпуса и образует с крышкой корпуса камеру, в которой размещено рабочее колесо первой ступени, причем между дисками закреплены перегородки, образующие радиальные каналы, входные участки которых снабжены направляющими элементами, своими кромками установленными в контакте с внутренней поверхностью цилиндрической части корпуса и поверхностями дисков, при этом входные участки и направляющие элементы выполнены изогнутыми по направлению движения воздушного потока, причем площади поперечных сечений каждого канала по его длине имеют одинаковую величину, при этом в центральной части каждого диска диафрагмы выполнено отверстие для прохода приводного вала, а отверстие, являющееся выходным отверстием диафрагмы и выполненное в диске, образующем вертикальную стенку камеры, имеет больший диаметр и сопряжено со всасывающим отверстием рабочего колеса второй ступени, при этом камера рабочего колеса второй ступени образована спиральной частью корпуса вентилятора и подсоединена к торцу цилиндрической части его корпуса.The technical result is achieved when creating a two-stage centrifugal fan containing a drive shaft, cantilever impellers of two compression stages mounted on the drive shaft and a flow part for air flow from one impeller to another, placed in a common housing, in which, according to a utility model, the flow part of the fan includes a diaphragm made of two parallel disks, one of which, of a larger diameter, is fixedly mounted on the inner surface of the cylindrical hour These housings form a chamber with a housing cover, in which the impeller of the first stage is placed, and bridges are fixed between the disks, forming radial channels, the inlet sections of which are equipped with guide elements, their edges installed in contact with the inner surface of the cylindrical part of the housing and the surfaces of the disks, the input sections and the guiding elements are made curved in the direction of movement of the air flow, and the cross-sectional areas of each channel along its length have one a different value, while in the Central part of each disk of the diaphragm a hole is made for the passage of the drive shaft, and the hole, which is the outlet of the diaphragm and made in the disk forming the vertical wall of the chamber, has a larger diameter and is associated with the suction hole of the impeller of the second stage, the chamber of the impeller of the second stage is formed by the spiral part of the fan casing and is connected to the end face of the cylindrical part of its casing.

В такой конструкции двухступенчатого центробежного вентилятора достигается высокое значение величины полного давления за счет суммирования давлений, получаемых на выходе из рабочих колес первой и второй ступеней и дополненное при движении сжатого воздушного потока внутри спиральной части корпуса к выходному отверстию вентилятора.In this design of a two-stage centrifugal fan, a high value of the total pressure is achieved by summing the pressures obtained at the outlet of the impellers of the first and second stages and supplemented by the movement of the compressed air flow inside the spiral part of the casing to the outlet of the fan.

В предлагаемой конструкции существенно снижены потери напора воздушного потока при движении его в пределах проточной части вентилятора вследствие включения в ее состав диафрагмы, которая обеспечивает безударное поступление воздушного потока в радиальные каналы и беспрепятственное движение по ним, с разворотом сжатого потока на вход в рабочее колесо второй ступени.In the proposed design, the pressure loss of the air stream when it is moving within the flow part of the fan is significantly reduced due to the inclusion of a diaphragm in it, which ensures shock-free air flow into the radial channels and unhindered movement along them, with a turn of the compressed stream to the entrance to the impeller of the second stage .

Заявляемая полезная модель изображена на чертеже, где: на фиг. 1 - показан общий вид двухступенчатого центробежного вентилятора в разрезе; на фиг. 2 - показан вид на диафрагму вентилятора.The inventive utility model is shown in the drawing, where: in FIG. 1 - shows a General view in section of a two-stage centrifugal fan; in FIG. 2 shows a view of a fan diaphragm.

Двухступенчатый центробежный вентилятор содержит приводной вал 1, консольно установленные на приводном валу 1 рабочие колеса 2, 3 двух ступеней сжатия и проточную часть для прохода воздушного потока от одного рабочего колеса к другому, размещенные в общем корпусе. Проточная часть вентилятора включает диафрагму, выполненную из двух параллельных дисков 4, 5, один из которых 4, большего диаметра, неподвижно закреплен на внутренней поверхности цилиндрической части 6 корпуса и образует с крышкой 7 корпуса камеру 8, в которой размещено рабочее колесо 2 первой ступени, причем между дисками 4, 5 закреплены перегородки 9, образующие радиальные каналы 10, входные участки 11 которых снабжены направляющими элементами 12, своими кромками установленными в контакте с внутренней поверхностью цилиндрической части 6 корпуса и поверхностями дисков 4, 5, при этом входные участки 11 и направляющие элементы 12 выполнены изогнутыми по направлению движения воздушного потока. Площади поперечных сечений каждого канала 10 по его длине имеют одинаковую величину, при этом в центральной части каждого диска 4, 5 диафрагмы, выполнено отверстие для прохода приводного вала 1, а отверстие 13, являющееся выходным отверстием диафрагмы и выполненное в диске 4, образующем вертикальную стенку камеры 8, имеет больший диаметр и сопряжено со всасывающим отверстием 16 рабочего колеса 3 второй ступени, при этом камера 14 для рабочего колеса 3 второй ступени образована спиральной частью 15 корпуса вентилятора и подсоединена к торцу цилиндрической части 6 его корпуса.A two-stage centrifugal fan contains a drive shaft 1, impellers 2, 3 of two compression stages, mounted on a drive shaft 1, and a flow part for the passage of air flow from one impeller to another, located in a common housing. The flow part of the fan includes a diaphragm made of two parallel disks 4, 5, one of which 4, of a larger diameter, is fixedly mounted on the inner surface of the cylindrical part 6 of the housing and forms a chamber 8 with the cover 7 of the housing, in which the impeller 2 of the first stage is located, moreover, between the disks 4, 5, partitions 9 are fixed, forming radial channels 10, the input sections 11 of which are equipped with guide elements 12, their edges installed in contact with the inner surface of the cylindrical part 6 of the housing and the surfaces of the disks 4, 5, while the inlet sections 11 and the guiding elements 12 are made curved in the direction of air flow. The cross-sectional areas of each channel 10 along their length have the same size, while in the central part of each diaphragm disk 4, 5 a hole is made for the drive shaft 1 to pass, and the hole 13, which is the outlet of the diaphragm and made in the disk 4, forming a vertical wall chamber 8, has a larger diameter and is associated with a suction hole 16 of the impeller 3 of the second stage, while the chamber 14 for the impeller 3 of the second stage is formed by a spiral part 15 of the fan housing and is connected to the end of the cylinder nical part 6 of his body.

Предлагаемый двухступенчатый центробежный вентилятор работает следующим образом.The proposed two-stage centrifugal fan operates as follows.

При включении двигателя под действием разрежения, создаваемого вращающимся рабочим колесом 2 первой ступени, атмосферный воздух поступает через всасывающее отверстие крышки 7 вентилятора в лопаточное пространство этого колеса, где изменяет осевое направление своего движения на радиальное, двигаясь от центра к периферии колеса. При этом скорость потока воздуха возрастает от центра к периферии, возрастает также под действием центробежных сил давление воздуха до промежуточного значения. Далее, сжатый воздух поступает в кольцевое пространство диафрагмы, ограниченное периферией рабочего колеса 2 и цилиндрической частью 6 корпуса, затем воздушный поток сегментарно разделяется направляющими элементами 12 и направляется ими по криволинейной траектории через входные участки 11 в радиальные каналы 10.When the engine is turned on under the vacuum created by the rotating impeller 2 of the first stage, atmospheric air enters through the suction hole of the fan cover 7 into the blade space of this wheel, where it changes its axial direction to radial, moving from the center to the periphery of the wheel. In this case, the air flow rate increases from the center to the periphery, and the air pressure also increases to an intermediate value under the action of centrifugal forces. Further, compressed air enters the annular space of the diaphragm, limited by the periphery of the impeller 2 and the cylindrical part 6 of the housing, then the air flow is segmented by the guide elements 12 and directed along a curved path through the inlet sections 11 into the radial channels 10.

Далее воздушный поток изменяет направление с радиального на осевое и поступает через отверстие 13, выполненное в вертикальной стенке камеры 8 и сопряженное с ним всасывающее отверстие 16, в разреженное пространство, возникающее перед вращающимся рабочим колесом 3 второй ступени, и затем на его вход. Воздушный поток подвергается окончательному сжатию в лопаточном аппарате рабочего колеса 3 второй ступени, идентичного рабочему колесу 2 первой ступени, и направляется к его периферии. При этом происходит суммирование величин давления воздуха, получаемых на выходе с лопаток рабочих колес. Поток воздуха собирается с периферии рабочего колеса второй ступени и направляется по внутреннему пространству спиральной камеры 14 к выходному отверстию вентилятора, при этом давление воздуха дополнительно увеличивается, достигая в результате 30-40 кПа, в зависимости от типоразмера вентилятора. Поток воздуха необходимого давления через нагнетательный патрубок подается потребителю.Next, the air flow changes direction from radial to axial and enters through the hole 13, made in the vertical wall of the chamber 8 and the suction hole 16 conjugated with it, into the rarefied space that arises in front of the rotating impeller 3 of the second stage, and then to its entrance. The air flow is subjected to final compression in the scapular apparatus of the impeller 3 of the second stage, identical to the impeller 2 of the first stage, and is directed to its periphery. When this occurs, the summation of the air pressure values obtained at the outlet of the impeller blades. The air flow is collected from the periphery of the impeller of the second stage and is directed along the inner space of the spiral chamber 14 to the outlet of the fan, while the air pressure further increases, reaching as a result of 30-40 kPa, depending on the size of the fan. The air flow of the required pressure through the discharge pipe is supplied to the consumer.

Из вышеизложенного очевидно преимущество заявляемой полезной модели по сравнению с прототипом, заключающееся в снижении потерь давления воздуха при движении его потока в пределах проточной части вентилятора и, вследствие этого, возможность получения высокого суммарного давления, достигнутого на рабочих колесах двух ступеней сжатия, величина которого дополнительно увеличивается за счет применения спиралевидной камеры рабочего колеса второй ступени.From the foregoing, the advantage of the claimed utility model in comparison with the prototype is obvious, which consists in reducing the loss of air pressure during the movement of its flow within the flow path of the fan and, as a result, the possibility of obtaining a high total pressure achieved on the impellers of two compression stages, the value of which is further increased due to the use of a spiral chamber of the impeller of the second stage.

Claims

A two-stage centrifugal fan containing a drive shaft, cogs mounted on the drive shaft of the impellers of two compression stages and a flow part for the passage of air flow from one impeller to another, located in a common housing, characterized in that the flow part of the fan includes a diaphragm made of two parallel disks, one of which, of a larger diameter, is fixedly mounted on the inner surface of the cylindrical part of the housing and forms a chamber with the housing cover in which the impeller of the first stage, and between the disks there are fixed partitions forming radial channels, the inlet sections of which are equipped with guide elements, their edges installed in contact with the inner surface of the cylindrical part of the housing and the surfaces of the disks, while the inlet sections and guide elements are made curved in the direction of movement of the air flow, and the cross-sectional areas of each channel along its length have the same value, while in the central part of each disk Agma made a hole for the passage of the drive shaft, and the hole, which is the outlet of the diaphragm and made in the disk forming the vertical wall of the chamber, has a larger diameter and is associated with the suction hole of the impeller of the second stage, while the chamber of the impeller of the second stage is formed by a spiral part of the fan casing and connected to the end of the cylindrical part of its body.