RU2330189C1 - Radial impeller and air duct fan with the said impeller - Google Patents
Radial impeller and air duct fan with the said impeller Download PDFInfo
- Publication number
- RU2330189C1 RU2330189C1 RU2007102815/06A RU2007102815A RU2330189C1 RU 2330189 C1 RU2330189 C1 RU 2330189C1 RU 2007102815/06 A RU2007102815/06 A RU 2007102815/06A RU 2007102815 A RU2007102815 A RU 2007102815A RU 2330189 C1 RU2330189 C1 RU 2330189C1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- impeller
- rotation
- axis
- blades
- blade
- Prior art date
Links
Images
Abstract
Description
Группа изобретений относится к области вентиляторостроения, а именно к радиальным колесам вентиляторов и компрессоров с низким уровнем шума, а также канальным вентиляторам с этим рабочим колесом.The group of inventions relates to the field of fan engineering, namely to radial wheels of fans and compressors with low noise level, as well as duct fans with this impeller.
Из уровня техники известны радиальные рабочие колеса и канальные вентиляторы с радиальными рабочими колесами.Radial impellers and duct fans with radial impellers are known in the art.
В заявке Европейского патентного ведомства № 1184574 А2, МПК F04D 29/30; F04D 29/28, дата публикации 06.03.2002 г., [1] представлено радиальное рабочее колесо, включающее основной и передний диски, лопатки рабочего колеса, размещенные между дисками и выполненные загнутыми назад относительно направления вращения, при этом рабочая лопатка оснащена предкрылком (участком), расположенным ближе к оси вращения рабочего колеса. В изобретении решается задача обеспечения прочности рабочего колеса путем крепления выступающей части лопаток (предкрылка) к переднему диску, и нет сведений об акустических свойствах рабочего колеса, что затрудняет использование изобретения [1] для уменьшения шума вентилятора.In the application of the European Patent Office No. 1184574 A2, IPC
В свидетельстве России на полезную модель № 22978 U «Рабочее колесо радиального вентилятора», МПК F04D 29/28, F04D 29/66, дата публикации 10.05.2002 г., [2] представлено радиальное рабочее колесо, включающее основной и передний диски, лопатки рабочего колеса, размещенные между дисками и выполненные загнутыми назад.The Russian certificate for utility model No. 22978 U “Impeller of a radial fan”, IPC
Представленное в описании полезной модели [2] рабочее колесо обеспечивает при его использовании в канальных вентиляторах хорошие аэродинамические и акустические характеристики вентиляторов, показанные, в частности, в Каталоге-2005 ООО «ИННОВЕНТ», Москва, 2005 год, стр.14...23, [3], что позволяет сравнивать аэродинамические и акустические характеристики рабочего колеса по данному изобретению с известным рабочим колесом.The impeller presented in the description of the utility model [2], when used in duct fans, provides good aerodynamic and acoustic characteristics of the fans, shown, in particular, in the 2005 Catalog of INNOVENT LLC, Moscow, 2005, p. 14 ... 23 , [3], which allows you to compare the aerodynamic and acoustic characteristics of the impeller according to this invention with a known impeller.
Радиальное рабочее колесо по полезной модели [2] принято за наиболее близкий аналог радиального рабочего колеса.According to a utility model [2], the radial impeller is taken as the closest analogue of the radial impeller.
В патенте России № 2287091 С1, МПК F04D 29/42, дата публикации 10.11.2006 г., [4] представлен канальный вентилятор, содержащий корпус, рабочее колесо с основным и покрывным дисками, между которыми размещены загнутые назад лопатки, входной коллектор, привод рабочего колеса, воздушный канал, образованный между стенками корпуса, выполненный с цилиндрической поверхностью, площадь Sк поперечного сечения воздушного канала между стенками корпуса превосходит площадь Sp.к окружности, описываемой концами лопаток рабочего колеса Sp.к.=πD2/4, не менее чем в 2,4 раза. Согласно описанию изобретения [4], в предпочтительном варианте выполнения в канальном вентиляторе установлено рабочее колесо, использующее полезную модель [2]. Однако снижение уровня шума, излучаемого вентилятором, является одним из основных потребительских требований. Поэтому необходимо дальнейшее аэродинамическое и акустическое совершенствование вентилятора.In the patent of Russia No. 2287091 C1, IPC
Канальный вентилятор, представленный в описании изобретения [4], принят за наиболее близкий аналог заявляемого канального вентилятора.The channel fan presented in the description of the invention [4] is taken as the closest analogue of the inventive channel fan.
Решаемой технической задачей является снижение уровня шума рабочего колеса и канального вентилятора при сохранении напорной характеристики.The technical problem to be solved is to reduce the noise level of the impeller and duct fan while maintaining the pressure characteristics.
Технический результат состоит в снижении уровня шума на входе в рабочее колесо, а также на входе и выходе вентилятора при сохранении напорной характеристики.The technical result consists in reducing the noise level at the entrance to the impeller, as well as at the inlet and outlet of the fan while maintaining the pressure characteristics.
Сущность группы изобретений.The essence of the group of inventions.
Радиальное рабочее колесо, как и в наиболее близком аналоге [2], включает передний и основной диски, лопатки, размещенные между дисками и выполненные загнутыми назад относительно направления вращения, но в отличие от наиболее близкого аналога [2] каждая лопатка рабочего колеса выполнена с предкрылком, расположенным между примыканием лопатки к поверхности переднего диска и осью вращения рабочего колеса, при этом в проекции на плоскость, перпендикулярную оси вращения рабочего колеса, прямая, соединяющая ось вращения рабочего колеса и носок передней кромки предкрылка, не выходит за сектор, ограниченный лучами, расположенными в диапазоне ±0,05 углового шага лопаток относительно прямой, соединяющей ось вращения рабочего колеса и точку примыкания передней кромки следующей по ходу вращения лопатки к переднему диску.The radial impeller, as in the closest analogue [2], includes the front and main disks, blades located between the disks and made curved back relative to the direction of rotation, but unlike the closest analogue [2], each impeller blade is made with a slat located between the blade adjacent to the surface of the front disk and the axis of rotation of the impeller, while in a projection onto a plane perpendicular to the axis of rotation of the impeller, a straight line connecting the axis of rotation of the impeller and sock eredney slat edges is within the sector bounded by beams arranged in a range ± 0,05 angular pitch of the blades relative to the straight line connecting the impeller rotational axis and the point of abutment of the leading edge of the blade during the following rotation of the front disc.
Радиальное рабочее колесо характеризуется тем, что боковая кромка предкрылка расположена под острым углом к передней кромке предкрылка.The radial impeller is characterized in that the lateral edge of the slat is at an acute angle to the leading edge of the slat.
Радиальное рабочее колесо характеризуется тем, что передняя кромка предкрылка в сечении, перпендикулярном оси вращения рабочего колеса, выполнена по дуге окружности.The radial impeller is characterized in that the leading edge of the slat in a section perpendicular to the axis of rotation of the impeller is made in an arc of a circle.
Радиальное рабочее колесо характеризуется тем, что диаметр переднего диска с равен 1,1...1,2, а диаметр основного диска равен 1,05...1,15 диаметра окружности, описываемой концами лопаток рабочего колеса, с образованием в меридиональном сечении между образующими переднего и основного дисков в направлении от оси вращения к концам лопаток рабочего колеса нерасширяющегося канала.The radial impeller is characterized in that the diameter of the front disk c is 1.1 ... 1.2, and the diameter of the main disk is 1.05 ... 1.15 of the diameter of the circle described by the ends of the impeller blades, with the formation in the meridional section between the generators of the front and main discs in the direction from the axis of rotation to the ends of the blades of the impeller of the non-expanding channel.
При этом ширина лопатки на выходе из рабочего колеса равна не менее 0,25 диаметра окружности, описываемой концами лопаток рабочего колеса.The width of the blades at the exit of the impeller is at least 0.25 of the diameter of the circle described by the ends of the blades of the impeller.
Радиальное рабочее колесо характеризуется тем, что рабочее колесо оснащено, по меньшей мере, одним кольцом, соединяющим боковые кромки предкрылков лопатки.The radial impeller is characterized in that the impeller is equipped with at least one ring connecting the side edges of the blade slats.
Канальный вентилятор, как и в наиболее близком аналоге [4], содержит корпус, рабочее колесо с основным и покрывным дисками, между которыми размещены загнутые назад лопатки, входной коллектор, привод рабочего колеса, воздушный канал, образованный между стенками корпуса, выполнен с цилиндрической поверхностью, площадь SК поперечного сечения воздушного канала между стенками корпуса превосходит площадь SРК круга, описываемого концами лопаток рабочего колеса SPK.=πD2/4, не менее чем в 2,4 раза, но в отличие от наиболее близкого аналога [4], каждая лопатка рабочего колеса выполнена с предкрылком, расположенным между примыканием лопатки к поверхности переднего диска и осью вращения рабочего колеса, при этом в проекции на плоскость, перпендикулярную оси вращения рабочего колеса, прямая, соединяющая ось вращения рабочего колеса и носок передней кромки предкрылка, не выходит за сектор, ограниченный лучами, расположенными в диапазоне ±0,05 углового шага лопаток относительно прямой, соединяющей ось вращения рабочего колеса и точку примыкания передней кромки следующей по ходу вращения лопатки к переднему диску.The channel fan, as in the closest analogue [4], contains a housing, an impeller with a main and cover disks, between which are placed backward curved blades, an intake manifold, an impeller drive, an air channel formed between the walls of the housing, made with a cylindrical surface , the area S K of the cross section of the air channel between the walls of the housing exceeds the area S RK of the circle described by the ends of the impeller blades S PK. = πD 2/4, not less than 2.4 times, but in contrast to the closest analogue [4], each blade of the impeller is formed with slat disposed between adjoining blade to the front surface of the disk and impeller rotation axis, wherein in a projection onto a plane perpendicular to the axis of rotation of the impeller, the straight line connecting the axis of rotation of the impeller and the nose of the leading edge of the slat does not extend beyond the sector limited by beams located in the range of ± 0.05 of the angular pitch of the blades relative to the straight line connecting the axis of rotation p the front wheel and the abutment point of the leading edge of the blade following the rotation of the blade to the front disk.
Канальный вентилятор характеризуется тем, что в корпусе установлено, по меньшей мере, два рабочих колеса, между соседними рабочими колесами установлена перегородка, причем площадь поперечного сечения каждого воздушного канала между стенками корпуса превосходит площадь круга, описываемого концами лопаток рабочего колеса, установленного в соответствующем канале, не менее чем в 2,4 раза.The duct fan is characterized in that at least two impellers are installed in the housing, a partition is installed between adjacent impellers, and the cross-sectional area of each air channel between the housing walls exceeds the circle area described by the ends of the impeller blades installed in the corresponding channel, no less than 2.4 times.
Канальный вентилятор характеризуется тем, что он оснащен, по меньшей мере, одним вихрегасителем, расположенным в полости между передним диском и входным коллектором.The duct fan is characterized in that it is equipped with at least one vortex suppressor located in the cavity between the front disk and the input manifold.
Канальный вентилятор характеризуется тем, что контур поперечного сечения воздушного канала между стенками корпуса в сечении, перпендикулярном оси вращения рабочего колеса, выполнен в виде прямоугольника, расстояние между длинными сторонами канала превосходит диаметр рабочего колеса не менее чем в 1,01 раза, при этом в полости между передним диском и входным коллектором вдоль короткой стороны установлен, по меньше мере, один вихрегаситель.The channel fan is characterized in that the contour of the cross section of the air channel between the walls of the casing in a section perpendicular to the axis of rotation of the impeller is made in the form of a rectangle, the distance between the long sides of the channel exceeds the diameter of the impeller by at least 1.01 times, while in the cavity between the front disk and the input manifold along the short side is installed at least one eddy suppressor.
Канальный вентилятор характеризуется тем, что контур поперечного сечения воздушного канала между стенками корпуса в сечении, перпендикулярном оси вращения рабочего колеса, выполнен в виде окружности.The duct fan is characterized in that the contour of the cross section of the air channel between the walls of the housing in a section perpendicular to the axis of rotation of the impeller is made in the form of a circle.
Канальный вентилятор характеризуется тем, что стенка корпуса выполнена с наружной и внутренней обшивками, внутренняя обшивка выполнена перфорированной, а между обшивками расположен звукопоглощающий материал, отделенный от перфорированной внутренней обшивки воздухонепроницаемой пленкой.The duct fan is characterized in that the casing wall is made with outer and inner casing, the inner casing is perforated, and between the casing there is sound-absorbing material separated from the perforated inner casing with an airtight film.
Группа изобретений поясняется чертежами.The group of inventions is illustrated by drawings.
На фиг.1 представлен разрез радиального рабочего колеса.Figure 1 shows a section of a radial impeller.
На фиг.2 представлен разрез радиального рабочего колеса с увеличенными передним и основным дисками.Figure 2 presents a section of a radial impeller with enlarged front and main discs.
На фиг.3 представлен разрез А-А на фиг.1.Figure 3 presents a section aa in figure 1.
На фиг.4 показана лопатка при виде сбоку.Figure 4 shows the shoulder blade in side view.
На фиг.5 показан вид Б на лопатку из цельного листа.Figure 5 shows a view of B on the blade of a solid sheet.
На фиг.6 показан вид Б на составную лопатку.Figure 6 shows a view of B on a compound blade.
На фиг.7 показан фрагмент рабочего колеса с расположением лопаток в зоне допустимых отклонений от углового шага.Figure 7 shows a fragment of the impeller with the location of the blades in the zone of permissible deviations from the angular pitch.
На фиг.8 показан пример узкополосного спектра уровней звукового давления в контрольной точке перед входом вентилятора - наиболее близкого аналога.On Fig shows an example of a narrow-band spectrum of sound pressure levels at a control point in front of the fan inlet - the closest analogue.
На фиг.9 показано влияние относительного углового отклонения предкрылка на разницу звукового давления ΔL на лопаточной частоте заявленного вентилятора и вентилятора - наиболее близкого аналога.Figure 9 shows the influence of the relative angular deviation of the slat on the difference in sound pressure ΔL at the blade frequency of the claimed fan and fan - the closest analogue.
На фиг.10 показан продольный разрез канального вентилятора.Figure 10 shows a longitudinal section of a channel fan.
На фиг.11 показан разрез В-В на фиг.10 канального вентилятора с одним рабочим колесом и звукопоглощающим корпусом.In Fig.11 shows a section bb In Fig.10 channel fan with one impeller and sound-absorbing casing.
На фиг.12 показан разрез В-В на фиг.10 канального вентилятора с двумя рабочими колесами и перегородкой, соединяющей длинные стороны канала.On Fig shows a section bb In Fig.10 channel fan with two impellers and a partition connecting the long sides of the channel.
На фиг.13 показан выносной элемент Г на фиг.10.In Fig.13 shows the remote element G in Fig.10.
На фиг.14 показан разрез В-В на фиг.10 канального вентилятора с двумя рабочими колесами и перегородкой, соединяющей короткие стороны канала.On Fig shows a section bb In figure 10 channel fan with two impellers and a partition connecting the short sides of the channel.
На фиг.15 показан разрез Д-Д на фиг.11.On Fig shows a section DD in Fig.11.
На фиг.16 показан разрез Е-Е на фиг.15.On Fig shows a section EE in Fig.15.
На фиг.17 представлена зависимость статического давления PSV от производительности Q вентилятора - наиболее близкого аналога [4] (№ 1) и заявленного (№ 4) вентилятора.On Fig presents the dependence of the static pressure P SV from the performance Q of the fan - the closest analogue [4] (No. 1) and the claimed (No. 4) fan.
На фиг.18 показано сравнение уровня шума на входе вентилятора - наиболее близкого аналога [4] (№ 1) и заявленного (№ 4) вентилятора.On Fig shows a comparison of the noise level at the inlet of the fan - the closest analogue [4] (No. 1) and the claimed (No. 4) fan.
На фиг.19 показано сравнение уровня шума на выходе вентилятора - наиболее близкого аналога [4] (№ 1) и заявленного (№ 4) вентилятора.On Fig shows a comparison of the noise level at the output of the fan - the closest analogue [4] (No. 1) and the claimed (No. 4) fan.
На фиг.20 представлена зависимость коэффициента статического давления ψS от коэффициента производительности φ без пластин вихрегасителя и с пластинами вихрегасителя.On Fig presents the dependence of the coefficient of static pressure ψ S from the coefficient of performance φ without plates of the vortex suppressor and with the plates of the vortex suppressor.
На фиг.21 представлена зависимость статического давления PSV от производительности Q канального вентилятора с двумя рабочими колесами без перегородки и с перегородкой между рабочими колесами.On Fig presents the dependence of the static pressure P SV from the performance Q of the channel fan with two impellers without a partition and with a partition between the impellers.
Раскрытие группы изобретений.Disclosure of a group of inventions.
Радиальное рабочее колесо содержит передний 1 и основной 2 диски, установленные между ними лопатки 3. Рабочее колесо оснащено втулкой 4 для соединения с энергоприводом. Вход 5 воздушного потока в рабочее колесо расположен в плоскости, образованной передними кромками переднего диска 1, а выход 6 воздушного потока из рабочего колеса расположен между внешними кромками переднего 1 и основного 2 дисков (фиг.1, 2). Лопатки 3 выполнены загнутыми назад (фиг.3). Каждая из лопаток 3 содержит основной участок 7, передняя кромка 8 (фиг.4) которого примыкает к переднему диску 1, и участок, расположенный ближе к оси 9 вращения рабочего колеса, называемый далее «предкрылок» 10 (фиг.1, 2). Основной участок 7 и предкрылок 10 могут выполняться как одно целое, например из листа металла (фиг.3, 5) или в виде аэродинамического профиля (не показано), так и составными (фиг.6), путем присоединения предкрылка 10 к основной части 7 лопатки 3. Передняя кромка 11 предкрылка 10 может располагаться в диапазоне углов ±10 град. к плоскости, перпендикулярной оси 9 вращения рабочего колеса, а боковая кромка 12 - под острым углом к передней кромке 11 (фиг.4), и соединяются между собой плавной кривой, например дугой окружности, образуя носок 13 предкрылка 10. Передняя кромка 11 предкрылка 10 выполнена криволинейной, например по дуге окружности в проекции на плоскость, перпендикулярную оси 9 вращения рабочего колеса (фиг.3, 5, 6), а ее боковая кромка 12 может выполняться криволинейной, например, с увеличивающимся по мере удаления от передней кромки 11 местным радиусом RБК (фиг.1, 2). Поверхность предкрылка 10 может выполняться в виде поверхности с плавными контурами, в частности цилиндрической (фиг.3, 5, 6), или с круткой предкрылка 10 и основного участка 7 лопатки 3 (не показано). В проекции на плоскость, перпендикулярную оси 9 вращения рабочего колеса, прямая, соединяющая ось 9 вращения рабочего колеса и носок 13 предкрылка 10, не выходит за сектор, ограниченный лучами, расположенными в диапазоне Δt=±0,05 углового шага t лопаток 3 относительно прямой, соединяющей ось 9 вращения рабочего колеса и точку 14 примыкания передней кромки 8 следующей по ходу вращения лопатки 3А с передним диском 1 (фиг.7). При этом точка на носке 13, через которую проходит указанная прямая, определяется при проведении касательной к носку 13 предкрылка 10, параллельной оси 9 рабочего колеса, а величина углового шага равна 2πрад, поделенному на количество лопаток N в рабочем колесе: t=π/N.The radial impeller contains a
Указанное относительное отклонение Δt положения носка 13 предкрылка 10 от углового шага t получено при экспериментальном исследовании допустимых технологических отклонений (фиг.7). Результаты исследований подтверждаются графиками на фиг.8 и фиг.9: на фиг.8 показан пример узкополосного спектра уровней звукового давления в контрольной точке перед входом вентилятора (№1), принятого за наиболее близкий аналог [4], и на фиг.9 - влияние относительного углового отклонения Δt на разницу звукового давления ΔL на лопаточной частоте заявленного вентилятора L(f)В и вентилятора - наиболее близкого аналога (серийного вентилятора) LЛ.В№1 [4]: ΔL=L(f)В-LЛ.В№1.The specified relative deviation Δt of the position of the
Основной участок 7 лопатки 3 может выполняться как с криволинейной, например цилиндрической, поверхностью, так и с плоской поверхностью. При выполнении плоским основного участка 7 лопаток 3 его передняя кромка 8 может выполняться прямолинейной (фиг.4). В этом случае участок переднего диска 1 на участке примыкания лопатки 3 (фиг.1, 2) представляет собой гиперболическую поверхность, образующей которой является прямолинейная передняя кромка 8 основного участка 7 лопатки 3.The
Для обеспечения жесткости предкрылков 10 лопаток 3 при необходимости боковые кромки 12 предкрылка 10 соединяются кольцом 15 (фиг.1, 2). Аналогичные кольца могут устанавливаться на концах 16 лопаток 3 дополнительно к уже установленному кольцу 15 на боковых кромках 12 предкрылка 10.To ensure the rigidity of the
Предпочтительный вариант выполнения радиального рабочего колеса.The preferred embodiment of the radial impeller.
В предпочтительном варианте выполнения радиальное рабочее колесо (фиг.1, 2) содержит 13 лопаток 3, ширина Н лопаток 3, равная расстоянию между передним 1 и основным 2 дисками на выходе 6 из рабочего колеса, составляет 0,25...0,37 диаметра рабочего колеса D, равного диаметру окружности, описываемой концами 16 лопаток 3. Основной участок 7 лопаток 3 выполнен плоским, а примыкающий к нему предкрылок 10 в сечении, перпендикулярном оси 9 вращения рабочего колеса, в виде дуги окружности, передняя 11, и боковая 12 кромки предкрылка 10 соединены по окружности, а боковая кромка 12 выполнена с местным радиусом RБК, равным не менее 0,5D вблизи передней кромки 11 и параллельной оси 9 вращения рабочего колеса (т.е равным бесконечности) вблизи основного диска 2 (фиг.1). В проекции на плоскость, перпендикулярную оси 9 вращения рабочего колеса, прямая, соединяющая ось 9 вращения рабочего колеса и носок 13 предкрылка 10, не выходит за сектор, ограниченный лучами, расположенными в диапазоне Δt=±0,05t относительно прямой, соединяющей ось 9 вращения рабочего колеса и точку пересечения передней кромки 14 следующей по ходу вращения лопатки 3А с передним диском 1 (фиг.7). При этом передний 1 и основной 2 диски могут выполняться с увеличенным диаметром, равным соответственно (1,1...1,2)D и (1,05...1,15)D, с образованием в меридиональном сечении между образующими переднего и основного дисков в направлении от оси вращения к концам лопаток рабочего колеса нерасширяющегося канала (фиг.2).In a preferred embodiment, the radial impeller (1, 2) contains 13
Канальный вентилятор содержит корпус 17, двигатель 18, рабочее колесо 19 и входной коллектор 20 (фиг.10). Корпус 17 выполнен с каналом 21, ограниченным стенками 22. В общем случае канал 21 имеет произвольную форму поверхности, однако в предпочтительном варианте выполнения - цилиндрическую форму поверхности с контуром в основании в виде прямоугольника (фиг.11), трапеции (фиг.12), квадрата, окружности, овала, эллипса и т.п. (не показано).The channel fan comprises a
Рабочее колесо 19 содержит передний 1 и основной 2 диски, размещенные между ними лопатки 3, загнутые назад относительно направления вращения колеса (фиг.10), каждая лопатка 3 выполнена с предкрылком 10, расположенным между примыканием лопатки 3 к поверхности переднего диска 1 и осью 9 вращения рабочего колеса (фиг.1, 2), при этом в проекции на плоскость, перпендикулярную оси 9 вращения рабочего колеса 19, прямая, соединяющая ось 9 вращения рабочего колеса 19 и носок 13 предкрылка 10, не выходит за сектор, ограниченный лучами, расположенными в диапазоне Δt=±0,05 углового шага t лопаток 3 относительно прямой, соединяющей ось 9 вращения рабочего колеса 19 и точку 14 пересечения передней кромки 11 следующей по ходу вращения лопатки 3А с передним диском 1 (фиг.3, 7). Рабочее колесо 19 кинематически связано с двигателем 18, например, посредством ступицы 4, закрепленной на основном диске 2 и соединенной непосредственно с валом 23 двигателя 18 (фиг.10), а также ременной и т.п. передачей (не показано).The
Входной коллектор 20 расположен в торце корпуса 17 и выполнен с криволинейным профилем в диаметральном сечении, с образованием конфузорного зазора 24 между поверхностями покрывного диска 1 и входного коллектора 20 (фиг.10, 13). Ось 9 вращения рабочего колеса 19 и ось симметрии входного коллектора 20 соосны между собой. Корпус 17 выполнен таким образом, что в плоскости, перпендикулярной оси симметрии входного коллектора 20 в месте установки рабочего колеса 19 (фиг.11, 12, 14), площадь S поперечного сечения канала 21 превосходит площадь SPK=πD2/4 рабочего колеса 19 не менее чем в 2,4 раза. Для соединения с воздуховодами и другим вентиляционным оборудованием на торцах корпуса 1 закреплены соединительные фланцы 25 (фиг.10, 11, 12, 14).The
Стенки 22 корпуса 17 могут выполняться в виде панелей 26, содержащих теплоизоляционный и/или звукопоглощающий материал (фиг.11, 15). Панели 26 образованы наружной 27 и внутренней 28 обшивками, при этом внутренняя обшивка 28 выполнена перфорированной, с отверстиями 29, а между обшивками 27 и 28 расположен звукопоглощающий материал 30, отделенный от перфорированной внутренней обшивки 28 с отверстиями 29 воздухонепроницаемой пленкой 31 (фиг.15, 16).The
Канальный вентилятор оснащен вихрегасителем, выполненным например, в виде по меньшей мере, одной плоской или с криволинейной 11 поверхностью пластины 32, расположенной в вихревой полости 33, образованной между входным коллектором 20 и передним диском 1 рабочего колеса 19 (фиг.10). Пластина 32 вихрегасителя установлена в канале 21 корпуса 1 перед конфузорным зазором 24. При прямоугольном сечении канала пластина 32 вихрегасителя располагается вдоль короткой стороны канала 21.The duct fan is equipped with a vortex suppressor made, for example, in the form of at least one flat or curved 11 surface of the
В корпусе 17 канального вентилятора может устанавливаться, по меньшей мере, одно дополнительное рабочее колесо 34, соосный с ним входной коллектор 20 (фиг.12, 14) и, по меньшей мере, один вихрегаситель, выполненный в виде пластины 32, установленный в одной из вихревых полостей 33 (фиг.10), а отношение площади S=A·B поперечного сечения соответствующего канала 21 (фиг.11, 12, 14) к площади SPK=πD2/4 установленного в нем рабочего колеса 19 или 34 составляет не менее 2,4: S/SPK≥2,4. При этом длина В меньшей стороны, по меньшей мере, одного канала 21, превосходит диаметр D соответствующего рабочего колеса 19 или 34 (а при выполнении рабочего колеса с увеличенными дисками, фиг.2 - диаметр большего из дисков) не меньше, чем 1,01 раза: B/D≥1,01. Уменьшение зазора между стенкой канала 21 и рабочим колесом 19 (или диском 1, 2) ограничено возможными технологическими погрешностями изготовления вентилятора.At least one
Соседние рабочие колеса 19 и 34 могут отделяться друг от друга перегородкой 35, которая может располагаться как между длинными А (фиг.12), так и между короткими Б (фиг.14) сторонами 22 канала 21.The
При вращении рабочих колес 19 и 34 в разных направлениях перегородка 35, как правило, располагается перпендикулярно плоскости, проходящей через оси 9 вращения рабочих колес 19 и 34 (фиг.14), а при вращении рабочих колес 19 и 34 в одном направлении - под наклоном к поверхности стенки канала 21. При этом перегородка 35 соединена со стенками 22 корпуса 17 таким образом, что кромка перегородки 35 удалена на большее расстояние от набегающей лопатки 3, чем от уходящей лопатки 3 соответствующего рабочего колеса 19 или 34 (фиг.12).When the
Предпочтительный вариант выполнения канального вентилятора.The preferred embodiment of the duct fan.
В предпочтительном варианте выполнения канальный вентилятор содержит установленные на торцах корпуса 17 соединительные фланцы 25, пластины 32 вихрегасителя установлены в вихревой полости 33 перед конфузорным зазором 24, стенки 22 корпуса 17 выполнены в виде панелей 26 с теплоизоляционным и звукопоглощающим материалом 30. В плоскости, перпендикулярной оси 9 вращения рабочих колес 19 и/или 34, в месте их установки, соотношение длины В короткой стороны канала 21 с прямоугольным поперечным сечением к диаметру D рабочего колеса 19 и/или 34 выполнено равным B/D=1,01...1,05. Диаметры D рабочих колес 19 и 34 выполнены одинаковыми и оснащены собственными двигателем 18 и соосным входным коллектором 20. Каждое рабочее колесо 19 и 34 содержит 13 лопаток 3 шириной H=(0,25...0,37)D, каждая из лопаток 3 выполнена с предкрылком 10, расположенным между примыканием лопатки 3 к поверхности переднего диска 1 и осью 9 вращения, при этом в проекции на плоскость, перпендикулярную оси 9 вращения рабочего колеса 19, прямая, соединяющая ось 9 вращения рабочего колеса 19 и носок 13 предкрылка 10, не выходит за сектор, ограниченный лучами, расположенными в диапазоне Δt=±0,05t относительно прямой, соединяющей ось 9 вращения рабочего колеса 19 и точку 14 пересечения с передним диском 1 передней кромки следующей по ходу вращения лопатки 3А.In a preferred embodiment, the duct fan contains connecting
Изобретения функционируют следующим образом.The invention operates as follows.
Известно, что с точки зрения генерации шума рабочее колесо является разделительной поверхностью: снижение аэродинамического шума за колесом не приводит к заметным последствиям для шума перед колесом, и наоборот. При вращении рабочего колеса боковая кромка 12 и не примыкающая к переднему диску 1 передняя кромка 11 предкрылка 10 лопатки 3 генерируют звуковые волны. Шум в достаточно удаленной точке перед рабочим колесом, расположенной, например, на продолжении оси 9 рабочего колеса, определяется суммированием сигналов звукового давления от всех точек передних 11 и боковых 12 кромок всех предкрылков 10 лопаток 3. Экспериментально установлено, что сигналы звуковых давлений от всех точек каждой отдельной лопатки 3 коррелированны, а для разных лопаток, например соседних лопаток 3 и 3А (фиг.3, 7), не коррелированны.It is known that from the point of view of noise generation, the impeller is a dividing surface: the reduction of aerodynamic noise behind the wheel does not lead to noticeable consequences for noise in front of the wheel, and vice versa. When the impeller rotates, the
Следовательно, в каждый момент времени сигналы звукового давления от всех точек передней кромки 11 предкрылка 10 лопатки 3 складываются с учетом амплитуд и фаз распространения. Поэтому передняя кромка 11 предкрылка 10 лопатки 3 должна иметь такую форму и ориентацию в пространстве, чтобы мгновенная сумма всех сигналов звукового давления от всех точек ее передней кромки 11 стремилась к нулю. Для синусоидального сигнала это означает, что фаза сигналов звукового давления вдоль передней кромки 11 предкрылка 10 лопатки 3 должна меняться на один период. При этом боковая кромка 12 предкрылка 10 обтекается скошенным потоком, находится в тени передней кромки 11 и слабо влияет на генерацию шумов обтекания.Therefore, at each moment of time, sound pressure signals from all points of the leading
Это условие можно обеспечить при положении передней кромки 11 предкрылка 10 лопатки 3 в плоскости, перпендикулярной оси 9 вращения рабочего колеса (далее - условие перпендикулярности передней кромки), и при расположении на одной прямой в проекции на плоскость, перпендикулярную оси 9 вращения рабочего колеса, оси 9 вращения рабочего колеса, носка 13 предкрылка 10 лопатки 3 и точки 14 пересечения (примыкания) следующей по ходу вращения лопатки 3А с передним диском 1 (фиг.3, 7), соответствующей угловому межлопаточному шагу t на входе 5 в рабочее колесо (далее - условие углового межлопаточного шага).This condition can be achieved with the position of the leading
Поскольку аэродинамические и акустические характеристики рабочего колеса можно исследовать только при установке рабочего колеса в корпус, то экспериментальная проверка влияния на акустические характеристики условий перепендикулярности передней кромки и углового межлопаточного шага выполнялась при установке в корпус заявленного рабочего колеса. При этом сравнивались аэродинамические и акустические характеристики серийного канального вентилятора [4] с серийным рабочим колесом [2] (обозначенного на графиках на фиг.17, 18, 19 как вентилятор № 1 или вентилятор - наиболее близкий аналог) и заявленного рабочего колеса и вентилятора, обозначенного на графиках на фиг.17, 18, 19 как вентилятор № 4.Since the aerodynamic and acoustic characteristics of the impeller can be studied only when the impeller is installed in the housing, an experimental check of the influence on the acoustic characteristics of the perpendicularity of the leading edge and the angular interscapular pitch was performed when the declared impeller was installed in the housing. In this case, the aerodynamic and acoustic characteristics of a serial channel fan [4] were compared with a serial impeller [2] (indicated on the graphs in FIGS. 17, 18, 19 as fan No. 1 or a fan - the closest analogue) and the declared impeller and fan, indicated on the graphs in Fig.17, 18, 19 as a fan No. 4.
Экспериментально установлено, что в проекции на плоскость, перпендикулярную оси 9 вращения рабочего колеса 19, отклонение положения носка 13 предкрылка 10 относительно прямой, соединяющей ось 9 вращения рабочего колеса с точкой 14 соприкосновения кромки 8 основной части 7 лопатки 3 к переднему диску 1, на угол Δt=±0,05t, как показано на фиг.9, незначительно влияет на увеличение уровня шума на лопаточной частоте вращения рабочего колеса 19, а при выходе из указанного диапазона приводит к существенному росту уровня шума. В рабочих колесах, представленных в аналогах [1, 2], эти условия не соблюдаются, что приводит к более высокому уровню шума, обусловленному, как показано на фиг.8, появлением пика звукового давления на лопаточных частотах рабочего колеса и их гармониках.It was experimentally established that in the projection onto a plane perpendicular to the axis of rotation of the
Установлено, что для снижения шума более важным является соблюдение условия углового межлопаточного шага t, чем строгое расположение передней кромки 11 в плоскости, перпендикулярной оси 9 вращения рабочего колеса. Поэтому передняя кромка 11 предкрылка 10 может располагаться под небольшим углом, например ±10 град., к этой плоскости.It was found that in order to reduce noise, it is more important to comply with the condition of the angular interscapular pitch t than the strict arrangement of the leading
Кроме того, для исключения влияния боковой кромки 12 на генерацию шума в любой точке, расположенной перед входом 5 в рабочее колесо, боковая кромка 12 предкрылка 10 должна располагаться «в тени» от передней кромки 11 что можно обеспечить при расположении боковой кромки 12 под острым углом (меньше 90 град) к передней кромке 11 и не выходящей за линию, соединяющую носок 13 предкрылка 10 и точку 14 примыкания боковой кромки 12 к основному диску 2 (фиг.3).In addition, to exclude the influence of the
Для соблюдения условия углового межлопаточного шага t в проекции на плоскость, перпендикулярную оси 9 вращения рабочего колеса, передняя кромка 11 предкрылка 10 лопатки 3 должна выполняться криволинейной, например по дуге окружности, эллипса и других гладких кривых. Однако с точки зрения обеспечения хороших аэродинамических характеристик рабочего колеса должен быть обеспечен плавный вход в межлопаточное пространство, что можно достичь при примыкании линий тока воздушного потока к боковой кромке 12 предкрылка 10 лопатки 3 по касательной. Для части боковой кромки 12 это обеспечивается при выполнении боковой кромки 12 с увеличивающимся по величине местным радиусом RБК по мере удаления от передней кромки 11, вплоть до бесконечности, когда боковая кромка 12 расположена по прямой, параллельной оси 9 вращения рабочего колеса. Кроме того, в межлопаточном канале должно обеспечиваться плавное расширение по потоку с оптимальной диффузорностью.In order to comply with the condition of the angular interscapular pitch t in the projection onto the plane perpendicular to the axis of rotation of the
Сравнение аэродинамических и акустических характеристик принятого за наиболее близкий аналог канального вентилятора № 1 и такого же вентилятора с предлагаемым рабочим колесом, обозначенного на графиках как вентилятор № 4, показало следующее.A comparison of the aerodynamic and acoustic characteristics of the channel fan No. 1 adopted as the closest analogue and the same fan with the proposed impeller, indicated on the graphs as fan No. 4, showed the following.
Аэродинамические характеристики вентиляторов №1 и №4, как показано на фиг.17 на графике PSV=F(Q) (где PSV - статическое давление вентилятора, Q - производительность вентилятора), близки между собой, в то время как уровень шума канального вентилятора № 4 с заявленным рабочим колесом снижается не только на входе (фиг.18), но и на выходе (фиг.19). Как отмечено выше, снижение аэродинамического шума перед рабочим колесом не должно приводить к заметным последствиям для шума после рабочего колеса. Поэтому снижение уровня шума на выходе является дополнительным эффектом, получаемым при использовании заявленного рабочего колеса в канальном вентиляторе. Однако измененная форма лопаток влияет на аэродинамику и, соответственно, на шум на выходе вентилятора.The aerodynamic characteristics of fans No. 1 and No. 4, as shown in Fig. 17 in the graph P SV = F (Q) (where P SV is the static pressure of the fan, Q is the fan performance), are close to each other, while the noise level of the duct fan No. 4 with the declared impeller is reduced not only at the inlet (Fig. 18), but also at the outlet (Fig. 19). As noted above, the reduction in aerodynamic noise in front of the impeller should not lead to noticeable consequences for noise after the impeller. Therefore, reducing the noise level at the output is an additional effect obtained when using the claimed impeller in a duct fan. However, the changed shape of the blades affects the aerodynamics and, accordingly, the noise at the fan outlet.
Сравнение акустических характеристик вентиляторов №1 и №4 в области максимальной производительности показано на фиг.18 и фиг.19 на графиках ΔL=F(f), где f, кГц - частота шума с логарифмической шкалой, ΔL, дБ - разница уровня звукового давления (шума) заявленного вентилятора L(f)B на заданной частоте t и максимального уровня звукового давления (шума) LЛ.В№1 серийного вентилятора №1 на лопаточной частоте (который является определяющим для шума вентилятора) колеса вентилятора №1: ΔL=L(f)B-LЛ.B№1. Чем больше модуль величины ΔL, тем ниже уровень шума, причем снижение уровня шума на ΔL=-6 дБ соответствует снижению шума в 2 раза, а при снижении шума на ΔL=-10 дБ уровень шума снижается в 3 раза по сравнению с максимальным уровнем шума вентилятора №1 на лопаточной частоте его рабочего колеса (соответствующем на графике на фиг.18, 19 ΔL=0 дБ), т.е становится практически незаметным.A comparison of the acoustic characteristics of fans No. 1 and No. 4 in the region of maximum performance is shown in Fig. 18 and Fig. 19 on the graphs ΔL = F (f), where f, kHz is the noise frequency with a logarithmic scale, ΔL, dB is the difference in sound pressure level (noise) of the declared fan L (f) B at a given frequency t and the maximum sound pressure (noise) level L. L. No. 1 of serial fan No. 1 at the blade frequency (which is decisive for fan noise) of fan wheel No. 1: ΔL = L (f) B -L L. B # 1 . The larger the ΔL modulus, the lower the noise level, and a decrease in noise level by ΔL = -6 dB corresponds to a 2-fold noise reduction, and when reducing noise by ΔL = -10 dB, the noise level decreases by 3 times compared to the maximum noise level fan No. 1 at the blade frequency of its impeller (corresponding to the graph in Fig. 18, 19 ΔL = 0 dB), i.e. it becomes almost invisible.
Очевидно, что снижение уровня шума достигнуто за счет соблюдения условия углового межлопаточного шага t, условия перпендикулярности передней кромки и расположения боковой кромки 12 под острым углом к передней кромке 11 предкрылка 10.Obviously, the noise level reduction was achieved due to the condition of the angular interscapular pitch t, the perpendicularity of the leading edge and the location of the
Таким образом, выполнение лопаток 3 с соблюдением условий углового межлопаточного шага и перпендикулярности передних кромок 11 предкрылков 10, как показано на фиг.9, обеспечивает снижение уровня шума рабочего колеса, что подтверждает существенность данных признаков для достижения рабочим колесом технического результата по снижению шума. Канальный вентилятор с заявленным рабочим колесом обладает более низким уровнем шума как на входе (что является ожидаемым и обусловлено конструкцией рабочего колеса), так и на выходе, что является дополнительным результатом. Благодаря эффекту уменьшения шума рабочего колеса на выходе канального вентилятора обеспечивается единство заявленной группы изобретений.Thus, the implementation of the
Оснащение заявленного канального вентилятора пластинами 32 вихрегасителя, установленными в вихревой полости 33, как показано на фиг.20, приводит к повышению коэффициента статического давления ψS (равного отношению статического давления Psν к произведению плотности воздуха ρ на квадрат окружной скорости лопатки u рабочего колеса ψS=2РSV/ρu2) при постоянной величине коэффициента производительности φ=Q/(uSPK), где Q - производительность вентилятора. Оснащение заявленного канального вентилятора дополнительным рабочим колесом 34, как показано на фиг.21, позволяет вместо канального вентилятора с одним рабочим колесом использовать канальный вентилятор с двумя и более рабочими колесами, что открывает широкие возможности по уменьшению одного из габаритов корпуса канального вентилятора. Установка перегородки 35, как показано на фиг.21, незначительно влияет на напорную характеристику вентилятора, однако, позволяет использовать одно из рабочих колес 19 или 34 в качестве резервного и увеличивает жесткость корпуса 17 вентилятора, что особенно важно при малом зазоре между концами 16 лопаток 3 и поверхностью канала 21 в корпуса 17 вентилятора.Equipping the claimed channel fan with
Уровень раскрытия группы изобретений достаточен для разработки и изготовления радиального рабочего колеса и канального вентилятора с этим рабочим колесом, с достижения указанного технического результата, а именно сохранения аэродинамических характеристик и уменьшения уровня шума рабочего колеса и вентилятора, причем уровень шума вентилятора снижается как на входе, так и на выходе корпуса вентилятора.The level of disclosure of the group of inventions is sufficient to develop and manufacture a radial impeller and a channel fan with this impeller, to achieve the specified technical result, namely, to maintain aerodynamic characteristics and reduce the noise level of the impeller and fan, and the fan noise level is reduced both at the input and and at the outlet of the fan casing.
Claims (12)
Priority Applications (3)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2007102815/06A RU2330189C1 (en) | 2007-01-25 | 2007-01-25 | Radial impeller and air duct fan with the said impeller |
EP07747807.1A EP1990545A4 (en) | 2006-02-08 | 2007-02-07 | Radial- flow impeller (variants), a blade therefor and a tube axial fan provided therewith |
PCT/RU2007/000061 WO2007091923A1 (en) | 2006-02-08 | 2007-02-07 | Radial- flow impeller (variants), a blade therefor and a tube axial fan provided therewith |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2007102815/06A RU2330189C1 (en) | 2007-01-25 | 2007-01-25 | Radial impeller and air duct fan with the said impeller |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
RU2330189C1 true RU2330189C1 (en) | 2008-07-27 |
Family
ID=39811092
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
RU2007102815/06A RU2330189C1 (en) | 2006-02-08 | 2007-01-25 | Radial impeller and air duct fan with the said impeller |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
RU (1) | RU2330189C1 (en) |
Cited By (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
RU2470193C1 (en) * | 2011-05-12 | 2012-12-20 | Вячеслав Георгиевич Караджи | Radial blower |
RU2776824C1 (en) * | 2018-07-16 | 2022-07-27 | Циль-Абегг СЕ | Body of a fan and fan |
-
2007
- 2007-01-25 RU RU2007102815/06A patent/RU2330189C1/en not_active IP Right Cessation
Cited By (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
RU2470193C1 (en) * | 2011-05-12 | 2012-12-20 | Вячеслав Георгиевич Караджи | Radial blower |
RU2776824C1 (en) * | 2018-07-16 | 2022-07-27 | Циль-Абегг СЕ | Body of a fan and fan |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
RU2354854C1 (en) | Axial blower or compressor high-rpm impeller | |
EP2623795B1 (en) | Centrifugal compressor diffuser | |
US8784060B2 (en) | Centrifugal fan | |
WO2009087985A1 (en) | Propeller fan | |
JP5608062B2 (en) | Centrifugal turbomachine | |
EP0040534A1 (en) | Compressor diffuser | |
JP2011089460A (en) | Turbo type fluid machine | |
NZ569987A (en) | Improved impeller for a ventilation fan that has an aerofoil section and a centrifugal accelerator portion | |
JP2017519154A (en) | Diffuser for centrifugal compressor | |
JP2008255966A (en) | Propeller fan | |
WO2008075467A1 (en) | Cascade of axial compressor | |
WO2007091923A1 (en) | Radial- flow impeller (variants), a blade therefor and a tube axial fan provided therewith | |
US20050163610A1 (en) | Diffuser for centrifugal compressor and method of producing the same | |
RU2429386C2 (en) | Fan unit with free radial wheel rotor | |
JP5804044B2 (en) | Multi-wing fan | |
RU2330189C1 (en) | Radial impeller and air duct fan with the said impeller | |
CN110939603A (en) | Blade and axial flow impeller using same | |
CN210889451U (en) | Centrifugal fan blade and centrifugal fan with same | |
RU2287091C1 (en) | Channel ventilator (variants) | |
RU2429385C1 (en) | Radial wheel rotor | |
RU2310774C1 (en) | Radial impeller and impeller blades | |
CN114483648A (en) | Blade design method, blade and centrifugal fan | |
JP6768628B2 (en) | Centrifugal compressor and turbocharger | |
WO1999036701A1 (en) | Centrifugal turbomachinery | |
RU194494U1 (en) | RADIAL FAN WHEEL |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
MM4A | The patent is invalid due to non-payment of fees |
Effective date: 20180126 |