RU2330189C1 - Radial impeller and air duct fan with the said impeller - Google Patents

Radial impeller and air duct fan with the said impeller Download PDF

Info

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
Application number
RU2007102815/06A
Other languages
Russian (ru)
Inventor
В чеслав Георгиевич Караджи (RU)
Вячеслав Георгиевич Караджи
Юрий Георгиевич Московко (RU)
Юрий Георгиевич Московко
Original Assignee
Вячеслав Георгиевич Караджи
Юрий Георгиевич Московко
Балакирев Евгений Борисович
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Вячеслав Георгиевич Караджи, Юрий Георгиевич Московко, Балакирев Евгений Борисович filed Critical Вячеслав Георгиевич Караджи
Priority to RU2007102815/06A priority Critical patent/RU2330189C1/en
Priority to EP07747807.1A priority patent/EP1990545A4/en
Priority to PCT/RU2007/000061 priority patent/WO2007091923A1/en
Application granted granted Critical
Publication of RU2330189C1 publication Critical patent/RU2330189C1/en

Links

Images

Abstract

FIELD: engines and pumps.
SUBSTANCE: impeller incorporates front 1 and main 2 disks, bent off blades 3, shaft 9. Blade 3 has main section 7 abutting by edge 8 on disk 1, leading-edge flap 10 with front edge 11 lying in the plane perpendicular to shaft 9 and side edge 12 arranged at an acute angle to edge 11. Plane projection perpendicular to shaft 9 has a straight line connecting the said shaft 9 and tip 13 of leading-edge flap 10 and lying in the range of ± 0.05 of angular pitch of blades 3 relative to the straight line connecting shaft 9 and point 14 of intersection of edge 8 of nest blade 3A with disk 1. The fan incorporates casing 17 with air duct 21 having a cylindrical surface between walls 22, aforesaid impeller 19, inlet manifold 20, air duct 21 cross section exceeds that of impeller 19, at least, 2.4 times. Impeller 19 allows decreasing the noise level not only at the fan inlet, but at its outlet as well. Cross section of air duct 21 can have any shape, including a rectangular one, with a gap between blades 3 and long walls equal to, at least, 1.01 diameter of impeller 19. The fan can incorporate an additional impeller and a partition between impellers.
EFFECT: lower impeller and fan noise with aerodynamics intact.
12 cl, 21 dwg

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 F04D 29/30; F04D 29/28, publication date 03/06/2002, [1] presents a radial impeller, including the main and front disks, impeller blades placed between the disks and made backward curved relative to the direction of rotation, while the impeller is equipped with a slat (section ) located closer to the axis of rotation of the impeller. The invention solves the problem of ensuring the strength of the impeller by attaching the protruding part of the blades (slat) to the front disk, and there is no information about the acoustic properties of the impeller, which complicates the use of the invention [1] to reduce fan noise.

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 F04D 29/28, F04D 29/66, publication date 05/10/2002, [2] shows a radial impeller, including the main and front discs, vanes the impeller placed between the disks and made curved back.

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 F04D 29/42, publication date 10.11.2006, [4] a duct fan is presented comprising a housing, an impeller with a main and cover discs, between which are placed backward-curved blades, an input manifold, an actuator the impeller, the air channel formed between the walls of the housing, made with a cylindrical surface, the area S to the cross section of the air channel between the walls of the housing exceeds the area S p.k to the circle described by the ends of the blades of the impeller S p.k. = πD 2/4, not less than 2.4 times. According to the description of the invention [4], in a preferred embodiment, an impeller using a utility model [2] is installed in the duct fan. However, reducing the noise level emitted by the fan is one of the main consumer requirements. Therefore, further aerodynamic and acoustic improvement of the fan is necessary.

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 front 1 and a main 2 disks, vanes 3 installed between them. The impeller is equipped with a sleeve 4 for connection with an electric drive. The inlet 5 of the air flow into the impeller is located in a plane formed by the leading edges of the front disc 1, and the outlet 6 of the air flow from the impeller is located between the outer edges of the front 1 and the main 2 discs (Figs. 1, 2). The blades 3 are made curved back (figure 3). Each of the blades 3 contains a main section 7, the front edge 8 (figure 4) of which is adjacent to the front disk 1, and a section located closer to the axis of rotation of the impeller, hereinafter referred to as "slat" 10 (figure 1, 2). The main section 7 and the slat 10 can be made as a whole, for example, from a sheet of metal (Fig. 3, 5) or in the form of an aerodynamic profile (not shown), or composite (Fig. 6), by attaching the slat 10 to the main part 7 blades 3. The leading edge 11 of the slat 10 can be located in the range of angles ± 10 degrees. to a plane perpendicular to the axis of rotation of the impeller 9, and the side edge 12 is at an acute angle to the leading edge 11 (Fig. 4), and are interconnected by a smooth curve, for example, an arc of a circle, forming the nose 13 of the slat 10. The front edge 11 of the slat 10 made curvilinear, for example, along an arc of a circle projected onto a plane perpendicular to the axis of rotation of the impeller 9 (Figs. 3, 5, 6), and its side edge 12 may be curved, for example, with increasing local radius with increasing distance from the leading edge 11 R BK (figure 1, 2). The surface of the slat 10 can be made in the form of a surface with smooth contours, in particular a cylindrical one (Figs. 3, 5, 6), or with a steep slat 10 and the main section 7 of the blade 3 (not shown). In the projection onto a plane perpendicular to the axis of rotation of the impeller, the straight line connecting the axis of rotation of the impeller 9 and the nose 13 of the slat 10 does not extend beyond the sector limited by the rays located in the range Δt = ± 0.05 of the angular pitch t of the blades 3 relative to the straight line connecting the axis of rotation of the impeller 9 and the point of contact 14 of the leading edge 8 of the next along the rotation of the blade 3A with the front disk 1 (Fig.7). In this case, the point on the nose 13 through which the straight line passes is determined when the slat 10 is tangent to the nose 13 and parallel to the axis 9 of the impeller, and the angular pitch is 2πrad divided by the number of blades N in the impeller: t = π / N .

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 toe 13 of the slat 10 from the angular pitch t was obtained in an experimental study of permissible technological deviations (Fig. 7). The research results are confirmed by the graphs in Fig. 8 and Fig. 9: Fig. 8 shows an example of a narrow-band spectrum of sound pressure levels at a control point in front of the fan inlet (No. 1), taken as the closest analogue [4], and Fig. 9 - the influence of the relative angular deviation Δt on the difference in sound pressure ΔL on the blade frequency of the declared fan L (f) B and the fan - the closest analogue (serial fan) L L. В№1 [4]: ΔL = L (f) В -L L .В№1 .

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 main section 7 of the blade 3 can be performed both with a curved, for example a cylindrical, surface, and with a flat surface. When performing a flat main section 7 of the blades 3, its front edge 8 can be made straightforward (figure 4). In this case, the portion of the front disk 1 at the abutment portion of the blade 3 (Fig. 1, 2) is a hyperbolic surface, the generatrix of which is the rectilinear front edge 8 of the main portion 7 of the blade 3.

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 slats 10 of the blades 3, if necessary, the side edges 12 of the slat 10 are connected by a ring 15 (Fig.1, 2). Similar rings can be installed at the ends 16 of the blades 3 in addition to the already installed ring 15 on the lateral edges 12 of the slat 10.

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 blades 3, the width H of the blades 3, equal to the distance between the front 1 and the main 2 disks at the outlet 6 of the impeller, is 0.25 ... 0.37 the diameter of the impeller D, equal to the diameter of the circle described by the ends 16 of the blades 3. The main section 7 of the blades 3 is made flat, and a slat 10 adjacent to it in a section perpendicular to the axis of rotation of the impeller 9, in the form of an arc of a circle, front 11, and side 12 the edges of the slat 10 are connected in a circle, and the side I edge 12 is made with a local radius R BK equal to at least 0.5 D near the front edge 11 and parallel to the axis of rotation of the impeller 9 (i.e. equal to infinity) near the main disk 2 (figure 1). In the projection onto a plane perpendicular to the axis of rotation of the impeller 9, the straight line connecting the axis of rotation of the impeller 9 and the nose 13 of the slat 10 does not extend beyond the sector limited by rays located in the range Δt = ± 0.05t relative to the straight line connecting the axis of rotation 9 the impeller and the intersection point of the leading edge 14 of the next along the rotation of the blade 3A with the front disk 1 (Fig.7). In this case, the front 1 and main 2 disks can be performed with an increased diameter equal to (1.1 ... 1.2) D and (1.05 ... 1.15) D, respectively, with the formation in the meridional section between the generatrices of the front and the main disk in the direction from the axis of rotation to the ends of the blades of the impeller of the non-expanding channel (figure 2).

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 housing 17, an engine 18, an impeller 19, and an input manifold 20 (FIG. 10). The housing 17 is made with a channel 21 bounded by the walls 22. In the general case, the channel 21 has an arbitrary surface shape, however, in the preferred embodiment, it has a cylindrical surface shape with a contour in the base in the form of a rectangle (Fig. 11), trapezoid (Fig. 12), square, circle, oval, ellipse, etc. (not shown).

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 impeller 19 contains a front 1 and main 2 disks, the blades 3 located between them, bent backward relative to the direction of rotation of the wheel (Fig. 10), each blade 3 is made with a slat 10 located between the blade 3 adjoining the front disk 1 and the axis 9 the rotation of the impeller (Fig. 1, 2), while in a projection onto a plane perpendicular to the axis of rotation of the impeller 19, the straight line connecting the axis of rotation of the impeller 19 and the nose 13 of the slat 10 does not extend beyond the sector limited by the rays located in the range Δt = ± 0 , 05 of the angular pitch t of the blades 3 relative to the straight line connecting the axis of rotation 9 of the impeller 19 and the point 14 of intersection of the leading edge 11 of the next along the rotation of the blade 3A with the front disk 1 (Fig.3, 7). The impeller 19 is kinematically connected with the engine 18, for example, by means of a hub 4 mounted on the main disk 2 and connected directly to the shaft 23 of the engine 18 (Fig. 10), as well as a belt one and the like. transmission (not shown).

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 input manifold 20 is located at the end of the housing 17 and is made with a curved profile in a diametrical section, with the formation of a confuser gap 24 between the surfaces of the cover disk 1 and the inlet manifold 20 (Fig. 10, 13). The axis of rotation 9 of the impeller 19 and the axis of symmetry of the input manifold 20 are aligned with each other. The housing 17 is formed so that in a plane perpendicular to the axis of symmetry of the inlet header 20 at the site of installation of the impeller 19 (11, 12, 14), the area S of the cross sectional area of channel 21 exceeds S PK = πD 2/4 of the impeller 19 no less than 2.4 times. To connect with air ducts and other ventilation equipment, the connecting flanges 25 are fixed at the ends of the housing 1 (Fig. 10, 11, 12, 14).

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 walls 22 of the housing 17 can be made in the form of panels 26 containing heat-insulating and / or sound-absorbing material (11, 15). The panels 26 are formed by the outer 27 and the inner 28 cladding, while the inner cladding 28 is perforated, with holes 29, and between the cladding 27 and 28 is a sound-absorbing material 30, separated from the perforated inner cladding 28 with holes 29 with an airtight film 31 (Fig. 16).

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 plate 32 located in the vortex cavity 33 formed between the inlet manifold 20 and the front disk 1 of the impeller 19 (Fig. 10). The vortex suppressor plate 32 is installed in the channel 21 of the housing 1 in front of the confuser gap 24. With a rectangular section of the channel, the vortex suppressor plate 32 is located along the short side of the channel 21.

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 additional impeller 34, an input collector 20 coaxial with it, and at least one eddy suppressor made in the form of a plate 32 mounted in one of the ducts can be installed in the housing 17 of the channel fan vortex cavities 33 (Figure 10), and the area ratio S = a · B cross section of the respective channel 21 (11, 12, 14) to the area S PK = πD 2/4 mounted therein an impeller 19 or 34 is not less than 2.4: S / S PK ≥2.4. Moreover, the length B of the lesser side of at least one channel 21 exceeds the diameter D of the corresponding impeller 19 or 34 (and when the impeller is made with larger disks, FIG. 2 is the diameter of the larger of the disks) not less than 1.01 times: B / D≥1.01. Reducing the gap between the wall of the channel 21 and the impeller 19 (or disk 1, 2) is limited by possible technological errors in the manufacture of the fan.

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 adjacent impellers 19 and 34 can be separated from each other by a partition 35, which can be located both between long A (Fig. 12) and between short B (Fig. 14) sides 22 of channel 21.

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 impellers 19 and 34 rotate in different directions, the partition 35, as a rule, is perpendicular to the plane passing through the axis of rotation 9 of the impellers 19 and 34 (Fig. 14), and when the impellers 19 and 34 rotate in the same direction, tilted to the surface of the channel wall 21. In this case, the partition 35 is connected to the walls 22 of the housing 17 so that the edge of the partition 35 is removed a greater distance from the oncoming blade 3 than from the outgoing blade 3 of the corresponding impeller 19 or 34 (Fig. 12).

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 flanges 25 mounted on the ends of the housing 17, the vortex suppressor plates 32 are installed in the vortex cavity 33 in front of the confuser gap 24, the walls 22 of the housing 17 are made in the form of panels 26 with heat-insulating and sound-absorbing material 30. In a plane perpendicular to the axis 9 rotation of the impellers 19 and / or 34, at the place of installation, the ratio of the length In the short side of the channel 21 with a rectangular cross-section to the diameter D of the impeller 19 and / or 34 is made equal B / D = 1.01 ... 1.05. The diameters D of the impellers 19 and 34 are made the same and are equipped with their own engine 18 and a coaxial inlet manifold 20. Each impeller 19 and 34 contains 13 blades 3 with a width H = (0.25 ... 0.37) D, each of the blades 3 made with a slat 10 located between the blade 3 adjoining the surface of the front disk 1 and the axis of rotation 9, while in a projection onto a plane perpendicular to the axis of rotation of the impeller 19, a straight line connecting the axis of rotation 9 of the impeller 19 and the nose 13 of the slat 10, does not go beyond the sector limited by the rays located in Range Δt = ± 0,05t respect to a line connecting the impeller rotational axis September 19 and the point of intersection 14 with the front disk 1 next leading edge 3A along the blade rotation.

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 side edge 12 and the front edge 11 of the slat 10 of the blade 3, which is not adjacent to the front disk 1, generate sound waves. The noise at a sufficiently remote point in front of the impeller, located, for example, on the extension of the axis 9 of the impeller, is determined by summing the sound pressure signals from all points of the front 11 and side 12 edges of all slats 10 of the blades 3. It has been experimentally established that the sound pressure signals from all points each individual blade 3 is correlated, and for different blades, for example adjacent blades 3 and 3A (Figs. 3, 7), are not correlated.

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 edge 11 of the slat 10 of the blade 3 are added taking into account the amplitudes and phases of propagation. Therefore, the leading edge 11 of the slat 10 of the blade 3 must have such a shape and orientation in space that the instantaneous sum of all sound pressure signals from all points of its leading edge 11 tends to zero. For a sinusoidal signal, this means that the phase of the sound pressure signals along the leading edge 11 of the slat 10 of the blade 3 should change by one period. In this case, the lateral edge 12 of the slat 10 flows around with a beveled stream, is in the shadow of the leading edge 11, and weakly affects the generation of flow noise.

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 edge 11 of the slat 10 of the blade 3 in a plane perpendicular to the axis of rotation of the impeller (hereinafter referred to as the condition of perpendicularity of the leading edge), and when located on a straight line in the projection onto a plane perpendicular to the axis of rotation of the impeller 9, axis 9 rotation of the impeller, toe 13 of the slat 10 of the blade 3 and the point of intersection (abutment) 14 of the next along the rotation of the blade 3A with the front disk 1 (Figs. 3, 7), corresponding to the angular interscapular pitch t at the input 5 to the impeller (yes her - a condition of the angular interblade step).

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 impeller 19, the deviation of the position of the nose 13 of the slat 10 relative to the straight line connecting the axis of rotation of the impeller 9 with the point of contact 14 of the edge 8 of the main part 7 of the blade 3 to the front disk 1, at an angle Δt = ± 0.05t, as shown in Fig. 9, slightly affects the increase in noise at the blade speed of the impeller 19, and when leaving this range leads to a significant increase in noise. In the impellers presented in the analogues [1, 2], these conditions are not met, which leads to a higher noise level due, as shown in Fig. 8, to the appearance of a peak in sound pressure at the impeller blade frequencies and their harmonics.

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 edge 11 in a plane perpendicular to the axis of rotation of the impeller. Therefore, the leading edge 11 of the slat 10 can be located at a small angle, for example, ± 10 degrees, to this plane.

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 side edge 12 on the generation of noise at any point located in front of the impeller entrance 5, the side edge 12 of the slat 10 should be “in shadow” from the front edge 11, which can be achieved when the side edge 12 is placed at an acute angle (less than 90 degrees) to the front edge 11 and not extending beyond the line connecting the nose 13 of the slat 10 and the point 14 of the abutment of the side edge 12 to the main disk 2 (figure 3).

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 impeller 9, the leading edge 11 of the slat 10 of the blade 3 must be curved, for example, along an arc of a circle, ellipse, and other smooth curves. However, from the point of view of ensuring good aerodynamic characteristics of the impeller, a smooth entry into the interscapular space must be ensured, which can be achieved by adjoining the flow lines of the air flow to the lateral edge 12 of the slat 10 of the blade 3 tangentially. For a part of the side edge 12, this is ensured by making the side edge 12 with the local radius R BK increasing in size with distance from the leading edge 11, up to infinity, when the side edge 12 is located in a straight line parallel to the axis of rotation of the impeller. In addition, a smooth expansion in the flow with optimal diffusivity should be ensured in the interscapular canal.

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 side edge 12 at an acute angle to the leading edge 11 of the slat 10.

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 blades 3 in compliance with the conditions of the angular interscapular pitch and the perpendicularity of the leading edges 11 of the slats 10, as shown in Fig. 9, provides a reduction in the noise level of the impeller, which confirms the materiality of these signs for the impeller to achieve a technical noise reduction result. The channel fan with the declared impeller has a lower noise level both at the input (which is expected and due to the design of the impeller) and at the output, which is an additional result. Due to the effect of reducing the impeller noise at the outlet of the channel fan, the unity of the claimed group of inventions is ensured.

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 vortex suppressor plates 32 installed in the vortex cavity 33, as shown in FIG. 20, leads to an increase in the static pressure coefficient ψ S (equal to the ratio of the static pressure Psν to the product of air density ρ by the square of the peripheral speed of the blade u of the impeller u ψ S = 2Р SV / ρu 2 ) at a constant value of the coefficient of performance φ = Q / (uS PK ), where Q is the fan performance. Equipping the claimed channel fan with an additional impeller 34, as shown in Fig. 21, instead of a channel fan with one impeller, it is possible to use a channel fan with two or more impellers, which opens up great opportunities for reducing one of the dimensions of the channel fan casing. The installation of the partition 35, as shown in Fig.21, slightly affects the pressure characteristic of the fan, however, it allows you to use one of the impellers 19 or 34 as a backup and increases the rigidity of the fan casing 17, which is especially important with a small gap between the ends 16 of the blades 3 and the surface of the channel 21 in the housing 17 of the fan.

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)

1. Радиальное рабочее колесо, включающее основной и передний диски, лопатки, размещенные между дисками и выполненные загнутыми назад относительно направления вращения, отличающееся тем, что 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 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 поверхности переднего диска.1. A radial impeller, including the main and front disks, vanes located between the disks and made bent backward relative to the direction of rotation, characterized in that each impeller blade is made with a slat located between the blade contacting the front disk surface and the axis of rotation of the impeller while in the 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 slat nose is not beyond the sector limited by the rays, located in the range of ± 0.05 of the angular pitch of the blades relative to the straight line connecting the axis of rotation of the impeller and the abutment point of the leading edge of the blade following the rotation of the blade to the surface of the front disk. 2. Радиальное рабочее колесо по п.1, отличающееся тем, что боковая кромка предкрылка расположена под острым углом к передней кромке предкрылка.2. The radial impeller according to claim 1, characterized in that the lateral edge of the slat is at an acute angle to the leading edge of the slat. 3. Радиальное рабочее колесо по п.1, отличающееся тем, что передняя кромка предкрылка в сечении, перпендикулярном оси вращения рабочего колеса, выполнена по дуге окружности.3. The radial impeller according to claim 1, 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. 4. Радиальное рабочее колесо по п.1, отличающееся тем, что диаметр переднего диска равен 1,1...1,2, а диаметр основного диска равен 1,05...2,15 диаметра окружности, описываемой концами лопаток рабочего колеса, с образованием в меридиональной плоскости между образующими переднего и основного дисков в направлении от оси вращения к концам лопаток рабочего колеса не расширяющегося канала.4. The radial impeller according to claim 1, characterized in that the diameter of the front disk is 1.1 ... 1.2, and the diameter of the main disk is 1.05 ... 2.15 of the diameter of the circle described by the ends of the impeller blades , with the formation in the meridional plane between the generators of the front and main disks in the direction from the axis of rotation to the ends of the blades of the impeller of a non-expanding channel. 5. Радиальное рабочее колесо по п.1 или 4, отличающееся тем, что ширина лопатки на выходе из рабочего колеса равна не менее 0,25 диаметра окружности, описываемой концами лопаток рабочего колеса.5. The radial impeller according to claim 1 or 4, characterized in that the width of the blade at the exit of the impeller is at least 0.25 of the diameter of the circle described by the ends of the impeller blades. 6. Радиальное рабочее колесо по п.1, отличающееся тем, что рабочее колесо оснащено, по меньшей мере, одним кольцом, соединяющим боковые кромки предкрылков лопаток.6. The radial impeller according to claim 1, characterized in that the impeller is equipped with at least one ring connecting the side edges of the blade slats. 7. 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, выполнен с цилиндрической поверхностью, площадь поперечного сечения воздушного канала между стенками корпуса превосходит площадь круга, описываемого концами лопаток рабочего колеса, не менее чем в 2,4 раза, отличающийся тем, что 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 с передним диском.7. A duct fan, comprising 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, is made with a cylindrical surface, the cross-sectional area of the air channel between the walls case exceeds the area of the circle described by the ends of the impeller blades, not less than 2.4 times, characterized in that each impeller blade is made with a slat located between by connecting the blades to the surface of the front disk and the axis of rotation of the impeller, while in the 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 go beyond the sector limited by rays located in the range ± 0.05 of the angular pitch of the blades relative to the straight line connecting the axis of rotation of the impeller and the abutment point of the leading edge of the blade following the rotation of the blade with the front disk. 8. Канальный вентилятор по п.7, отличающийся тем, что в корпусе установлено, по меньшей мере, два рабочих колеса, между соседними рабочими колесами установлена перегородка, при этом отношение площади поперечного сечения каждого воздушного канала между стенками корпуса к площади круга, описываемого концами лопаток рабочего колеса, установленного в соответствующем канале, составляет не менее 2,4.8. The duct fan according to claim 7, characterized in that at least two impellers are installed in the housing, a partition is installed between adjacent impellers, the ratio of the cross-sectional area of each air channel between the walls of the housing to the area of the circle described by the ends the blades of the impeller installed in the corresponding channel is at least 2.4. 9. Канальный вентилятор по п.7 или 8, отличающийся тем, что он оснащен, по меньшей мере, одним вихрегасителем, расположенным в полости между передним диском и входным коллектором.9. The channel fan according to claim 7 or 8, characterized in that it is equipped with at least one vortex suppressor located in the cavity between the front disk and the input manifold. 10. Канальный вентилятор по п.7 или 8, отличающийся 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 меньшей мере, один вихрегаситель.10. The channel fan according to claim 7 or 8, 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 rectangle, the distance between the long sides of the channel exceeds the diameter of the impeller by at least 1.01 times, with at least one eddy suppressor installed in the cavity between the front disk and the input manifold along the short side. 11. Канальный вентилятор по п.7 или 8, отличающийся тем, что контур поперечного сечения воздушного канала между стенками корпуса в сечении, перпендикулярном оси вращения рабочего колеса, выполнен в виде окружности или эллипса.11. The channel fan according to claim 7 or 8, 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 or ellipse. 12. Канальный вентилятор по п.7 или 8, отличающийся тем, что стенка корпуса выполнена с наружной и внутренней обшивкой, внутренняя обшивка выполнена перфорированной, а между обшивками расположен звукопоглощающий материал, отделенный от внутренней перфорированной обшивки воздухонепроницаемой пленкой.12. The duct fan according to claim 7 or 8, 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 inner perforated casing with an airtight film.
RU2007102815/06A 2006-02-08 2007-01-25 Radial impeller and air duct fan with the said impeller RU2330189C1 (en)

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)

* Cited by examiner, † Cited by third party
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

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
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