RU2349798C2

RU2349798C2 - Centrifugal fan

Info

Publication number: RU2349798C2
Application number: RU2007111655/06A
Authority: RU
Inventors: Марк Евгеньевич Дискин (RU); Марк Евгеньевич Дискин; Юрий Иосифович Левшин (RU); Юрий Иосифович Левшин; Рустам Кимович Эсманский (RU); Рустам Кимович Эсманский
Original assignee: Общество с ограниченной ответственностью "Климатвентмаш"
Priority date: 2007-03-30
Filing date: 2007-03-30
Publication date: 2009-03-20
Also published as: RU2007111655A

Abstract

FIELD: engines and pumps.

SUBSTANCE: there is a fairing in fan that is equipped with rigid acoustically impermeable panel with C width that is adjacent to internal end surface of suppressor body, and its inlet openings are oriented along with air flow direction into suction nozzle of fan and are located on end surface of suppressor body on both sides from rigid acoustically impermeable panel, besides, sound absorbing material is located on rigid acoustically impermeable panel and is covered with acoustically and air permeable shell, at that fairing is equipped with plate that is longitudinally fixed on it with its one end in the area of suction nozzle of fan in the plane of its symmetry.

EFFECT: protection of premises against aerodynamic noise created by fan impeller at its suction hole.

6 cl, 4 dwg

Description

Изобретение относится к области вентиляторостроения, в частности к конструкциям центробежных вентиляторов, и может быть использовано для защиты помещений от аэродинамического шума, создаваемого рабочим колесом вентилятора у его всасывающего отверстия.The invention relates to the field of fan building, in particular to the designs of centrifugal fans, and can be used to protect the premises from aerodynamic noise created by the impeller of the fan at its suction port.

Известен центробежный вентилятор, содержащий корпус и рабочее колесо с лопатками, снабженное глушителями аэродинамического шума, выполненными в виде перфорированных полукруглых пластин на выпускном отверстии вентилятора (см. патент на изобретение ЕР 1378668, кл. F04D 29/42, 2002). В известном устройстве снижение аэродинамического шума достигается за счет гомогенизации потока воздуха, проходящего через перфорированные пластины, и снижения интенсивности вихревых течений на выходе воздушного потока. Однако шум возникает на входе вентилятора, поэтому проблема шумообразования в этом устройстве решена только частично.A centrifugal fan is known, comprising a casing and an impeller with vanes equipped with aerodynamic noise silencers made in the form of perforated semicircular plates at the fan outlet (see patent for invention EP 1378668, class F04D 29/42, 2002). In the known device, the reduction of aerodynamic noise is achieved by homogenizing the air flow passing through the perforated plates and reducing the intensity of the vortex flows at the outlet of the air stream. However, noise arises at the fan inlet, so the problem of noise generation in this device is only partially solved.

Известен входной модуль центробежного канального вентилятора, снабженный вставкой прямоугольного сечения, изготовленной для снижения шума из стекловаты высокой плотности (см. патент на изобретение RU №2152541, кл. F04D 29/40, 1999). В этом устройстве небольшое снижение шума достигается за счет формы вставки, препятствующей вихреобразованию на входе вентилятора, и звукопоглощающего материала, из которого выполнена вставка. Однако шум, создаваемый рабочим колесом вентилятора, гасится звукопоглощающими стенками входного модуля в силу его конструктивных особенностей незначительно.A known input module of a centrifugal duct fan equipped with a rectangular insert made to reduce noise from high-density glass wool (see patent for invention RU No. 2152541, class F04D 29/40, 1999). In this device, a slight noise reduction is achieved due to the shape of the insert, which prevents vortex formation at the fan inlet, and the sound-absorbing material from which the insert is made. However, the noise generated by the fan impeller is suppressed by the sound-absorbing walls of the input module due to its design features slightly.

Известен центробежный вентилятор, содержащий корпус с.всасывающим отверстием и примыкающий к нему модуль в виде кожуха прямоугольного сечения с разнесенными входными окнами и установленным перед всасывающим отверстием вентилятора угловой обтекатель воздушного потока, установленный вершиной в сторону всасывающего отверстия (см. патент на изобретение DE 4115919, кл. F04D 29/40, 1991). В известном вентиляторе угловой обтекатель препятствует вихреобразованию перед всасывающим отверстием при встрече двух воздушных потоков, поступающих из разнесенных входных окон, но совсем незначительно влияет на снижение аэродинамического шума, создаваемого рабочим колесом вентилятора, т.к. в этой конструкции не предусмотрено использование звукопоглощающих материалов.A centrifugal fan is known, comprising a housing with a suction port and an adjoining module in the form of a rectangular casing with spaced inlet windows and an angled air flow fairing mounted in front of the suction port of the fan, mounted with its apex in the direction of the suction port (see DE 4115919, C. F04D 29/40, 1991). In the known fan, the angular fairing prevents vortex formation in front of the suction inlet when two air streams coming from the spaced inlet windows meet, but only slightly affects the aerodynamic noise generated by the fan impeller, because this design does not provide for the use of sound-absorbing materials.

Наиболее близким техническим решением к заявленному изобретению является центробежный вентилятор, включающий рабочее колесо, расположенное в кожухе со всасывающим патрубком, и глушитель аэродинамического шума, установленный в зоне всасывающего патрубка кожуха вентилятора, выполненного с круглым отверстием диаметром D на стыке с рабочим колесом вентилятора, и состоящий из корпуса глушителя с входными отверстиями, выходным отверстием, примыкающим к всасывающему патрубку вентилятора, и обтекателем высотой L, расположенным напротив всасывающего патрубка вентилятора на внутренней торцевой поверхности корпуса глушителя, выполненным выпуклой в сторону всасывающего патрубка формы и покрытым звукопоглощающим материалом (см. А.С. на изобретение SU №1610482, кл. G10К 11/00, оп. 1990). Данный вентилятор имеет преимущества перед вышеописанными, но не лишен недостатков. Расположение и конструкция обтекателя и звукопоглощающего материала таковы, что не могут значительно снизить аэродинамический шум, а разнесенные боковые входные окна корпуса глушителя увеличивает габариты вентилятора, практически не обеспечивая достаточно снижения шума. Кроме того, использование звукопоглощающего материала на внутренних стенках корпуса глушителя, как показали эксперименты, никак не влияет на процесс звукопоглощения.The closest technical solution to the claimed invention is a centrifugal fan, comprising an impeller located in the casing with the suction pipe, and an aerodynamic noise silencer installed in the area of the suction pipe of the fan casing, made with a circular hole with a diameter D at the junction with the fan impeller, and consisting from the silencer body with inlet openings, an outlet opening adjacent to the suction pipe of the fan, and a cowl of height L opposite to the whole yvayuschego fan nozzle on the inner end surface of the muffler body formed in a convex shape toward the suction pipe and covered with sound-absorbing material (see. for AS invention SU №1610482, Cl. G10K 11/00, op. 1990). This fan has advantages over the above, but not without drawbacks. The location and design of the fairing and sound-absorbing material are such that they can not significantly reduce aerodynamic noise, and the spaced apart side entrance windows of the silencer body increases the dimensions of the fan, practically without providing enough noise reduction. In addition, the use of sound-absorbing material on the inner walls of the silencer body, experiments have shown, does not affect the sound absorption process in any way.

Настоящее изобретение направлено на решение технической задачи повышения эффективности глушителя аэродинамического шума при исключении вихреобразования в зоне всасывающего патрубка, повышения компактности корпуса глушителя, а также уменьшения расхода звукопоглощающего материала.The present invention is directed to solving the technical problem of increasing the efficiency of a silencer of aerodynamic noise while eliminating vortex formation in the area of the suction pipe, increasing the compactness of the silencer body, and also reducing the consumption of sound-absorbing material.

Решение поставленной технической задачи достигается тем, что в центробежном вентиляторе, включающем рабочее колесо, расположенное в кожухе со всасывающим патрубком, и глушитель аэродинамического шума, установленный в зоне всасывающего патрубка кожуха вентилятора, выполненного с круглым отверстием диаметром D на стыке с рабочим колесом вентилятора, и состоящий из корпуса глушителя с входными отверстиями, выходным отверстием, примыкающим к всасывающему патрубку вентилятора, и обтекателем высотой L, расположенным напротив всасывающего патрубка вентилятора на внутренней торцевой поверхности корпуса глушителя, выполненным выпуклой в сторону всасывающего патрубка формы и покрытым звукопоглощающим материалом, обтекатель снабжен жесткой акустически непрозрачной панелью шириной С, примыкающей к внутренней торцевой поверхности корпуса глушителя, а его входные отверстия ориентированы по направлению течения воздуха во всасывающий патрубок вентилятора и расположены на торцевой поверхности корпуса глушителя с обеих сторон от жесткой акустически непрозрачной панели, причем звукопоглощающий материал расположен на жесткой акустически непрозрачной панели и обтянут акустически и воздухопроницаемой оболочкой, при этом обтекатель снабжен пластиной, продольно закрепленной на нем одним своим торцом в зоне всасывающего патрубка кожуха вентилятора в плоскости его симметрии. Площадь входных отверстий корпуса глушителя, по меньшей мере, в 4,5 раза больше площади круглого отверстия диаметром D всасывающего патрубка кожуха вентилятора. Соотношение размеров ширины С панели и величины D диаметра отверстия кожуха вентилятора находится в диапазоне D≤0,5÷0,7С, а соотношение высоты L обтекателя, ширины С панели и величины D диаметра отверстия кожуха вентилятора находится в диапазоне L=0,5÷0,7С+0,15÷0,45 D. Звукопоглощающий материал выполнен в виде полуцилиндра. Корпус глушителя выполнен в виде параллелепипеда, при этом его входные отверстия выполнены прямоугольной формы и примыкающими длинной стороной к жесткой акустически непрозрачной панели обтекателя. Пластина обтекателя выполнена удлиненной в центральной части ее свободного торца, при этом удлиненная часть пластины выполнена трапециевидной формы с примыкающей своей широкой стороной к самой пластине и со свободным концом, расположенным внутри всасывающего патрубка кожуха вентилятора.The solution of the technical problem is achieved by the fact that in a centrifugal fan, including an impeller located in the casing with the suction pipe, and an aerodynamic noise silencer installed in the area of the suction pipe of the fan casing, made with a circular hole with a diameter D at the junction with the fan impeller, and consisting of a silencer housing with inlet openings, an outlet opening adjacent to the suction pipe of the fan, and a cowl of a height L located opposite the suction pipe fan nozzle on the inner end surface of the silencer body, made convex towards the suction nozzle of the mold and covered with sound-absorbing material, the fairing is equipped with a rigid acoustically opaque panel of width C adjacent to the inner end surface of the silencer body, and its inlet openings are oriented in the direction of air flow into the suction nozzle fan and are located on the end surface of the silencer body on both sides of a rigid acoustically opaque panel, The sound-absorbing material is located on a rigid acoustically opaque panel and is surrounded by an acoustically and breathable shell, while the fairing is equipped with a plate, longitudinally fixed on it with one of its ends in the area of the suction pipe of the fan casing in the plane of its symmetry. The area of the inlet openings of the silencer body is at least 4.5 times the area of a circular hole with a diameter D of the suction pipe of the fan casing. The ratio of the width of the panel C and the size D of the diameter of the opening of the fan casing is in the range D≤0.5 ÷ 0.7С, and the ratio of the height L of the cowl, the width C of the panel and the size D of the diameter of the opening of the fan casing is in the range L = 0.5 ÷ 0.7C + 0.15 ÷ 0.45 D. Sound-absorbing material is made in the form of a half cylinder. The silencer casing is made in the form of a parallelepiped, while its inlet openings are rectangular in shape and have a long side adjacent to a rigid acoustically opaque fairing panel. The fairing plate is made elongated in the central part of its free end, while the elongated part of the plate is trapezoidal with its wide side adjacent to the plate itself and with a free end located inside the suction pipe of the fan casing.

Изобретение поясняется графическими материалами.The invention is illustrated in graphic materials.

На фиг.1 представлен центробежный вентилятор, вид с заднего торца на корпус глушителя.Figure 1 shows a centrifugal fan, a view from the rear end on the silencer body.

На фиг.2 - то же, разрез А-А на фиг.1.Figure 2 is the same, a section aa in figure 1.

На фиг.3 - вариант выполнения обтекателя с пластиной, снабженной удлинителем.Figure 3 is an embodiment of a fairing with a plate provided with an extension cord.

На фиг.4 - прямоугольная пластина с удлинителем, вид В на фиг.3 (повернуто).In Fig.4 - a rectangular plate with an extension cord, view B in Fig.3 (rotated).

Центробежный вентилятор расположен в кожухе 1 со всасывающим патрубком 2 и включает глушитель 3 аэродинамического шума, установленный в зоне всасывающего патрубка 2 кожуха 1 вентилятора. Патрубок 2 имеет круглое отверстие диаметром D на стыке с рабочим колесом вентилятора (не показано). Корпус 4 глушителя 3 имеет симметрично расположенные входные отверстия 5, выходное отверстие 6, примыкающее к всасывающему патрубку 2 вентилятора, и обтекатель 7 высотой L, расположенный напротив всасывающего патрубка 2 вентилятора симметрично относительно его оси на внутренней торцевой поверхности корпуса 4 глушителя 3. Обтекатель 7 выполнен выпуклой в сторону всасывающего патрубка 2 формы, состоит из звукопоглощающего материала 8, связанного своей плоской стороной с жесткой акустически непрозрачной панелью 9 шириной С. Панель 9 расположена на внутренней торцевой поверхности корпуса 4 глушителя 3. Звукопоглощающий материал 8 выполнен в виде выпуклого тела с неплоской наружной поверхностью, например полуцилиндра, обтянутого акустически и воздухопроницаемой оболочкой 10. Обтекатель 7 снабжен пластиной 11, продольно закрепленной на нем одним своим торцом в зоне всасывающего патрубка 2 кожуха 1 вентилятора в плоскости его симметрии. Такое расположение и форма выполнения звукопоглощающего материала 8 с панелью 9 эффективно снижает аэродинамический шум при минимальном аэродинамическом сопротивлении и расходе звукопоглощающего материала 8. Входные отверстия 5 глушителя 3 ориентированы по направлению течения воздуха во всасывающем патрубке 2 вентилятора и симметрично расположены относительно его оси на торцевой поверхности корпуса 4 глушителя 3 с обеих сторон от жесткой акустически непрозрачной панели 9. Т.е. входные отверстия 5 расположены таким образом, что направление течения воздуха в них совпадает с направлением течения воздуха во всасывающем патрубке 2 вентилятора.The centrifugal fan is located in the casing 1 with the suction pipe 2 and includes an aerodynamic noise muffler 3 installed in the area of the suction pipe 2 of the fan casing 1. The pipe 2 has a circular hole with a diameter D at the junction with the fan impeller (not shown). The housing 4 of the muffler 3 has symmetrically located inlet openings 5, the outlet 6 adjacent to the suction pipe 2 of the fan, and a fairing 7 of height L, located opposite the suction pipe 2 of the fan symmetrically about its axis on the inner end surface of the housing 4 of the muffler 3. The cowling 7 is made convex towards the suction nozzle 2 of the form, consists of a sound-absorbing material 8, connected by its flat side to a rigid acoustically opaque panel 9 of a width C. The panel 9 is located on the inner end surface of the body 4 of the muffler 3. The sound-absorbing material 8 is made in the form of a convex body with a non-planar outer surface, for example a half-cylinder fitted with an acoustically and breathable shell 10. The fairing 7 is provided with a plate 11, longitudinally fixed on it with one of its end faces in the area of the suction pipe 2 fan casing 1 in the plane of its symmetry. This arrangement and form of execution of the sound-absorbing material 8 with the panel 9 effectively reduces aerodynamic noise with minimal aerodynamic drag and the consumption of sound-absorbing material 8. The inlet openings 5 of the muffler 3 are oriented in the direction of the air flow in the suction pipe 2 of the fan and are symmetrically located relative to its axis on the end surface of the housing 4 silencers 3 on both sides of the rigid acoustically opaque panel 9. That is the inlet holes 5 are arranged so that the direction of the air flow in them coincides with the direction of the air flow in the suction pipe 2 of the fan.

Экспериментально установлено, что площадь входных отверстий 5 корпуса 4 глушителя 3 должна быть, по меньшей мере, в 4,5 раза больше площади круглого отверстия диаметром D всасывающего патрубка 2 кожуха 1 вентилятора, а оптимальное соотношение размеров ширины С панели 10 и величины D диаметра отверстия 6 кожуха 1 вентилятора находится в диапазоне D≤0,5÷0,7С, а соотношение высоты L обтекателя 7, ширины С панели 10 и величины D диаметра отверстия 6 кожуха 1 вентилятора находится в диапазоне L=0,5÷0,7С+0,15÷0,45 D, обеспечивающее компактность конструкции, соблюдение стабильного режима работ при минимальном шумообразовании и оптимальном расходе воздуха.It was experimentally established that the area of the inlet openings 5 of the body 4 of the muffler 3 should be at least 4.5 times larger than the area of the round hole with a diameter D of the suction pipe 2 of the fan casing 1, and the optimum ratio of the width dimensions C of the panel 10 and the size D of the hole diameter 6 of the fan casing 1 is in the range D≤0.5 ÷ 0.7 ° C, and the ratio of the height L of the fairing 7, the width C of the panel 10 and the diameter D of the hole 6 of the fan casing 1 is in the range L = 0.5 ÷ 0.7 ° C + 0.15 ÷ 0.45 D, ensuring compact design, met a stable operating mode with minimal noise generation and optimal air flow.

Наиболее компактной является конструкция корпуса 4 глушителя 3, выполненная в виде параллелепипеда, при этом его входные отверстия 5 расположены на его торцевой поверхности и выполнены прямоугольной формы, примыкающими длинной стороной к жесткой акустически непрозрачной панели 9 обтекателя 7.The most compact is the design of the body 4 of the muffler 3, made in the form of a parallelepiped, while its inlet holes 5 are located on its end surface and are made rectangular in shape, adjacent the long side to the rigid acoustically opaque panel 9 of the fairing 7.

Наибольший эффект снижения вихреобразования обеспечивает выполнение пластины 11 обтекателя 7 удлиненной в центральной части 12 ее свободной стороны, при этом удлиненная центральная часть 12 пластины 11 выполнена в виде трапеции, примыкающей своей широкой стороной к самой пластине 11. Свободный конец удлиненной части 12 расположен внутри всасывающего патрубка 2 кожуха 1 вентилятора.The greatest effect of reducing vortex formation is provided by the implementation of the plate 11 of the fairing 7 elongated in the central part 12 of its free side, while the elongated central part 12 of the plate 11 is made in the form of a trapezoid adjacent its wide side to the plate 11. The free end of the elongated part 12 is located inside the suction pipe 2 shrouds 1 fan.

Центробежный вентилятор работает следующим образом. Всасываемый воздушный поток попадает в корпус 4 глушителя 3 через входные окна 5 и плавно меняет направление своего движения вдоль обтекателя 7, пластины 11 к всасывающему патрубку 2. Пластана 11 препятствует вихреобразованию в зоне патрубка 2. Особенно эффективной является конструкция пластины 11 с удлинителем 12, расположенным внутри всасывающего патрубка 2.Centrifugal fan operates as follows. The intake air stream enters the muffler housing 4 through the inlet windows 5 and smoothly changes its direction of movement along the fairing 7, plate 11 to the suction pipe 2. The plate 11 prevents vortex formation in the area of the pipe 2. The design of the plate 11 with the extension 12 located inside the suction pipe 2.

Аэродинамический шум, создаваемый вентилятором через патрубок 2, попадает в корпус 4 глушителя 3. На его пути находится обтекатель 7, выполненный таким образом, чтобы максимально заглушить этот шум в корпусе 4. Оболочка 10 является акустически и воздухопроницаемой, а прошедший через нее шум частично гасится звукопоглощающим материалом 8 и, отражаясь от жесткой акустически непрозрачной панели 9, окончательно гасится в звукопоглощающем материале 8. Шум, отраженный от стенок корпуса 4, в конечном итоге попадает к глушителю 3 и также гасится звукопоглощающим материалом 8.The aerodynamic noise generated by the fan through the nozzle 2 enters the body 4 of the muffler 3. A fairing 7 is located in its path so as to drown out this noise as much as possible in the housing 4. The shell 10 is acoustically and breathable, and the noise transmitted through it is partially suppressed sound-absorbing material 8 and, reflected from a rigid acoustically opaque panel 9, is finally suppressed in the sound-absorbing material 8. The noise reflected from the walls of the housing 4 ultimately gets to the muffler 3 and the sound is also suppressed absorbent material 8.

Таким образом, заявленное изобретение решает техническую задачу повышения эффективности глушителя аэродинамического шума при исключении вихреобразования в зоне всасывающего патрубка, повышения компактности корпуса глушителя, а также уменьшения расхода звукопоглощающего материала.Thus, the claimed invention solves the technical problem of increasing the efficiency of the silencer of aerodynamic noise while eliminating vortex formation in the area of the suction pipe, increasing the compactness of the silencer body, and also reducing the consumption of sound-absorbing material.

Claims

1. A centrifugal fan, including an impeller located in the casing with the suction pipe, and an aerodynamic noise muffler installed in the area of the suction pipe of the fan casing, made with a circular hole with a diameter D at the junction with the fan impeller, and consisting of a muffler with inlet openings , an outlet opening adjacent to the suction nozzle of the fan, and a fairing of height L, located opposite the suction nozzle of the fan on the inner end surface of the housing and a muffler made convex towards the suction nozzle of the mold and covered with sound-absorbing material, characterized in that the fairing is equipped with a rigid acoustically opaque panel of width C adjacent to the inner end surface of the silencer body, and its inlet openings are oriented in the direction of the air flow into the suction nozzle of the fan and located on the end surface of the silencer body on both sides of a rigid acoustically opaque panel, and the sound-absorbing material is located on a rigid acoustically opaque panel and covered with an acoustically and breathable casing, while the fairing is equipped with a plate longitudinally fixed on it with one of its ends in the area of the suction pipe of the fan casing in the plane of its symmetry.

2. The centrifugal fan according to claim 1, characterized in that the area of the inlet openings of the silencer body is at least 4.5 times larger than the area of the circular opening with a diameter D of the suction pipe of the fan casing.

3. The centrifugal fan according to claim 1, characterized in that the ratio of the dimensions of the width C of the panel and the value D of the diameter of the hole of the fan casing is in the range D≤ (0.5 ÷ 0.7) C, and the ratio of the height L of the fairing, the width C of the panel and the value D of the diameter of the hole of the fan casing is in the range L = (0.5 ÷ 0.7) C + (0.15 ÷ 0.45) D.

4. The centrifugal fan according to claim 1, characterized in that the sound-absorbing material is made in the form of a half cylinder.

5. The centrifugal fan according to claim 1, characterized in that the silencer body is made in the form of a parallelepiped, while its inlet openings are rectangular in shape and have a long side adjacent to a rigid acoustically opaque fairing panel.

6. The centrifugal fan according to claim 1, characterized in that the fairing plate is made elongated in the central part of its free end, while the elongated part of the plate is made of trapezoidal shape with its wide side adjacent to the plate and with a free end located inside the suction pipe of the casing a fan.