RU2382239C1

RU2382239C1 - Fan

Info

Publication number: RU2382239C1
Application number: RU2008125974/06A
Authority: RU
Inventors: Юрий Яковлевич Печенегов (RU); Юрий Яковлевич Печенегов; Вера Михайловна Яковлева (RU); Вера Михайловна Яковлева; Алексей Васильевич Шаров (RU); Алексей Васильевич Шаров; Юрий Васильевич Абакумов (RU); Юрий Васильевич Абакумов
Original assignee: Юрий Яковлевич Печенегов; Открытое акционерное общество "Промышленно-торговая швейная фирма "Элегант"
Priority date: 2008-06-25
Filing date: 2008-06-25
Publication date: 2010-02-20
Also published as: RU2008125974A

Abstract

FIELD: engines and pumps.

SUBSTANCE: invention relates to fan production and can be used in plenum-exhaust ventilation systems at industrial enterprises. Proposed fan comprises scroll housing with inlet and outlet branch pipes, impeller with vanes arranged in impeller disks, guide vanes, one being arranged in inlet branch pipe and another being located directly beyond impeller outline. Note that impeller disks have openings. Impeller vanes have spaces open on impeller face sides and are arranged in openings of disks at angle smaller than 50° to disk plane. Note also that housing incorporates additionally a rotary chamber arranged on the side opposite the inlet branch pipe.

EFFECT: higher rigidity of impeller, reduced sizes and higher efficiency.

4 dwg

Description

Изобретение относится к вентиляторостроению и может быть, в частности, использовано в приточно-вытяжных вентиляционных системах промышленных предприятий.The invention relates to fan building and can be, in particular, used in the supply and exhaust ventilation systems of industrial enterprises.

Известны вентиляторы центробежного типа со спиральным корпусом и рабочим колесом с лопатками, расположенными под углом 90° к плоскости вращения колеса [1, 2]. Данные вентиляторы характеризуются небольшими КПД и из-за невысокой прочности и жесткости колес имеют ограниченные окружные скорости, что, в свою очередь, обусловливает пониженное давление газа, создаваемое вентилятором.Known centrifugal fans with a spiral casing and impeller with blades located at an angle of 90 ° to the plane of rotation of the wheel [1, 2]. These fans are characterized by low efficiency and due to the low strength and stiffness of the wheels have limited peripheral speeds, which, in turn, determines the reduced gas pressure created by the fan.

Наиболее близким по технической сущности к предлагаемому изобретению является вентилятор, содержащий улиточный корпус с входным и выходным патрубками, установленное в корпусе центробежное рабочее колесо с лопатками, закрепленными в дисках колеса, направляющие аппараты, один из которых установлен во входном патрубке, а другой размещен в корпусе непосредственно за обводом рабочего колеса [3] - прототип.Closest to the technical nature of the present invention is a fan containing a snubber housing with inlet and outlet nozzles, a centrifugal impeller installed in the housing with blades mounted in the wheel disks, guide vanes, one of which is installed in the inlet pipe, and the other is placed in the housing immediately behind the bypass of the impeller [3] is a prototype.

Известное устройство имеет более совершенную аэродинамическую схему и более высокий КПД. Недостатком такого вентилятора является пониженная жесткость рабочего колеса, обусловленная размещением тонкостенных лопаток-пластин под углом 90° к плоскости вращения колеса. Действующие на элементы рабочего колеса силовые моменты приводят в процессе эксплуатации вентилятора к круговому смещению дисков колеса относительно друг друга, к появлению вибрации и стуков. Торцовые поверхности корпуса являются своеобразными мембранами, колеблющимися под влиянием пульсаций давления в газовом потоке. Это вызывает интенсивный шум. Недостатком известных центробежных вентиляторов являются также значительные их габариты при повышенных подачах газа.The known device has a more advanced aerodynamic design and higher efficiency. The disadvantage of this fan is the reduced stiffness of the impeller, due to the placement of thin-walled blade vanes at an angle of 90 ° to the plane of rotation of the wheel. The force moments acting on the elements of the impeller during the operation of the fan lead to a circular displacement of the wheel disks relative to each other, to the appearance of vibration and knocks. The end surfaces of the housing are a kind of membrane, oscillating under the influence of pressure pulsations in the gas stream. This causes intense noise. A disadvantage of the known centrifugal fans are also their significant dimensions with increased gas supplies.

Задача настоящего изобретения - повышение жесткости рабочего колеса, уменьшение габаритов и повышение эффективности работы вентилятора.The objective of the present invention is to increase the stiffness of the impeller, reduce the size and increase the efficiency of the fan.

Поставленная задача решается тем, что вентилятор, содержащий улиточный корпус с входным и выходным патрубками, установленное в корпусе центробежное рабочее колесо с лопатками, закрепленными в дисках колеса, направляющие аппараты, один из которых установлен во входном патрубке, а другой размещен в корпусе непосредственно за обводом рабочего колеса, выполнен так, что диски рабочего колеса имеют окна, лопатки рабочего колеса имеют открытые со сторон торцов колеса полости, установлены в окнах дисков и расположены под углом, меньшим 50°, к плоскости дисков, корпус дополнительно снабжен поворотной камерой, размещенной со стороны, противоположной входному патрубку.The problem is solved in that the fan, containing a snug housing with inlet and outlet nozzles, a centrifugal impeller installed in the housing with blades fixed in the wheel disks, guide vanes, one of which is installed in the inlet pipe, and the other is located directly behind the bypass the impeller is made so that the impeller disks have windows, the impeller vanes have cavities open from the sides of the ends of the wheels, are installed in the windows of the disks and are located at an angle less than 50 ° to the plane bone disk body further provided with a rotary chamber located on the side opposite the inlet pipe.

В отличие от известного устройства расположение лопаток рабочего колеса под углом, меньшим 50°, к плоскости вращения колеса и выполнение лопаток полыми придает им объемную, "коробчатую" форму, что обеспечивает высокую жесткость рабочего колеса. Наличие в дисках окон для лопаток и возможность прохода газа в осевом направлении через полости последних позволяют в одном устройстве совмещать принципы действия осевого и центробежного вентиляторов, что повышает эффективность работы нагнетателя. Высокая жесткость рабочего колеса позволяет увеличить его окружную скорость, сохранив при этом заданные параметры прочности. Это дает принципиальную возможность уменьшения габаритов вентилятора. Таким образом, отличительные признаки изобретения позволяют решить поставленную задачу.Unlike the known device, the location of the impeller blades at an angle less than 50 ° to the plane of rotation of the wheel and the execution of the blades hollow gives them a three-dimensional, “box-like” shape, which ensures high rigidity of the impeller. The presence in the disks of windows for blades and the possibility of gas passage in the axial direction through the cavities of the latter allow one to combine the principles of operation of axial and centrifugal fans in one device, which increases the efficiency of the supercharger. High rigidity of the impeller allows you to increase its peripheral speed, while maintaining the specified strength parameters. This makes it possible in principle to reduce the size of the fan. Thus, the distinguishing features of the invention allow to solve the problem.

Сопоставительный анализ заявляемого технического решения с прототипом показывает, что заявляемое устройство соответствует критерию изобретения "новизна".A comparative analysis of the proposed technical solution with the prototype shows that the claimed device meets the criteria of the invention of "novelty."

Известны вентиляторы с лопатками объемного профиля, изготавливаемые штампованием и сваркой [1]. Полости таких лопаток являются закрытыми, а вентиляторы, в которых они установлены, работают только по одному принципу (осевое или центробежное нагнетание).Known fans with blades of volume profile manufactured by stamping and welding [1]. The cavities of such blades are closed, and the fans in which they are installed operate only according to one principle (axial or centrifugal discharge).

Все это позволяет сделать вывод о соответствии заявляемого технического решения критерию изобретения "существенные отличия".All this allows us to conclude that the claimed technical solution meets the criteria of the invention "significant differences".

На фиг.1 показан разрез вентилятора; на фиг.2 - вид по А на фиг.1; на фиг.3 - рабочее колесо вентилятора; на фиг.4 - часть диска 4 на фиг.3.Figure 1 shows a section of a fan; figure 2 is a view along a in figure 1; figure 3 - the impeller of the fan; figure 4 - part of the disk 4 in figure 3.

Вентилятор содержит улиточный корпус 1 с входным 2 и выходным 3 патрубками. В корпусе 1 установлено рабочее колесо, включающее в себя диск 4 с центральным отверстием 5 и диск 6, имеющие окна 7, ступицу 8, жестко соединенную с диском 6, и лопатки 9, имеющие полости 10. Лопатки 9 своими открытыми концами закреплены в окнах 7 дисков 4 и 6. По отношению к плоскости дисков 4 и 6 лопатки 9 расположены под углом, меньшим 50°. Полости 10 лопаток 9 образуют каналы для прохода перемещаемого вентилятором воздуха в осевом направлении, а каналы 11, образованные дисками 4, 6 и стенками лопаток 9, служат для прохода воздуха в радиальном направлении. Ступица 8 рабочего колеса закреплена на приводном валу 12. Во входном патрубке 2, соосно с ним размещен обтекаемый кок 13. Кок 13 через стойки 14 жестко соединен со стенкой патрубка 2. Во входном патрубке 2 непосредственно перед рабочим колесом размещен направляющий аппарат 15. Другой направляющий аппарат 16 установлен в корпусе непосредственно за обводом рабочего колеса. Направляющий аппарат 16 содержит обтекаемой формы тело 17, являющееся продолжением языка корпуса 1. Со стороны, противоположной входному патрубку 2, на корпусе 1 размещена поворотная камера 18 со встроенным поворотным элементом 19.The fan contains a snail housing 1 with input 2 and output 3 nozzles. An impeller is installed in the housing 1, including a disk 4 with a central hole 5 and a disk 6 having windows 7, a hub 8 rigidly connected to the disk 6, and vanes 9 having cavities 10. The vanes 9 are fixed with their open ends in the windows 7 disks 4 and 6. In relation to the plane of disks 4 and 6, the blades 9 are located at an angle less than 50 °. The cavities 10 of the blades 9 form channels for the passage of axially displaced air by the fan, and the channels 11 formed by the disks 4, 6 and the walls of the blades 9 serve for the passage of air in the radial direction. The hub 8 of the impeller is mounted on the drive shaft 12. In the inlet pipe 2, a streamlined cooker 13 is coaxially aligned with it. The cook 13 through the racks 14 is rigidly connected to the wall of the pipe 2. In the inlet pipe 2, a guide apparatus 15 is placed directly in front of the impeller 15. Another guide the apparatus 16 is installed in the housing directly behind the bypass of the impeller. The guide apparatus 16 contains a streamlined body 17, which is a continuation of the language of the housing 1. On the side opposite to the inlet pipe 2, a rotary chamber 18 with an integrated rotary element 19 is placed on the housing 1.

Вентилятор работает следующим образом.The fan operates as follows.

Рабочее колесо получает вращение от жестко связанного с ним ведущего вала 12. При этом воздушный поток из входного патрубка 2 через направляющий аппарат 15 поступает в полости 10 лопаток 9 рабочего колеса. Получив там необходимую закрутку и повышение давления, поток в камере 18 поворачивает на 180° и, пройдя через центральное отверстие 5 диска 4, поступает в радиальные межлопаточные каналы 11 рабочего колеса, где давление потока снова возрастает за счет действия центробежных сил на перемещаемый воздух. При прохождении затем направляющего аппарата 16 и дальнейшего следования потока по расширяющемуся спиральному каналу корпуса 1 к выходному патрубку 3 скорость воздуха снижается и статическое давление его еще раз повышается.The impeller receives rotation from the drive shaft 12, which is rigidly connected with it. In this case, the air flow from the inlet pipe 2 through the guide apparatus 15 enters the cavity 10 of the impeller vanes 9. Having received the necessary twist and pressure increase there, the flow in the chamber 18 rotates 180 ° and, passing through the central hole 5 of the disk 4, enters the radial interscapular channels 11 of the impeller, where the flow pressure again increases due to the action of centrifugal forces on the transported air. When then passing the guide apparatus 16 and then following the flow through the expanding spiral channel of the housing 1 to the outlet pipe 3, the air velocity decreases and its static pressure increases again.

Предлагаемое устройство, объединяя в себе эффекты действия осевого и центробежного вентиляторов, является, по-существу, вентилятором двойного действия, с двумя ступенями сжатия. Поток воздуха после поворотной камеры, на входе в радиальные межлопаточные каналы рабочего колеса, закручен и вращается со скоростью, близкой к скорости вращения колеса. Это обеспечивает безударный вход в каналы и минимальные входные потери давления потока, которые в обычных центробежных вентиляторах составляют значительную часть общей потери давления нагнетаемого потока. В результате оказывается возможным существенно увеличить степень сжатия воздуха в вентиляторе и повысить эффективность его работы. Высокая жесткость рабочего колеса и возможность в связи с этим работать с высокой частотой его вращения дополнительно позволяют увеличить давление сжатия воздуха. При этом удается сократить радиальные размеры вентилятора, заметно улучшив компоновочные свойства.The proposed device, combining the effects of the action of axial and centrifugal fans, is essentially a double-acting fan with two compression stages. The air flow after the rotary chamber, at the entrance to the radial interscapular channels of the impeller, is swirled and rotates at a speed close to the speed of rotation of the wheel. This provides an unobtrusive entry into the ducts and minimal inlet flow pressure losses, which in conventional centrifugal fans constitute a significant part of the total flow pressure loss. As a result, it is possible to significantly increase the degree of air compression in the fan and increase its efficiency. The high stiffness of the impeller and the ability to work with a high rotational speed in connection with this additionally increase the air pressure. At the same time, it is possible to reduce the radial dimensions of the fan, significantly improving the layout properties.

Межлопаточные радиальные каналы рабочего колеса являются суживающимися по направлению движения воздуха. Скорость потока на выходе из каналов высока. За счет высокой скорости выхода минимизируются внутренние перетечки сжимаемой среды.The interscapular radial channels of the impeller are tapering in the direction of air movement. The flow rate at the outlet of the channels is high. Due to the high exit speed, the internal overflow of the compressible medium is minimized.

Все это вместе взятое, безусловно, повысит технико-экономическую эффективность вентилятора.All this taken together will certainly increase the technical and economic efficiency of the fan.

Источники информацииInformation sources

1. Черкасский В.М. Насосы, вентиляторы, компрессоры. М.: Энергия, 1977, с.194-200.1. Cherkassky V.M. Pumps, fans, compressors. M .: Energy, 1977, p.194-200.

2. Авт. св. СССР 659788, кл. F04D 17/08, 30.04.79.2. Auth. St. USSR 659788, class F04D 17/08, 04/30/79.

3. Авт. св. СССР 1147855, кл. F04D 17/08, 30.03.85.3. Auth. St. USSR 1147855, class F04D 17/08, 03/30/85.

Claims

A fan comprising a snug housing with inlet and outlet nozzles, a centrifugal impeller installed in the housing with blades fixed in the wheel disks, guide vanes, one of which is installed in the inlet nozzle, and the other is located in the housing directly behind the impeller bypass, characterized in that the impeller disks have windows, the impeller blades have cavities open from the ends of the wheel ends, are installed in the windows of the disks and are located at an angle less than 50 ° to the plane of the disks, the housing is additional It is provided with a rotary chamber located on the side opposite the inlet pipe.