RU2390656C2

RU2390656C2 - Centrifugal fan

Info

Publication number: RU2390656C2
Application number: RU2008112790/06A
Authority: RU
Inventors: Николай Владимирович Макаров (RU); Николай Владимирович Макаров; Сергей Валерьевич Белов (RU); Сергей Валерьевич Белов; Владислав Иванович Фомин (RU); Владислав Иванович Фомин; Владимир Николаевич Макаров (RU); Владимир Николаевич Макаров; Сергей Александрович Волков (RU); Сергей Александрович Волков
Priority date: 2008-04-02
Filing date: 2008-04-02
Publication date: 2010-05-27
Also published as: RU2008112790A

Abstract

FIELD: power industry.

SUBSTANCE: centrifugal fan includes housing with inlet connection pipe, impeller installed in the housing; delivery area of impeller is interconnected to its inlet by means of blade-free guide vane in the form of inlet header installed at the impeller inlet, and shell having inner diametre which is more than inner diametre of inlet header and installed between inlet header and inlet connection pipe with possibility of axial movement. At that, header of shell is perforated and has annular channels in the form of Archimedean spiral with perforation area enlarging towards the inlet of impeller, and inside header and shell of guide vane there installed is cylindrical connection pipe creating Coanda effect.

EFFECT: enlarging range of application of fan, decreasing energy losses to throttling due to impact of flows in mixing zone.

3 dwg

Description

Изобретение относится к области вентиляторостроения, в частности к центробежным вентиляторам.The invention relates to the field of fan engineering, in particular to centrifugal fans.

Известен центробежный вентилятор [1], содержащий корпус, установленное в нем рабочее колесо, входной патрубок и устройство регулирования подачи вентилятора, выполненное в виде спиральной камеры, связанное с полостью высокого давления и сообщенное с входным патрубком через кольцевой канал, заглушенный с одной стороны.A known centrifugal fan [1], comprising a housing, an impeller mounted therein, an inlet pipe and a fan feed control device made in the form of a spiral chamber, connected to a high-pressure cavity and communicated with the inlet pipe through an annular channel, which is muffled on one side.

Указанный центробежный вентилятор характеризуется малой областью экономичной работы вследствие того, что не обеспечивает интенсивного смешивания управляющего потока с основным, что приводит к существенной неравномерности циркуляции на входе в рабочее колесо.The specified centrifugal fan is characterized by a small area of economical operation due to the fact that it does not provide intensive mixing of the control flow with the main one, which leads to a significant uneven circulation at the entrance to the impeller.

Наиболее близким к заявленному устройству является центробежный вентиляторThe closest to the claimed device is a centrifugal fan

[2], содержащий корпус с входным патрубком, установленное в корпусе рабочее колесо. Область нагнетания рабочего колеса сообщена с его входом посредством безлопаточного направляющего аппарата, который выполнен в виде входного коллектора, установленного непосредственно на входе в рабочее колесо, и обечайки, имеющей внутренний диаметр больше внутреннего диаметра входного коллектора. Обечайка установлена между входным коллектором и входным патрубком с возможностью осевого перемещения. Направляющий аппарат снабжен цилиндрическим патрубком, установленным внутри обечайки и коллектора концентрично им, а обечайка снабжена коллектором, установленным снаружи нее с образованием конфузорного кольцевого канала.[2] comprising a housing with an inlet pipe, an impeller installed in the housing. The impeller injection area is communicated with its entrance by means of a bezel-less guide apparatus, which is made in the form of an input manifold installed directly at the entrance to the impeller, and a shell having an inner diameter larger than the inner diameter of the inlet manifold. The shell is installed between the inlet manifold and the inlet pipe with the possibility of axial movement. The guiding apparatus is equipped with a cylindrical nozzle installed concentrically therein inside the shell and the collector, and the shell is equipped with a collector mounted outside it with the formation of a confuser annular channel.

Такое выполнение центробежного вентилятора позволяет увеличить область его экономичной работы благодаря более полному, эффективному использованию энергии вращения потока в полости корпуса вентилятора для закрутки основного потока на входе в рабочее колесо и регулированию расхода управляющего потока без потерь на дросселирование.This embodiment of a centrifugal fan allows to increase the area of its economical operation due to a more complete, efficient use of the energy of flow rotation in the cavity of the fan casing for swirling the main flow at the entrance to the impeller and controlling the flow rate of the control flow without throttling losses.

Однако такой характер движения не обеспечивает эффективного смешивания управляющего потока с основным, направленным к оси входного патрубка, что не позволяет достичь требуемой глубины экономичного регулирования центробежного вентилятора.However, this nature of the movement does not provide effective mixing of the control flow with the main flow directed to the axis of the inlet pipe, which does not allow achieving the required depth of economical regulation of the centrifugal fan.

Целью изобретения является увеличение области экономичной работы центробежного вентилятора.The aim of the invention is to increase the field of economical operation of a centrifugal fan.

Указанная цель достигается тем, что в центробежном вентиляторе, содержащем корпус с установленным в нем рабочим колесом, входной патрубок и устройство регулирования подачи вентилятора в виде безлопаточного направляющего аппарата расположены на обечайке входного патрубка. При этом входной патрубок выполнен в виде коллектора, установленного непосредственно на входе в рабочее колесо, и обечайки, выполненной с возможностью осевого перемещения, снабженной входным коллектором, установленным с зазором по отношению к ней. Входной коллектор выполнен с перфорациями в форме спирали Архимеда с увеличением площади перфорации в направлении ко входу в рабочее колесо. Наибольший положительный эффект достигается при угле схода спирали Архимеда в диапазонеThis goal is achieved by the fact that in the centrifugal fan containing the housing with the impeller installed in it, the inlet pipe and the fan supply control device in the form of a bladeless guide apparatus are located on the inlet pipe shell. In this case, the inlet pipe is made in the form of a collector installed directly at the entrance to the impeller, and a shell made with the possibility of axial movement, equipped with an inlet manifold installed with a gap in relation to it. The input manifold is made with perforations in the form of a Archimedes spiral with an increase in the perforation area in the direction of the entrance to the impeller. The greatest positive effect is achieved when the angle of descent of the Archimedes spiral in the range

Такое выполнение центробежного вентилятора обеспечивает большую область его экономичной работы. При больших давлениях вентилятора за счет эжектирующего действия часть управляющего потока через входной коллектор в форме спирали Архимеда, дополнительно подкручиваясь, поступает в тороидальный зазор, образованный входным коллектором и обечайкой. Это способствует эффективной предварительной закрутке поверхностного слоя основного потока, что уменьшает потери энергии на дросселирование от соударения потоков в зоне смешения.This embodiment of a centrifugal fan provides a large area of its economical operation. At high fan pressures due to the ejecting action, part of the control flow through the inlet manifold in the form of an Archimedes spiral, additionally twisting, enters the toroidal gap formed by the inlet manifold and the shell. This contributes to the effective preliminary swirling of the surface layer of the main stream, which reduces the energy loss due to throttling from the collision of flows in the mixing zone.

Выполнение раскрытия спирали Архимеда с углом более

приводит к снижению циркуляции управляющего потока при больших давлениях и соответственно малых расходах вентилятора и, соответственно, эффективности взаимодействия управляющего и основного потоков из-за существенного рассогласования расходной составляющей их скоростей.Performing disclosure of the Archimedes spiral with an angle greater than

leads to a decrease in the circulation of the control flow at high pressures and, accordingly, low flow rates of the fan and, accordingly, the effectiveness of the interaction of the control and main flows due to a significant mismatch of the expendable component of their speeds.

При угле спирали Архимеда

возрастают потери на «удар» при взаимодействии управляющего и основного потоков.At the angle of the spiral of Archimedes

losses on the “blow” increase in the interaction of the control and the main flows.

На фиг.1 схематично изображен центробежный вентилятор; на фиг.2 - то же, продольное сечение; на фиг.3 - вид А на фиг.1.Figure 1 schematically shows a centrifugal fan; figure 2 is the same, longitudinal section; figure 3 is a view a in figure 1.

Центробежный вентилятор содержит корпус 1, установленное в его полости 2 рабочее колесо 3, входной патрубок 4 и направляющий аппарат 5, выполненный в виде входного коллектора 6 и обечайки 7. Обечайка 7 имеет диаметр D₀ больше внутреннего диаметра D_в.к коллектора и по направляющим 8 на входном патрубке 4 может перемещаться в осевом направлении. Внутри входного коллектора 6 и обечайки 7 направляющий аппарат 5 снабжен цилиндрическим патрубком 9, а обечайка 7 снаружи снабжена коллектором 10, который образует с ней конфузорный кольцевой канал 11. Для создания положительного эффекта коллектор обечайки выполнен перфорированным с кольцевыми каналами в форме спирали Архимеда 12 с увеличением площади перфорации в направлении ко входу в рабочее колесо 3.The centrifugal fan 1 comprises a housing mounted in its cavity 2 the impeller 3, 4 and the inlet guide vanes 5 arranged in the form of inlet header 6 and the sleeve 7. Fan Casing 7 has a diameter D ₀ larger than the inner diameter D _VK collector and guide 8 on the inlet pipe 4 can be moved in the axial direction. Inside the inlet manifold 6 and the shell 7, the guiding apparatus 5 is equipped with a cylindrical pipe 9, and the shell 7 is provided externally with a collector 10, which forms a confuser annular channel 11 with it. To create a positive effect, the shell collector is perforated with annular channels in the form of an Archimedes 12 spiral with increasing perforation area towards the entrance to the impeller 3.

Для изменения режима работы центробежного вентилятора открывают вход направляющего аппарата 5 смещением обечайки 7 по направляющим 8. Вращающийся в полости 2 корпуса 1 управляющий поток, сформировавшись в осевом направлении на части входного коллектора 6, выступающей над обечайкой 7 диаметром D₀, поступает в направляющий аппарат 5, где взаимодействует с частью управляющего потока, поступающего в направляющий аппарат 5 через конфузорный кольцевой канал 11. Кольцевая струя управляющего потока за счет эжектирующего действия и пониженного статического давления обеспечивает подсос части управляющего потока, движущегося вдоль входного коллектора 6 через кольцевые каналы в форме спирали Архимеда 12, что способствует его дополнительной подкрутке и снижению статического давления при соответствующем диапазоне угла схода спирали канала. Обладая большей циркуляцией и меньшим статическим давлением по отношению к основному потоку, управляющий поток способствует эффективной закрутке его за счет постоянного поджатия к криволинейной поверхности коллектора 6 при повороте из радиального направления в тангециальное. Закрутка потока происходит без образования застойных вихревых зон также в силу поджатия потока к коллектору 6. При этом не возникают дополнительные потери его энергии на дросселирование, а происходит плавное «безударное» обтекание коллектора 6 и обечайки 7.To change the operating mode of the centrifugal fan, open the input of the guiding apparatus 5 by displacing the shell 7 along the guides 8. The control flow rotating in the cavity 2 of the housing 1, having formed in the axial direction on the part of the inlet manifold 6 protruding above the shell 7 with a diameter of D ₀ , enters the guiding apparatus 5 , where it interacts with a part of the control flow entering the guiding apparatus 5 through the confuser annular channel 11. The annular jet of the control flow due to the ejecting action and reduced pressure nical provides suction pressure portion of the control flow, moving along the inlet manifold 6 through the annular channels in the form of an Archimedean spiral 12 that contributes to its more backspin and reduce static pressure in the appropriate range of the angle vanishing spiral channel. With more circulation and less static pressure in relation to the main flow, the control flow contributes to its effective swirling due to constant compression of the collector 6 to the curved surface when turning from the radial direction to the tangential one. The swirling of the flow occurs without the formation of stagnant vortex zones also due to the compression of the flow to the collector 6. In this case, there is no additional loss of its energy for throttling, but a smooth “shockless” flow around the collector 6 and the shell 7.

Данный эффект наиболее ощутим при работе вентилятора в режиме малых подач и больших давлений (режим дросселирования), когда велика доля избыточного статического давления управляющего потока в общем балансе его энергии.This effect is most noticeable when the fan is operating in low-feed and high-pressure modes (throttling mode), when the proportion of excess static pressure of the control flow in the total balance of its energy is high.

При этом закрученная кольцевая струя управляющего потока, обтекая под острым углом к направляющей цилиндрической поверхности патрубка 9, испытывает действие эффекта Коанда, заключающегося в поджатии потока к криволинейной поверхности и, следовательно, в увеличении его скорости закрутки за счет избыточного статического давления.In this case, the swirling annular jet of the control flow, flowing at an acute angle to the guide cylindrical surface of the nozzle 9, experiences the Coanda effect, which consists in compressing the flow to a curved surface and, consequently, in increasing its swirl speed due to excessive static pressure.

Эффективная закрутка основного потока управляющим на входе в рабочее колесо, особенно при больших давлениях вентилятора, позволяет в широком диапазоне изменять режим работы вентилятора без существенных потерь энергии, т.е. при сохранении высокой экономичности.The effective swirling of the main flow by the controller at the entrance to the impeller, especially at high fan pressures, allows a wide range of operation of the fan to be changed without significant energy loss, i.e. while maintaining high efficiency.

Выполнение кольцевого канала по спирали Архимеда с углом более

или менее

приводит к существенному рассогласованию направления вектора скорости управляющего потока и спирали кольцевого канала, росту потерь энергии на «удар», дросселирование и, как результат, снижению эффективности закрутки основного потока.Performing an annular channel in a spiral of Archimedes with an angle of more than

or less

leads to a significant mismatch in the direction of the velocity vector of the control flow and the spiral of the annular channel, an increase in energy losses for “impact”, throttling, and, as a result, a decrease in the efficiency of the main flow swirl.

Список использованных источниковList of sources used

1. Авторское свидетельство 1368497 СССР, кл. F04D 27/02, опубл. 1988.1. Copyright certificate 1368497 of the USSR, cl. F04D 27/02, publ. 1988.

2. Патент 2029135 РФ, кл. F04D 17/08. Центробежный вентилятор / Макаров В.Н., опубл. 20 февраля 1995.2. Patent 2029135 of the Russian Federation, cl. F04D 17/08. Centrifugal fan / Makarov V.N., publ. February 20, 1995.

Claims

A centrifugal fan comprising a casing with an inlet pipe, an impeller installed in the casing, the impeller discharge area is communicated with its inlet by means of a bladeless guide apparatus in the form of an inlet manifold installed at the inlet of the impeller, and a shell having an inner diameter larger than the inner diameter of the inlet the collector, and installed between the inlet manifold and the inlet nozzle with the possibility of axial movement, and the collector shell is perforated with annular channels Alami in the form of a Archimedes spiral with an increase in the perforation area in the direction of the entrance to the impeller, and a cylindrical branch pipe is installed inside the collector and shell of the guiding apparatus, creating the Coanda effect.