RU2429385C1 - Radial wheel rotor - Google Patents

Radial wheel rotor Download PDF

Info

Publication number
RU2429385C1
RU2429385C1 RU2010106999/06A RU2010106999A RU2429385C1 RU 2429385 C1 RU2429385 C1 RU 2429385C1 RU 2010106999/06 A RU2010106999/06 A RU 2010106999/06A RU 2010106999 A RU2010106999 A RU 2010106999A RU 2429385 C1 RU2429385 C1 RU 2429385C1
Authority
RU
Russia
Prior art keywords
impeller
blade
rotation
axis
radial
Prior art date
Application number
RU2010106999/06A
Other languages
Russian (ru)
Inventor
Вячеслав 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 RU2010106999/06A priority Critical patent/RU2429385C1/en
Application granted granted Critical
Publication of RU2429385C1 publication Critical patent/RU2429385C1/en

Links

Images

Landscapes

  • Structures Of Non-Positive Displacement Pumps (AREA)

Abstract

FIELD: engines and pumps. ^ SUBSTANCE: proposed wheel rotor comprises main and front plates, rotor vanes arranged between said plates and bent back relative to direction of rotation. Mote here that each vane has cutout on rear edge located at distance making not over 0.5 of vane width at wheel rotor outlet. Note also that vane section between front plate and said cutout is bent toward direction of rotation. ^ EFFECT: higher discharge and efficiency. ^ 10 cl, 13 dwg

Description

Изобретение относится к области вентиляторостроения, а именно к радиальным рабочим колесам вентиляторов и компрессоров.The invention relates to the field of fan engineering, namely to radial impellers of fans and compressors.

Из уровня техники известны радиальные рабочие колеса.Radial impellers are known in the art.

Так, в авторском свидетельстве СССР №1760176, F04D 29/28, дата публикации 23.08.1991 г. [1], представлено рабочее колесо центробежного компрессора, содержащее передний и основной диски с установленными между ними лопатками, на задней кромке каждой лопатки выполнено не менее двух прорезей, разделяющих заднюю кромку на отдельные участки, которые выполнены с разными углами выхода в чередующемся порядке. Такое выполнение рабочего колеса центробежного компрессора обеспечивает рассредоточение потока в окружном направлении с достижением интенсификации энергообмена, что приводит к снижению гидравлических потерь и, следовательно, повышению коэффициента полезного действия рабочего колеса. Согласно описанию изобретения [1] на выходной кромке лопатки выполнено не менее двух прорезей, и не рассматривается задача увеличения ширины лопаток рабочего колеса путем обеспечения безотрывного обтекания переднего диска.So, in USSR author's certificate No. 1760176, F04D 29/28, publication date 08/23/1991 [1], the impeller of a centrifugal compressor is presented, containing the front and main disks with vanes installed between them, at least one of the vanes on the trailing edge two slots that divide the trailing edge into separate sections, which are made with different exit angles in alternating order. This embodiment of the impeller of a centrifugal compressor provides dispersion of the flow in the circumferential direction with the achievement of intensification of energy exchange, which leads to a reduction in hydraulic losses and, consequently, an increase in the efficiency of the impeller. According to the description of the invention [1], at least two slots are made on the outlet edge of the blade, and the problem of increasing the width of the impeller blades by providing continuous flow around the front disc is not considered.

В авторском свидетельстве СССР №580358, МПК F04D 29/28, F04D 27/00, дата публикации 15.11.1977 г. [2] представлен способ регулирования центробежного вентилятора, согласно которому при работе вентилятора с большой производительностью в радиальном рабочем колесе, содержащем передний и основной диски и установленные между ними назад загнутые лопатки, имеющие основную часть и закрылки, которые отклоняют, придавая лопатке S-образную форму. При этом закрылки расположены на всю ширину лопатки на выходе из рабочего колеса. Это повышает коэффициент полезного действия (далее КПД) рабочего колеса.In USSR author's certificate No. 580358, IPC F04D 29/28, F04D 27/00, publication date 11/15/1977 [2] a method for controlling a centrifugal fan is presented, according to which, when a fan is operating at high capacity in a radial impeller containing the front and the main disks and backward curved blades installed between them, having a main part and flaps that deflect, giving the blade an S-shape. In this case, the flaps are located over the entire width of the blade at the exit of the impeller. This increases the efficiency (hereinafter the efficiency) of the impeller.

В описании полезной модели к свидетельству РФ №22978, МПК F04D 29/28, F04D 29/66, дата публикации 10.05.2002 г. [3] представлено радиальное рабочее колесо, содержащее передний и задний диски и установленные между ними назад загнутые лопатки. Данное рабочее колесо серийно выпускается с шириной лопаток до 0,37 диаметра рабочего колеса, однако его аэродинамические характеристики и коэффициент полезного действия, как показали исследования, могут быть улучшены.In the description of the utility model for the certificate of the Russian Federation No. 22978, IPC F04D 29/28, F04D 29/66, publication date 05/10/2002 [3] a radial impeller is presented containing the front and rear discs and the curved blades installed between them back. This impeller is commercially available with blade widths up to 0.37 impeller diameters, but its aerodynamic characteristics and efficiency, as shown by studies, can be improved.

В описании изобретения к патенту РФ №2330189, МПК F04D 29/28, F04D 29/66, дата публикации 27.07.2008 г. [4] представлено радиальное рабочее колесо, содержащее передний и основной диски и установленные между ними назад загнутые лопатки, каждая из которых оснащена предкрылком - участком, расположенным ближе к оси вращения рабочего колеса от места примыкания основной части лопатки к поверхности переднего диска, при этом в проекции на плоскость, перпендикулярную оси вращения рабочего колеса, носок передней кромки предкрылка следующей по ходу вращения лопатки не выходит за границы сектора, образованного исходящими из оси вращения лучами под углами ±0,05 углового шага лопаток относительно прямой линии, соединяющей ось вращения рабочего колеса и точку примыкания предыдущей лопатки к переднему диску. Такое выполнение рабочего колеса обеспечивает снижение уровня звуковой мощности за счет уменьшения уровней звуковой мощности на лопаточных частотах и их гармониках. Однако, как показали исследования, могут быть улучшены его аэродинамические характеристики и коэффициент полезного действия при сохранении эффекта снижения звуковой мощности радиального рабочего колеса.In the description of the invention to the patent of the Russian Federation No. 2330189, IPC F04D 29/28, F04D 29/66, publication date July 27, 2008 [4] a radial impeller is presented comprising a front and main discs and curved blades mounted between them backward, each of which is equipped with a slat - a section closer to the axis of rotation of the impeller from the point of abutment of the main part of the blade to the surface of the front disk, while in the projection onto a plane perpendicular to the axis of rotation of the impeller, the nose of the front edge of the slat of the blade following the rotation of the blade It goes beyond the sector formed by the axis of rotation of the outgoing beams at angles of ± 0,05 angular pitch of the blades relative to the straight line connecting the impeller rotational axis and the point of abutment of the blade to the front of the previous drive. This embodiment of the impeller reduces the sound power level by reducing the sound power levels at the blade frequencies and their harmonics. However, studies have shown that its aerodynamic characteristics and efficiency can be improved while maintaining the effect of reducing the sound power of the radial impeller.

В качестве наиболее близкого аналога изобретения принято радиальное рабочее колесо, представленное в описании полезной модели к патенту [3].As the closest analogue of the invention adopted radial impeller, presented in the description of the utility model for the patent [3].

Задачей, решаемой изобретение, является затягивание отрыва потока от переднего диска в межлопаточном пространстве рабочего колеса.The problem to be solved by the invention is to tighten the separation of the flow from the front disk in the interscapular space of the impeller.

Технический результат изобретения заключается в повышении коэффициента полезного действия и повышении коэффициента статического давления радиального рабочего колеса.The technical result of the invention is to increase the efficiency and increase the coefficient of static pressure of the radial impeller.

Сущность изобретения состоит в следующем.The invention consists in the following.

Радиальное рабочее колесо, как и в наиболее близком аналоге [3], содержит основной и передний диски, размещенные между дисками лопатки рабочего колеса, выполненные загнутыми назад относительно направления вращения, но в отличие от наиболее близкого аналога [3] каждая лопатка выполнена с прорезью на задней кромке, расположенной от переднего диска на расстоянии не более 0,5 ширины лопатки на выходе из рабочего колеса, при этом часть лопатки между передним диском и прорезью выполнена отогнутой в сторону направления вращения.The radial impeller, as in the closest analogue [3], contains the main and front disks located between the disks of the impeller blades, made curved back relative to the direction of rotation, but unlike the closest analogue [3], each blade is made with a slot on the trailing edge located from the front disk at a distance of not more than 0.5 of the width of the blade at the exit of the impeller, while part of the blade between the front disk and the slot is made bent in the direction of rotation.

При этом прорезь выполнена в плоскости, перпендикулярной оси вращения рабочего колеса.In this case, the slot is made in a plane perpendicular to the axis of rotation of the impeller.

Радиальное рабочее колесо характеризуется тем, что каждая лопатка рабочего колеса оснащена предкрылком - участком, расположенным ближе к оси вращения рабочего колеса от места примыкания основной части лопатки к поверхности переднего диска, при этом носок передней кромки предкрылка следующей ходу вращения лопатки в проекции на плоскость, перпендикулярную оси вращения рабочего колеса, не выходит за границы сектора, образованного исходящими из оси вращения лучами под углами ±0,05 углового шага лопаток относительно прямой линии, соединяющей ось вращения рабочего колеса и точку примыкания предыдущей лопатки к переднему диску.The radial impeller is characterized in that each impeller blade is equipped with a slat - a section located closer to the axis of rotation of the impeller from the abutment of the main part of the blade to the surface of the front disk, with the nose of the leading edge of the slat next to the rotation of the blade in a projection onto a plane perpendicular the axis of rotation of the impeller, does not go beyond the boundaries of the sector formed by the rays emanating from the axis of rotation at angles ± 0.05 of the angular pitch of the blades relative to a straight line connecting th axis of rotation of the impeller and the point of contact of the previous blades to the front disk.

При этом боковая кромка предкрылка расположена под острым углом к передней кромке предкрылка.In this case, the lateral edge of the slat is located at an acute angle to the leading edge of the slat.

Кроме того, передняя кромка лопатки установлена под углом ±10 град. к плоскости, перпендикулярной оси вращения рабочего колеса.In addition, the leading edge of the blade is set at an angle of ± 10 degrees. to a plane perpendicular to the axis of rotation of the impeller.

Радиальное рабочее колесо характеризуется тем, что передняя кромка предкрылка лопатки колеса выполнена криволинейной.The radial impeller is characterized in that the leading edge of the slat of the wheel blade is curved.

Радиальное рабочее колесо характеризуется тем, что передняя кромка лопатки колеса выполнена по дуге окружности.The radial impeller is characterized in that the leading edge of the impeller is made in an arc of a circle.

Радиальное рабочее колесо характеризуется тем, что на рабочем колесе установлено 13 лопаток, передняя кромка основной части лопатки на участке примыкания к переднему диску выполнена прямолинейной, основная часть лопатки, соединенная с передним диском, выполнена плоской, а образующая переднего диска на этом участке выполнена в соответствии с уравнениями:The radial impeller is characterized by the fact that 13 blades are installed on the impeller, the front edge of the main part of the blade at the section adjacent to the front disk is straight, the main part of the blade connected to the front disk is flat, and the front disk at this section is made in accordance with equations:

y=(0,29+0,01)x+0,37,y = (0.29 + 0.01) x + 0.37,

z=(-0,39+0,01)x-0,27,z = (- 0.39 + 0.01) x-0.27,

r2=x2+y2,r 2 = x 2 + y 2 ,

где: z=Z/D - относительная координата, направленная вдоль оси вращения рабочего колеса в направлении от основного диска к входу в рабочее колесо;where: z = Z / D is the relative coordinate directed along the axis of rotation of the impeller in the direction from the main disk to the entrance to the impeller;

x=X/D - относительная координата, перпендикулярная оси вращения рабочего колеса;x = X / D is the relative coordinate perpendicular to the axis of rotation of the impeller;

y=Y/D - относительная координата, перпендикулярная оси z и оси х;y = Y / D is the relative coordinate perpendicular to the z axis and x axis;

r=R/D - относительный радиус рабочего колеса,r = R / D is the relative radius of the impeller,

R - текущий радиус рабочего колеса;R is the current radius of the impeller;

X, Y, Z - текущие координаты;X, Y, Z - current coordinates;

D - диаметр рабочего колеса.D is the diameter of the impeller.

Кроме того, радиальное рабочее колесо характеризуется тем, что ширина лопатки на выходе из рабочего колеса равна не менее 0,25 диаметра рабочего колеса.In addition, the radial impeller is characterized in that the width of the blade at the exit of the impeller is at least 0.25 times the diameter of the impeller.

Радиальное рабочее колесо характеризуется тем, что диаметр переднего диска составляет 1,05…1,2, а диаметр основного диска составляет 1,05…1,15 диаметра рабочего колеса.The radial impeller is characterized in that the diameter of the front disc is 1.05 ... 1.2, and the diameter of the main disc is 1.05 ... 1.15 of the diameter of the impeller.

Сущность изобретения поясняется чертежами.The invention is illustrated by drawings.

На фиг.1. представлен меридиональный разрез рабочего колеса.In figure 1. The meridional section of the impeller is presented.

На фиг.2 показан разрез А-А на фиг.1.Figure 2 shows a section aa in figure 1.

На фиг.3 представлен меридиональный разрез рабочего колеса, лопатки которого оснащены предкрылками.Figure 3 presents the meridional section of the impeller, the blades of which are equipped with slats.

На фиг.4 показан разрез Б-Б на фиг.3.Figure 4 shows a section bB in figure 3.

На фиг.5 показана лопатка с плоской основной частью и предкрылком.Figure 5 shows a blade with a flat main part and a slat.

На фиг.6 показан вид В на фиг.5.Figure 6 shows a view In figure 5.

На фиг.7 показан меридиональный разрез радиального рабочего колеса с увеличенными передним и задним дисками.7 shows a meridional section of a radial impeller with enlarged front and rear discs.

На фиг.8 показан продольный разрез канального вентилятора, использованного для сравнительных испытаний.On Fig shows a longitudinal section of a channel fan used for comparative tests.

На фиг.9 показана напорная характеристика канального вентилятора с рабочими колесами с лопатками без предкрылка.Figure 9 shows the pressure characteristic of a duct fan with impellers with blades without a slat.

На фиг.10 показана зависимость коэффициента полезного действия от коэффициента производительности канального вентилятора с рабочими колесами с лопатками без предкрылка.Figure 10 shows the dependence of the efficiency on the coefficient of performance of the duct fan with impellers with blades without a slat.

На фиг.11 показана напорная характеристика канального вентилятора с рабочими колесами с лопатками с предкрылками.11 shows the pressure characteristic of a duct fan with impellers with vanes with slats.

На фиг.12 показана зависимость коэффициента полезного действия от коэффициента производительности свободного радиального рабочего колеса с лопатками с предкрылком.On Fig shows the dependence of the efficiency on the coefficient of productivity of a free radial impeller with blades with a slat.

На фиг.13 показана зависимость коэффициента полезного действия от коэффициента производительности канального вентилятора с рабочими колесами с лопатками при разных удалениях от переднего диска прорези на задней кромке лопатки.On Fig shows the dependence of the efficiency on the coefficient of performance of the channel fan with impellers with blades at different distances from the front disc of the slot on the trailing edge of the blade.

Раскрытие изобретения.Disclosure of the invention.

Радиальное рабочее колесо содержит передний 1 и основной 2 диски, установленные между ними лопатки 3. Рабочее колесо оснащено втулкой (не обозначена) для соединения с энергоприводом. Вход 4 воздушного потока в рабочее колесо расположен в плоскости, образованной передними кромками переднего диска 1, а выход 5 воздушного потока из рабочего колеса расположен между внешними кромками переднего 1 и основного 2 дисков (фиг.1). Ширина Н лопатки 3 рабочего колеса определяется расстоянием между передним 1 и основным 2 дисками на выходе 5 рабочего колеса. Лопатки 3 выполнены загнутыми назад (фиг.2). Каждая из лопаток 3 имеет прорезь 6 с отгибом 7, расположенную преимущественно в плоскости, перпендикулярной оси 7 вращения рабочего колеса (фиг.1). Часть лопатки 3 от задней кромки 8 до окончания прорези 6 назовем закрылком 9, а часть лопатки 3 на участке прилегания кромки 10 к переднему диску 1 от прорези 6 в сторону оси вращения 7 - основной частью 11 лопатки 3. При этом часть закрылка 9 лопатки 3 между прорезью 6 и передним диском 1 выполнена с отгибом 12 в направлении вращения рабочего колеса (фиг.2).The radial impeller contains a front 1 and a main 2 disks, vanes 3 installed between them. The impeller is equipped with a sleeve (not marked) for connection with an electric drive. The input 4 of the air flow into the impeller is located in a plane formed by the leading edges of the front disc 1, and the output 5 of the air flow from the impeller is located between the outer edges of the front 1 and the main 2 discs (Fig. 1). The width H of the blade 3 of the impeller is determined by the distance between the front 1 and the main 2 disks at the output 5 of the impeller. The blades 3 are made curved back (figure 2). Each of the blades 3 has a slot 6 with a limb 7, located mainly in the plane perpendicular to the axis of rotation 7 of the impeller (figure 1). We call the part of the blade 3 from the trailing edge 8 to the end of the slot 6 a flap 9, and the part of the blade 3 at the edge of the edge 10 to the front disk 1 from the slot 6 in the direction of the axis of rotation 7 - the main part 11 of the blade 3. Moreover, the part of the flap 9 of the blade 3 between the slot 6 and the front disk 1 is made with a limb 12 in the direction of rotation of the impeller (figure 2).

Каждая лопатка 3 радиального рабочего колеса может оснащаться предкрылком 13 - участком лопатки 3, расположенным между основной частью 11 лопатки 3 и осью 7 вращения рабочего колеса (фиг.3). При этом в проекции на плоскость, перпендикулярную оси 7 вращения рабочего колеса, носок 14 следующей по ходу вращения лопатки 3А не выходит за границы сектора, образованного исходящими из оси 7 вращения лучами под углами Δt, равными ±0,05 углового шага t=2π/n лопаток 3 относительно прямой линии, соединяющей ось 7 вращения рабочего колеса и точку 15 примыкания передней кромки 16 предкрылка 13 к переднему диску 1 (фиг.4), а боковая кромка 17 предкрылка 10 расположена под острым углом к передней кромке 15 предкрылка 13 (фиг.3): Δt=±0,05t=±0,05·2π/m, где m - количество лопаток.Each blade 3 of the radial impeller can be equipped with a slat 13 - a section of the blade 3 located between the main part 11 of the blade 3 and the axis of rotation 7 of the impeller (figure 3). Moreover, in the projection onto the plane perpendicular to the axis of rotation of the impeller, the nose 14 of the next blade 3A along the rotation does not extend beyond the boundaries of the sector formed by rays emanating from the rotation axis 7 at angles Δt equal to ± 0.05 of the angular step t = 2π / n blades 3 with respect to a straight line connecting the axis of rotation of the impeller 7 and the abutment point 15 of the leading edge 16 of the slat 13 to the front disk 1 (Fig. 4), and the lateral edge 17 of the slat 10 is located at an acute angle to the leading edge 15 of the slat 13 (Fig. .3): Δt = ± 0.05t = ± 0.05 · 2π / m, where m is the number of blades atok.

Передняя кромка 16 предкрылка 13 лопатки 3 может устанавливаться под углом ±10 град. к плоскости, перпендикулярной оси 7 вращения рабочего колеса, задняя кромка 8 лопаток 3 может выполняться как прямолинейной (фиг.5, 6), так и криволинейной (не показано).The leading edge 16 of the slat 13 of the blade 3 can be installed at an angle of ± 10 degrees. to the plane perpendicular to the axis of rotation of the impeller 7, the trailing edge 8 of the blades 3 can be performed as rectilinear (figure 5, 6), and curved (not shown).

Кромка 10 лопатки 3, примыкающей к переднему диску 1, может выполняться криволинейной, например, по дуге окружности или другой кривой (не показано), и прямолинейной (фиг.1, 5). При выполнении рабочего колеса с 13-ю лопатками 3, кромки 10 прямолинейной и основной части 11 лопатки 3 плоской образующая переднего диска 1 на участке примыкания кромки 10 лопатки 3 выполнена в соответствии с уравнениями:The edge 10 of the blade 3 adjacent to the front disk 1, can be curved, for example, along an arc of a circle or another curve (not shown), and rectilinear (figure 1, 5). When performing the impeller with 13 blades 3, the edges 10 of the rectilinear and the main part 11 of the blades 3, the flat generatrix of the front disk 1 at the abutment of the edge 10 of the blades 3 is made in accordance with the equations

y=(0,29+0,01)x+0,37,y = (0.29 + 0.01) x + 0.37,

z=(-0,39+0,01)x-0,27,z = (- 0.39 + 0.01) x-0.27,

r2=x2+y2,r 2 = x 2 + y 2 ,

где: z=Z/D - относительная координата, направленная вдоль оси 7 вращения рабочего колеса в направлении от основного диска 2 к входу 4 в рабочее колесо;where: z = Z / D is the relative coordinate directed along the axis of rotation of the impeller 7 in the direction from the main disk 2 to the input 4 of the impeller;

x=X/D - относительная координата, перпендикулярная оси 7 вращения рабочего колеса;x = X / D is the relative coordinate perpendicular to the axis of rotation 7 of the impeller;

у=Y/D - относительная координата, перпендикулярная оси z и оси х;y = Y / D is the relative coordinate perpendicular to the z axis and x axis;

r=R/D - относительный радиус рабочего колеса,r = R / D is the relative radius of the impeller,

R - текущий радиус рабочего колеса;R is the current radius of the impeller;

X, Y, Z - текущие координаты;X, Y, Z - current coordinates;

D - диаметр рабочего колеса, то есть диаметр окружности, описываемой задними кромками 8 лопаток 3 рабочего колеса.D is the diameter of the impeller, that is, the diameter of the circle described by the trailing edges 8 of the blades 3 of the impeller.

Рабочее колесо может выполняться с увеличенными диаметрами переднего диска 1 до 1,05…1,2 и основного диска 2 до 1,05…1,10 диаметра D рабочего колеса (фиг.7), что способствует повышению коэффициента полезного действия рабочего колеса. Наличие прорези 6 с отгибом 12 позволяет увеличить ширину Н лопатки 3 рабочего колеса до 0,25 и более диаметра D рабочего колеса.The impeller can be performed with increased diameters of the front disk 1 to 1.05 ... 1.2 and the main disk 2 to 1.05 ... 1.10 of the diameter D of the impeller (Fig.7), which helps to increase the efficiency of the impeller. The presence of a slot 6 with a bend 12 allows you to increase the width H of the blade 3 of the impeller to 0.25 or more of the diameter D of the impeller.

В предпочтительном варианте выполнения основная часть 11 лопатки 3 радиального рабочего колеса выполнена плоской, кромки 10 прямолинейными, прорезь 6 с отгибом 12 на закрылке 9 выполнена на 30% ширины Н задней кромки 8 лопатки 3 от переднего диска 1, рабочее колесо оснащено 13 лопатками, а образующая переднего диска 1 выполнена в соответствии с системой уравнений:In a preferred embodiment, the main part 11 of the blade 3 of the radial impeller is made flat, the edges 10 are straight, the slot 6 with a bend 12 on the flap 9 is made at 30% of the width H of the trailing edge 8 of the blade 3 from the front disk 1, the impeller is equipped with 13 blades, and the generatrix of the front disk 1 is made in accordance with the system of equations:

y=(0,29±0,01)х+0,37; z=(-0,39±0,01)х-0,27; r2=x2+y2 y = (0.29 ± 0.01) x + 0.37; z = (- 0.39 ± 0.01) x-0.27; r 2 = x 2 + y 2

Рабочее колесо функционирует следующим образом.The impeller operates as follows.

Течение в рабочем колесе радиального вентилятора с загнутыми назад лопатками зависит, в основном, от формы лопаток, углов установки лопаток на входе и выходе, формы переднего диска и ширины рабочего колеса. Одним из основных факторов является наличие отрывного течения возле переднего диска. Если течение в рабочем колесе таково, что у переднего диска возникает отрыв, то давление вентилятора падает и его КПД уменьшается. Чем более загнуты назад лопатки, тем более широкие колеса работают устойчиво, без отрыва потока у переднего диска, но при этом тем меньшие диапазоны по коэффициенту производительности может обеспечить рабочее колесо. Для получения наибольших производительностей при заданных размерах вентилятора и углах установки лопаток необходимо увеличивать ширину рабочего колеса, но при достижении некоторой предельной ширины лопаток рабочего колеса уже невозможно сохранить безотрывное течение возле его переднего диска. Таким образом, одной из основных задач является обеспечение устойчивого безотрывного течения у переднего диска в межлопаточном пространстве радиального рабочего колеса.The flow in the impeller of a radial fan with backward-curved blades depends mainly on the shape of the blades, the angles of installation of the blades at the inlet and outlet, the shape of the front disk and the width of the impeller. One of the main factors is the presence of a tear-off current near the front disk. If the flow in the impeller is such that a separation occurs at the front disc, then the fan pressure drops and its efficiency decreases. The more the vanes are bent backward, the wider wheels work stably, without separation of flow at the front disk, but at the same time, the impeller can provide smaller ranges in terms of productivity coefficient. To obtain the highest performance at the given fan sizes and blade angles, it is necessary to increase the width of the impeller, but when a certain maximum width of the impeller blades is reached, it is no longer possible to maintain a continuous flow near its front disk. Thus, one of the main tasks is to ensure a steady continuous flow at the front disk in the interscapular space of the radial impeller.

Для обоснования достижения технического результата данного изобретения проведены сравнительные аэродинамические испытания заявленных радиальных рабочих колес и радиального рабочего колеса, принятого за наиболее близкий аналог. Радиальные рабочие колеса диаметром D=400 мм и шириной лопаток 3Н=148 мм (что составляет 37% от диаметра D рабочего колеса) помещались в серийно выпускаемый корпус канального вентилятора с квадратным поперечным сечением и размерами между стенками канала 556 мм. При этом использовались однотипные двигатели с одинаковой мощностью (фиг.8). Прорезь 6 с отгибом 12 охарактеризована следующими относительными величинами (фиг.6):To substantiate the achievement of the technical result of the present invention, comparative aerodynamic tests of the declared radial impellers and the radial impeller adopted as the closest analogue were carried out. Radial impellers with a diameter of D = 400 mm and a blade width of 3H = 148 mm (which is 37% of the diameter D of the impeller) were placed in a commercially available duct fan case with a square cross section and dimensions between the channel walls of 556 mm. In this case, engines of the same type were used with the same power (Fig. 8). Slot 6 with a limb 12 is characterized by the following relative values (Fig.6):

k=K/H - относительное удаление прорези 6 от переднего диска 1, равное отношению удалении К прорези 6 от переднего диска 1 к ширине Н лопатки 3;k = K / H is the relative distance of the slot 6 from the front disk 1, equal to the ratio of the distance K of the slot 6 from the front disk 1 to the width H of the blade 3;

С - глубина прорези 6 - расстояние от задней кромки 8 неотогнутой части закрылка 9 лопатки 3 до основания прорези 6, во всех испытаниях глубина С прорези 6 была постоянной: С=14 мм;C - depth of the slot 6 - distance from the trailing edge 8 of the non-bent part of the flap 9 of the blade 3 to the base of the slot 6; in all tests, the depth C of the slot 6 was constant: C = 14 mm;

а=А/Н - относительный отгиб - отношение расстояния А между задними кромками 8 закрылка 9 в отогнутом и исходном положении к ширине Н лопатки 3.a = A / H - relative bending - the ratio of the distance A between the trailing edges 8 of the flap 9 in the bent and initial position to the width H of the blade 3.

Сравнение напорной аэродинамической характеристики ψs=(φ) и КПД ηS=f(φ) от коэффициента производительности φ установленных в корпусе канального вентилятора заявленного и принятого в качестве наиболее близкого аналога [3] радиальных рабочих колес с лопатками без предкрылков, представлено на фиг.9, 10, а с лопатками с предкрылком - на фиг.11, 12.A comparison of the pressure aerodynamic characteristic ψ s = (φ) and efficiency η S = f (φ) versus the performance coefficient φ installed in the channel fan housing of the declared and adopted as the closest analogue [3] of radial impellers with blades without slats is shown in FIG. .9, 10, and with blades with a slat - 11, 12.

При этом обозначения приняты согласно ГОСТ 10616-90 «Радиальные и осевые вентиляторы»:The designations are adopted in accordance with GOST 10616-90 "Radial and axial fans":

ψS=2PSV/(ρu2) - коэффициент статического давления;ψ S = 2P SV / (ρu 2 ) is the static pressure coefficient;

φ=Q/(Fu) - коэффициент производительности вентилятора;φ = Q / (Fu) - fan performance coefficient;

ηS=QPSV/N - статический КПД вентилятора;η S = QP SV / N - static fan efficiency;

PSV - статическое давление вентилятора, Па;P SV - static pressure of the fan, Pa;

F=πD2/4 - площадь рабочего колеса, м2;F = πD 2/4 - Impeller area, m 2;

u=πDn/60 - окружная скорость рабочего колеса, м/с;u = πDn / 60 - peripheral speed of the impeller, m / s;

n - частота вращения рабочего колеса, об/мин;n is the frequency of rotation of the impeller, rpm;

Q - производительность вентилятора, м3/с;Q - fan performance, m 3 / s;

D - диаметр рабочего колеса, м.D is the diameter of the impeller, m

Как показано на графиках ψS=(φ) на фиг.9 и ηS=f(φ) на фиг.10, наличие прорези 6 и отгиба приводит к повышению коэффициента статического давления ψS и статического КПД ηS вентилятора при одинаковом коэффициенте производительности вентилятора φ по сравнению с радиальным рабочим колесом, принятым в качестве наиболее близкого аналога [3], т.е. радиального рабочего колеса без прорези и отгиба на задней кромке лопаток (на фиг. не показано).As shown in the graphs ψ S = (φ) in Fig. 9 and η S = f (φ) in Fig. 10, the presence of a slit 6 and a limb leads to an increase in the static pressure coefficient ψ S and the static efficiency η S of the fan at the same performance factor fan φ in comparison with the radial impeller adopted as the closest analogue [3], i.e. radial impeller without a slot and bending at the trailing edge of the blades (not shown in Fig.).

Такой же результат достигается при оснащении лопаток 3 радиального рабочего колеса предкрылками 13, представленными в аналоге [4], а именно на графиках ψS=(φ) на фиг.11 и ηS=f(φ) на фиг.12, показано, что наличие прорези 6 и отгиба 12 приводит к повышению коэффициента статического давления ψS и статического КПД ηS вентилятора при одинаковом коэффициенте производительности вентилятора φ по сравнению с радиальным рабочим колесом с лопатками с предкрылками и без прорези и отгиба (не показано). При этом по сравнению с наиболее близким аналогом [3] на радиальных рабочих колесах с лопатками 3 с предкрылком 13 как с прорезью 6 и отгибом 12, так и без них снижается уровень звуковой мощности на лопаточных частотах и их гармониках.The same result is achieved by equipping the blades 3 of the radial impeller with the slats 13 shown in the analogue [4], namely, in the graphs ψ S = (φ) in Fig. 11 and η S = f (φ) in Fig. 12, it is shown that the presence of a slot 6 and a limb 12 leads to an increase in the static pressure coefficient ψ S and static efficiency η S of the fan with the same fan efficiency coefficient φ compared to a radial impeller with blades with slats and without a slot and bend (not shown). Moreover, in comparison with the closest analogue [3] on radial impellers with blades 3 with a slat 13, both with a slot 6 and a bend 12, and without them, the sound power level at the blade frequencies and their harmonics decreases.

Представленный на фиг.13 график ηS=f(φ) при различном относительном удалении k=K/H от переднего диска 1 прорези 6 и отгиба 12 по ширине задней кромки 8 лопатки 3 показывает, что существует оптимальное положение прорези 6, не превышающее k=0,5 ширины Н лопатки 3 от переднего диска 1 радиального рабочего колеса.The graph η S = f (φ) shown in Fig. 13 for different relative distances k = K / H from the front disk 1 of the slot 6 and the bend 12 along the width of the trailing edge 8 of the blade 3 shows that there is an optimal position of the slot 6 not exceeding k = 0.5 of the width N of the blade 3 from the front disk 1 of the radial impeller.

Таким образом, экспериментальные исследования подтверждают существенность заявленных признаков для достижения заявленного технического результата.Thus, experimental studies confirm the materiality of the claimed features to achieve the claimed technical result.

Уровень раскрытия изобретения достаточен для реализации радиального рабочего колеса и его лопаток 3 как при разработке, так и при изготовлении лопаток 3 и радиальных рабочих колес.The level of disclosure of the invention is sufficient for the implementation of the radial impeller and its blades 3 both in the development and in the manufacture of the blades 3 and radial impellers.

ПЕРЕЧЕНЬ ПОЗИЦИЙ И ОБОЗНАЧЕНИЙ В ОПИСАНИИ ИЗОБРЕТЕНИЯ «РАДИАЛЬНОЕ РАБОЧЕЕ КОЛЕСО»LIST OF POSITIONS AND DESIGNATIONS IN THE DESCRIPTION OF THE INVENTION "RADIAL WORKWHEEL"

1 - передний диск;1 - front drive;

2 - основной диск;2 - the main disk;

3 - лопатки;3 - blades;

3А - лопатка, следующая за лопаткой 3 по ходу вращения;3A - the blade following the blade 3 in the direction of rotation;

4 - вход воздушного потока в рабочее колесо;4 - air flow inlet to the impeller;

5 - выход воздушного потока из рабочего колеса;5 - air flow output from the impeller;

6 - прорезь;6 - slot;

7 - ось вращения рабочего колеса;7 - axis of rotation of the impeller;

8 - задняя кромка лопатки 3;8 - the trailing edge of the blade 3;

9 - закрылок лопатки 3;9 - flap blades 3;

10 - кромка части лопатки 3, примыкающей к переднему диску 1.10 - the edge of the part of the blade 3 adjacent to the front disk 1.

11 - основная часть лопатки 3;11 - the main part of the blade 3;

12 - отгиб участка закрылка 9 лопатки 3 между прорезью 6 и передним диском 1;12 - bending of the flap portion 9 of the blade 3 between the slot 6 and the front disk 1;

13 - предкрылок лопатки 3;13 - slat blades 3;

14 - носок передней кромки 16 предкрылка 12;14 - toe of the leading edge 16 of the slat 12;

15 - точка примыкания лопатки 3 к поверхности переднего диска 1;15 - the point of contact of the blades 3 to the surface of the front disk 1;

16 - передняя кромка предкрылка 13;16 - the leading edge of the slat 13;

17 - боковая кромка предкрылка 13;17 - the lateral edge of the slat 13;

Н - ширина лопатки 3 рабочего колеса, равная расстоянию между передним 1 и основным 2 дисками на выходе 5 воздуха из рабочего колеса;H - the width of the blades 3 of the impeller, equal to the distance between the front 1 and the main 2 disks at the exit of 5 air from the impeller;

Δt=±0,05t=±0,05·2π/m - сектор допустимого положения точки примыкания лопатки 3 к переднему диску 1 относительно прямой, соединяющей ось вращения 7 и носок следующей по ходу движения лопатки 3А;Δt = ± 0.05t = ± 0.05 · 2π / m is the sector of the permissible position of the point of contact of the blade 3 to the front disk 1 relative to the straight line connecting the axis of rotation 7 and the toe of the next blade 3A;

t=2π/m - угловой шаг лопаток 3;t = 2π / m is the angular pitch of the blades 3;

m - количество лопаток 3;m is the number of blades 3;

z=Z/D - относительная координата, направленная вдоль оси 7 вращения рабочего колеса в направлении от основного диска 2 к входу 4 в рабочее колесо;z = Z / D is the relative coordinate directed along the axis of rotation of the impeller 7 in the direction from the main disk 2 to the input 4 of the impeller;

x=X/D - относительная координата, перпендикулярная оси 7 вращения рабочего колеса;x = X / D is the relative coordinate perpendicular to the axis of rotation 7 of the impeller;

y=Y/D - относительная координата, перпендикулярная оси z и оси х;y = Y / D is the relative coordinate perpendicular to the z axis and x axis;

r=R/D - относительный радиус рабочего колеса,r = R / D is the relative radius of the impeller,

R - текущий радиус рабочего колеса;R is the current radius of the impeller;

X, Y, Z - текущие координаты;X, Y, Z - current coordinates;

D - диаметр рабочего колеса, равен диаметру окружности, описываемой концами лопаток 3 рабочего колеса.D is the diameter of the impeller, equal to the diameter of the circle described by the ends of the blades 3 of the impeller.

ψS=2PSV/(ρu2) - коэффициент статического давления;ψ S = 2P SV / (ρu 2 ) is the static pressure coefficient;

φ=Q/(Fu) - коэффициент производительности вентилятора;φ = Q / (Fu) - fan performance coefficient;

ηS=QPSV/N - статический КПД вентилятора;η S = QP SV / N - static fan efficiency;

PSV - статическое давление вентилятора, Па;P SV - static pressure of the fan, Pa;

N - потребляемая мощность радиального рабочего колеса вентилятора, Вт;N is the power consumption of the radial impeller of the fan, W;

F=πD2/4 - площадь радиального рабочего колеса, м2;F = πD 2/4 - the area of the radial impeller, m 2;

u=πDn/60 - окружная скорость рабочего колеса, м/с;u = πDn / 60 - peripheral speed of the impeller, m / s;

n - частота вращения рабочего колеса, об/мин;n is the frequency of rotation of the impeller, rpm;

Q - производительность вентилятора, м3/с.Q - fan performance, m 3 / s.

k=K/H - относительное удаление прорези 6 от переднего диска 1, равное отношению удаления К прорези 6 от переднего диска 1 к ширине Н лопатки 3;k = K / H is the relative distance of the slot 6 from the front disk 1, equal to the ratio of the distance K of the slot 6 from the front disk 1 to the width H of the blade 3;

С - глубина прорези 6 - расстояние от задней кромки 8 неотогнутой части закрылка 9 лопатки 3 до основания прорези 6;C is the depth of the slot 6 is the distance from the trailing edge 8 of the non-bent portion of the flap 9 of the blade 3 to the base of the slot 6;

α=А/Н - относительный отгиб 12 - отношение расстояния А между задними кромками 8 закрылка 9 лопаток 3 в отогнутом и исходном положениях к ширине Н лопатки 3.α = A / H - relative limb 12 - the ratio of the distance A between the trailing edges 8 of the flap 9 of the blades 3 in the bent and initial positions to the width H of the blade 3.

Claims (10)

1. Радиальное рабочее колесо, содержащее основной и передний диски, размещенные между дисками лопатки рабочего колеса, выполненные загнутыми назад относительно направления вращения, отличающееся тем, что каждая лопатка выполнена с прорезью на задней кромке, расположенной от переднего диска на расстоянии не более 0,5 ширины лопатки на выходе из рабочего колеса, при этом часть лопатки между передним диском и прорезью выполнена отогнутой в сторону направления вращения.1. A radial impeller, containing the main and front disks located between the disks of the impeller blades, made curved back relative to the direction of rotation, characterized in that each blade is made with a slot on the trailing edge located from the front disk at a distance of not more than 0.5 the width of the blade at the exit of the impeller, while part of the blade between the front disk and the slot is made bent in the direction of rotation. 2. Радиальное рабочее колесо по п.1, отличающееся тем, что прорезь выполнена в плоскости, перпендикулярной оси вращения рабочего колеса.2. The radial impeller according to claim 1, characterized in that the slot is made in a plane perpendicular to the axis of rotation of the impeller. 3. Радиальное рабочее колесо по п.1, отличающееся тем, что каждая лопатка рабочего колеса оснащена предкрылком - участком, расположенным ближе к оси вращения рабочего колеса от места примыкания основной части лопатки к поверхности переднего диска, при этом носок передней кромки предкрылка следующей по ходу вращения лопатки в проекции на плоскость, перпендикулярную оси вращения рабочего колеса, не выходит за границы сектора, образованного исходящими из оси вращения лучами под углами ±0,05 углового шага лопаток относительно прямой линии, соединяющей ось вращения рабочего колеса и точку примыкания предыдущей лопатки к переднему диску.3. The radial impeller according to claim 1, characterized in that each impeller blade is equipped with a slat - a section located closer to the axis of rotation of the impeller from the junction of the main part of the blade to the surface of the front disk, while the nose of the front edge of the slat next along rotation of the blade in the projection onto a plane perpendicular to the axis of rotation of the impeller does not go beyond the boundaries of the sector formed by the rays emanating from the axis of rotation at angles ± 0.05 of the angular pitch of the blades relative to a straight line, soy inyayuschey impeller rotation axis and the point of abutment of the blade to the front of the previous drive. 4. Радиальное рабочее колесо по п.3, отличающееся тем, что боковая кромка предкрылка расположена под острым углом к передней кромке предкрылка.4. The radial impeller according to claim 3, characterized in that the lateral edge of the slat is at an acute angle to the leading edge of the slat. 5. Радиальное рабочее колесо по п.3 или 4, отличающееся тем, что передняя кромка лопатки установлена под углом ±10 град. к плоскости, перпендикулярной оси вращения рабочего колеса.5. The radial impeller according to claim 3 or 4, characterized in that the front edge of the blade is installed at an angle of ± 10 degrees. to a plane perpendicular to the axis of rotation of the impeller. 6. Радиальное рабочее колесо по п.3 или 4, отличающееся тем, что передняя кромка предкрылка лопатки колеса выполнена криволинейной.6. The radial impeller according to claim 3 or 4, characterized in that the front edge of the slat of the wheel blades is made curved. 7. Радиальное рабочее колесо по п.3 или 4, отличающееся тем, что передняя кромка лопатки колеса выполнена по дуге окружности.7. The radial impeller according to claim 3 or 4, characterized in that the front edge of the blade of the wheel is made in an arc of a circle. 8. Радиальное рабочее колесо по п.1 или 3, отличающееся тем, что на рабочем колесе установлено 13 лопаток, кромка основной части лопатки на участке примыкания к переднему диску выполнена прямолинейной, основная часть лопатки, соединенная с передним диском, выполнена плоской, а образующая переднего диска на этом участке выполнена в соответствии с уравнениями:
y=(0,29+0,01)х+0,37;
z=(-0,39+0,01)x-0,27;
r2=x2+y2,
где z=Z/D - относительная координата, направленная вдоль оси вращения рабочего колеса в направлении от основного диска к входу в рабочее колесо;
x=X/D - относительная координата, перпендикулярная оси вращения рабочего колеса;
y=Y/D - относительная координата, перпендикулярная оси z и оси х;
r=R/D - относительный радиус рабочего колеса,
R - текущий радиус рабочего колеса;
X, Y, Z - текущие координаты;
D - диаметр рабочего колеса.
8. The radial impeller according to claim 1 or 3, characterized in that 13 blades are mounted on the impeller, the edge of the main part of the blade at the section adjacent to the front disk is straight, the main part of the blade connected to the front disk is flat, and forming the front disk in this section is made in accordance with the equations:
y = (0.29 + 0.01) x + 0.37;
z = (- 0.39 + 0.01) x-0.27;
r 2 = x 2 + y 2 ,
where z = Z / D is the relative coordinate directed along the axis of rotation of the impeller in the direction from the main disk to the entrance to the impeller;
x = X / D is the relative coordinate perpendicular to the axis of rotation of the impeller;
y = Y / D is the relative coordinate perpendicular to the z axis and x axis;
r = R / D is the relative radius of the impeller,
R is the current radius of the impeller;
X, Y, Z - current coordinates;
D is the diameter of the impeller.
9. Радиальное рабочее колесо по п.1 или 3, отличающееся тем, что ширина лопатки на выходе из рабочего колеса равна не менее 0,25 диаметра рабочего колеса.9. The radial impeller according to claim 1 or 3, characterized in that the width of the blade at the exit of the impeller is at least 0.25 of the diameter of the impeller. 10. Радиальное рабочее колесо по п.1 или 3, отличающееся тем, что диаметр переднего диска составляет 1,05…1,2, а диаметр основного диска составляет 1,05…1,15 диаметра рабочего колеса. 10. The radial impeller according to claim 1 or 3, characterized in that the diameter of the front disk is 1.05 ... 1.2, and the diameter of the main disk is 1.05 ... 1.15 of the diameter of the impeller.
RU2010106999/06A 2010-02-27 2010-02-27 Radial wheel rotor RU2429385C1 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2010106999/06A RU2429385C1 (en) 2010-02-27 2010-02-27 Radial wheel rotor

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2010106999/06A RU2429385C1 (en) 2010-02-27 2010-02-27 Radial wheel rotor

Publications (1)

Publication Number Publication Date
RU2429385C1 true RU2429385C1 (en) 2011-09-20

Family

ID=44758734

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
RU2010106999/06A RU2429385C1 (en) 2010-02-27 2010-02-27 Radial wheel rotor

Country Status (1)

Country Link
RU (1) RU2429385C1 (en)

Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2694693C2 (en) * 2014-06-06 2019-07-16 Сафран Эркрафт Энджинз Method of determining dimensional parameters of gas turbine engine
RU194359U1 (en) * 2019-09-18 2019-12-06 Общество с ограниченной ответственностью Научно-производственная фирма "АДЕС" Centrifugal impeller
RU2718096C2 (en) * 2014-09-24 2020-03-30 Циль-Абегг СЕ Fan impeller

Cited By (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2694693C2 (en) * 2014-06-06 2019-07-16 Сафран Эркрафт Энджинз Method of determining dimensional parameters of gas turbine engine
RU2718096C2 (en) * 2014-09-24 2020-03-30 Циль-Абегг СЕ Fan impeller
US10816009B2 (en) 2014-09-24 2020-10-27 Ziehl-Abegg Se Segmented fan wheel
RU194359U1 (en) * 2019-09-18 2019-12-06 Общество с ограниченной ответственностью Научно-производственная фирма "АДЕС" Centrifugal impeller

Similar Documents

Publication Publication Date Title
EP2623795B1 (en) Centrifugal compressor diffuser
RU2651905C2 (en) Radial or mixed-flow compressor diffuser having vanes
RU2581686C2 (en) Radial diffuser blade for centrifugal compressors
JP5608062B2 (en) Centrifugal turbomachine
US10400605B2 (en) Turbofan and indoor unit for air conditioning apparatus
RU2354854C1 (en) Axial blower or compressor high-rpm impeller
CN111577655B (en) Blade and axial flow impeller using same
US10550855B2 (en) Axial flow fan
JP2011089460A (en) Turbo type fluid machine
JPH06241197A (en) Diffuser having impeller for centrifugal and mixed flow pump
JP6034162B2 (en) Centrifugal fluid machine
JP2011236919A (en) Centrifugal compressor, impeller and operating method of the same, and method of designing the impeller
WO2021243969A1 (en) Fan blade, fan, air conditioner outdoor unit and air conditioner system
RU2429385C1 (en) Radial wheel rotor
US20210054850A1 (en) Vaned diffuser and centrifugal compressor
US10655471B2 (en) Turbine and gas turbine
WO2007091923A1 (en) Radial- flow impeller (variants), a blade therefor and a tube axial fan provided therewith
JP2007182768A (en) Centrifugal impeller and clean system equipped with same
JP2016094943A (en) Centrifugal fan
RU2330189C1 (en) Radial impeller and air duct fan with the said impeller
RU194494U1 (en) RADIAL FAN WHEEL
JP7386333B2 (en) Impeller and centrifugal compressor
US12104604B2 (en) Axial fan
RU2310774C1 (en) Radial impeller and impeller blades
JPH11257291A (en) Diffuser of centrifugal compressor

Legal Events

Date Code Title Description
MM4A The patent is invalid due to non-payment of fees

Effective date: 20130228