RU2455528C2

RU2455528C2 - Diagonal fan

Info

Publication number: RU2455528C2
Application number: RU2010118068/06A
Authority: RU
Inventors: Сергей Андреевич Тимухин (RU); Сергей Андреевич Тимухин; Валерий Феликсович Копачев (RU); Валерий Феликсович Копачев; Илья Владимирович Каргин (RU); Илья Владимирович Каргин; Богдан Сергеевич Сарасек (RU); Богдан Сергеевич Сарасек
Priority date: 2010-05-05
Filing date: 2010-05-05
Publication date: 2012-07-10
Also published as: RU2010118068A

Abstract

FIELD: mechanics.

SUBSTANCE: diagonal fan comprises a body of conical shape, an impeller with a conical bushing and with blades, a fairing, a blade straightener, besides, the ratio of bushing and body taper angles makes 1.33-1.28.

EFFECT: expanded field of stable operation and industrial usage of a fan by a reduced rotation stall in its blade rings.

3 dwg

Description

Изобретение относится к вентиляторостроению.The invention relates to fan building.

Известен осевой вентилятор, содержащий корпус и установленные в нём рабочее колесо и спрямляющий аппарат [Брусиловский И.В. Аэродинамика осевых вентиляторов. М.: Машиностроение, 1984].Known axial fan containing the housing and installed in it the impeller and the straightening apparatus [Brusilovsky I.V. Aerodynamics of axial fans. M .: Engineering, 1984].

Недостатком этого вентилятора является возникновение вращающегося срыва в лопаточных венцах рабочего колеса, что связано с нарушением нормального течения потока в вентиляторе, обусловленным увеличением угла атаки лопастей рабочего колеса набегающим потоком при уменьшении подачи. При некотором критическом значении угла атаки происходит отрыв потока на лопатках (обычно на периферии), что приводит к резкому нарушению течения как в осевом, так и в радиальном направлениях и дальнейшему неравномерному развитию отрывного течения. В области, охваченной срывной зоной, давление резко уменьшается; из зоны повышенного давления за колесом возникает обратное течение потока, причем такой поток закручивается в сторону вращения колеса со скоростью, сопоставимой с его окружной скоростью. Происходит взаимодействие обратного потока с основным, зона срыва увеличивается по длине лопаток в направлении ко втулке до установления некоторого равновесного состояния. Работа вентилятора становится неустойчивой с резкими колебаниями давления и подачи. Эти явления, характерные для осевых вентиляторов в области подачи менее 50-60% от номинальной, называются помпажом, при котором вибрации могут привести к разрушению вентилятора, что уменьшает область его устойчивой работы и промышленного использования.The disadvantage of this fan is the occurrence of a rotating stall in the impeller blades of the impeller, which is associated with a violation of the normal flow of the fan, due to an increase in the angle of attack of the impeller blades by the incoming flow with a decrease in feed. At a certain critical value of the angle of attack, the flow breaks off on the blades (usually on the periphery), which leads to a sharp disruption of the flow both in the axial and radial directions and the further uneven development of the separated flow. In the area covered by the stall zone, the pressure decreases sharply; from the zone of high pressure behind the wheel, a reverse flow flow occurs, and such a flow swirls in the direction of rotation of the wheel with a speed comparable to its peripheral speed. The reverse flow interacts with the main flow, the stall zone increases along the length of the blades towards the sleeve until a certain equilibrium state is established. Fan operation becomes unstable with sudden fluctuations in pressure and flow. These phenomena, characteristic of axial fans in the supply area of less than 50-60% of the nominal, are called surging, in which vibration can lead to destruction of the fan, which reduces the area of its stable operation and industrial use.

Наиболее близким к предлагаемому техническому решению является осевой (диагональный) вентилятор, содержащий корпус и установленное в нем рабочее колесо с лопатками, размещенными на диске, и спрямляющий аппарат [а.с. 821752, СССР, Диагональный вентилятор. №2739019/25-06; заявл. 21.03.79; опубл. 15.04.81, бюл. №14].Closest to the proposed technical solution is an axial (diagonal) fan, comprising a housing and an impeller installed therein with blades placed on the disk, and a straightening apparatus [a.c. 821752, USSR, Diagonal fan. No. 2739019 / 25-06; declared 03/21/79; publ. 04/15/81, bull. No. 14].

Однако и этот вентилятор работает со значительным уровнем срывных явлений в лопаточных венцах и неустойчивости работы в режимах с подачей менее 50-60% от номинальной, поскольку при установленных отношениях углов конусности втулки и корпуса не в полной мере обеспечивается устранение срывных явлений в лопаточном венце рабочего колеса.However, this fan also works with a significant level of stalling phenomena in the blade rims and instability of operation in modes with a feed rate of less than 50-60% of the nominal, since with the established ratios of the taper angles of the sleeve and the casing, stalling phenomena in the blade rim of the impeller are not fully ensured .

Целью изобретения является расширение области устойчивой работы и промышленного использования вентилятора путем уменьшения вращающегося срыва в его лопаточных венцах.The aim of the invention is to expand the field of sustainable operation and industrial use of the fan by reducing the rotating stall in its blade rims.

Указанная цель достигается тем, что отношение углов конусности втулки и корпуса составляет 1,33-1,28.This goal is achieved in that the ratio of the taper angles of the sleeve and the housing is 1.33-1.28.

При данных отношениях углов конусности втулки и корпуса достигается достаточно полное использование центробежных сил, действующих в рабочем колесе в направлении радиуса от втулки к корпусу и создающих статическое давление, препятствующее возникновению вращающегося срыва, что подтверждается экспериментальным снятием аэродинамической характеристики предлагаемого вентилятора на испытательном стенде Красногвардейского машиностроительного завода (Свердловская обл.).With these ratios of taper angles of the sleeve and the casing, a fairly complete use of centrifugal forces is achieved, acting in the impeller in the direction of the radius from the sleeve to the casing and creating static pressure that prevents the occurrence of a rotating stall, which is confirmed by experimental removal of the aerodynamic characteristics of the proposed fan on the test bench of the Krasnogvardeisk Machine-Building Plant (Sverdlovsk region.).

На фиг.1 показано рабочее колесо осевого вентилятора со схемой течения потока воздуха при вращающемся срыве.Figure 1 shows the impeller of an axial fan with a diagram of the flow of air flow during a rotating stall.

На фиг.2 показано поперечное сечение рабочего колеса со схемой течения потока воздуха при вращающемся срыве.Figure 2 shows the cross section of the impeller with a diagram of the flow of air flow during a rotating stall.

На фиг.3 представлена схема сечения рабочего колеса и проточной части предлагаемого диагонального вентилятора, содержащего корпус, выполненный в форме конуса 1 на участке рабочего колеса, рабочее колесо с лопатками 2 и конической втулкой 3, обтекатель 4, лопаточный спрямляющий аппарат 5 и воздушный поток 6 (γ₁ - угол наклона втулки, γ₂ - угол наклона корпуса на участке рабочего колеса).Figure 3 presents a cross-sectional diagram of the impeller and the flow part of the proposed diagonal fan, comprising a housing made in the form of a cone 1 in the area of the impeller, an impeller with blades 2 and a conical sleeve 3, a fairing 4, a blade rectifier 5 and an air stream 6 (γ ₁ is the angle of inclination of the sleeve, γ ₂ is the angle of inclination of the housing in the area of the impeller).

Вентилятор функционирует следующим образом: воздушный поток, поступающий в рабочее колесо при его вращении, отклоняется к корпусу под действием центробежных сил, которые при заявленном отношении углов конусности втулки и корпуса практически в полной мере преобразуются в статическое давление, препятствующее возникновению срывных явлений в лопаточном венце рабочего колеса, что приводит к расширению области промышленного использования и устойчивой работе вентилятора.The fan operates as follows: the air flow entering the impeller during its rotation deviates to the casing under the action of centrifugal forces, which, with the stated ratio of the taper angles of the sleeve and casing, are almost completely converted to static pressure, which prevents the occurrence of stalling phenomena in the blade of the working wheels, which leads to the expansion of the field of industrial use and the stable operation of the fan.

Claims

A diagonal fan comprising a conical-shaped body, an impeller with a conical sleeve and with blades, a cowl, a blade straightening apparatus, characterized in that the ratio of the taper angles of the sleeve and the body is 1.33-1.28.