RU2811874C2

RU2811874C2 - Fan with improved duct

Info

Publication number: RU2811874C2
Application number: RU2021135626A
Authority: RU
Inventors: Роберто Эдуардо МОСЕВИЧ
Original assignee: Р.Е.М. Холдинг С.Р.Л.
Priority date: 2019-06-04
Filing date: 2020-05-07
Publication date: 2024-01-18

Abstract

FIELD: duct axial fan.

SUBSTANCE: fan contains a rotor configured to rotate around an X axis and containing blades, and a pipe configured to form a duct having a circular cross-section and extending in the axial direction around the rotor. According to the invention, the fan nozzle comprises an annular seat extending circumferentially around the rotor, wherein the ends of the blades are at least partially located in the annular seat of the nozzle.

EFFECT: effective performance.

12 cl, 30 dwg

Description

Настоящее изобретение относится к осевому канальному вентилятору. Данное выражение в настоящем документе относится к осевому вентилятору, диаметр Dr которого превышает 0,5 м, предпочтительно превышает 1 м.The present invention relates to an axial duct fan. This expression herein refers to an axial fan whose diameter Dr is greater than 0.5 m, preferably greater than 1 m.

В промышленности известно использование осевых вентиляторов, как правило, для обеспечения соответствующего воздушного потока вокруг определенных излучающих поверхностей, во вставках, требующих отвода значительных количеств тепла.The industry is familiar with the use of axial fans, typically to provide adequate airflow around certain radiating surfaces, in inserts that require the removal of significant amounts of heat.

Осевые вентиляторы, например для промышленного применения, обычно содержат центральную втулку, которая определяет ось вращения и на которой установлены лопасти. Вращение втулки приводит к вращению лопастей и, как понятно специалисту, сообщает различные тангенциальные скорости разным участкам каждой лопасти. Фактически тангенциальная скорость каждого участка лопасти является произведением угловой скорости (которая является одинаковой для всех участков) на радиальное расстояние относительно оси вращения (которое увеличивается при удалении от оси вращения).Axial fans, such as those for industrial applications, typically contain a central hub that defines the axis of rotation and on which the blades are mounted. The rotation of the sleeve causes the blades to rotate and, as one skilled in the art understands, imparts different tangential velocities to different sections of each blade. In fact, the tangential speed of each section of the blade is the product of the angular velocity (which is the same for all sections) and the radial distance relative to the axis of rotation (which increases with distance from the axis of rotation).

По этой причине, как известно квалифицированному специалисту, лопасти осевого вентилятора не могут эффективно работать по всему их радиальному направлению. Тангенциальная скорость радиально самых внутренних участков лопасти часто является слишком низкой, чтобы получить эффективное относительное движение относительно воздушного потока. Отсюда следует, что фактическая работа вентилятора в основном приходится на радиально наружные участки, которые обеспечивают почти весь общий расход воздуха, создаваемый осевым вентилятором.For this reason, as those skilled in the art know, axial fan blades cannot operate effectively over their entire radial direction. The tangential velocity of the radially innermost portions of the blade is often too low to obtain effective relative motion relative to the airflow. It follows that the actual fan operation occurs primarily in the radially outer areas, which provide almost all of the total air flow produced by the axial fan.

Как может понять квалифицированный специалист, такое распределение потока делает осевой вентилятор в целом не очень эффективным. Несмотря на то, что были предложены некоторые технические решения для лучшего использования радиально внутренних участков лопастей, тем не менее все еще существует потребность в повышении эффективности радиально наружных участков. Как известно, по существу, наружные участки подвергаются краевым эффектам, ограничивающим их эффективность. Как уже было упомянуто, поскольку большая часть потока создается именно радиально наружными участками, то даже небольшая неэффективность в процентном отношении в этой области приводит к большой неэффективности в абсолютном выражении для всего вентилятора.As a qualified person can understand, this flow distribution makes the axial fan generally not very efficient. Although some technical solutions have been proposed to better utilize the radially inner portions of the blades, there is still a need to improve the efficiency of the radially outer portions. As is known, essentially the outer portions are subject to edge effects that limit their effectiveness. As already mentioned, since most of the flow is generated by the radially outer areas, even a small percentage inefficiency in this area results in a large absolute inefficiency for the entire fan.

Вдоль промежуточных частей аэродинамической поверхности, будь то крыло или, как в данном случае, лопасть вентилятора, воздушная зона высокого давления и воздушная зона низкого давления физически отделены друг от друга наличием самой лопасти. На конце лопасти данное разделение перестает существовать, и поэтому самопроизвольно создается воздушный поток, который стремится переместиться из зоны высокого давления в зону низкого давления. Таким образом, на конце лопасти образуется вихрь, который оказывает значительно сопротивление продвижению лопасти в воздухе.Along the intermediate portions of an airfoil, be it a wing or, as in this case, a fan blade, a high-pressure air zone and a low-pressure air zone are physically separated from each other by the presence of the blade itself. At the tip of the blade, this separation ceases to exist, and therefore an air flow is spontaneously created, which tends to move from a high pressure zone to a low pressure zone. Thus, a vortex is formed at the tip of the blade, which provides significant resistance to the movement of the blade in the air.

Первое решение, предложенное для такого рода проблемы, состояло в том, чтобы поместить вентилятор в патрубок, заключив его таким образом внутри кожуха с диаметром немного большим, чем наружный диаметр самого вентилятора. Этот кожух далее называется патрубком.The first solution proposed for this kind of problem was to place the fan in a duct, thus enclosing it inside a casing with a diameter slightly larger than the outer diameter of the fan itself. This casing is further called the nozzle.

С добавлением патрубка размеры концевых вихрей значительно уменьшаются и, следовательно, количество воздуха, перемещаемого этими вихрями, и соответственно созданное сопротивление уменьшаются.With the addition of a pipe, the size of the tip vortices is significantly reduced and, therefore, the amount of air moved by these vortices, and accordingly the resistance created, is reduced.

Однако, как хорошо понимает квалифицированный специалист, не только невозможно свести к нулю расстояние между концом лопастей и внутренним диаметром патрубка, но и такое расстояние даже нельзя уменьшить сверх определенного предела. Фактически необходимо максимально исключить любой контакт между воздуховодом и концами лопастей, и для этого необходимо обеспечить безопасное расстояние. Поэтому из-за их размера и стоимости обслуживания лопасти не могут быть изготовлены с точными допусками. Кроме того, лопасти могут подвергаться явлениям вибрации и деформироваться во время работы. Следовательно, даже при наличии оптимального патрубка концевые вихри не могут быть устранены.However, as a qualified specialist well understands, not only is it impossible to reduce the distance between the tip of the blades and the inner diameter of the nozzle to zero, but such a distance cannot even be reduced beyond a certain limit. In fact, it is necessary to eliminate as much as possible any contact between the duct and the tips of the blades, and for this a safe distance must be ensured. Therefore, due to their size and maintenance costs, blades cannot be manufactured to precise tolerances. In addition, the blades may be subject to vibration phenomena and become deformed during operation. Therefore, even with an optimal nozzle, tip vortices cannot be eliminated.

Другое решение, заимствованное из воздухоплавания, заключается в обеспечении дополнительной поверхности, называемой устройством законцовки крыла или законцовкой на конце каждой лопасти. Прежде всего, функция законцовки заключается в наличии пластины, препятствующей движению воздуха, и тем самым противодействующей образованию концевого вихря. Кроме того, в зависимости от выбранной формы законцовка также может влиять на остаточный концевой вихрь, оптимизируя его и тем самым ограничивая образование шума.Another solution, borrowed from aeronautics, is to provide an additional surface called a wingtip device or tip at the end of each blade. First of all, the function of the tip is to have a plate that impedes the movement of air, and thereby counteracts the formation of a tip vortex. In addition, depending on the chosen shape, the tip can also influence the residual tip vortex, optimizing it and thereby limiting noise generation.

Эти решения, хотя и имеют широкую популярность, тем не менее не лишены недостатков.These solutions, although widely popular, are nevertheless not without their drawbacks.

Фактически, несмотря на расположение патрубка и законцовок, возможно также в дополнение друг к другу, образование концевых вихрей остается до некоторой степени неизбежным. Таким образом, эффективность осевых вентиляторов остается ограниченной.In fact, despite the arrangement of the nozzle and the tips, possibly also in addition to each other, the formation of tip vortices remains to some extent inevitable. Therefore, the efficiency of axial fans remains limited.

Следовательно, целью настоящего изобретения является устранение недостатков, отмеченных выше в отношении предшествующего уровня техники.It is therefore an object of the present invention to overcome the disadvantages noted above with respect to the prior art.

В частности, задачей настоящего изобретения является обеспечение канального осевого вентилятора, имеющего улучшенную эффективность.In particular, it is an object of the present invention to provide a duct axial fan having improved efficiency.

Кроме того, задачей настоящего изобретения является создание канального осевого вентилятора, который ограничивает образование концевых вихрей в большей степени, чем вентиляторы известного типа.It is also an object of the present invention to provide a duct axial fan which limits the formation of tip vortices to a greater extent than fans of the known type.

Кроме того, задачей настоящего изобретения является создание канального осевого вентилятора, который помимо предоставления дополнительных преимуществ также сохраняет преимущества вентиляторов известного типа.It is also an object of the present invention to provide a ducted axial fan which, in addition to providing additional advantages, also retains the advantages of known types of fans.

Такая цель и задачи достигаются с помощью канального осевого вентилятора по п. 1 формулы изобретения.This goal and objectives are achieved using a duct axial fan according to claim 1 of the claims.

Для лучшего понимания изобретения и оценивания его преимуществ ниже приведено описание некоторых из его иллюстративных и неограничительных вариантов выполнения со ссылкой на сопроводительные чертежи, на которыхIn order to better understand the invention and appreciate its advantages, some of the illustrative and non-limiting embodiments thereof are described below with reference to the accompanying drawings, in which

фиг. 1 схематически изображает вид в плане вентилятора согласно настоящему изобретению,fig. 1 is a schematic plan view of a fan according to the present invention,

фиг. 2 схематически изображает увеличенный вид фрагмента, обозначенного II на фиг. 1,fig. 2 is a schematic enlarged view of the fragment designated II in FIG. 1,

фиг. 3 схематически изображает вид в разрезе по линии III-III, показанной на фиг. 2, фиг. 4.а схематически изображает вид в разрезе по линии IV-IV, показанной на фиг. 3, фиг. 4.b - 4.n схематически изображают некоторые другие виды в разрезе, подобные показанному на фиг. 4.а,fig. 3 is a schematic sectional view along line III-III shown in FIG. 2, fig. 4.a is a schematic sectional view along line IV-IV shown in FIG. 3, fig. 4.b - 4.n schematically depict some other sectional views similar to that shown in FIG. 4.a,

фиг. 5 изображает частичный перспективный вид снизу вентилятора согласно изобретению,fig. 5 is a partial perspective view from below of a fan according to the invention,

фиг. 6 изображает перспективный вид вентилятора согласно изобретению, в котором патрубок частично удален для большей ясности,fig. 6 is a perspective view of a fan according to the invention, in which the nozzle has been partially removed for clarity,

Фиг. 7 изображает вид в плане другого вентилятора согласно настоящему изобретению,Fig. 7 is a plan view of another fan according to the present invention,

фиг. 8 изображает вид в разрезе по линии VIII-VIII, показанной на фиг. 7,fig. 8 is a sectional view along line VIII-VIII shown in FIG. 7,

фиг. 9 изображает вид в разрезе по линии IX-IX, показанной на фиг. 7,fig. 9 is a sectional view taken along line IX-IX shown in FIG. 7,

фиг. 10 изображает перспективный вид части патрубка вентилятора согласно настоящему изобретению,fig. 10 is a perspective view of a part of a fan pipe according to the present invention,

фиг. 11 изображает увеличенный вид фрагмента, обозначенного XI на фиг 10,fig. 11 is an enlarged view of the fragment designated XI in FIG. 10,

фиг. 12 изображает летательный аппарат, содержащий канальный ротор согласно настоящему изобретению,fig. 12 shows an aircraft comprising a channel rotor according to the present invention,

фиг. 13 изображает увеличенный вид фрагмента, обозначенного XIII на фиг. 12,fig. 13 is an enlarged view of the fragment designated XIII in FIG. 12,

фиг. 14 схематически изображает увеличенный вид фрагмента, обозначенного XIV на фиг. 13, иfig. 14 is a schematic enlarged view of the fragment designated XIV in FIG. 13, and

фиг. 15 изображают вид в разрезе по линии XV-XV, показанной на фиг. 14, в трех различных пространственных расположениях.fig. 15 is a sectional view along line XV-XV shown in FIG. 14, in three different spatial arrangements.

В контексте настоящего обсуждения были приняты некоторые терминологические обозначения, чтобы сделать чтение более легким и понятным. Эти терминологические условные обозначения поясняются ниже со ссылкой на прилагаемые чертежи.In the context of this discussion, certain terminological conventions have been adopted to make reading easier and more understandable. These terminological conventions are explained below with reference to the accompanying drawings.

Термин «патрубок» в дальнейшем относится к боковой стенке или кожуху, обычно цилиндрической формы, который окружает канальный вентилятор, образуя канал, в котором ограничен воздушный поток.The term "nozzle" hereinafter refers to the side wall or casing, usually cylindrical in shape, which surrounds a duct fan, forming a channel in which air flow is restricted.

Вентилятор согласно настоящему изобретению предназначен для образования воздушного потока, направленного из зоны всасывания (внизу на сопроводительных чертежах) в зону выпуска (вверху на сопроводительных чертежах). Таким образом, следует понимать, что относительно направления потока (обозначенного на чертежах символом а) термины «выше по потоку», «предшествующий» и подобные им, в отношении терминов «ниже по потоку», «следующий» и подобные им определены однозначно.The fan according to the present invention is designed to generate an air flow directed from the suction zone (bottom in the accompanying drawings) to the exhaust zone (top in the accompanying drawings). Thus, it should be understood that with respect to the direction of flow (indicated in the drawings by symbol a), the terms “upstream”, “upstream” and the like are clearly defined with respect to the terms “downstream”, “downstream” and the like.

Термины «сужающийся» и «расширяющийся» также следует относительно направления а потока.The terms “converging” and “expanding” also refer to the direction a of the flow.

Поскольку вентилятор согласно изобретению однозначно определяет ось X вращения, то термины «осевой», «радиальный», «тангенциальный» и «круговой» определены относительно этой оси.Since the fan according to the invention uniquely defines the X axis of rotation, the terms "axial", "radial", "tangential" and "circular" are defined with respect to this axis.

«Немного» - различные величины описаны далее. Наречие «немного» предназначено для обозначения различий в пределах 10% от большей из двух величин, предпочтительно в пределах 5% от большей из двух величин.“A little” - the various quantities are described below. The adverb "a little" is intended to indicate differences within 10% of the larger of two quantities, preferably within 5% of the larger of two quantities.

Настоящее изобретение относится к канальному осевому вентилятору, обозначенному ниже в целом номером позиции 20. Вентилятор 20 содержит ротор 22, выполненный с возможностью вращения относительно оси X и содержащий лопасти 24, и патрубок 26, выполненный с возможностью образования канала 28 круглого сечения, проходящего в осевом направлении вокруг ротора 22.The present invention relates to a duct axial fan, designated generally below by position number 20. The fan 20 includes a rotor 22 rotatable about an X axis and containing blades 24, and a nozzle 26 configured to form a channel 28 of circular cross-section extending in the axial direction around the rotor 22.

В вентиляторе 20 согласно изобретению, патрубок 26 содержит кольцевое гнездо 30, которое проходит по окружности вокруг ротора 22, при этом концы лопастей 24 по меньшей мере частично размещены в кольцевом гнезде 30 патрубка 26.In the fan 20 according to the invention, the nozzle 26 includes an annular seat 30, which extends circumferentially around the rotor 22, while the ends of the blades 24 are at least partially located in the annular seat 30 of the nozzle 26.

То есть, в кольцевом гнезде 30 наружный диаметр Dr ротора 22 больше внутреннего диаметра Ds кольцевого гнезда 30 (см., например, фиг. 9).That is, in the annular seat 30, the outer diameter Dr of the rotor 22 is larger than the inner diameter Ds of the annular seat 30 (see, for example, FIG. 9).

Например, наружный диаметр Dr ротора 22 больше 0,5 м, предпочтительно больше 1 м.For example, the outer diameter Dr of the rotor 22 is greater than 0.5 m, preferably greater than 1 m.

Предпочтительно ротор 22 вентилятора 20 содержит втулку 23, определяющую ось X вращения. На втулке 23 установлены лопасти 24. Предпочтительно лопасти 24 конструктивно выполняются независимо от втулки 23 с последующей их установкой на втулке 23 так, чтобы иметь возможность изменять шаг в соответствии с конкретными проектными требованиями. Предпочтительно лопасти 24 крепятся к втулке 23 болтами (см. фиг. 6).Preferably, the rotor 22 of the fan 20 includes a sleeve 23 defining an X-axis of rotation. Mounted on the hub 23 are the blades 24. Preferably, the blades 24 are designed independently of the hub 23 and then mounted on the hub 23 so as to be able to vary the pitch in accordance with specific design requirements. Preferably, the blades 24 are bolted to the hub 23 (see FIG. 6).

Предпочтительно по меньшей мере одна лопасть 24 вентилятора 20 содержит концевую аэродинамическую поверхность 32 также называемую просто законцовкой 32. Законцовка 32 по существу является известным устройством, расположенным на концах лопастей 24 для уменьшения создаваемого ими шума и для уменьшения сопротивления, обусловленного образованием концевых вихрей. Предпочтительно законцовка 32 содержит пластину 34, проходящую по меньшей мере частично в осевом направлении. Преимущественно основная протяженность пластины 34 законцовки 32 проходит по поверхности, определяемой осевым направлением и окружным или тангенциальным направлением.Preferably, at least one blade 24 of the fan 20 includes a tip airfoil 32, also referred to simply as a tip 32. The tip 32 is essentially a known device located at the tips of the blades 24 to reduce the noise they generate and to reduce the drag caused by the formation of tip vortices. Preferably, the tip 32 includes a plate 34 extending at least partially in the axial direction. Advantageously, the main extent of the plate 34 of the tip 32 extends along a surface defined by an axial direction and a circumferential or tangential direction.

Патрубок известного типа имеет круглую цилиндрическую форму по меньшей мере в осевом сегменте, содержащем ротор. Кроме того, по существу известным образом, патрубок имеет внутренний диаметр немного больший, чем наружный диаметр соответствующего ротора.The known type of pipe has a round cylindrical shape at least in the axial segment containing the rotor. Moreover, in a manner known per se, the pipe has an inner diameter slightly larger than the outer diameter of the corresponding rotor.

Патрубок 26 согласно изобретению и, в частности, его кольцевое гнездо 30 может принимать различные формы в зависимости от вариантов выполнения.The pipe 26 according to the invention and, in particular, its annular seat 30 can take different shapes depending on the embodiments.

В соответствии с некоторыми вариантами выполнения патрубок 26 имеет круговую цилиндрическую форму в осевом сегменте, содержащем ротор 22, и имеет внутренний диаметр Dd немного больший, чем наружный диаметр Dr ротора 22. В соответствии с другими вариантами выполнения патрубок 26 имеет круговую цилиндрическую форму и в сегменте непосредственно выше по потоку от ротора 22 имеет внутренний диаметр немного меньший, чем наружный диаметр Dr ротора 22. В этих вариантах выполнения патрубок 26 затем прерывается около ротора 22, где расположено кольцевое гнездо 30. В этом случае выше по потоку от ротора 22 внутренний диаметр патрубка 26 совпадает с внутренним диаметром Ds кольцевого гнезда 30. Ниже по потоку от ротора 22, в некоторых вариантах выполнения, патрубок 26 принимает внутренний диаметр Dd немного больший, чем наружный диаметр ротора 22, тогда как в других вариантах выполнения патрубок 26 снова принимает внутренний диаметр Ds немного меньший, чем наружный диаметр ротора 22.According to some embodiments, the nozzle 26 has a circular cylindrical shape in the axial segment containing the rotor 22, and has an internal diameter Dd slightly larger than the outer diameter Dr of the rotor 22. According to other embodiments, the nozzle 26 has a circular cylindrical shape and in the segment immediately upstream of the rotor 22 has an internal diameter slightly smaller than the outer diameter Dr of the rotor 22. In these embodiments, the pipe 26 is then interrupted near the rotor 22 where the annular seat 30 is located. In this case, the upstream of the rotor 22 is the internal diameter of the pipe 26 matches the inner diameter Ds of the annular seat 30. Downstream of the rotor 22, in some embodiments, the nozzle 26 adopts an internal diameter Dd slightly larger than the outer diameter of the rotor 22, while in other embodiments, the nozzle 26 again adopts an inner diameter Ds slightly smaller than the outer diameter of the rotor 22.

В соответствии с некоторыми вариантами выполнения патрубок 26 имеет круговую цилиндрическую форму и в сегменте непосредственно выше по потоку от ротора 22 и в соответствии с ротором 22 (т.е. где расположено кольцевое гнездо 30) имеет внутренний диаметр Dd, немного больший, чем наружный диаметр Dr ротора 22. В некоторых таких вариантах выполнения патрубок 26 проходит ниже по потоку от ротора 22 с внутренним диаметром немного меньшим, чем наружный диаметр ротора 22. В этом случае ниже по потоку от ротора 22 внутренний диаметр патрубка 26 совпадает с внутренним диаметром Ds кольцевого гнезда 30.According to some embodiments, the nozzle 26 has a circular cylindrical shape and, in a segment immediately upstream of the rotor 22 and in correspondence with the rotor 22 (i.e., where the annular seat 30 is located), has an inner diameter Dd slightly larger than the outer diameter Dr of the rotor 22. In some such embodiments, a nozzle 26 extends downstream of the rotor 22 with an internal diameter slightly smaller than the outer diameter of the rotor 22. In this case, downstream of the rotor 22, the internal diameter of the nozzle 26 is the same as the inner diameter Ds of the annular seat thirty.

В соответствии с некоторыми вариантами выполнения кольцевое гнездо 30 содержит аэродинамическую сглаживающую поверхность 36. Например, кольцевое гнездо 30 может содержать сужающуюся аэродинамическую сглаживающую поверхность 36с, предпочтительно расположенную непосредственно выше по потоку от ротора 22. Как вариант или дополнительно кольцевое гнездо 30 может содержать расширяющуюся аэродинамическую сглаживающую поверхность 36d, предпочтительно расположенную непосредственно ниже по потоку от ротора 22.In accordance with some embodiments, the annular seat 30 includes an airfoil surface 36. For example, the annular seat 30 may include a tapering airfoil surface 36c, preferably located immediately upstream of the rotor 22. Alternatively or additionally, the annular seat 30 may include an expanding airfoil a surface 36d, preferably located immediately downstream of the rotor 22.

В соответствии с некоторыми вариантами выполнения аэродинамическая сглаживающая поверхность 36 (сужающаяся 36с и/или расширяющаяся 36d) образует сужение в канале 28, образованном патрубком 26.In accordance with some embodiments, the aerodynamic smoothing surface 36 (tapering 36c and/or diverging 36d) forms a narrowing in the channel 28 formed by the nozzle 26.

В соответствии с некоторыми вариантами выполнения кольцевое гнездо 30 открыто в осевом направлении. Например, кольцевое гнездо 30 может быть открыто в осевом направлении вверх по потоку (то есть в направлении зоны всасывания) или вниз по потоку (то есть в направлении зоны выпуска).In accordance with some embodiments, the annular seat 30 is open in the axial direction. For example, the annular seat 30 may be open axially upstream (ie, towards the suction zone) or downstream (ie, towards the discharge zone).

В соответствии с некоторыми вариантами выполнения кольцевое гнездо 30 открыто в радиальном направлении внутрь патрубка 26. Предпочтительно кольцевое гнездо 30 проходит в осевом направлении вверх по потоку и/или вниз по потоку.According to some embodiments, the annular seat 30 is open radially into the nozzle 26. Preferably, the annular seat 30 extends axially upstream and/or downstream.

В соответствии с некоторыми вариантами выполнения кольцевое гнездо 30 в целом проходит снаружи патрубка 26, тогда как в других вариантах выполнения кольцевое гнездо 30 в целом проходит внутри патрубка 26.In some embodiments, the annular seat 30 generally extends outside of the nozzle 26, while in other embodiments, the annular seat 30 generally extends within the nozzle 26.

В соответствии с некоторыми вариантами выполнения по меньшей мере одна лопасть 24 вентилятора 20 содержит законцовку 32, содержащую пластину 34, проходящую в осевом направлении. Например, пластина 34 законцовки 32 может проходить в осевом направлении вверх по потоку, вниз по потоку или в обоих направлениях. Предпочтительно каждая лопасть 24 содержит законцовку 32.In accordance with some embodiments, at least one blade 24 of the fan 20 includes a tip 32 containing a plate 34 extending in the axial direction. For example, the plate 34 of the tip 32 may extend axially upstream, downstream, or in both directions. Preferably, each blade 24 includes a tip 32.

Законцовка 32 может принимать различные формы. На фиг. 6 показан, например, ротор 22, содержащий законцовки 32 известного типа, у которых пластина 34 имеет довольно небольшое удлинение в осевом направлении. Другие конструкции законцовки 32 показаны на фиг. 3 и 8. Следует отметить, что в этих случаях осевое удлинение вверх по потоку от законцовки 32 больше и шире в тангенциальном направлении (т.е. вдоль хорды аэродинамического профиля лопасти 24). В вентиляторе 20 согласно изобретению этот тип законцовки 32 с большим осевым удлинением обеспечивает лучшее взаимодействие кольцевого гнезда 30.The ending 32 can take various forms. In fig. 6 shows, for example, a rotor 22 containing tips 32 of a known type, in which the plate 34 has a rather small extension in the axial direction. Other designs of tip 32 are shown in FIG. 3 and 8. It should be noted that in these cases the axial extension upstream of the tip 32 is greater and wider in the tangential direction (ie, along the chord of the airfoil of the blade 24). In the fan 20 according to the invention, this type of tip 32 with a large axial extension provides better interaction of the annular seat 30.

В некоторых вариантах выполнения патрубок 26 вентилятора 20 согласно изобретению содержит сужающуюся горловину 38. По существу известно, что сужающаяся горловина 38 образована на расположенном выше по потоку конце патрубка 26 и служит для приема воздушного потока в зону всасывания и плавного его переноса к ротору 22. В вариантах выполнения, показанных на фиг. 5, 6 и 8-11, сужающаяся горловина 38 определяется по существу известным образом стенкой самого патрубка 26. В соответствии с другими схематическими вариантами выполнения, например показанными на фиг. 4.k и 4.l, сужающаяся горловина 38 определяется расположенным выше по потоку выступом аэродинамической сглаживающей поверхности 36, в частности сужающейся аэродинамической сглаживающей поверхности 36с. In some embodiments, the nozzle 26 of the fan 20 according to the invention includes a tapered throat 38. As such, it is known that the tapered throat 38 is formed at the upstream end of the nozzle 26 and serves to receive air flow into the suction zone and smoothly transfer it to the rotor 22. embodiments shown in FIGS. 5, 6 and 8-11, the tapered neck 38 is defined in a substantially known manner by the wall of the pipe 26 itself. According to other schematic embodiments, such as those shown in FIGS. 4.k and 4.l, the tapered throat 38 is defined by the upstream projection of the airfoil 36, in particular the tapered airfoil 36c.

В варианте выполнения, схематически показанном на фиг. 4.а, патрубок 26 имеет круговую цилиндрическую форму в осевом сегменте, содержащим ротор 22, и имеет внутренний диаметр Dd немного больший, чем наружный диаметр Dr ротора 22. В таком варианте выполнения кольцевое гнездо 30 получается из традиционного патрубка 26 путем добавления аэродинамической сглаживающей поверхности 36. В частности, сужающаяся аэродинамическая сглаживающая поверхность 36с расположена непосредственно выше по потоку от ротора 22. Таким образом, сужающаяся аэродинамическая сглаживающая поверхность 36с образует сужение в канале 28, содержащемся в патрубке 26, так что внутренний диаметр Ds кольцевого гнезда 30 немного меньше, чем наружный диаметр Dr ротора 22. Благодаря форме сужающейся аэродинамической сглаживающей поверхности 36с, кольцевое гнездо 30 открыто вниз по потоку в осевом направлении. Лопасть 24 содержит законцовку 32 с пластиной 34, проходящей в осевом направлении вверх по потоку и размещенной в кольцевом гнезде 30.In the embodiment shown schematically in FIG. 4.a, the nozzle 26 has a circular cylindrical shape in the axial segment containing the rotor 22, and has an internal diameter Dd slightly larger than the outer diameter Dr of the rotor 22. In this embodiment, the annular seat 30 is obtained from the traditional nozzle 26 by adding an aerodynamic smoothing surface 36. In particular, the tapered airfoil 36c is located immediately upstream of the rotor 22. Thus, the tapered airfoil 36c forms a constriction in the channel 28 contained in the pipe 26, so that the inner diameter Ds of the annular seat 30 is slightly less than outer diameter Dr of the rotor 22. Due to the shape of the tapered aerodynamic smoothing surface 36c, the annular seat 30 is open downstream in the axial direction. The blade 24 contains an end 32 with a plate 34 extending axially upstream and placed in an annular seat 30.

В варианте выполнения, схематически показанном на фиг. 4.b, патрубок 26 имеет круговую цилиндрическую форму и в сегменте непосредственно выше по потоку от ротора 22 имеет внутренний диаметр немного меньший, чем наружный диаметр Dr ротора 22. В этом случае выше по потоку от ротора 22 внутренний диаметр патрубка 26 совпадает с внутренним диаметром Ds кольцевого гнезда 30. Патрубок 26 затем прерывается около ротора 22, где расположено кольцевое гнездо 30, и продолжается в соответствии и ниже по потоку от ротора 22 с внутренним диаметром Dd, немного большим чем наружный диаметр Dr ротора 22. Благодаря форме патрубка 26, кольцевое гнездо 30 в осевом направлении открыто вниз по потоку. Лопасть 24 содержит законцовку 32 с пластиной 34, проходящей в осевом направлении вверх по потоку и размещенной в кольцевом гнезде 30.In the embodiment shown schematically in FIG. 4.b, the nozzle 26 has a circular cylindrical shape and, in the segment immediately upstream of the rotor 22, has an internal diameter slightly smaller than the outer diameter Dr of the rotor 22. In this case, upstream of the rotor 22, the internal diameter of the nozzle 26 coincides with the internal diameter Ds of the annular seat 30. The pipe 26 is then interrupted near the rotor 22, where the annular seat 30 is located, and continues in line with and downstream of the rotor 22 with an internal diameter Dd slightly larger than the outer diameter Dr of the rotor 22. Due to the shape of the pipe 26, the annular the seat 30 is axially open downstream. The blade 24 contains an end 32 with a plate 34 extending axially upstream and placed in an annular seat 30.

Вариант выполнения, схематически показанный на фиг. 4.с, весьма похож на вариант выполнения, показанный на фиг. 4.а, на описание которого сделана ссылка. Кроме того, в этом варианте выполнения расширяющаяся аэродинамическая сглаживающая поверхность 36d расположена непосредственно ниже по потоку от ротора 22. Получающееся в результате кольцевое гнездо 30 проходит целиком внутри канала 28 патрубка 26. Такое кольцевое гнездо 30 открыто в радиальном направлении внутрь и проходит в осевом направлении вниз по потоку и вверх по потоку. Лопасть 24 содержит законцовку 32 с пластиной 34. Конец лопасти 24 в радиальном направлении введен в кольцевое гнездо 30, а пластина 34 законцовки 32 в осевом направлении проходит вниз по потоку и вверх по потоку внутри кольцевого гнезда 30.The embodiment shown schematically in FIG. 4.c is very similar to the embodiment shown in FIG. 4.a, the description of which is referred to. In addition, in this embodiment, an expanding aerodynamic smoothing surface 36d is located immediately downstream of the rotor 22. The resulting annular seat 30 extends entirely within the channel 28 of the nozzle 26. Such annular seat 30 is open radially inward and extends axially downward. downstream and upstream. The blade 24 includes a tip 32 with a plate 34. The end of the blade 24 is radially inserted into the annular seat 30, and the plate 34 of the tip 32 extends downstream and upstream inside the annular seat 30 in the axial direction.

В варианте выполнения, схематически показанном на фиг. 4.d, патрубок 26 имеет круговую цилиндрическую форму в осевом сегменте, содержащем ротор 22, и имеет внутренний диаметр Dd, немного больший, чем наружный диаметр Dr ротора 22. В таком варианте выполнения кольцевое гнездо 30, таким образом, получается из традиционного патрубка 26 путем добавления аэродинамической сглаживающей поверхности 36. В частности, расширяющаяся аэродинамическая сглаживающая поверхность 36d расположена непосредственно ниже по потоку от ротора 22. Таким образом, расширяющаяся аэродинамическая сглаживающая поверхность 36d определяет сужение в канале 28, содержащемся в патрубке 26, так что внутренний диаметр Ds кольцевого гнезда 30 немного меньше, чем наружный диаметр Dr ротора 22. Благодаря форме расширяющейся аэродинамической сглаживающей поверхности 36d, кольцевое гнездо 30 в осевом направлении открыто вверх по потоку. Лопасть 24 содержит законцовку 32 с пластиной 34, проходящей в осевом направлении вниз по потоку и размещенной в кольцевом гнезде 30.In the embodiment shown schematically in FIG. 4.d, the nozzle 26 has a circular cylindrical shape in the axial segment containing the rotor 22, and has an inner diameter Dd slightly larger than the outer diameter Dr of the rotor 22. In this embodiment, the annular seat 30 is thus derived from the conventional nozzle 26 by adding an airfoil surface 36. In particular, an expanding airfoil surface 36d is located immediately downstream of the rotor 22. Thus, an expanding airfoil surface 36d defines a narrowing in the channel 28 contained in the nozzle 26, so that the inner diameter Ds of the annular seat 30 is slightly smaller than the outer diameter Dr of the rotor 22. Due to the shape of the expanding airfoil surface 36d, the annular seat 30 is axially open upstream. The blade 24 includes a tip 32 with a plate 34 extending axially downstream and placed in an annular seat 30.

В варианте выполнения, схематически изображенном на фиг. 4.е, патрубок 26 имеет круговую цилиндрическую форму и в сегменте непосредственно выше по потоку и непосредственно ниже по потоку от ротора 22 имеет внутренний диаметр немного меньший, чем наружный диаметр Dr ротора 22. В этом случае внутренний диаметр патрубка 26 совпадает с внутренним диаметром Ds кольцевого гнезда 30. Патрубок 26 затем прерывается около ротора 22, где расположено кольцевое гнездо 30. Получающееся в результате кольцевое гнездо 30 проходит полностью снаружи канала 28 в патрубке 26. Такое кольцевое гнездо 30 открыто в радиальном направлении внутрь и проходит в осевом направлении вниз по потоку и вверх по потоку. Лопасть 24 содержит законцовку 32 с пластиной 34. Конец лопасти 24 в радиальном направлении введен в кольцевое гнездо 30, а пластина 34 законцовки 32 в осевом направлении проходит вниз по потоку и вверх по потоку внутри кольцевого гнезда 30.In the embodiment shown schematically in FIG. 4.e, the pipe 26 has a circular cylindrical shape and in the segment immediately upstream and immediately downstream of the rotor 22 has an internal diameter slightly smaller than the outer diameter Dr of the rotor 22. In this case, the internal diameter of the pipe 26 coincides with the internal diameter Ds annular seat 30. The nozzle 26 is then interrupted near the rotor 22, where the annular seat 30 is located. The resulting annular seat 30 extends entirely outside the channel 28 in the nozzle 26. Such annular seat 30 is open radially inward and extends axially downstream and upstream. The blade 24 includes a tip 32 with a plate 34. The end of the blade 24 is radially inserted into the annular seat 30, and the plate 34 of the tip 32 extends downstream and upstream inside the annular seat 30 in the axial direction.

В варианте выполнения, схематически изображенном на фиг. 4.f, патрубок 26 принимает форму, аналогичную форме, полученной путем переворота патрубка 26, показанного на фиг. 4b. Патрубок 26 имеет круговую цилиндрическую форму и в сегменте непосредственно выше по потоку от ротора 22 и в соответствии с ротором 22, где расположено кольцевое гнездо 30, имеет внутренний диаметр Dd, немного больший, чем наружный диаметр Dr ротора 22. Патрубок 26 продолжается ниже по потоку от ротора 22 с внутренним диаметром немного меньшим, чем наружный диаметр ротора 22. В этом случае ниже по потоку от ротора 22 внутренний диаметр патрубка 26 совпадает с внутренним диаметром Ds кольцевого гнезда 30. Благодаря форме патрубка 26, кольцевое гнездо 30 открыто в осевом направлении вверх по потоку. Лопасть 24 содержит законцовку 32 с пластиной 34, проходящей в осевом направлении вниз по потоку и размещенной в кольцевом гнезде 30.In the embodiment shown schematically in FIG. 4.f, the pipe 26 takes a shape similar to that obtained by inverting the pipe 26 shown in FIG. 4b. The pipe 26 has a circular cylindrical shape and, in a segment immediately upstream of the rotor 22 and in correspondence with the rotor 22 where the annular seat 30 is located, has an inner diameter Dd slightly larger than the outer diameter Dr of the rotor 22. The pipe 26 continues downstream from the rotor 22 with an inner diameter slightly smaller than the outer diameter of the rotor 22. In this case, downstream of the rotor 22, the inner diameter of the nozzle 26 coincides with the inner diameter Ds of the annular seat 30. Due to the shape of the nozzle 26, the annular seat 30 is open axially upward along the stream. The blade 24 includes a tip 32 with a plate 34 extending axially downstream and placed in an annular seat 30.

Вариант выполнения, схематически показанный на фиг. 4.g, очень похож на вариант выполнения, показанный на фиг. 4.f, на описание которого сделана ссылка. Кроме того, в этом варианте выполнения сужающаяся аэродинамическая сглаживающая поверхность 36с расположена непосредственно выше по потоку от ротора 22. Получающееся в результате кольцевое гнездо 30 открыто в радиальном направлении внутрь и проходит в осевом направлении вниз по потоку и вверх по потоку. Лопасть 24 содержит законцовку 32 с пластиной 34. Конец лопасти 24 в радиальном направлении размещен в кольцевом гнезде 30, а пластина 34 законцовки 32 в осевом направлении проходит вниз по потоку и вверх по потоку внутри кольцевого гнезда 30.The embodiment shown schematically in FIG. 4.g is very similar to the embodiment shown in FIG. 4.f, the description of which is referred to. Additionally, in this embodiment, a tapered aerodynamic smoothing surface 36c is located immediately upstream of the rotor 22. The resulting annular seat 30 is open radially inward and extends axially downstream and upstream. The blade 24 includes a tip 32 with a plate 34. The radial end of the blade 24 is placed in the annular seat 30, and the plate 34 of the tip 32 extends axially downstream and upstream inside the annular seat 30.

Вариант выполнения, схематически показанный на фиг. 4.h, весьма похож на вариант выполнения, показанный на фиг. 4.b, на описание которого сделана ссылка. Кроме того, в этом варианте выполнения расширяющаяся аэродинамическая сглаживающая поверхность 36d расположена непосредственно ниже по потоку от ротора 22. Получающееся в результате кольцевое гнездо 30 открыто в радиальном направлении внутрь и проходит в осевом направлении вниз по потоку и вверх по потоку. Лопасть 24 содержит законцовку 32 с пластиной 34. Конец лопасти 24 в радиальном направлении размещен в кольцевом гнезде 30, а пластина 34 законцовки 32 в осевом направлении проходит вниз по потоку и вверх по потоку внутри кольцевого гнезда 30.The embodiment shown schematically in FIG. 4.h is quite similar to the embodiment shown in FIG. 4.b, the description of which is referred to. Moreover, in this embodiment, an expanding aerodynamic smoothing surface 36d is located immediately downstream of the rotor 22. The resulting annular seat 30 is open radially inward and extends axially downstream and upstream. The blade 24 includes a tip 32 with a plate 34. The radial end of the blade 24 is placed in the annular seat 30, and the plate 34 of the tip 32 axially extends downstream and upstream inside the annular seat 30.

Вариант выполнения, схематически показанный на фиг. 4 л, весьма похож на вариант выполнения, показанный на фиг. 4.с, на описание которого сделана ссылка. Однако в этом варианте выполнения лопасть 24 не содержит законцовку 32. Конец лопасти 24 в радиальном направлении размещен в кольцевом гнезде 30.The embodiment shown schematically in FIG. 4 l, very similar to the embodiment shown in FIG. 4.c, the description of which is referred to. However, in this embodiment, the blade 24 does not include a tip 32. The radial end of the blade 24 is located in the annular seat 30.

Вариант выполнения, схематически показанный на фиг. 4.j, весьма похож на вариант выполнения, показанный на фиг. 4.е, на описание которого сделана ссылка. Однако в этом варианте выполнения, лопасть 24 не содержит законцовку 32. Конец лопасти 24 в радиальном направлении размещен в кольцевом гнезде 30.The embodiment shown schematically in FIG. 4.j is quite similar to the embodiment shown in FIG. 4.e, the description of which is referenced. However, in this embodiment, the blade 24 does not include a tip 32. The radial end of the blade 24 is located in the annular seat 30.

В варианте выполнения, схематически показанном на фиг. 4.k, патрубок 26 имеет круговую цилиндрическую форму в осевом сегменте, содержащем ротор 22, и имеет внутренний диаметр Dd, немного больший, чем наружный диаметр Dr ротора 22. В таком варианте выполнения кольцевое гнездо 30 получается из традиционного патрубка 26 путем добавления аэродинамической сглаживающей поверхности 36. В частности, сужающаяся аэродинамическая сглаживающая поверхность 36с расположена непосредственно выше по потоку от ротора 22. Кроме того, аэродинамическая сглаживающая поверхность выступает вверх по потоку с образованием сужающейся горловины 38. Подобно тому, что описано выше относительно фиг. 4.а, сужающаяся аэродинамическая сглаживающая поверхность 36с образует сужение в канале 28, при этом внутренний диаметр Ds кольцевого гнезда 30 немного меньше, чем наружный диаметр Dr ротора 22, кольцевое гнездо 30 в осевом направлении открыто вниз по потоку. Лопасть 24 содержит законцовку 32 с пластиной 34, проходящей в осевом направлении вверх по потоку и размещенной в кольцевом гнезде 30.In the embodiment shown schematically in FIG. 4.k, the nozzle 26 has a circular cylindrical shape in the axial segment containing the rotor 22, and has an internal diameter Dd slightly larger than the outer diameter Dr of the rotor 22. In this embodiment, the annular seat 30 is obtained from the conventional nozzle 26 by adding an aerodynamic smoothing surface 36. Specifically, a tapered aerodynamic smoothing surface 36c is located immediately upstream of the rotor 22. In addition, the aerodynamic smoothing surface projects upstream to form a tapered throat 38. Similar to what is described above with respect to FIG. 4.a, the tapering aerodynamic smoothing surface 36c forms a constriction in the channel 28, the inner diameter Ds of the annular seat 30 being slightly smaller than the outer diameter Dr of the rotor 22, the annular seat 30 being axially open downstream. The blade 24 contains an end 32 with a plate 34 extending axially upstream and placed in an annular seat 30.

Вариант выполнения, схематически показанный на фиг. 4.l, похож на вариант выполнения, показанный на фиг. 4.е, на описание которого сделана ссылка. Однако в этом варианте выполнения стенка патрубка 26 имеет форму, обеспечивающую образование сужающейся горловины 38 выше по потоку от ротора 22.The embodiment shown schematically in FIG. 4.l is similar to the embodiment shown in FIG. 4.e, the description of which is referenced. However, in this embodiment, the wall of the nozzle 26 is shaped to form a tapered throat 38 upstream of the rotor 22.

Вариант выполнения, схематически показанный на фиг. 4.m, весьма похож на вариант выполнения, показанный на фиг. 4.а, на описание которого сделана ссылка. Однако в этом варианте выполнения форма сужающейся аэродинамической сглаживающей поверхности 36с не обеспечивает плавное и непрерывное сужение в канале 28, но указанная поверхность имеет форму с остроугольным профилем, образующую скачкообразное ступенчатое сужение.The embodiment shown schematically in FIG. 4.m is very similar to the embodiment shown in FIG. 4.a, the description of which is referred to. However, in this embodiment, the shape of the tapered aerodynamic smoothing surface 36c does not provide a smooth and continuous narrowing in the channel 28, but the surface has an acute-angled profile forming an abrupt step narrowing.

Вариант выполнения, схематически показанный на фиг. 4.n, весьма похож на вариант выполнения, показанный на фиг. 4.с, на описание которого сделана ссылка. Однако в этом варианте выполнения форма сужающейся аэродинамической сглаживающей поверхности 36с и расширяющейся аэродинамической сглаживающей поверхности 36d не обеспечивает плавные и непрерывные изменения в канале 28, но указанные поверхности имеют форму с остроугольными профилями, обеспечивающую скачкообразные ступенчатые изменения.The embodiment shown schematically in FIG. 4.n is very similar to the embodiment shown in FIG. 4.c, the description of which is referred to. However, in this embodiment, the shape of the tapering aerodynamic smoothing surface 36c and the expanding aerodynamic smoothing surface 36d does not provide smooth and continuous changes in the channel 28, but these surfaces are shaped with acute angled profiles, providing abrupt step changes.

Эти варианты выполнения, схематически показанные на фиг. 4.m и 4.n, хотя и не являются оптимальными с точки зрения аэродинамики, тем не менее могут быть преимущественными при конкретных специфических условиях для большей простоты их реализации.These embodiments, shown schematically in FIG. 4.m and 4.n, although not optimal from an aerodynamic point of view, can nevertheless be advantageous under certain specific conditions for greater ease of implementation.

Формы патрубка 26 и кольцевого гнезда 30, описываемые выше со ссылкой на фиг. 4, показаны в качестве иллюстрации. Как хорошо это будет понимать квалифицированный специалист, кольцевое гнездо 30 может принимать формы, отличные от форм, подробно описываемых в данном документе, для удовлетворения конкретных потребностей.The shapes of the pipe 26 and the annular socket 30 described above with reference to FIGS. 4 are shown for illustration purposes. As one skilled in the art will appreciate, the ring socket 30 may take shapes other than those detailed herein to suit specific needs.

Из фиг. 4 квалифицированный специалист может видеть, что форма кольцевого гнезда 30 и конца лопасти 24 согласно изобретению дают возможность получить своего рода лабиринтное уплотнение. По существу известным образом лабиринтное уплотнение определяет извилистый путь, который значительно уменьшает самопроизвольное прохождение текучей среды из зоны высокого давления в зону низкого давления. В конкретном случае форма кольцевого гнезда 30 и конца лопасти 24 (с законцовкой 32 или без нее) определяет извилистый путь для воздуха, который самопроизвольно стремится проходить из зоны высокого давления (выше лопасти 24) в зону низкого давления (ниже лопасти 24). Благодаря уменьшению количества воздуха, проходящего из одной зоны в другую на конце лопасти 24, величина концевого завихрения и, как следствие, возникающее сопротивление уменьшаются.From fig. 4, one skilled in the art can see that the shape of the annular seat 30 and the end of the blade 24 according to the invention makes it possible to obtain a kind of labyrinth seal. In an essentially known manner, the labyrinth seal defines a tortuous path that significantly reduces the spontaneous passage of fluid from a high-pressure zone to a low-pressure zone. In a particular case, the shape of the annular seat 30 and the end of the blade 24 (with or without the tip 32) defines a tortuous path for air that spontaneously tends to flow from a high pressure zone (above the blade 24) to a low pressure zone (below the blade 24). By reducing the amount of air passing from one zone to another at the end of the blade 24, the amount of tip swirl and, as a consequence, the resulting resistance are reduced.

Варианты выполнения, показанные на фиг. 5-11, подобны варианту, схематически показанному на фиг. 4.а. Конкретнее, фиг. 5 и 6 показывают один вариант выполнения ротора 22, тогда как фиг. 7, 8 и 9 показывают другой вариант выполнения ротора 22. Основное отличие между двумя вариантами выполнения заключается в форме и удлинении пластины 34 законцовки 32. Фиг. 6 показывает законцовку 32 меньшего размера по сравнению с показанной на фиг. 8. Патрубок 26 и кольцевое гнездо 30 являются общими для обоих вариантов выполнения и более подробно изображены на фиг. 10 и 11.The embodiments shown in FIG. 5-11 are similar to the embodiment schematically shown in FIG. 4.a. More specifically, FIG. 5 and 6 show one embodiment of the rotor 22, while FIG. 7, 8 and 9 show another embodiment of the rotor 22. The main difference between the two embodiments is the shape and extension of the tip plate 34 32. FIG. 6 shows a smaller tip 32 than that shown in FIG. 8. The pipe 26 and the ring seat 30 are common to both embodiments and are shown in more detail in FIG. 10 and 11.

В вариантах выполнения, показанных на фиг. 5 - 11, патрубок 26 имеет круговую цилиндрическую форму в осевом сегменте, содержащим ротор 22, и имеет внутренний диаметр Dd немного больший, чем наружный диаметр Dr ротора 22 (см. фиг. 9). Кольцевое гнездо 30 таким образом получается из традиционного патрубка 26 посредством добавления аэродинамической сглаживающей поверхности 36. В частности, сужающаяся аэродинамическая сглаживающая поверхность 36с расположена непосредственно выше по потоку от ротора 22. Таким образом, сужающаяся аэродинамическая сглаживающая поверхность 36с определяет сужение в канале 28, содержащемся в патрубке 26, так что внутренний диаметр Ds кольцевого гнезда 30 немного меньше, чем наружный диаметр Dr ротора 22 (см. снова фиг. 9). Благодаря форме сужающейся аэродинамической сглаживающей поверхности 36с, кольцевое гнездо 30 в осевом направлении открыто вниз по потоку. Лопасти 24 содержат соответствующие законцовки 32, которые принимают различные формы, однако в любом случае они имеют пластину 34, проходящую в осевом направлении вверх по потоку и размещенную в кольцевом гнезде 30.In the embodiments shown in FIGS. 5 - 11, the pipe 26 has a circular cylindrical shape in the axial segment containing the rotor 22, and has an inner diameter Dd slightly larger than the outer diameter Dr of the rotor 22 (see FIG. 9). The annular seat 30 is thus derived from the conventional nozzle 26 by adding an airfoil surface 36. In particular, a tapered airfoil surface 36c is located immediately upstream of the rotor 22. Thus, a tapered airfoil surface 36c defines a constriction in the channel 28 contained in pipe 26, so that the inner diameter Ds of the annular seat 30 is slightly smaller than the outer diameter Dr of the rotor 22 (see again FIG. 9). Due to the shape of the tapered aerodynamic smoothing surface 36c, the annular seat 30 is axially open downstream. The blades 24 include corresponding tips 32, which take different shapes, but in each case they have a plate 34 extending axially upstream and located in the annular seat 30.

Каждый из описываемых выше вариантов выполнения дает возможность получить некоторые конкретные преимущества, несколько из которых описано ниже в качестве иллюстрации.Each of the embodiments described above provides the opportunity to obtain certain specific advantages, several of which are described below by way of illustration.

Варианты выполнения, содержащие традиционный патрубок 26, к которому добавлены аэродинамические сглаживающие поверхности 36, делают возможной модификацию существующего вентилятора 20, чтобы он соответствовал изобретению. Такие варианты выполнения показаны, например на фиг. 4.а, 4.с, 4.d, 4.i, 4.k, 4.m и 4.n.Embodiments comprising a conventional nozzle 26 to which aerodynamic smoothing surfaces 36 are added make it possible to modify an existing fan 20 to conform to the invention. Such embodiments are shown, for example, in FIG. 4.a, 4.c, 4.d, 4.i, 4.k, 4.m and 4.n.

Варианты выполнения, содержащие сужение в канале 28 у кольцевого гнезда 30, допускают локальное ускорение воздушного потока. В этом отношении следует отметить, что разница между внутренним диаметром Dd патрубка 26 и внутренним диаметром Ds гнезда может в некоторых случаях достигать 5% от внутреннего диаметра Dd патрубка 26. Однако в большинстве случаев эта разница составляет менее 2% от Dd. Поскольку это уменьшение находится точно на радиальной периферии, где скорость потока является большей, то местное влияние сужения на скорость потока является даже более очевидным. Такие варианты выполнения показаны, например, на фиг. 4.а, 4.с, 4.d, 4.f, 4.g, 4.i, 4.m и 4.n.Embodiments containing a constriction in the channel 28 at the annular seat 30 allow local acceleration of the air flow. In this regard, it should be noted that the difference between the inner diameter Dd of the pipe 26 and the inner diameter Ds of the socket can in some cases be as much as 5% of the inner diameter Dd of the pipe 26. However, in most cases this difference is less than 2% of Dd. Since this reduction is located precisely at the radial periphery, where the flow velocity is greater, the local effect of the narrowing on the flow velocity is even more obvious. Such embodiments are shown, for example, in FIG. 4.a, 4.c, 4.d, 4.f, 4.g, 4.i, 4.m and 4.n.

Варианты выполнения, содержащие расширение канала 28 у кольцевого гнезда 30, дают возможность оптимально организовать воздушный поток для случаев, требующих расширяющегося выпуска при выходе из всего патрубка 26. Такие варианты выполнения показаны, например, на фиг. 4.b, 4.h и 4.k.Embodiments that include an expansion of the channel 28 at the annular seat 30 make it possible to optimally organize the air flow for cases requiring an expanding outlet at the outlet of the entire nozzle 26. Such embodiments are shown, for example, in FIG. 4.b, 4.h and 4.k.

Предпочтительно вентилятор 20 согласно изобретению также содержит двигатель (не показан), выполненный с возможностью вращения ротора 22 с расчетной скоростью.Preferably, the fan 20 of the invention also includes a motor (not shown) configured to rotate the rotor 22 at a design speed.

Кроме того, вентилятор 20 согласно изобретению предпочтительно содержит каркас (не показан), выполненный с возможностью надежной поддержки патрубка 26, ротора 22 и возможно двигателя во всех рабочих режимах.In addition, the fan 20 according to the invention preferably includes a frame (not shown) configured to reliably support the nozzle 26, the rotor 22 and possibly the motor in all operating conditions.

В соответствии с некоторыми вариантами выполнения, схематически изображенными на фиг. 14 и 15, ротор 22 представляет собой ротор с регулируемым шагом. В соответствии с этими вариантами выполнения, каждая отдельная лопасть 24 может поворачиваться относительно оси р, имеющей по существу радиальное направление. Возможность одновременного поворота каждой лопасти 24 относительно соответствующей оси р дает возможность изменять угол атаки лопастей относительно воздуха (см. фиг. 15), изменяя таким образом скорость потока самого канального вентилятора 20. Таким образом, канальные вентиляторы 20 с регулируемым шагом дают возможность адаптироваться к различным условиям эксплуатации и поэтому широко используются в различных областях.According to some embodiments shown schematically in FIG. 14 and 15, rotor 22 is a variable pitch rotor. According to these embodiments, each individual blade 24 can be rotated about an axis p having a substantially radial direction. The possibility of simultaneous rotation of each blade 24 relative to the corresponding p-axis makes it possible to change the angle of attack of the blades relative to the air (see Fig. 15), thus changing the flow speed of the duct fan 20 itself. Thus, duct fans 20 with adjustable pitch make it possible to adapt to different operating conditions and are therefore widely used in various fields.

Область, в которой канальные вентиляторы 20 с регулируемым шагом являются особенно ценными, является авиационная промышленность. В различных типах летательных аппаратов используются канальные вентиляторы 20 с регулируемым шагом, например для приведения в движение и/или управления летательным аппаратом. Конкретным примером канального вентилятора с регулируемым шагом является рулевой винт вертолета 40 (см. в качестве примера фиг. 12). Это решение, обычно называемое фенестроном, хотя и широко признано, имеет те же недостатки, которые уже были указаны выше в отношении канальных вентиляторов для промышленного использования.An area in which variable pitch duct fans 20 are particularly valuable is the aviation industry. Various types of aircraft use variable pitch duct fans 20, for example, to propel and/or control the aircraft. A specific example of a variable pitch duct fan is a helicopter tail rotor 40 (see FIG. 12 as an example). This solution, usually called fenestron, although widely accepted, has the same disadvantages that have already been stated above regarding duct fans for industrial use.

Даже в этом случае особенно преимущественным является размещение на патрубке 26 кольцевого гнезда 30, проходящего по окружности вокруг ротора 22, при этом концы лопастей 24 по меньшей мере частично введены в кольцевое гнездо 30.Even in this case, it is particularly advantageous to provide on the nozzle 26 an annular seat 30 extending circumferentially around the rotor 22, with the ends of the blades 24 at least partially inserted into the annular seat 30.

В этом типе применения варианты выполнения, схематически изображенные на фиг. 4.с, 4.е, 4.i и 4.j, являются особенно подходящими, хотя другие варианты выполнения также могут быть успешно использованы.In this type of application, the embodiments schematically depicted in FIG. 4.c, 4.e, 4.i and 4.j are particularly suitable, although other embodiments may also be usefully used.

Вышеприведенное описание касается технических особенностей, которые отличают изобретение от решений предшествующего уровня техники. Для всех других признаков, которые могут быть общими для предшествующего уровня техники и изобретения, можно сделать ссылку на введение, описывающее и комментирующее предшествующий уровень техники.The above description concerns technical features that distinguish the invention from solutions of the prior art. For all other features that may be common to the prior art and the invention, reference may be made to the introduction describing and commenting on the prior art.

Как легко может понять квалифицированный специалист, изобретение дает возможность устранить недостатки, отмеченные ранее со ссылкой на предшествующий уровень техники.As can be readily appreciated by one skilled in the art, the invention makes it possible to overcome the disadvantages previously noted with reference to the prior art.

В частности, настоящее изобретение обеспечивает канальный осевой вентилятор, который имеет улучшенную эффективность.In particular, the present invention provides a duct axial fan that has improved efficiency.

Кроме того, настоящее изобретение обеспечивает канальный осевой вентилятор, который ограничивает образование концевых вихрей в большей степени, чем вентиляторы известного типа.In addition, the present invention provides a duct axial fan that limits tip vortex formation to a greater extent than prior art fans.

Кроме того, настоящее изобретение обеспечивает канальный осевой вентилятор, который помимо предоставления дополнительных преимуществ также сохраняет преимущества вентиляторов известного типа.Furthermore, the present invention provides a ducted axial fan which, in addition to providing additional advantages, also retains the advantages of known type fans.

Следует понимать, что конкретные свойства описаны в отношении различных вариантов выполнения изобретения с помощью неограничивающих примеров. Очевидно, что специалист в данной области техники может вносить дополнительные модификации и изменения в настоящее изобретение, чтобы удовлетворить случайные и конкретные потребности. Например, технические свойства, описанные в отношении варианта выполнения изобретения, могут быть экстраполированы и применены к другим вариантам выполнения изобретения. Такие модификации и вариации также подпадают под объем правовой охраны изобретения, определенный нижеследующей формулой изобретения.It should be understood that specific properties are described in relation to various embodiments of the invention using non-limiting examples. It will be appreciated that those skilled in the art can make further modifications and changes to the present invention to suit occasional and specific needs. For example, technical properties described in relation to an embodiment of the invention may be extrapolated and applied to other embodiments of the invention. Such modifications and variations also fall within the scope of protection of the invention as defined by the following claims.

Claims

1. Axial duct fan (20), containing a rotor (22), configured to rotate around the X axis and containing blades (24),

a pipe (26) configured to form a channel (28) having a circular cross-section and extending axially around the rotor (22), wherein

the pipe (26) contains an annular seat (30) extending in a circle around the rotor (22),

and wherein the ends of the blades (24) are at least partially located in the annular seat (30) of the pipe (26),

characterized in that at least one blade (24) contains an end (32), wherein the end (32) contains a plate (34) extending in the axial direction and placed in an annular seat (30).

2. The fan (20) according to claim 1, in which, in accordance with the annular seat (30), the outer diameter Dr of the rotor (22) is larger than the inner diameter Ds of the annular seat (30).

3. Fan (20) according to one of the previous paragraphs, in which the annular seat (30) has an aerodynamic smoothing surface (36).

4. Fan (20) according to one of the previous paragraphs, in which the annular seat (30) has a tapering aerodynamic smoothing surface (36c) located immediately upstream of the rotor (22).

5. Fan (20) according to one of the previous claims, in which the annular seat (30) has an expanding aerodynamic smoothing surface (36d) located immediately downstream of the rotor (22).

6. Fan (20) according to one of paragraphs. 3-5, in which the aerodynamic smoothing surface (36) forms a narrowing in the channel (28) formed by the nozzle (26).

7. The fan (20) according to claim 6, wherein said constriction comprises a difference between the inner diameter Dd of the nozzle (26) and the inner diameter Ds of the annular seat (30), this difference being less than 5% of Dd, preferably less than 2% of Dd.

8. Fan (20) according to one of the previous paragraphs, in which the annular seat (30) is open in the axial downstream direction.

9. The fan (20) according to claim 8, in which the plate (34) extends axially upstream and is placed in the annular seat (30).

10. Fan (20) according to one of the previous paragraphs, further comprising a motor and/or frame.

11. Fan (20) according to one of the previous paragraphs, in which the rotor (22) is a variable pitch rotor.

12. Fan (20) according to claim 11, wherein the fan (20) is the tail rotor of the helicopter (40).