WO2007091923A1 - Roue de travail radiale (et variante), pale destinée à cette roue et ventilateur à canal doté de cette roue de travail - Google Patents

Roue de travail radiale (et variante), pale destinée à cette roue et ventilateur à canal doté de cette roue de travail Download PDF

Info

Publication number
WO2007091923A1
WO2007091923A1 PCT/RU2007/000061 RU2007000061W WO2007091923A1 WO 2007091923 A1 WO2007091923 A1 WO 2007091923A1 RU 2007000061 W RU2007000061 W RU 2007000061W WO 2007091923 A1 WO2007091923 A1 WO 2007091923A1
Authority
WO
WIPO (PCT)
Prior art keywords
impeller
blade
rotation
axis
slat
Prior art date
Application number
PCT/RU2007/000061
Other languages
English (en)
French (fr)
Inventor
Viacheslav Georgievitch Karadzhi
Youri Georgievitch Moskovko
Original Assignee
Balakirev, Evgeni Borisovitch
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
Priority claimed from RU2006103511/06A external-priority patent/RU2310774C1/ru
Priority claimed from RU2007102815/06A external-priority patent/RU2330189C1/ru
Application filed by Balakirev, Evgeni Borisovitch filed Critical Balakirev, Evgeni Borisovitch
Priority to EP07747807.1A priority Critical patent/EP1990545A4/de
Publication of WO2007091923A1 publication Critical patent/WO2007091923A1/ru

Links

Classifications

    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F04—POSITIVE - DISPLACEMENT MACHINES FOR LIQUIDS; PUMPS FOR LIQUIDS OR ELASTIC FLUIDS
    • F04D—NON-POSITIVE-DISPLACEMENT PUMPS
    • F04D29/00—Details, component parts, or accessories
    • F04D29/26—Rotors specially for elastic fluids
    • F04D29/28—Rotors specially for elastic fluids for centrifugal or helico-centrifugal pumps for radial-flow or helico-centrifugal pumps
    • F04D29/281—Rotors specially for elastic fluids for centrifugal or helico-centrifugal pumps for radial-flow or helico-centrifugal pumps for fans or blowers
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F04—POSITIVE - DISPLACEMENT MACHINES FOR LIQUIDS; PUMPS FOR LIQUIDS OR ELASTIC FLUIDS
    • F04D—NON-POSITIVE-DISPLACEMENT PUMPS
    • F04D17/00—Radial-flow pumps, e.g. centrifugal pumps; Helico-centrifugal pumps
    • F04D17/08—Centrifugal pumps
    • F04D17/10—Centrifugal pumps for compressing or evacuating
    • F04D17/12—Multi-stage pumps
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F04—POSITIVE - DISPLACEMENT MACHINES FOR LIQUIDS; PUMPS FOR LIQUIDS OR ELASTIC FLUIDS
    • F04D—NON-POSITIVE-DISPLACEMENT PUMPS
    • F04D29/00—Details, component parts, or accessories
    • F04D29/26—Rotors specially for elastic fluids
    • F04D29/28—Rotors specially for elastic fluids for centrifugal or helico-centrifugal pumps for radial-flow or helico-centrifugal pumps
    • F04D29/30—Vanes
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F04—POSITIVE - DISPLACEMENT MACHINES FOR LIQUIDS; PUMPS FOR LIQUIDS OR ELASTIC FLUIDS
    • F04D—NON-POSITIVE-DISPLACEMENT PUMPS
    • F04D29/00—Details, component parts, or accessories
    • F04D29/66—Combating cavitation, whirls, noise, vibration or the like; Balancing
    • F04D29/661—Combating cavitation, whirls, noise, vibration or the like; Balancing especially adapted for elastic fluid pumps
    • F04D29/666—Combating cavitation, whirls, noise, vibration or the like; Balancing especially adapted for elastic fluid pumps by means of rotor construction or layout, e.g. unequal distribution of blades or vanes

Definitions

  • the group of inventions relates to the field of fan engineering, and more specifically to a radial impeller device for fans and compressors with low noise, vanes for it, as well as duct fans with this impeller.
  • the radial impeller Ns> 22978 U, [2] is taken as the closest analogue of the radial impeller options.
  • a duct fan comprising a housing, an impeller with a main and cover discs,
  • an impeller using a utility model [2] is installed in the duct fan.
  • reducing the noise emitted by the fan is one of the main consumer requirements. Therefore, further aerodynamic and acoustic improvement of the fan is necessary.
  • the channel fan presented in the description of the invention [4] is taken as the closest analogue of the inventive channel fan.
  • the technical problem being solved by the group of inventions is to reduce the noise level of the impeller and the duct fan while ensuring their high aerodynamic characteristics.
  • the technical result achieved by the proposed blade compared with the closest analogue [1] is to increase the pressure aerodynamic characteristics while reducing the noise level of the impeller with such blades.
  • SUBSTITUTE SHEET (RULE 26) the noise level at the inlet and outlet of the fan while maintaining its pressure-flow characteristics.
  • the radial impeller contains, like the closest analogue [2], the main and front disks, the impeller blades located between the disks and made backward, but unlike the closest analogue [2], the impeller equipped with a section (slat) 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 point of intersection of the leading edge of the blade following the rotation of the blade with the front disk, the nose of the leading edge of the slat and the axis of rotation of the impeller lie on one straight line in the projection onto a plane perpendicular to the axis of rotation of the impeller, and the lateral edge of the slat is located at an acute angle to the leading edge of the slat.
  • the radial impeller contains, as in the closest analogue [2], the main and front disks, the impeller vanes located between the disks and made backward, but unlike the closest analogue [2], each the impeller blade is made with a slat located between the blade contacting the surface of the front disk and the axis of rotation of the impeller, while in a projection onto a plane perpendicular to the axis of rotation of the impeller, the straight line connecting the axis of rotation of the impeller and the slat nose does not go beyond the sector, limited by rays located in the range
  • SUBSTITUTE SHEET (RULE 26) ⁇ 0.05 of the angular pitch of the blades relative to the straight line connecting the axis of rotation of the impeller and the abutment point of the leading edge of the blade following the rotation of the blade to the surface of the front disk.
  • the radial impeller according to the 1st embodiment is characterized in that the leading edge of the blade slat is located in a plane perpendicular to the axis of rotation of the impeller.
  • the radial impeller is characterized in that the leading edge of the blade slat is set at an angle of ⁇ 10 degrees to a plane perpendicular to the axis of rotation of the worker.
  • the radial impeller according to the 1st embodiment is characterized in that the leading edge of the slat of the wheel blade is curved. According to the first embodiment, the radial impeller is characterized in that the leading edge of the wheel blade slat is made in an arc of a circle.
  • the radial impeller according to the 1st embodiment is characterized in that the portion of the blade adjacent to the front disk is flat.
  • z Z / D is the relative coordinate along the axis of rotation of the impeller in the direction from the main disk to the entrance to the impeller;
  • R is the current radius of the impeller
  • D is the diameter of the impeller.
  • the radial impeller according to both embodiments is characterized in that the width of the blade at the exit of the impeller is at least 0.25 of the circumference described by the ends of the impeller blades.
  • the radial impeller is characterized in that 13 blades are mounted on the impeller.
  • the radial impeller according to the 2nd embodiment is characterized in that the lateral edge of the slat is at an acute angle to the leading edge of the slat.
  • the radial impeller according to the 2nd embodiment is characterized in that the leading edge of the slat in a section perpendicular to the axis of rotation of the impeller is made in an arc of a circle.
  • the radial impeller according to the 2nd embodiment is characterized in that the diameter of the front disk c is 1.1 ... 1.2, and the diameter of the main disk is 1.05 ... 1.15 of the diameter of the circle described by the ends of the impeller blades , with the formation in the meridional plane between the generators of the front and main disks in the direction from the axis of rotation to the ends of the blades of the impeller of a non-expanding channel.
  • the radial impeller according to the 2nd embodiment is characterized in that it is equipped with at least one ring connecting the side edges of the blade slats.
  • the blade of the radial impeller as in the closest analogue [1], contains a section intended for connection with the front disk, and a section located closer to the axis of rotation of the impeller (slat), and having a front and side edges, and the front edge of the slat made curvilinear, but in contrast to the closest analogue [1], the leading edge of the slat is located in a plane perpendicular to the axis of rotation of the impeller, and the lateral edge is at an acute angle to the leading edge, is curved with a local radius that increases with distance from the front edges.
  • the blade is characterized in that the front and side edges of the slat are connected along an arc of a circle.
  • the blade is characterized in that the portion of the blade intended to be connected to the front disc is flat.
  • the channel fan as in the closest analogue [4], contains a housing, an impeller with a main and cover disks, between which are placed backward curved blades, an intake manifold, an impeller drive, an air channel formed between the walls of the housing, made with a cylindrical surface , the cross-sectional area of the air channel between the walls of the housing exceeds the area of the circle described by the ends of the impeller blades by at least 2.4 times, but unlike the closest analogue [4], each impeller blade is made with a slat located between adjoining the scapula to
  • SUBSTITUTE SHEET (RULE 26) the surface of the front disk and the axis of rotation of the impeller, while in a projection onto a plane perpendicular to the axis of rotation of the impeller, the straight line connecting the axis of rotation of the impeller and the nose of the leading edge of the slat does not go beyond the sector limited by beams located in the range of ⁇ 0.05 the angular pitch of the blades relative to the straight line connecting the axis of rotation of the impeller and the abutment point of the leading edge of the blade following the rotation of the blade with the front disk.
  • the duct fan is characterized in that at least two impellers are installed in the casing, a partition is installed between adjacent impellers, and the ratio of the cross-sectional area of each air channel between the casing walls to the circle area described by the ends of the impeller blades installed in the corresponding channel is at least 2.4.
  • the channel fan is equipped with at least one vortex suppressor located in the cavity between the front disk and the input manifold.
  • the contour of the cross section of the air channel between the walls of the housing in a section perpendicular to the axis of rotation of the impeller is made in the form of a rectangle, the distance between the long sides of the channel exceeds the diameter of the impeller by at least 1.01 times, while in the cavity between the front at least one eddy-retractor is installed along the short side with a disk and an input collector.
  • the contour of the cross section of the air channel between the walls of the housing in a section perpendicular to the axis of rotation of the impeller can also be made in the form of a circle or ellipse.
  • the duct fan is characterized in that the casing wall is made with outer and inner casing, the inner casing is perforated, and sound-absorbing material is located between the casing, separated from the inner perforated casing with an airtight film.
  • FIG. 1 shows a section of a radial impeller.
  • FIG. 2 shows a section of a radial impeller with enlarged front and main discs.
  • FIG. 3 shows a section A-A in figure 1.
  • FIG. 4 shows side variants of the blades.
  • Figure 5 shows a view of B on the blade of a solid sheet.
  • Figure 6 shows a view of B on a compound blade.
  • Figure 7 shows a fragment of the impeller with the location of the blades in the zone of permissible deviations from the angular pitch.
  • Fig. 9 shows a section B-B in Fig. 8 of a duct fan with one impeller and a sound-absorbing housing.
  • Figure 10 shows a section B-B in Fig.8 channel fan with two impellers and a partition connecting the long sides of the channel.
  • Fig.11 shows the remote element G in Fig.8.
  • SUBSTITUTE SHEET (RULE 26) On Fig shows a section BB in Fig.8 channel fan with two impellers and a partition connecting the short sides of the channel.
  • Fig shows a section DD in Fig.9.
  • Fig shows a section E-E in Fig.13.
  • FIG. Figure 15 shows an example of a narrow-band spectrum of sound pressure levels at a reference point in front of a fan inlet, the closest analogue.
  • On Fig shows the influence of the relative angular deviation of the slat Lt / t on the difference in sound pressure ⁇ L at the blade frequency of the claimed fan.
  • On Fig shows a comparison of the noise level at the input of the fans N2N2I, 2, 3.
  • On Fig shows a comparison of the noise level at the fan inlet - the closest analogue [4] (NoI) 5 and the claimed (Ns4) fan.
  • On Fig shows a comparison of the noise level at the output of the fan - the closest analogue [4] (JNbI), and the claimed (JNM) fan.
  • the radial impeller according to the 1st and 2nd embodiments, as shown in FIGS. 1 and 2, comprises a front 1 and a main 2 disks, vanes 3 installed between them. .
  • the input 5 of the air flow into the impeller is located in the plane formed by the leading edges of the front disc 1, and the output 6 of the air flow from the impeller is located between the outer edges of the front 1 and the main 2 discs (Fig.1,2).
  • the blades 3 are made curved back (Fig.Z). Each of the blades 3 contains a main section 7, the front edge 8 (Fig.
  • the main section 7 and the slat 10 can be made as a whole, for example, from a sheet of metal (Fig. 3, 5) or in the form of an aerodynamic profile (not shown in Fig.), And composite (Fig. 6) by attaching a slat 10 to the main part 7 of the blade 3.
  • the leading edge 11 of the slat 10 can be located in a range of angles of ⁇ 10 degrees to a plane perpendicular to the axis of rotation of the impeller 9, and the side edge 12 is at an acute angle to the leading edge 11 (figure 4), and interconnected by a smooth curve, for example, by an arc of a circle, forming the nose 13 of the slat 10.
  • the front edge 11 of the slat 10 in the projection onto a plane perpendicular to the axis of rotation of the impeller 9 is made curved, for example, along an arc of a circle (Fig.3,5,6 ), and its lateral edge 12 can be made curved, for example, with a local radius R B increasing with increasing distance from the leading edge 11 (Figs. 1, 2,4).
  • SUBSTITUTE SHEET (RULE 26) To ensure the rigidity of the slats 10 of the blades 3, if necessary, the side edges 12 of the slat 10 are connected by a ring 15 (Fig.1,2). Similar rings can be installed at the ends 16 of the blades 3, and also in addition to the already installed ring 15 on the lateral edges 12 of the slat 10 (not shown in Fig.).
  • the blade 3 can be performed with the surface of the slat 10 with smooth contours, in particular cylindrical (Fig.3,5,6), or with a steep slat 10 and the main section 7 of the blade 3 (not shown in Fig.).
  • the main section 7 of the blade 3 can be performed both with a curved, for example, cylindrical, surface, and with a flat surface.
  • the leading edge 8 of the main section 7 can be made rectilinear (Fig. 4).
  • the portion of the front disk 1 of the abutment of the blade 3 (Fig. 1) is a hyperbolic surface, the generatrix of which is the rectilinear front edge 8 of the main section 7 of the blade 3.
  • z Z / D is the relative coordinate directed along the axis of rotation 8 of the impeller in the direction from the main disk 1 to the input 4 of the impeller;
  • X XZD - relative coordinate perpendicular to the axis of rotation 8 of the impeller
  • R is the current radius of the impeller
  • D is the diameter of the impeller, equal to the diameter of the circle described by the ends 15 of the blades 3 during rotation of the impeller.
  • the radial impeller (Fig.1,2,3) contains 13 blades 3, the width H of the blades 3, equal to the distance between the front 1 and the main 2 disks at the point of their intersection with the ends 16 of the blades 3 at the exit 6 of the impeller , is 0.25 ... 0.37 of the diameter of the impeller D.
  • the main section 7 of the blades 3 is made flat, and a slat 10 adjacent to it in a section perpendicular to the axis of rotation of the impeller 9, in the form of an arc of a circle, front 11 and side 12 the edges of the slat 10 are connected in a circle, and the side edge 12 is made with a local radius R B k equal to at least 0.5 D near the front edge 11, and parallel to the axis of rotation of the impeller (i.e. equal to infinity) near the main disk 2 (Fig. .l).
  • SUBSTITUTE SHEET (RULE 26) disks can be made with an increased diameter equal to (1,1 ... 1,2) D and (l, 05 ... 1,15) D, respectively, with the formation in the meridional section between the generators of the front 1 and main 2 disks in the direction from the axis of rotation 9 to the ends 16 of the blades 3 of the impeller 3 of the non-expanding channel (figure 2).
  • the blades 3 of the impeller are preferably made with a flat main section 7 and a slat 10 with a cylindrical surface, the front edge 8 of the main part 7 of the blades 3 is made rectilinear, the nose 13 connecting the front 11 and side 12 of the edge of the slat is made in a circular arc, the front edge 11 slat 10 in the projection onto a plane perpendicular to the axis of rotation of the impeller 9, is made along an arc of a circle, and in the projection onto a plane passing through the axis of rotation of the impeller 9, the side edge 12 is made curved, with increasing local with increasing distance from the leading edge 11 radius R BK (Fig. 1, 2, 4).
  • the channel fan comprises a housing 17, an engine 18, an impeller 19, and an input manifold 20 (Fig. 8).
  • the housing 17 is made with a channel 21 bounded by the walls 22.
  • the channel 21 has an arbitrary surface shape, however, in the preferred
  • SUBSTITUTE SHEET (RULE 26) an embodiment — a cylindrical surface shape with a contour in the base in the form of a rectangle (Fig. 9) 5 trapezoids (Fig. 10), square, circle, oval, ellipse, etc. (not shown in FIG.).
  • the impeller 19 is kinematically connected with the engine 18, for example, by means of a hub 4 mounted on the main disk 2 and connected directly to the shaft 23 of the engine 18 (Fig. 8), as well as a belt one and the like. transmission (not shown in FIG.).
  • the input manifold 20 is located at the end of the housing 17 and is made with a curved profile in diametric section, with the formation of a confuser gap 24 between the surfaces of the cover disk 1 and the inlet manifold 20 (Fig.8Dl).
  • the axis of rotation 9 of the impeller 19 and the axis of symmetry of the input manifold 20 are aligned with each other.
  • the housing 17 is made in such a way that in the plane perpendicular to the axis of symmetry of the inlet manifold 20 at the installation site of the impeller 19 (Figs. 9, 10, 12), the cross-sectional area S of the channel 21 exceeds the area impeller 19 not less than 2.4
  • the walls 22 of the housing 17 can be made in the form of panels 26 containing heat-insulating and / or sound-absorbing material (Fig.9,13).
  • the panels 26 are formed by the outer 27 and the inner 28 cladding, while the inner cladding 28 is perforated, with holes 29 (Fig.13), and between the claddings 27 and 28 is sound-absorbing material 30, separated from the perforated inner cladding 28 by an airtight film 31 (Fig. 14).
  • the duct fan is equipped with a vortex suppressor made, for example, in the form of at least one flat or with a curved surface of the plate 32 located in the vortex cavity 33 formed between the inlet manifold 20 and the front disk 1 of the impeller 19 (Fig. 8).
  • the vortex suppressor plate 32 is installed in the channel 21 of the housing 17 in front of the confuser gap 24. With a rectangular section of the channel, the vortex suppressor plates 32 are located along the short side of the channel 21 (Fig. 8).
  • At least one additional impeller 34, an input manifold 20 coaxial with it, an input manifold 20 (FIGS. 10, 12), and at least one eddy suppressor made in the form of a plate 32 mounted in one of vortex cavities 33 (Fig. 8), and the ratio of the area S A * B of the cross section of the corresponding channel 21 (Fig. 10,12) to the area the impeller 19 or 34 installed therein,
  • Adjacent impellers 19 and 34 can be separated from each other by a partition 35, which can be located both between long A (Fig. 10) and between short B (Fig. 12) sides 22 of channel 21.
  • the partition 35 is perpendicular to the plane passing through the axis of rotation 9 of the impellers 19 and 34 (Fig. 12), and when the impellers 19 and 34 rotate in the same direction, tilted or perpendicular to the surface of the channel wall 21 ( figure 10).
  • the partition 35 In an inclined position, the partition 35 is connected to the walls 22 of the housing 17 so that the edge of the partition 35 is removed a greater distance from the oncoming blade 3 than from the outgoing blade 3 of the corresponding impeller 19 or 34 (Fig. U).
  • An example of a preferred embodiment is a duct fan.
  • the duct fan contains connecting flanges 25 mounted on the ends of the housing 17, the vortex suppressor plates 32 are installed in the vortex cavity 33 in front of the confuser gap 24, the walls 22 of the housing 17 are made in the form of panels 26 with heat-insulating and sound-absorbing material 30.
  • the group of inventions operates as follows. It is known that, from the point of view of noise generation, the impeller is a dividing surface: the reduction of aerodynamic noise behind the wheel does not lead to noticeable consequences for noise in front of the wheel, and vice versa.
  • the side edge 12 and the front edge 11 of the slat 10 of the blade 3 which is not adjacent to the front disk 1, generate sound waves.
  • the noise at a sufficiently remote point in front of the impeller, located, for example, on the extension of the axis 9 of the impeller, is determined by summing the sound pressure signals from all points of the front 11 and side 12 edges of all slats 10 of the blades 3. It has been experimentally established that the sound pressure signals from all points of each individual blade 3 are correlated, but for different blades, for example, adjacent blades 3 and 3A (Fig. 3, 7), not
  • SUBSTITUTE SHEET (RULE 26) correlated.
  • An example of a narrow-band spectrum of sound pressure levels at a control point in front of the input of a known fan is shown in the graph in FIG. 15, with pronounced peaks of sound pressure levels at the impeller blade frequency and its harmonics.
  • the leading edge 11 of the slat 10 of the blade 3 must have such a shape and orientation in space that the instantaneous sum of all sound pressure signals from all points of its leading edge 11 tends to zero.
  • the lateral edge 12 of the slat 10 flows around with a beveled stream, is in the shadow of the leading edge 11, and weakly affects the generation of flow noise.
  • This condition can be provided when the leading edge 11 of the slat 10 of the blade 3 is in a plane perpendicular to the axis of rotation of the impeller (hereinafter referred to as the condition of perpendicularity of the leading edge), and when placed on a straight line in the projection onto a plane perpendicular to the axis of rotation of the impeller 9, the axis 9 of the rotation of the impeller, the nose 13 of the slat 10 of the blade 3, and the point of intersection (abutment) 14 of the next along the rotation of the blade FOR with the front disk 1 (Fig. 3,7), corresponding to the angular interscapular pitch t at the input 5 of the impeller (hereinafter - condition of the angular interscapular pitch).
  • the leading edge 11 of the slat 10 can be located at a small angle, for example, ⁇ 10 degrees, to this plane.
  • the side edge 12 of the slat 10 should be “shaded” from the front edge 11, which can be achieved when the side edge 12 is under sharp angle (less than 90 degrees) to the front edge 11, and not extending beyond the line connecting the nose 13 of the slat 10 and the point 14 of the abutment of the side edge 12 to the main disk 2 (Fig.Z).
  • the effect of reducing the sound pressure level is manifested both at the fan inlet (which, according to the above arguments, is the expected effect), and at the fan outlet, which is an additional effect.
  • the leading edge 11 of the slat 10 of the blade 3 must be curved, for example, along an arc of a circle, ellipse, and other smooth curves.
  • a smooth entry into the interscapular space must be ensured, which can be achieved by adjoining the flow lines of the air flow to the lateral edge 12 of the slat 10 of the blade 3 along the tangent. For a portion of the side edge 12, this is achieved by performing the side edge 12 s
  • an impeller is installed with composite blades (Fig. 5), satisfying the condition of the angular interscapular distance /, and having a main section 8, a slat 10 with a leading edge 11 lying in a plane perpendicular to the axis of rotation of the impeller 9, and side edge 37, parallel to the axis of rotation 9 of the impeller (Fig.Z).
  • This embodiment of the blades 3 is presented in the invention [1].
  • the blade 3 is made integral (Fig. 5) with
  • SUBSTITUTE SHEET (RULE 26) a rectilinear lateral edge 38 of the slat 10, adjacent to the front edge 11 at an acute angle, mated with it along the radius (Fig.Z) and connected to the main disk 2.
  • an impeller is installed, made in accordance with this invention: the blades 3 (figure 5) are installed in accordance with the condition of the angular interscapular pitch, the blade 3 is made with a slat 10, the leading edge AND of the slat 10 is perpendicular to the axis of rotation of the impeller 9 , the lateral edge 12 of the slat 10 of the blade 3 is made with increasing local radius Rbk with distance from the leading edge (Fig. 1, 3).
  • the implementation of the lateral edge 12 of the slat 10 of the blade 3 curved with increasing local radius as you move away from the leading edge AND the slat 10 improves the aerodynamic characteristics of the impeller.
  • FIG. 19 A comparison of the noise reduction of a standard JVsI fan with fans N ° .2 and N_> 3 shown in Fig. 19 shows that fan N_> 2 has a lower noise level compared to fan N ° A, and fan JCHbZ has a lower noise level. noise level compared to fan N ⁇ > 2. It is obvious that the reduction in the noise level was achieved by observing the condition of the angular interscapular pitch t and the condition of perpendicularity of the leading edge. It is also obvious that the noise reduction of the JVs3 fan compared to the fan
  • N_> 2 is achieved due to the location of the lateral edge 37 at an acute angle to the leading edge 11 of the slat 10.
  • FIGS. 18, 20 and 21 also allow you to compare the aerodynamic and acoustic characteristics of the known and adopted as the closest analogue (fan JV ⁇ l) and claimed (fan N ° 4) channel fans.
  • Equipping the claimed channel fan with an additional impeller 34, as shown in FIG. 21, provides a doubling of capacity at the same static pressure, and for small and medium values of performance, the presence of a partition 35 between the impellers 19 and 34 leads to an increase in performance.
  • This makes it possible to use a channel fan with 2 or more impellers instead of a channel fan with 1 impeller, which opens up wide possibilities for reducing one of the dimensions of the channel fan casing.
  • the installation of the partition 35 increases the rigidity of the fan casing 17, which is especially important with a small gap between the ends 16 of the blades 3 and the walls 22 of the fan casing 17.
  • the radial impellers described in the description of this invention can be installed in duct and radial fans and compressors.
  • the claimed blades can be used in impellers made according to the invention.
  • SUBSTITUTE SHEET (RULE 26) can be used in ventilation and air conditioning systems of residential, industrial, etc. buildings and structures, as well as for moving gas in various installations.
  • SUBSTITUTE SHEET (RULE 26) 24 - confuser gap between the surfaces of the cover disk 1 and the input manifold 20;
  • D is the diameter of the impeller, equal to the diameter of the circle described by the ends 15 of the blades 3 during rotation of the impeller.
  • R is the current radius of the impeller
  • SUBSTITUTE SHEET (RULE 26) H is the width of the blades 3, equal to the distance between the front 1 and the main 2 disks at the exit 5 of the impeller;
  • Rbq is the local radius of the lateral edge 11 of the slat 9 of the blade 3.
  • t is the angular interscapular pitch;
  • t is the deviation from the angular blade frequency;
  • ⁇ L L (f) in-Ll.vsh - the difference in sound pressure (noise) level and maximum sound pressure (noise) level at the blade frequency of the impeller of a JNeI serial fan;
  • B is the length of the smaller side of the fan duct.

Description

РАДИАЛЬНОЕ РАБОЧЕЕ КОЛЕСО (ВАРИАНТЫ),
ЛОПАТКА ДЛЯ НЕГО И КАНАЛЬНЫЙ ВЕНТИЛЯТОР
С ЭТИМ РАБОЧИМ КОЛЕСОМ
Область техники
Группа изобретений относится к области вентиляторостроения, а более конкретно - к устройству радиального рабочего колеса для вентиляторов и компрессоров с низким уровнем шума, лопаткам для него, а также к канальным вентиляторам с этим рабочим колесом.
Предшествующий уровень техники
Из уровня техники известны радиальные рабочие колеса для вентиляторов и компрессоров.
Так, в заявке Европейского патентного ведомства JVk 1184574 A2, МПК F04D 29/30; F04D 29/28, дата публикации 06.03.2002 г., [1], представлено радиальное рабочее колесо, включающее основной и передний диски, лопатки рабочего колеса, размещенные между дисками и выполненные загнутыми назад, при этом рабочая лопатка оснащена участком (предкрылком), расположенным ближе к оси вращения рабочего колеса. Однако в изобретении решается задача обеспечения прочности рабочего колеса путем крепления выступающей части лопаток (предкрылка) к переднему диску, и нет сведений об акустических свойствах рабочего колеса, что затрудняет использование изобретения [1] для уменьшения шума вентилятора. В свидетельстве России на полезную модель N222978 U, «Paбoчee колесо радиального вeнтилятopa» МПК F04D 29/28, F04D 29/66, дата публикации 10.05.2002 г., [2], представлено радиальное рабочее колесо, включающее основной и передний диски, лопатки рабочего колеса, размещенные между дисками и выполненные загнутыми назад, при
ЗАМЕНЯЮЩИЙ ЛИСТ (ПРАВИЛО 26) этом лопатки выполнены плоскими с прямой передней кромкой, контактирующей с передним диском.
Представленное в описании полезной модели [2] рабочее колесо обеспечивает при его использовании в канальных вентиляторах хорошие аэродинамические и акустические характеристики вентиляторов, показанные, в частности, в Kaтaлoгe-2005 ООО «ИHHOBEHT», Москва, 2005 год, стр. 14...23, [3], что позволяет сравнивать аэродинамические и акустические характеристики рабочего колеса по данному изобретению с известным рабочим колесом. Радиальное рабочее колесо по полезной модели РФ Ns>22978 U, [2], принято за наиболее близкий аналог вариантов радиального рабочего колеса.
В заявке Европейского патентного ведомства JMa 1184574 A2, МПК F04D 29/30; F04D 29/28, дата публикации 06.03.2002 г., [1], также представлена лопатка рабочего радиального колеса, содержащая участок, предназначенный для соединения с передним диском, участок, расположенный ближе к оси вращения рабочего колеса (предкрылок), и имеющий переднюю и боковую кромки, причем передняя кромка расположена под небольшим переменным углом к плоскости, перпендикулярной оси вращения рабочего колеса, и выполнена криволинейной. Боковая кромка предкрылка лопатки практически параллельна оси вращения рабочего колеса, что, как показано ниже, приводит к увеличению шума перед входом в вентилятор по сравнению с предлагаемой лопаткой и рабочим колесом. Лопатка радиального рабочего колеса по изобретению [1] принята за наиболее близкий аналог лопатки, представленной в данной группе изобретений.
В патенте России JVfe 2287091 Cl, МIЖ F04D 29/42, дата публикации 10.11.2006 г., [4], представлен канальный вентилятор, содержащий корпус, рабочее колесо с основным и покрывным дисками,
ЗАМЕНЯЮЩИЙ ЛИСТ (ПРАВИЛО 26) между которыми размещены загнутые назад лопатки, входной коллектор, привод рабочего колеса, воздушный канал, образованный между стенками корпуса, выполненный с цилиндрической поверхностью, площадь Sк поперечного сечения воздушного канала между стенками корпуса превосходит площадь Sрк круга, описываемого концами лопаток рабочего колеса SPK=πD2/4, не менее, чем в 2,4 раза. Согласно описанию изобретения [4], в предпочтительном варианте выполнения в канальном вентиляторе установлено рабочее колесо, использующее полезную модель [2]. Однако, снижение уровня шума, излучаемого вентилятором, является одним из основных потребительских требований. Поэтому необходимо дальнейшее аэродинамическое и акустическое совершенствование вентилятора.
Канальный вентилятор, представленный в описании изобретения [4], принят за наиболее близкий аналог заявляемого канального вентилятора.
Раскрытие изобретения
Решаемой группой изобретений технической задачей является снижение уровня шума рабочего колеса и канального вентилятора при обеспечении их высоких аэродинамических характеристик.
Технический результат, достигаемый в предлагаемых вариантах рабочего колеса, по сравнению с наиболее близким аналогом [2], заключается в уменьшении уровня шума на входе в рабочее колесо.
Технический результат, достигаемый предлагаемой лопаткой по сравнению с наиболее близким аналогом [1], заключается в повышении напорной аэродинамической характеристики при снижении уровня шума рабочего колеса с такими лопатками.
Технический результат, достигаемый в канальном вентиляторе по сравнению с наиболее близким аналогом [4], состоит в снижении
ЗАМЕНЯЮЩИЙ ЛИСТ (ПРАВИЛО 26) уровня шума на входе и выходе вентилятора при сохранении его напорно-расходной характеристики.
Решение поставленной технической задачи обеспечивается при выполнении объектов группы изобретений со следующей совокупностью признаков, существенных для достижения объектами группы изобретений заявленных технических результатов.
Радиальное рабочее колесо по 1-му варианту выполнения содержит, как и наиболее близкий аналог [2], основной и передний диски, лопатки рабочего колеса, размещенные между дисками и выполненные загнутыми назад, но в отличие от наиболее близкого аналога [2], рабочая лопатка оснащена участком (предкрылком), расположенным ближе к оси вращения рабочего колеса от места примыкания основной части лопатки к поверхности переднего диска, при этом точка пересечения передней кромки следующей по ходу вращения лопатки с передним диском, носок передней кромки предкрылка и ось вращения рабочего колеса лежат на одной прямой в проекции на плоскость, перпендикулярную оси вращения рабочего колеса, а боковая кромка предкрылка расположена под острым углом к передней кромке предкрылка. Радиальное рабочее колесо по 2-му варианту выполнения содержит, как и в наиболее близком аналоге [2], основной и передний диски, лопатки рабочего колеса, размещенные между дисками и выполненные загнутыми назад, но в отличие от наиболее близкого аналога [2], каждая лопатка рабочего колеса выполнена с предкрылком, расположенным между примыканием лопатки к поверхности переднего диска и осью вращения рабочего колеса, при этом в проекции на плоскость, перпендикулярную оси вращения рабочего колеса, прямая, соединяющая ось вращения рабочего колеса и носок предкрылка, не выходит за сектор, ограниченный лучами, расположенными в диапазоне
ЗАМЕНЯЮЩИЙ ЛИСТ (ПРАВИЛО 26) ±0,05 углового шага лопаток относительно прямой, соединяющей ось вращения рабочего колеса и точку примыкания передней кромки следующей по ходу вращения лопатки к поверхности переднего диска.
Радиальное рабочее колесо по 1-му варианту выполнения характеризуется тем, что передняя кромка предкрылка лопатки расположена в плоскости, перпендикулярной оси вращения рабочего колеса.
Радиальное рабочее колесо по 1-му варианту выполнения характеризуется тем, что передняя кромка предкрылка лопатки установлена под углом ±10 град, к плоскости, перпендикулярной оси вращения рабочего.
Радиальное рабочее колесо по 1-му варианту выполнения характеризуется тем, что передняя кромка предкрылка лопатки колеса выполнена криволинейной. Радиальное рабочее колесо по 1-му варианту выполнения характеризуется тем, что передняя кромка предкрылка лопатки колеса выполнена по дуге окружности.
Радиальное рабочее колесо по 1-му варианту выполнения характеризуется тем, что участок лопатки, примыкающий к переднему диску, выполнен плоским.
При этом образующая переднего диска на участке примыкания лопаток выполнена в соответствии с уравнениями: y=(0,29±0,01)x+0,37
z=(-0,39±0,01) x-0,27
Figure imgf000007_0001
где: z=Z/D - относительная координата, направленная вдоль оси вращения рабочего колеса в направлении от основного диска к входу в рабочее колесо;
ЗАМЕНЯЮЩИЙ ЛИСТ (ПРАВИЛО 26) x=X/D - относительная координата, перпендикулярная оси вращения рабочего колеса; y=Y/D - относительная координата, перпендикулярная оси z и оси х; r= RZD - относительный радиус рабочего колеса,
R - текущий радиус рабочего колеса;
X, Y, Z- текущие координаты;
D - диаметр рабочего колеса. Кроме того, радиальное рабочее колесо по обоим вариантам выполнения характеризуется тем, что ширина лопатки на выходе из рабочего колеса равна не менее 0,25 диаметра окружности, описываемой концами лопаток рабочего колеса.
Радиальное рабочее колесо по 1-му варианту выполнения характеризуется тем, что на рабочем колесе установлено 13 лопаток.
Радиальное рабочее колесо по 2-му варианту выполнения характеризуется тем, что боковая кромка предкрылка расположена под острым углом к передней кромке предкрылка.
Радиальное рабочее колесо по 2-му варианту выполнения характеризуется тем, что передняя кромка предкрылка в сечении, перпендикулярном оси вращения рабочего колеса, выполнена по дуге окружности.
Радиальное рабочее колесо по 2-му варианту выполнения характеризуется тем, что диаметр переднего диска с равен 1,1...1,2, а диаметр основного диска равен 1,05...1,15 диаметра окружности, описываемой концами лопаток рабочего колеса, с образованием в меридиональной плоскости между образующими переднего и основного дисков в направлении от оси вращения к концам лопаток рабочего колеса не расширяющегося канала.
ЗАМЕНЯЮЩИЙ ЛИСТ (ПРАВИЛО 26) Радиальное рабочее колесо по 2-му варианту выполнения характеризуется тем, что оно оснащено, по меньшей мере, одним кольцом, соединяющим боковые кромки предкрылков лопаток.
Лопатка рабочего радиального колеса, как и в наиболее близком аналоге [1], содержит участок, предназначенный для соединения с передним диском, и участок, расположенный ближе к оси вращения рабочего колеса (предкрылок), и имеющий переднюю и боковую кромки, причем передняя кромка предкрылка выполнена криволинейной, но в отличие от наиболее близкого аналога [1], передняя кромка предкрылка расположена в плоскости, перпендикулярной оси вращения рабочего колеса, а боковая кромка - под острым углом к передней кромке, выполнена криволинейной с местным радиусом, увеличивающимся по мере удаления от передней кромки. Лопатка характеризуется тем, что передняя и боковая кромки предкрылка соединены по дуге окружности.
Лопатка характеризуется тем, что участок лопатки, предназначенный для соединения с передним диском, выполнен плоским. Канальный вентилятор, как и в наиболее близком аналоге [4], содержит корпус, рабочее колесо с основным и покрывным дисками, между которыми размещены загнутые назад лопатки, входной коллектор, привод рабочего колеса, воздушный канал, образованный между стенками корпуса, выполнен с цилиндрической поверхностью, площадь поперечного сечения воздушного канала между стенками корпуса превосходит площадь круга, описываемого концами лопаток рабочего колеса, не менее, чем в 2,4 раза, но в отличие от наиболее близкого аналога [4], каждая лопатка рабочего колеса выполнена с предкрылком, расположенным между примыканием лопатки к
ЗАМЕНЯЮЩИЙ ЛИСТ (ПРАВИЛО 26) поверхности переднего диска и осью вращения рабочего колеса, при этом в проекции на плоскость, перпендикулярную оси вращения рабочего колеса, прямая, соединяющая ось вращения рабочего колеса и носок передней кромки предкрылка, не выходит за сектор, ограниченный лучами, расположенными в диапазоне ±0,05 углового шага лопаток относительно прямой, соединяющей ось вращения рабочего колеса и точку примыкания передней кромки следующей по ходу вращения лопатки с передним диском.
Канальный вентилятор характеризуется тем, что в корпусе установлено, по меньшей мере, два рабочих колеса, между соседними рабочими колесами установлена перегородка, при этом отношение площади поперечного сечения каждого воздушного канала между стенками корпуса к площади круга, описываемого концами лопаток рабочего колеса, установленного в соответствующем канале, составляет не менее 2,4.
При этом канальный вентилятор оснащен, по меньшей мере, одним вихрегасителем, расположенным в полости между передним диском и входным коллектором.
Кроме того, контур поперечного сечения воздушного канала между стенками корпуса в сечении, перпендикулярном оси вращения рабочего колеса, выполнен в виде прямоугольника, расстояние между длинными сторонами канала превосходит диаметр рабочего колеса не менее, чем в 1,01 раза, при этом в полости между передним диском и входным коллектором вдоль короткой стороны установлен, по меньше мере, один вихрегаститель.
Контур поперечного сечения воздушного канала между стенками корпуса в сечении, перпендикулярном оси вращения рабочего колеса, может выполняться также в виде окружности или эллипса.
ЗАМЕНЯЮЩИЙ ЛИСТ (ПРАВИЛО 26) Канальный вентилятор характеризуется тем, что стенка корпуса выполнена с наружной и внутренней обшивкой, внутренняя обшивка выполнена перфорированной, а между обшивками расположен звукопоглощающий материал, отделенный от внутренней перфорированной обшивки воздухонепроницаемой пленкой.
Краткое описание фигур чертежами.
В последующем изобретения поясняются подробным описанием вариантов выполнения радиального рабочего колеса, лопатки для него, а также канального вентилятора с таким рабочим колесом со ссылками на прилагаемые чертежи, в которых:
На фиг. 1 представлен разрез радиального рабочего колеса. На фиг. 2 представлен разрез радиального рабочего колеса с увеличенными передним и основным дисками. На фиг. 3 представлен разрез A-A на фиг.1.
На фиг. 4 показаны варианты лопаток при виде сбоку. На фиг.5 показан вид Б на лопатку из цельного листа. На фиг.6 показан вид Б на составную лопатку. На фиг.7 показан фрагмент рабочего колеса с расположением лопаток в зоне допустимых отклонений от углового шага.
На фиг.8 показан продольный разрез канального вентилятора. На фиг 9 показан разрез B-B на фиг.8 канального вентилятора с одним рабочим колесом и звукопоглощающим корпусом.
На фиг.10 показан разрез B-B на фиг.8 канального вентилятора с двумя рабочими колесами и перегородкой, соединяющей длинные стороны канала.
На фиг.11 показан выносной элемент Г на фиг.8.
ЗАМЕНЯЮЩИЙ ЛИСТ (ПРАВИЛО 26) На фиг.12 показан разрез B-B на фиг.8 канального вентилятора с двумя рабочими колесами и перегородкой, соединяющей короткие стороны канала.
На фиг.13 показан разрез Д-Д на фиг.9. На фиг.14 показан разрез E-E на фиг.13.
На фиг. 15 показан пример узкополосного спектра уровней звукового давления в контрольной точке перед входом вентилятора - наиболее близкого аналога.
На фиг.16 показано влияние относительного углового отклонения предкрылка Лt/t на разницу звукового давления ΔL на лопаточной частоте заявленного вентилятора.
На фиг.17 показан график зависимости статического давления от производительности Psv=f(ζ)) вентиляторов N°2 и JSbЗ.
На фиг.18 показан график зависимости статического давления от производительности Psv=f(Q) вентиляторов JNb 15 JVbЗ и JNЬ4.
На фиг.19 показано сравнение уровня шума на входе вентиляторов N2N2I, 2, 3.
На фиг.20 показано сравнение уровня шума на входе вентилятора - наиболее близкого аналога [4] (NoI)5 и заявленного (Ns4) вентилятора. На фиг.21 показано сравнение уровня шума на выходе вентилятора - наиболее близкого аналога [4] (JNbI), и заявленного (JNM) вентилятора.
На фиг.22 представлена зависимость коэффициента статического давления ψs от коэффициента производительности φ заявленного вентилятора без пластин вихрегасителя и с пластинами вихрегасителя.
На фиг.23 представлена зависимость статического давления Рsv от производительности Q заявленного вентилятора с двумя рабочими колесами без перегородки и с перегородкой между рабочими колесами.
ЗАМЕНЯЮЩИЙ ЛИСТ (ПРАВИЛО 26) Лучшие варианты осуществления изобретений Радиальное рабочее колесо по 1-му и 2-му вариантам выполнения, как показано на фиг.l и 2, содержит передний 1 и основной 2 диски, установленные между ними лопатки 3. Рабочее колесо оснащено втулкой 4 для соединения с энергоприводом. Вход 5 воздушного потока в рабочее колесо расположен в плоскости, образованной передними кромками переднего диска 1, а выход 6 воздушного потока из рабочего колеса расположен между внешними кромками переднего 1 и основного 2 дисков (фиг.1,2). Лопатки 3 выполнены загнутыми назад (фиг.З). Каждая из лопаток 3 содержит основной участок 7, передняя кромка 8 (фиг.4) которого примыкает к переднему диску 1, и участок, расположенный ближе к оси 9 вращения рабочего колеса, называемый далее «пpeдкpылoк» 10 (фиг.1,2,4). Основной участок 7 и предкрылок 10 могут выполняться как одно целое, например, из листа металла (фиг.З, 5) или в виде аэродинамического профиля (на фиг. не показано), так и составными (фиг.6), путем присоединения предкрылка 10 к основной части 7 лопатки 3. Передняя кромка 11 предкрылка 10 может располагаться в диапазоне углов ±10 град, к плоскости, перпендикулярной оси 9 вращения рабочего колеса, а боковая кромка 12 - под острым углом к передней кромке 11 (фиг.4), и соединяются между собой плавной кривой, например, дугой окружности, образуя носок 13 предкрылка 10. Передняя кромка 11 предкрылка 10 в проекции на плоскость, перпендикулярную оси 9 вращения рабочего колеса, выполнена криволинейной, например, по дуге окружности (фиг.3,5,6), а ее боковая кромка 12 может выполняться криволинейной, например, с увеличивающимся по мере удаления от передней кромки 11 местным радиусом RБк (фиг.1 ,2,4).
ЗАМЕНЯЮЩИЙ ЛИСТ (ПРАВИЛО 26) В рабочем колесе по 1-му варианту выполнения на проекции на плоскость, перпендикулярную оси 9 вращения рабочего колеса, на одной прямой лежат ось 9 вращения рабочего колеса, носок 13 предкрылка 10 лопатки 3 и точка 14 примыкания передней кромки 8 к переднему диску 1 передней кромки 8 следующей по ходу вращения лопатки ЗА (фиг.З).
При исследовании диапазона отклонений положения носка 13 предкрылка 10 от прямой, проходящей через ось 9 вращения рабочего колеса и точку 14 примыкания передней кромки 8 следующей по ходу вращения лопатки ЗА с передним диском 1, экспериментально установлено, что в проекции на плоскость, перпендикулярную оси 9 вращения рабочего колеса, прямая, соединяющая ось 9 вращения рабочего колеса и носок 13 предкрылка 10, не выходит за сектор, ограниченный лучами, расположенными в диапазоне Δt=±0,05 углового шага t лопаток 3 относительно прямой, соединяющей ось 9 вращения рабочего колеса и точку 14 примыкания передней кромки 8 следующей по ходу вращения лопатки ЗА с передним диском 1 (фиг.7). Выполнение рабочего колеса с указанным отклонением At носка 13 предкрылка 10 от прямой, проходящей через ось 9 вращения рабочего колеса и точку 14 примыкания передней кромки 8 следующей по ходу вращения лопатки ЗА с передним диском 1 является 2-ым вариантом выполнения рабочего колеса.
При этом в обоих вариантах рабочего колеса точка на носке 13, через которую проходит указанная прямая, определяется при проведении касательной к носку 13 предкрылка 10, параллельной оси 9 рабочего колеса, а величина углового шага равна 2πpaд, поделенному на количество лопаток N в рабочем колесе: t=2л/N.
ЗАМЕНЯЮЩИЙ ЛИСТ (ПРАВИЛО 26) Для обеспечения жесткости предкрылков 10 лопаток 3 при необходимости боковые кромки 12 предкрылка 10 соединяются кольцом 15 (фиг.1,2). Аналогичные кольца могут устанавливаться на концах 16 лопаток 3, а также дополнительно к уже установленному кольцу 15 на боковых кромках 12 предкрылка 10 (на фиг. не показано).
Лопатка 3 может выполняться с поверхностью предкрылка 10 с плавными контурами, в частности цилиндрической (фиг.3,5,6), или с круткой предкрылка 10 и основного участка 7 лопатки 3 (на фиг. не показано).
Основной участок 7 лопатки 3 может выполняться как с криволинейной, например, цилиндрической, поверхностью, так и с плоской поверхностью. При выполнении основного участка 7 лопатки 3 плоским передняя кромка 8 основного участка 7 может выполняться прямолинейной (фиг.4). В этом случае участок переднего диска 1 примыкания лопатки 3 (фиг.l) представляет собой гиперболическую поверхность, образующей которой является прямолинейная передняя кромка 8 основного участка 7 лопатки 3. Образующая переднего диска 1 на участке примыкания передней кромки 8 лопатки 3 (фиг.l) может выполняться в соответствии с уравнениями: y=(0,29±0,01)x+0,37
z=(-0,39±0,01) x-0,27
Figure imgf000015_0001
где: z=Z/D - относительная координата, направленная вдоль оси 8 вращения рабочего колеса в направлении от основного диска 1 к входу 4 в рабочее колесо;
X=XZD - относительная координата, перпендикулярная оси 8 вращения рабочего колеса;
ЗАМЕНЯЮЩИЙ ЛИСТ (ПРАВИЛО 26) y=Y/D - относительная координата, перпендикулярная оси OZ и оси OX; r= R/D - относительный текущий радиус рабочего колеса,
R - текущий радиус рабочего колеса; Xf Y, Z- текущие координаты;
D - диаметр рабочего колеса, равный диаметру окружности, описываемой концами 15 лопаток 3 при вращении рабочего колеса.
Пример предпочтительного выполнение вариантов радиального рабочего колеса.
В предпочтительном варианте выполнения радиальное рабочее колесо (фиг.1,2,3) содержит 13 лопаток 3, ширина H лопаток 3, равная расстоянию между передним 1 и основным 2 дисками в месте их пересечения с концами 16 лопаток 3 на выходе 6 из рабочего колеса, составляет 0,25...0,37 диаметра рабочего колеса D. Основной участок 7 лопаток 3 выполнен плоским, а примыкающий к нему предкрылок 10 в сечении, перпендикулярном оси 9 вращения рабочего колеса, в виде дуги окружности, передняя 11 и боковая 12 кромки предкрылка 10 соединены по окружности, а боковая кромка 12 выполнена с местным радиусом RБк, равным не менее 0,5D вблизи передней кромки 11, и параллельной оси 9 вращения рабочего колеса (т.е равным бесконечности) вблизи основного диска 2 (фиг.l). В проекции на плоскость, перпендикулярную оси 9 вращения рабочего колеса, прямая, соединяющая ось 9 вращения рабочего колеса и носок 13 предкрылка 10, не выходит за сектор, ограниченный лучами, расположенными в диапазоне At=±0,05t относительно прямой, соединяющей ось 9 вращения рабочего колеса и точку пересечения передней кромки 14 следующей по ходу вращения лопатки ЗА с передним диском 1 (фиг.7), или лежит на этой прямой (фиг.З, 7). При этом передний 1 и основной 2
ЗАМЕНЯЮЩИЙ ЛИСТ (ПРАВИЛО 26) диски могут выполняться с увеличенным диаметром, равным соответственно (1,1...1,2)D и (l,05...1,15)D, с образованием в меридиональном сечении между образующими переднего 1 и основного 2 дисков в направлении от оси 9 вращения к концам 16 лопаток 3 рабочего колеса не расширяющегося канала (фиг.2).
Основной участок 7 лопаток 3 выполнен плоским с прямолинейной боковой кромкой 8, а образующая переднего диска 1 на участке примыкания боковой кромкой 8 основной части 7 лопатки 3 (фиг.l) выполнена в соответствии с уравнениями: y=(0,29dr0,01)x+0,37;
z=(-0,39±0,01) x-0,27; S=x2+y2.
Пример предпочтительного выполнение лопаток радиального рабочего колеса.
Лопатки 3 рабочего колеса в предпочтительном варианте выполнены с плоским основным участком 7 и предкрылком 10 с цилиндрической поверхностью, передняя кромка 8 основной части 7 лопатки 3 выполнена прямолинейной, носок 13, соединяющий переднюю 11 и боковую 12 кромки предкрылка, выполнен по дуге окружности, передняя кромка 11 предкрылка 10 в проекции на плоскость, перпендикулярную оси 9 вращения рабочего колеса, выполнена по дуге окружности, а в проекции на плоскости, проходящую через ось 9 вращения рабочего колеса, боковая кромка 12 выполнена криволинейной, с увеличивающимся по мере удаления от передней кромки 11 местным радиусом RБK (фиг.l, 2, 4).
Канальный вентилятор содержит корпус 17, двигатель 18, рабочее колесо 19 и входной коллектор 20 (фиг.8). Корпус 17 выполнен с каналом 21, ограниченным стенками 22. В общем случае канал 21 имеет произвольную форму поверхности, однако в предпочтительном
ЗАМЕНЯЮЩИЙ ЛИСТ (ПРАВИЛО 26) варианте выполнения - цилиндрическую форму поверхности с контуром в основании в виде прямоугольника (фиг.9)5 трапеции (фиг.10), квадрата, окружности, овала, эллипса и т.п. (на фиг. не показано).
Рабочее колесо 19 содержит передний 1 и основной 2 диски, размещенные между ними лопатки 3, загнутые назад относительно направления вращения колеса (фиг.З), каждая лопатка 3 выполнена с предкрылком 10, расположенным между примыканием лопатки 3 к поверхности переднего диска 1 и осью 9 вращения рабочего колеса (фиг.1,2), при этом в проекции на плоскость, перпендикулярную оси 9 вращения рабочего колеса 19, прямая, соединяющая ось 9 вращения рабочего колеса 19 и носок 13 предкрылка 10, не выходит за сектор, ограниченный лучами, расположенными в диапазоне At=±0,05 углового шага t лопаток 3 относительно прямой, соединяющей ось 9 вращения рабочего колеса 19 и точку 14 пересечения передней кромки 11 следующей по ходу вращения лопатки ЗА с передним диском 1 (фиг.7). Рабочее колесо 19 кинематически связано с двигателем 18, например, посредством ступицы 4, закрепленной на основном диске 2 и соединенной непосредственно с валом 23 двигателя 18 (фиг.8), а также ременной и т.п. передачей (на фиг. не показано). Входной коллектор 20 расположен в торце корпуса 17 и выполнен с криволинейным профилем в диаметральном сечении, с образованием конфузорного зазора 24 между поверхностями покрывного диска 1 и входного коллектора 20 (фиг.8Дl). Ось 9 вращения рабочего колеса 19 и ось симметрии входного коллектора 20 соосны между собой. Корпус 17 выполнен таким образом, что в плоскости, перпендикулярной оси симметрии входного коллектора 20 в месте установки рабочего колеса 19 (фиг.9, 10, 12) площадь S поперечного сечения канала 21 превосходит площадь
Figure imgf000018_0001
рабочего колеса 19 не менее, чем в 2,4
ЗАМЕНЯЮЩИЙ ЛИСТ (ПРАВИЛО 26) раза. Для соединения с воздуховодами и другим вентиляционным оборудованием на торцах корпуса 1 закреплены соединительные фланцы 25 (фиг.8, 9, 10, 12).
Стенки 22 корпуса 17 могут выполняться в виде панелей 26, содержащих теплоизоляционный и/или звукопоглощающий материал (фиг.9,13). Панели 26 образованы наружной 27 и внутренней 28 обшивками, при этом внутренняя обшивка 28 выполнена перфорированной, с отверстиями 29 (фиг.13), а между обшивками 27 и 28 расположен звукопоглощающий материал 30, отделенный от перфорированной внутренней обшивки 28 воздухонепроницаемой пленкой 31 (фиг.14).
Канальный вентилятор оснащен вихрегасителем, выполненным например, в виде по меньшей мере, одной плоской или с криволинейной поверхностью пластины 32, расположенной в вихревой полости 33, образованной между входным коллектором 20 и передним диском 1 рабочего колеса 19 (фиг.8). Пластина 32 вихрегасителя установлена в канале 21 корпуса 17 перед конфузорным зазором 24. При прямоугольном сечении канала пластины 32 вихрегасителя располагаются вдоль короткой стороны канала 21 (фиг.8). В корпусе 17 канального вентилятора может устанавливаться, по меньшей мере, одно дополнительное рабочее колесо 34, соосный с ним входной коллектор 20 (фиг.10, 12), и по меньшей мере, один вихрегаситель, выполненный в виде пластины 32, установленный в одной из вихревых полостей 33 (фиг.8), а отношение площади S=A*B поперечного сечения соответствующего канала 21 (фиг.10,12) к площади
Figure imgf000019_0001
установленного в нем рабочего колеса 19 или 34,
составляет не менее 2,4: S/SPк ≥2,4. При этом длина В меньшей стороны, по меньшей мере, одного канала 21, превосходит диаметр D
ЗАМЕНЯЮЩИЙ ЛИСТ (ПРАВИЛО 26) соответствующего рабочего колеса 19 или 34 (а при выполнении рабочего колеса с увеличенными дисками, фиг.2 - диаметр большего из дисков) не меньше, чем 1, 01 раза: B/D≥l,01. Уменьшение зазора между стенкой канала 21 и рабочим колесом 19 (или дисками 1, 2) ограничено возможными технологическими погрешностями изготовления вентилятора.
Соседние рабочие колеса 19 и 34 могут отделяться друг от друга перегородкой 35, которая может располагаться как между длинными А (фиг.10), так и между короткими В (фиг.12) сторонами 22 канала 21. При вращении рабочих колес 19 и 34 в разных направлениях перегородка 35, как правило, располагается перпендикулярно плоскости, проходящей через оси 9 вращения рабочих колес 19 и 34 (фиг.12), а при вращении рабочих колес 19 и 34 в одном направлении - под наклоном или перпендикулярно к поверхности стенки канала 21 (фиг.10). При наклонном положении перегородка 35 соединена со стенками 22 корпуса 17 таким образом, что кромка перегородки 35 удалена на большее расстояние от набегающей лопатки 3, чем от уходящей лопатки 3 соответствующего рабочего колеса 19 или 34 (фиг.Ю). Пример предпочтительного варианта выполнение канального вентилятора.
В предпочтительном варианте выполнения канальный вентилятор содержит установленные на торцах корпуса 17 соединительные фланцы 25, пластины 32 вихрегасителя установлены в вихревой полости 33 перед конфузорным зазором 24, стенки 22 корпуса 17 выполнены в виде панелей 26 с теплоизоляционным и звукопоглощающим материалом 30. В плоскости, перпендикулярной оси 9 вращения рабочих колес 19 и/или 34 в месте их установки соотношение длины В короткой стороны канала 21 с прямоугольным поперечным сечением к диаметру D
ЗАМЕНЯЮЩИЙ ЛИСТ (ПРАВИЛО 26) рабочего колеса 19 и/или 34 выполнено равным BZD=I, 01...1,05. Диаметры D рабочих колес 19 и 34 выполнены одинаковыми и оснащены собственными двигателем 18 и соосным входным коллектором 20. Каждое рабочее колесо 19 и 34 содержит 13 лопаток 3 шириной H=(0,25...0,37)D, каждая из лопаток 3 выполнена с предкрылком 10, расположенным между примыканием лопатки 3 к поверхности переднего диска 1 и осью 9 вращения, при этом в проекции на плоскость, перпендикулярную оси 9 вращения рабочего колеса 19, прямая, соединяющая ось 9 вращения рабочего колеса 19 и носок 13 предкрылка 10, не выходит за сектор, ограниченный лучами, расположенными в диапазоне At =±0,05t относительно прямой, соединяющей ось 9 вращения рабочего колеса 19 и точку 14 пересечения с передним диском 1 передней кромки следующей по ходу вращения лопатки ЗА.
Группа изобретений функционирует следующим образом. Известно, что, с точки зрения генерации шума, рабочее колесо является разделительной поверхностью: снижение аэродинамического шума за колесом не приводит к заметным последствиям для шума перед колесом, и наоборот. При вращении рабочего колеса боковая кромка 12 и не примыкающая к переднему диску 1 передняя кромка 11 предкрылка 10 лопатки 3 генерируют звуковые волны. Шум в достаточно удаленной точке перед рабочим колесом, расположенной, например, на продолжении оси 9 рабочего колеса, определяется суммированием сигналов звукового давления от всех точек передних 11 и боковых 12 кромок всех предкрылков 10 лопаток 3. Экспериментально установлено, что сигналы звуковых давлений от всех точек каждой отдельной лопатки 3 коррелированны, а для разных лопаток, например соседних лопаток 3 и ЗА (фиг.З, 7), не
ЗАМЕНЯЮЩИЙ ЛИСТ (ПРАВИЛО 26) коррелированны. Пример узкополосного спектра уровней звукового давления в контрольной точке перед входом известного вентилятора представлен на графике на фиг.15, с ярко выраженными пиками уровней звукового давления на лопаточной частоте рабочего колеса и ее гармониках.
Следовательно, в каждый момент времени сигналы звукового давления от всех точек передней кромки 11 предкрылка 10 лопатки 3 складываются с учетом амплитуд и фаз распространения. Поэтому передняя кромка 11 предкрылка 10 лопатки 3 должна иметь такую форму и ориентацию в пространстве, чтобы мгновенная сумма всех сигналов звукового давления от всех точек ее передней кромки 11 стремилась к нулю. Для синусоидального сигнала это означает, что фаза сигналов звукового давления вдоль передней кромки 11 предкрылка 10 лопатки 3 должна меняться на один период. При этом боковая кромка 12 предкрылка 10 обтекается скошенным потоком, находится в тени передней кромки 11 и слабо влияет на генерацию шумов обтекания.
Это условие можно обеспечить при положении передней кромки 11 предкрылка 10 лопатки 3 в плоскости, перпендикулярной оси 9 вращения рабочего колеса (далее - условие перпендикулярности передней кромки), и при расположении на одной прямой в проекции на плоскость, перпендикулярную оси 9 вращения рабочего колеса, оси 9 вращения рабочего колеса, носка 13 предкрылка 10 лопатки 3, и точки 14 пересечения (примыкания) следующей по ходу вращения лопатки ЗА с передним диском 1 (фиг.3,7), соответствующей угловому межлопаточному шагу t на входе 5 в рабочее колесо (далее - условие углового межлопаточного шага).
В рабочих колесах, представленных в аналогах [1,2] эти условия не соблюдается, что приводит к возникновению лопаточной частоты (фиг.15), в значительной мере определяющей шум рабочего колеса.
ЗАМЕНЯЮЩИЙ ЛИСТ (ПРАВИЛО 26) Поскольку аэродинамические и акустические характеристики рабочего колеса можно исследовать только при установке рабочего колеса в корпус, то экспериментальная проверка влияния на акустические характеристики условий перепендикулярности передней кромки и углового межлопаточного шага выполнялась при установке в корпус заявленного рабочего колеса. При этом сравнивались аэродинамические и акустические характеристики серийного канального вентилятора [4] с серийным рабочим колесом [2] (обозначенного на графиках на фиг.18...21 как вентилятор N°l) и заявленного рабочего колеса и вентилятора, обозначенного на графиках на фиг. 18...21 как вентилятор N°4.
Установлено, что для снижения шума более важным является соблюдение условия углового межлопаточного шага t, чем расположение передней кромки 11 в плоскости, перпендикулярной оси 9 вращения рабочего колеса. Поэтому передняя кромка 11 предкрылка 10 может располагаться под небольшим углом, например, ±10 град., к этой плоскости.
Кроме того, для исключения влияния боковой кромки 12 на генерацию шума в любой точке, расположенной перед входом 5 в рабочее колесо, боковая кромка 12 предкрылка 10 должна располагаться «в тeни» от передней кромки 11, что можно обеспечить при расположении боковой кромки 12 под острым углом {меньше 90 град) к передней кромке 11, и не выходящей за линию, соединяющую носок 13 предкрылка 10 и точку 14 примыкания боковой кромки 12 к основному диску 2 (фиг.З).
Приведенные доводы подтверждают существенность признаков, включенных в формулу изобретения 1-ого варианта радиального рабочего колеса.
ЗАМЕНЯЮЩИЙ ЛИСТ (ПРАВИЛО 26) Сравнение акустических характеристик вентиляторов с известным и заявленными вариантами рабочих колес в области максимальной производительности показано на фиг.16, 20 и 21 на графиках ΔL=F(f), где/, кГц - частота шума с логарифмической шкалой, AL, дБ - разница уровня звукового давления (шума) вентилятора L(f)в на заданной частоте / и максимального уровня звукового давления (шума ) Lд.вжsi серийного вентилятора NsI на лопаточной частоте (который является определяющим для шума вентилятора) колеса вентилятора JVaI: AL=L(J) в-Lл.вжsь Чем больше модуль величины AL, тем ниже уровень шума, причем снижение уровня шума на AL=-6 дБ соответствует снижению шума в 2 раза, а при снижении шума на AL=-10 дБ уровень шума снижается в 3 раза по сравнению с максимальным уровнем шума вентилятора JVb 1 на лопаточной частоте его рабочего колеса (соответствующем на графике на фиг.19, 20 и 21 AL=O дБ), т.е становится практически незаметным. При этом на графиках на фиг.20 и 21 представлена зависимость AL=F(P вентиляторов с рабочим колесом, выполненным по 1-му варианту, а на фиг.16 - с рабочим колесом, выполненным по 2-му варианту.
Как следует из графиков ΔL=F(f) на фиг.20 и 21, уровень звукового давления на лопаточной частоте на входе у вентилятора N°4 с рабочим колесом, выполненным по 1-му варианту меньше примерно в 2 раза (AL=-6 дБ), чем у вентилятора Ns 1 с рабочим колесом, принятым за наиболее близкий аналог [2]. При этом эффект снижения уровня звукового давления проявляется как на входе в вентилятор (что согласно приведенным выше доводам является ожидаемым эффектом), так и на выходе из вентилятора, что является дополнительным эффектом.
ЗАМЕНЯЮЩИЙ ЛИСТ (ПРАВИЛО 26) Представленный график AL=F(f) на фиг.16, полученный экспериментально для вентилятора с рабочим колесом по 2-му варианту, показывает, что отклонения носков 13 предкрылка 10 относительно прямой, соединяющей ось вращения 9 рабочего колеса с точкой 14 примыкания передней кромки 8 рабочего колеса к переднему диску 1 в диапазоне углов At=±0,05 град, модуль разницы уровня звукового давления AL изменяется незначительно, с достижением максимума в области расположения оси вращения 9, носка 13 предкрылка и точки 14 примыкания на одной прямой, соответствующей выполнению рабочего колеса по 1-му варианту. Это обстоятельство является существенным, поскольку расширяет диапазон геометрических параметров рабочего колеса, и определяет 2-ой вариант радиального рабочего колеса.
Выполнение рабочего колеса с, по меньшей мере, одним кольцом 15, соединяющим боковые кромки 12 предкрылка 10 увеличивает жесткость предкрылков 10 лопаток 3, что снижает их деформацию и препятствует выходу носков 13 предкрылков за пределы диапазона At=±0,05 град.
Для соблюдения условия углового межлопаточного шага t в проекции на плоскость, перпендикулярную оси 9 вращения рабочего колеса, передняя кромка 11 предкрылка 10 лопатки 3 должна выполняться криволинейной, например, по дуге окружности, эллипса и других гладких кривых. Однако с точки зрения обеспечения хороших аэродинамических характеристик рабочего колеса должен быть обеспечен плавный вход в межлопаточное пространство, что можно достичь при примыкании линий тока воздушного потока к боковой кромке 12 предкрылка 10 лопатки 3 по касательной. Для части боковой кромки 12 это обеспечивается при выполнении боковой кромки 12 с
ЗАМЕНЯЮЩИЙ ЛИСТ (ПРАВИЛО 26) увеличивающимся по величине местным радиусом RБK по мере удаления от передней кромки 11, вплоть до бесконечности, когда боковая кромка 12 расположена по прямой, параллельной оси 9 вращения рабочего колеса. Кроме того, в межлопаточном канале должно обеспечиваться плавное расширение по потоку с оптимальной диффузорностью.
Приведенные доводы определяют существенность признаков, указанных в формуле изобретения лопатки.
Для исследования влияния формы лопаток 3 рабочего колеса на его акустические и аэродинамические характеристики проведены испытания 4-х канальных вентиляторов с рабочими колесами одного диаметра и с равным количеством лопаток 3, размещенных в корпусах одного размера с квадратным поперечным сечением канала 21. Корпуса выполнены с размерами, представленными в Каталоге [3] для вентилятора типа «УHИBEHT-2-2»,
В качестве 1-го вентилятора испытан серийно выпускающийся вентилятор типа «УHИBEHT-2-2» с рабочим колесом с плоскими лопатками 3, выполненными в соответствии с полезной моделью [2] и изобретением [4], и не имеющими предкрылка, с внутренней боковой кромкой 36, параллельной оси 9 вращения рабочего колеса (фиг.4).
Во 2-ом вентиляторе установлено рабочее колесо с составными лопатками (фиг.5), удовлетворяющими условию углового межлопаточного расстояния /, и имеющими основной участок 8, предкрылок 10 с передней кромкой 11, лежащей в плоскости, перпендикулярной оси 9 вращения рабочего колеса, и боковой кромкой 37, параллельной оси 9 вращения рабочего колеса (фиг.З). Такое выполнение лопаток 3 представлено в изобретении [1].
В 3-eм вентиляторе обеспечивается условие углового межлопаточного расстояния t, лопатка 3 выполнена составной (фиг.5) с
ЗАМЕНЯЮЩИЙ ЛИСТ (ПРАВИЛО 26) прямолинейной боковой кромкой 38 предкрылка 10, примыкающей к передней кромке 11 под острым углом, сопряженной с ней по радиусу (фиг.З) и соединяющейся с основным диском 2.
В 4-ом вентиляторе установлено рабочее колесо, выполненное в соответствии с данным изобретением: лопатки 3 (фиг.5) установлены в соответствии с условием углового межлопаточного шага, лопатка 3 выполнена с предкрылком 10, передняя кромка И предкрылка 10 перпендикулярна оси 9 вращения рабочего колеса, боковая кромка 12 предкрылка 10 лопатки 3 выполнена с увеличивающимся местным радиусом Rбк по мере удаления от передней кромки (фиг.l, 3).
Для сравнения аэродинамических характеристик вентиляторов и, следовательно, рабочих колес по результатам испытаний построены представленные на фиг.17 и фиг.18 графики зависимости статического давления Рsv от производительности Q вентилятора: Psv=F(Q). Как следует из графика
Figure imgf000027_0001
на фиг.17, аэродинамические характеристики вентиляторов N->2 и JSfeЗ, отличающихся выполнением боковой кромки 12 предкрылка 10 лопаток 3, практически одинаковые, т.е. выполнение боковой кромки 12 параллельной оси 9 рабочего колеса или расположенной под углом к передней кромке 11 предкрылка 10 слабо влияет на аэродинамические характеристики рабочего колеса. Поэтому в дальнейшем сравнивались аэродинамические характеристики рабочих колес с лопатками 3 без предкрылка (вентилятор N°l), с лопатками 3 с предкрылком 10 со скошенной прямолинейной боковой кромкой 38 (вентилятор ЖЗ), и с боковой кромкой 12 с переменным радиусом Rбк (вентилятор N°4).
Из представленного на фиг.18 графика
Figure imgf000027_0002
следует, что канальный вентилятор N°l в области средних и больших производительностей по сравнению с вентиляторами NsЗ и N°4 не имеет существенных преимуществ по величине статического давления, и
ЗАМЕНЯЮЩИЙ ЛИСТ (ПРАВИЛО 26) близок к вентилятору N°4 с предлагаемым рабочим колесом. В области малых производительностей вентиляторы N°3 и N°4 обеспечивают более высокое статическое давление по сравнению с серийным вентилятором Ns I, причем вентилятор N_>4 обеспечивает более высокое статическое давление во всем диапазоне производительностей по сравнению с вентилятором JVаЗ.
Таким образом, выполнение боковой кромкой 12 предкрылка 10 лопатки 3 криволинейной с увеличивающимся местным радиусом по мере удаления от передней кромки И предкрылка 10 обеспечивает улучшение аэродинамических характеристик рабочего колеса.
Сравнение акустических характеристик вентиляторов NaNs 1,2,3 и 4 в области максимальной производительности показано на фиг.19, 20 и 21 на графиках ΔL=F(f).
Сравнение снижения уровня шума серийного вентилятора JVsI с вентиляторами N°.2 и N_>3, представленное на фиг.19, показывает, что вентилятор N_>2 имеет более низкий уровень шума по сравнению с вентилятором N°Л, а вентилятор JЧbЗ - более низкий уровень шума по сравнению с вентилятором N<>2. Очевидно, что снижение уровня шума достигнуто за счет соблюдения условия углового межлопаточного шага t и условия перпендикулярности передней кромки. Также очевидно, что снижение уровня шума вентилятора JVsЗ по сравнению с вентилятором
N_>2 достигается за счет расположения боковой кромки 37 под острым углом к передней кромке 11 предкрылка 10.
Представленное на фиг.20 сравнение акустических характеристик на входе вентилятора N°4 с предлагаемым в изобретении рабочим колесом, и серийного вентилятора NsI, показывает, что шум вентилятора N°4 заметно ниже.
Измерение уровней шума на выходе вентиляторов N0I и Ns4, представленное на фиг.21 на графике ΔL=F(f), показало, что благодаря
ЗАМЕНЯЮЩИЙ ЛИСТ (ПРАВИЛО 26) улучшению аэродинамики межлопаточных каналов колеса с лопатками 3 с предкрылками 10 происходит также снижение уровней шума и на выходе из рабочего колеса.
Достижение технического результата по снижению шума и аэродинамике было подтверждено также при выполнении рабочих колес и лопаток, представленных в данном изобретении, на вентиляторах с рабочими колесами других диаметров, в частности, на вентиляторе N°6,3, геометрические характеристики которого приведены в Каталоге [3]. Таким образом, выполнение лопаток 3 с соблюдением условий углового межлопаточного шага и перпендикулярности передних кромок 11 предкрылков обеспечивает снижение уровня шума (фиг.19,20,21) рабочего колеса, что подтверждает существенность данных признаков для достижения рабочим колесом технического результата по снижению шума. Выполнение лопатки с переменным местным радиусом Rбк, увеличивающимся по мере удаления от передней кромки 10, обеспечивает снижение уровня шума и повышение аэродинамических характеристик рабочего колеса (фиг.18), что подтверждает существенность признаков предлагаемой лопатки рабочего колеса.
Проведенные выше графики на фиг.18, 20 и 21 позволяют также сравнить аэродинамические и акустические характеристики известного и принятого за наиболее близкий аналог (вентилятор JVГзl) и заявленного (вентилятор N°4) канальных вентиляторов. Аэродинамические характеристики вентиляторов JVbI и N°4, как показано на фиг.18 на графике Psv=F(Q), близки между собой, в то время, как уровень шума канального вентилятора Ns4 с заявленным рабочим колесом снижается не только на входе (фиг.20), но и на выходе (фиг.21). Снижение уровня шума на выходе, вызванное, вероятно,
ЗАМЕНЯЮЩИЙ ЛИСТ (ПРАВИЛО 26) улучшением аэродинамики межлопаточных каналов колеса с лопатками 3 с предкрылками 10, является дополнительным эффектом, получаемым при использовании заявленного рабочего колеса в канальном вентиляторе, поскольку, как отмечено выше, снижение аэродинамического шума перед рабочим колеса не должно приводить к заметным последствиям для шума после рабочего колеса.
Оснащение заявленного канального вентилятора пластинами 32 вихрегасителя, установленными в вихревой полости 33, как показано на фиг.20, приводит к повышению коэффициента статического давления при одинаковом коэффициенте производительности. Оснащение заявленного канального вентилятора дополнительным рабочим колесом 34, как показано на фиг.21, обеспечивает удвоение производительности при одинаковой величине статического давления, причем при малых и средних величинах производительности наличие перегородки 35 между рабочими колесами 19 и 34 приводит к увеличению производительности. Это позволяет вместо канального вентилятора с 1- им рабочим колесом использовать канальный вентилятор с 2-мя и более рабочими колесами, что открывает широкие возможности по уменьшению одного из габаритов корпуса канального вентилятора. В то же время установка перегородки 35 увеличивает жесткость корпуса 17 вентилятора, что особенно важно при малом зазоре между концами 16 лопаток 3 и стенками 22 корпуса 17 вентилятора.
Промышленная применимость Радиальные рабочие колеса, представленные в описании данного изобретения, могут устанавливаться в канальных и радиальных вентиляторах и компрессорах. Заявленные лопатки могут использоваться в выполненных согласно изобретению рабочих колесах. Канальные вентиляторы с одним, двумя и более рабочими колесами
ЗАМЕНЯЮЩИЙ ЛИСТ (ПРАВИЛО 26) могут быть использованы в системах вентиляции и кондиционирования жилых, производственных и т.п. зданиях и сооружениях, а также для перемещения газа в различных установках.
ЗАМЕНЯЮЩИЙ ЛИСТ (ПРАВИЛО 26) ПЕРЕЧЕНЬ ПОЗИЦИЙ И ОБОЗНАЧЕНИЙ К ОПИСАНИЮ ГРУППЫ ИЗОБРЕТЕНИЙ «PAДИAЛЬHOE РАБОЧЕЕ КОЛЕСО (ВАРИАНТЫ), ИХ ЛОПАТКИ И КАНАЛЬНЫЙ ВЕНТИЛЯТОР С
ЭТИМ РАБОЧИМ KOЛECOM» 1 - передний диск;
2 - основной диск;
3 - лопатки, установленные между передним 1 и основным 2 дисками; ЗА — следующая по направлению вращения лопатка 3;
4 - втулка рабочего колеса; 5 - вход в рабочее колесо;
6 - выход из рабочего колеса;
7 - основной участок лопатки 3;
8 - передняя кромка основного участка 6 лопатки 3;
9 - ось вращения рабочего колеса; 10 - предкрылок;
11 - передняя кромка предкрылка 10;
12 - боковая кромка предкрылка 10;
13 - носок предкрылка 10;
14 - точка соединения передней кромки лопатки 3 с передним диском 2; 15 - кольцо, соединяющее боковые кромки 12 предкрылка 10;
16 - концы лопаток 3 рабочего колеса;
17 - корпус канального вентилятора;
18 - двигатель;
19 - рабочее колесо; 20 - входной коллектор;
21 - канал в корпусе 17;
22 - стенки корпуса 17;
23 - вал двигателя 18;
ЗАМЕНЯЮЩИЙ ЛИСТ (ПРАВИЛО 26) 24 - конфузорный зазор между поверхностями покрывного диска 1 и входного коллектора 20;
25 - соединительный фланец;
26 - звукопоглощающие панели; 27 - наружная обшивка;
28 - внутренняя обшивка;
29 — перфорация на внутренней обшивке;
30 - звукопоглощающий материал;
31 - воздухонепроницаемая пленка; 32 — пластина вихрегасителя;
33 - вихревая полость;
34 - дополнительное рабочее колесо;
35 - перегородка между соседними рабочими колесами; 36 - 37 - 38 -
X, Y, Z- текущие координаты;
D - диаметр рабочего колеса, равный диаметру окружности, описываемой концами 15 лопаток 3 при вращении рабочего колеса.
R — текущий радиус рабочего колеса; x=X/D - относительная координата, перпендикулярная оси 8 вращения рабочего колеса; y=Y/D - относительная координата, перпендикулярная оси OZ и оси OX; z=Z/D - относительная координата, направленная вдоль оси 8 вращения рабочего колеса в направлении от основного диска 2 к входу 4 в рабочее колесо; r= RZD - относительный радиус рабочего колеса,
ЗАМЕНЯЮЩИЙ ЛИСТ (ПРАВИЛО 26) H - ширина лопаток 3, равная расстоянию между передним 1 и основным 2 дисками на выходе 5 из рабочего колеса;
Rбк - величина местного радиуса боковой кромки 11 предкрылка 9 лопатки 3. t - угловой межлопаточный шаг; t - отклонение от угловой лопаточной частоты;
Рsv - статическое давление вентилятора;
Q - производительность вентилятора.
ΔL=L(f)в-Lл.вш - разница уровня звукового давления (шума) и максимального уровня звукового давления (шума) на лопаточной частоте рабочего колеса серийного вентилятора JNeI;
/ - частота, кГц;
L(f)в - уровень звукового давления исследуемого вентилятора на заданной частоте/; Lлвмsi - максимальный уровень звукового давления серийного вентилятора JVTe 1 на лопаточной частоте.
В - длина меньшей стороны канала вентилятора.
А - длина большей стороны вентилятора
ЗАМЕНЯЮЩИЙ ЛИСТ (ПРАВИЛО 26)

Claims

ФОРМУЛА ИЗОБРЕТЕНИЯ
1. Радиальное рабочее колесо, включающее основной и передний диски, лопатки рабочего колеса, размещенные между дисками и выполненные загнутыми назад, отличающийся тем, что рабочая
5 лопатка оснащена предкрылком
2. , расположенным ближе к оси вращения рабочего колеса от места примыкания основной части лопатки к поверхности переднего диска, при этом точка пересечения передней кромки следующей по ходу вращения лопатки с передним диском, носок передней кромки ιо предкрылка и ось вращения рабочего колеса лежат на одной прямой в проекции на плоскость, перпендикулярную оси вращения рабочего колеса, а боковая кромка предкрылка расположена под острым углом к передней кромке предкрылка.
3. Радиальное рабочее колесо по п.l, отличающееся тем, что 15 передняя кромка предкрылка лопатки расположена в плоскости, перпендикулярной оси вращения рабочего колеса.
4. Радиальное рабочее колесо по п.l, отличающееся тем, что передняя кромка предкрылка лопатки установлена под углом ±10 град, к плоскости, перпендикулярной оси вращения рабочего.
20 5. Радиальное рабочее колесо по п.l, отличающееся тем, что передняя кромка предкрылка лопатки колеса выполнена криволинейной.
6. Радиальное рабочее колесо по п.4, отличающееся тем, что передняя кромка предкрылка лопатки колеса выполнена по дуге
25 ОКРУЖНОСТИ.
7. Радиальное рабочее колесо по п.l, отличающееся тем, что участок лопатки, примыкающий к переднему диску, выполнен плоским.
ЗАМЕНЯЮЩИЙ ЛИСТ (ПРАВИЛО 26)
8. Радиальное рабочее колесо по п.6, отличающееся тем, что образующая переднего диска на участке примыкания лопаток выполнена в соответствии с уравнениями: y=(0,29±0,01)x+0,37
5 z=(-0,39± 0,01) x-0,27
где: z=Z/D - относительная координата, направленная вдоль оси вращения рабочего колеса в направлении от основного диска к входу в рабочее колесо; ιо x=X/D — относительная координата, перпендикулярная оси вращения рабочего колеса; y=YZD - относительная координата, перпендикулярная оси z и оси х; 15 r= RZD - относительный радиус рабочего колеса,
R — текущий радиус рабочего колеса;
X, Yy Z- текущие координаты;
D - диаметр рабочего колеса.
9. Радиальное рабочее колесо по любому из п.l или п.2 или п.4 20 или п.6, отличающееся тем, что ширина лопатки на выходе из рабочего колеса равна не менее 0,25 диаметра окружности, описываемой концами лопаток рабочего колеса.
10. Радиальное рабочее колесо по любому из п.l или п.2 или п.4 или п.6, отличающееся тем, что на рабочем колесе установлено 13
25 лопаток.
11. Лопатка рабочего радиального колеса, содержащая участок, предназначенный для соединения с передним диском, и участок, расположенный ближе к оси вращения рабочего колеса (предкрылок), и
ЗАМЕНЯЮЩИЙ ЛИСТ (ПРАВИЛО 26) имеющий переднюю и боковую кромки, причем передняя кромка предкрылка выполнена криволинейной, отличающаяся тем, что передняя кромка предкрылка расположена в плоскости, перпендикулярной оси вращения рабочего колеса, а боковая кромка - 5 под острым углом к передней кромке, выполнена криволинейной с местным радиусом, увеличивающимся по мере удаления от передней кромки.
12. Лопатка по п.10, отличающаяся тем, что передняя и боковая кромки предкрылка соединены по дуге окружности. ιо
13. Лопатка по п.10, отличающаяся тем, что участок лопатки, предназначенный для соединения с передним диском, выполнен прямым.
14. Радиальное рабочее колесо, включающее основной и передний диски, лопатки, размещенные между дисками и выполненные
15 загнутыми назад относительно направления вращения, отличающееся тем, что каждая лопатка рабочего колеса выполнена с предкрылком, расположенным между примыканием лопатки к поверхности переднего диска и осью вращения рабочего колеса, при этом в проекции на плоскость, перпендикулярную оси вращения рабочего колеса, прямая,
20 соединяющая ось вращения рабочего колеса и носок предкрылка, не выходит за сектор, ограниченный лучами, расположенными в диапазоне ±0,05 углового шага лопаток относительно прямой, соединяющей ось вращения рабочего колеса и точку примыкания передней кромки следующей по ходу вращения лопатки к поверхности переднего диска.
25 15. Радиальное рабочее колесо по п.l, отличающееся тем, что боковая кромка предкрылка расположена под острым углом к передней кромке предкрылка.
ЗАМЕНЯЮЩИЙ ЛИСТ (ПРАВИЛО 26)
16. Радиальное рабочее колесо по п.l, отличающееся тем, что передняя кромка предкрылка в сечении, перпендикулярном оси вращения рабочего колеса, выполнена по дуге окружности.
17. Радиальное рабочее колесо по п.l, отличающееся тем, что 5 диаметр переднего диска с равен 1,1...1,2, а диаметр основного диска равен 1,05...1,15 диаметра окружности, описываемой концами лопаток рабочего колеса, с образованием в меридиональной плоскости между образующими переднего и основного дисков в направлении от оси вращения к концам лопаток рабочего колеса не расширяющегося ю канала.
18. Радиальное рабочее колесо по п.l или п.4, отличающееся тем, что ширина лопатки на выходе из рабочего колеса равна не менее 0,25 диаметра окружности, описываемой концами лопаток рабочего колеса.
15 19. Радиальное рабочее колесо по п.l отличающееся тем, что рабочее колесо оснащено, по меньшей мере, одним кольцом, соединяющим боковые кромки предкрылков лопаток.
20. Канальный вентилятор, содержащий корпус, рабочее колесо с основным и покрывным дисками, между которыми размещены
20 загнутые назад лопатки, входной коллектор, привод рабочего колеса, воздушный канал, образованный между стенками корпуса, выполнен с цилиндрической поверхностью, площадь поперечного сечения воздушного канала между стенками корпуса превосходит площадь круга, описываемого концами лопаток рабочего колеса, не менее, чем в
25 2,4 раза, отличающийся тем, что каждая лопатка рабочего колеса выполнена с предкрылком, расположенным между примыканием лопатки к поверхности переднего диска и осью вращения рабочего колеса, при этом в проекции на плоскость, перпендикулярную оси вращения рабочего колеса, прямая, соединяющая ось вращения
ЗАМЕНЯЮЩИЙ ЛИСТ (ПРАВИЛО 26) рабочего колеса и носок передней кромки предкрылка, не выходит за сектор, ограниченный лучами, расположенными в диапазоне ±0,05 углового шага лопаток относительно прямой, соединяющей ось вращения рабочего колеса и точку примыкания передней кромки 5 следующей по ходу вращения лопатки с передним диском.
21. Канальный вентилятор по п.7, отличающийся тем, что в корпусе установлено, по меньшей мере, два рабочих колеса, между соседними рабочими колесами установлена перегородка, при этом отношение площади поперечного сечения каждого воздушного канала ю между стенками корпуса к площади круга, описываемого концами лопаток рабочего колеса, установленного в соответствующем канале, составляет не менее 2,4.
22. Канальный вентилятор по п.7 или п.8, отличающийся тем, что он оснащен, по меньшей мере, одним вихрегасителем,
15 расположенным в полости между передним диском и входным коллектором.
23. Канальный вентилятор по п.7 или п.8, отличающийся тем, что контур поперечного сечения воздушного канала между стенками корпуса в сечении, перпендикулярном оси вращения рабочего колеса,
20 выполнен в виде прямоугольника, расстояние между длинными сторонами канала превосходит диаметр рабочего колеса не менее, чем в 1,01 раза, при этом в полости между передним диском и входным коллектором вдоль короткой стороны установлен, по меньше мере, один вихрегаститель.
25 24. Канальный вентилятор по п.7 или п.8, отличающийся тем, что контур поперечного сечения воздушного канала между стенками корпуса в сечении, перпендикулярном оси вращения рабочего колеса, выполнен в виде окружности или эллипса.
ЗАМЕНЯЮЩИЙ ЛИСТ (ПРАВИЛО 26)
25. Канальный вентилятор по п.7 или п.8, отличающийся тем, что стенка корпуса выполнена с наружной и внутренней обшивкой, внутренняя обшивка выполнена перфорированной, а между обшивками расположен звукопоглощающий материал, отделенный от внутренней перфорированной обшивки воздухонепроницаемой пленкой.
ЗАМЕНЯЮЩИЙ ЛИСТ (ПРАВИЛО 26)
PCT/RU2007/000061 2006-02-08 2007-02-07 Roue de travail radiale (et variante), pale destinée à cette roue et ventilateur à canal doté de cette roue de travail WO2007091923A1 (fr)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
EP07747807.1A EP1990545A4 (de) 2006-02-08 2007-02-07 Radiallüfterrad (varianten), schaufel dafür und damit ausgestatteter rohrventilator

Applications Claiming Priority (4)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2006103511/06A RU2310774C1 (ru) 2006-02-08 2006-02-08 Радиальное рабочее колесо и лопатка для него
RU2006103511 2006-02-08
RU2007102815 2007-01-25
RU2007102815/06A RU2330189C1 (ru) 2007-01-25 2007-01-25 Радиальное рабочее колесо и канальный вентилятор с этим рабочим колесом

Publications (1)

Publication Number Publication Date
WO2007091923A1 true WO2007091923A1 (fr) 2007-08-16

Family

ID=38345427

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
PCT/RU2007/000061 WO2007091923A1 (fr) 2006-02-08 2007-02-07 Roue de travail radiale (et variante), pale destinée à cette roue et ventilateur à canal doté de cette roue de travail

Country Status (2)

Country Link
EP (1) EP1990545A4 (ru)
WO (1) WO2007091923A1 (ru)

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
EP2206929A1 (de) * 2007-09-26 2010-07-14 Balakirev, Evgeni Borisovitch Gebläseeinheit mit einem freien radialen gebläserad
CN104132004A (zh) * 2014-08-04 2014-11-05 绿田机械股份有限公司 一种柴油机用的冷却风扇

Families Citing this family (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US20110217182A1 (en) * 2010-02-01 2011-09-08 Brink Climate Systems B.V. Air movement system
FR2984971B1 (fr) * 2011-12-21 2019-08-23 Seb Sa Roue de ventilation centrifuge, ventilateur correspondant et appareil de cuisson incluant un tel ventilateur
CN103032374B (zh) * 2013-01-17 2015-06-24 福州福发发电设备有限公司 中频发电机风扇及其生产工艺
CN103486078A (zh) * 2013-10-23 2014-01-01 株洲联诚集团有限责任公司 一种双向扩压的离心通风机

Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
EP1184571A2 (en) * 2000-08-31 2002-03-06 Nuovo Pignone Holding S.P.A. Device for continuous regulation of the gas flow rate processed by a reciprocating compressor
RU22978U1 (ru) * 2001-11-13 2002-05-10 Караджи Вячеслав Георгиевич Рабочее колесо радиального вентилятора
RU45482U1 (ru) * 2004-07-16 2005-05-10 Караджи Вячеслав Георгиевич Канальный вентилятор

Family Cites Families (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US3260443A (en) * 1964-01-13 1966-07-12 R W Kimbell Blower

Patent Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
EP1184571A2 (en) * 2000-08-31 2002-03-06 Nuovo Pignone Holding S.P.A. Device for continuous regulation of the gas flow rate processed by a reciprocating compressor
RU22978U1 (ru) * 2001-11-13 2002-05-10 Караджи Вячеслав Георгиевич Рабочее колесо радиального вентилятора
RU45482U1 (ru) * 2004-07-16 2005-05-10 Караджи Вячеслав Георгиевич Канальный вентилятор

Non-Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
See also references of EP1990545A4 *

Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
EP2206929A1 (de) * 2007-09-26 2010-07-14 Balakirev, Evgeni Borisovitch Gebläseeinheit mit einem freien radialen gebläserad
EP2206929A4 (de) * 2007-09-26 2014-06-18 Balakirev Evgeni Borisovitch Gebläseeinheit mit einem freien radialen gebläserad
CN104132004A (zh) * 2014-08-04 2014-11-05 绿田机械股份有限公司 一种柴油机用的冷却风扇

Also Published As

Publication number Publication date
EP1990545A1 (de) 2008-11-12
EP1990545A4 (de) 2014-03-12

Similar Documents

Publication Publication Date Title
RU2581686C2 (ru) Радиальная диффузорная лопатка для центробежных компрессоров
WO2007091923A1 (fr) Roue de travail radiale (et variante), pale destinée à cette roue et ventilateur à canal doté de cette roue de travail
EP3495666B1 (en) Impeller of centrifugal compressor
US6050772A (en) Method for designing a multiblade radial fan and a multiblade radial fan
RU2354854C1 (ru) Рабочее колесо высокооборотного осевого вентилятора или компрессора
US9447792B2 (en) Centrifugal blower
EP1744060A2 (en) Centrifugal fan assembly
US20070201982A1 (en) Ventilator and ventilator blade
US11808270B2 (en) Impeller, multi-blade air-sending device, and air-conditioning apparatus
EP0887554A1 (en) Flow stabilizer for transverse fan
RU2429386C2 (ru) Вентиляторный блок со свободным радиальным рабочим колесом
EP3196477A1 (en) Centrifugal impeller and centrifugal compressor
US7794198B2 (en) Centrifugal fan and apparatus using the same
JP2009287427A (ja) 遠心送風機
JP5804044B2 (ja) 多翼ファン
US20230135727A1 (en) Impeller, multi-blade air-sending device, and air-conditioning apparatus
RU2287091C1 (ru) Канальный вентилятор (варианты)
RU2330189C1 (ru) Радиальное рабочее колесо и канальный вентилятор с этим рабочим колесом
RU2429385C1 (ru) Радиальное рабочее колесо
JP6601994B2 (ja) 空気調和機の室内機及びこれを用いた空気調和機
WO1999036701A1 (fr) Turbomachines centrifuges
RU2310774C1 (ru) Радиальное рабочее колесо и лопатка для него
RU45482U1 (ru) Канальный вентилятор
Karstadt et al. A Physical Model for the Tip Vortex Loss: Experimental Validation and Scaling Method
RU2377445C1 (ru) Осевое рабочее колесо

Legal Events

Date Code Title Description
121 Ep: the epo has been informed by wipo that ep was designated in this application
NENP Non-entry into the national phase

Ref country code: DE

REEP Request for entry into the european phase

Ref document number: 2007747807

Country of ref document: EP

WWE Wipo information: entry into national phase

Ref document number: 2007747807

Country of ref document: EP

WWE Wipo information: entry into national phase

Ref document number: A20081370

Country of ref document: BY