Осьовий вентилятор

Реферат: Осьовий вентилятор, що містить захисний корпус, вхідний колектор, кок, робоче колесо та спрямляючий апарат, причому втулки робочого колеса і спрямляючого апарата зміщені відносно одна одної в напрямку дії основного потоку на відстань, що дорівнює 0,2÷0,3 ширини втулки робочого колеса, а само робоче колесо охоплено обмежувальним металевим кільцем, що у сукупності із захисним корпусом утворює протизривний пристрій типу "труба в трубі", причому обмежувальне кільце симетрично розташовано відносно вертикальної осі втулки робочого колеса, має ширину, що дорівнює 1,2÷1,3 ширини його втулки, та зафіксовано на захисному корпусі трьома парами розпірок круглого перерізу, які симетрично розташовані по колах кільця і забезпечують зазор, що дорівнює 0,05÷0,1 діаметра робочого колеса. UA 86814 U (54) ОСЬОВИЙ ВЕНТИЛЯТОР UA 86814 U UA 86814 U 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 60 Корисна модель належить до вентиляторів загального призначення, які використовуються для переміщення повітря або іншого газу в системах примусової припливно-витяжної і місцевої вентиляції будівель і приміщень, обдування нагрівальних і охолоджуючих елементів в кондиціонерах, і є невід'ємною частиною багатьох стаціонарних і транспортних машин, технологічних ліній і установок у всіх областях техніки. Найбільш близьким за сукупністю ознак до корисної моделі, що заявляється, є осьовий вентилятор, який містить захисний корпус, вхідний колектор, кок, робоче колесо та спрямляючий апарат. Він належить до вентиляторів з аеродинамічною схемою РК+СА [1]. Суттєвим недоліком відомого вентилятора є наступне. При роботі вентилятора в кутах, утворених втулкою і вихідними кромками лопаток відбувається зрив потоку повітря, який розповсюджується вгору, уздовж втулки і по висоті лопатки, заповнюючи прикореневу частину апарата, що приводить до виникнення відривної течії вже в прикореневій зоні робочого колеса. Потік, що зірвався на спрямляючому апараті, із-за різниці тиску перед робочим колесом, де тиск нижчий, і після робочого колеса, де тиск вищий, прагне переміщатися назад в зону всмоктування. При цьому спрямовується він в простір між лопатками робочого колеса, що обертаються, і захисним корпусом назустріч основному потоку, надаючи йому суттєву протидію. Повернений неоднорідний потік, що зірвався, перемішується перед робочим колесом з основним потоком і у сукупності залучається до роботи, тобто деякий, хоч і незначний об'єм повітря колесо переміщає вдруге. В результаті витрата електроенергії на перекачування деякого потрібного об'єму повітря збільшується і коефіцієнт корисної дії (ККД) вентилятора падає. В основу корисної моделі поставлено задачу удосконалення осьового вентилятора шляхом направлення потоку, що зірвався, у обхід робочого колеса, що приведе до покращення аеродинамічних якостей та економії електроенергії до 5 %. Поставлена задача вирішується тим, що у осьовому вентиляторі, який містить захисний корпус, вхідний колектор, кок, робоче колесо та спрямляючий апарат, згідно з корисною моделлю, втулки робочого колеса і спрямляючого апарата зміщені відносно одна одної в напрямку дії основного потоку на відстань, що дорівнює 0,2÷0,3 ширини втулки робочого колеса, а само робоче колесо охоплено обмежувальним металевим кільцем, що у сукупності із захисним корпусом утворює протизривний пристрій типу "труба в трубі", причому обмежувальне кільце симетрично розташовано відносно вертикальної осі втулки робочого колеса, має ширину, що дорівнює 1,2÷1,3 ширини його втулки, та зафіксовано на захисному корпусі трьома парами розпірок круглого перерізу, які симетрично розташовані по колах кільця і забезпечують зазор, що дорівнює 0,05÷0,1 діаметра робочого колеса. На фіг. 1 зображено загальний вид запропонованого осьового вентилятора, який містить захисний корпус 1, вхідний колектор 2, кок 3, робоче колесо 4, обмежувальне металеве кільце 5, зафіксоване на захисному корпусі 1, розпірки 6, симетрично розташовані по колах кільця 5, спрямляючий апарат 7. На фіг. 2 зображено фрагмент кріплення кільця 5 до корпусу 1 розпірками 6. Осьовий вентилятор працює наступним чином. При приведені в дію електродвигуна (на схемі не показаний) найкращі умови входу потоку повітря у вентилятор забезпечують колектор 2 і кок 3, що встановлені на вході в осьовий вентилятор перед робочим колесом 4 для забезпечення рівномірного в радіальному і окружному напрямах поля швидкостей і тиску на вході у вентилятор. При обертанні робочого колеса 4 енергія приводу перетворюється у потенційну і кінетичну та передається перемішуваному повітрю. Робоче колесо 4 тягне на себе повітря, закручує його відносно осі і переміщує по вентиляційній мережі в напрямку спрямляючого апарата 7, нерухомі лопатки якого частково випрямляють потік в осьовому напрямку, перетворюючи динамічний тиск в рухомому потоці повітря у статичний тиск. При цьому у кореневій частині лопаток спрямляючого апарата 7 відбувається зрив потоку повітря, яке із-за різниці тиску перед робочим колесом 4, де тиск нижчий, і після робочого колеса 4, де тиск вищий, прагне переміщатися назад в зону всмоктування назустріч руху основного потоку. Для локалізації потоку, що зривається з лопаток спрямляючого апарата 7 і передбачений протизривний пристрій типу "труба в трубі", який усуває помпажні режими роботи. Завдяки йому під дією відцентрових сил частина потоку, що зірвалася, спрямовується в радіальному напрямі в канал, утворений обмежувальним кільцем 5 і захисним кожухом 1. Оскільки тиск перед спрямляючим апаратом 7 більший, ніж перед робочим колесом 4, відбувається осьове обтікання робочого колеса 4 частиною потоку, що зірвався, по каналу у напрямі входу основного потоку у вентилятор, не чинячи йому протидії. Тобто відбувається підсумовування потоку без втрати повітря, ККД роботи вентилятора у зривній зоні підвищується, і розширюється зона стійкої роботи. 1 UA 86814 U 5 10 15 20 25 30 35 При цьому, за рахунок осьового зсуву спрямляючого апарата 7 відносно робочого колеса 4 шляхом збільшення зазору між їх втулками, зменшується вплив зривного потоку на роботу робочого колеса 4. Наукові і експериментальні дослідження довели, що: - зміщення втулок робочого колеса і спрямляючого апарата відносно одна одної в напрямку дії основного потоку на відстань, що дорівнює 0,2÷0,3 ширини втулки робочого колеса, є найбільш раціональнім. Збільшення цього розміру приводить до зменшення ККД вентилятора, а зменшення - до протидії частині потоку, що зірвалася, обертанню робочого колеса. - ширина кільця має бути в межах 1,2÷1,3 ширини його втулки. Це пояснюється тим, що збільшення цього розміру може перешкодити як всмоктуванню на вході у вентилятор, так і роботі випрямляючого апарата, а зменшення цього розміру не дозволить випрямити і направити потік, що зірвався, на сторону всмоктування. - зазор між обмежувальним металевим кільцем і захисним корпусом для різних марок вентиляторів має буде різним. Найбільш раціональним він є в межах 0,05÷0,1 діаметра робочого колеса. Це пояснюється тим, що збільшення зазору приводить до збільшення радіальних розмірів вентилятора, а зменшення - до здавлювання частини потоку, що зірвався, і утруднення його попадання в зазор. Запропонована корисна модель осьового вентилятора має більшу стабільність у порівнянні з відомим осьовим вентилятором, є більш економічною, оскільки покращує ККД, що, в свою чергу, приведе до економії електроенергії до 5 %. Джерело інформації: 1. Брусиловский И.В. Аэродинамические схемы и характеристики осевых вентилятор. ЦАГИ: Справочное пособие. - М.: Недра, 1978. - 198 с. - С. 58. ФОРМУЛА КОРИСНОЇ МОДЕЛІ Осьовий вентилятор, що містить захисний корпус, вхідний колектор, кок, робоче колесо та спрямляючий апарат, який відрізняється тим, що втулки робочого колеса і спрямляючого апарата зміщені відносно одна одної в напрямку дії основного потоку на відстань, що дорівнює 0,2÷0,3 ширини втулки робочого колеса, а само робоче колесо охоплено обмежувальним металевим кільцем, що у сукупності із захисним корпусом утворює протизривний пристрій типу "труба в трубі", причому обмежувальне кільце симетрично розташовано відносно вертикальної осі втулки робочого колеса, має ширину, що дорівнює 1,2÷1,3 ширини його втулки, та зафіксовано на захисному корпусі трьома парами розпірок круглого перерізу, які симетрично розташовані по колах кільця і забезпечують зазор, що дорівнює 0,05÷0,1 діаметра робочого колеса. 2 UA 86814 U Комп’ютерна верстка Л. Бурлак Державна служба інтелектуальної власності України, вул. Урицького, 45, м. Київ, МСП, 03680, Україна ДП “Український інститут промислової власності”, вул. Глазунова, 1, м. Київ – 42, 01601 3