Осевой вентилятор - RU2363861C2

Чертежи

Описание

Область техники

Настоящее изобретение относится к осевому вентилятору с лопастями, наклонными в плоскости вращения вентилятора.

Вентилятор согласно настоящему изобретению может быть использован в различных применениях, например для продвижения воздуха через теплообменник или радиатор в системе охлаждения двигателя автомобиля; или для перемещения воздуха через теплообменник системы отопления и/или через испаритель системы кондиционирования воздуха внутреннего пространства автомобиля.

Более того, вентилятор согласно настоящему изобретению может быть использован для перемещения воздуха в стационарных отопительных системах или системах кондиционирования воздуха для зданий.

Предшествующий уровень техники

Вентиляторы такого типа должны удовлетворять различным требованиям, включая: низкий уровень шума, высокую производительность, компактность, способность достигать удовлетворительных значений давления и расхода.

В частности, достижение хороших рабочих характеристик, в то же время сохраняя низкий уровень шума, требует тщательной конструкции лопастей и профилей, из которых они состоят.

Вентилятор такого типа известен из Патента США US-6241474, который описывает малошумящий вентилятор с лопастями, чей угол или шаг постепенно уменьшается от ступицы к вершине по заданной протяженности радиуса, затем их угол увеличивается вновь по направлению к вершине. Эти лопасти соединены друг с другом внешним кольцом.

Сущность изобретения

Одной задачей настоящего изобретения является обеспечение вентилятора, который обладает хорошими общими характеристиками при низком уровне шума.

Один объект настоящего изобретения касается осевого вентилятора, как указано в пункте 1.

Зависимые пункты относятся к предпочтительным и преимущественным воплощениям изобретения.

Краткое описание чертежей

Изобретение описано более подробно ниже со ссылкой на прилагаемые чертежи, которые изображают предпочтительное, не ограничивающее воплощение, на которых:

Фигура 1 изображает вид спереди вентилятора в соответствии с настоящим изобретением;

Фигура 2 - схематичный вид спереди лопасти вентилятора, изображенного на предыдущем чертеже;

Фигура 3 - поперечное сечение нескольких профилей на различных диаметрах вентилятора;

Фигура 4 - поперечное сечение профиля и соответствующие геометрические характеристики.

Подробное описание предпочтительных воплощений изобретения

Как показано на прилагаемых чертежах, вентилятор 1 вращается вокруг оси 2 и содержит центральную ступицу 3, к которой присоединено множество лопастей 4, лопасти изогнуты в плоскости вращения XY вентилятора 1.

Лопасти 4 имеют хвостовик 5, вершину 6 и ограничены выпуклой передней кромкой 7 и вогнутой задней кромкой 8.

Для наилучших результатов в показателях производительности, расхода и давления воздуха, вентилятор 1 вращается в направлении вращения V, показанном на фигурах 1 и 4, так что вершина 6 каждой лопасти 4 сталкивается с потоком воздуха после хвостовика 5.

Сохраняя направление вращения V, вентилятор 1 может быть как воздуходувным вентилятором, так и отсасывающим вентилятором, путем подходящего модифицирования и адаптации профилей лопастей. Нижеизложенное описание относится к воздуходувному вентилятору в виде примера.

На фигуре 2 изображен пример геометрических характеристик лопасти 4: передняя кромка 7 ограничена двумя сегментами 9, 10 дуг окружности, и задняя кромка 8 ограничена одним сегментом 11 дуги окружности. На передней кромке 7 радиус, обозначенный R1, является точкой перехода от одного сегмента дуги окружности к другому сегменту дуги окружности.

В соответствии с примером с Фигуры 2, общие размеры проекции лопасти 4 на плоскость XY сведены в таблицу 1.

Общие геометрические характеристики лопасти 4 определены относительно ступицы диаметром 110 мм, то есть лопасть 4 имеет минимальный радиус Rmin=55 мм на хвостовике 5, и внешний диаметр 302 мм, при этом в вершине 6 максимальный радиус Rmax=151 мм, что означает, что радиальная протяженность лопасти 4 составляет 96 мм.

Как показано на прилагаемых чертежах, периметр вентилятора может быть оборудован соединительным кольцом 12, которое может иметь толщину несколько миллиметров, что означает, что вентилятор 1 в иллюстративном воплощении имеет общий диаметр примерно 310 мм.

Как известно, одной из функций соединительного кольца является придание жесткости внешней части лопастей 4 с тем, чтобы способствовать сохранению углов установки и для улучшения аэродинамических характеристик внешнего профиля лопастей, снижая образование вихрей на вершинах 6 лопастей 4.

Однако следует отметить, что хорошие результаты также были достигнуты при помощи вентилятора, изготовленного в соответствии с настоящим изобретением, без соединительного кольца.

Принимая во внимание то, что лопасть 4 имеет минимальный радиус Rmin=55 мм и максимальный радиус Rmax=151 мм, передняя кромка 7 имеет радиус R1, где возникает переход между дугами окружностей, соответствующий примерно 44% радиальной протяженности передней кромки 7, протяженности, которая, как было сказано, составляет 96 мм.

Часть 9 передней кромки 7, ближайшая к хвостовику 5, состоит из дуги окружности с радиусом, равным примерно 88% радиуса Rmax, и часть 10 передней кромки 7, ближайшая к вершине 6, состоит из сегмента дуги окружности с радиусом, равным примерно 55% радиуса Rmax лопасти 4.

Что касается задней кромки 8, сегмент 11 дуги окружности имеет радиус, равный примерно 44,5% радиуса Rmax лопасти 4.

Размеры в процентах сведены в таблицу 2.

Удовлетворительные результаты относительно расхода, давления и шума были достигнуты даже при значениях в окрестности этих процентных размеров. В частности, отклонения примерно в плюс или минус 10% от вышеупомянутых размеров являются допустимыми.

Процентные диапазоны относительно размеров сведены в таблицу 3.

Для передней кромки 7 на участке перехода сегментов дуг окружностей может быть выполнено подходящее скругление, так что кромка 7 является непрерывной и свободной от точек заострения.

Что касается ширины или угловой протяженности лопастей, вновь со ссылкой на фигуру 2, проекция лопасти 4 в плоскости XY имеет амплитуду, на хвостовике 5, представленную углом В1, составляющую примерно 60 градусов, и амплитуду, на вершине 6, представленную углом В2, составляющую примерно 26 градусов.

Кроме того, удовлетворительные результаты были достигнуты относительно расхода, давления и шума при значениях углов В1, В2 в окрестности этих значений. В частности, отклонения примерно в плюс или минус 10% от вышеуказанных значений углов являются допустимыми. Угол В1 может изменяться от 54 до 66 градусов, в то время как угол В2 может изменяться от 23 до 29 градусов.

Также следует учесть, что из-за пластикового материала, используемого для изготовления вентиляторов, отклонения всех размеров и углов примерно в плюс или минус 5% должны быть учтены в указанных значениях. Рассматривая соответствующие биссектрисы и следуя по направлению вращения V вентилятора 1, вершина 6 отстает от хвостовика 5 на угол В3 примерно в 26 градусов.

Другими угловыми характеристиками лопасти 4 являются углы В4, В5, В6, В7 (фигура 2), образованные соответствующими касательными к двум кромкам 7, 8 и соответствующими линиями, проходящими через точки M, N, S, T: углы В4 и В5 составляют соответственно 28 и 54 градуса, и углы В6, В7 составляют соответственно 28 и 45 градусов.

Может быть оборудовано от трех до семи лопастей 4 и, в соответствии с предпочтительным вариантом воплощения, оборудовано пять лопастей 4, и они разнесены на одинаковые углы.

Каждая лопасть 4 состоит из ряда аэродинамических профилей, которые постепенно соединяются, начиная от хвостовика 5 по направлению к вершине 6.

На фигуре 3 изображено семь профилей 13-19, относительно соответствующих сечений на различных интервалах вдоль радиальной протяженности лопасти 4.

Профили 13-19 также обладают геометрическими особенностям, пример которых приведен на фигуре 4 для одного из профилей.

Как показано на фигуре 4, каждый профиль 13-19 образован непрерывной центральной линией L1 без точек перегиба или заострений, и хордой L2.

Каждый профиль 13-19 также образован двумя углами BLE, BTE установки для передней кромки и задней кромки, вышеуказанные углы формируются соответствующими касательными к центральной линии L1 в точке пересечения с передней кромкой и с задней кромкой и соответствующей прямой линией, перпендикулярной плоскости XY, проходящей через соответствующие точки пересечения.

Со ссылкой на семь профилей 13-19, в таблице 4, приведенной ниже, указаны углы передней кромки BLE и задней кромки BTE, длина центральной линии L1 и хорды L2 профилей лопасти 4.

Следует отметить, что толщина каждого профиля 13-19, в соответствии с общей тенденцией для крыловидных профилей, изначально увеличивается, достигая максимального значения S-MAX примерно на 40% длины центральной линии L1, затем она постепенно снижается так же, как и задняя кромка 8.

В процентах толщина S-MAX составляет примерно 1,6% радиуса Rmax; толщина профиля распределена симметрично относительно центральной линии L1.

Расположение профилей 13-19 относительно радиальной протяженности лопасти 4 и относительные значения для изменения толщины в соответствии с их положением относительно центральной линии L1 сведены в таблицу 5:

В нижеприведенной таблице 6 сведены действительные значения в мм изменения толщины для каждого профиля 13-19 в соответствии с их положением относительно центральной линии L1 со ссылкой на проиллюстрированное воплощение.

Профили 13-19 предпочтительно ограничены полукруглым скруглением на стороне передней кромки 7 и усечением, созданным при помощи сегмента прямой линии на стороне задней кромки 8.

В альтернативном воплощении хорошие общие характеристики были достигнуты относительно шума, расхода и давления при помощи описанного вентилятора даже с более толстыми профилями. В соответствии с указанным альтернативным воплощением положения профилей 13-19 относительно радиальной протяженности лопасти и относительные значения изменения толщины согласно их положению относительно центральной линии L1 сведены в таблице 7.

Также следует отметить, что в этом воплощении, толщина S-MAX достигается на 30% длины центральной линии L1.

В нижеприведенной таблице 8 сведены действительные значения изменения толщины в мм в соответствии с их положением относительно центральной линии L1 для каждого профиля 13-19 относительно воплощения, проиллюстрированного на прилагаемых чертежах.

Как можно видеть, в обоих вариантах воплощения профили 13-19 имеют одинаковую толщину в соответствующих положениях (0% L1, 20% L1, …, 80% L1 и т.д.) вдоль протяженности центральной линии L1.

Первый вариант воплощения с более тонкими профилями обладает преимуществами, касающимися легковесности, стоимости и простоты отливки.

Второй вариант воплощения с более толстыми профилями обладает преимуществами, касающимися аэродинамической эффективности, так как более толстые профиля обладают лучшими свойствами для предотвращения срывов.

В описанном изобретении могут быть сделаны модификации и изменения, не выходя за рамки концепции изобретения, описанной в нижеизложенной формуле изобретения.

Реферат

Изобретение относится к осевому вентилятору с лопастями, наклоненными в плоскости вращения вентилятора, и обеспечивает при его использовании снижение шума. Указанный технический результат достигается в осевом вентиляторе, вращающемся в направлении (V) в плоскости (XY) вокруг оси (2), содержащем центральную ступицу (3), множество лопастей (4), каждая из которых имеет хвостовик (5), вершину (6), при этом лопасти (4) ограничены выпуклой передней кромкой (7) и вогнутой задней кромкой (8), при этом передняя кромка (7) содержит первый сегмент дуги окружности, ближайший к хвостовику (5), с радиусом от 79% до 97% радиуса вершины (6), и второй сегмент дуги окружности, ближайший к вершине (6), с радиусом от 49,5% до 60,5% радиуса вершины (6), и радиус перехода между двумя сегментами дуг окружности составляет от 40% до 48,5% протяженности лопасти (4). 17 з.п.ф-лы, 4 ил.

Формула