Лопатка рабочего колеса центробежного вентилятора

 

Использование: вентиляторостроение, в частности лопатки рабочих колес центробежных вентиляторов. Сущность изобретения: перо лопатки рабочего колеса центробежного вентилятора выполнено с непроницаемыми участками и пористым участком, расположенным в центральной части пера, имеющим коэффициент объемной пористости 45 - 65% и площадь в 3 - 5 раз больше площади непроницаемых участков. 3 ил.

Изобретение относится к области вентиляторостроения, в частности к лопаткам рабочих колес центробежных вентиляторов.

Известен центробежный вентилятор, содержащий корпус с улиткой, рабочее колесо с профилированными лопатками и привод [1].

Недостаток этого вентилятора заключается в том, что при работе в поточной части образуются вихревые системы, а также вихри, связанные с воздействием потока воздуха, выходящего из рабочего колеса, на неподвижные элементы, например язык улитки и т.д., являющиеся источником шума.

Для снижения шума центробежного вентилятора применяют газопроницаемые лопатки рабочего колеса, которые за счет перетекания воздуха с нижней на верхнюю поверхность лопатки осуществляют процесс, аналогичный вдуву воздуха в пограничный слой верхней поверхности лопаток, что способствует уменьшению шума [2, 3].

Известен центробежный вентилятор, содержащий лопатки рабочего колеса, газопроницаемость которых обеспечивается их перфорацией, причем эффективность снижения шума практически пропорциональна коэффициенту перфорации лопаток [4].

Недостатками данной конструкции являются: невозможность получения больших значений коэффициента перфорации рабочего колеса, т.к. ухудшаются прочностные характеристики лопаток; возможность перетекания воздушных потоков только из зон, соединенных отдельными каналами перфорированных отверстий, что ограничивает вдув воздуха в пограничный слой верхней поверхности лопаток; отсутствие возможности организации вдува воздуха в пограничный слой верхней поверхности лопаток из области, расположенной на выходе лопатки (задняя кромка).

Известна принятая за прототип турбомашина с лопатками, выполненными сплошными в средней части, а в периферийной части пористыми [5]. Достичь улучшения акустических характеристик вентилятора с такими лопатками невозможно, а кроме того, уменьшается напор вентилятора.

Цель изобретения - снижение уровня шума вентилятора.

Указанная цель достигается тем, что перо лопатки выполнено с пористым и непроницаемыми участками, причем пористый участок расположен в центральной части пера, имеет коэффициент объемной пористости 45-66% и площадь в 3-5 раз больше площади непроницаемых участков.

На фиг.1 изображен продольный разрез центробежного вентилятора; на фиг. 2 - то же, поперечный разрез; на фиг.3 - развертка лопатки рабочего колеса.

Лопатка рабочего колеса центробежного вентилятора содержит перо с пористым и непроницаемыми участками 1, 2, при этим пористый участок 1 расположен в центральной части пера, имеет коэффициент объемной пористости 45-65% и площадь в 3-5 раз больше площади непроницаемых участков 2. Лопатки расположены между несущим и покрывным дисками 3, 4. Корпус 5 в виде улитки служит для формирования потока рабочего газа, выходящего из рабочего колеса вентилятора. Пористый центральный участок 1 лопатки предназначен для организации вдува рабочего газа в пристеночный пограничный слой из области высокого давления лопатки в область более низкого. Периферийные сплошные участки 2 лопатки служат для организации безотрывного движения рабочего газа на входе и выходе лопатки, а также в области, примыкающей к дискам 3, 4 рабочего колеса вентилятора.

При работе вентилятора рабочее тело поступает в межлопаточные каналы рабочего колеса. Наличие перфорации лопаток приводит к тому, что вследствие разности давлений на всасывающей и нагнетающей поверхностях лопаток происходит перетекание воздуха на всасывающую сторону, что эквивалентно вдуву воздуха в пограничный слой всасывающей поверхности лопаток. Вдув потока в пограничный слой переносит точку отрыва потока вниз по потоку. При этом существующая зона отрыва потока в выходной части решетки уменьшается. Резко уменьшается интенсивность и размеры срывных вихрей, а следовательно, и воздушный шум решетки. С другой стороны, перфорация лопаток вызывает некоторое уменьшение перепада давления между всасывающей и нагнетательной поверхностями лопаток, что должно повлечь за собой уменьшение подъемной силы. Это уменьшение, однако, незначительное и не оказывает существенного влияния на аэродинамические параметры решетки в целом. Такое утверждение справедливо только в случае оптимальных параметров перфорации, так как при значительном увеличении коэффициента перфорации выравнивание давлений между всасывающей и нагнетательной поверхностями будет столь велико, что подъемная сила может существенно уменьшиться. При перфорации лопаток рабочих колес вентиляторов угол наклона отверстий по отношению к хорде не должен превышать 60^о, так как ухудшаются аэродинамические параметры решетки профилей по сравнению с неперфориpованной решеткой и ухудшается акустическая эффективность перфорации, что может быть обусловлено ухудшением характеристик турбулентности при взаимодействии основного потока в межлопастном канале со струйками воздуха, вытекающими из отверстий в лопатке. Таким образом, для улучшения аэродинамических характеристик перфорированных решеток следует выбирать угол как можно меньше.

Для перфорированных лопаток угол между осью отверстий и хордой лопатки выбирают равным 40-50^о, диаметр отверстий 1-2 мм. Наличие в решетке лопаток с пористостью 45-65% обеспечивает угол между осью отверстий и хордой лопатки значительно меньший 40^о, а диаметр отверстий значительно меньший 1 мм.

Формула изобретения

ЛОПАТКА РАБОЧЕГО КОЛЕСА ЦЕНТРОБЕЖНОГО ВЕНТИЛЯТОРА, содержащая перо с пористым и непроницаемыми участками, отличающаяся тем, что, с целью снижения уровня шума вентилятора, пористый участок расположен в центральной части пера, имеет коэффициент объемной пористости 45 - 65% и площадь в 3 - 5 раз больше площади непроницаемых участков.

РИСУНКИ

Рисунок 1, Рисунок 2, Рисунок 3