Вентилляционный блок
Изобретение относится к вентиляционному блоку. Вентиляционный блок, содержащий центробежный ротор (2), диффузор (4), связанный с центробежным ротором (2) и содержащий первый и второй выходы (6, 7), выходы расположены на противоположных сторонах центробежного ротора (2) и определяют продувной канал (5), центробежный ротор (2) вставлен в продувной канал (5), центробежный ротор (2), первый выход (6) и второй выход (7) выровнены по отношению друг к другу в соответствии с главной осью (X), перпендикулярной оси (R) вращения. Диффузор (4) содержит направляющие средства (12, 14) для направления воздушного потока (F) в продувном канале (5), каждое первое и второе средства (12, 14) отклонения потока имеет первую поверхность (12а, 14а), которая изогнута так, что ее вогнутый участок обращен по направлению к ротору (2). Первая поверхность (12а, 14а) первого и второго средств (12, 14) отклонения потока образована частью цилиндрической поверхности, имеющей главную ось, которая совпадает с осью (R) вращения. Изобретение направлено на предотвращение образования вихрей внутри диффузора. 4 з.п. ф-лы, 5 ил.
Область техники, к которой относится изобретение
Настоящее изобретение относится к вентиляционному блоку и, в частности, к вентиляционному блоку, содержащему центробежный вентилятор, в частности радиальный вентилятор, размещаемый в соответствующем диффузоре.
Уровень техники
Радиальные вентиляторы представляют собой вентиляторы по существу известного типа, которые при их приведении во вращение всасывают воздух из приемного устройства, коаксиального с осью вращения, и генерируют воздушный поток, который распространяется в радиальном направлении от самого вентилятора.
Такие вентиляторы обычно вставляются вместе с соответствующим двигателем в диффузоры, имеющие форму, подходящую для направления и оптимизации создаваемого вентилятором воздушного потока.
Обычно описанные выше вентиляторы используются в автомобильной промышленности, например в автомобилях, грузовиках, сельскохозяйственной технике, землеройной технике, автобусах и т.п., для отвода тепла от теплообменников, для перемещения воздуха в салоне водителя или пассажирском салоне или, в общем, для охлаждения узлов или деталей, на которые во время работы воздействуют повышенные температуры.
В последнее время наблюдается особая потребность в транспортных средствах, работающих также или только с помощью электричества для охлаждения аккумуляторов энергии.
В данной конкретной области применения были разработаны искусственные вентиляторы, позволяющие получить низкий уровень шума, в комбинации с высокой эффективностью газодинамики при относительно ограниченных размерах, однако удовлетворительные результаты не были получены.
Раскрытие изобретения
В связи с этим основная задача настоящего изобретения заключается в том, чтобы устранить вышеупомянутые недостатки.
Первая задача этого изобретения состоит в том, чтобы создать вентиляционный блок, предназначенный, в частности, для охлаждающих батарей, который является более эффективным, чем известные из уровня техники решения.
Дополнительная задача состоит в том, чтобы создать вентиляционный блок, имеющий шумовое излучение, меньшее, чем известные из уровня техники решения.
Указанные задачи по существу решены посредством вентиляционного блока, раскрытого в п. 1 формулы изобретения.
Краткое описание чертежей
Другие особенности и преимущества изобретения станут более понятны из не имеющего ограничительного характера описания, приведенного на основе не имеющего ограничительного характера варианта осуществления вентиляционного блока, проиллюстрированного на сопроводительных чертежах, на которых:
фиг. 1 представляет частичное покомпонентное схематическое изображение в аксонометрии вентиляционного блока согласно изобретению;
фиг. 2 представляет схематический вид сбоку вентиляционного блока по фиг. 1;
фиг. 3 представляет поперечное сечение вентиляционного блока согласно линии III-III, показанной на фиг. 2;
фиг. 4 иллюстрирует газодинамическую модель работы вентиляционного блока согласно изобретению;
фиг. 5 иллюстрирует вторую газодинамическую модель работы вентиляционного блока согласно изобретению.
Осуществление изобретения
На прилагаемых чертежах номер позиции 1 обозначает вентиляционный блок, предложенный в соответствии с изобретением, который предназначается для создания потока F охлаждающего воздуха.
Вентиляционный блок 1 включает центробежный ротор 2, в частности радиальный, имеющий внешний диаметр D и выполненный с возможностью вращения вокруг оси вращения R, средство для работы ротора 2 по существу известного типа и схематически показанное в виде блока 3 и диффузор 4 для поддержки ротора 2.
Ротор 2, описанный только в части деталей, необходимых для понимания сущности настоящего изобретения, содержит ступицу 2а и множество лопастей 2b, соединенных со ступицей 2а и имеющих концы 2с.
Диффузор 4 проходит в плоскости Р, перпендикулярной к оси вращения R, и ограничивает продувной канал 5, в который вставляется ротор 2.
Диффузор содержит вход 20 и первый и второй выходы 6, 7 для потока F воздуха.
Первый и второй выходы 6, 7 расположены на противоположных сторонах ротора 2.
Как показано на фигурах, первый и второй выходы 6, 7 располагаются на противоположных сторонах от входа 20 диффузора 4.
Центробежный ротор 2, первый выход 6 и второй выход 7 выровнены относительно друг друга в соответствии с главной осью X, перпендикулярной оси вращения R.
Вход 20 диффузора 4 предпочтительно соответствует входу ротора 2.
Вход 20 диффузора 4 проходит в плоскости, поперечной, предпочтительно перпендикулярной, к оси вращения R.
Ось X также определяет направление продувки вентиляционного блока 1, которое в иллюстрируемом примере соответствует главному направлению протяженности диффузора 4.
Ось вращения R определяет предпочтительное направление потока воздуха, входящего в ротор 2 и диффузор 4.
Поток F воздуха выходит из канала 5 вдоль линии продувки в направлении V1 из выхода 6 и выходит в направлении V2, противоположном к V1 из выхода 7.
Другими словами, диффузор 4 и ротор 2 устанавливаются и располагаются относительно друг друга таким образом, что поток, создаваемый ротором 2, распределяется в направлениях V1 и V2 линии продувки параллельно главной оси X.
Диффузор 4 предпочтительно имеет структуру с центральной симметрией, при этом центр располагается на оси R вращения.
Другими словами, рассматривая сечение, параллельное плоскости Р и перпендикулярное к оси R, ось R образует при пересечении с вышеупомянутым сечением центр симметрии рассматриваемого сечения.
Таким образом, поток F остается разделенным сбалансированным образом в отношении скорости потока между двумя выходами 6, 7.
В рассматриваемом примере диффузор имеет форму параллелепипеда, в частности прямоугольного параллелепипеда, имеющего верхнюю поверхность 8, нижнюю поверхность 9, первую и вторую боковые поверхности 10, 11, тогда как выходы 6, 7 определяют остальные две поверхности диффузора 4.
Первый и второй выходы 6, 7 соответственно ограничивают первую и вторую отводящие секции 6а, 7а для потока F.
В варианте осуществления, описанном в качестве примера, вход 20 диффузора 4 расположен на поверхности 8.
Первая и вторая отводящие секции 6а, 7а являются поперечными по отношению к оси X и, в частности, перпендикулярны к ней.
Кроме того, предпочтительно, первый и второй выходы 6, 7 располагаются на одинаковой высоте, измеряемой вдоль оси R вращения.
Предпочтительно, выходы 6, 7 одинаковы и располагаются симметрично относительно ротора 2.
Рассматривая ротор 2 более детально, можно видеть, насколько выгодным является отношение высоты ротора, измеренной вдоль оси R, к высоте канала 5, измеренной вдоль оси R.
На фигурах 3, 4 и 5 можно видеть, что ротор 2 является ротором радиального типа с лопатками 2b, имеющими направленные назад концы 2с. В этом случае на указанных чертежах направление V3 вращения показано против часовой стрелки.
В решении, показанном на фигурах 1, 2, 3 и 5, диффузор 4 включает в себя средства для направления вышеупомянутого потока F воздуха внутри канала 5.
Средства направления потока воздуха размещены в диффузоре между ротором 2 и первым выходом 6 и между ротором 2 и вторым выходом 7 для направления потока F внутри канала 5.
Более точно, в показанном в качестве примера варианте осуществления изобретения средства направления потока содержат средство 12 отклонения потока, расположенное в продувном канале 5 между ротором 2 и первым выходом 6, которое ограничивает сужение 13 в канале 5.
Средства направления потока также включают второе средство 14 отклонения потока, расположенное в продувном канале 5 между ротором 2 и вторым выходом 7, которое ограничивает второе сужение 15 в канале 5.
Первое средство 12 отклонения потока и соответствующее сужение 13 и второе средство 12 отклонения потока с соответствующим сужением 14 располагаются на противоположных сторонах ротора 2 вдоль оси X.
Первое средство 12 отклонения потока и соответствующее сужение 13 и второе средство 14 отклонения потока с соответствующим сужением 15 располагаются на противоположных сторонах ротора 2 вдоль поперечной оси Y, перпендикулярной к линии продувки и к оси R вращения.
Ось R вращения, главная ось X и поперечная ось Y определяют набор трех осей, расположенных под прямым углом друг к другу.
Предпочтительно, диффузор 4 имеет структуру с центральной симметрией с центром, расположенным на оси R вращения.
Другими словами, при рассмотрении сечения, параллельного плоскости Р и перпендикулярного к оси R, ось R образует при пересечении с вышеупомянутым сечением центр симметрии рассматриваемого сечения.
Как показано на чертежах, поскольку ротор 2 представляет собой ротор радиального типа с лопастями, имеющими направленные назад концы, и может вращаться в направлении V3 против часовой стрелки в примере, показанном на фигурах, первое средство 12 отклонения потока и второе средство 14 отклонения потока располагаются в канале 5 таким образом, что на практике для данной лопасти 2b конец 2с указанной лопасти взаимодействует во время создания потока F воздуха сначала с первым средством 12 отклонения потока с последующим вторым сужением 15, затем со вторым средством 14 отклонения потока и, наконец, перед повторным взаимодействием с первым средством 12 отклонения потока, он взаимодействует с первым сужением 13.
Таким образом, как описывается более детально ниже, поток F оказывается оптимизированным с точки зрения шума и эффективности.
В рассматриваемом примере первая и вторая боковые поверхности 10, 11 диффузора 4, т.е. стенки, которые определяют их, сформованы таким образом, чтобы образовывать внутри канала 5 средства 12 и 14 отклонения потока, которые конструируются в направлении к внутренней части канала 5.
В других вариантах осуществления изобретения поверхности 10, 11 являются плоскими и средства 12, 14 отклонения потока проходят от них по направлению к внутренней части канала 5.
Кроме того, в этом варианте "осуществления изобретения, имеющем средства 12, 14 отклонения потока для направления потока F, как было показано, диффузор 4 обладает центральной симметрией с центром на оси R вращения.
Первое и второе средства 12, 14 отклонения потока имеют сходную форму и профиль и каждый включает соответствующую первую поверхность 12а, 14а, которая изогнута так, что ее вогнутый участок обращен к ротору 2.
Эти первые поверхности 12а, 14а образованы цилиндрической поверхностью, главная ось которой совпадает с осью R вращения.
Предпочтительно, что также показано на фиг. 5, поверхности 12а, 14а, которые образованы частью цилиндрической поверхности, перемещают поток, выходящий из ротора 2 по направлению к выходам 7 и 6 с учетом его естественной вихревой структуры.
Таким образом, диффузор 4 особенно эффективен при перемещении потока F, выходящего из ротора 2 по направлению к выходам 7 и 6.
Предпочтительно, поверхности 12а, 14а проходят по направлению к выходу 7 и выходу 6 соответственно с растяжением или профилем 12d, 14d.
Каждая удлиненная часть 12d и 14d предпочтительно образована плоской поверхностью, лежащей в плоскости, определяемой осями R и X.
Каждое первое и второе средства 12, 14 отклонения потока имеет соответствующую вторую поверхность 12b, 14b, которая имеет вогнутый участок, обращенный в направлении к первому выходу 6 и в направлении ко второму выходу 7 соответственно.
Каждое первое и второе средства 12, 14 отклонения потока имеет участок перегиба, другими словами, закругленную часть 12с, 14с, соединяющую первую поверхность 12а, 14а и вторую поверхность 12b, 14b.
При заданном диаметре «D» ротора 2 и ширине «Н» канала 5 (измеренной вдоль оси Y), начиная с соответствующей стенки диффузора 4 высота «h» участка 12с и 14с перегиба, измеренная вдоль оси Y, является функцией «Н» и «D», т.е. h=(Н; D).
Подобным образом и расстояние «I» частей 12с, 14с перегиба от оси R вращения, измеренное вдоль оси X является функцией «Н» и «D», т.е. h=(H; D).
Указанные выше функции от «H» и «D» также оцениваются на основе скорости вращения ротора 2.
Направляющие средства 12, 14 допускают восстановление рассеянной энергии, которая иначе была бы потеряна при создании вихрей.
На фиг. 4, показывающей основной вариант осуществления диффузора 4, номером позиции 16 обозначены рециркуляции в потоке F.
На фиг. 5 показано, что в этом варианте осуществления вентиляционного блока 1, включающем средства 12, 14 отклонения потока при тех же самых условиях эксплуатации рециркуляции отсутствуют.
Предпочтительно, наличие средств 12, 14 отклонения потока приводит к увеличению производительности даже по сравнению с показанным на фиг. 4 первым вариантом осуществления изобретения, не ухудшая при этом интенсивность выходного потока из вентиляционного блока 1. Более того, поток F остается разделенным оптимальным образом с точки зрения интенсивности потока между двумя выходами 6, 7.
Исключение рециркуляции 16 предпочтительным образом способствует снижению полного шума вентиляционного блока 1.
В целом центральная симметрия вентиляционного блока 1 позволяет потоку F быть однородным во всех частях диффузора 4.
Как показано, расположение средств 12, 14 отклонения потока в канале 5 определяется в зависимости от размеров ротора 2 и скорости вращения ротора.
Положение «I» относительно оси X средств 12, 14 отклонения потока зависит от интенсивности потока и скорости вращения ротора 2, как и высота «h» средств отклонения потока относительно соответствующей стенки диффузора.
1. Вентиляционный блок для создания воздушного потока (F), содержащий центробежный ротор (2), выполненный с возможностью вращения вокруг оси (R) вращения, диффузор (4), связанный с центробежным ротором (2) и содержащий первый и второй выходы (6, 7), при этом указанные выходы расположены на противоположных сторонах центробежного ротора (2) и определяют продувной канал (5) потока (F), причем центробежный ротор (2) вставлен в продувной канал (5), при этом центробежный ротор (2), первый выход (6) и второй выход (7) выровнены по отношению друг к другу в соответствии с главной осью (X), перпендикулярной оси (R) вращения, причем диффузор (4) содержит направляющие средства (12, 14) для направления воздушного потока (F) в продувном канале (5), при этом указанные направляющие средства функционируют между центробежным ротором (2) и первым выходом (6) и/или между центробежным ротором (2) и вторым выходом (7), при этом направляющие средства (12, 14) содержат первое средство (12) отклонения потока, образующее первое сужение (13) в канале (5) и расположенное в упомянутом продувном канале (5) между ротором (2) и первым выходом (6), и второе средство (14) отклонения потока, образующее второе сужение (15) в канале (5) и расположенное в продувном канале (5) между ротором (2) и вторым выходом (7), при этом упомянутые первое и второе средства (12, 14) отклонения потока расположены на противоположных сторонах ротора (2), причем каждое первое и второе средства (12, 14) отклонения потока имеет первую поверхность (12а, 14а), которая изогнута так, что ее вогнутый участок обращен по направлению к ротору (2), отличающийся тем, что первая поверхность (12а, 14а) первого и второго средств (12, 14) отклонения потока образована частью цилиндрической поверхности, имеющей главную ось, которая совпадает с осью (R) вращения.
2. Вентиляционный блок по п. 1, отличающийся тем, что каждое первое и второе (12, 14) средства отклонения потока имеет вторую поверхность (12b, 14b), которая изогнута так, что ее вогнутый участок направлен соответственно к первому выходу (6) и ко второму выходу (7) и участок (12с, 14с) перегиба, соединяющий первую поверхность (12а, 14а) и вторую поверхность (12b, 14b).
3. Вентиляционный блок по п. 1 или 2, отличающийся тем, что ротор (2) является ротором радиального типа с лопастями (2b), имеющими концы (2с), направленные в обратном направлении, при этом упомянутые первое и второе средства (12, 14) отклонения потока расположены в продувном канале (5) таким образом, что во время создания воздушного потока (F) упомянутые концы (2с) взаимодействуют по порядку с первым средством (12) отклонения потока, вторым сужением (15), вторым средством (14) отклонения потока и первым сужением (13).
4. Вентиляционный блок по п. 1 или 2, отличающийся тем, что диффузор (4) имеет центральную симметрию с центром симметрии, находящимся на оси вращения (R).
5. Вентиляционный блок по п. 3, отличающийся тем, что диффузор (4) имеет центральную симметрию с центром симметрии, находящимся на оси вращения (R).
