Диагональный вентилятор
Изобретение относится к вентиляторостроению и может быть использовано в различных отраслях промышленности, в том числе на транспорте в качестве системы охлаждения тяговых электродвигателей магистральных электровозов.
Известен осевой вентилятор, включающий цилиндрический корпус, внутри которого с помощью втулки и по меньшей мере с тремя радиальными выступами закреплен электродвигатель, на валу которого установлено рабочее колесо с лопастями (описание изобретения RU №2384747 С1, МПК: F04D 19/00, 2008 г.).
К причинам, препятствующим достижению указанного ниже технического результата при использовании известного устройства, относится то, что оно малоэффективно и не приемлемо для использования в качестве вентилятора для тяговых электродвигателей магистральных электровозов. При этом напор нагнетающего воздуха при консольном закреплении лопастей не велик, а сама конструкция вентилятора не обеспечивает тех условий, которые необходимы для их промышленного использования на транспорте.
Наиболее близким по совокупности признаков к заявленному устройству является другой известный диагональный вентилятор (описание изобретения RU №2455528С2, МПК: F04D 17/08; F04D 19/00; F04D 29/26; F04D 29/66, 2011 г.), в котором корпус вентилятора выполнен с конической частью, а рабочее колесо выполнено с конической втулкой, на которой консольно закреплены лопатки, при этом отношение углов конусности втулки и конусной части корпуса, где расположено рабочее колесо, составляет 1,33-1,28.
К причинам, препятствующим достижению указанного ниже технического результата при использовании известного устройства, принятого за прототип, относится то, что в известном источнике отсутствуют конструктивные элементы и технологические приемы, обеспечивающие достижение нижеуказанного технического результата, в частности входного коллектора и наружного усеченного конуса рабочего колеса, жестко соединяющего внешние края лопаток. К тому же консольно закрепленные диагональные лопатки на конической втулке не позволяют обеспечить соответствующую надежность при использовании данного устройства в сложных условиях его эксплуатации, например, в качестве средства охлаждения для тяговых электродвигателей магистральных электровозов. Следует также отметить, что технология сборки таких устройств часто является доминирующей при достижении надежности и, как правило, не всегда согласуется с теоретическими предложениями. Надежность – вот основной критерий, которому необходимо следовать при создании данных устройств для нужд промышленности, особенно транспортной отрасли.
Задачей заявляемого изобретения является создание и реализация новой конструкции вентилятора с осевым направлением движения воздуха и техническими параметрами вентилятора высокого давления (статическое давление более 3000 Па), имеющего устойчивую область работы на всем участке характеристики и лишенного всех перечисленных недостатков, присущих известным устройствам.
Указанная задача решается за счет достижения технического результата, заключающегося в получении новой конструкции диагонального вентилятора с более высокой надежностью и эффективностью в процессе эксплуатации, а также снижения всех затрат, включая технологические и эксплуатационные.
Указанный технический результат при осуществлении изобретения по объекту – устройству достигается в диагональном вентиляторе, включающем цилиндрический корпус, электродвигатель, рабочее колесо с диагональными лопатками, направляющий коллектор и спрямляющий аппарат. Особенностью предлагаемого диагонального вентилятора является то, что рабочее колесо его выполнено в виде двух усеченных конусов, жестко соединенных с помощью диагональных лопаток, а его направляющий коллектор выполнен в виде сопла Лаваля, аэродинамически сопряженного с верхним торцом наружного усеченного конуса, при этом на нижнем торце внутреннего конуса установлена ступица с дисками, с помощью которых рабочее колесо крепится на валу электродвигателя.
Указанный технический результат достигается также тем, что в рабочем колесе применены листовые лопатки с выходным углом в пределах 84-115°, переменным по радиусу высоты лопатки.
Указанный технический результат достигается также тем, что цилиндрический корпус его выполнен в виде двух разъемных секций, внутри которых последовательно установлены вдоль по потоку: направляющий коллектор, рабочее колесо и спрямляющий аппарат с электродвигателем.
Указанный технический результат достигается также тем, что узлы крепления электродвигателя внутри цилиндрического корпуса выполнены совместно с радиальными лопатками спрямляющего аппарата, при этом радиальные лопатки переднего узла крепления расположены под острым углом к набегающему потоку, в то время как радиальные лопатки заднего узла крепления электродвигателя расположены параллельно набегающему потоку и установлены с наклоном к продольной оси цилиндрического корпуса.
Указанный технический результат достигается также тем, что узлы крепления электродвигателя выполнены в виде цилиндрических втулок со шпангоутами, жестко соединенные с помощью радиальных лопаток с цилиндрическим корпусом вентилятора.
Указанный технический результат достигается также тем, что между шпангоутами и фланцами электродвигателя установлены жесткие упругие элементы, преимущественно, тарельчатые пружины из углеродистой стали.
При исследовании отличительных признаков заявленного устройства не выявлено каких-либо аналогичных известных решений, касающихся исполнения рабочего колеса диагонального вентилятора и его остальных элементов, включая направляющий коллектор и спрямляющий аппарат. А также не выявлено каких-либо аналогичных решений, касающихся узлов крепления электродвигателя внутри цилиндрического корпуса диагонального вентилятора. Проведенный заявителем анализ уровня техники, включающий поиск по патентам и научно-техническим источникам информации, содержащей сведения об аналогах заявляемого решения, позволил установить, что не существует аналога, характеризующегося признаками, тождественными (идентичными) всем существенным признакам заявляемого изобретения.
Следовательно, заявленное изобретение соответствует условию «новизна» по действующему законодательству.
Для проверки заявляемого изобретения условию «изобретательский уровень» заявитель провел дополнительный анализ известных решений с целью выявления признаков, соответствующих с отличительными признаками заявленного решения. Результаты анализа показали, что заявленное решение не вытекает явным образом для специалиста из известного уровня техники и могло быть получено только при глубоком и всестороннем изучении данного вопроса.
Следовательно, заявляемое изобретение соответствует требованию «изобретательский уровень» по действующему законодательству.
На фиг. 1 изображен общий вид диагонального вентилятора в продольном разрезе.
Сведения, подтверждающие возможность осуществления заявляемого изобретения с помощью указанного технического результата, состоят в следующем.
Заявленный диагональный вентилятор включает: цилиндрический корпус, выполненный в виде двух разъемных секций 1, 2 (фиг. 1), электродвигатель 3, рабочее колесо 4, выполненное из двух усеченных корпусов 5 (внешнего), 6 (внутреннего) и диагональных лопаток 7, направляющий коллектор 8, спрямляющий аппарат, выполненный из радиальных лопаток 9 (переднего ряда), 10 (заднего ряда) и втулок 11, 12 (переднего и заднего узлов крепления электродвигателя). При этом рабочее колесо 4 закреплено на валу электродвигателя 3 с помощью ступицы 13 и кольцевых дисков 14, 15, установленных внутри внутреннего усеченного конуса 6, что создает благоприятные условия для восприятия любых нагрузок, включая вибрационные. Для восприятия осевых и термических нагрузок между шпангоутами втулок 11, 12 и фланцами электродвигателя 3 установлены дополнительно жесткие упругие элементы 16. При этом радиальные лопатки 9 спрямляющего аппарата в переднем узле крепления электродвигателя 3 установлены под острым углом по отношению к набегающему потоку, в то время как радиальные лопатки 10 заднего узла крепления электродвигателя 3 установлены параллельно набегающему потоку и с наклоном к продольной оси электродвигателя 3. Такое конструктивное исполнение обеспечивает восприятие всех видов нагрузок, включая вибрационные и термические. Все основные узлы диагонального вентилятора могут быть изготовлены из листовой стали с применением сварки, однако это не исключает использование других технологических процессов, например, применение литьевых или прессованных узлов из специальных сплавов или армированных пластиков.
Диагональный вентилятор работает следующим образом: при включении электродвигателя 3 (фиг. 1) начинает вращаться рабочее колесо 4, создавая лопатками 7 поток воздуха. При этом в направляющем коллекторе 8 воздушный поток разгоняется и с минимальным лобовым сопротивлением поступает к диагональным лопаткам 7. С помощью диагональных лопаток 7 воздушный поток отклоняется к периферии и тем самым повышает компрессию. Диагональные вентиляторы занимают промежуточное положение между осевыми и центробежными вентиляторами. Первые создают низкое давление нагнетания при максимальном потоке воздуха, а вторые развивают повышенное давление при сравнительно малом воздушном потоке. Диагональные вентиляторы позволяют при сравнительно высоком давлении нагнетания обеспечить сравнительно высокую производительность, что весьма существенно отличает их как от осевых, так и от центробежных вентиляторов. При этом в полной мере используется одно из основных преимуществ осевых вентиляторов – компактность корпуса и соосность входящего и выходящего потоков воздуха. Далее закрученный вихревой поток поступает в первую ступень спрямляющего аппарата, где он с помощью радиальных лопаток 9 вновь приобретает осевое направление. При своем движении поток воздуха омывает корпус электродвигателя 3 и охлаждает его. При этом тепло, генерируемое в электродвигателе 3, несоизмеримо с охлаждающей мощностью вихревого потока, что исключает перегрев электродвигателя 3 при любом режиме его работы, включая аварийные, т.е. нестационарные режимы его работы. После прохождения второй ступени, т.е. через лопатки 10, спрямляющего аппарата, воздушный поток полностью стабилизируется и перемещается уже только параллельно продольной оси вентилятора. Данный диагональный вентилятор предназначен, прежде всего, для системы охлаждения тяговых электродвигателей магистральных электровозов, что накладывает определенные требования как к техническим и аэродинамическим характеристикам, так и к прочностным, в том числе к вибрационным и термическим. Выполнение рабочего колеса 4 из двух усеченных конусов 5, 6 способствует не только улучшению аэродинамической устойчивости, но и существенно улучшает его прочностные и усталостные характеристики. Срыв и завихрения, возникающие при традиционном исполнении рабочих колес, в данной конструкции рабочего колеса 4 практически исключены. К другим достоинствам конструктивного исполнения данного диагонального вентилятора следует отнести то, как крепится рабочее колесо 4 на валу электродвигателя 3, как и крепление самого электродвигателя 3 внутри секции 2 его цилиндрического корпуса. С помощью цапфы 13 и дисков 14, 15 создается единая рамная конструкция, устойчивая к любым вибрационным нагрузкам, а совместная компоновка узлов крепления электродвигателя 3 и спрямляющего аппарата не только улучшает аэродинамические характеристики, но и существенно улучшает съем «паразитного» тепла, которое возникает при работе электродвигателя 3 при нештатном режиме его работы. К тому же установка жестких компенсаторов 16 между шпангоутами втулок 11, 12 и фланцами электродвигателя 3 снимает все проблемы, связанные с термическими напряжениями, которые при эксплуатации данных вентиляторов в системе охлаждения тяговых электродвигателей магистральных электровалов являются неизбежными и чуть ли не штатными ситуациями. От того, как конструкция вентилятора воспринимает все виды нагрузок, зависит не только его надежность, но и живучесть и безаварийность всей системы в целом, включая сам магистральный электровоз.
Технический эффект от использования предлагаемого изобретения состоит в следующем.
Предложенный диагональный вентилятор обеспечивает все необходимые требования, предъявляемые к данному классу устройств. Данный вентилятор предназначен для принудительного охлаждения тяговых электродвигателей магистральных электровозов и представляет собой одноступенчатый вентилятор с рабочим колесом диагонального типа с осевым направлением потока воздуха. Привод рабочего колеса – прямой асинхронный двигатель повышенной надежности. Более суровых условий эксплуатации трудно представить. Предварительные стендовые испытания подтвердили все технические, аэродинамические и акустические характеристики, заложенные в данную конструкцию. Вскоре будут проведены натурные промышленные испытания опытного образца на магистральном электровозе и авторы надеются, что они подтвердят его эксплуатационные качества, включая высокую надежность и безотказность в любых климатических условиях при различных режимах его работы. Таким образом, изложенные выше сведения показывают, что при использовании заявляемого изобретения выполнена следующая совокупность условий:
– средство, воплощающее заявляемое изобретение при его осуществлении, предназначено для использования в промышленности, а именно, в качестве диагонального вентилятора в системе охлаждения тяговых электродвигателей магистрального электровоза;
– для заявляемого изобретения в том виде, как оно охарактеризовано в независимом пункте изложенной формулы изобретения, подтверждена возможность осуществления с помощью вышеописанных в заявке или известных до даты приоритета средств и методов;
– средства, воплощающие заявляемое изобретение при его осуществлении, способны обеспечить достижения усматриваемого заявителем технического результата.
Следовательно, заявляемое изобретение соответствует условию «промышленная применимость» по действующему законодательству.
ИСТОЧНИКИ ИНФОРМАЦИИ
1. Описание изобретения RU №2384747 С1, МПК: F04D 19/00, 2008 г.
2. Описание изобретения RU №2455528 С2, МПК: F04D 17/08; F04D 19/00, F04D 29/26; F04D 29/66, 2011 год.
edrid.ru
Вентиляторы – Вентиляция – Статьи – Интелл Хаус
В состав воздухообрабатывающих агрегатов обычно входят вентиляторы, теплообменники, воздухонагреватели и фильтры. Маленькие воздухообрабатывающие агрегаты, для бытового использования, часто оборудованы встроенной автоматикой. Агрегаты должны иметь изоляцию из слоя минеральной ваты не менее 30 мм толщиной, чтобы обеспечивать соответствующую тепло и звукоизоляцию.Вентиляторы
Вентиляторы используются в вентиляционных агрегатах для перемещения воздуха от источников забора воздуха по системе воздуховодов в помещение. Каждый вентилятор должен преодолеть сопротивление вентиляционной сети, создаваемое изгибами воздуховодов и другими вентиляционными принадлежностями. Это сопротивление вызывает перепад давления, и величина этого давления является решающим фактором при выборе вентилятора.
В зависимости от формы крыльчатки и принципа работы, вентиляторы можно разделить на несколько основных групп:
– радиальные,
– осевые,
– полуосевые,
– диагональные вентиляторы.
Радиальные вентиляторы
Радиальные вентиляторы используются там, где необходимо очень высокое общее давление. Особые характеристики радиальных вентиляторов определяются формой рабочего колеса и лопаток.
Загнутые назад лопатки (крыльчатка В): объем воздуха, подаваемый вентилятором с загнутыми назад лопатками, значительно зависит от давления. Не рекомендуется для загрязненого воздуха. Этот тип вентилятора наиболее эффективен в узком спектре, находящемся в левой части кривой вентилятора. До 80% эффективности достигается при сохранении уровня низкого уровня шума вентилятора.
Отклонённые назад прямые лопатки: вентиляторы с такой формой лопаток хорошо подходят для загрязненного воздуха. Здесь можно достичь 70% эффективности. Прямые радиальные лопатки (крыльчатка R): Форма лопаток предотвращает налипание загрязняющих веществ на лопастное колесо даже более эффективно, чем при использовании лопастного колеса Р. С этим типом лопаток достигается эффективность более 55%. Загнутые вперед лопатки (крыльчатка F): Изменение давления воздуха оказывает незначительное воздействие на объем воздуха, подаваемый радиальными вентиляторами с загнутыми вперед лопатками.
Крыльчатка F меньше, чем, например, крыльчатка В, и вентилятор занимает, соответственно, меньше места. По сравнению с крыльчаткой В, этот тип вентиляторов имеет оптимальную эффективность в правой части графика характеристик вентилятора. Это означает, что при пред почтении вентилятора с лопастным колесом F, а не В, можно выбрать вентилятор меньших габаритов. В этом случае можно достичь эффективности около 60%.
Осевые вентиляторы
Простейший тип осевых вентиляторов – пропеллерные вентиляторы. Свободно вращающиеся осевые вентиляторы этого типа имеют очень низкую эффективность, а потому большинство осевых вентиляторов встраивается в цилиндрический корпус. Кроме того, эффективность можно повысить, если укрепить направляющие лопасти непосредственно за лопастным колесом. Уровень эффективности может быть поднят до 75% без направляющих лопастей и до 85% с их использованием.
Диагональные вентиляторы
Радиальная крыльчатка вызывает увеличение статического давления в связи с центробежной силой, действующей в радиальном направлении. У осевой крыльчатки не возникает эквивалентного давления, поскольку воздушный поток является нормально осевым. Диагональные вентиляторы являются смешением радиальных и осевых вентиляторов. Воздух движется в осевом направлении, а затем в лопастном колесе он отклоняется на 45˚. Радиальная составляющая скорости, которая увеличивается таким отклонением, вызывает некоторое увеличение давления посредством центробежной силы. Можно достичь эффективности до 80%.
Диаметральные вентиляторы
В диаметральных вентиляторах воздух проходит напрямую вдоль рабочего колеса, и как входящий, так и исходящий потоки, располагаются по периметру рабочего колеса. Несмотря на небольшой диаметр, рабочее колесо может подавать большие объемы воздуха, а потому пригодно для применения в небольших вентиляционных установках, например, воздушная завеса. Уровень эффективности может достигать 65%.
Типы крыльчаток
Стрелка указывает направление вращения колеса.
ihe.ru
Типы вентиляторов классификация характеристика
Вентиляторы общего назначения
Типы вентиляторов классификация характеристика. Вентиляторы сделаны из электродвигателя и его ротора. К нему присоединены, так называемые, лопатки. Ротор заставляет вращаться их, а при столкновении с воздухом, лопатки имеют свойство отбрасывать его. Сила и направление отбрасывания воздуха зависят исключительно от вида и размера, а также от формы лопаток и от скорости вращения.
Назначение вентиляторов и их типы
Типы вентиляторов по циркуляции воздуха делятся на два типа: естественная и принудительная. Естественная происходит во всех помещениях, в составе которых нет вентилятора.
свою очередь, у принудительной циркуляции тоже есть два подтипа – это приточная и вытяжная. Приточная вентиляция дает новый воздух в различные помещения, а вытяжная забирает все не полезные и неприятные запахи из домов. Кроме этого, разные вентиляторы нередко используются в таких системах, как обогрев воздуха или его охлаждение. В технических устройствах они также нужны для охлаждения электронных компонентов, которые быстро и сильно нагреваются.
Специальные вентиляторы
Специалисты разделяют вентиляторы на четыре типа по их характеристикам, например, по виду конструкции или по тому принципу, как они работают.
Типы вентиляторов:
1. Аксиальные или осевые вентиляторы. Лопатки таких приборов вокруг своей оси перемещают воздух. У аксиальных вентиляторов очень легкая конструкция, благодаря этому, они достаточно популярно в быту. Зачастую, такой вид вентиляторов применяют для охлаждения технических систем и в таких же подобных конструкциях. КПД аксиального типа гораздо больше, чем радиального. Это происходит потому, что у осевых вентиляторов присутствует невысокое сопротивление воздуха, который движется, к тому же есть сравнительно маленькие потери из-за трения воздуха, который исходит от лопаток.
2.
дикальные или центробежные вентиляторы. Такие виды в основном применяют в промышленности. Система такова, что сначала воздух проникает вглубь ротора с помощью входного отверстия, затем уже начинает вращаться. Лопатки напоминают спирали и создают центробежную силу, благодаря чему, воздух попадает в последнее отверстие, которое выглядит как улитка или спиралевидный кожух. Особенность радиальных вентиляторов заключается в том, что конечный поток всегда имеет угол в 90 градусов по отношению к входному воздуху.
3. Диагональные вентиляторы. Такой вид в своей конструкции совмещает элементы осевого и радикального вентилятора. Входной поток воздуха принимает движение по своей осе, но после этого лопатками ротора изменяются на сорок пять градусов. Из-за этого воздух увеличивается центробежной силой, как и радикальные вентиляторы. Диагональный тип в сравнении с другими издает мало шума и обладает удобной компактностью, а также значение его КПД 80%.
4. Безлопастные вентиляторы. Их система и конструкция значительно отличаются от остальных. В таком вентиляторе основой служит турбина, её задача заключается в подаче воздуха в овальную форму через маленькие отверстия. В этой системе воздушные массы увеличиваются примерно в двадцать раз. С помощью аэродинамическог
ampersite.ru
Диагональный вентилятор с оптимизированной геометрией рабочих лопаток для системы охлаждения турбодизеля Текст научной статьи по специальности «Машиностроение»
СЕРИЯ 1. НАЗЕМНЫЕ ТРАНСПОРТНЫЕ СРЕДСТВА, ЭНЕРГЕТИЧЕСКИЕ
УСТАНОВКИ И ДВИГАТЕЛИ
Диагональный вентилятор с оптимизированной геометрией рабочих лопаток для системы охлаждения турбодизеля
к.т.н. Андреенков A.A., Дементьев A.A., к.т.н. доц. Костюков A.B.
Университет машиностроения 8(495)702-56-86, [email protected], [email protected], [email protected]
Аннотация. Исследована возможность повышения эффективности диагонального вентилятора системы охлаждения турбодизеля номинальной мощностью 397 кВт при предложенном способе профилирования лопаток, что расширяет представление о вентиляторах данного типа.
Ключевые слова: система охлаждения турбодизеля, диагональный вентилятор, КПД рабочей решетки.
В вопросе улучшения показателей расходования топлива автотракторными тепловыми двигателями разработчики энергетических установок спорадически используют концепцию повышения механического КПД двигателя за счет снижения затрат мощности на привод вспомогательных агрегатов [1].
Наиболее энергоемкими среди навесных двигателей внутреннего сгорания (ДВС) являются вентиляторные устройства системы жидкостного охлаждения. В частности, доминирующая тенденция увеличения литровой мощности турбодизелей, направленная на рост среднего эффективного давления энергетических установок, сопровождается возрастанием тепловых потоков, отводимых системой охлаждения. Очевидно, для поддержания теплового режима двигателей и отвода возросших тепловых потоков требуется увеличение расхода охлаждающего воздуха, то есть большая производительность вентиляторов систем охлаждения ДВС, которая в подавляющем большинстве выполняется по отработанной традиционной схеме: вентилятор приводится от коленчатого вала двигателя и располагается за блоком теп-лообменных аппаратов, работая на всасывание.
Для уменьшения энергоемкости вентиляторного устройства и, следовательно, снижения расхода топлива двигателем вентилятор должен сочетать в себе необходимые для поддержания теплового режима двигателя производительность охлаждающего воздуха и напор с высоким значением КПД. Поэтому достижение высокой эффективности вентилятора является актуальной технической задачей, которая в настоящей работе решается применительно к турбодизелю типа 12ЧН13/14 номинальной мощностью 397 кВт.
Решение данной задачи видится в переходе от осевого вентилятора к вентилятору диагонального типа, занимающему некое промежуточное положение между осевым и центробежным. Также направление потока воздуха, создаваемое диагональным колесом, благоприятно для обтекания двигателя и течения в подкапотном пространстве.
Для вентиляторных устройств систем охлаждения автотракторных двигателей распространен метод, основанный на теории подобия и предполагающий подбор вентилятора-прототипа по коэффициенту быстроходности. Далее размеры пересчитываются на заданные производительность и напор при условии сохранения высокой эффективности прототипа.
При рассматриваемых условиях данный подход изначально неприемлем, во-первых, из-за ограниченной обобщенной информации по диагональным вентиляторам. Во-вторых, чистота сравнительного анализа предполагает сопоставление расчетных параметров, полученных по единой расчетной методике, то есть в настоящей работе был реализован общий принцип разработки и проектирования лопаточных машин [2].
В расчетах варьировался ряд входных параметров: значения частоты вращения венти-
лятора пъ, коэффициент осевой скорости потока фа на входе в рабочее колесо, наружный диаметр .Онар1 рабочего колеса и ширина С лопатки колеса, а в случае диагонального вентилятора дополнительно рассматривались несколько значений углов конуса по втулочной \|/вт и наружной 1|/нар поверхностям. Вентиляторные устройства без диффузора за рабочим коле-
Расчет вентиляторов проводился по струйкам тока воздуха в рабочем колесе вентилятора, ряд расчетных величин определялся итерационным методом с последующим уточнением конечного результата.
Как было установлено [3], диагональный вентилятор с несколько большим, чем у осевого вентилятора, наружным диаметром (то есть при меньшем значении коэффициента скорости фа ) превысил осевой по эффективности почти в 1,2 раза.
Необходимо отметить, что в ходе расчетов диагональных вентиляторов неоднократно были зафиксированы отрицательные расчетные значения углов изгиба входной ф1 и выходной ф2 кромок профиля в конических сечениях рабочих диагональных решеток. Очевидно, что такие лопатки принципиально отличаются от лопаток диагональных вентиляторов известной геометрии с положительными углами ф1 и ф2.
Установлено, что отмеченное явление усиливается с увеличением расчетных значений частот вращения, с ростом значений втулочного угла \|/вт и ширины С рабочей решетки и в основном касается сечений, находящихся в зоне от корня до 1/3 высоты лопатки. Особенно важно, что расчетные значения КПД г|рк решетки профилей на 2-3% выше, чем у аналогичных рабочих решеток с положительными углами изгиба кромок (рисунок 1), отмеченное обстоятельство непосредственно касается повышения эффективности вентилятора.
Рисунок 1. Совместное изображение конических разверток прикорневого сечения рабочих лопаток диагональных вентиляторов при положительных (профиль I) и при отрицательных (профиль II) углах изгиба ф1 и ф2 входной и выходной кромок
Целью данной работы является исследование диагонального вентилятора с предложенным способом профилирования лопаток для использования в системе охлаждения турбодизеля номинальной мощностью 397 кВт.
Данный вопрос исследовался на спроектированных модельных диагональных вентиляторах: малоразмерном вентиляторе с положительными углами лопаток ДВ-8 и вентиляторе ДВ-9, у которого профили в сечениях, лежащих до 1/3 высоты лопатки, имеют отрицательные углы изгиба кромок. В таблице 1 представлены некоторые геометрические параметры в прикорневом сечении рабочих колес указанных вентиляторов (1|/- угол конического сечения, здесь совпадает со втулочным углом фвт, Ь – хорда профиля, остальные обозначения -согласно рисунку 1).
СО
Исследовать модели вентиляторов технически удобнее, чем полноразмерные вентиляторы, а при равенстве критериев геометрического и физического подобия результаты исследования оказываются преемственными; исследовались вентиляторные устройства без диффузора за рабочим колесом.
Экспериментальные зависимости коэффициента напора и статического КПД
^СтВ от коэффициента производительности V диагональных вентиляторов ДВ-8 и ДВ-9 показаны на рисунке 2. Также построена безразмерная напорная характеристика воздушной сети цс = /{V ) и указаны расчетные рабочие точки вентиляторов. При анализе полученных зависимостей можно отметить следующее.
Таблица 1.
Геометрические параметры лопаток вентиляторов ДВ-8 и ДВ-9 в прикорневых
сечениях
Вентилятор PlK! град Р град q>L, град ф2, град % град и, град Ô, град град С, мм ъ, мм А»1, мм Dm2, мм
ДВ-8 34 56 6,8 4Д 40,8 11,0 38,2 35 36 40,6 260 320
ДВ-9 34 36 -9,6 -6,0 24,4 17,6 48,0 35 36 53,2 260 320
У вентилятора ДВ-8 протекание зависимостей коэффициента напора и статиче-
ского КПД зСтВ от коэффициента производительности V имеет плавный и непрерывный характер на всем рассмотренном практически важном интервале значений V. Максимум ^СтВ ДВ-8 составляет 0,503 при V 0,145, при этом значение коэффициента напора НСтВ составляет 0,185.
Для вентилятора ДВ-8 при сравнении экспериментальных и расчетных данных установлено: при расчетном значении коэффициента расхода V равном 0,15 расчетная величина ^СтВ составляет 0,521, что на 1,9 абсолютных процента или почти на 3,5 относительных процента превышает экспериментальное значение ^СтВ равное 0,502; экспериментальное значение коэффициента напора HCjB при этом составляет 0,183 против расчетного значения 0,191 (относительная разность почти 4%).
У вентилятора ДВ-9 КПД ^СтВ плавно растет при увеличении V до 0,148, достигая
здесь максимального значения 0,578 при HCjB равном 0,211, затем плавно уменьшается, то есть имеет плавный и непрерывный характер на всем рассмотренном практически важном
интервале значений коэффициента расхода V .
Сравнение экспериментальных данных вентилятора ДВ-9 с расчетными значениями показывает, что экспериментальное значение КПД ^СтВ составляет 0,578 (находится вблизи экстремума) против расчетной величины 0,556 при расчетном значении коэффициента расхода V равном 0,15. Расчетное значение ^СтВ оказалось заниженным на 2,2 абсолютных процента или почти на 4 относительных; экспериментальное значение коэффициента напора Я ™ при этом составляет 0,21 против расчетного значения 0,217 (относительная разность почти 3%).
Таким образом, можно заключить, что удовлетворительное совпадение расчетных и экспериментальных данных подтверждает достоверность методики расчета диагонального вентилятора.
При сравнении экспериментальных зависимостей коэффициента напора и КПД
^СтВ диагональных вентиляторов ДВ-8 и ДВ-9 установлено, что вентилятор ДВ-9 существенно превосходит вентилятор ДВ-8 по эффективности и напору на всем рассмотренном
Серия 1. Наземные транспортные средства, энергетические установки и двигатели, диапазоне значений V.
1— Е
в ,ДВ-9
¿Г. % Ш-8 у
1
\
\\
\\
\
Пети 0,55
0,50
0,45
0,40
0,35
0,30
0,25
0,20
0,15
0,10 0,12 0,14 0,16 0,18 0,20 0,22 0,24 V
а.
НОтВ
Не 0,22
0,20
0,18
0,16
0,14
0,12
0,10
0,08
0,06
0,10 0,12 0,14 0,16 0,18 0,20 0,22 0,24 У
Á-
© – расчетная точка XB-S: О-расчетная точка ДВ-9 Рисунок 2. Характеристики диагональных вентиляторов ДВ-8 и ДВ-9
Максимумы КПД исследованных диагональных вентиляторов ДВ-8 и ДВ-9 лежат в
сравнительно узком диапазоне значений коэффициента производительности V 0,145^0,15, поэтому можно считать, что производительность этих вентиляторов при максимальных значениях КПД ^СтВ практически одинаковая.
Значительное превосходство вентилятора ДВ-9 над ДВ-8 по напору отмечается в левой
части графика, при малых значениях V .
Таким образом, можно заключить, что при предложенных отрицательных углах изгиба
* ПВ-9
¿4 X иракте риапик у сети
Л/
\
У / N
/1 / ДВ-8 К \
/ \\
/ \ \
—
Серия 1. Наземные транспортные средства, энергетические установки и двигатели, кромок лопаток значительно увеличились эффективность и напор вентиляторного устройства в практически важном диапазоне коэффициентов производительности V : максимальное значение КПД устройства повысилось почти на 7,5 абсолютных процентов, при этом напор повысился в 1,14 раза.
Рабочая точка диагонального вентилятора ДВ-8 лежит на характеристике сети несколько ниже расчетного значения. Коэффициент напора Нств в рабочей точке составляет
0,185 против требуемого Нств Равного 0,192, то есть меньше почти на 3,5%, при коэффициенте расхода V 0,147, что на 2% меньше требуемого значения, при этом ^СтВ находится в области максимальных значений и равен 0,502.
В рабочей точке вентилятора ДВ-9 коэффициент напора Нств составляет 0,204, что почти на 6% выше требуемого, при коэффициенте расхода V равном 0,154, что на 2,7% больше требуемого значения. При этом значение ^СтВ вентилятора ДВ-9 составляет 0,576 и лежит в
области экстремума значений КПД, соответствующего максимальной величине 0,578. По сравнению с параметрами в рабочей точке вентилятора ДВ-8 напор выше в 1,1 раза, коэффициент расхода – почти на 5%, а КПД – почти в 1,15 раза.
Таблица 2.
Параметры диагонального вентилятора системы охлаждения турбодизеля типа 12ЧН13/14 номинальной мощностью 397кВт
Название величины, обозначение, размерность Значение
1 Наружный диаметр колеса на входе, Ашрь м 0,923
2 Втулочный диаметр колеса на входе, А,Т1, м 0,379
3 Угол образующей наружной конической поверхности тока, 1унар, град 0
4 Угол образующей втулочной конической поверхности тока, у«, град 35
5 Ширина профиля рабочей решетки на среднем сечении, Сф, м 0,071
6 Число рабочих лопаток, 2, шт 7
7 Перепад статического давления в ступени вентилятора. АРстВ > 1Д
8 Расход охлаждающего воздуха, Св, кг/с 10
9 Частота вращения вентилятора, ни. об/мин 2000
10 Мощность вентилятора, кВт 17
Производительность и напор вентилятора ДВ-8 в целом незначительно отличаются от требуемых по условиям работы вентилятора на воздушную сеть. Вместе с тем, согласно технологической статистике массового производства существует зона рассеивания параметров изделия – поле допуска, обусловленное, в частности, технологией производства. Поэтому
желательно, чтобы у опытного образца вентилятора системы охлаждения Нств и ^ были
несколько выше требуемых значений, то есть чтобы рабочая точка вентилятора располагалась несколько выше его расчетной точки. Поэтому некоторое превышение требуемых по рабочим условиям параметров можно считать положительным аспектом вентилятора ДВ-9. Важен и тот факт, что спроектированный вентилятор – без выходного диффузора, данное обстоятельство облегчит компоновку устройства на транспортном средстве.
Таким образом, высокоэффективный диагональный вентилятор ДВ-9 целесообразно использовать в качестве аналога вентилятора для системы охлаждения турбодизеля типа 12ЧН13/14 номинальной мощностью 397кВт. Аэродинамические характеристики вентилятора ДВ-9 пересчитаны по законам подобия на требуемые параметры системы охлаждения с сохранением высокого КПД вентилятора, параметры диагонального вентилятора представлены в таблице 2.
В завершении исследования можно сформулировать следующие основные выводы и рекомендации.
Определены параметры высокоэффективного диагонального вентилятора системы жидкостного охлаждения турбодизеля с ОНВ типа 12ЧН13/14 номинальной мощностью 397кВт.
У диагонального вентилятора с отрицательными углами изгиба кромок лопаток по сравнению с диагональным вентилятором с положительными углами максимальный КПД выше почти в 1,15 раза.
В заключение хотелось бы отметить, что исследованный вентилятор рекомендуется к использованию в первую очередь на тяжелонагруженных транспортных средствах: на тяжелых и сверхтяжелых карьерных самосвалах, грузовиках-трейлерах, средних и мощных промышленных тракторах; также представляется целесообразным его применение на стационарных энергетических установках, приводящих электрогенераторы, различные технические насосы, нагнетатели и т.д.
Литература
1. Конструкция автомобиля [Текст]: учебник для вузов в 4 т. / Под общ. ред. А.Л. Карунина / Т. 2. Двигатель / И.Я. Райков, А.Р. Макаров, A.B. Сергиевский и др.; под ред. И.Я. Райкова. -М.: МАМИ, 2001.-568 с.
2. Чумаков Ю.А. Теория и расчет транспортных газотурбинных двигателей [Текст]: учебник / Ю.А. Чумаков. -М.: ИНФРА-М; Форум, 2012. – Гл. 1-6 – с. 20-171.
3. Андреенков A.A. Разработка и исследование высокоэффективного вентилятора для системы жидкостного охлаждения турбодизеля грузовика [Текст] / A.A. Андреенков, A.B. Костюков // Известия МГТУ «МАМИ». – 2013. – № 1.т. 1 – с.6- 10.
Влияние трения в шарнирах на работоспособность амортизационно-натяжного устройства гусеничного движителя
Бульбутенко С.С., Федоткин P.C., Овчаренко A.C., к.т.н. доц. Бейненсон В.Д.
Университет машиностроения, ОАО «НИИ Стали» (963) 976-29-47, [email protected]
Аннотация. Приведен метод расчета работы трения в шарнирах амортизацион-но-натяжного устройства с определением среднего давления и площади контакта поверхностей шарниров с учетом конструктивных особенностей шарнира и особенностей его изготовления. Проанализировано влияние коэффициента трения, типа смазки и температуры на величину работы трения в шарнире. Полученные данные были сопоставлены с величиной работы упругого элемента для оценки влияния трения на кпд АНУ.
Ключевые слова: амортизационно-натяжное устройство, шарнир, работа трения, смазка, площадь трения, коэффициент трения
Известно, что для ограничения величины растягивающего усилия гусеницы (цепи или ленты), предохранения элементов движителя от перегрузок, а также для регулировки усилия натяжения гусеницы направляющее колесо оборудуется амортизационно-натяжным устройством (АНУ). Оно обеспечивает упругий ход оси направляющего колеса при попадании посторонних предметов между гусеницей и натяжным колесом либо ведущей звездочкой, снижает динамические нагрузки на гусеницу, направляющее и ведущее колесо, а также поддерживает заданное усилие натяжения. В истории машиностроения вопросам работы натяжных устройств было посвящено большое количество научных трудов и изобретений.
Общая компоновочная схема АНУ на ходовой системе тракторов НАТИ-04 и ЧН-6 представлена на рисунке 1. Многие тракторы, такие как ДТ-75, имеют аналогичную конструкцию АНУ.
cyberleninka.ru
диагональный вентилятор — с английского на русский
См. также в других словарях:
диагональный вентилятор — Вентилятор, у которого направление меридиональной скорости потока газа на входе в рабочее колесо параллельно оси его вращения, а на выходе из рабочего колеса под углом, образующим с осью его вращения около 45°. [ГОСТ 22270 76] диагональный… … Справочник технического переводчика
диагональный вентилятор — Вентилятор, у которого направление меридиональной скорости потока газа на входе в рабочее колесо параллельно оси его вращения, а на выходе из рабочего колеса под углом, образующим с осью его вращения около 45°. [ГОСТ 22270 76] диагональный… … Справочник технического переводчика
Диагональный вентилятор — 21. Диагональный вентилятор Вентилятор, у которого направление меридиональной скорости потока газа на входе в рабочее колесо параллельно оси его вращения, а на выходе из рабочего колеса под углом, образующим с осью его вращения около 45° Источник … Словарь-справочник терминов нормативно-технической документации
Вентилятор, диагональный — Диагональный вентилятор Вентилятор, у которого направление меридиональной скорости потока газа на входе в рабочее колесо параллельно оси его вращения, а на выходе из рабочего колеса под углом, образующим с осью его вращения около 45° Смотреть все … Словарь ГОСТированной лексики
Вентилятор — Вращающаяся лопаточная машина, передающая механическую энергию газа в одном или нескольких рабочих колесах, вызывая таким образом непрерывное течение газа при его относительном максимальном сжатии Вентилятор, вертикальный Вентилятор,… … Словарь ГОСТированной лексики
ГОСТ 22270-76: Оборудование для кондиционирования воздуха, вентиляции и отопления. Термины и определения — Терминология ГОСТ 22270 76: Оборудование для кондиционирования воздуха, вентиляции и отопления. Термины и определения оригинал документа: 40. Абсорбционный осушитель воздуха Осушитель воздуха, в котором снижение влагосодержания воздуха происходит … Словарь-справочник терминов нормативно-технической документации
ГОСТ 22270-76. ОБОРУДОВАНИЕ ДЛЯ КОНДИЦИОНИРОВАНИЯ ВОЗДУХА, ВЕНТИЛЯЦИИ И ОТОПЛЕНИЯ. ТЕРМИНЫ И ОПРЕДЕЛЕНИЯ (СТ СЭВ 2145-80) — Агрегат, вентиляторный Агрегат, вентиляционно вытяжной Агрегат, вентиляционно приточный Агрегат, вентиляционный Агрегат, воздухоосушительный … Словарь ГОСТированной лексики
ГОСТ 23851-79: Двигатели газотурбинные авиационные. Термины и определения — Терминология ГОСТ 23851 79: Двигатели газотурбинные авиационные. Термины и определения оригинал документа: 293. Аварийное выключение ГТД Аварийное выключение Ндп. Аварийное отключение ГТД D. Notausschaltung Е. Emergency shutdown F. Arrêt urgent… … Словарь-справочник терминов нормативно-технической документации
translate.academic.ru
диагональный вентилятор – патент РФ 2455528
Изобретение относится к вентиляторостроению и позволяет при его использовании обеспечить расширение области устойчивой работы и промышленного использования вентилятора путем уменьшения вращающегося срыва в его лопаточных венцах. Указанный технический результат достигается в диагональном вентиляторе, содержащем корпус конической формы, рабочее колесо с конической втулкой и с лопатками, обтекатель, лопаточный спрямляющий аппарат, причём соотношение углов конусности втулки и корпуса составляет 1,33-1,28. 3 ил.
Рисунки к патенту РФ 2455528
Изобретение относится к вентиляторостроению.
Известен осевой вентилятор, содержащий корпус и установленные в нём рабочее колесо и спрямляющий аппарат [Брусиловский И.В. Аэродинамика осевых вентиляторов. М.: Машиностроение, 1984].
Недостатком этого вентилятора является возникновение вращающегося срыва в лопаточных венцах рабочего колеса, что связано с нарушением нормального течения потока в вентиляторе, обусловленным увеличением угла атаки лопастей рабочего колеса набегающим потоком при уменьшении подачи. При некотором критическом значении угла атаки происходит отрыв потока на лопатках (обычно на периферии), что приводит к резкому нарушению течения как в осевом, так и в радиальном направлениях и дальнейшему неравномерному развитию отрывного течения. В области, охваченной срывной зоной, давление резко уменьшается; из зоны повышенного давления за колесом возникает обратное течение потока, причем такой поток закручивается в сторону вращения колеса со скоростью, сопоставимой с его окружной скоростью. Происходит взаимодействие обратного потока с основным, зона срыва увеличивается по длине лопаток в направлении ко втулке до установления некоторого равновесного состояния. Работа вентилятора становится неустойчивой с резкими колебаниями давления и подачи. Эти явления, характерные для осевых вентиляторов в области подачи менее 50-60% от номинальной, называются помпажом, при котором вибрации могут привести к разрушению вентилятора, что уменьшает область его устойчивой работы и промышленного использования.
Наиболее близким к предлагаемому техническому решению является осевой (диагональный) вентилятор, содержащий корпус и установленное в нем рабочее колесо с лопатками, размещенными на диске, и спрямляющий аппарат [а.с. 821752, СССР, Диагональный вентилятор. № 2739019/25-06; заявл. 21.03.79; опубл. 15.04.81, бюл. № 14].
Однако и этот вентилятор работает со значительным уровнем срывных явлений в лопаточных венцах и неустойчивости работы в режимах с подачей менее 50-60% от номинальной, поскольку при установленных отношениях углов конусности втулки и корпуса не в полной мере обеспечивается устранение срывных явлений в лопаточном венце рабочего колеса.
Целью изобретения является расширение области устойчивой работы и промышленного использования вентилятора путем уменьшения вращающегося срыва в его лопаточных венцах.
Указанная цель достигается тем, что отношение углов конусности втулки и корпуса составляет 1,33-1,28.
При данных отношениях углов конусности втулки и корпуса достигается достаточно полное использование центробежных сил, действующих в рабочем колесе в направлении радиуса от втулки к корпусу и создающих статическое давление, препятствующее возникновению вращающегося срыва, что подтверждается экспериментальным снятием аэродинамической характеристики предлагаемого вентилятора на испытательном стенде Красногвардейского машиностроительного завода (Свердловская обл.).
На фиг.1 показано рабочее колесо осевого вентилятора со схемой течения потока воздуха при вращающемся срыве.
На фиг.2 показано поперечное сечение рабочего колеса со схемой течения потока воздуха при вращающемся срыве.
На фиг.3 представлена схема сечения рабочего колеса и проточной части предлагаемого диагонального вентилятора, содержащего корпус, выполненный в форме конуса 1 на участке рабочего колеса, рабочее колесо с лопатками 2 и конической втулкой 3, обтекатель 4, лопаточный спрямляющий аппарат 5 и воздушный поток 6 (1 – угол наклона втулки, 2 – угол наклона корпуса на участке рабочего колеса).
Вентилятор функционирует следующим образом: воздушный поток, поступающий в рабочее колесо при его вращении, отклоняется к корпусу под действием центробежных сил, которые при заявленном отношении углов конусности втулки и корпуса практически в полной мере преобразуются в статическое давление, препятствующее возникновению срывных явлений в лопаточном венце рабочего колеса, что приводит к расширению области промышленного использования и устойчивой работе вентилятора.
ФОРМУЛА ИЗОБРЕТЕНИЯ
Диагональный вентилятор, содержащий корпус конической формы, рабочее колесо с конической втулкой и с лопатками, обтекатель, лопаточный спрямляющий аппарат, отличающийся тем, что отношение углов конусности втулки и корпуса составляет 1,33-1,28.
www.freepatent.ru
В чем разница между осевыми и радиальными вентиляторами
Климатическое оборудование широко используется в промышленности и быту. В зависимости от целей и условий установки вентиляции выбирается агрегат. Существуют центробежные и осевые приборы. И те, и другие приводят в движение воздушные массы, но с разной направленностью, мощностью и давлением. Рассмотрим подробнее, в чем заключается разница между радиальными вентиляторами и осевыми агрегатами.
Принцип работы центробежного устройства
Конструкция радиального вентилятора состоит из колеса с вращательными лопатками, всасывающего и нагнетающего механизмов. Под действием центробежных сил от периферии воздух затягивается в центр,и выталкивается перпендикулярно входящему воздушному потоку во внешнюю среду. Такой принцип действия прибора позволяет его использовать в подземных тоннелях.
Лопасти в колесе могут располагаться параллельно или перпендикулярно относительно оси окружности. Использование первого варианта позволяет снизить шум, не теряя производительность. Второй вид позволяет сделать конструкцию более компактную, но с меньшей мощностью, что также находит свое применение.
Модели могут быть оснащены дополнительными системами, в зависимости от того для какой отрасли оно было разработано. Так, например, в приборах может стоять защита от высоких температур, и сама конструкция выполнена из жаропрочного материала, устойчивого к коррозии. Также может быть встроена защитная функция от взрыва. Данные возможности могут объединяться в одном приборе, а могут встречаться в по отдельности.
Радиальное устройство способно обслужить протяженные магистральные каналы, так как за счет создания высокого давления быстро перемещает большие объемы воздушных масс.
Механизм осевых вентиляторов
Осевой вентилятор отличается от радиального несложной конструкцией и невысокой стоимостью. Механизм состоит из сквозного цилиндрического кольца, внутри которого расположены под углом лопасти. Такое расположение внутренних деталей позволяет винту захватывать воздух, и рассеивать его в пространстве.
Несмотря на простой механизм, устройство очень эффективное. Существенные изменения режима в процессе работы вентилятора оказывают незначительное влияние на нагрузку двигателя. В радиальных устройствах такого преимущества нет. Осевой вентилятор за счет реверсивности может менять направление распространения воздушного потока при изменении рабочего положения колеса.
Отсутствие центробежной силы в приборе не позволяют создать большое давление. Если есть необходимость в усилении потока воздуха, конструкция дополняется ступенями и частотой вращения лопастей, но при этом увеличится шум в системе вентиляции.
Как сделать выбор между приборами
В большинстве случаев, выбор вентиляционного устройства диктует область его применения. Как показывает практика, радиальный вентилятор больше эксплуатируется в промышленности, осевой агрегат активно используется в установке системы вентиляции в помещениях, применяется в качестве охлаждения двигателя (мотора) в бытовой технике и транспорте.
Радиальный вентилятор в лакокрасочном цехе
Основные факторы, на которых базируется выбор модели вентилятора, следующие:
- объем вентилируемого воздуха;
- форма воздуховода и его площадь;
- длина вентиляционной системы;
- максимальный и минимальный уровень предполагаемой температуры воздуха.
Разделение применения механизмов связано с работой воздухоотвода. Отличием осевого прибора является распространение воздушного потока от оси в пространство по окружности. Радиальный вентилятор, наоборот, создает направление воздуха от периметра окружности и направляет его в центр.Можно сказать, что разница этих двух приборов в их конструкции и рециркуляции воздуха.
Учитывая область применения, может быть необходимость в воздушном потоке высокого давления. Для сложных промышленных тягодутьевых установок больше подойдут радиальные вентиляторы. Осевые устройства больше ориентированы на работу в местах для простого и быстрого проветривания.
Вентиляторы осевые промышленные
При создании приточно-вытяжной вентиляционной системы используются также канальные вентиляторы. Они могут выступать в виде самостоятельной установки внутри воздухоотвода или дополнительного звена в вентиляционном механизме.
Данный прибор компактный и легко устанавливается своими руками, отличается пониженным уровнем шумности.
Для обеспечения принудительной воздушной циркуляции подбирается определенный механизм, способный ее обеспечить. Технические параметры должны соответствовать требованиям установки вентиляции для определенных условий.
tehnika.expert