лопасть осевого вентилятора

Формула изобретения

Лопасть осевого вентилятора, содержащая выпуклый набегающий край, вогнутый сбегающий край, корневую часть и верхнюю кромку, отличающаяся тем, что радиус кривизны вогнутого сбегающего края выполнен равным радиусу кривизны средней линии лопасти, а радиус кривизны выпуклого набегающего края выбран исходя из обеспечения необходимой толщины лопасти в среднем по ее длине сечении, причем угол входа воздушной массы в межлопастной канал и угол выхода из него связаны соотношением:

,

где - угол выхода воздушной массы из межлопастного канала;

- коэффициент, учитывающий потери скорости воздушной массы в межлопастном канале, составляющий от 1 до 0,9;

- угол входа воздушной массы в межлопастной канал,

а параметры лопасти выполнены в соответствии со следующими выражениями:

,

где R - радиус кривизны средней линии лопасти;

а - ширина лопасти в осевом направлении,

,

где l - общая длина лопасти,

b=R(sin -sin ),

где b - ширина лопасти по фронту.

Описание изобретения к патенту

Изобретение относится к машиностроению, в частности, к конструкциям лопастей осевых вентиляторов, которые могут использоваться в бытовых целях, а также во вспомогательных механизмах для обеспечения циркуляции воздуха.

Известна лопасть осевого вентилятора, содержащая выпуклый набегающий край, вогнутый сбегающий край, корневую часть и верхнюю кромку. При этом углы наклона прямых, соединяющих края корневой части, средней части и верхней кромки к плоскости вращения лопасти выполнены в соотношении как 2,5: 1,6: 1 (патент RU 2244854, МПК 7 F04D 29/38).

Известна лопасть осевого вентилятора, содержащая выпуклый набегающий край, вогнутый сбегающий край, корневую часть и верхнюю кромку. При этом радиусы внутренней кривизны корневой части, средней части и верхней кромки выбраны в соотношении 1:1,67:1,08, а максимальные толщины сечений лопасти в указанных частях выбраны в соотношении 1,45:1,17:1. Профиль лопасти выполнен серповидным, причем радиус кривизны R вогнутого сбегающего края выбран большим радиуса кривизны R_cp средней линии лопасти, а радиус кривизны R ₁ выпуклого набегающего края выбран меньшим радиуса кривизны R_cp средней линии лопасти, то есть

что обеспечивает необходимую толщину лопасти для придания ей необходимой прочности и жесткости. Данные радиусы кривизны могут быть переменными по длине лопасти (патент RU 2274770, МПК F04D 19/00, F04D 29/38).

Основными недостатками описанных лопастей осевого вентилятора являются невысокие характеристики по производительности, напору нагнетания и к.п.д. работы осевого вентилятора вследствие отсутствия рекомендаций по выбору взаимосвязи между углом входа воздушной массы в межлопастной канал и углом выхода воздушной массы из межлопастного канала, причем угол соответствует углу наклона передней кромки средней линии лопасти, а угол соответствует углу наклона задней кромки средней линии лопасти. Кроме того, заданное соотношение (1) радиусов кривизны лопасти не позволяет изготовить лопасть с оптимальными геометрическими характеристиками, так как при малом числе лопастей, от двух до шести, вогнутый сбегающий край имеет более существенное влияние на формирование скорости и направления воздушной массы на ее выходе из межлопастного канала, чем выпуклый набегающий край.

Задачей данного изобретения является повышение производительности, напора нагнетания и к.п.д. работы осевого вентилятора при сохранении необходимой прочности и жесткости лопасти в процессе эксплуатации.

Поставленная задача решается тем, что у лопасти осевого вентилятора, содержащей выпуклый набегающий край, вогнутый сбегающий край, корневую часть и верхнюю кромку, согласно изобретению радиус кривизны вогнутого сбегающего края выполнен равным радиусу кривизны средней линии лопасти, а радиус кривизны выпуклого набегающего края выбран исходя из обеспечения необходимой толщины лопасти в среднем по ее длине сечении, причем угол входа воздушной массы в межлопастной канал и угол выхода из него связаны соотношением:

где - угол выхода воздушной массы из межлопастного канала;

- коэффициент, учитывающий потери скорости воздушной массы в межлопастном канале, составляющий от 1 до 0,9;

- угол входа воздушной массы в межлопастной канал,

а параметры лопасти выполнены в соответствии со следующими выражениями:

где R - радиус кривизны средней линии лопасти;

а - ширина лопасти в осевом направлении,

где l - общая длина лопасти,

где b - ширина лопасти по фронту.

Повышение производительности, напора нагнетания и к.п.д. работы осевого вентилятора обеспечивается за счет оптимального соотношения между углом входа воздушного потока в межлопастной канал и углом выхода воздушного потока из межлопастного канала, а выполнение радиуса кривизны вогнутого сбегающего края равным радиусу кривизны средней линии лопасти, и радиуса кривизны выпуклого набегающего края исходя из обеспечения необходимой толщины лопасти в среднем по ее длине сечении упрощает процесс профилирования лопасти при сохранении необходимой прочности и жесткости.

Предлагаемое изобретение поясняется чертежами, где на фиг.1 представлены основные параметры лопасти; на фиг.2 изображен профиль средней линии лопасти в зависимости от угла входа воздушной массы в межлопастной канал при =1; на фиг.3 изображен профиль средней линии лопасти в зависимости от коэффициента , учитывающего потери скорости в межлопастном канале ; на фиг.4 представлено конструктивное исполнение лопасти осевого вентилятора.

Кроме этого, на чертеже дополнительно обозначено следующее:

- - угол входа воздушной массы в межлопастной канал;

- - угол выхода воздушной массы из межлопастного канала;

- R - радиус кривизны средней линии лопасти (фиг.1) и радиус R кривизны вогнутого сбегающего края (фиг.4), равный радиусу кривизны средней линии лопасти;

- c _{1 -} абсолютная скорость воздушной массы на входе в межлопастной канал;

- _{1 -} относительная скорость воздушной массы на входе в межлопастной канал;

- u - окружная скорость воздушной массы на входе в межлопастной канал и на выходе из межлопастного канала;

- c₂ - абсолютная скорость воздушной массы на выходе из межлопастного канала;

- ₂ - относительная скорость воздушной массы на выходе из межлопастного канала;

- b - ширина лопасти по фронту лопастной решетки;

- а - ширина лопасти по фронту;

- R₁ - радиус кривизны выпуклого набегающего края;

- - необходимая толщина лопасти в среднем по ее длине сечении.

Лопасть осевого вентилятора содержит выпуклый набегающий край, вогнутый сбегающий край, корневую часть и верхнюю кромку. Радиус кривизны вогнутого сбегающего края выполнен равным радиусу кривизны средней линии лопасти, а радиус кривизны выпуклого набегающего края R₁ выбран исходя из обеспечения необходимой толщины лопасти в среднем по ее длине сечении. Угол входа воздушной массы в межлопастной канал и угол выхода воздушной массы из межлопастного канала связаны соотношением (2). Радиус кривизны R средней линии лопасти, общая длина 1 лопасти в осевом направлении и ширина b лопасти по фронту выполнены согласно выражениям (3), (4), (5) соответственно.

Лопасть осевого вентилятора работает следующим образом. При вращении вентилятора воздушная масса поступает в межлопастные каналы. Перемещаясь вдоль каналов, она ускоряется под действием вращения вентилятора и покидает его с большей, чем на входе скоростью.

Таким образом, предлагаемое изобретение позволяет повысить производительность, напор и к.п.д. работы осевого вентилятора.