Результат интеллектуальной деятельности: Вентилятор градирни

Изобретение относится к контактным охладителям, в частности к конструкции вентилятора вентиляторной градирни, и может быть использовано на предприятиях химической и энергетической промышленности для охлаждения оборотной воды.

Известен вентилятор градирни, содержащий диффузор, корпус которого выполнен в виде конфузорно-диффузорной обечайки из стекломатериала, на наружной поверхности корпуса выполнены пересекающиеся ребра жесткости, а в диффузоре установлено лопаточное колесо, вал которого соединен с приводом вращения лопаточного колеса (см. патент US №3780999, кл. B01F 3/04, опубл. 25.12.1973).

Выполнение диффузора вентилятора градирни из армированного стекломатериалом синтетического материала с ребрами жесткости на наружной поверхности диффузора позволило снизить вес конструкции диффузора при сохранении жесткости конструкции. Однако выполнение ребер жесткости V-образной формы в ряде случаев не позволяет добиться требуемой жесткости конструкции диффузора, что приводит к необходимости увеличения толщины стенок обечайки и увеличению веса конструкции диффузора.

Наиболее близким к изобретению по технической сущности и достигаемому результату является вентилятор градирни, содержащий диффузор, корпус которого выполнен в виде конфузорно-диффузорной обечайки из стекломатериала, на наружной поверхности корпуса выполнены пересекающиеся ребра жесткости, а в диффузоре установлено лопаточное колесо, вал которого соединен с приводом вращения лопаточного колеса и расположен соосно с конфузорно-диффузорной обечайкой, пересекающиеся ребра жесткости выполнены пустотелыми с трапецеидальным поперечным сечением и расположены вертикально и горизонтально с образованием между ними ячеек, а конфузорно-диффузорная обечайка выполнена в виде тела вращения (см. патент RU №2350867, кл. F28C 1/00, опубл. 27.03.2009).

Выполнение диффузора вентилятора градирни из армированного стекломатериалом синтетического материала с описанными выше ребрами жесткости на наружной поверхности диффузора позволило снизить вес конструкции диффузора при сохранении жесткости конструкции. Однако использованы не все возможности по снижению гидравлических потерь в проточной части конфузорно-диффузорной обечайки.

Задачей настоящего изобретения является оптимизация проточной части диффузора.

Техническим результатом, достигаемым от реализации изобретения, является снижение аэродинамического сопротивления проточной части диффузора вентилятора градирни при сохранении требуемой жесткости конструкции диффузора.

Указанная задача решается, а технический результат достигается за счет того, что вентилятор градирни содержит диффузор, корпус которого выполнен в виде конфузорно-диффузорной обечайки из стекломатериала, на наружной поверхности корпуса выполнены пересекающиеся ребра жесткости, а в диффузоре установлено лопаточное колесо, вал которого соединен с приводом вращения лопаточного колеса и расположен соосно с конфузорно-диффузорной обечайкой, пересекающиеся ребра жесткости выполнены пустотелыми с трапецеидальным поперечным сечением и расположены вертикально и горизонтально с образованием между ними ячеек, а конфузорно-диффузорная обечайка выполнена в виде тела вращения, причем образующие поверхности конфузорной и диффузорной частей обечайки образованы дугой окружности, плавно сопряженной с образующей цилиндрической части, расположенной между образующими конфузорной и диффузорной частей, при этом радиус дуги окружности R₁ конфузорной части обечайки составляет от 0,32 до 0,40 от высоты H₁ обечайки, радиус дуги окружности R₂ диффузорной части обечайки составляет от 0,45 до 0,50 от высоты H₁ обечайки, высота Н₂ цилиндрической части составляет от 0,35 до 0,40 от высоты H₁ обечайки, высота Н₃ конфузорной части составляет от 0,32 до 0,35 от высоты H₁ обечайки, высота Н₄ диффузорной части составляет от 0,25 до 0,35 от Н₁ высоты обечайки, а лопаточное колесо расположено соосно цилиндрической части диффузора на расстоянии S от входного сечения обечайки диффузора, составляющем от 0,45 до 0,5 от высоты H₁ обечайки, при этом конфузорно-диффузорная обечайка установлена на опорном кольце, закрепленном на металлической раме, выполненной в виде правильного многоугольника, а привод вращения лопастного колеса установлен на закрепленных относительно металлической рамы балках, пересекающихся по оси обечайки, причем электродвигатель привода установлен на конце одной из балок, а редуктор, соединенный входным валом с валом электродвигателя, установлен в месте перекрещивания балок и на выходном вале редуктора, соосном с осью обечайки, установлено лопастное колесо вентилятора градирни.

В ходе проведенного исследования работы диффузоров вентилятора градирен была разработана такая конструкция, которая позволила добиться как можно более низкого аэродинамического сопротивления протекающему через диффузор потоку воздуха. Этого удалось добиться сочетанием сужающейся и расширяющейся по ходу потока частей диффузора, у которых образующие поверхности конфузорной и диффузорной частей обечайки образованы дугой окружности, плавно сопряженной с образующей цилиндрической поверхности, расположенной между образующими конфузорной и диффузорной частей, при этом диффузор имеет следующие параметры: радиус дуги окружности R₁ конфузорной части обечайки составляет от 0,32 до 0,40 от высоты H₁ обечайки, радиус дуги окружности R₂ диффузорной части обечайки составляет от 0,45 до 0,50 от высоты H₁ обечайки, высота Н₂ цилиндрической части составляет от 0,35 до 0,40 от высоты H₁ обечайки, высота Н₃ конфузорной части составляет от 0,32 до 0,35 от высоты H₁ обечайки, высота Н₄ диффузорной части составляет от 0,25 до 0,35 от Н₁ высоты обечайки, а лопаточное колесо расположено соосно цилиндрической части диффузора на расстоянии S от входного сечения обечайки диффузора, составляющем от 0,45 до 0,5 от высоты H₁ обечайки.

Кроме того, конфузорно-диффузорная обечайка установлена на опорном кольце, закрепленном на металлической раме, выполненной в виде правильного многоугольника, а привод вращения лопастного колеса установлен на закрепленных относительно металлической рамы балках, пересекающихся по оси обечайки, причем электродвигатель привода установлен на конце одной из балок, а редуктор, соединенный входным валом с валом электродвигателя, установлен в месте перекрещивания балок и на выходном вале редуктора, соосном с осью обечайки, установлено лопастное колесо вентилятора градирни, что позволило при сохранении требуемой жесткости и прочности конструкции снизить аэродинамическое сопротивление на входе в конфузорно-диффузорную обечайку.

На фиг. 1 представлен продольный разрез вентилятора градирни.

На фиг. 2 представлен вид сбоку на вентилятор градирни.

На фиг. 3 представлен вид сверху на металлическую раму с опорным кольцом и перекрещивающимися балками.

На фиг. 4 представлена одна из секций конфузорно-диффузорной обечайки.

На фиг. 5 представлено продольное сечение стенки конфузорно-диффузорной обечайки.

Вентилятор градирни содержит диффузор 1, корпус которого выполнен в виде конфузорно-диффузорной обечайки 2 из стекломатериала. На наружной поверхности корпуса 2 выполнены пересекающиеся ребра жесткости 3. В диффузоре 1 установлено лопаточное колесо 4, вал которого соединен с приводом 5 вращения лопаточного колеса 4. Пересекающиеся ребра 3 жесткости выполнены пустотелыми с трапецеидальным поперечным сечением и расположены вертикально и горизонтально с образованием между ними ячеек 6. Конфузорно-диффузорная обечайка 2, образующая корпус 2 диффузора, выполнена в виде тела вращения.

Образующие поверхности конфузорной 7 и диффузорной 8 частей обечайки 2 образованы дугой окружности, плавно сопряженной с образующей цилиндрической части 9, расположенной между образующими конфузорной 7 и диффузорной 8 частей.

Радиус дуги окружности R₁ конфузорной части 7 обечайки 2 составляет от 0,32 до 0,40 от высоты Н₁ обечайки 2, радиус дуги окружности R₂ диффузорной части 8 обечайки 2 составляет от 0,45 до 0,50 от высоты Н₁ обечайки 2, высота Н₂ цилиндрической части 9 составляет от 0,35 до 0,40 от высоты H₁ обечайки 2, высота Н₃ конфузорной части 7 составляет от 0,32 до 0,35 от высоты Н₁ обечайки 2, а высота Н₄ диффузорной части 8 составляет от 0,25 до 0,35 от H₁ высоты обечайки 2.

Лопаточное колесо 4 расположено соосно цилиндрической части 9 диффузора 1 на расстоянии S от входного сечения обечайки 2 диффузора 1, составляющем от 0,45 до 0,5 от высоты Н₁ обечайки 2.

Конфузорно-диффузорная обечайка 2 установлена на опорном кольце 10, закрепленном на металлической раме 11, выполненной в виде правильного многоугольника.

Привод 5 вращения лопастного колеса 4 установлен на закрепленных относительно металлической рамы 11 балках 12, пересекающихся по оси конфузорно-диффузорной обечайки 2, причем электродвигатель 13 привода 5 установлен на конце 14 одной из балок 12, а редуктор 15, соединенный входным валом с валом электродвигателя 13, установлен в месте перекрещивания балок 12 и на выходном вале редуктора 15, соосном с осью обечайки, установлено лопастное колесо 4 вентилятора градирни.

Вентилятор градирни устанавливают сверху на установленные на корпусе (не показан на чертеже) градирни металлическую раму 11 с опорным кольцом 10. В диффузоре 1 устанавливают редуктор 15 с лопаточным колесом 4 вентилятора. Входной вал редуктора 15 соединяют с валом электродвигателя 13, который устанавливают с внешней стороны диффузора на конце 14 одной из балок 12. Вентилятор осуществляет подсос воздуха через выполненные в нижней части корпуса градирни окна (на чертеже не показаны). Вода, контактируя с созданным вентилятором потоком воздуха, охлаждается, нагревая при этом воздух. Нагретый воздух вентилятором через корпус 2 диффузора 1 выбрасывается в атмосферу.

Настоящее изобретение может быть использовано в вентиляторных градирнях для охлаждения воды в водооборотных системах промышленных предприятий при непосредственном контакте охлаждаемой воды и охлаждающего ее воздуха.