ВЕНТИЛЯТОР ДЛЯ ГРАДИРНИ Российский патент 1998 года по МПК F04D17/00 F04D19/00 

Изобретение относится к теплоэнергетике и может быть использовано в вентиляторных градирнях.

Известны гидровентиляторы для градирни, содержащие корпус-обечайку, внутри которой на подводящем воду трубопроводе закреплена с возможностью вращения ось с лопастями, имеющими реактивные форсунки, причем гидровентилятор снабжен также крыльчатками, установленными на кронштейнах. Кронштейны жестко соединены с осью лопастей и размещены в зоне струй реактивных форсунок [1].

Однако известные вентиляторы для градирни испытывают значительные нагрузки как статические, так и динамические. В связи с этим к прочностным характеристикам вентиляторов предъявляются повышенные требования. В конструкции гидровентилятора не раскрыты, а следовательно, и не предусмотрены средства повышения прочностных свойств объекта.

Известны также рабочие колеса осевого вентилятора, содержащие полую ступицу и закрепленные на ней полые лопатки с заглушками на периферии, причем на ступице выполнены отверстия, сообщающие полость каждой лопатки с полостью ступицы и имеющие площадь, составляющую 0,3-0,1% от площади наружной поверхности лопатки [2].

Известные вентиляторы обладают следующими недостатками:
а) конструктивное исполнение лопаток рассчитано на малогабаритные вентиляторы и не применимо в качестве вентиляторов градирни, где диаметр рабочего колеса достигает нескольких метров;
б) полые лопатки не имеют внутреннего каркаса, что снижает жесткостные и прочностные характеристики как лопаток, так и ступицы вентилятора, а следовательно, рабочего колеса в целом;
в) во избежание возникновения нагрузок от колебаний лопаток в ступице выполнены отверстия, что дополнительно снижает прочность ступицы;
г) конструкция ступицы не позволяет добиться рациональной подачи крутящего момента от привода к рабочему колесу;
д) вентилятор обладает высокой материалоемкостью (для случая его использования в качестве вентилятора градирни больших габаритов потребуется увеличение жесткостных характеристик рабочего колеса, что повлечет значительное утолщение обечайки лопаток);
е) для сохранения формы поверхности и обеспечения прочностных характеристик лопаток больших размеров возникает потребность в продольно-поперечном наборе, то есть каркасе.

Известен также вентилятор, содержащий корпус, обечайку, ось со ступицей, лопасти с лонжеронами и нервюрами [3].

Однако известный вентилятор имеет низкие прочностные характеристики и не приспособлен для применения в градирнях.

Задачами (целью) настоящего изобретения являются повышение прочностных характеристик и достижение более рациональной передачи крутящего момента от привода к каркасу рабочего колеса.

Указанные задачи достигаются тем, что в вентиляторе для градирни, содержащим корпус, обечайку, ось со ступицей, лопасти с лонжеронами и нервюрами, лонжероны жестко состыкованы со ступицей в одно целое, а кроме того, смежные лонжероны соседних лопастей жестко скреплены друг с другом и соединены непосредственно со ступицей. Соединение узла стыковки смежных лонжеронов соседних лопастей со ступицей в варианте непарного числа лонжеронов при наличии центрального лонжерона осуществлено через перемычки, которые расположены радиально и подведены к ступице в виде звездочки. В варианте парного числа лонжеронов в одной лопасти смежные лонжероны соседних лопастей соединены со ступицей без перемычки. Лонжероны могут с изгибом переходить друг в друга, представляя одно целое. В последнем случае (втором варианте) появляется возможность увеличения диаметра ступицы без ущерба прочностным характеристикам каркаса, что позволяет осуществить привод вентилятора через эксцентрично расположенную относительно оси вращения шестерню привода, находящуюся в зацеплении с размещенным внутри втулки колесом.

На фиг. 1 представлена вентиляторная градирня и показано размещение вентилятора в случае наиболее распространенной схемы исполнения (уменьшено);
на фиг. 2 представлен вентилятор градирни с четырьмя лопастями, каждая лопасть которого имеет непарное число лонжеронов;
на фиг.3 - то же, при числе лопастей равном шести;
на фиг. 4 - трехлопастной вентилятор с парным числом лонжеронов каждой лопасти;
на фиг.5 - шестилопастной вентилятор с парным числом лонжеронов в каждой лопасти;
на фиг.6 показан поперечный разрез лопасти;
на фиг.7 - фрагмент лопасти вентилятора.

Вентиляторная градирня состоит из корпуса 1, опорной части 2 и водосборного бассейна 3. Внутри корпуса 1 градирни смонтирована оросительная система 4, водораспределитель 5 и каплеуловитель 6. Обычно вентилятор 7 располагают в зоне горловины градирни и устанавливают на центральной стойке 8, хотя он может быть размещен и в других местах градирни с учетом принятой схемы исполнения градирни или специфических особенностей ее конструкции.

Вентилятор градирни выполнен многолопастным. Лопасть вентилятора содержит лонжероны 9 и нервюры 10, скрепленные друг с другом каркас лопасти с формообразующей обшивкой 11. Лонжероны 9 подразделяют на центральные 12 и боковые (крайние) 13. Лонжероны выходят за пределы лопасти со стороны нервюры, расположенной ближе других к центру вращения вентилятора. В варианте с непарным числом лонжеронов в одной лопасти центральные лонжероны 12 всех лопастей собраны в угловую точку, представляющую собой ступицу 14, которая жестко насажена на вал 15 привода (привод не показан). Крайние лонжероны 13 смежных лопастей, а именно смежные крайние лонжероны 13 состыкованы друг с другом или могут с изгибом переходить друг в друга. В месте стыковки (изгиба) указанные лонжероны жестко соединены с одним концом перемычки 16, другой конец которой жестко прикреплен к ступице 14. Эти перемычки расположены радиально и расходятся от центра в виде лучей звездочки. Все соединения лонжеронов со ступицей, с перемычкой и друг с другом могут быть осуществлены или при помощи резьбовых соединений, или заклепок, или сваркой, или другими известными способами.

В другом варианте при парном числе лонжеронов одной лопасти крайние смежные лонжероны 13 соседних лопастей состыкованы друг с другом (или с изгибом переходят друг в друга). В месте стыковки (изгибного перехода) они жестко прикреплены к ступице 17, которая в данном случае имеет больший внешний диаметр, чем в первом варианте. Ступица 17 может представлять собой кольцо, внутри которого размещено колесо 18, находящееся в зацеплении с шестерней 19 привода. Шестерня 19 расположена эксцентрично относительно оси вращения вентилятора. Поскольку заявка относится к конструкции каркаса в целом вентилятора, то привод и подшипники на чертежах не показаны.

Таким образом, формируется центральный каркас самого вентилятора, представляющий собой единую систему стыкующихся друг с другом лонжеронов, перемычек и ступицы. Указанный каркас сверху и снизу закрыт обечайкой 20, которая крепится к элементам центрального каркаса, увеличивая дополнительно его жесткость.

Вентилятор работает следующим образом. Вращение от привода через вал 15 непосредственно или же через шестерню 19 и колесо 18 с внутренним зацеплением передается ступице 14 ( или 17). От ступицы усилия, создаваемые крутящим моментом, воспринимаются центральным каркасом, сформированным из лонжеронов и перемычек, а затем от центрального каркаса через лонжероны передаются каркасу лопастей. Таким образом, вентилятор через обшивку 11 воздействует на рабочую среду, прогоняя ее при помощи лопастей вентилятора через градирню.

Предложенное устройство позволяет повысить жесткостные и прочностные характеристики рабочего колеса вентиляторов, оптимизировать условия передачи крутящего момента к рабочим органам вентилятора. Уменьшается масса и материалоемкость на 20-26% по сравнению с известными устройствами. Взаимно уравновешиваются моменты, приложенные к элементам каркаса, а именно к противоположно расположенным лопастям. Упрощается процесс изготовления каркаса и ремонта вентилятора.

Источники информации, принятые во внимание
1. Авторское свидетельство СССР N1245845 по М.кл. F 28 C 1/00, опубликовано 23.07.86 (Бюллетень N27).

2. Авторское свидетельство СССР N1511467 по М.кл. F 04 D 29/32, опубликовано 30.09.89 (Бюллетень N36).

3. Галимзянов Ф. Вентиляторы: Атлас конструкций. - Машиностроение, 1986, с.46-47.

Вентилятор предназначен для прокачки рабочей среды через градирню. Лонжероны лопастей вентилятора состыкованы со ступицей в одно целое. Смежные лонжероны соседних лопастей скреплены друг с другом, причем узел их крепления соединен со ступицей. Если число лонжеронов одной лопасти непарное, то узел крепления смежных лонжеронов соединен со ступицей посредством перемычки. Если число лонжеронов парное, то перемычка не требуется. В этом случае привод вентилятора осуществлен через передачу с внутренним зацеплением, ведущее (приводное) колесо которой расположено эксцентрично. Смежные лонжероны могут с изгибом переходить друг в друга. Технический результат - повышение прочностных характеристик рабочего колеса вентилятора. 4 з.п.ф-лы, 7 ил.

1. Вентилятор для градирни, содержащей корпус-обечайку, ось со ступицей, лопасти с лонжеронами и нервюрами, отличающийся тем, что лонжероны состыкованы со ступицей в одно целое, а смежные лонжероны соседних лопастей жестко скреплены друг с другом, причем узел их крепления соединен со ступицей. 2. Вентилятор по п.1, отличающийся тем, что при непарном числе лонжеронов одной лопасти узел крепления смежных лонжеронов соседних лопастей соединен со ступицей посредством перемычки, а центральные лонжероны состыкованы в узловой точке, представляющей собой ступицу. 3. Вентилятор по п.1, отличающийся тем, что при парном числе лонжеронов одной лопасти смежные лонжероны соседних лопастей соединены со ступицей без перемычки. 4. Вентилятор по пп.1 - 3, отличающийся тем, что смежные лонжероны соседних лопастей с изгибом переходят друг в друга. 5. Вентилятор по п.3, отличающийся тем, что привод вентилятора осуществлен через эксцентрично расположенную относительно оси вращения шестерню привода, находящуюся в зацеплении с размещенным внутри втулки колесом.