РАБОЧЕЕ КОЛЕСО ОСЕВОГО ВЕНТИЛЯТОРА Российский патент 1999 года по МПК F04D29/36 

Изобретение относится к вентиляторостроению и может быть использовано в рабочих колесах осевых вентиляторов.

Известно рабочее колесо гидромашины (авт.св. N 456918, 1975), содержащее втулку, на фланцах которой закреплены по крайней мере две лопатки, соединенные между собой перемычкой, образуя жесткую коробчатую конструкцию. Перемычка в каждой паре лопаток может быть выполнена сферической.

Однако осевой вентилятор с таким рабочим колесом имеет низкий КПД на некоторых режимах работы вследствие возникновения отрывных явлений в токе рабочей среды у втулки и кожуха. Кроме того, довольно низка вибрационная жесткость и прочность данной конструкции и велика нагруженность ее центробежными силами.

Известно рабочее колесо осевого вентилятора (aвт.cв. N 987196, F 04 D 29/36, 1983), содержащее поворотные лопатки, хвостовик каждой из которых шарнирно соединен с поворотной осью посредством пальца, расположенного параллельно хорде корневого сечения лопатки, причем хвостовики размещены в отверстиях диска, а оси при помощи радиально-опорных подшипников в его пазах. Для обеспечения шарнирного соединения хвостовика с осью отверстие в хвостовике выполнено прямоугольным.

Однако такое выполнение рабочего колеса для крупных вентиляторов не обеспечивает высокую надежность его работы вследствие действия значительных центробежных сил на шарнирное соединение хвостовика лопатки и поворотной оси, а также из-за недостаточной вибрационной жесткости и прочности лопаток.

Наиболее близким по технической сущности заявляемому является рабочее колесо осевого вентилятора (авт.св. N 1749552, F 04 D 29/36, 1992), содержащее ступицу, снабженную обечайкой. В отверстиях обечайки на осях, снабженных стаканами, установлены сдвоенные лопатки с перемычкой, расположенные на общем поворотном основании. Перемычки казной пары лопаток расположены параллельно основанию. Хвостовик каждой пары лопаток шарнирно соединен с осью, кинематически связанной с приводом. Для обеспечения шарнирного соединения хвостовика с осью отверстие для оси в хвостовике выполнено прямоугольным.

При работе вентилятора турбулентный пограничный слой находится в предотрывном состоянии и достаточно незначительных возмущений у втулки и корпуса вентилятора, чтобы произошел срыв потока с большой поверхности лопатки, что приводит к увеличению потерь давления в лопаточном венце и снижению КПД вентилятора.

Поэтому такое выполнение рабочего колеса для крупных вентиляторов не обеспечивает высокую надежность его работы с повышенным КПД в расширенной зоне вследствие возникновения срыва потока рабочей среды, значительного действия центробежных сил на шарнирное соединение хвостовика лопатки и поворотной оси, а также из-за недостаточной вибрационной жесткости и прочности лопаток.

Задачей настоящего изобретения является создание рабочего колеса осевого вентилятора с расширенной зоной работы с повышенным КПД за счет затягивания срыва потока при повороте лопаток рабочего колеса относительно расчетного и увеличения вибрационной жесткости, прочности и собственных частот лопаток.

Поставленная задача решается тем, что в рабочем колесе осевого вентилятора, содержащем ступицу, снабженную обечайкой, в отверстиях которой на осях, снабженных стаканами, установлены поворотные основания с закрепленной на них парой лопаток с перемычкой, причем хвостовик каждой пары лопаток соединен с осью посредством пальца, а оси кинематически связаны с приводом, согласно изобретению каждая пара лопаток снабжена дополнительной перемычкой, причем перемычки расположены в верхней и нижней частях межлопастного промежутка под разными углами к плоскости поворотного основания, так, что a > b, a1 < b1, где a и b - расстояния от плоскости поворотного основания до нижней перемычки; a1 и b1 - расстояния от плоскости поворотного основания до верхней перемычки, при этом отверстие в хвостовиках для оси выполнено цилиндрическим.

На фиг.1 показано рабочее колесо осевого вентилятора, продольный разрез. На фиг.2 - разрез А-А на фиг.1.

Рабочее колесо осевого вентилятора содержит ступицу 1, снабженную обечайкой 2, в отверстиях которой на осях 3, снабженных стаканами 4, установлены поворотные основания 5 с закрепленной на них парой лопаток 6, соединенных двумя перемычками 7 и 8. Хвостовик 9 каждой пары лопаток соединен с осью 3 посредством пальца 10. Оси 3 кинематически связаны с приводом (на чертеже не показан). Оси 3 со стаканами 4 крепятся в отверстиях обечайки 2 посредством радиальных подшипников 11 и 12 и упорного подшипника 13. Стаканы 4 снабжены буртом 14. Крепление пальца 10 осуществляется противовесами 15.

Рабочее колесо осевого вентилятора работает следующим образом.

Каждую пару лопаток 6, соединенную двумя перемычками 7 и 8 с осью 3 и стаканом 4, собирают единым узлом и крепят в отверстиях обечайки 2, расположенной на ступице 1, с помощью байонетного соединения. Стаканы 4 ограничены от осевого перемещения буртом 14. Подшипники 11, 12 и 13 позволяют развернуть оси 3 и вместе с ними лопатки 6 на требуемый угол за счет передачи усилия от привода механизма поворота лопаток (на чертеже не показан).

Установленные в межлопастном пространстве под разными углами к плоскости поворотного основания 5 перемычки 7 и 8 при работе вентилятора образуют конфузорные каналы с обечайкой втулки и кожухом (на чертеже не обозначены), в которых происходит затягивание срыва воздушного потока, за счет чего снижается его влияние на пограничный слой по всей длине лопатки, уменьшаются потери давления в лопаточном венце и увеличивается КПД вентилятора. Кроме того, вследствие попарного расположения лопаток и сокращения единого межлопастного расстояния за счет крепежных перемычек 7 и 8 обеспечивается достаточно высокая вибрационная жесткость и прочность рабочего колеса.

Жесткое крепление хвостовика 9, обеспеченное выполнением в нем цилиндрического отверстия под ось 3, позволяет устранить отклонение лопаток в тангенциальном и осевом направлениях, а также повышает жесткость и собственные частоты лопаток.

Соединение хвостовика 9 с осью 3 посредством пальца 10, крепление которого выполнено с противовесами 15, позволяет разгрузить механизм поворота лопаток от центробежного момента и обеспечивает удобство обслуживания данного узла при его сборке.

Таким образом, использование патентуемого изобретения позволяет обеспечить надежную работу крупных вентиляторов с повышенным КПД в расширенной зоне по производительности и давлению.

Рабочее колесо осевого вентилятора предназначено для нагнетания воздуха и может быть использовано для увеличения зоны работы больших вентиляторов с повышенным КПД. Рабочее колесо содержит ступицу с обечайкой, в отверстиях обечайки на осях установлены поворотные основания с закрепленной на них парой лопаток. Лопатки соединены парой перемычек, установленных в верхней и нижней частях межлопастного промежутка под разными углами к плоскости поворотного основания. Крепление хвостовика лопаток на оси выполнено жестким. 2 ил.

Рабочее колесо осевого вентилятора, содержащее ступицу, снабженную обечайкой, в отверстиях которой на осях, снабженных стаканами, установлены поворотные основания с закрепленной на них парой лопаток с перемычкой, причем хвостовик каждой пары лопаток соединен с осью посредством пальца, а оси кинематически связаны с приводом, отличающееся тем, что каждая пара лопаток снабжена дополнительной перемычкой, причем перемычки расположены в верхней и нижней частях межлопастного промежутка под разными углами к плоскости поворотного основания так, что
a > b, a1 < b1,
где a и b - расстояния от плоскости поворотного основания до нижней перемычки;
a1 и b1 - расстояния от плоскости поворотного основания до верхней перемычки,
при этом отверстие в хвостовиках для оси выполнено цилиндрическим.