ОСЕВОЙ ВЕНТИЛЯТОР Российский патент 2000 года по МПК F04D19/00 F04D29/40 

Изобретение относится к машиностроению, а конкретнее к проектированию вентиляторов и может быть использовано в составе систем терморегулирования изделий авиационной и ракетной техники, а также в других областях техники.

Известен осевой вентилятор, содержащий сборный корпус, выполненный в виде цилиндрического кожуха и соединенного с ним радиальными ребрами внутреннего стакана, в котором установлен электродвигатель с рабочим колесом [1] . Внутренний стакан сопрягается с бобышками цилиндрического кожуха по сферической поверхности, что позволяет регулировать соосность рабочего колеса и кожуха. Недостатками этого осевого вентилятора является нетехнологичность изготовления кожуха (наличие фрезерованных бобышек на в основном получаемом точением кожухе), а также низкая вибропрочность вентилятора, что ограничивает его применение в изделиях авиационной и ракетной техники.

Первого из этих недостатков лишен осевой вентилятор, cодержащий сборный корпус, выполненный в виде цилиндрического кожуха и соединенного с ним радиальными ребрами внутреннего стакана, в котором установлен электродвигатель с рабочим колесом [2], выбранный в качестве прототипа. Внутренний стакан сопрягается с цилиндрическим кожухом по сферической поверхности, выполненной внутри кожуха.

Недостатком этого осевого вентилятора является низкая вибропрочность вентилятора, что вызвано малой жесткостью крепления внутреннего стакана к кожуху. Указанное крепление осуществляется винтами и штифтами, скрепляющими внутренний стакан с кожухом. Однако при виброперегрузках, характерных для ракетной техники, в местах заделки штифтов и винтов наблюдаются упругие деформации, приводящие на определенных частотах к резонансному усилению колебаний стакана, в котором установлен электродвигатель с рабочим колесом, по отношению к колебаниям кожуха в месте его установки на изделии. Указанный резонанс может вызывать разрушение некоторых деталей электродвигателя и рабочего колеса (в частности, при испытаниях на вибростенде вентилятора, выполненного по схеме прототипа, были отмечены случаи отламывания лопаток от ступицы рабочего колеса). Выполнение же корпуса в виде единой детали с кожухом, устраняющее влияние нежесткости в местах сопряжения кожуха со стаканом, во-первых, нетехнологично, а во-вторых, устраняет возможность регулировки соосности рабочего колеса и кожуха, следствием чего явилось бы снижение КПД. Кроме того, в результате вызванных характерной для ракетной техники (особенно на участке выведения на орбиту) вибрацией пластических деформаций материала кожуха и стакана (выполненных, как правило, из легких алюминиевых сплавов, не обладающих высокой прочностью) в местах сопряжения со стальными винтами и штифтами появляются зазоры, которые могут повлечь разворот стакана относительно корпуса и, как следствие, касание корпуса вращающимися лопатками и отказ вентилятора.

Техническим результатом, достигаемым с помощью заявленного изобретения, является повышение вибропрочности при сохранении возможности регулировки соосности рабочего колеса и кожуха и повышение надежности.

Этот результат достигается за счет того, что в известном осевом вентиляторе, содержащем сборный корпус, выполненный в виде цилиндрического кожуха и соединенного с ним радиальными ребрами внутреннего стакана, в котором установлен электродвигатель с рабочим колесом, причем корпус снабжен фланцем для крепления вентилятора, согласно изобретению, фланец, радиальные ребра и внутренний стакан выполнены в виде единой детали, а кожух выполнен сборным из двух патрубков, присоединенных к фланцу с противоположных сторон, при этом цилиндрические части патрубков размещены между фланцем и внутренним стаканом, на патрубках выполнены пазы для прохода ребер, и кожух снабжен элементами обеспечения его соосности с рабочим колесом. Выполнение фланца, радиальных ребер и внутреннего стакана в виде единой детали позволяет обеспечить повышение вибропрочности и надежности вентилятора за счет замены сосредоточенных сил между фланцем и ребрами в прототипе распределенными по всему сечению детали. Признаки "выполнение кожуха сборным из двух патрубков, присоединенных к фланцу с противоположных сторон, при этом цилиндрические части патрубков размещены между фланцем и внутренним стаканом, на патрубках выполнены пазы для прохода ребер" позволяют при этом сохранить высокие аэродинамические характеристики вентилятора, а снабжение кожуха элементами обеспечения его соосности с рабочим колесом позволяет сохранить имевшуюся в прототипе возможность регулировки соосности рабочего колеса и кожуха, и, следовательно, малый зазор между лопатками и кожухом и высокий КПД. Так как заявленные совокупности существенных признаков устройства позволяют получить указанный технический результат, то заявленное устройство соответствует критерию "изобретательский уровень".

На фиг. 1 приведен пример конкретного выполнения осевого вентилятора, продольный разрез; на фиг. 2 - то же, вид со стороны рабочего колеса; на фиг. 3 - сечение по ребру.

Осевой вентилятор содержит сборный корпус, выполненный в виде кронштейна 1 и соединенного с ним кожуха 2. Кронштейн 1 выполнен в виде единой детали, содержащей фланец 3 и соединенный с ним тремя ребрами 4 внутренний стакан 5. Кожух выполнен сборным из двух патрубков - переднего 6 и заднего 7, присоединенных к фланцу 3 с противоположных сторон посредством винтов 8. В стакане 5 размещен электродвигатель 9 и рабочее колесо 10, установленное на его валу. Цилиндрические части патрубков 6 и 7 размещены между фланцем 3 и внутренним стаканом 5, на патрубках выполнены пазы 11 для прохода ребер 4. Кожух 2 снабжен элементами обеспечения его соосности с рабочим колесом 10, которые в данном примере выполнены в виде винтов 8, размещенных в пазах 12 патрубков 6 и 7. Пазы 12 выполнены большими, чем диаметр винтов 8 (на величину, определяемую простым геометрическим расчетом в зависимости от вызванной допусками максимально возможной монтажной несоосности между патрубком 6 и рабочим колесом 10, и поэтому не приведенную в описании), что позволяет при сборке смещать патрубки 6 и 7 в любом радиальном направлении в пределах зазора между стенками пазов 12 и винтами 8 для достижения соосности между кожухом 2 и рабочим колесом 10 перед окончательной затяжкой винтов 8. Поскольку достижение соосности может быть получено и посредством другого конструктивного выполнения (например, посредством установки прижимных планок, стягивающих фланцы патрубков с кронштейном в заданном положении), то в формуле изобретения использован обобщающий термин "элементы обеспечения соосности". Наружные диаметры патрубков 6 и 7 в месте их стыка с торцами фланца 3 выполнены большими, чем максимальный диаметр D фрезеровок, образующих ребра и внутреннюю поверхность фланца. Это позволяет полностью устранить утечки воздуха на наружную поверхность вентилятора.

Вентилятор работает следующим образом. При включении электродвигателя 9 начинает вращаться рабочее колесо 10, создавая поток воздуха. Центрирование колеса 10 относительно кронштейна 1 производят при сборке вентилятора путем радиальных смещений патрубков 6 и 7 относительно фланца 3 до тех пор, пока зазоры S между каждой лопаткой колеса 10 и патрубком 6 будут равны друг другу. В таком положении производят затяжку винтов 8. При работе вентилятора вибрации изделия в месте закрепления на последнем фланца 3 передаются на стакан 5 и электродвигатель 9 непосредственно через ребра 4. Выполнение кронштейна 1 в виде единой детали обусловливает высокую жесткость связи фланец - стакан и позволяет устранить возможность резонансного усиления вибраций изделия на электродвигателе и рабочем колесе в наиболее критичных для последних областях низких и средних частот, и исключить пластические деформации стакана и фланца. При этом также обеспечивается хорошая аэродинамика вентилятора, так как проточная часть выполнена в виде цилиндра одного диаметра (внутренних поверхностей патрубков 6 и 7), в то время как в прототипе имелось принципиально присущее ему изменение поперечного сечения на участке сферической поверхности кожуха. Механическая обработка кронштейна весьма технологична, так как фрезерование полостей может быть выполнено с невысокой точностью, а малая величина зазора S и высокий КПД вентилятора определяются высокоточной обработкой внутренних диаметров токарных деталей - патрубков 6 и 7. В результате использования изобретения повышается вибропрочность при сохранении возможности регулировки соосности рабочего колеса и кожуха и надежность вентилятора, что позволяет рекомендовать вентилятор к применению в изделиях ракетно-космической техники.

Литература:
1. Патент Российской Федерации N 2011890, кл. F 04 D 25/08, 1994 г.

2. Патент Российской Федерации N 2061907, кл. F 04 D 19/00, 1996 г. (прототип).

Изобретение относится к вентиляторостроению, в частности к осевым вентиляторам, и позволяет повысить вибропрочность при сохранении возможности регулировки соосности рабочего колеса и кожуха и надежность. Осевой вентилятор содержит сборный корпус, выполненный в виде цилиндрического кожуха и соединенного с ним радиальными ребрами внутреннего стакана, в котором установлен электродвигатель с рабочим колесом, корпус снабжен фланцем для крепления вентилятора, при этом фланец, радиальные ребра и внутренний стакан выполнены в виде единой детали, а кожух выполнен сборным из двух патрубков, присоединенных к фланцу с противоположных сторон, цилиндрические части патрубков размещены между фланцем и внутренним стаканом, на патрубках выполнены пазы для прохода ребер, и кожух снабжен элементами обеспечения его соосности с рабочим колесом. 3 ил.

Осевой вентилятор, содержащий сборный корпус, выполненный в виде цилиндрического кожуха и соединенного с ним радиальными ребрами внутреннего стакана, в котором установлен электродвигатель с рабочим колесом, причем корпус снабжен фланцем для крепления вентилятора, отличающийся тем, что фланец, радиальные ребра и внутренний стакан выполнены в виде единой детали, а кожух выполнен сборным из двух патрубков, присоединенных к фланцу с противоположных сторон, при этом цилиндрические части патрубков размещены между фланцем и внутренним стаканом, на патрубках выполнены пазы для прохода ребер и кожух снабжен элементами обеспечения его соосности с рабочим колесом.