БЛОК ВЕНТИЛЯТОРОВ Российский патент 2001 года по МПК F04D25/08 

Изобретение относится к вентиляторостроению и может быть использовано в составе систем терморегулирования изделий авиационной и ракетной техники.

Известен блок вентиляторов, содержащий корпус с пилонами и установленные в нем три осевых вентилятора, обтекатели которых размещены внутри пилонов [1] . Недостатком этого устройства являeтся значительная сложность конструкции, обусловленная необходимостью фрезерования пилонов внутри цилиндрической поверхности корпуса.

Этого недостатка в значительной степени лишен выбранный в качестве прототипа блок вентиляторов, содержащий корпус, соосно установленные в нем в виде колец с выступающими наружу пилонами два кронштейна, в каждом из которых размещен электродвигатель с закрепленным на его валу рабочим колесом [2]. Пилоны соединены с корпусом посредством крепежных деталей.

Недостатком этого блока вентиляторов является низкая вибропрочность, что вызвано малой жесткостью крепления кронштейнов к корпусу. Указанное крепление осуществляется крепежными деталями (штифтами), скрепляющими кронштейны с корпусом. В результате вызванных характерной для ракетной техники (особенно на участке выведения на орбиту) вибрацией пластических деформаций материала корпуса и кронштейнов (выполненных, как правило, из легких алюминиевых сплавов, не обладающих высокой прочностью) в местах сопряжения со стальными крепежными деталями появляются зазоры, а также наклеп контактирующих поверхностей пилонов и корпуса, т.к. ширина пилонов мала, и усилия, возникающие на их краях в месте контакта с корпусом, весьма значительны. Кроме того, вибрационные нагрузки на краях пилонов имеют знакопеременный характер, что является следствием смещения центра масс каждого вентилятора относительно места заделки пилонов в корпусе, т.е. наряду с переменными напряжениями сжатия, вызванными линейными виброуcкорениями кронштейнов с электродвигателями, края пилонов испытывают напряжения сжатия, вызванные крутильными колебаниями кронштейнов с электродвигателями в плоскостях, проходящих через продольную ось блока вентиляторов. Указанные зазоры, а также наклеп контактирующих поверхностей пилонов и корпуса могут повлечь разворот кронштейнов относительно корпуса (т.к. ширина пилона мала) и как следствие касание корпуса вращающимися лопатками и отказ вентилятора.

Техническим результатом, достигаемым с помощью заявленного изобретения, является повышение вибропрочности и повышение надежности.

Этот результат достигается за счет того, что в известном блоке вентиляторов, содержащем корпус, соосно установленные в нем в виде колец с выступающими наружу пилонами два кронштейна, в каждом из которых размещен электродвигатель с закрепленным на его валу рабочим колесом, а пилоны соединены с корпусом посредством крепежных деталей, согласно изобретению электродвигатели обращены друг к другу торцами, противоположными валам, и кольца кронштейнов жестко связаны друг с другом. Признак "электродвигатели обращены друг к другу торцами, противоположными валам" позволяет жестко связать кольца кронштейнов друг с другом, что в свою очередь обеспечивает повышение вибропрочности и надежности вентилятора за счет устранения крутильных колебаний кронштейнов с электродвигателями (т.к. центр тяжести жестко связанных кронштейнов с электродвигателями и рабочими колесами размещен в центре между поверхностями контакта пилонов первого и второго кронштейнов). Устранение крутильных колебания резко снижает контактные напряжения на цилиндрических поверхностях пилонов (напряжения, вызванные линейными виброускорениями, распределяются на этих поверхностях равномерно, что снижает их величину и уменьшает наклеп). Резко снижается и возможный угол разворота кронштейнов (из-за увеличения базы между противоположными краями пилонов первого и второго кронштейнов), что снижает вероятность касания корпуса вращающимися лопатками и повышает надежность. Таким образом, изобретение отвечает критерию "изобретательский уровень".

На чертеже приведен пример конкретного выполнения блока вентиляторов, продольный разрез.

Блок вентиляторов содержит корпус 1 с соосно установленными в нем кронштейнами 2 и 3, выполненными в виде колец 4 и 5 и пилонов 6 и 7 соответственно. В кронштейнах 2 и 3 установлены электродвигатели 8 и 9 с установленными на их валах 10 и 11 рабочими колесами 12 и 13 соответственно. Электродвигатели 8 и 9 обращены друг к другу торцами 14 и 15, противоположными валам 10 и 11. Пилоны 6 и 7 соединены с корпусом 1 посредством крепежных деталей - винтов 16 и штифтов 17. Кольца 4 и 5 кронштейнов жестко связаны друг с другом посредством закрепленной на них при помощи штифтов 18 трубы 19. Жесткая связь колец 4 и 5 может быть осуществлена и другими средствами, например выполнением колец 4 и 5 большей длины с их непосредственным соединением друг с другом посредством крепежных деталей или резьбового соединения, поэтому в формуле изобретения использован обобщающий признак "кольца кронштейнов жестко связаны друг с другом".

Блок вентиляторов работает следующим образом. При включении одного из электродвигателей (например, электродвигателя 8) он вращает рабочее колесо 12, лопатки которого создают поток воздуха. При отказе электродвигателя 8 вращение рабочего колеса 12 прекращается. При включении впоследствии электродвигателя 9 он вращает рабочее колесо 13, лопатки которого создают поток воздуха. В приведенном примере конкретного исполнения блока вентиляторов рабочие колеса выполнены с неподвижными лопатками, хотя эти колеса могут быть выполнены и со складывающимися лопатками, как в прототипе (для снижения аэродинамического сопротивления), однако для получения заявленного технического результата форма выполнения рабочих колес безразлична. В результате использования изобретения устраняются крутильные колебания кронштейнов с электродвигателями, т.к. кольца 4 и 5 кронштейнов 2 и 3 жестко связаны друг с другом посредством закрепленной на них при помощи штифтов 18 трубы 19, которая препятствует крутильным колебаниям кронштейнов 2 и 3. Поскольку площадь сопряжения трубы 19 с кольцами 4 и 5 кронштейнов 2 и 3 велика, то это сопряжение весьма прочно (в данном примере конкретного исполнения высокая прочность обеспечивается возможностью установки значительного числа штифтов 18). Устранение крутильных колебаний снижает уровень напряжении в местах контакта пилонов 6 и 7 кронштейнов 2 и 3 с корпусом 1, что повышает вибропрочность блока вентиляторов. Кроме того, снижается максимально возможный угол отклонения осей электродвигателей от оси корпуса, вызванный зазором в соединении пилонов 6 и 7 с корпусом 1 (следствие допусков на изготовление деталей и наклепа контактирующих поверхностей после вибрационных нагрузок). Очевидно, что величина зазора (обозначим ее s) в соединении пилонов 6 и 7 с корпусом 1 в прототипе и заявленном решении одинакова, что обусловлено одинаковой технологией обработки. Но в прототипе этот зазор допускает угловой люфт кронштейна

где l - база зазора s, равная в прототипе ширине пилона. В заявленном же решении зазор s допускает угловой люфт кронштейна

где L - база зазора s, равная расстоянию между наиболее удаленными краями пилонов 6 и 7, или L = 2l + f, где f - расстояние между ближайшими краями пилонов 6 и 7.

Таким образом, угловой люфт кронштейна снижается в

т. е. более чем в 2 раза, что снижает вероятность касания корпуса вращающимися лопатками и повышает надежность блока вентиляторов.

Список литературы
1. Патент Российской Федерации N 1670185, кл. F 04 D 19/02, 1991 г.

2. Патент Российской Федерации N 2009376, кл. F 04 D 25/08, 1994 г. (прототип).

Изобретение относится к вентиляторостроению и может быть использовано в составе систем терморегулирования изделий авиационной и ракетной техники. Известные блоки вентиляторов обладают низкими вибропрочностью и надежностью. Техническим результатом, достигаемым с помощью заявленного изобретения, является повышение вибропрочности и надежности. Блок вентиляторов содержит корпус, соосно установленные в нем в виде колец с выступающими наружу пилонами два кронштейна, в каждом из которых размещен электродвигатель с закрепленным на его валу рабочим колесом, а пилоны соединены с корпусом посредством крепежных деталей. Электродвигатели обращены друг к другу торцами, противоположными валам, и кольца кронштейнов жестко связаны друг с другом. 1 ил.

Блок вентиляторов, содержащий корпус, соосно установленные в нем в виде колец с выступающими наружу пилонами два кронштейна, в каждом из которых размещен электродвигатель с закрепленным на его валу рабочим колесом, а пилоны соединены с корпусом посредством крепежных деталей, отличающийся тем, что электродвигатели обращены друг к другу торцами, противоположными валам, а кольца кронштейнов жестко связаны друг с другом.