ДУБЛИРОВАННЫЙ ЭЛЕКТРОВЕНТИЛЯТОР Российский патент 2001 года по МПК F04D25/08 

Изобретение относится к вентиляторостроению и может быть использовано в составе систем терморегулирования изделий ракетной техники, преимущественно в разгонных блоках.

Известен дублированный электровентилятор, содержащий корпус и установленные в нем два осевых вентилятора, рабочие колеса которых выполнены с радиально утапливающимися лопатками [1], при этом утопленные лопатки колеса резервного вентилятора практически не создают аэродинамического сопротивления.

Недостатком такого дублированного электровентилятора являются сложность конструкции (наличие двух складывающихся рабочих колес) и ограниченная область использования (данная конструкция применима только для лопаток постоянного радиуса кривизны в любом сечении, а также для рабочих колес с большим отношением диаметра ступицы к диаметру корпуса вентилятора, что является необходимым условием для утопания лопаток в ступицу).

Этих недостатков в значительной степени лишен выбранный в качестве прототипа дублированный электровентилятор, содержащий корпус, соосно установленные в нем обращенные друг к другу валами основной и резервный электродвигатели, а также рабочее колесо, размещенное между электродвигателями и связанное с валом резервного электродвигателя посредством центробежной муфты, ведомая полумуфта которой установлена неподвижно относительно рабочего колеса, а ведущая - на валу резервного электродвигателя [2]. Рабочее колесо также связано с валом основного электродвигателя посредством центробежной муфты, ведомая полумуфта которой установлена неподвижно относительно рабочего колеса, а ведущая - на валу основного электродвигателя.

Недостатком такого дублированного электровентилятора являются значительные осевые габариты и масса, вызванные необходимостью размещения в пространстве между валами электродвигателей двух центробежных муфт и двух подшипников рабочего колеса, а также обусловленная этим сложность конструкции.

Техническим результатом, достигаемым с помощью заявленного изобретения, является снижение осевых габаритов и массы и упрощение конструкции.

Этот результат достигается за счет того, что в известном дублированном электровентиляторе, содержащем корпус, соосно установленные в нем обращенные друг к другу валами основной и резервный электродвигатели, а также рабочее колесо с лопатками на цилиндрической обечайке, размещенное между электродвигателями и связанное с валом резервного электродвигателя посредством центробежной муфты, ведомая полумуфта которой установлена неподвижно относительно рабочего колеса на внутренней поверхности цилиндрической обечайки, а ведущая установлена на валу резервного электродвигателя и снабжена грузами и упругими элементами, согласно изобретению рабочее колесо снабжено ступицей, при этом ступица и ближайший к основному электродвигателю край цилиндрической обечайки соединены стенкой, ступица жестко закреплена на валу основного электродвигателя, а ведущая полумуфта выполнена в виде тонкостенного стакана, размещенного в полости, образованной стенкой, ступицей, торцом резервного электродвигателя и внутренней поверхностью цилиндрической обечайки, при этом на стакане со стороны, ближайшей к стенке, выполнено n (n = 2, 3 и т.д. ) меридиональных пазов, упругие элементы выполнены в виде n лепестков, образованных пазами, а грузы установлены неподвижно на свободных концах лепестков. Признак "ступица жестко закреплена на валу основного электродвигателя" позволяет упростить конструкцию за счет снижения количества муфт с двух до одной. Выполнение ведущей полумуфты в виде тонкостенного стакана, размещенного в полости, образованной стенкой, ступицей, торцом резервного электродвигателя и внутренней поверхностью цилиндрической обечайки, позволяет использовать внутренний объем рабочего колеса и сократить осевые габариты за счет максимального сближения валов электродвигателей (до величины, гарантирующей отсутствие контакта валов друг с другом). Признак же "на стакане со стороны, ближайшей к стенке, выполнено n (n = 2, 3 и т.д.) меридиональных пазов" необходим для обеспечения упругости n лепесткам, которые являются упругими элементами муфты, а установка грузов неподвижно на свободных концах лепестков позволяет обеспечить срабатывание муфты при вращении резервного электродвигателя. Таким образом, изобретение отвечает критерию "изобретательский уровень".

На чертеже приведен пример конкретного выполнения дублированного электровентилятора, продольный разрез.

Дублированный электровентилятор содержит корпус 1 с кронштейнами 2 и 3, соосно установленные в нем основной 4 и резервный 5 электродвигатели, а также рабочее колесо 6, размещенное между электродвигателями и установленное на валу электродвигателя 4. Электродвигатели 4 и 5 обращены друг к другу валами. На цилиндрической обечайке 7 рабочего колеса 6 размещены лопатки 8. Колесо 6 связано с валом резервного электродвигателя 5 посредством центробежной муфты 9, ведомая полумуфта 10 которой установлена неподвижно относительно рабочего колеса 6 (запрессована во внутреннюю поверхность обечайки 7) на внутренней поверхности цилиндрической обечайки 7, а ведущая полумуфта 11 установлена на валу резервного электродвигателя 5. Поскольку способ крепления полумуфты 10 может быть и другим, а также она может быть выполнена заодно с рабочим колесом, то в формуле изобретения использован обобщающий признак "установлена неподвижно относительно рабочего колеса". Рабочее колесо 6 снабжено ступицей 12 и соединяющей ступицу 12 и ближайший к основному электродвигателю 4 край цилиндрической обечайки 7 стенкой 13, ступица 12 жестко закреплена на валу основного электродвигателя 4. Ведущая полумуфта 11 выполнена в виде тонкостенного стакана 14, размещенного в полости 15, образованной внутренней поверхностью цилиндрической обечайки 7, стенкой 13, ступицей 12 и торцом резервного электродвигателя 5. На стакане 14 со стороны, ближайшей к стенке 13, выполнены 8 меридиональных пазов 16, которыми образованы 8 лепестков 17, являющихся упругими элементами ведущей полумуфты 11. На свободных концах лепестков 17 установлены неподвижно грузы 18 (в данном примере приварены к лепесткам 17).

Дублированный электровентилятор работает следующим образом. При включении основного электродвигателя 4 вращение его вала через ступицу 12 и стенку 13 передается цилиндрической обечайке 7 рабочего колеса 6, лопатки 8 которого создают поток воздуха. При отказе электродвигателя 4 вращение рабочего колеса 6 прекращается. При включении впоследствии резервного электродвигателя 5 (осуществляемом оператором или системой управления по сигналу отказа) он вращает ведущую полумуфту 11. Под действием центробежных сил инерции грузы 18, преодолевая усилие упругих элементов - лепестков 17 полумуфты 11, осуществляют радиальное перемещение до контакта грузов 18 с ведомой полумуфтой 10 (положение одного из лепестков 17 показано на чертеже пунктиром) и раскручивают ее и обечайку 7 рабочего колеса 6, лопатки 8 которого создают поток воздуха. При этом вращение рабочего колеса 6 передается и валу отказавшего основного электродвигателя 4. Как правило, внезапные отказы характерны для коммутирующих устройств электродвигателей и их обмоток и электроэлементов (щеточные узлы коллекторных электродвигателей, транзисторы и датчики Холла бесконтактных электродвигателей постоянного тока), а износ подшипников ротора электродвигателя имеет постепенно нарастающий характер и проявляется по истечении длительного времени работы. Для электродвигателей, используемых в устройствах с малым временем функционирования, например в разгонных блоках, отказы подшипников крайне маловероятны, в то время как отказы электроэлементов составляют около 100% от всех причин отказов. Поэтому возможно использовать исправные подшипники вала отказавшего основного электродвигателя 4 для вращения рабочего колеса 6. Заявленное техническое решение нерационально использовать в качестве высокоресурсного блока вентиляторов для долговременных орбитальных станций (ибо в таких условиях при значительной наработке произойдет отказ подшипников основного электродвигателя, что не позволит вращаться рабочему колесу при включении резервного электродвигателя), однако оно крайне эффективно при использовании в устройствах с малым временем функционирования, например, в разгонных блоках.

В формуле изобретения использован обобщающий признак " n (n = 2, 3 и т. д. ) меридиональных пазов", т.к. при n ≥ 2 осуществляется отсутствие нескомпенсированного радиального усилия на валы электродвигателей.

В результате использования изобретения значительно снижаются осевые габариты и масса дублированного электровентилятора, т.к. вместо двух центробежных муфт в прототипе используется одна в заявленном изобретении, а также устраняются два подшипника рабочего колеса (за счет использования для вращения рабочего колеса подшипников основного электродвигателя). Осевые габариты снижаются до минимально возможных и ограничиваются лишь минимальным зазором, обеспечивающим отсутствие контакта валов электродвигателей 4 и 5 друг с другом. Упрощается конструкция дублированного электровентилятора и упрощается его сборка, т. к. рабочее колесо монтируется только на валу основного электродвигателя. Снижение осевых габаритов и массы особенно ценно для изделий космической техники.

Литература
1. Патент Российской Федерации N 2009376 по кл. F 04 D 25/08, 1994 г.

2. Патент Российской Федерации N 2150031 по кл. F 04 D 25/08, 2000 г. (прототип).

Изобретение относится к вентиляторостроению и может быть использовано в составе систем терморегулирования разгонных блоков с обеспечением снижения осевых габаритов и массы и упрощения конструкции. Дублированный электровентилятор содержит корпус, соосно установленные в нем и обращенные друг к другу валами основной и резервный электродвигатели, а также рабочее колесо с лопатками на цилиндрической обечайке, размещенное между электродвигателями и связанное с валом резервного электродвигателя посредством центробежной муфты. Ведомая полумуфта установлена неподвижно относительно рабочего колеса на внутренней поверхности цилиндрической обечайки, а ведущая установлена на валу резервного электродвигателя и снабжена грузами и упругими элементами. Рабочее колесо снабжено жестко закрепленной на валу основного электродвигателя ступицей, при этом ступица и ближайший к основному электродвигателю край цилиндрической обечайки соединены стенкой, а ведущая полумуфта выполнена в виде тонкостенного стакана, размещенного в полости, образованной стенкой, ступицей, торцом резервного электродвигателя и внутренней поверхностью цилиндрической обечайки, при этом на стакане со стороны, ближайшей к стенке, выполнено n (n = 2, 3 и т.д.) меридиональных пазов, упругие элементы выполнены в виде n лепестков, образованных пазами, а грузы установлены неподвижно на свободных концах лепестков. 1 ил.

Дублированный электровентилятор, содержащий корпус, соосно установленные в нем и обращенные друг к другу валами основной и резервный электродвигатели, а также рабочее колесо с лопатками на цилиндрической обечайке, размещенное между электродвигателями и связанное с валом резервного электродвигателя посредством центробежной муфты, ведомая полумуфта которой установлена неподвижно относительно рабочего колеса на внутренней поверхности цилиндрической обечайки, а ведущая установлена на валу резервного электродвигателя и снабжена грузами и упругими элементами, отличающийся тем, что рабочее колесо снабжено ступицей, при этом ступица и ближайший к основному электродвигателю край цилиндрической обечайки соединены стенкой, ступица жестко закреплена на валу основного электродвигателя, а ведущая полумуфта выполнена в виде тонкостенного стакана, размещенного в полости, образованной стенкой, ступицей, торцом резервного электродвигателя и внутренней поверхностью цилиндрической обечайки, при этом на стакане со стороны, ближайшей к стенке, выполнено n (n = 2, 3 и т.д.) меридиональных пазов, упругие элементы выполнены в виде n лепестков, образованных пазами, а грузы установлены неподвижно на свободных концах лепестков.