РАБОЧЕЕ КОЛЕСО ОСЕВОГО ВЕНТИЛЯТОРА Российский патент 2001 года по МПК F04D29/32 

Изобретение относится к вентиляторостроению и касается преимущественно осевых вентиляторов.

Известны рабочие колеса наиболее распространенных осевых вентиляторов, состоящие из втулки с цилиндрическим ободом, на котором закреплены поворотные лопатки, выполненные профильными пустотелыми сварными или клепанными из двух пространственно изогнутых (крученых) листовых обшивок, армирующего ребра и несущего хвостовика сложной формы ("Шахтные вентиляторные установки главного проветривания", М.: "Недра", 1982, с. 87). Эти рабочие колеса приняты в качестве аналога заявляемому.

Такие колеса имеют достаточно высокие аэродинамические качества благодаря различающихся углов установки каждого из сечений профиля (по радиусу), чем достигаются одинаковые углы натекания потока.

Их недостатками являются значительная трудоемкость изготовления, необходимость в сложных штампах и приспособлениях при сборке, трудоемкость замены износившихся лопаток.

Рабочие колеса шахтных осевых вентиляторов с диаметром рабочего колеса до 1,5 м оснащены лопатками из полиамидного материала, в котором залиты хвостовик и арматура. И в этом случае не исключается необходимость в штампах для арматуры и сложной пресс-форме для получения литого крученого профиля.

Известны также колеса осевых вентиляторов, у которых два листовых крученых профиля, соединенных между собой перемычками, закреплены с помощью сварки к блину хвостовика (а. с. 619692, F 04 D 29/32, БИ N 30, 1978, а. с. 958717, F 04 D 29/32, БИ N 34, 1982). Поскольку профили разной формы, для их изготовления требуются два штампа, а также приспособление для сборки.

Все вышерассмотренные конструкции имеют форму лопаток, жестко заданную при изготовлении и не меняющуюся при работе вентилятора.

Известно также рабочее колесо осевого вентилятора по а.с. 907311, F 04 D 29/32 БИ N 7, 1982, принятое в качестве прототипа, в котором крученые лопатки выполнены из сплава с эффектом "памяти формы", например из никелида титана. При изменении температуры окружающей среды при работе вентилятора лопатка рабочего колеса меняет угол установки на втулке колеса, угол крутки сечений и прогиб. Такая лопатка настраивается на режим работы вентилятора, ее форма на неподвижном вентиляторе (при изготовлении лопатки) и на работающем вентиляторе различна.

Однако известное рабочее колесо сложно в изготовлении, требует применения специального материала и реагирует только на изменение температуры окружающей среды.

Задачей предлагаемого изобретения является создание рабочего колеса, более технологичного и простого в изготовлении, профиль лопаток которого приобретает необходимую форму во время работы вентилятора за счет выполнения профиля из материала с заданными параметрами.

Решение поставленной задачи достигается тем, что в известном рабочем колесе, состоящем из цилиндрической, конической или цилиндроконической втулки, на периферийной части которой расположены закрепленные неподвижно или поворотные лопатки, согласно изобретению профиль лопатки выполнен из гибкого материала, модуль сдвига которого находится в пределах от 40 до 300 кг/см², и имеет постоянную толщину по радиусам.

При этом гибкая часть лопатки закреплена на ребре хвостовика, а кривизна ребра соответствует изгибу заданного привтулочного сечения.

Выполнение лопаток рабочего колеса из гибкого материала с заданными параметрами постоянной толщины по радиусам позволяет полностью исключить изготовление штампов и пресс-форм для изготовления профиля лопатки, снижается трудоемкость изготовления лопатки ввиду наличия одного плоского профиля, а также трудоемкость замены лопаток в случае износа профильной части. При замене профильной части отпадает необходимость балансировки рабочего колеса, т. к. не надо заменять хвостовик, который является существенно более тяжелой частью лопатки.

Диапазон значений модуля сдвига задан исходя из того, что при модуле сдвига более 300 кг/см² лопатки становятся практически жесткими, а при модуле сдвига менее 40 кг/см² лопатки при работе имеют слишком большой угол крутки (угол крутки крайних по высоте сечений должен находиться в пределах от 10 до 40^o).

Сущность изобретения поясняется чертежами, на которых изображены: на фиг. 1 - продольный разрез заявляемого рабочего колеса осевого вентилятора, на фиг. 2 - вид А на фиг. 1.

Рабочее колесо осевого вентилятора содержит втулку 1 (цилиндрическую, коническую или цилиндроконическую), ступица 2 которой закрепляется на валу ротора вентилятора или приводного двигателя, обод 3 имеет отверстия, в которых устанавливаются хвостовики 4 лопаток 5. К хвостовику 4 с жестко закрепленным ребром 6 закреплен съемный профиль 7, который с помощью болтов, винтов или заклепок 8 соединен с ребром 6. Профиль 7 выполнен из гибкого материала и в нижней (привтулочной) части прилегает к ребру 6, форма которого соответствует заданному привтулочному сечению профиля. В остальных сечениях на остановленном вентиляторе профиль плоский, постоянного сечения по радиусам колеса.

При работе вентилятора на профиль 7 действует крутящий момент центробежных сил собственной массы профиля, который благодаря расположению лопатки под углом к потоку поворачивает сечения профиля относительно привтулочного сечения 9 в сторону уменьшения угла установки к периферийному сечению 10. При этом каждое следующее сечение (от втулки к периферии) поворачивается соответственно на больший угол относительно привтулочного сечения 9.

Таким образом, в предлагаемом изобретении необходимая форма профиля не задается жестко на неподвижной лопатке, а достигается при работе вентилятора.

Изобретение относится к вентиляторостроению, касается преимущественно осевых вентиляторов, и обеспечивает создание рабочего колеса с профилем лопаток из материала с заданными параметрами. В известном рабочем колесе, состоящем из цилиндрической, конической или цилиндроконической втулки, на периферийной части которой расположены закрепленные неподвижно или поворотные лопатки, профиль выполнен из гибкого материала постоянной толщины по радиусу и с заданными параметрами жесткости. 1 з.п. ф-лы, 2 ил.

1. Рабочее колесо осевого вентилятора, состоящее из цилиндрической, конической или цилиндроконической втулки, на периферии которой расположены закрепленные неподвижно или поворотные лопатки, отличающееся тем, что профиль лопатки выполнен из гибкого материала, модуль сдвига которого находится в пределах 40 - 300 кг/см², и имеет постоянную толщину по радиусам. 2. Рабочее колесо по п.1, отличающееся тем, что гибкая часть лопатки закреплена на ребре хвостовика, причем кривизна ребра соответствует заданному изгибу привтулочного сечения профиля.