БЛОК ВЕНТИЛЯТОРОВ Российский патент 2002 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 являются 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, например штифтами, скрепляющими пилоны с корпусом. Особенно на участке выведения на орбиту возникают вибрации, вызывающие характерные для ракетной техники пластические деформации материала корпуса и пилонов, выполненных, как правило, из легких алюминиевых сплавов, не обладающих высокой прочностью; в результате чего 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 них 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 виброускорениями, 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 при малой ширине пилона могут повлечь разворот кронштейнов относительно корпуса и, как следствие, касание корпуса вращающимися лопатками и отказ вентилятора. Другим недостатком этого блока вентиляторов является низкая технологичность, вызванная значительной длиной корпуса, что вызывает большой объем снятия стружки, т.к. из-за значительной длины корпуса внутренняя полость не может быть выполнена методом высадки, и приводит к низкому коэффициенту использования материала. Кроме того, наличие длинного корпуса с фланцами с каждого его края обусловливает необходимость закрепления блока вентиляторов с двух противоположных краев, что создает трудности при проектировании и изготовлении кронштейнов для крепления блока вентиляторов. Необходимость закрепления пилонов к корпусу посредством штифтов требует совместной механической обработки корпуса с пилонами, что также нетехнологично.

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

Этот результат достигается за счет того, что в известном блоке вентиляторов, содержащем корпус с цилиндрической расточкой и фланцем, соединенные с корпусом пилонами два соосных ему кольца с установленным в каждом из них электродвигателем с закрепленным на его валу рабочим колесом, размещенным внутри цилиндрической расточки, согласно изобретению корпус выполнен состоящим из двух частей, при этом каждая часть выполнена за одно целое с пилонами, выступающими с одного ее торца по направлению к оси блока вентиляторов, электродвигатели обращены друг к другу валами, а части корпуса с их торца, противоположного своим пилонам, соединены посредством крепежных деталей с противоположными торцами фланца, выполненного в виде плоского кольца. Поскольку заявленная совокупность существенных признаков позволяет получить указанный технический результат, то заявленное решение соответствует критерию "изобретательский уровень".

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

Блок вентиляторов содержит корпус 1 с цилиндрической расточкой 2 и фланцем 3. Корпус 1 выполнен состоящим из двух частей 4 и 5. Каждая из указанных частей выполнена за одно целое с тремя пилонами: часть 4 с пилонами 6, часть 5 с пилонами 7, выступающими с одного ее торца по направлению к оси 8 блока вентиляторов и выполненными заодно с соосными корпусу 1 кольцами 9 и 10: пилоны 6 с кольцом 9, пилоны 7 с кольцом 10. В кольцах 9 и 10 установлены электродвигатели 11 и 12 соответственно с закрепленными на их валах 13 и 14 рабочими колесами 15 и 16, размещенными внутри расточки 2. Электродвигатели 11 и 12 обращены друг к другу валами 13 и 14. Части 4 и 5 корпуса с торцов 17 и 18, противоположных пилонам 6 и 7 соответственно, соединены с фланцем 3, выполненным в виде плоского кольца, посредством крепежных деталей - винтов 19. На фланце выполнены отверстия 20 для крепления блока вентиляторов на изделии.

Блок вентиляторов работает следующим образом: при включении одного из электродвигателей, например электродвигателя 11, он вращает рабочее колесо 15, лопатки которого создают поток воздуха. При отказе электродвигателя 11 вращение рабочего колеса 15 прекращается. При включении впоследствии электродвигателя 12 он вращает рабочее колесо 16, лопатки которого создают поток воздуха. В приведенном примере конкретного исполнения блока вентиляторов рабочие колеса выполнены со складывающимися лопатками для снижения аэродинамического сопротивления неработающего в данный момент рабочего колеса, однако для получения заявленного технического результата форма выполнения рабочих колес безразлична. В результате использования изобретения за счет выполнения частей корпуса за одно целое с пилонами обеспечивается высокая жесткость связи корпус - кольцо и устраняется возможность резонансного усиления вибраций изделия на электродвигателе и рабочем колесе в наиболее критичных для последних областях низких и средних частот, и исключаются пластические деформации корпуса и пилонов. Кроме того, существенно снижается длина каждой части корпуса по сравнению с длиной корпуса в прототипе, что повышает технологичность выполнения цилиндрической расточки, дает возможность ее получения высадкой. Расположение фланца между двумя частями корпуса упрощает монтаж блока вентиляторов на изделии и, в то же время, за счет нахождения центра масс блока в плоскости крепления максимально разгружает кронштейн для крепления блока вентиляторов от изгибных нагрузок. Устраняется необходимость совместной обработки деталей при сборке - все крепежные отверстия могут быть выполнены при изготовлении деталей. Наиболее технологичным является выполнение частей корпуса идентичными, однако повышение технологичности достигается и при выполнении этих частей подобными. Достигнутые преимущества позволяют рекомендовать блок вентиляторов к применению в изделиях ракетно-космической техники.

Литература:
1. Патент Российской Федерации 1670185 по кл. F 04 D 19/02, 1991 г.

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

Блок вентиляторов предназначен для использования в области вентиляторостроения, авиационной и ракетной технике, в системах терморегулирования. Блок вентиляторов содержит корпус. Последний состоит из двух частей. Каждая часть выполнена за одно целое с пилонами. Последние выступают с одного ее торца по направлению к оси блока вентиляторов. Электродвигатели обращены друг к другу валами, части корпуса с их торца, противоположного своим пилонам, соединены с противоположными торцами фланца. Соединение производится посредством крепежных деталей. Фланец выполнен в виде плоского кольца. Обеспечивается повышение вибропрочности и технологичности. 1 ил.

Блок вентиляторов, содержащий корпус с цилиндрической расточкой и фланцем, соединенные с корпусом пилонами два соосных ему кольца с установленным в каждом из них электродвигателем и закрепленным на его валу рабочем колесом, размещенным внутри цилиндрической расточки, отличающийся тем, что корпус выполнен состоящим из двух частей, при этом каждая часть выполнена за одно целое с пилонами, выступающими с одного ее торца по направлению к оси блока вентиляторов, электродвигатели обращены друг к другу валами, а части корпуса с их торца, противоположного своим пилонам, соединены посредством крепежных деталей с противоположными торцами фланца, выполненного в виде плоского кольца.