ВЕНТИЛЯТОР ДЛЯ ГРАДИРНИ Российский патент 2003 года по МПК F28F25/00 F28C1/00 

Изобретение относится к вентиляторным градирням и может быть использовано, например, в промышленной теплоэнергетике.

Известны лопасти вентилятора градирни, выполненные сужающимися к концу и содержащие лонжероны, соединенные с ними нервюры, стрингеры и обшивку, причем лонжероны выполнены в виде расходящихся от несущей оси продольных элементов, а каждый лонжерон состоит из двух пересекающихся в зоне усиленных нервюр половин, при этом находящиеся ближе к центру вращения вентилятора внешние части соединены с их концами и проложены вдоль лопасти (аналог) [I].

Однако наличие несущих осей в лопастях вентилятора обуславливает ограничение характеристик лопастей жесткостными и прочностными параметрами вала в зоне крепления к ступице, а также ухудшение общих аэродинамических показателей вентилятора.

Известен также вентилятор для градирни, содержащий корпус-обечайку, ось со ступицей, лопасти с лонжеронами и нервюрами. Лонжероны состыкованы со ступицей в одно целое. Смежные лонжероны соседних лопастей жестко скреплены друг с другом, причем узел их крепления соединен со ступицей. При непарном числе лонжеронов одной лопасти узел крепления смежных лонжеронов соседних лопастей соединен со ступицей посредством перемычки, а центральные лонжероны состыкованы в узловой точке, представляющей собой ступицу. При парном числе лонжеронов одной лопасти смежные лонжероны соседних лопастей соединены со ступицей без перемычки. Смежные лонжероны соседних лопастей с изгибом переходят друг в друга. Привод вентилятора осуществлен через эксцентрично расположенную относительно оси вращения шестерню привода, находящуюся в зацеплении с размещенным внутри втулки колесом (прототип) [2].

Известный вентилятор для градирни обладает следующими недостатками:
а) наличие излома плоскости лонжерона приводит к перераспределению нагрузок, существенному увеличению концентрации напряжений в зоне излома и увеличению массы вентилятора;
б) необходимость соединения лонжеронов друг с другом и со ступицей приводит к чрезмерному усложнению общей системы;
в) затруднен процесс расчленения вентиляторной системы ступица - лопасти;
г) необходимость установки перемычек при непарном числе лонжеронов увеличивает материалоемкость конструкций.

Задачами (целью) настоящего изобретения являются повышение прочностных и жесткостных характеристик, улучшение аэродинамики, эффективности работы и снижение общей массы вентилятора.

Указанные задачи достигаются тем, что вентилятор для градирни, содержащий вал со ступицей, лопасти с лонжеронами и нервюрами, а также обечайку, выполнен многоуровневым, и ступица каждого уровня представляет собой коробку квадратного сечения в плоскости вращения вентилятора, при этом боковые стенки коробки являются продолжением крайних лонжеронов противолежащих друг к другу лопастей. В многолонжеронном варианте исполнения лопастей коробка выполнена многоячеистой в соответствии с числом стыкуемых лонжеронов, при этом ячейки сформированы дополнительными внутренними стенками, параллельными к боковым стенкам коробки и являющимися продолжением внутренних противолежащих лонжеронов оппозитно расположенных лопастей. В разборном варианте исполнения вентилятора лонжероны соединены со стенками ступицы в зоне ребер стенок при помощи разъемных соединений, например с использованием стыковочных профилей, в частности, уголков. На боковых стенках коробок ступиц имеются установочные отверстия для изменения угла атаки лопастей, а коробка усилена дополнительной стенкой, являющейся продолжением лонжерона для выбранного угла атаки. Возможно и применение сменных ступиц для каждого угла атаки. На днищах коробчатых ступиц имеется система отверстий для установки различных углов разворота ступиц разных уровней друг относительно друга. В частном случае каждый уровень может состоять из двух оппозитно расположенных лопастей, а число уровней может быть равно одному.

На фиг.1 представлена вентиляторная градирня с трехуровневыми лопастями вентилятора;
на фиг. 2 представлен вентилятор градирни одного из уровней для неразъемного варианта исполнения при стыковках попарно только двух лонжеронов каждой лопасти;
на фиг.3 приведена схема вентилятора градирни одного из уровней для неразъемного варианта исполнения при стыковках более двух лонжеронов каждой лопасти (показана многоячеистая коробка ступицы);
на фиг. 4 представлен вентилятор градирни одного из уровней для разъемного варианта исполнения;
на фиг.5 показана схема взаимной установки ступицы одного уровня относительно ступицы другого уровня со смещением на угол разворота α;
на фиг.6 представлена схема двухуровневого вентилятора градирни с двухлопастным вариантом исполнения каждого из уровней для неразъемного случая;
на фиг. 7 изображена схема расположения отверстий фиксации лопасти вентилятора для различных углов атаки.

Вентиляторная градирня состоит из корпуса 1, опорной части 2 и водосборного бассейна 3. Внутри корпуса 1 градирни смонтирована оросительная система 4, водораспределитель 5 и каплеуловитель 6. На центральной стойке 7 установлен многоуровневый вентилятор 8 с валом 9. Каждый уровень вентилятора 8 содержит ступицу 10, к которой присоединены лопасти 11. Лопасти 11 включают в себя продольно-поперечный набор. Продольные элементы состоят, в частности, для многолонжеронного варианта из крайних лонжеронов 12, средних лонжеронов 13 и стрингеров. Для обеспечения поперечной формы обтекания лопасти установлены поперечные элементы - нервюры 14. Лопасть обшита обечайкой 15. Ступица 10 представляет собой коробку, которая в плане (в плоскости вращения вентилятора) имеет квадратную форму (сечение в виде квадрата). Боковые стенки 16 коробки ступицы 10 соединены с лонжеронами лопастей таким образом, что стенки 16 являются продолжением крайних лонжеронов 12 противолежащих друг к другу лопастей. Стыковка лонжеронов 12 со стенками 16 ступицы может быть реализована в двух вариантах: разборный вариант (преимущественно, для крупногабаритных лопастей вентилятора) и неразъемный вариант (обычно для средне- и малогабаритных лопастей). Неразъемный вариант может быть реализован, например, путем сварки в узлах 17. В разборном варианте исполнения вентилятора лонжероны соединены со стенками ступицы в зоне ребер стенок при помощи разъемных соединений, например, с использованием стыковочных профилей 18, в частности, уголков.

В многолонжеронном варианте исполнения лопастей, когда число лонжеронов в одной лопасти более двух, коробка ступицы 10 выполнена многоячеистой. Число ячеек 19 определяется числом стыкуемых лонжеронов 12 и 13. Ячейки 19 сформированы дополнительными стенками 20, параллельными к боковым стенкам 16 коробки ступицы 10 и являющимися продолжением средних противолежащих лонжеронов 13 противорасположенных (оппозитно расположенных) лопастей.

Для установки различных углов атаки в случае разборного варианта на боковых стенках коробок 16 ступиц имеются (помимо крепежных отверстий) установочные отверстия 21, которые расположены с учетом возможности изменения угла атаки лопастей по дуге окружности радиуса R. При необходимости конструкция коробки может быть усилена дополнительной стенкой (не показана), являющейся продолжением лонжерона для выбранного угла атаки. Возможно и применение сменных ступиц для каждого угла атаки.

На днищах коробчатых ступиц смежных (соседних) уровней, например, ступиц 22 и 23 имеется система отверстий 24 для установки различных углов а разворота ступиц разных уровней друг относительно друга. В частном случае, каждый уровень состоит из двух противоположно расположенных лопастей 25 и 26 (фиг. 6).

Вентилятор градирни работает следующим образом.

Вращение от привода через вал 9 непосредственно передается ступицам (или коробкам ступиц). От коробок ступиц усилия передаются на лопасти и воспринимаются продольно-поперечным набором, сформированным из лонжеронов 12 и 13, стрингеров и нервюр 14, и обшивкой - обечайкой 15 лопасти.

Таким образом, вентилятор через обшивку - обечайку 15 воздействует на рабочую среду, прогоняя ее при помощи лопастей вентилятора через градирню.

Установка углов атаки и углов разворота осуществляется путем смещения лопастей и коробок ступиц друг относительно друга по установочным отверстиям.

Таким образом, многоуровневый вентилятор осуществляет прогонку рабочей среды на каждом уровне, обеспечивая дополнительную тягу на каждом уровне за счет перепада давления.

Предложенное устройство позволяет повысить жесткостные и прочностные характеристики системы лопасти - ступица, оптимизировать условия передачи изгибающего момента, момента кручения и продольных усилий путем их взаимной компенсации элементами противолежащих лопастей через стенки ступицы. Таким образом, взаимно уравновешиваются моменты и усилия, приложенные к элементам каркаса, а именно к противоположно расположенным лопастям. Так как многоуровневый вариант осуществляет прогонку рабочей среды на каждом уровне, то обеспечивается более глубокая вытяжка рабочей среды. Появляется возможность уменьшить диаметр горловины градирни или уменьшить частоту вращения вентилятора. Уменьшается масса и материалоемкость на 9-15% по сравнению с известными устройствами.

Годовой экономический эффект от использования данного изобретения составляет ориентировочно 570-960 тысяч рублей на одну градирню, в зависимости от класса градирни.

Источники информации, принятые во внимание
1. Патент Российской Федерации 2101640, М. Кл. F 28C 1/00, опубл. 10.01.98 (Бюллетень 1).

2. Патент Российской Федерации 2123139, М. Кл. F 04 D 17/00, опубл. 10.12.98 (Бюллетень 34).

Изобретение относится к вентиляторным градирням и может быть использовано, например, в промышленной теплоэнергетике. Вентилятор для градирни содержит вал со ступицей, лопасти с лонжеронами и нервюрами, а также обечайку, вентилятор выполнен многоуровневым и ступица каждого уровня представляет собой коробку квадратного сечения в плоскости вращения вентилятора, при этом боковые стенки коробки являются продолжением крайних лонжеронов противолежащих друг к другу лопастей. В многолонжеронном варианте исполнения лопастей коробка выполнена многоячеистой в соответствии с числом стыкуемых лонжеронов, при этом ячейки сформированы дополнительными внутренними стенками, параллельными к боковым стенкам коробки и являющимися продолжением внутренних противолежащих лонжеронов оппозитно расположенных лопастей. В разборном варианте исполнения вентилятора лонжероны соединены со стенками ступицы в зоне ребер стенок при помощи разъемных соединений, например, с использованием стыковочных профилей, в частности, уголков. На боковых стенках коробок ступиц имеются установочные отверстия для изменения угла атаки лопастей, а коробка усилена дополнительной стенкой, являющейся продолжением лонжерона для выбранного угла атаки. Возможно и применение сменных ступиц для каждого угла атаки. На днищах коробчатых ступиц имеется система отверстий для установки различных углов разворота ступиц разных уровней друг относительно друга. Каждый уровень состоит только из двух оппозитно расположенных лопастей. Изобретение позволяет повысить прочностные и жесткостные характеристики, улучшить аэродинамику, эффективность работы и снизить общую массу вентилятора. 5 з.п. ф-лы, 7 ил.

1. Вентилятор для градирни, содержащий вал со ступицей, лопасти с лонжеронами и нервюрами, а также обечайку, отличающийся тем, что вентилятор выполнен многоуровневым, и ступица каждого уровня представляет собой коробку квадратного сечения в плоскости вращения вентилятора, при этом боковые стенки коробки являются продолжением крайних лонжеронов противолежащих друг к другу лопастей.2. Вентилятор для градирни по п.1, отличающийся тем, что в многолонжеронном варианте исполнения лопастей коробка выполнена многоячеистой в соответствии с числом стыкуемых лонжеронов, при этом ячейки сформированы дополнительными внутренними стенками, параллельными к боковым стенкам коробки и являющимися продолжением внутренних противолежащих лонжеронов оппозитно расположенных лопастей.3. Вентилятор для градирни по п.1 или 2, отличающийся тем, что в разборном варианте исполнения вентилятора лонжероны соединены со стенками ступицы в зоне ребер стенок при помощи разъемных соединений, например, с использованием стыковочных профилей, в частности, уголков.4. Вентилятор для градирни по одному из пп.1-3, отличающийся тем, что на боковых стенках коробок ступиц имеются установочные отверстия для изменения угла атаки лопастей, а коробка усилена дополнительной стенкой, являющейся продолжением лонжерона для выбранного угла атаки.5. Вентилятор для градирни по одному из пп.1-4, отличающийся тем, что на днищах коробчатых ступиц имеется система отверстий для установки различных углов разворота ступиц разных уровней друг относительно друга.6. Вентилятор для градирни по одному из пп.1-5, отличающийся тем, что каждый уровень состоит только из двух оппозитно расположенных лопастей.