БЛОК ВЕНТИЛЯТОРОВ Российский патент 2004 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, 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 [1]. Пилоны соединены с корпусом посредством крепежных деталей. Недостатком этого блока вентиляторов является низкая вибропрочность, что вызвано малой жесткостью крепления кронштейнов к корпусу.

Этого недостатка лишен выбранный в качестве прототипа блок вентиляторов, содержащий снабженный элементами крепления сборный корпус внутреннего диаметра d, присоединенные к корпусу посредством пилонов две соосные ему втулки, выполненные заодно с пилонами, электродвигатели, каждый из которых установлен во втулке, вал каждого из которых обращен к валу другого и на валу каждого из которых закреплено размещенное внутри корпуса рабочее колесо [2]. Сборный корпус состоит из двух частей, каждая из которых выполнена за одно целое с пилонами, и фланца в виде плоского кольца.

Недостатком этого блока вентиляторов является низкая технологичность, что вызвано большим объемом механической обработки частей корпуса, и, как следствие, низким коэффициентом использования материала, необходимостью центрирования обеих частей корпуса по фланцу и наличием значительного количества нагруженных крепежных деталей, крепящих части корпуса к фланцу.

Задачей, решаемой с помощью заявленного изобретения, является повышение технологичности.

Решение задачи достигается за счет того, что в известном блоке вентиляторов, содержащем снабженный элементами крепления сборный корпус внутреннего диаметра d, присоединенные к корпусу посредством пилонов две соосные ему втулки, выполненные заодно с пилонами, электродвигатели, каждый из которых установлен во втулке, вал каждого из которых обращен к валу другого и на валу каждого из которых закреплено размещенное внутри корпуса рабочее колесо, согласно изобретению, корпус выполнен в виде вытянутых в аксиальном направлении ребер и размещенных между каждыми двумя соседними ребрами вкладышей, снабженных элементами фиксации на ребрах, при этом каждое из ребер выполнено заодно с двумя противолежащими пилонами, размещенными с противоположных торцов корпуса, внутренние поверхности вкладышей и ребер выполнены цилиндрическими диаметра d, а элементы крепления выполнены на ребрах. Техническим результатом является повышение технологичности за счет выполнения несущей части корпуса в виде одной детали, весьма технологичной при изготовлении литьем, а не трех в прототипе, и вкладышей, также технологичных при изготовлении штамповкой. При этом устраняются силовые крепежные детали, крепящие в прототипе части корпуса к фланцу, и вводятся значительно менее нагруженные крепежные детали, фиксирующие вкладыши на ребрах, что позволяет снизить уровни напряжений в резьбовых соединениях. Поскольку заявленная совокупность существенных признаков позволяет получить указанный технический результат, то заявленное решение соответствует критерию "изобретательский уровень".

На фиг.1 приведен пример конкретного выполнения блока вентиляторов, продольный разрез, на фиг.2 - то же, вид с торца.

Блок вентиляторов содержит снабженный элементами крепления 1 сборный корпус 2 внутреннего диаметра d и присоединенные к корпусу 2 посредством пилонов 3 и 4 две соосные ему втулки 5 и 6, выполнены заодно с пилонами 3 и 4 соответственно. В каждой из втулок 5 и 6 установлены соответственно электродвигатели 7 и 8, их валы 9 и 10 обращены друг к другу, на валах 9 и 10 закреплены рабочие колеса 11 и 12, размещенные внутри корпуса 2. Корпус 2 выполнен в виде вытянутых в аксиальном направлении ребер 13, каждое из которых выполнено заодно с двумя противолежащими пилонами 3 и 4, размещенными с противоположных торцов 14 и 15 корпуса 2, и размещенных между каждыми двумя соседними ребрами 13 вкладышей 16. Внутренние поверхности 17 и 18 вкладышей 16 и ребер 13 соответственно выполнены цилиндрическими диаметра d. Вкладыши 16 снабжены элементами фиксации 19, выполненными в виде винтов, на ребрах 13. Элементы крепления 1 выполнены на ребрах 13 в виде выступов 20 с отверстиями 21. Блок вентиляторов работает следующим образом: при включении одного из электродвигателей (например, электродвигателя 7) он вращает рабочее колесо 11, лопатки которого создают поток воздуха. При отказе электродвигателя 7 вращение рабочего колеса 11 прекращается. При включении впоследствии электродвигателя 8 он вращает рабочее колесо 12, лопатки которого создают поток воздуха. Поскольку внутренние поверхности вкладышей и ребер выполнены цилиндрическими диаметра d, то форма потока не отличается от формы потока в прототипе, таким образом, аэродинамические характеристики блока вентиляторов остаются неизменными. 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 повышается технологичность изготовления блока вентиляторов за счет выполнения несущей части корпуса в виде одной детали - втулок, выполненных заодно с пилонами, и соединяющих последние вытянутых в аксиальном направлении ребер, весьма технологичной при изготовлении литьем, т.к. удовлетворяется важное при литье условие равнотолщинности всех элементов детали, что резко повышает коэффициент использования материала. Вкладыши являются ненагруженными деталями блока вентиляторов, их форма весьма технологична для штамповки или изготовления из пластмассы на термопластавтоматах. Вследствие малого уровня напряжений во вкладышах, не передающих силовых воздействий и служащих только для формирования потока внутри корпуса, они могут быть выполнены из материала с малой плотностью, например, из пластмассы, что приводит к снижению массы корпуса. При этом прочность корпуса не падает, т.к. момент сопротивления изгибу конструкции из нескольких аксиальных ребер (при их числе, большем или равным 3) практически равен моменту сопротивления кольцевого сечения корпуса в прототипе в случае незначительного утолщения толщины ребер в радиальном направлении по сравнению с толщиной кольцевого сечения корпуса в прототипе. При этом за счет того, что ребра занимают незначительное по сравнению с общей длиной корпуса по окружности поперечного сечения пространство, их суммарная масса значительно ниже массы двух частей корпуса в прототипе. Число ребер, равное двум, может быть использовано при изготовлении блоков вентиляторов, не подверженных динамическим нагрузкам, т.к. при таком исполнении момент сопротивления изгибу в направлении, перпендикулярном плоскости их размещения, будет значительно ниже по сравнению с прототипом. Оптимальным числом ребер, а следовательно, и пилонов с каждого торца блока вентиляторов, является 3, т.к. при большем числе возможно возникновение трудностей при установке рабочих колес внутрь корпуса за счет уменьшения расстояния между ребрами, что может привести при определенном соотношении между диаметром ступицы рабочего колеса, внутренним диаметром корпуса, а также числом лопастей колеса, особенно если лопасти выполнены неподвижными, к невозможности установки рабочего колеса внутрь силового каркаса корпуса, образованного втулками, выполненными заодно с пилонами, и соединяющими последние вытянутыми в аксиальном направлении ребрами. Конкретное максимальное число ребер может быть рассчитано по геометрическим параметрам рабочего колеса при проектировании конкретного типоразмера блока вентиляторов методами обычного проектирования. Также устраняются силовые крепежные детали, крепящие в прототипе части корпуса к фланцу, и вводятся значительно менее нагруженные крепежные детали, фиксирующие вкладыши на ребрах, что позволяет снизить уровни напряжений в резьбовых соединениях. Достигнутые преимущества позволяют рекомендовать блок вентиляторов к применению в изделиях ракетно-космической техники.

Литература:

1. Патент Российской Федерации №2009376, кл. F 04 D 25/08, 1994.

2. Патент Российской Федерации №2194883, кл. F 04 D 25/08, 2002 (прототип).

Изобретение может быть использовано в составе систем терморегулирования изделий космической техники. Задачей, решаемой с помощью заявленного изобретения, является повышение технологичности. Блок вентиляторов содержит снабженный элементами крепления сборный корпус внутреннего диаметра d, присоединенные к корпусу посредством пилонов две соосные ему втулки, выполненные заодно с пилонами, электродвигатели, каждый из которых установлен во втулке, вал каждого из которых обращен к валу другого и на валу каждого из которых закреплено размещенное внутри корпуса рабочее колесо. Корпус выполнен в виде вытянутых в аксиальном направлении ребер и размещенных между каждыми двумя соседними ребрами вкладышей, снабженных элементами фиксации на ребрах. Каждое из ребер выполнено заодно с двумя противолежащими пилонами, размещенными с противоположных торцов корпуса, внутренние поверхности вкладышей и ребер выполнены цилиндрическими диаметра d, а элементы крепления выполнены на ребрах. 2 ил.

Блок вентиляторов, содержащий снабженный элементами крепления сборный корпус внутреннего диаметра d, присоединенные к корпусу посредством пилонов две соосные ему втулки, выполненные заодно с пилонами, электродвигатели, каждый из которых установлен во втулке, вал каждого из которых обращен к валу другого и на валу каждого из которых закреплено размещенное внутри корпуса рабочее колесо, отличающийся тем, что корпус выполнен в виде вытянутых в аксиальном направлении ребер и размещенных между каждыми двумя соседними ребрами вкладышей, снабженных элементами фиксации на ребрах, при этом каждое из ребер выполнено заодно с двумя противолежащими пилонами, размещенными с противоположных торцов корпуса, внутренние поверхности вкладышей и ребер выполнены цилиндрическими диаметра d, а элементы крепления выполнены на ребрах.