РАБОЧЕЕ КОЛЕСО ОСЕВОГО ВЕНТИЛЯТОРА Российский патент 2006 года по МПК F04D29/36 F04D29/34 

Изобретение относится к вентиляторостроению и может быть использовано в рабочих колесах осевых вентиляторов.

Известно рабочее колесо осевого вентилятора (а.св. №987106, F 04 D 29/36, 1983 г.), содержащее поворотные лопатки, хвостовик каждой из которых соединен с поворотной осью посредством пальца, расположенного параллельно хорде корневого сечения лопатки, причем хвостовики размещены в отверстиях диска, а оси при помощи радиально-опорных подшипников в его пазах. Для обеспечения шарнирного соединения хвостовика с осью, отверстие в хвостовике выполнено прямоугольным.

Однако такое выполнение рабочего колеса для крупных вентиляторов не обеспечивает высокую надежность его работы вследствие действия значительных центробежных сил на шарнирное соединение хвостовика лопатки и поворотной оси, а также из-за недостаточной вибрационной жесткости и прочности лопаток.

Наиболее близким по технической сущности к заявляемому является рабочее колесо осевого вентилятора (а.св. №1749552, F 04 D 29/36, 1992 г.), содержащее ступицу, снабженную обечайкой. В отверстиях обечайки на осях, снабженных стаканами, установлены сдвоенные лопатки с перемычкой, расположенные на общем поворотном основании. Перемычки каждой пары лопаток расположены параллельно основанию. Хвостовик каждой пары лопаток шарнирно соединен с осью, кинематически связанной с приводом. Для обеспечения шарнирного соединения хвостовика с осью, отверстие для оси в хвостовике выполнено прямоугольным.

При работе вентилятора на решетку лопаток рабочего колеса действует нестационарный аэродинамический поток, возбуждающий колебание лопаток, напряжение от которых, в случае резонанса с одной из возбуждающих сил, может неограниченно возрасти и вызвать разрушение лопаток и элементов рабочего колеса.

Технический результат, получаемый от изобретения, заключается в повышении надежности рабочего колеса путем увеличения запаса и обеспечения равнопрочности его элементов, а также степени отстройки их собственных частот от возбуждающих сил, обуславливающих вынужденные колебания лопаток и корпуса рабочего колеса.

Это достигается тем, что рабочее колесо осевого вентилятора содержит ступицу, снабженную несущими и опорными дисками, между которыми установлен силовой пояс, в отверстиях которого посредством несущих стаканов размещены хвостовики поворотных лопаток, причем хвостовики лопаток жестко соединены с поворотными основаниями лопаток, размещенных на поворотных основаниях так, что их совместный центр масс находится на оси поворота лопаток, и закреплены на силовом поясе посредством упомянутых стаканов, содержащих радиально-упорные и радиальные подшипники, а от радиальных смещений под действием центробежных сил хвостовики лопаток и несущие стаканы закреплены посредством закладных разрезных колец, и несущие диски по внешнему радиусу соединены обечайкой.

Хвостовики лопаток выполнены цельными.

Кроме того, несущий стакан выполнен в виде конической втулки, во внешнем торце которой размещен радиальный подшипник, а радиально-упорный подшипник базируется непосредственно на внутренней проточке силового пояса, при этом хвостовик лопатки имеет кольцевой паз, в котором размещено разрезное кольцо, зафиксированное в пазу посредством резьбовой втулки, имеющей торцевую проточку.

В случае применения диско-фланцевого корпуса рабочего колеса, хвостовики лопаток выполняются составными, части которых сопрягаются посредством резьбового соединения со штифтом для предотвращения их относительного тангенциального смещения.

Кроме того, несущие стаканы выполнены цилиндрическими и размещены непосредственно в отверстиях силового пояса посредством разрезного кольца и натяжной гайки, при этом для предотвращения тангенциального смещения стаканы установлены в силовом поясе посредством шпонок.

Отверстия обечайки снабжены цилиндрическими втулками с фланцами, а поворотное основание лопатки содержит проточку, в которой размещено уплотняющее кольцо.

Лопатки рабочего колеса содержат лопасти с перемычками, размещенные на поворотном основании попарно.

Рабочее колесо, например барабанного типа (см. фиг.1 и фиг.2), содержит ступицу 1 с несущими 2 и опорными дисками 3, между которыми установлен силовой пояс 4, а несущие диски 2 по внешнему радиусу соединены обечайкой 5, в отверстиях которой, выполненных соответственно с отверстиями в силовом поясе 4, размещены посредством подшипниковых стаканов 6 (вид А и В, фиг.3 и фиг.4) хвостовики 7 лопаток 16 рабочего колеса, выполненных в виде цельных сварных конструкций (фиг.5 и фиг.6), имеющих поворотные основания 8, на которых посредством сварки попарно размещены лопасти 9 с перемычками 10, таким образом, что центр масс М лопатки 16 как единого узла расположен на оси ее поворота Z, причем обечайка 5 корпуса рабочего колеса имеет толщину меньше, чем толщина опорных дисков 3, а ее отверстия с внутренней стороны для локального увеличения запаса прочности и уплотнения с поворотным основанием лопатки 16 обрамлены цилиндрическими втулками 11 с фланцами, при этом хвостовики 7 лопаток 16 размещены в несущих стаканах 6 посредством радиально-упорного 12 и радиального 13 сферических подшипников и разрезного кольца 14 с резьбовой втулкой 15, а в случае применения цилиндрического несущего стакана 6 (фиг.4, вид В), последний крепится на силовом поясе 4 с помощью дополнительного разрезного кольца 17, натяжной гайки 18 и шпонок 19, в случае применения диско-фланцевого типа корпуса рабочего колеса (см. фиг.8) хвостовик 7 лопатки 16 рабочего колеса выполняется разъемным, части которого сопряжены между собой посредством резьбового соединения со штифтом 20 для фиксации их взаимного углового положения.

Поворотное основание лопатки 16 содержит проточку 21, в которой размещено уплотняющее кольцо 22.

На фиг.3 показано рабочее колесо с несущими стаканами 6 в виде конической втулки. На фиг.4 показано рабочее колесо с несущими цилиндрическими втулками 11 и с цельным хвостовиком 7, на фиг.6 и фиг.8 показана лопатка 16 осевого вентилятора с составным хвостовиком 7, на фиг.7 показан вид Б на фиг.1 колеса.

Для соединения с механизмом одновременного поворота каждая лопатка 16 рабочего колеса содержит кривошип 23. При работе вентилятора лопатка 16 и корпус рабочего колеса при компенсации значительных центробежных и аэродинамических сил действуют следующим образом. Так как центр масс лопатки 16 расположен на оси ее поворота Z, привод механизма поворота лопаток 16 разгружен от центробежного момента, который, как известно, достигает 80-85% от общей нагрузки. Центробежные силы, действующие на лопатки 16, воспринимаются радиально-упорными подшипниками 12 качения, установленными на силовом поясе 4 корпуса рабочего колеса, поэтому не создают значительных нагрузок на механизм поворота лопаток 16. Выполнение хвостовиков 7 лопаток 16 цельными и размещение их на силовом поясе 4 посредством подшипниковых опор с учетом действия значительных центробежных сил позволяет повысить "жесткость заделки" крепления лопатки 16, которые в совокупности значительно повышают собственные частоты лопаток 16 рабочего колеса и позволяют надежно отстроить колебания лопаток 16 по основным формам от всех возбуждающих сил, за счет чего надежность работы лопаток 16 и корпуса рабочего колеса значительно повышается.

Изобретение относится к вентиляторостроению, может быть использовано в рабочих колесах осевых вентиляторов и направлено на повышение надежности осевых вентиляторов с поворотными на ходу лопатками рабочего колеса. Указанный технический результат достигается тем, что лопатки рабочего колеса размещаются на силовом поясе его корпуса посредством подшипниковых стаканов и разрезных закладных колец, фиксируемых посредством резьбовых втулок, имеющих торцевую проточку; причем, в случае применения корпусов рабочих колес дисково-фланцевого типа хвостовики лопаток рабочего колеса выполняются составными, части которых сопрягаются между собой посредством резьбового соединения со штифтом, при этом отверстия обечайки корпуса рабочего колеса снабжены цилиндрическими втулками с фланцами. 5 з.п.ф-лы, 8 ил.

1. Рабочее колесо осевого вентилятора, содержащее ступицу, снабженную несущими и опорными дисками, между которыми установлен силовой пояс, в отверстиях которого посредством несущих стаканов размещены хвостовики поворотных лопаток, причем хвостовики лопаток жестко соединены с поворотными основаниями лопаток, размещенных на поворотных основаниях так, что их совместный центр масс находится на оси поворота лопаток, и закреплены на силовом поясе посредством упомянутых стаканов, содержащих радиально-упорные и радиальные подшипники, а от радиальных смещений под действием центробежных сил хвостовики лопаток и несущие стаканы закреплены посредством закладных разрезных колец, и несущие диски по внешнему радиусу соединены обечайкой.2. Рабочее колесо осевого вентилятора по п.1, отличающееся тем, что хвостовики лопаток выполнены цельными.3. Рабочее колесо осевого вентилятора по п.1, отличающееся тем, что несущий стакан выполнен в виде конической втулки, во внешнем торце которой размещен радиальный подшипник, а радиально-упорный подшипник базируется непосредственно на внутренней проточке силового пояса, при этом хвостовик лопатки имеет кольцевой паз, в котором размещено разрезное кольцо, зафиксированное в пазу посредством резьбовой втулки, имеющей торцевую проточку.4. Рабочее колесо осевого вентилятора по п.1, отличающееся тем, что в случае применения диско-фланцевого корпуса рабочего колеса, хвостовики лопаток выполняются составными, части которых сопрягаются посредством резьбового соединения со штифтом для предотвращения их относительного тангенциального смещения.5. Рабочее колесо осевого вентилятора по п.1, отличающееся тем, что несущие стаканы выполнены цилиндрическими и размещены непосредственно в отверстиях силового пояса посредством разрезного кольца и натяжной гайки, при этом для предотвращения тангенциального смещения стаканы установлены в силовом поясе посредством шпонок.6. Рабочее колесо осевого вентилятора по п.1, отличающееся тем, что отверстия обечайки снабжены цилиндрическими втулками с фланцами, а поворотное основание лопатки содержит проточку, в которой размещено уплотняющее кольцо.