Изобретение относится к вентиляторостроению и может быть использовано в рабочих колесах осевых вентиляторов.
Известно рабочее колесо осевого вентилятора (патент РФ №2135838, F04D 29/36, 1999 г.), содержащее ступицу, снабженную обечайкой, в отверстиях которой на осях, снабженных стаканами, установлены поворотные основания с закрепленными на них парой лопаток с перемычкой, причем хвостовик каждой пары лопаток соединен с осью связи с приводом поворота лопаток на ходу вентилятора для регулирования и реверсирования его режима.
Недостатком данного рабочего колеса является сложность изготовления, высокая стоимость и повышенный момент инерции из-за шарнирного крепления поворотного основания лопатки к хвостовикам связи с механизмом привода ее поворота на ходу рабочего колеса.
Известен также осевой вентилятор (патент США №6,116,856, 12.09.2000 г.) реверсирование которого выполняется изменением направления вращения рабочего колеса, лопатки которого имеют профильное сечение и S-образную форму, содержат основание, посредством которого они закрепляются при изготовлении и наладке в разъемной втулке, состоящей из передней и задней частей.
Данная конструкция рабочего колеса сложна в изготовлении, ненадежна при эксплуатации из-за недостаточной жесткости, т.к. возможны резонансные колебания его составных частей и разрушения на расчетных и переходных частотах вращения при пусках и остановках вентилятора.
Наиболее близким по технической сущности является рабочее колесо осевого вентилятора (патент РФ №2286482, F04D 29/36, 03.08.2004 г.) регулируемого и реверсируемого на ходу поворотом лопаток рабочего колеса, содержащее ступицу, обечайку, опорные и несущие диски и силовой пояс, жестко соединенные между собой посредством указанных дисков.
Однако использование данной конструкции для вентиляторов с диаметром рабочего колеса менее 2100 мм на частотах вращения более 1000 оборотов в минуту чрезмерно повышает его удельную стоимость, снижает его равнопрочность и обуславливает ненадежность работы вентилятора из-за возможной вибрации его составных частей и отдельных элементов.
Задачей данного изобретения является снижение стоимости и повышение надежности рабочего колеса реверсивного и регулируемого на ходу осевого вентилятора путем увеличения запаса и обеспечения равнопрочности его элементов при изменении частоты и направления вращения.
Поставленную задачу решают тем, что листовые S-образные в любом сечении по радиусу рабочего колеса лопатки попарно размещают на обечайке с переменным шагом так, что расстояние t1 между парой лопаток - сближенные лопатки, и расстояние t2 между попарно расположенными лопатками или между парами сближенных лопаток выбирают из условия t1<t2. Также сближенные лопатки смещают одну относительно другой по оси рабочего колеса на величину Δ и соединяют между собой перемычками. Смещение сближенных лопаток Δ определяется как расстояние между плоскостями, проходящими параллельно плоскости диска рабочего колеса, причем одна плоскость проходит через точку пересечения передней кромки одной из сближенных лопаток с обечайкой, другая плоскость проходит через точку пересечения передней кромки другой из сближенных лопаток с обечайкой. В корпусе рабочего колеса для увеличения жесткости устанавливают ребра жесткости, соединяющие ступицу, несущие диски и обечайку, при этом толщину hл лопатки, ho обечайки, hд несущих дисков и hc стенки ступицы выбирают из условия hл<ho<hд<hс. Лопатки крепят на обечайке рабочего колеса реверсивного осевого вентилятора методом сварки. Передние и задние кромки лопаток определяются направлением вращения рабочего колеса для нормальной ωн и реверсивной ωр работы. Одна и та же кромка может быть передней при вращении рабочего колеса для нормальной ωн и задней для реверсивной работы ωр.
На фиг.1 и фиг.2 показаны две проекции рабочего колеса осевого реверсивного вентилятора: вид прямо (фиг.1) и вид сбоку (фиг.2), где: 1 - ступица; 2 - несущие диски; 3 - обечайка; 4 - лопатки; 5 - листовые перемычки; 6 - ребра жесткости, соединяющие ступицу, несущие диски и обечайку.
На фиг.3 - вид по стрелке А, показано изображение положения лопаток на обечайке рабочего колеса.
На фиг.4 - вид в разрезе I-I - сечение рабочего колеса с изображением расположения ребер жесткости 6, соединяющих ступицу 1 толщиной hс с несущими дисками 2 толщиной hд и обечайкой 3 толщиной ho.
На чертежах также показаны: направления подачи воздуха вентилятором при нормальной и реверсивной работе QH, QP соответственно; направления вращения рабочего колеса для нормальной и реверсивной работы ωн, ωр соответственно; расстояния по обечайке между лопатками t1 и t2; толщины hл лопатки, h0 обечайки, hд несущих дисков и hс стенки ступицы.
Производительность вентилятора в нормальном режиме работы Qн обеспечивается вращением рабочего колеса в направлении ωн, реверсирование производительности Qp путем вращения в направлении ωр, при этом передние и задние кромки лопаток определяются направлением вращения рабочего колеса.
Для обеспечения большей жесткости и равнопрочности корпуса рабочего колеса его ребра жесткости размещают в плоскости по сечению I-I (фиг.3), проходящей по диаметру рабочего колеса через точки пересечения с обечайкой передней кромки одной из сближенных лопаток и задней кромки другой из сближенных лопаток, а толщину листовой лопатки hл, обечайки ho, несущих дисков hд и стенки ступицы hc выбирают из условия hл<ho<hд<hc.
Прямая (нормальная) и реверсивная (обратная) работа рабочего колеса с производительностью QP>0,7Qн обеспечивается при его вращении соответственно в направлениях ωн и ωр, при этом регулирование производительности вентилятора как в прямом, так и в обратном режимах обеспечивается за счет изменения частоты вращения ωн(t) и ωр(t).
Уменьшение стоимости предложенного рабочего колеса реверсивного и регулируемого на ходу осевого вентилятора по сравнению с аналогами и прототипом достигается снижением затрат на производство (материалоемкость, трудозатраты и т.п.) из-за простоты его конструкции. Производство рабочего колеса осуществляется путем сварки из штампованных элементов. Кроме того простота обслуживания снижает эксплуатационные затраты.
Реверсивные осевые вентиляторы широко применяются в шахтах, рудниках, метрополитенах. Однако выпускаемые вентиляторы имеют сложную конструкцию, что повышает стоимость изготовления и обслуживания, а также снижает надежность работы. Заявленное техническое решение реализовано в конструкторской документации машин диаметром от 1000 до 2400 мм, по которой подготовлено производство новых вентиляторов.
название | год | авторы | номер документа |
---|---|---|---|
РАБОЧЕЕ КОЛЕСО ОСЕВОГО ВЕНТИЛЯТОРА | 2011 |
|
RU2466301C1 |
РАБОЧЕЕ КОЛЕСО ОСЕВОГО ВЕНТИЛЯТОРА | 2004 |
|
RU2286482C2 |
РАБОЧЕЕ КОЛЕСО ОСЕВОГО ВЕНТИЛЯТОРА С МЕХАНИЗМОМ ПОВОРОТА ЛОПАТОК | 2006 |
|
RU2343321C2 |
Подъемно-движительная установка судна на воздушной подушке | 1979 |
|
SU1056539A1 |
Рабочее колесо центробежного вентилятора | 2020 |
|
RU2761710C1 |
РАБОЧЕЕ КОЛЕСО ОСЕВОГО ВЕНТИЛЯТОРА | 1997 |
|
RU2135838C1 |
РАДИАЛЬНОЕ РАБОЧЕЕ КОЛЕСО ВЕНТИЛЯТОРА | 2019 |
|
RU2726969C1 |
МОДЕРНИЗИРОВАННЫЙ ОСЕВОЙ ВЕНТИЛЯТОР | 2011 |
|
RU2470159C1 |
РАДИАЛЬНЫЙ (ЦЕНТРОБЕЖНЫЙ) ВЕНТИЛЯТОР НИЗКОГО ДАВЛЕНИЯ | 2001 |
|
RU2180409C1 |
РАБОЧЕЕ КОЛЕСО ЦЕНТРОБЕЖНОГО КОМПРЕССОРА | 2000 |
|
RU2187714C2 |
Изобретение относится к вентиляторостроению, может быть использовано в рабочих колесах осевых вентиляторов и обеспечивает при его использовании повышение надежности, снижение стоимости осевых вентиляторов, регулируемых и реверсируемых на ходу изменением направления и частоты вращения рабочего колеса. Указанный технический результат достигается в рабочем колесе реверсивного осевого вентилятора, содержащем ступицу, несущие диски, обечайку и листовые лопатки, причем листовые лопатки попарно размещены на обечайке с переменным шагом, смещены одна относительно другой и соединены между собой перемычками, а в корпусе рабочего колеса установлены ребра жесткости, соединяющие ступицу, несущие диски и обечайку, при этом толщина hл лопатки, ho обечайки, hд несущих дисков и hс стенки ступицы выбрана из условия hл<ho<hд<hс. 4 ил.
Рабочее колесо реверсивного осевого вентилятора, содержащее ступицу, несущие диски, обечайку и листовые лопатки, отличающееся тем, что листовые лопатки попарно размещены на обечайке с переменным шагом, смещены одна относительно другой и соединены между собой перемычками, а в корпусе рабочего колеса установлены ребра жесткости, соединяющие ступицу, несущие диски и обечайку, при этом толщина hл лопатки, ho обечайки, hд несущих дисков и hc стенки ступицы выбрана из условия hл<hо, <hд<hс.
РАБОЧЕЕ КОЛЕСО ОСЕВОГО ВЕНТИЛЯТОРА | 2004 |
|
RU2286482C2 |
Осевой секционный вертикальный вентилятор | 1973 |
|
SU475455A1 |
Рабочее колесо вентилятора | 1981 |
|
SU953277A2 |
Осевой секционный вертикальный вентилятор | 1984 |
|
SU1211464A1 |
US 4595340 A, 17.06.1986 | |||
ЭНЕРГОЭФФЕКТИВНОЕ ОТАПЛИВАЕМОЕ ЗДАНИЕ С ТЕПЛИЦЕЙ | 2015 |
|
RU2606891C1 |
Даты
2011-08-27—Публикация
2009-06-16—Подача