ОСЕВОЙ ВЕНТИЛЯТОР Российский патент 2014 года по МПК F04D19/00 

Изобретение относится к вептиляторостроению и может быть использовано в составе систем терморегулирования изделий космической техники.

Известен осевой вентилятор, содержащий цилиндрический корпус с пилоном и установленный на пилоне через амортизатор башмак с фланцем, на котором размещен электродвигатель, а также рабочее колесо, установленное на его валу (авторское свидетельство СССР №800427, MПК: F04D 19/00, 1981 г.). Недостатком этого осевого вентилятора является повышенный уровень шума, вызванный турбулизацией потока при обтекании пилона с башмаком, и низкий к.п.д., обусловленный отсутствием в конструкции спрямляющего аппарата.

Этих недостатков лишен осевой вентилятор, содержащий корпус, на внутренней цилиндрической поверхности которого жестко закреплен спрямляющий аппарат в виде втулки с лопатками, размещенную внутри втулки гильзу с закрепленным в пей электродвигателем и смонтированное на его валу рабочее колесо, а также крышку, закрывающую гильзу с противоположного рабочему колесу торца, причем крышка снабжена n радиальными спицами, опирающимися своими концами на внутреннюю цилиндрическую поверхность корпуса (патент РФ №2442025 по МПК: F04D 19/00, 2012 г.), выбранный в качестве прототипа.

Недостатком этого осевого вентилятора является низкая технологичность, вызванная крайне нетехнологичной формой крышки, выполненной в виде единой детали тела вращения с выступающими радиальными спицами. Изготовление такой детали методом штамповки нецелесообразно при малых партиях, характерных для агрегатов ракетно-космической техники, изготовление методом литья - влечет присущие этому методу недостатки - низкую прочность, склонность к образованию трещин. Изготовление крышки механической обработкой трудоемко и связано с малым коэффициентом использования материала за счет большого объема удаляемого материала между спицами.

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

Этот результат достигается за счет того, что в известном осевом вентиляторе, содержащем корпус, на внутренней цилиндрической поверхности которого жестко закреплен спрямляющий аппарат в виде втулки с лопатками, размещенную внутри втулки гильзу с закрепленным в ней электродвигателем и смонтированное на его валу рабочее колесо, а также крышку, закрывающую гильзу с противоположного рабочему колесу торца, причем крышка снабжена n радиальными спицами, опирающимися своими концами на внутреннюю цилиндрическую поверхность корпуса, согласно изобретению, крышка выполнена в виде соосного оси вентилятора плоского диска, на обращенном к гильзе торце которого крепежными элементами закреплены две перекрещивающиеся полосы прямоугольного поперечного сечения, ширина которого между боковыми поверхностями равна L, а высота между торцовыми поверхностями равна h, образующие своими концами n-4 спицы, в центре каждой полосы выполнен перпендикулярный ее продольной оси и параллельный основанию поперечного сечения паз шириной, большей или равной L и глубиной, большей или равной h/2, полосы обращены пазами друг к другу и прилегают торцовыми поверхностями к торцу плоского диска, а па противоположных прилегающим к диску торцовых поверхностях полос выполнена цилиндрическая проточка с образованием участков наружной цилиндрической поверхности диаметра d на обращенных к гильзе торцовых поверхностях полос, при этом указанная поверхность соосна цилиндрической поверхности концов спиц, а на обращенном к крышке торце гильзы выполнен фланец с центральным отверстием диаметра d, в которое входят участки наружной цилиндрической поверхности пластин, причем диск присоединен к фланцу крепежными элементами, размещенными в аксиальных отверстиях диска, выполненных в промежутках между полосами.

Hа фиг.1 приведен пример конкретного выполнения осевого вентилятора, продольный разрез, на фиг.2 - то же, поперечное сечение по A-А, на фиг.3 то же, разрез по Б-Б.

Осевой вентилятор содержит корпус 1, на внутренней цилиндрической поверхности которого жестко закреплен спрямляющий аппарат 2 в виде втулки 3 с лопатками 4. Внутри втулки 3 размещена гильза 5 с закрепленным в ней электродвигателем 6 со смонтированным на его валу рабочим колесом 7. С противоположного рабочему колесу 7 торца гильза 5 закрыта крышкой 8. причем крышка снабжена четырьмя радиальными спицами 9, опирающимися своими концами 10 на внутреннюю цилиндрическую поверхность корпуса 1. Крышка 8 выполнена в виде соосного оси вентилятора плоского диска 11, на обращенном к гильзе 5 торце 12 которого крепежными элементами - винтами 13 - закреплены две перекрещивающиеся полосы 14 прямоугольного поперечного сечения, ширина которого между боковыми поверхностями равна L, а высота между торцовыми поверхностями равна h. Две перекрещивающиеся полосы 14 образуют своими концами 9 спицы, в центре каждой полосы выполнен перпендикулярный ее продольной оси и параллельный основанию поперечного сечения паз 15 шириной, большей или равной L и глубиной, большей или равной h/2, полосы 14 обращены пазами 15 друг к другу и прилегают торцовыми поверхностями к торцу 12 плоского диска 11, а на противоположных прилегающим к диску 11 торцовых поверхностях полос выполнена цилиндрическая проточка 16 с образованием участков 17 наружной цилиндрической поверхности диаметра d на обращенных к гильзе торцовых поверхностях полос 14, при этом указанная поверхность соосна цилиндрической поверхности концов 10 спиц, а на обращенном к крышке 8 торце гильзы 5 выполнен фланец 18 с центральным отверстием 19 диаметра d, в которое входят участки 17 наружной цилиндрической поверхности пластин 14. Спрямляющий аппарат 2 присоединен к корпусу 1 посредством штифтов 20. Диск 11 присоединен к фланцу 18 крепежными элементами 21, размещенными в аксиальных отверстиях 22 диска 11, выполненных в промежутках между полосами 14. С торца фланца 18 выполнены четыре паза 23 для прохода участков двух перекрещивающихся полос 14 изнутри центрального отверстия 19 наружу, к корпусу 1.

Осевой вентилятор работает следующим образом: при включении электродвигателя 6 начинает вращаться рабочее колесо 7, лопасти которого создают поток воздуха внутри корпуса 1. Лопатки 4 спрямляющего аппарата 2 преобразуют динамический напор потока воздуха в статический, повышая к.п.д. вентилятора. Крышка 8 закрывает внутреннюю полость гильзы 5 и фиксирует ее в радиальном направлении - гильза базируется своим центральным отверстием на четырех участках 17 наружной цилиндрической поверхности диаметра d полос 14, которые своими концами 10 опираются па внутреннюю цилиндрическую поверхность корпуса. Пазы 23 позволяют обеспечить отсутствие зазора между торцом 12 диска 11 и фланцем 18 везде, кроме участков прохождения через пазы 23 полос 14, но, поскольку выполнение пазов для прохода полос является следствием обычного проектирования, эти пазы не упоминаются в формуле изобретения. Ограничения на размеры пазов 15 («паз шириной, большей или равной L и глубиной, большей или равной h/2») вызваны необходимостью обеспечения контакта торцовых поверхностей обоих полос 14 к торцу 12 диска 11. В случае, если пазы будут шириной, меньше L, невозможно размещение каждой полосы в пазу другой полосы; в случае, если пазы будут глубиной, меньшей h/2, невозможно обеспечить контакт торцовых поверхностей обеих полос 14 к торцу 12 диска 11, и, соответственно, падежную (фиксацию обеих полос к диску 11. Выбор числа спиц n-4 обусловлен тем, что такое число может быть достигнуто использованием минимального числа - двух - полос 14, для этого и приведены все признаки в формуле изобретения. В этом случае минимально возможными средствами обеспечивается надежная фиксация крышки в любом радиальном направлении. Возможно и использование, например, трех и более полос соответственно, шести и более спиц однако, кроме усложнения конструкции и увеличения аэродинамического сопротивления осевого вентилятора никакого дополнительного повышения точности радиальной фиксации крышки не достигается. Поэтому признаки, приведенные в формуле изобретении две полосы, 4 спицы и ограничения на размеры пазов - справедливы исключительно для случая использования двух полос, и не пригодны для любого другого числа полос. Спицам 9, образованным периферийными участками полос 14, можно дополнительной обработкой придать форму с минимальным аэродинамическим сопротивлением, но это тоже является следствием обычного проектирования, и не упоминается в формуле изобретения.

В результате использования изобретения существенно повышается технологичность осевого вентилятора, так как сложная пространственная деталь крышка со спицами формируется из готовых прокатных полуфабрикатов - диск - из листа, полосы 14 - из квадратного прутка или полосы с минимумом механической обработки. Совместная токарная обработка полос 14, привинченных к диску 11, позволяет обеспечить соосность участков 17 цилиндрической поверхности и концов 10 спиц 9, что гарантирует точное центрирование фланца 18 гильзы 5 относительно корпуса 1.

Заявленный осевой вентилятор может быть использован в составе систем терморегулирования изделий космической техники. Осевой вентилятор содержит корпус, спрямляющий аппарат в виде втулки с лопатками, размещенную внутри втулки гильзу с закрепленным в ней электродвигателем и рабочим колесом, а также крышку с четырьмя радиальными спицами, опирающимися своими концами на внутреннюю цилиндрическую поверхность корпуса. Крышка выполнена в виде соосного оси вентилятора плоского диска, на обращенном к гильзе горце которого винтами закреплены две перекрещивающиеся полосы прямоугольного поперечного сечения. Полосы обращены пазами друг к другу и прилегают торцовыми поверхностями к торцу плоского диска, а на противоположных прилегающим к диску торцовых поверхностях полос выполнена цилиндрическая проточка с образованием участков наружной цилиндрической поверхности на обращенных к гильзе горновых поверхностях полос. Диск присоединен к фланцу крепежными элементами, размещенными в аксиальных отверстиях диска, выполненных в промежутках между полосами. Изобретение направлено на повышение технологичности. 3 ил.

Осевой вентилятор, содержащий корпус, на внутренней цилиндрической поверхности которого жестко закреплен спрямляющий аппарат в виде втулки с лопатками, размещенную внутри втулки гильзу с закрепленным в ней электродвигателем и смонтированное на его валу рабочее колесо, а также крышку, закрывающую гильзу с противоположного рабочему колесу торца, причем крышка снабжена n радиальными спицами, опирающимися своими концами на внутреннюю цилиндрическую поверхность корпуса, отличающийся тем, что крышка выполнена в виде соосного оси вентилятора плоского диска, на обращенном к гильзе торце которого крепежными элементами закреплены две перекрещивающиеся полосы прямоугольного поперечного сечения, ширина которого между боковыми поверхностями равна L, а высота между торцовыми поверхностями равна h, образующие своими концами n=4 спицы, в центре каждой полосы выполнен перпендикулярный ее продольной оси и параллельный основанию поперечного сечения паз шириной большей или равной L и глубиной, большей или равной h/2, полосы обращены пазами друг к другу и прилегают торцовыми поверхностями к торцу плоского диска, а на противоположных прилегающим к диску торцовых поверхностях полос выполнена цилиндрическая проточка с образованием участков наружной цилиндрической поверхности диаметра d на обращенных к гильзе торцовых поверхностях полос, при этом указанная поверхность соосна цилиндрической поверхности концов спиц, а на обращенном к крышке торце гильзы выполнен фланец с центральным отверстием диаметра d, в которое входят участки наружной цилиндрической поверхности пластин, причем диск присоединен к фланцу крепежными элементами, размещенными в аксиальных отверстиях диска, выполненных в промежутках между полосами.