Рабочее колесо центробежного вентилятора Советский патент 1992 года по МПК F04D29/28 

т

:

7,

Ј

V

Q

ъ

С

i

ii

-V

Ч)

х

N

Т

tx

v V

h .1

Ъ

)

л

3г

(Л

С

V

i

ii

tx

v V

h .1

Ъ -5

)

л

3V о со

ю

(Л

Изобретение относится к вентияяторо- строению и может быть использовано в вентиляторах, компрессорах, устанавливаемых на транспорте, в частности, на судах, а также в стационарных сооружениях.

Известно рабочее колесо центробежного вентилятора по а.с. СССР № 373448, кл, F 04 D 29/66, 1966, содержащее две коакси- ально расположенные ступени с радиальным зазором между ними. Во внутренней ступени равномерно расположены по окружности лопатки, наружная ступень выполнена из ряда кольцевых пластин, расположенных на достаточно малых расстояниях одна от другой. Лопатки и пласти- ны жестко крепятся к покрывному и несущему дискам.

Из-за очень малых расстояний между пластинами наружная ступень с течением времени будет забиваться пылью, что при- водит к возрастанию шума. Рабочее колесо трудоемко в изготовлении из-за необходимости обеспечения надежного закрепления пластин по всей ширине колеса, установки пластин строго параллельно друг другу и перпендикулярно оси колеса для получения равномерного расстояния между пластинами, а также из-за невозможности применения прогрессивных технологических процессов для сборки колеса, особенно при закреплении лопаток внутренней ступени.

В рабочем колесе, содержащем две коаксиальные ступени с радиальным зазором между ними (см., например, электровентилятор 25/40 ЦСУ по черт. 475-59.4023, раз- работанный ЦНИиПИ Тайфун и а.с. СССР Me 629363, F 04 D 29/28, 1976), обе ступени выполнены на центробежном принципе. Несущий диск плоской формы, покрывной - конической. Покрывной и несущий диски являются сплошными на две ступени.

Недостатком указанной конструкции является пониженный КПД вентилятора из- за наличия радиального зазора между ступенями.

Указанное колесо менее трудоемко по сравнению с другими известными решениями, например, по а.с. СССР № 373448, однако и оно не позволяет механизировать полностью процесс сборки рабочего колеса.

Технология его сборки следующая. Вначале крепятся лопатки внутренней, а затем наружной ступеней к несущему диску механизированным способом, например, заклепками на пневмоскобау После этого на лопатки устанавливается покрывной диск, который вначале крепится к лопаткам внутренней ступени вручную, например, винтами, так как невозможно применить механизированный способ из-за разных

профилей лопаток наружной и внутренней ступеней. После выполнения этой операции соединяют покрывной диск (уже закрепленный к внутреннему венцу) к лопаткам наружной ступени механизированным способом. Следовательно, рассматриваемое колесо изготовляется совместным использованием механизированного и ручного способов, что увеличивает трудоемкость изготовления и снижает качество изделия.

Наиболее близким техническим решением, принятым за прототип, является рабочее колесо по а.с. СССР № 1545009, F 04 D 29/28, 1986, содержащее две коаксиальные ступени с радиальным зазором между ними. В указанной конструкции несущий диск является единым для наружной и внутренней ступеней, а покрывной - составным, т.е. каждая ступень имеет свой покрывной диск. Причем покрывные диски выполнены таким образом, чтобы после сборки между ними был зазор, равный 0,06-0,2 высоты лопаток внутренней ступени и расположенный в районе радиального зазора между ступенями. При этом покрывные диски ступеней располагаются на одной прямой, т.е. эти диски не смещены друг относительно друга по оси.

Недостаток конструкции прототипа состоит в том, что несмотря на коаксиальное расположение ступеней наружная ступень излучает относительно высокий шум в соответствии с актом испытаний - 90 дБ, так как никакие мероприятия по снижению шума в этом источнике (в прототипе) не предусмотрены,

Во-вторых, для клепки лопаток внутренней ступени должны применяться оснастка, например, пневмоскобы с большим плечом. Увеличение плеча приводит к уменьшению устойчивости оснастки и как следствие, ухудшаются условия формирования головки заклепки, Кроме того, при клепке лопаток вначале внутренней, а затем наружной ступеней к несущему диску происходит некоторое их смещение. В силу этого возникают затруднения в обеспечении совпадения отверстий в лопатках и покрывном диске наружной ступени, т.к. он приклепывается последним. Поэтому отверстия в покрывном диске наружной ступени надо увеличить, чтобы можно было установить заклепки. В известной мере это может привести к менее жесткому соединению лопаток и покрывного диска наружной ступени. А при вращении рабочего колеса может происходить их смещение друг относительно друга. В конечном итоге указанные факторы снижают качество изготовления рабочего колеса и может произойти его разрушение в процессе эксплуатации. При этом указанная конструкция не содержит агрегатированных составных частей, и поэтому при разрушении наружной ступени такое колесо должно быть заново изготовлено, т.к. нельзя внедрить агрегатные методы ремонта, что является отрицательным фактором технологичности конструкции (см Технологичность конструкции изделий: Справочник, Т.К. Алферова, Ю.Д. Амиров, П,Н. Волков и др. под ред. Ю.Д. Амирова, М., Машиностроение, 1985, с. 29).

Целью изобретения является снижение уровня шума и упрощение процесса сборки рабочего колеса центробежного вентилятора.

Поставленная цель достигается тем, что рабочее колесо центробежного вентилятора содержит две коаксиально расположенные ступени (наружную и внутреннюю) с радиальными зазорами между ними и между покрывными дисками, на которые установлены лопатки соответствующей ступени и ступица (сходные признаки), каждая ступень имеет свой несущий диск, к последнему прикреплены лопатки соответствующей ступени, а расстояние между несущими дисками ступеней составляет 0,2-0,7 высоты лопаток внутренней ступени.

Благодаря указанной компоновке обеспечивается снижение шума и упрощение процесса сборки.

Наличие в каждой ступени рабочего колеса своего несущего и покрывного дисков позволяет производить сборку каждой детали отдельно, независимо одну от другой. Лопатки наружной и внутренней ступеней крепятся к несущим и покрывным дискам соответствующей ступени механизированным способом с применением достаточно надежной и долговечной оснастки при минимально возможных зазорах между заклепками и отверстиями в деталях. Это упрощает процесс сборки рабочего колеса, т.к. для сборки рабочего колеса со сплошным несущим диском требуется применение пневмоскобы с большим плечом, что ведет к уменьшению устойчивости оснастки, ухудшению условий формирования заклепки и смещению лопаток.

Кроме того, благодаря наличию агрегатированных составных частей возможно внедрение агрегатных методбв ремонта.

Расстояние между несущими дисками ступеней рабочего колеса составляет 0,2- 0,7 высоты лопаток внутренней ступени и в совокупности с толщиной несущего диска внутренней ступени позволяет снизить носительную скорость воздуха, проходящего через наружную ступень и,

следовательно, уменьшить шум, излучаемый рабочим колесом, т.е. улучшить акустические характеристики.

Из технической литературы известно,

что наличие расстояния между несущими дисками m (см. чертеж) в общем случае ухудшает аэроакустические характеристики.

Во-первых, из-за взаимодействия течения, находящегося в зазоре а под повы0 шенным давлением с воздухом, находящимся в пространстве между двумя несущими дисками, аналогично воздуху, находящемуся в пространстве между корпусом вентилятора и колесом (см. Гофлин А.П.,

5 Шилов В.Д. Судовые компрессорные машины. Л., Судостроение, 1977, с.56). Во-вторых, воздух, находящийся в пространстве между двумя несущими дисками, вращается вместе с колесом и на это вращение необхо0 димо затратить дополнительную энергию, понижающую КПД вентилятора, что может быть уподоблено потерям, вызванным трением дисков о воздух (см. кн.: Центробежные вентиляторы. Под ред. Т.С.

5 Соломаховой, М., Машиностроение, 1975, с. 180). Поэтому расстояние m должно быть такой величины, чтобы находящийся между несущими дисками воздух исключал отрицательные факторы, указанные выше, т.е. дол0 жно соответствовать заявленному диапазону m 0,2-0,7 высоты лопаток внутренней ступени.

На чертеже изображен продольный разрез рабочего колеса центробежного венти5 лятора.

Рабочее колесо центробежного вентилятора содержит коаксиально расположенные друг относительно друга ступени с радиальным зазором а внутреннюю сту0 пень и установленную на несущем диске 1 наружную ступень, каждая из которых снабжена лопатками 2, 3 и покрывным диском 4, 5, которые расположены друг относительно друга с радиальным зазором б, при этом

5 внутренняя ступень снабжена несущим диском 6, размещенным относительно несущего диска 1 наружной ступени на расстоянии т, составляющем (0,2-0,7)h, где h - высота лопаток внутренней ступени.

0 Несущие диски 1, 6 установлены на ступицу 7 и закреплены болтами или заклепками 9.

При вращении колеса под действием центробежных сил поток воздуха поступает

5 вначале на лопатки 3 внутренней ступени, а затем в радиальный зазор а и на лопатки 2 наружной ступени. Выходящий из наружной ступени поток через корпус (на чертеже не показан) центробежного вентилятора направляется по назначению.

Проходящий через наружную ступень воздух из-за увеличения ее ширины за счет расстояния m и толщины несущего диска 6 внутренней ступени имеет меньшие относительные скорости. В результате этого должен снизиться шум ступени, что приводит к уменьшению шума излучаемого рабочим колесом.

Формула изобретения Рабочее колесо центробежного вентилятора, содержащее коаксиально расположенные один относительно другой с

0

радиальным зазором внутреннюю и установленную на несущем диске наружную сту- пени, каждая из которых снабжена попаткйми и покрывным диском, при этом покрыьные диски ступеней раслопожены друг относительно друга с радиальным зазором, отличающееся тем, что, с целью снижения уровня шума и упрощения процесса сборки, внутренняя ступень снабжена несущим диском, размещенным относительно несущего диска наружной ступени на расстоянии, составляющем 0,2...0.7 высоты лопаток внутренней ступени.

Использование: вентиляторостроение, в частности рабочие колеса центробежных вентиляторов. Сущность изобретения: внутренняя ступень рабочего колеса центробежного вентилятора расположена с радиальным зазором а относительно установленной на несущем диске 1 наружной ступени. Покрывные диски 4, 5 ступеней расположены друг относительно друга с радиальным зазором б, а несущий диск 6 внутренней ступени размещен относительно несущего диска 1 наружной ступени на расстоянии т, составляющем 0,2...0,7 от высоты h лопаток 3 внутренней ступени, что позволяет снизить уровень шума и упростить процесс сборки. 1 ил,