рабочее колесо реверсивного осевого вентилятора

Формула изобретения

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 h_л лопатки, h_o обечайки, h_д несущих дисков и h_c стенки ступицы выбрана из условия h_л<h_о, <h_д<h_с .

Описание изобретения к патенту

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 и соединяют между собой перемычками. Смещение сближенных лопаток 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 h_л лопатки, h_o обечайки, h _д несущих дисков и h_c стенки ступицы выбирают из условия h_л<h_o<h_д<h _с. Лопатки крепят на обечайке рабочего колеса реверсивного осевого вентилятора методом сварки. Передние и задние кромки лопаток определяются направлением вращения рабочего колеса для нормальной _н и реверсивной _р работы. Одна и та же кромка может быть передней при вращении рабочего колеса для нормальной _н и задней для реверсивной работы _р.

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 h_с с несущими дисками 2 толщиной h_д и обечайкой 3 толщиной h_o.

На чертежах также показаны: направления подачи воздуха вентилятором при нормальной и реверсивной работе Q_H, Q_P соответственно; направления вращения рабочего колеса для нормальной и реверсивной работы _н, _р соответственно; расстояния по обечайке между лопатками t₁ и t₂; толщины h_л лопатки, h₀ обечайки, h_д несущих дисков и h_с стенки ступицы.

Производительность вентилятора в нормальном режиме работы Q_н обеспечивается вращением рабочего колеса в направлении _н, реверсирование производительности Q_p путем вращения в направлении _р, 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 h_л, обечайки h_o, несущих дисков h_д и стенки ступицы h_c выбирают из условия h_л <h_o<h_д<h_c.

Прямая (нормальная) и реверсивная (обратная) работа рабочего колеса с производительностью Q_P>0,7Q_н обеспечивается при его вращении соответственно в направлениях _н и _р, при этом регулирование производительности вентилятора как в прямом, так и в обратном режимах обеспечивается за счет изменения частоты вращения _н(t) и _р(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.