Результат интеллектуальной деятельности: РАБОЧЕЕ КОЛЕСО ОСЕВОГО ВЕНТИЛЯТОРА

Изобретение относится к вентиляторостроению, а именно к осевым турбомашинам, и может быть использовано в осевых вентиляторах для проветривания шахт, рудников и метрополитенов.

Известен осевой вентилятор по патенту РФ №2235920, кл. F04D 29/36, опубл. 10.09.2004, содержащий ступицу и лопатки с элементами, фиксирующими угловое положение лопатки путем установки этих фиксирующих элементов в отверстия ступицы, расположенные вокруг отверстия под хвостовик лопатки, причем хвостовики лопаток закреплены в ступице, каждая лопатка имеет основание в виде плоского тела, хвостовик выполнен выходящим из основания лопатки, а фиксирующий элемент выполнен в виде штифта, установленного на опорной поверхности основания лопатки в зонах, определенных в зависимости от заданных углов установки лопаток.

Недостатком данного технического решения является то, что часть ступицы, которая выполняет функцию втулки осевого вентилятора и воспринимает нормальные силы инерции лопаток при его вращении, имеет большие массу и момент инерции относительно оси вращения ротора. Это обусловлено необходимостью соблюдения условий прочности узла крепления лопатки. Поэтому для данного осевого вентилятора необходимы более грузоподъемные опоры ротора и большая мощность привода.

Наиболее близким по технической сущности и совокупности существенных признаков к заявляемому решению является рабочее колесо осевого вентилятора (Демочко С.И., Кузнецов А.В., Паршинцев В.П. Неисправности шахтных вентиляторных установок главного проветривания. - М., Изд-во "Недра". - С.127, рис.32а), содержащее ступицу, втулку, диски, которыми втулка соединена со ступицей, лопатки с хвостовиками и узлы крепления лопаток к втулке, при этом хвостовик лопатки имеет бурт, а узел ее крепления - стопорное кольцо, к которому поджат бурт хвостовика лопатки.

Недостатком такой конструкции является то, что нагрузка от нормальной силы инерции лопаток (центробежной силы), возникающей при вращении осевого вентилятора, передается хвостовиком лопатки через его бурт на стопорное кольцо и далее через втулку на диски. Нормальная сила инерции лопатки, например, у осевого вентилятора ВОМД-24 составляет 4,7 тонны, а у осевого вентилятора ВОД-21 - 15 тонн. Для обеспечения условий прочности втулка имеет большую толщину. Например, у осевого вентилятора ВОМД-24 она составляет 20 мм. Поэтому рабочее колесо имеет большие массу и момент инерции относительно оси вращения. Это обуславливает необходимость иметь более грузоподъемные опоры ротора осевого вентилятора и большую мощность приводного двигателя.

Задачей заявляемого устройства является снижение металлоемкости и момента инерции рабочего колеса осевого вентилятора за счет перераспределения нормальной силы инерции лопаток на диски, минуя втулку, т.е. путем снижения напряжений в последней.

Поставленная задача решается тем, что в рабочем колесе осевого вентилятора, содержащем ступицу, втулку, диски, которыми втулка соединена со ступицей, лопатки с хвостовиками и узлы крепления лопаток к втулке, при этом хвостовик лопатки имеет бурт, а узел ее крепления - стопорное кольцо, к которому поджат бурт хвостовика лопатки, согласно техническому решению диски имеют пазы, а узел крепления лопатки снабжен стаканом, имеющим внутри кольцевую канавку, при этом стакан неподвижно установлен в пазах дисков, а стопорное кольцо - в указанной канавке стакана.

При указанной совокупности признаков нормальная сила инерции лопатки (центробежная сила), возникающая при вращении рабочего колеса, передается через бурт хвостовика лопатки и стопорное кольцо на стакан и далее на диски. Тем самым втулка не воспринимает центробежные силы от лопаток и может иметь значительно меньшую толщину. При этом рабочее колесо осевого вентилятора становится не только менее металлоемким, но и имеет существенно меньший момент инерции относительно оси вращения, т.к. уменьшение массы осуществлено у детали (втулки), наиболее удаленной от оси вращения рабочего колеса осевого вентилятора.

Сущность технического решения поясняется примером конструктивного исполнения рабочего колеса осевого вентилятора и чертежами фиг.1-3, где показано: на фиг.1 - фрагмент рабочего колеса осевого вентилятора (продольный разрез), на фиг.2 - вид Б на фиг.1, на фиг.3 - сечение А-А на фиг.2.

Рабочее колесо осевого вентилятора включает ступицу 1, втулку 2, которая соединена со ступицей 1 дисками 3, лопатки 4 с хвостовиками 5, имеющими бурт 6, и узел крепления лопаток 4 к втулке 2, включающий стопорное кольцо 7, к которому поджат, например пружиной 8, бурт 6 хвостовика 5 лопатки 4. Диски 3 имеют пазы 9, а узел крепления лопатки 4 снабжен стаканом 10, имеющим внутри кольцевую канавку (позиция не обозначена), в которой установлено стопорное кольцо 7, при этом стакан 10 неподвижно установлен в пазах 9 дисков 3.

Устройство работает следующим образом. При невращающемся рабочем колесе осевого вентилятора пружина 8 поджимает бурт 6 хвостовика 5 лопатки 4 к стопорному кольцу 7 и не дает лопатке 4 опуститься вниз под действием ее веса. При вращении рабочего колеса осевого вентилятора на лопатку 4 действует нормальная сила инерции (центробежная), направленная вдоль оси лопатки 4. Эта сила через хвостовик 5, бурт 6 и стопорное кольцо 7 передается на стакан 10, который неподвижно соединен с дисками 3. Поэтому силу инерции лопатки 4 воспринимают диски 3, а втулка 2 рабочего колеса осевого вентилятора этой силой не нагружена.