Рабочее колесо реверсивного осевого вентилятора

Авторы патента:


Рабочее колесо реверсивного осевого вентилятора
Рабочее колесо реверсивного осевого вентилятора
Рабочее колесо реверсивного осевого вентилятора
Рабочее колесо реверсивного осевого вентилятора

 


Владельцы патента RU 2427727:

Общество с ограниченной ответственностью Научно-исследовательский и опытно-конструкторский институт "АЭРОТУРБОМАШ" (RU)

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.

 

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.

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.



 

Похожие патенты:

Изобретение относится к компрессорам необъемного вытеснения, а именно к регулируемым устройствам, направляющим текучую среду, для осевых компрессоров и вентиляторов газотурбинных двигателей, и позволяет предотвратить отцепление рычагов от кольца привода при любой деформации рычагов.

Изобретение относится к области авиастроения, в частности к авиационному двигателестроению, и может быть использовано в поворотных устройствах крепления лопаток направляющего аппарата осевого компрессора.

Изобретение относится к вентиляторостроению, а именно к механизму поворота лопаток вентилятора, и обеспечивает при своем использовании бесконтактность передачи усилия со статора на вращающуюся часть через воздушный зазор между статорами и роторами.

Изобретение относится к вентиляторостроению, может быть использовано в рабочих колесах осевых вентиляторов и обеспечивает при своей работе надежность и упрощение конструкции рабочего колеса осевого вентилятора путем снижения массивности и снижения центробежных и инерционных нагрузок, действующих на вал вращения рабочего колеса осевого вентилятора и его опорные подшипниковые узлы.

Изобретение относится к многоступенчатому компрессору для турбомашины, в частности для авиационного турбовинтового или турбореактивного двигателя, содержащему корпус с двойной стенкой, в котором внутренняя стенка выполнена из бандажей, окружающих соответствующие кольцевые ряды подвижных лопаток и кольцевые ряды спрямляющих лопаток статора, причем упомянутые бандажи присоединены к наружной стенке корпуса с помощью независимых средств для прикрепления, применение которых позволяет выполнять регулировку радиальных зазоров между наружными концами подвижных лопаток и бандажами внутренней стенки корпуса, независимо одной ступени сжатия от другой.

Изобретение относится к вентиляторостроению, может быть использовано в рабочих колесах осевых вентиляторов с механизмами поворота лопаток и направлено на повышение точности и надежности обеспечения заданных, в т.ч.

Изобретение относится к механизму управления углом установки (угловое положение) лопатки неподвижного лопаточного аппарата статора в турбореактивном двигателе, который может быть отрегулирован раздельно для упомянутых лопаток двух соседних ступеней, управляемых одним общим приводным средством.

Изобретение относится к осевому вентилятору, содержащему рабочее колесо и регулируемые лопатки, с признаками ограничительной части п.1 формулы и к способу монтажа лопаток.

Изобретение относится к авиационному двигателестроению, в частности к конструкции регулируемых направляющих аппаратов компрессоров газотурбинных двигателей. .

Изобретение относится к устройству для измерения перестановочного хода гидравлического регулирующего устройства лопастей рабочего колеса осевого вентилятора и позволяет при его использовании обеспечить измерение перестановочного хода в регулирующем лопасти устройстве в ступичной камере осевого вентилятора

Изобретение относится к вентиляторостроению, может быть использовано в рабочих колесах осевых вентиляторов с механизмом поворота лопаток и обеспечивает при его использовании предотвращение перегрузок и сверхнормативного нагревания корпуса перестановочного узла при повороте лопаток на ходу рабочего колеса

Изобретение относится к устройствам рабочих колес вентиляторов, в частности для гидравлического регулирования лопаток рабочего колеса осевого вентилятора, и обеспечивает регулирование лопаток таким образом, чтобы даже в случае исчезновения напряжения можно было удержать лопатки в их последнем перед этим положении до того момента, когда после переключения питания сети другой управляющий блок возьмет на себя функцию регулирования положения лопаток

Изобретение относится к турбовинтовому двигателю с воздушными винтами изменяемого шага, в котором каждый воздушный винт содержит набор лопастей управляемого изменяемого шага

Изобретение относится к вентиляторостроению, может быть использовано в рабочих колесах осевых вентиляторов и обеспечивает при его использовании повышение ремонтопригодности и эксплуатационной экономичности осевых вентиляторов

Предложено устройство для изменения наклона лопасти импеллера/пропеллера. Оно содержит по меньшей мере один линейный приводной механизм. На неповоротном механическом элементе с первым участком установлен первый подшипник, а второй подшипник установлен на второй участок, обеспечивающий относительное осевое перемещение между этим первым подшипником и вторым подшипником. Первый подшипник установлен между опорной конструкцией поворотного вала и неповоротным механическим элементом, допуская относительный поворот между опорной конструкцией и по меньшей мере одним линейным приводным механизмом. Второй подшипник установлен между вторым участком и рычажным средством, имеющим точку вращения на опорной конструкции. Во время работы по меньшей мере одного линейного приводного механизма второй участок перемещается в осевом направлении, приводя к угловому перемещению рычажного средства, вызывающему изменение наклона лопасти, и во время работы по меньшей мере одного линейного приводного механизма возникает сила, которая воздействует на неповоротный элемент таким образом, что поворотный вал не подвержен действию этой силы. Кроме того, предложен вентилятор, содержащий это устройство. Изобретение направлено на упрощение конструкции устройства. 2 н. и 13 з.п. ф-лы, 3 ил.

Система регулирования шага лопасти воздушного винта в турбовальном двигателе содержит первую и вторую кольцевые направляющие, активирующий элемент, а также первый и второй блокирующие элементы. Первая кольцевая направляющая обеспечивает установку угла атаки указанной лопасти и имеет первое и второе гнезда, отдаленные друг от друга по окружности. Каждое гнездо образовано первой и второй упорными поверхностями. Вторая кольцевая направляющая выполнена концентрически с первой направляющей и расположена снаружи относительно нее. Вторая упорная поверхность первого гнезда и первая упорная поверхность второго гнезда ориентированы ко второй направляющей. Активирующий элемент размещен между первой и второй направляющими и имеет первую и вторую упорные поверхности. Первый блокирующий элемент размещен в первом гнезде напротив указанной второй упорной поверхности активирующего элемента. Второй блокирующий элемент размещен во втором гнезде напротив первой упорной поверхности активирующего элемента. Первый и второй блокирующие элементы выполнены с возможностью занимать нормальное центрированное положение, а также положения разблокировки в первом и втором круговом направлениях. При контроле указанной выше системы регулирования шага лопасти воздушного винта к активирующему элементу прикладывают активирующий крутящий момент. Другие изобретения группы относятся к воздушному винту турбовального двигателя, содержащему указанную выше систему регулирования шага лопасти, а также к авиационному двигателю, содержащему такой воздушный винт. Изобретения позволяют повысить надежность системы регулирования шага лопасти, а также снизить ее массу. 4 н. и 6 з.п. ф-лы, 7 ил.

Предлагаемое изобретение относится к нагнетательной части (1а) двухконтурного турбореактивного двигателя, имеющей в своем составе множество лопаток (20) вентилятора и опорный диск (22) для этих лопаток. Диск выполнен с возможностью вращения по отношению к статорной части (4) вентилятора относительно продольной оси (2) этого вентилятора. Система изменения угла установки лопаток связана с каждой лопаткой вентилятора. Эти системы разрабатываются таким образом, чтобы угол установки каждой лопатки изменялся в соответствии с единым законом, который представляет собой функцию углового положения данной лопатки (20) по отношению к статорной части вентилятора относительно упомянутой продольной оси (2). Единый закон изменения угла установки лопаток является периодическим и имеет период Р=360°n, где n представляет собой целое число, превышающее или равное 1. Изобретение позволяет предельно удовлетворительным образом отреагировать на случаи неравномерного питания вентилятора воздухом, уменьшая, таким образом, опасность помпажа двигателя и падения его коэффициента полезного действия. 2 н. и 11 з.п. ф-лы, 7 ил.

Турбомашина содержит, по меньшей мере, один винт без обтекателя с лопатками с изменяемым углом установки. Эти лопатки удерживаются цилиндрическими пластинами, установленными вращающимися вокруг их осей (В) в радиальных пазах кольцевого роторного элемента и соединенными их радиально внутренними концами с регулировочным кольцом. Кольцо приводится во вращение вокруг оси (А) турбомашины и совершает поступательное движение вдоль этой оси для вращения пластин вокруг их осей. Регулировочное кольцо центрировано и направляется во время вращения вокруг оси турбомашины на средствах, которые не могут вращаться и совершают поступательные движения вдоль этой оси посредством силового цилиндра, удерживаемого статором турбомашины. Средства центрирования и направления регулировочного кольца содержат кольцевую направляющую, имеющую U-образную форму сечения. Направляющая содержит две боковые стенки, ограничивающие в пространстве между собой кольцевой, выходящий наружу желобок. В желобок вставляется регулировочное кольцо. Подшипники установлены с одной и другой стороны регулировочного кольца, между этим кольцом и боковыми стенками. Достигается простое, эффективное и экономичное решение, исключающее воздействие центробежной силы на силовые цилиндры, что может затруднить их функционирование. 6 з.п. ф-лы, 5 ил.
Наверх