RU2168072C2

RU2168072C2 - Vertical axial-flow fan

Info

Publication number: RU2168072C2
Application number: RU99104690/06A
Authority: RU
Inventors: Н.Н. Петров Н.Н. Петров; Н.Н. Петров
Priority date: 1999-03-03
Filing date: 1999-03-03
Publication date: 2001-05-27

Abstract

FIELD: mining industry; mine ventilation plants. SUBSTANCE: vertical axial-flow fan has housing accommodating rotor with impeller, straightening vane assembly and transmission shaft with tooth clutches. According to invention, rotor is installed in housing on radial and radial-thrust bearing supports. Radial-thrust bearing support is made detachable, and thrust bearing in support housing is installed on several Woodruff keys - retainers provided with shoulders with chamfers on inner diameter by means of which keys-retainer are locked in ring slot of support housing by flat distance ring provided with mating round chamfer on outer end face. Fan proper is furnished with brake, collector-fairing and diffuser. EFFECT: reduced cost, increased reliability and economy owing to higher repairability and provision of mechanism for turning impeller blades in operation. 4 cl, 3 dwg

Description

Изобретение относится к вентиляторостроению и может быть использовано в установках главного проветривания шахт, рудников и метрополитенов. The invention relates to fan building and can be used in installations for main ventilation of mines, mines and subways.

Известен шахтный осевой вентилятор (см. Справочник "Шахтные вентиляторные установки главного проветривания". М.: Недра, 1982 г., рис. 3.15. стр.931), содержащий корпус, спрямляющий и направляюще-спрямляющие аппараты, ротор с неповоротными на ходу лопатками рабочих колес, установленный в корпусе посредством радиальной и радиально-упорной подшипниковых опор, коллектор, диффузор и трансмиссионный вал с зубчатыми полумуфтами. Known shaft axial fan (see. Reference "Mine ventilation systems of the main ventilation". M: Nedra, 1982, Fig. 3.15. P. 931), comprising a casing, straightening and guiding-straightening devices, a rotor with blades not rotated on the fly. impellers mounted in the housing by means of radial and angular contact bearings, a manifold, a diffuser and a transmission shaft with gear half couplings.

Указанный вентилятор выпускается с горизонтальной осью вращения, поэтому занимает большую площадь и строительный объем в здании вентиляторных установок, имеет сложные, дорогостоящие и ненадежные спрямляющий и спрямляюще-направляющий аппараты с цепными электроприводами, которые существенно повышают стоимость и снижают надежность таких вентиляторов, а невозможность поворачивать лопатки рабочего колеса на ходу вентилятора резко снижает экономичность его работы. The specified fan is produced with a horizontal axis of rotation, therefore, it occupies a large area and building volume in the building of fan installations, has complex, expensive and unreliable straightening and straightening-guiding devices with chain electric drives, which significantly increase the cost and reduce the reliability of such fans, and the inability to rotate the blades the impeller on the go of the fan dramatically reduces the efficiency of its work.

Наиболее близким по технической сущности заявляемому является вертикальный секционный осевой вентилятор (авторское свидетельство N 475455, м. кл. E 21 F 1/08, 1973 г.), который содержит базовую и наращиваемую (съемную) секции, содержащие рабочие колеса с поворотными на ходу лопатками, валы которых соединены посредством полумуфт, размещенных в зубчатых втулках-шестернях, связывающих посредством червячных редукторов лопатки рабочих колес секций с механизмом поворота лопаток, расположенным в базовой секции. При этом нижняя радиально-упорная подшипниковая опора выполнена неразборной. Closest to the technical nature of the claimed is a vertical sectional axial fan (copyright certificate N 475455, class C. E 21 F 1/08, 1973), which contains the base and expandable (removable) sections containing the impellers with swivel on the go blades, the shafts of which are connected by means of half-couplings, placed in gear sleeve-gears, connecting by means of worm gearboxes of the blades of the impellers of the sections with the mechanism of rotation of the blades located in the base section. In this case, the lower angular contact bearing support is non-separable.

Недостатком указанного вентилятора является его низкая надежность, обусловленная сложностью механизма поворота лопаток рабочего колеса, содержащего многоступенчатые редукторы с фрикционным приводом и недостаточной ремонтопригодностью наиболее нагруженного упорного подшипника, так как для его ремонта требуется полная разборка вентилятора. The disadvantage of this fan is its low reliability, due to the complexity of the rotation mechanism of the impeller blades containing multistage gearboxes with friction drive and insufficient maintainability of the most loaded thrust bearing, since it requires complete disassembly of the fan to repair it.

Целью настоящего изобретения является снижение стоимости, повышение надежности и экономичности осевых вентиляторов за счет повышения ремонтопригодности упорного подшипника и оснащения вентилятора механизмом одновременного поворота лопаток рабочего колеса на ходу. The aim of the present invention is to reduce the cost, increase the reliability and efficiency of axial fans by increasing the maintainability of the thrust bearing and equipping the fan with a mechanism for simultaneously rotating the impeller blades on the go.

Поставленная цель решается тем, что вентилятор выполняется одноступенчатым с поворотными на ходу лопатками рабочего колеса и жестко закрепленными лопатками спрямляющего аппарата, при этом его радиально-упорная подшипниковая опора выполняется разборной за счет того, что ее упорный подшипник размещен в корпусе опоры посредством нескольких сегментных шпонок-сухарей, содержащих бурты с фасками по внутреннему диаметру, с помощью которых шпонки-сухари фиксируются в кольцевом пазе корпуса опоры посредством распорного плоского кольца, имеющего ответную круговую фаску по наружному торцу. The goal is solved in that the fan is single-stage with rotary blades of the impeller and rigidly fixed blades of the straightening apparatus, while its angular contact bearing support is collapsible due to the fact that its thrust bearing is placed in the support housing by means of several segment keys crackers containing collars with chamfers in inner diameter, with the help of which key-crackers are fixed in the annular groove of the support housing by means of a spacer flat ring, I have answering circular chamfer on the outer end.

На фиг. 1 показан сборочный чертеж вертикального осевого вентилятора. На фиг. 2 показано горизонтальное сечение вентилятора по I-I. На фиг. 3 показана нижняя разборная подшипниковая опора ротора вентилятора с радиальным и упорным подшипником. In FIG. 1 shows an assembly drawing of a vertical axial fan. In FIG. 2 shows a horizontal section of the fan according to I-I. In FIG. 3 shows the lower collapsible bearing support of the fan rotor with a radial and thrust bearing.

Вертикальный осевой вентилятор содержит корпус 1, в котором посредством радиальной 2 и радиально-упорной 3 подшипниковых опор установлен ротор, снабженный рабочим колесом с поворотными на ходу лопатками 4. Вентилятор также оснащен однооборотным электромеханическим приводом поворота лопаток рабочего колеса 5, установленным (см. фиг. 2) вне корпуса вентилятора и соединенным посредством вала и кинематических связей с кольцевым подшипниковым ползуном 7, размещенным на валу ротора, содержащим узел развязки поступательного и вращательного движений, сопряженного с перестановочным диском 8, который соединен с хвостовиками каждой лопатки посредством кривошипно-шатунных пар 9. Вентилятор также снабжен стояночным тормозом 10, коллектором-обтекателем 11, размещенным сверху корпуса вентилятора (сплошные линии) при его исполнении для работы на нагнетание и диффузором 12, расположенным ниже корпуса вентилятора. При исполнении вентилятора для работы на всасывание коллектор-обтекатель и диффузор размещаются соответственно снизу и сверху корпуса вентилятора (показано штриховыми линиями). The vertical axial fan comprises a housing 1, in which a rotor is provided with a rotor 2 with a radial 2 and angular contact 3 bearings, equipped with an impeller with rotary blades 4. The fan is also equipped with a single-turn electromechanical drive for turning the blades of the impeller 5, installed (see Fig. 2) outside the fan casing and connected by means of a shaft and kinematic connections with an annular bearing slide 7, placed on the rotor shaft, containing a decoupling unit for translational and rotational motion coupled to the permutation disk 8, which is connected to the shanks of each blade by means of crank pairs 9. The fan is also equipped with a parking brake 10, a fairing collector 11 located on top of the fan casing (solid lines) when it is designed for discharge and diffuser 12 located below the fan casing. When the fan is designed for suction operation, the collector-cowl and diffuser are located respectively at the bottom and top of the fan casing (indicated by dashed lines).

На фиг. 1 спрямляющий аппарат 13 вентилятора выполнен в виде листовых криволинейных лопаток, вваренных между наружной и внутренней обечайками корпуса вентилятора, располагающихся ниже рабочего колеса при исполнении вентилятора для работы на нагнетание и в положении 14 при его исполнении для работы на всасывание. Для привода вентилятор оснащен трансмиссионным валом 15 с зубчатыми муфтами. In FIG. 1, the fan rectifier 13 is made in the form of sheet curved blades welded between the outer and inner shells of the fan casing, located below the impeller when the fan is designed for discharge and in position 14 when it is designed for suction. For the drive, the fan is equipped with a transmission shaft 15 with gear couplings.

Упорный подшипник 16 радиально-упорной опоры 3 (см. фиг. 3) установлен в корпусе опоры 17 посредством сегментных шпонок-сухарей 18, размещенных симметрично в кольцевом пазе 19 корпуса опоры, которые зафиксированы от радиального и тангенциального смещения плоским кольцом 20, имеющим скошенный наружный торец 21, фиксирующий шпонки-сухари, имеющие бурты с ответными скошенными внутренними торцам, в кольцевом пазе корпуса опоры. Для выравнивания нагрузки между наружной обоймой упорного подшипника и сегментными шпонками-сухарями установлено плоское кольцо 22. The thrust bearing 16 of the angular contact bearing 3 (see Fig. 3) is mounted in the housing of the support 17 by means of segment keys-crackers 18 placed symmetrically in the annular groove 19 of the housing of the support, which are fixed from radial and tangential displacement by a flat ring 20 having a beveled outer end face 21, fixing dowel-crackers having collars with mating inner ends, in an annular groove of the support body. For balancing the load between the outer cage of the thrust bearing and the segment keys, crackers, a flat ring 22 is installed.

Осевой вентилятор работает следующим образом. В неработающем положении ротор вентилятора застопорен колодочным тормозом с приводом 10, который растормаживается при включении вентилятора в работу, при этом вращение ротора осуществляется посредством трансмиссионного вала с зубчатой муфтой 15, а лопатки рабочего колеса в зависимости от требуемой производительности вентилятора устанавливаются на заданный угол посредством механизма поворота 5 и кинематических связей 6 с узлом развязки поступательного и вращательного движений 7 перестановочного диска 8 и кривошипно-шатунных пар 9. The axial fan operates as follows. In the idle position, the fan rotor is locked with a brake with a drive 10, which is released when the fan is turned on, while the rotor is rotated by means of a transmission shaft with a gear clutch 15, and the impeller blades are set to a predetermined angle by the rotation mechanism depending on the required fan capacity 5 and kinematic connections 6 with the node decoupling the translational and rotational movements 7 of the permutation disk 8 and the crank pairs 9.

Наиболее нагруженным узлом вентилятора является радиально-упорная подшипниковая опора 3, воспринимающая суммарную нагрузку от радиальных и осевых сил, последние из которых обусловлены весом ротора аэродинамическими силами и силами, возникающими при повороте лопаток рабочего колеса, поэтому для повышения ремонтопригодности вентилятора нижняя подшипниковая опора 3 для возможности быстрой замены упорного подшипника выполнена разборной (см. фиг. 3). При необходимости такой замены снимаются защитные крышки с монтажных окон 23 корпуса опоры, ротор вентилятора с помощью винтовых домкратов (на чертежах не показаны) приподнимается до освобождения от нагрузки упорного подшипника 16, после чего снимается распорное кольцо 20, фиксирующее сегментные шпонки-сухари в кольцевом пазе 19 корпуса подшипниковой опоры, винтовыми домкратами (на чертеже не показаны) последние изымаются из кольцевого паза, освобождая наружную обойму упорного подшипника 16. После этого съемником через монтажные окна 23 снимается упорный подшипник 16. Монтаж нового подшипника выполняется в обратном порядке, при этом расчеты показывают, что замену упорного подшипника вентилятора два слесаря-ремонтника могут выполнить за 1,5 - 2,0 часа без разборки вентилятора. The most loaded fan assembly is an angular contact bearing support 3, which receives the total load from radial and axial forces, the latter of which are caused by the weight of the rotor by aerodynamic forces and forces arising from the rotation of the impeller blades, therefore, to increase the maintainability of the fan, the lower bearing support 3 quick replacement of the thrust bearing is made collapsible (see Fig. 3). If such a replacement is necessary, the protective covers are removed from the mounting windows 23 of the support housing, the fan rotor is lifted by means of screw jacks (not shown in the drawings) until the thrust bearing 16 is released from the load, after which the spacer ring 20 is removed, which fixes the segment keys in the ring groove 19 of the bearing housing, screw jacks (not shown in the drawing), the latter are removed from the annular groove, freeing the outer race of the thrust bearing 16. After that, the puller through the mounting windows 23 remove thrust bearing 16. A new bearing is installed in the reverse order, and the calculations show that two repair technicians can replace a thrust fan bearing in 1.5 - 2.0 hours without disassembling the fan.

Claims

1. The vertical axial fan, comprising a housing with a rotor installed therein with an impeller, a straightening device and a transmission shaft with gear couplings, characterized in that the rotor is installed in the housing by means of radial and angular contact bearings, the latter being made collapsible and in it the thrust bearing is housed by means of several segmented keys of crackers, containing collars with chamfers in inner diameter, with which the keys-crackers are fixed in the annular groove of the bearing housing in the middle Twomey flat spacer ring having a mating circumferential chamfer at the outer end, and the fan is provided with a parking brake, cowl collector and the diffuser.

2. The vertical axial fan according to claim 1, characterized in that an intermediate flat ring is installed between the outer cage of the thrust bearing and the segment keys.

3. The vertical axial fan according to claim 1, characterized in that the rotation mechanism of the impeller vanes comprises a single-turn electric drive located outside the fan housing, connected to the vanes by means of a shaft and kinematic links in the form of an annular bearing slide placed on the rotor shaft, conjugated by a node decoupling of translational and rotational movements with a permutation disk connected to each impeller blade by means of crank pairs.

4. The vertical axial fan according to claim 1, characterized in that the blades of the rectifier in the manufacture of the fan can be located in the housing above or below the impeller.