RU2184275C2 - Крыльчатка - Google Patents

Abstract

Осевая крыльчатка имеет ступицу (1), предназначенную для крепления крыльчатки к валу, и множество, по существу, радиальных лопаток (4). Лопатки (4) присоединены к индивидуальным держателям (12) лопаток с возможностью поворота и расположены между двумя параллельными дисками (5). Диски (5) расположены друг перед другом, имеют, по существу, одинаковый диаметр, выполнены со сквозными отверстиями под болты и поддерживаются ступицей (1). Держатель (12) каждой лопатки (4) прикреплен к дискам (5) с помощью болтов (17, 18), которые проходят через отверстия под болты в соответствующих дисках (5). Изобретение направлено на создание простой и недорогой конструкции, обеспечивающей создание ряда вариантов крыльчатки, например крыльчаток, имеющих различные диаметры и/или различные количества лопаток. 6 з.п.ф-лы, 7 ил.

Description

Настоящее изобретение относится к осевой крыльчатке, имеющей ступицу, предназначенную для крепления крыльчатки к валу, и множество, по существу, радиальных лопаток, каждая из которых присоединена к ступице с помощью держателя лопатки и прикреплена с возможностью поворота к соответствующим держателям лопаток.

Обычно используемые осевые крыльчатки по предшествующему техническому уровню, которые представляют собой крыльчатки описанного типа и в которых лопатки выполнены с возможностью поворота для регулирования производительности крыльчатки, имеют литой обод ступицы, который механически обработан с высокой точностью. Каждая лопатка установлена с возможностью поворота на, по существу, радиальной оси лопатки, которая закреплена без возможности вращения в ободе ступицы, например ввинчена в точно обработанные отверстия в ободе. Обод присоединен к ступице вала, выполненной литой, с помощью элементов, которые отлиты за одно целое вместе со ступицей и ободом.

Другие осевые крыльчатки согласно предшествующему уровню техники, которые представляют собой крыльчатки упомянутого выше типа и в которых лопатки выполнены с возможностью поворота для регулирования функциональных возможностей крыльчатки, имеют кованый обод, который присоединен к ступице вала с помощью конусообразного элемента из листового металла, который приварен к ободу и к ступице.

Эти два типа осевых крыльчаток по предшествующему уровню техники имеют сложную конструкцию и их трудно изготавливать, поскольку для того типа крыльчатки, который описан выше первым, требуются чрезвычайно точные и дорогостоящие операции механообработки, а для другого описанного выше типа крыльчатки требуются трудоемкие и связанные с существенными затратами сварочные операции. Таким образом, оба типа осевых крыльчаток являются дорогими. Более того, вследствие вышеописанной конструкции, при изготовлении крыльчаток, имеющих различные диаметры и/или различные количества лопаток для каждого отдельного варианта крыльчатки, требуются специально спроектированные элементы, такие как ступица с ободом и держателями лопаток для упомянутого типа крыльчатки и обод, конусообразный элемент и держатели лопаток для второго типа крыльчатки.

Известна крыльчатка для вентилятора с осевым потоком, имеющая ступицу для крепления крыльчатки к валу и множество, по существу, радиальных лопаток, присоединенных к индивидуальным держателям лопаток с возможностью поворота, расположенных между двумя параллельными дисками, которые имеют, по существу, одинаковый диаметр, ориентированы перпендикулярно оси ступицы, концентричны ступице, размещены друг напротив друга, имеют отверстия под болты и поддерживаются ступицей (WO 89/12172 A1).

С учетом вышесказанного задача настоящего изобретения заключается в том, чтобы разработать осевую крыльчатку, которая проста и недорога в изготовлении и имеет простую конструкцию, которая не требует складирования множества дорогостоящих компонентов, которые по отдельности приспособлены для ряда вариантов крыльчатки, например для крыльчаток, имеющих различные диаметры и/или различные количества лопаток.

В соответствии с настоящим изобретением эта задача решается посредством крыльчатки для вентилятора с осевым потоком, имеющей ступицу для крепления крыльчатки к валу и множество, по существу, радиальных лопаток, присоединенных к индивидуальным держателям лопаток с возможностью поворота, расположенных между двумя параллельными дисками, которые имеют, по существу, одинаковый диаметр, ориентированы перпендикулярно оси ступицы, концентричны ступице, размещены друг напротив друга, имеют отверстия под болты и поддерживаются ступицей, в которой держатель каждой лопатки прикреплен к дискам с помощью болтов, которые проходят через отверстия в дисках.

Отверстия под болты в одном диске расположены перед отверстиями под болты в другом диске, и болты проходят через сквозные отверстия под болты в соответствующих держателях лопаток.

Преимущественно отверстия под болты в каждом диске расположены парами, причем одно из отверстий под болты во всех парах расположено на внешней окружности, которая концентрична с диском, а другое из этих отверстий под болты расположено на внутренней окружности, которая концентрична с диском, и каждый держатель лопатки имеет два сквозных отверстия под болты, которые расположены перед отверстиями под болты в паре отверстий под болты в каждом диске.

Диски могут быть выполнены из листового металла.

Крыльчатка также может быть снабжена проходящим по окружности граничным элементом, окружающим два диска и имеющим сквозные отверстия для лопаток, элемент прикреплен к дискам для образования потока, который не подвергается аэродинамическим возмущающим воздействиям со стороны держателей лопаток, причем граничный элемент имеет внутренние опоры для дисков, равномерно распределенные вдоль окружности граничного элемента и имеющие штыри, которые вставлены в отверстия под штыри, образованные в дисках вблизи их периферии, опоры для дисков выполнены податливыми с ограниченной упругостью в радиальном направлении дисков, а проходящий по окружности граничный элемент изготовлен из листового металла.

Далее изобретение будет описано более подробно со ссылкой на сопровождающие чертежи, на которых:
фиг. 1 представляет собой перспективное изображение, которое показывает осевую крыльчатку согласно изобретению с удаленными лопатками;
фиг. 2 показывает крыльчатку по фиг.1 сбоку, то есть в осевом направлении, при этом крыльчатка оснащена только одной лопаткой;
фиг.3 представляет собой сечение вдоль линии III-III на фиг.2;
фиг.4 представляет собой перспективное изображение держателя лопатки;
фиг.5 представляет собой вид сбоку диска, имеющегося в крыльчатке;
фиг.6 показывает крыльчатку в направлении стрелки VI на фиг.2 и
фиг.7 представляет собой увеличенное сечение вдоль линии VII-VII на фиг. 6, которое показывает крепление лопатки к держателю лопатки.

Осевая крыльчатка, показанная на чертежах, имеет ступицу 1, предназначенную для крепления крыльчатки к валу (непоказанному). С этой целью ступица 1 имеет осевое центральное отверстие 2 и выполненный в нем шпоночный паз 3. Ступица 1 служит опорой множеству, по существу, радиальных лопаток 4, из которых только одна показана на фиг.2 и 6, причем то, как обеспечивается указанная опора, будет описано ниже более подробно.

Ступица 1 служит опорой двум дискам 5, которые расположены друг перед другом и изготовлены из листового металла, предпочтительно из листовой низколегированной стали повышенной прочности cor-ten (Cor-ten - фирменное наименование низколегированной стали повышенной прочности (0,10% С, 0,25% Mn, 0,75% Si, 0,75% Cr, 0,40% Сu, 0,15% Р)). Два диска 5 концентричны со ступицей 1 и перпендикулярны ее оси. Каждый диск 5 имеет центральное отверстие 6, диаметр которого меньше диаметра ступицы 1, но больше диаметра центрального отверстия 2 ступицы, и множество отверстий 7 под болты, которые расположены вблизи центрального отверстия 6 и равномерно распределены вокруг него. Каждый диск 5 прикреплен к ступице 1 с помощью болтов 8, которые проходят через отверстия 7 и ввинчены в соответствующие резьбовые отверстия 9 в ступице 1 (фиг.3).

Каждый диск 5 имеет две группы сквозных отверстий 10 и 11 под болты, причем отверстия 10 под болты в одной группе расположены на внешней окружности С1, концентричной относительно диска 5, и равномерно распределены вдоль нее, а отверстия 11 под болты в другой группе расположены на внутренней окружности С2, концентричной относительно диска 5, и равномерно распределены вдоль нее. Отверстия 10 и 11 под болты расположены радиально друг перед другом и образуют пары отверстий 10, 11. Количество пар отверстий 10, 11 идентично числу лопаток 4.

Каждая лопатка 4 прикреплена к литому держателю 12 лопатки, который расположен между дисками 5, причем способ крепления лопатки более подробно будет описан ниже. Каждый держатель 12 лопатки имеет основную часть 13 и ось 14 поворота, отлитую за одно целое вместе с основной частью. Основная часть 13 имеет два параллельных сквозных отверстия 15 и 16 под болты, каждое из которых расположено аксиально перед отверстием 10, 11 под болт из пары отверстий 10, 11 в каждом диске 5. Диски 5 прикреплены к держателю 12 лопатки и прижаты к его основной части 13 с помощью болтов 17 и 18, которые проходят через отверстия 10, 11 в дисках 5 и отверстия 15, 16 в держателях 12 лопаток.

К каждому держателю 12 лопатки прикреплено кольцо 19, состоящее из двух полуколец, которые соединены друг с другом посредством болтов 20 (фиг.4). Кольцо 19 имеет внутренний окружной буртик 21, входящий в окружную канавку 22 в оси 14 поворота держателя 12 лопатки, и выполнено с возможностью поворота вокруг оси 14 поворота с целью регулировки лопатки 4. Наружная поверхность кольца 19 расположена на том же уровне (в той же плоскости), что и свободная торцевая поверхность оси 14 поворота. Кольцо 19 имеет четыре резьбовых отверстия 23 под болты, которые проходят в осевом направлении оси 14 поворота и которые равномерно распределены вдоль окружности кольца.

Каждая лопатка 4 имеет основание 24 лопатки в виде диска, которое упирается в наружную поверхность кольца 19 и торцевую поверхность оси 14 поворота. На торцевой поверхности оси 14 поворота образована кольцевая канавка 25, в которой размещен стакан нажимной пружины 26, причем основание 24 лопатки упирается в стакан нажимной пружины 26 в зоне канавки 25. Лопатка 4 прикреплена к держателю 12 лопатки с помощью четырех болтов 27, каждый из которых проходит через отверстие 28 в основании 24 лопатки и ввинчен в одно из отверстий 23 под болты в кольце 19 так, что он прижимает основание 24 лопатки 4 к держателю 12 лопатки. Очевидно, что кольцо 19 легко может быть повернуто с целью регулировки лопатки 4, когда болты 27 не затянуты.

Граничный элемент 30 из листового металла, предпочтительно из листовой низколегированной стали повышенной прочности (cor-ten metal sheet), окружает два диска 5 для образования потока, который не подвергается аэродинамическим возмущающим воздействиям со стороны держателей 12 лопаток. Спереди от каждого держателя 12 лопатки граничный элемент 30 имеет сквозное отверстие 31 для каждой лопатки 4. Как видно на фиг.1, 3 и 7, ширина граничного элемента 30 больше расстояния между дисками 5. Граничный элемент 30 имеет множество внутренних опор 32 для дисков в виде направленных радиально внутрь фланцев, которые приварены к граничному элементу и равномерно распределены по его окружности. Каждая опора 32 имеет аксиально направленные штыри 33, которые вставлены в отверстия 34 под штыри (фиг.5) в соответствующем диске 5. Отверстия под штыри образованы в дисках 5 в зоне их периферии. Опоры 32 для дисков выполнены с аксиально направленными вырезами (выемками) 35 (фиг.3), обеспечивающими возможность восприятия относительных смещений в радиальном направлении, которые возникают между граничным элементом 30 и дисками 5 в процессе работы крыльчатки, упруго податливым образом.

Как очевидно из вышесказанного, можно использовать идентичные держатели 12 лопаток независимо от числа лопаток 4 в крыльчатке. Таким образом, нет необходимости хранить на складе держатели лопаток различных типов и размеров. Что касается дисков 5 и граничного элемента 30, то достаточно иметь запас металлических листов, поскольку обработку листового металла с целью изготовления дисков и граничного элемента можно выполнить очень легко и быстро, когда будут определены диаметр дисков и количество лопаток. Рациональным образом обработка представляет собой лазерную резку.

Вышеописанную крыльчатку можно модифицировать многими различными способами в рамках объема изобретения. Следует особенно подчеркнуть, что диски 5 и граничный элемент 30 не обязательно должны быть изготовлены из листовой низколегированной стали повышенной прочности или любого другого листового металла, но могут быть изготовлены, например, из пластмассы.

Claims (7)

1. Крыльчатка для вентилятора с осевым потоком, имеющая ступицу (1) для крепления крыльчатки к валу и множество, по существу, радиальных лопаток (4), присоединенных к индивидуальным держателям (12) лопаток с возможностью поворота, расположенных между двумя параллельными дисками (5), которые имеют, по существу, одинаковый диаметр, ориентированы перпендикулярно оси ступицы (1), концентричны ступице (1), размещены друг напротив друга, имеют отверстия (10, 11) под болты, и поддерживаются ступицей (1), отличающаяся тем, что держатель (12) каждой лопатки (4), прикреплен к дискам (5) с помощью болтов (17, 18), которые проходят через отверстия (10, 11) в дисках (5).

2. Крыльчатка по п. 1, отличающаяся тем, что отверстия (10, 11) под болты в одном диске (5) расположены перед отверстиями (10, 11) под болты в другом диске (5), и болты (17, 18) проходят через сквозные отверстия (15, 16) под болты в соответствующих держателях (12) лопаток.

3. Крыльчатка по п. 2, отличающаяся тем, что отверстия (10, 11) под болты в каждом диске (5) расположены парами, причем одно (10) из отверстий под болты во всех парах расположено на внешней окружности (С1), которая концентрична с диском (5), а другое (11) из этих отверстий под болты расположено на внутренней окружности (С2), которая концентрична с диском (5), и каждый держатель (12) лопатки имеет два сквозных отверстия (15, 16) под болты, которые расположены перед отверстиями (10, 11) под болты в паре отверстий под болты в каждом диске (5).

4. Крыльчатка по любому из пп. 1-3, отличающаяся тем, что диски (5) выполнены из листового металла.

5. Крыльчатка по любому из пп. 1-4, отличающаяся тем, что она снабжена проходящим по окружности граничным элементом (30), окружающим два диска (5) и имеющим сквозные отверстия (31) для лопаток (4), элемент (30) прикреплен к дискам (5) для образования потока, который не подвергается аэродинамическим возмущающим воздействиям со стороны держателей (12) лопаток, причем граничный элемент (30) имеет внутренние опоры (32) для дисков, равномерно распределенные вдоль окружности граничного элемента и имеющие штыри (33), которые вставлены в отверстия (34) под штыри, образованные в дисках (5) вблизи их периферии.

6. Крыльчатка по п. 5, отличающаяся тем, что опоры (32) для дисков выполнены податливыми с ограниченной упругостью в радиальном направлении дисков (5).

7. Крыльчатка по любому из пп. 5 и 6, отличающаяся тем, что проходящий по окружности граничный элемент (30) изготовлен из листового металла.

Images