Осевой вентилятор и способ сборки осевого вентилятора

 

Изобретение относится к вентиляторостроению, в частности к осевым вентиляторам, и может быть использовано в составе систем терморегулирования изделий, преимущественно космической техники, в которых предусмотрены жесткие нормы по уровню шума, и позволяет снизить шум путем уменьшения турбулентности потока воздуха внутри корпуса. Осевой вентилятор содержит цилиндрический корпус, расположенное в нем рабочее колесо, установленное на валу электродвигателя. Электродвигатель закреплен на корпусе посредством втулки с радиальными выступами. Корпус с внутренней стороны снабжен бобышками по числу выступов втулки. Наружная поверхность каждого выступа и внутренняя поверхность соответствующей бобышки выполнены в виде контактирующих между собой сфер одного диаметра, центр которых расположен на оси вентилятора. Внутренняя поверхность корпуса выполнена в виде гладкой цилиндрической поверхности, диаметр контактирующих сфер D₁ определяется соотношением где d - диаметр ступицы втулки; b - максимальное расстояние от плоскости, перпендикулярной продольной оси вентилятора, проходящей через центр контактирующих сфер, до точки пересечения боковой образующей выступа со ступицей втулки в полости, проходящей через продольную ось вентилятора и ось выступа; D - диаметр внутренней цилиндрической поверхности корпуса; h - минимальная толщина бобышки в полости, перпендикулярной оси вентилятора. Бобышки выполнены съемными, зафиксированными относительно корпуса и выступов втулки в продольном и окружном направлениях, причем наружная поверхность бобышек выполнена цилиндрической того же диаметра, что и внутренняя поверхность корпуса, а форма бобышки и выступа втулки в сечении, перпендикулярном оси выступа, идентичны. Способ сборки осевого вентилятора включает установку внутрь корпуса втулки, совмещения центов сферических поверхностей выступов втулки и корпуса, монтаж электродвигателя и рабочего колеса и фиксацию втулки на корпусе. Перед установкой втулки фиксируют бобышки в корпусе от перемещений в продольном и окружном направлениях, при установке втулки внутрь корпуса поворачивают втулку так, чтобы ее выступы находились между бобышками, после совмещения центров сферических поверхностей производят разворот втулки относительно ее продольной оси в окружном направлении до совмещения выступов втулки и бобышек, монтаж электродвигателя и рабочего колеса производят с обеспечением равномерности зазора между лопатками рабочего колеса и корпусом, после чего фиксируют положение корпуса, бобышки и втулки друг относительно друга. 2 с.п.ф-лы, 5 ил.

Изобретение относится к вентиляторостроению и может быть использовано в составе систем терморегулирования изделий преимущественно космической техники, в которых предусмотрены жесткие нормы по уровню шума.

Известен осевой вентилятор, содержащий корпус, установленную в нем втулку с радиальными выступами, в которой размещен электродвигатель, и рабочее колесо, установленное на его валу [1].

Известен способ сборки осевого вентилятора, заключающийся в установке втулки с выступами внутрь корпуса, монтаж электродвигателя и рабочего колеса и закреплении втулки на корпусе [2].

Недостатком этого осевого вентилятора и способа его сборки, является значительный зазор между лопатками и корпусом, вызванный необходимостью компенсации допусков на размеры и отклонения формы поверхностей деталей, а также невозможность регулирования соосности рабочего колеса и корпуса, что приводит к необходимости увеличения этого зазора, следствием чего является низкий КПД.

Наиболее близким к предложенной конструкции - прототипом является осевой вентилятор [2] , содержащий цилиндрический корпус, расположенные в нем рабочее колесо, установленное на валу электродвигателя, закрепленного на корпусе посредством охватывающей его втулки с радиальными выступами, причем корпус с внутренней стороны снабжен бобышками по числу выступов втулки, а наружная поверхность каждого выступа и внутренняя поверхность соответствующей бобышки выполнены в виде контактирующих между собой сфер одного диаметра, центр которых расположен на оси вентилятора.

Наиболее близким к предложенному способу - прототипом является способ сборки осевого вентилятора [3], включающий установку втулки внутрь корпуса, совмещение центров сферических поверхностей выступов втулки и корпуса, монтаж электродвигателя и рабочего колеса и фиксацию втулки на корпусе.

Недостатком указанных конструкции и способа сборки осевого вентилятора является повышенный шум вентилятора из-за невозможности создать гладкие, обтекаемые поверхности на внутренней поверхности корпуса и идентичные боковые поверхности бобышек корпуса и выступов втулки.

Техническим результатом настоящего изобретения является снижение шума осевого вентилятора.

Технический результат достигается тем, что в осевом вентиляторе, содержащем цилиндрический корпус, расположенное в нем рабочее колесо, установленное на валу электродвигателя, закрепленного на корпусе посредством охватывающей его втулки с радиальными выступами, причем корпус с внутренней стороны снабжен бобышками по числу выступов втулки, а наружная поверхность каждого выступа и внутренняя поверхность соответствующей бобышки выполнены в виде контактирующих между собой сфер одного диаметра, центр которых расположен на оси вентилятора, в отличие от прототипа, в нем внутренняя поверхность корпуса выполнена в виде гладкой цилиндрической поверхности, а контактирующие сферы выполнены диаметром D₁, определяемым соотношением где d - диаметр ступицы втулки; b - максимальное расстояние от плоскости, перпендикулярной продольной оси вентилятора, проходящей через центр контактирующих сфер, до точки пересечения боковой образующей выступа со ступицей втулки в плоскости, проходящей через продольную ось вентилятора и ось выступа; D₂ - диаметр внутренней цилиндрической поверхности корпуса; h - минимальная толщина бобышки в плоскости, перпендикулярной продольной оси вентилятора, при этом бобышки выполнены съемными, зафиксированными относительно корпуса и выступов втулки в продольном и окружном направлениях, причем наружная поверхность бобышек выполнена цилиндрической того же диаметра, что и внутренняя поверхность корпуса, а форма бобышки и выступа втулки в сечении, перпендикулярном оси выступа втулки, идентичны.

Этот результат достигается тем, что в способе сборки осевого вентилятора, включающем установку втулки внутрь корпуса, совмещение центров сферических поверхностей выступов втулки и корпуса, монтаж электродвигателя и рабочего колеса и фиксацию втулки на корпусе, в отличие от прототипа, в нем перед установкой втулки внутрь корпуса фиксируют бобышки в корпусе от перемещений в продольном и окружном направлениях, при установке втулки внутрь корпуса поворачивают втулку так, чтобы ее выступы находились между бобышками, после совмещения центров сферических поверхностей производят разворот втулки относительно ее продольной оси в окружном направлении до совмещения выступов втулки и бобышек, монтаж электродвигателя и рабочего колеса производят с обеспечением равномерности зазора между лопатками рабочего колеса и корпусом, после чего фиксируют положение корпуса, бобышки и втулки друг относительно друга.

Совокупность всех указанных признаков устройства и способа позволяет снизить шум осевого вентилятора путем уменьшения турбулентности потока воздуха за счет создания гладких обтекаемых поверхностей на внутренней поверхности корпуса и обеспечения идентичности боковых поверхностей бобышек корпуса и выступов втулки.

Поскольку заявленное в формуле изобретения устройство не может быть собрано посредством какого-либо другого способа, кроме указанного выше, и так как способ позволяет собрать только устройство, геометрия которого удовлетворяет лишь заявленной формуле устройства, то, очевидно, что в заявке описана группа изобретений, объединенных единым изобретательским замыслом.

На фиг. 1 показан продольный разрез осевого вентилятора; на фиг.2 представлено поперечное сечение вентилятора по выступу втулки (электродвигатель не показан); на фиг. 3,4,5 показаны операции процесса сборки.

Осевой вентилятор содержит цилиндрический корпус 1, внутри которого установлена втулка 2, охватывающая электродвигатель 3 с рабочим колесом 4. Втулка 2 снабжена тремя радиальными выступами 5 для крепления к корпусу 1, между корпусом 1 и выступами 5 втулки установлены бобышки 6. Наружные поверхности выступов 5 и внутренние поверхности бобышек 6 выполнены в виде сферы, центр которой A размещен на продольной оси вентилятора. Втулка 2 и бобышки 6 крепятся к корпусу 1 посредством винтов 7 и штифтов 8.

Вентилятор работает следующим образом. При включении электродвигателя 3 рабочее колесо 4 начинает вращаться, при этом лопатки рабочего колеса 4 гонят поток воздуха внутри корпуса 1, обтекая выступы 5 втулки 2 и бобышки 6, при этом винты 7 служат для регулировки зазора между лопатками рабочего колеса и корпусом, а штифты 8 фиксируют положение корпуса, бобышек и втулки друг относительно друга. Способ сборки осуществляют следующим образом: перед установкой втулки 2 внутри корпуса 1 устанавливают бобышки 6 (см.фиг.3) и крепят их к корпусу технологическими винтами 9, при установке втулки 2 внутрь корпуса 1 разворачивают втулку 2 так, чтобы ее выступы 5 находились между бобышками 6 (см.фиг.4), после совмещения центров сферических поверхностей, производят разворот втулки 2 относительно ее продольной оси в окружном направлении до совмещения выступов 5 и бобышек 6 (см.фиг.5). совмещение возможно, например за счет выполнения втулки 2 с выступами 5 диаметром, большим, чем D₂, последующего укорачивания выступов с профилированной боковой поверхностью с нужным припуском и изготовлении из отрезанных частей бобышек 6 с идентичной боковой поверхностью при обеспечении зазора между отверстиями в бобышках 6 и винтами 7 и 9. После этого производят монтаж электродвигателя 3 с рабочим колесом 4, после регулировки равномерности зазора между лопатками колеса и корпусом фиксируют положение бобышек 6 и выступов 5 относительно корпуса 1 винтами 7, снимают технологические винты 9, выполняют на этих местах отверстия под штифты и штифтуют корпус 1, бобышки 6 и втулку 2 штифтами 8, причем диаметр штифтов обеспечивает их беззазорное положение в бобышке.

Из условия прочности конструкции бобышек и технологичности их изготовления должно выполняться соотношение D₁ < D₂ - h.

Из треугольника АБВ где БВ = b.

Для того, чтобы поверхность втулки 2 по диаметру d была гладкой без уступов должно выполняться соотношение
или из (4)

Следовательно, для данной конструкции D₁ определяется соотношением

Для примера конкретного исполнения взят осевой вентилятор, у которого внутренний диаметр корпуса D₂ = 85 мм, диаметр ступицы втулки d = 60 мм, b = 18 мм, минимальная толщина бобышки h из условия прочности и технологичности (см. фиг. 2) должна быть ~ 2 мм. Подставляя в (5) числовые значения получаем 70 мм < D₁ < 83 мм
Выполнение указанных конструктивных признаков и приведенных соотношений устройства, а также последовательность операций способа сборки позволяют обеспечить снижение шума путем уменьшения турбулентности потока воздуха внутри корпуса за счет сглаживания внутренних поверхностей корпуса и втулки и обеспечения идентичности боковых поверхностей бобышек и выступов втулки.

Литература:
1. А.с.СССР N 1590672 кл.F 04 D 25/08, 1990 г.

2. Патент RU N 2011890 кл. F 04 D 25/08, 1991 г.

3. Патент RU N 2061907 кл. F 04 D 19/00, 1993 г.

Формула изобретения

1. Осевой вентилятор, содержащий цилиндрический корпус, расположенное в нем рабочее колесо, установленное на валу электродвигателя, закрепленного на корпусе посредством охватывающей его втулки с радиальными выступами, причем корпус с внутренней стороны снабжен бобышками по числу выступов втулки, а наружная поверхность каждого выступа и внутренняя поверхность соответствующей бобышки выполнены в виде контактирующих между собой сфер одного диаметра, центр которых расположен на оси вентилятора, отличающийся тем, что внутренняя поверхность корпуса выполнена в виде гладкой цилиндрической поверхности, а контактирующие сферы выполнены диаметром D₁, определяемым соотношением

где d - диаметр ступицы втулки;
b - максимальное расстояние от плоскости, перпендикулярной продольной оси вентилятора, проходящей через центр контактирующих сфер до точки пересечения боковой образующей выступа со ступицей втулки в плоскости, проходящей через продольную ось вентилятора и ось выступа;
D₂ - диаметр внутренней цилиндрической поверхности корпуса;
h - минимальная толщина бобышки в плоскости, перпендикулярной продольной оси вентилятора,
при этом бобышки выполнены съемными, зафиксированными относительно корпуса и выступов втулки в продольном и окружном направлениях, причем наружная поверхность бобышек выполнена цилиндрической того же диаметра, что и внутренняя поверхность корпуса, а форма бобышки и выступа втулки в сечении, перпендикулярном оси выступа втулки, идентичны.

2. Способ сборки осевого вентилятора, включающий установку втулки внутрь корпуса, совмещение центров сферических поверхностей выступов втулки и корпуса, монтаж электродвигателя и рабочего колеса и фиксацию втулки на корпусе, отличающийся тем, что перед установкой втулки внутрь корпуса фиксируют бобышки в корпусе от перемещений в продольном и окружном направлениях, при установке втулки внутрь корпуса поворачивают втулку так, чтобы ее выступы находились между бобышками, после совмещения центров сферических поверхностей производят разворот втулки относительно ее продольной оси в окружном направлении до совмещения выступов втулки и бобышек, монтаж электродвигателя и рабочего колеса производят с обеспечением равномерности зазора между лопатками рабочего колеса и корпусом, после чего фиксируют положение корпуса, бобышек и втулки друг относительно друга.

РИСУНКИ

Рисунок 1, Рисунок 2, Рисунок 3, Рисунок 4, Рисунок 5