РАБОЧЕЕ КОЛЕСО ОСЕВОГО ВЕНТИЛЯТОРА

Полезная модель относится к области вентиляторостроения, в частности, креплению съемных поворотных лопастей осевых вентиляторов к ступице рабочего колеса, и может быть использована в рабочих колесах теплообменных аппаратов, преимущественно градирен.
Известно рабочее колесо осевого вентилятора относительно простой конструкции (SU 1250729, публ. 15.08.1986) [1]. Колесо содержит ступицу и установленные на ней с возможностью перестановки лопатки, зафиксированные от поворота стопорными винтами, закрепленными в пазах на торцах каждой лопатки. Такое крепление лопатки к ступице рабочего колеса может привести к высоким механическим напряжениям в корневой части лопатки, вызывающим поломку лопасти в опасном сечении. Кроме того, в этой конструкции не предусмотрена возможность плавного регулирования угла установки лопатки, как наиболее экономичного способа регулирования эксплуатационных параметров вентилятора, таких как        производительность, давление, потребляемая мощность.
Для градирен возможность плавного регулирования угла установки лопастей особенно важно, поскольку для них характерно сезонное изменение эксплуатационных параметров вентилятора. При работе в зимний период требуется меньше воздуха, соответственно меньше производительность, поэтому угол установки лопастей можно уменьшить. В летний период требуется более эффективное охлаждение радиаторов, обеспечиваемое большей производительностью вентилятора, следовательно, этот угол нужно увеличивать.
При уменьшении угла установки лопастей уменьшается и потребляемая мощность, а это, учитывая большую мощность электродвигателя, приводит к существенной экономии эксплуатационных расходов. Помимо реализации возможности регулирования угла установки лопастей, крепление лопасти к ступице должно быть надежным, чтобы под действием центробежных сил, лопасть не оторвало от ступицы. Кроме того, это крепление должно удерживать лопасть от саморазворота вокруг оси в период работы вентилятора, т.к. в противном случае у всех лопастей будет разный угол установки, что может привести к вибрации и нерасчетному режиму работы вентилятора. В тоже время, крепление лопасти к ступице должно обеспечить легкий и доступный поворот лопастей в период остановки вентилятора для регулирования его эксплуатационных параметров путем изменения угла установки лопастей.
В качестве прототипа заявленного рабочего колеса принято рабочее колесо осевого вентилятора, предназначенное для работы в градирнях (RU2205299, публ.27.05.2003) [2]. Это колесо содержит ступицу в виде диска с центральной втулкой и лопасти, закрепленные в ступице своими цилиндрическими хвостовиками с буртиками. Одна из поверхностей диска выполнена с ложементами, имеющими цилиндрическую поверхность, и над каждым ложементом установлен вкладыш в виде металлических скоб с ответной цилиндрической поверхностью, образующий с ложементом пространство для размещения хвостовиков лопастей с возможностью поворота. Диск, лопасти с хвостовиками и аэродинамический обтекатель могут быть изготовлены из стеклопластика, что снижает нагрузку на ось вентилятора.
Сборку рабочего колеса осуществляют следующим образом. Диск и вкладыши с помощью болтов крепят к центральной втулке, лопасти устанавливают на необходимый угол, хвостовики лопастей закрепляют шпильками и фиксируют их положение гайками. Для изменения угла установки лопастей, вентилятор останавливают, гайки ослабляют, устанавливают необходимый угол лопастей, затягивают гайки.
Конструкция вышеописанного рабочего колеса «перегружена» деталями, не влияющими на эксплуатационные качества рабочего колеса, такими, как ложементы, шпильки, вкладыши и др., что отрицательно сказывается на скорости и трудоемкости сборки лопастей со ступицей, включая регулировку угла установки лопастей.
Задача полезной модели заключается в разработке простого и надежного крепления лопастей к ступице рабочего колеса, позволяющего осуществлять быстрый монтаж/демонтаж лопастей относительно ступицы рабочего колеса и осуществлять плавную регулировку угла их установки.
Для этого предложено рабочее колесо осевого вентилятора, которое, как и прототип, содержит ступицу в виде диска, прикрепленные к ступице с возможностью поворота лопасти с цилиндрическими хвостовиками. Колесо  отличается тем, что крепление лопасти к ступице колеса выполнено в виде  двух полускоб, установленных зеркально по отношению друг к другу в выточках хвостовика, полускобы имеют зацепы на одном конце и сжимающее устройство – на другом, при этом зацепы полускоб выполнены со стороны ступицы, в которой имеются под них профильные пазы.
Для препятствия саморазвороту лопастей во время работы градирни, и повышения надежности ее работы, профиль сечения выточек хвостовика и сопрягаемый с ним профиль полускоб, может быть выполнен трапециеобразным, V-образным, округлым.
В заявленном рабочем колесе осевого вентилятора две полускобы, установленные зеркально по отношению друг к другу в выточках хвостовика, представляют собой «разрезной хомут» с единственным стягивающим элементом, фиксирующим положение скоб относительно друг друга. Этот «разрезной хомут» заменяет такие детали, как ложементы, шпильки, вкладыши и др. Конструкция колеса  обеспечивает быстрый и не трудоемкий процесс установки лопастей в его ступице,  угла  их регулирования и при необходимости – замены.
Выполнение трапециобразного, V-образного, округлого профиля сечения выточек хвостовика и сопрягаемых с ним профилей полускоб, увеличивает площадь взаимного контакта сцепляемых поверхностей, тем самым увеличения силы трения между этими поверхностями, что в конечном итоге – препятствует саморазвороту лопастей во время работы градирни, и повышает надежность работы градирни.
Полезная модель иллюстрируется рисунками, где на фиг. 1 изображен общий вид рабочего колеса; на фиг.2 – вид А; на фиг. 3 – сечение А-А, иллюстрирующее взаимное положение ступицы и хвостовика перед установкой лопасти; на фиг.4 – сечение А-А, иллюстрирующее фиксированное положение ступицы и узла крепления лопасти; на фиг. 5 – сечение Б-Б, иллюстрирующее установку полускоб в выточках хвостовика.
Рабочее колесо содержит ступицу 1 в виде диска, выполненную с возможностью насадки на вал приводного двигателя 2. К ступице крепятся лопасти вентилятора 3, состоящие из пера 4 и хвостовика 5.  Крепление лопастей 3 к ступице 1 осуществляется посредством двух полускоб 6, установленных зеркально по отношению друг к другу в выточках 7 хвостовика 5. Полускобы имеют зацепы 8 на одном конце и сжимающее устройство – на другом. При этом зацепы 8 выполнены со стороны ступицы, в которой имеются под них профильные пазы 9, а на другом конце полускоб выполнены сквозные отверстия 10 для установки стягивающих метизов 11, выполняющих роль сжимающего устройства.
Для крепления лопастей 3 к ступице 1, закрепленной на валу приводного двигателя вентилятора, полускобы 6 вставляют в выточки 7 хвостовика 5 и сводят, как показано на фиг.3. В таком виде лопасть подают вверх до захода зацепов 8 в профильные отверстия 10 ступицы 1. После этого полускобы 6 разводят вручную и в отверстия 11 вставляют стягивающие метизы 12 (винт-гайка). Необходимо слегка стянуть полускобы 6 метизами 12 для исключения выпадания зацепов 8 из профильных отверстий 10 и вручную повернуть лопасти за перо 4 вокруг своей оси на требуемый угол установки. После установки лопастей 3 под требуемым углом, положение лопасти окончательно фиксируют на ступице стягивающими метизами 12.  Рабочее колесо готово к эксплуатации. Для изменения угла установки лопастей стягивающие метизы 12 слегка ослабляют, тем самым уменьшая силу трения полускоб 6 о выточки 10 хвостовика 5 и вручную по шаблону или специальным отметкам лопасти переводят в новое положение. Затем опять стягивают полускобы и вентилятор запускают в работу. Ступица, лопасти с хвостовиками, а также полускобы могут быть выполнены из    наполненного композита, в частности, базальтопаластика, углепластика, наполненного стеклопластика, комбинированного композита и пр.
Рабочее колесо осевого вентилятора заявленной является простым в исполнении, надежным в работе и обеспечивает легкий монтаж лопастей и их плавную регулировку во всем диапазоне углов установки в ступице.