ЭЛЕКТРОВЕНТИЛЯТОР РЕЦИРКУЛЯЦИИ

Полезная модель относится к средствам обработки воздуха на летательных аппаратах, предназначенных для перевозки пассажиров или грузов, и может быть использована для подачи воздуха в систему кондиционирования воздуха летательного аппарата, обеспечения заданного уровня рециркуляции воздуха в полете и на земле.
Уровень техники.
Система кондиционирования воздуха (СКВ) - одна из бортовых систем жизнеобеспечения. СКВ предназначена для поддержания давления и температуры воздуха в гермокабине летательного аппарата на уровне, обеспечивающем нормальную жизнедеятельность экипажа и пассажиров. Герметичность кабин обеспечивается их конструктивным исполнением, наличием уплотнений на дверях и люках, а также постоянным наддувом от СКВ. Кондиционированный воздух может подаваться не только в гермокабины, но и в технические отсеки для продува разнообразного электронного оборудования с целью поддержания требуемого рабочего температурного режима блоков и агрегатов.
В целях рационального использования воздуха на борту воздушного судна, часть воздуха не сбрасывается в окружающую среду, а отбирается из отсека летательного аппарата электровентиляторами и после очистки снова возвращается в салон или кабину экипажа, путем подмеса к свежему воздуху.
Известен ОСЕВОЙ ЭЛЕКТРОВЕНТИЛЯТОР (патент RU 2184274; МПК F04D 25/08, опубл. 27.06.2002). Осевой электровентилятор, объединяющий в едином корпусе электровентилятора асинхронный электродвигатель, содержащий ротор, вал ротора, опорные подшипниковые узлы, магнитопроводы статора и ротора и одноступенчатый осевой вентилятор, включающий рабочее колесо, лопасти рабочего колеса, обтекатель, направляющий и спрямляющий аппараты, отличающийся тем, что асинхронный электродвигатель имеет торцовую форму исполнения, корпус электровентилятора состоит из двух несущих щитов, жестко скрепленных между собой и образующих центральную кольцевую полость, причем на каждом из несущих щитов внутри кольцевой полости закреплено по одному магнитопроводу статора, между которыми размещен магнитопровод ротора, отделенный от магнитопроводов статора воздушными зазорами, вал ротора конструктивно совмещен с рабочим колесом вентилятора и выполнен в форме гильзы, на наружной поверхности которой жестко посажен кольцевой обод, несущий магнитопровод ротора, а на внутренней поверхности гильзы закреплены лопасти рабочего колеса, внутренние поверхности которых охватывают с минимальным воздушным зазором наружную поверхность обтекателя, которому придана со стороны входа воздушного потока конусообразная форма.
Недостатками указанного электровентилятора является использование подшипников больших диаметров при высоких частотах вращения ротора, что нецелесообразно вследствие повышенного их износа и высокого уровня шума, а также его работа только в одном режиме, без изменения скорости вращения вентилятора.
Данное техническое решение выбрано в качестве прототипа.
Раскрытие сущности полезной модели.
Задачей настоящего технического решения являлась разработка такого электровентилятора рециркуляции воздуха с возможностью изменения скорости потока воздуха, который во всех режимах полета и на земле обеспечивает эффективную рециркуляцию с необходимыми параметрами.
Поставленная задача достигается тем, что электровентилятор рециркуляции, объединяющий вентильный электродвигатель и вентилятор, отличающийся тем, что содержит блок управления, участвующий в формировании импульсов и их формы, задающих частоту вращения ротора, а также сравнивающий показания датчиков положения ротора и подаваемого тока на фазные обмотки.
Электровентилятор подключается к системе кондиционирования воздуха при помощи ограниченно подвижных соединений.
Электродвигатель вентилятора рециркуляции - вентильный двигатель с блоком управления с датчиком положения ротора на элементах Холла. Охлаждение электродвигателя осуществляется воздухом, проходящим через электровентилятор.
В лобовые части ротора электродвигателя вентилятора рециркуляции встроен датчик положения ротора на элементах Холла. Это датчик, работающий на эффекте Холла, суть которого заключается в том, что при помещении в магнитное поле проводника с постоянным током, в этом проводнике возникает поперечная разность потенциалов.
На вал электродвигателя установлены радиально-упорные подшипники. Схема установки подшипников с пружинным предвари тельным натягом. Смазка подшипников -консистентная. Подшипники применяются закрытого типа, в результате отсутствует необходимость подвода смазывающего масла в полость агрегата, что положительным образом сказывается на безопасности изделия и системы в целом.
Массовый расход воздуха через электровентилятор зависит от частоты вращения ротора и, соответственно, частоты питающего тока.
На вал электровентилятора рециркуляции могут быть установлены как лепестковые газодинамические подшипники, так и подшипники качения.
Электрические разъемы (информационные выводы термопары, информационные выводы ДПР и фазные силовые выводы) могут быть смонтированы на корпусе электровентилятора рециркуляции или через герметичный разъем на корпусе или выводиться через отверстие в корпусе.
Электропитание электровентилятора осуществляется от системы электроснабжения переменным трехфазным током номинальной частотой 400 Гц и номинальным напряжением 115/200 В.
Конструкция электровентилятора соответствует требованиям производственной и эксплуатационной технологичности и обеспечивает максимально возможное снижение затрат труда, материалов и энергии на его изготовление и техническое обслуживание.
Электровентилятор представляет собой осевой вентилятор, приводимый во вращение электродвигателем с закрепленным на нем спрямляющим аппаратом. Электродвигателем управляет блок управления, смонтированный на корпусе. Для предотвращения обратного тока воздуха, при превышении давления в напорном трубопроводе или при выключении электровентилятора, на выходе из электровентилятора установлен обратный клапан. Пружинный механизм обеспечивает полное открытие створок клапана при работе вентилятора и их полное закрытие при возникновении обратной тяги.
Электровентилятор рециркуляции системы кондиционирования воздуха, содержащий корпус, колесо вентилятора, спрямляющий аппарат, диффузор, блок управления подает питание на электродвигатель, участвует в формировании импульсов и их формы, задающих частоту вращения ротора, а также в сравнении показания датчиков положения ротора и подаваемого тока на фазные обмотки, электродвигатель преобразующий энергию в механическую за счет углового смещения ротора, тепловое реле, установленное во внутренней части электродвигателя, которое размыкается в случае перегрева электровентилятора. Трехфазный ток подводится к обмоткам статора. Благодаря сдвигу фаз создается вращение магнитного поля, за счет чего происходит вращение вала двигателя с колесом вентилятора. Лопасти колеса засасывают воздух, придают ему ускорение и направляют его в сопловой аппарат, проходя через который поток воздуха выпрямляется и поступает к потребителю.
Блок управления электровентилятора взаимодействует со следующим бортовым оборудования самолета:
- компонентами электровентилятора, в том числе и преобразователем частоты электровентилятора;
- системой электроснабжения;
- блоком управления СКВ.
Для сопряжения блока управления с компонентами электровентилятора предусматривается использование линии передачи разовых команд и аналоговой информации.
Блок управления принимает от преобразователя частоты следующие сигналы в виде разовых команд:
- «Работа»;
- «Отказ»;
- «Перегрев».
Функции контроля и управления осуществляются с помощью программного обеспечения, реализуемого вычислителем в составе блока управления.
Преобразователь частоты электровентилятора встроен в блок управления и обеспечивает:
- поддержание заданной частоты вращения электровентилятора;
-  диагностику рабочего и аварийного состояния электродвигателя электровентилятора.
Преобразователь частоты взаимодействует с:
- бортовой системой электроснабжения летательного аппарата;
- электродвигателем электровентилятора;
- датчиком температуры обмоток статора электродвигателя электровентилятора;
- блоком управления электровентилятора;
- блоком управления СКВ.
Широкое распространение получили два конструктивных исполнения расположения электродвигателей:
- вентиляторы поставляются с электродвигателем, который соосно установлен рабочему колесу;
- двигатель выносится за рабочий корпус и устанавливается на опорах, а крутящий момент передается через клиноременную передачу.
Массовый расход воздуха через электровентилятор зависит от частоты вращения ротора и, соответственно, частоты питающего тока электродвигателя.
Краткое описание чертежей.
Сущность заявленного технического решения поясняется чертежами. На фиг. 1 представлен продольный разрез электровентилятора системы кондиционирования воздуха летательного аппарата. На фиг. 2 представлен продольный разрез электродвигателя.
Электровентилятор состоит из корпуса 1 (фиг. 1), в котором закреплен ротор электродвигателя 2 и диффузор 3. Электродвигатель содержит вал ротора 4 (фиг. 2), ротор 5, радиально-упорные подшипники 6,7 и узел одноступенчатого осевого вентилятора, включающее спрямляющий аппарат 8, включающее рабочее колесо 9. Подшипники заполнены консистентной смазкой, не требуют обслуживания. Охлаждение подшипников принудительное, осуществляется парами воздуха циркулирующие в корпусе. Подшипник 7 поджат крышкой 10. Силовые и сигнальные провода заключены в кабель, который подключает электродвигатель электровентилятора к блоку управления. Блок управления электровентилятора 11 (фиг. 1) подключают к источнику питания вилкой 12 (фиг. 1.). В ротор встроен датчик положения ротора на элементах Холла 13 (фиг. 2). Принцип работы: при подключении двигателя к электросети образуется вращающееся магнитное поле, которое взаимодействует с наведенными в короткозамкнутой обмотке ротора токами, создает электромагнитный момент, приводящий вал ротора, конструктивно совмещенный с рабочим колесом вентилятора, во вращение.
Воздух поступает на рабочие лопасти вентилятора, под действием которых за счет создаваемого ими напора продвигается в полость выходного диффузора, минуя лопатки спрямляющего аппарата, в котором устраняется вращение потока, закрученного лопастями. Далее воздушный поток поступает в пассажирский салон и передний багажный отсек.
Осуществление полезной модели.
В соответствии с настоящей полезной моделью был изготовлен опытный образец электровентилятора с вентильным двигателем ДБУ75-1,8-24, блоком управления БУ-1,8-270 с датчиком положения ротора на элементах Холла. Опытный образец электровентилятора успешно прошел испытания, при испытаниях перегрева электродвигателя не происходило, напор регулировался по заданным значениям.