Рабочее колесо вентилятора

Полезная модель относится к области устройств, предназначенных для перемещения газа, и может быть использована в конструкциях различных типов вентиляторов, используемых на промышленных предприятиях, фабриках и в быту.
Известно рабочее колесо вентилятора, состоящее из ступицы и лопастей. При этом ступица на наружной поверхности содержит буртик, к которой прикреплены балансировочные клипсы [US 7717679, дата приоритета: 26.09.2006 г., дата публикации: 30.11.2010 г., МПК: F01D 5/02].
Известно рабочее колесо вентилятора, состоящее из ступицы и прикрепленных к ней лопастей, при этом боковая поверхность ступицы содержит отверстия, в которые установлены цилиндрические балансировочные грузы [US 20050249596, дата приоритета: 05.05.2004 г., дата публикации: 10.11.2005 г., МПК: F04D 29/66].
Недостатком известных конструкций является возможность проведения только статичной балансировки рабочего колеса, вследствие того, что для установки балансировочных грузов необходима полная остановка рабочего колеса вентилятора, из-за чего в значительной степени снижается эффективность балансирования и усложняется процесс балансировки.
В качестве прототипа выбрано рабочее колесо вентилятора, состоящее из ступицы и прикрепленных к ней лопастей. При этом на торцевой поверхности ступицы выполнена кольцевая канавка, в которой расположены балансировочные шарики [US 7717679, дата приоритета: 13.09.2006 г., дата публикации: 18.05.2010 г., МПК: F01D 5/02].
Преимуществом прототипа является возможность динамической балансировки рабочего колеса вентилятора в вертикальной плоскости. Однако существенным недостатком прототипа является отсутствие возможности динамической балансировки рабочего колеса вентилятора в горизонтальной плоскости вследствие того, что балансировочные шарики расположены в кольцевой канавке, которая ограничивает возможность их движения в горизонтальной плоскости. Отсутствие возможности динамической балансировки колеса вентилятора в горизонтальной плоскости может привести к возникновению биения ступицы и разрушению рабочего колеса вентилятора, что в значительной степени снижает его надежность.
Технической проблемой, на решение которой направлена полезная модель, является повышение надежности рабочего колеса вентилятора.
Техническим результатом, на достижение которого направлена полезная модель, является снижение риска возникновения биения ступицы.
Сущность полезной модели заключается в следующем.
Рабочее колесо вентилятора содержит ступицу с лопастями и балансировочными грузами. В отличие от прототипа внутри ступицы образована полость, в которой расположены балансировочные грузы, при этом балансировочные грузы имеют возможность перемещения в горизонтальной и вертикальной плоскостях.
Полость внутри ступицы может быть образована внутренней поверхностью ступицы. При этом ступица может содержать на внутренней поверхности средства крепления съемных лопастей или иные конструктивные элементы, вследствие чего внутренняя поверхность ступицы может иметь неровности, в таком случае полость внутри ступицы может быть образована дополнительным конструктивным элементом, установленным внутрь ступицы. Дополнительный конструктивный элемент может быть выполнен из твердого материала и представлять собой, например, полый закрытый или открытый с одной или с двух сторон цилиндр. Также дополнительный конструктивный элемент может быть выполнен из мягкого материала и представлять собой, например, размещаемую внутри ступицы и накачиваемую воздухом емкость. Полость внутри ступицы может содержать разделительный элемент, разбивающий полость внутри ступицы на части.
Балансировочные грузы имеют возможность перемещения в горизонтальной и вертикальной плоскостях, что подразумевает то, что балансировочные грузы могут занимать любое положение и находиться в любом месте в полости внутри ступицы, как в ее статичном положении, так и при ее вращении. Балансировочные грузы могут иметь любую форму и размер. Балансировочные грузы могут иметь дополнительный слой амортизирующего покрытия, что обеспечивает снижение износа балансировочных грузов и поверхности полости внутри ступицы. Балансировочные грузы могут представлять собой шарики, гранулы, бисер или иные элементы.
Ступица может содержать средство загрузки, обеспечивающее возможность загрузки балансировочных грузов во внутреннюю полость ступицы. Средство загрузки может представлять собой отверстие, закрывающееся окно, шланг или штуцер, соединенные с полостью, образованной внутри ступицы. Также балансировочные грузы могут быть загружены во внутреннюю полость ступицы при ее изготовлении.
Дополнительно для обеспечения более надежной фиксации балансировочных грузов в полости внутри ступицы, стенки полости внутри ступицы и балансировочные грузы могут быть выполнены из диэлектрических материалов, способных накапливать разноименные электрические заряды, или они могут быть покрыты слоем таких диэлектрических материалов. Диэлектрические материалы, способные накапливать разноименные электрические заряды, обеспечивают возможность возникновения электростатического притяжения между элементами, изготовленными из них или покрытыми ими, при соприкосновении элементов и их трении один о другой. Диэлектрические материалы в зависимости от вещества, из которого они изготовлены, могут накапливать положительный, отрицательный и нейтральный электрические заряды, например, полиэтилен или полистирол может накапливать отрицательный электрический заряд, а полиуретан или шерсть - положительный электрический заряд. Таким образом, стенки полости могут быть изготовлены из диэлектрических материалов, способных накапливать положительный или нейтральный заряд, тогда балансировочные грузы должны быть изготовлены из диэлектрических материалов, способных накапливать отрицательный заряд, или наоборот.
Стенки полости могут быть образованы непосредственно внутренней поверхностью ступицы, если она изготовлена из диэлектрического материала. Например, ступица может быть полностью изготовлена из стеклопластика или текстолита.
Стенки полости могут быть образованы покрытием внутренней поверхности ступицы слоем диэлектрического материала. При этом ступица может быть изготовлена из любого материала. Например, стенки полости могут быть образованы слоем резины, нанесенным на внутреннюю поверхность металлической ступицы.
Стенки полости могут быть образованы дополнительным конструктивным элементом, установленным внутрь ступицы. Например, полый, закрытый с двух сторон цилиндр, может быть изготовлен из стеклопластика, или накачиваемая воздухом емкость может быть изготовлена из силикона. Также стенки полости из могут быть образованы совместно внутренней поверхностью ступицы и дополнительным конструктивным элементом. Например, полый, открытый с двух сторон цилиндр, изготовленный из поливинилхлорида, может быть установлен внутрь ступицы, изготовленной из текстолита. Стенки полости могут быть также могут быть образованы совместно внутренней поверхностью ступицы и разделительным элементом. Например, разделительный элемент и ступица могут быть изготовлены из фторопласта.
Полезная модель обладает ранее неизвестной из уровня техники совокупностью существенных признаков, отличающейся тем, что внутри ступицы образована полость, в которой расположены балансировочные грузы, при этом балансировочные грузы имеют возможность перемещения в горизонтальной и вертикальной плоскостях, благодаря чему они скапливаются в местах, вызывающих дисбаланс ступицы, и фиксируются в них за счет центробежной силы, что обеспечивает возможность осуществления осевой и радиальной динамической балансировки ступицы, позволяя достичь технического результата, заключающегося в снижении риска возникновения биения ступицы, повышая надежность рабочего колеса вентилятора.
Наличие новых отличительных существенных признаков свидетельствует о соответствии полезной модели критерию патентоспособности «новизна».
Полезная модель может быть выполнена из известных материалов с помощью известных средств, что свидетельствует о соответствии полезной модели критерию патентоспособности «промышленная применимость».
Полезная модель поясняется следующими чертежами.
Фиг. 1 - Рабочее колесо вентилятора в статичном положении, вид спереди.
Фиг. 2 - Рабочее колесо вентилятора во время вращения, вид спереди.
Фиг. 3 - Рабочее колесо вентилятора, стенки полости образованы внутренней поверхностью ступицы, изготовленной из стеклопластика, а балансировочные грузы представлены стеклянными шариками, поперечный разрез, вид слева.
Фиг. 4 - Рабочее колесо вентилятора, стенки полости образованы покрытием внутренней поверхности ступицы из металла слоем полиэтилена, а балансировочные грузы представлены полиуретановыми гранулами, поперечный разрез, вид слева.
Фиг. 5 - Рабочее колесо вентилятора, стенки полости образованы установкой стакана из текстолита внутрь ступицы из стеклопластика, а балансировочные грузы представлены полистироловым бисером, поперечный разрез, вид слева.
Фиг. 6 - Рабочее колесо вентилятора, стенки полости образованы накачиваемой воздухом резиновой емкостью, а балансировочные грузы представлены поливинилхлоридными шариками, поперечный разрез, вид слева.
Фиг. 7 - Рабочее колесо вентилятора, стенки полости образованы текстолитовым кольцевым элементом и внутренней поверхностью ступицы, покрытой стеклопластиком, а балансировочные грузы представлены полистироловыми гранулами, поперечный разрез, вид слева.
Фиг. 8 - Рабочее колесо вентилятора, стенки полости образованы П-образными и цилиндрическим фторопластовыми элементами, а балансировочные грузы представлены стеклопластиковыми шариками, поперечный разрез, вид слева.
Рабочее колесо вентилятора состоит из полой ступицы 1 и лопастей 2. При этом внутри ступицы 1 образована полость 3, в которой расположены балансировочные грузы 4.
Полезная модель работает следующим образом.
Рабочее колесо вентилятора начинает вращаться, при этом происходит его выраженное биение в вертикальной и горизонтальной плоскостях. Балансировочные грузы 4 начинают двигаться внутри полости 3, скапливаются в местах, вызывающих дисбаланс ступицы 1, и фиксируются в них за счет центробежной силы. Таким образом балансировочные грузы 4 сдвигают центр масс рабочего колеса к его геометрическому центру и уравновешивают ступицу 1 в горизонтальной и вертикальной плоскостях, за счет чего обеспечивается достижение технического результата, заключающегося в снижении риска появления биения ступицы, тем самым повышается надежность рабочего колеса вентилятора.
При этом в случае, если стенки полости 3 и балансировочные грузы 4 выполнены или покрыты слоем диэлектрических материалов, способных накапливать разноименные электрические заряды, то за счет силы трения, возникающей между балансировочными грузами 4 и стенками полости 3, накапливаются разноименные электрические заряды, благодаря чему балансировочные грузы 4 притягиваются к стенкам полости, и за счет действия статического электричества удерживаются на своих местах даже после остановки или при резком изменении скорости вращения рабочего колеса вентилятора.