Рабочее колесо вентилятора

Область техники
Полезная модель относится к конструкциям вентиляторов, а именно к рабочим колесам осевых вентиляторов, и может быть использована в системах охлаждения узлов и агрегатов транспортных средств.
Уровень техники
Наиболее близким аналогом полезной модели является рабочее колесо вентилятора, раскрытое в патенте США US 5112193, 12.05.1992. Колесо содержит ступицу, устанавливаемую на приводном валу, и закрепленные на ступице рабочие лопасти, имеющие перьевую и комлевую части. Комлевая часть ступицы выполнена в виде стержня эллипсовидного (овального) сечения, перпендикулярного оси перьевой части. При этом стержень крепится на ступице с помощью выполненных в ней отверстий, концентричных поверхности стержня.
Недостатком аналога является возникновение высоких напряжений в области соединения лопасти и ступицы, что может привести к разрушению лопастей при длительной эксплуатации.
Раскрытие полезной модели
Задачей полезной модели является повышение надежности рабочего колеса.
Технический результат полезной модели заключается в повышении прочности конструкции колеса при эксплуатации.
Указанный технический результат достигается за счет того, что рабочее колесо вентилятора содержит ступицу, устанавливаемую на приводном валу, и закрепленные на ступице лопасти, имеющие перьевую и комлевую части, при этом комлевые части лопастей выполнены в виде стержней, ориентированных перпендикулярно осям перьевых частей и размещенных в отверстиях ступицы, внутренняя поверхность которых концентрична поверхности комлевой части, отличающееся тем, что комлевые части лопастей установлены в отверстиях ступицы с зазором, заполненным клеевым составом, причем ось каждой лопасти размещена с эксцентриситетом в сторону вращения вала относительно линии, проходящей через ось вращения ступицы параллельно оси перьевой части лопасти.
Кроме того, предусмотрены частные варианты реализации полезной модели, согласно которым:
- лопасти выполнены из композиционного материала;
- комлевая часть лопасти имеет круглое поперечное сечение;
- комлевая часть лопасти имеет эллипсовидное поперечное сечение;
- комлевая часть лопасти выполнена полой;
- комлевая часть лопасти выполнена сплошной.
Краткое описание чертежей
Полезная модель поясняется чертежами, где:
на фиг. 1 показана конструкция рабочего колеса;
на фиг. 2 показан вид лопасти сверху;
на фиг. 3 схематично показано соединение лопасти со ступицей;
на фиг. 4 показаны примеры конфигурации комлевой части лопасти;
на фиг. 5 показана схема установки лопасти на ободе ступицы.
На указанных фигурах элементы обозначены следующими позициями:
1 - ступица рабочего колеса;
2 - обод ступицы;
3 - лопасть;
4 - перьевая часть лопасти;
5 - комлевая часть лопасти;
6 - упор комлевой части лопасти;
7 - отверстие ступицы;
8 - клеевой состав;
Е - величина смещения оси установки лопасти;
В - ширина обода ступицы;
α - угол установки лопасти.
Осуществление полезной модели
Заявленное рабочее колесо содержит ступицу (1), устанавливаемую на приводной вал (на чертежах не показан), и рабочие лопасти (3) (лопатки), закрепленные на внешнем ободе (2) ступицы. Лопасти (3) выполнены, предпочтительно, из композиционного материала, например, углепластика или стеклопластика, и содержат перьевую (4) и комлевую (5) части.
Комлевая часть (5) лопасти (3) воспринимает нагрузку от действия динамических и аэродинамических сил, возникающих при вращении колеса. Комлевая часть (5) выполнена в виде сплошного (см. фиг. 4а, 4в) или полого стержня (см. фиг. 4б, 4г), который может иметь круглое (см фиг. 4а, 4б), эллипсовидное (см. фиг. 4в, 4г) или другое поперечное сечение. Комлевая часть (5) лопасти может быть снабжена упором (6), выполняющим функцию фиксатора от проворота лопасти (3).
Для крепления лопастей (3) в ободе (2) ступицы (1) выполнен ряд установочных отверстий (7), в которых размещаются комлевые части (5) лопастей. Внутренняя поверхность отверстий (7) концентрична поверхности стержня комлевой части (5). При этом комлевая часть (5) установлена в отверстии (7) с равномерным зазором, который заполняется фиксирующим клеевым составом (8) (по расчетной делительной окружности), например металлполимером «ЛЕО». Указанный состав обеспечивает снижение напряжений в области соединения, что повышает прочность и надежность колеса.
Плоскость перьевой части лопасти установлена под заданным углом α к плоскости ступицы, который определяется расчетным путем. При этом ось перьевой части (4) лопасти смещена относительно линии, проходящей через ось вращения ступицы (2) параллельно оси перьевой части, в сторону вращения приводного вала с образованием эксцентриситета Е, который определяется расчетным путем. Такая конструкция позволяет повысить устойчивость рабочего колеса вентилятора к аэродинамическим воздействиям.
Площадь поперечного сечения и длина комлевой части (5), а также площадь поперечного сечения и ширина В обода (2) ступицы (1) определяются расчетным путем с учетом действия возникающих сил.
Описанная конструкция обеспечивает повышение прочности и технологичности рабочего колеса вентилятора, а также его надежности в эксплуатации.