КРЕПЕЖНАЯ ВТУЛКА ДЛЯ РАБОЧЕГО КОЛЕСА ТУРБИНЫ УСТАНОВКИ ОБРАБОТКИ ВОЗДУХА И УСТАНОВКА ОБРАБОТКИ ВОЗДУХА, СОДЕРЖАЩАЯ ТАКОЙ КРЕПЕЖНЫЙ ЭЛЕМЕНТ
MOUNTING SLEEVE FOR AIR TREATMENT PLANT TURBINE IMPELLER AND AIR TREATMENT PLANT COMPRISING SUCH FASTENER

Изобретение относится к крепежной втулке для рабочего колеса турбины установки обработки воздуха и к установке обработки воздуха, содержащей такой крепежный элемент.
В частности, изобретение относится к области климатических установок, которые являются приборами обработки воздуха, содержащими фильтр, электровентиляторный агрегат и теплообменник. Эти элементы собраны и заключены в корпус, в случае необходимости, закрытий облицовочным кожухом.
Как правило, эти климатические установки установлены на подоконной стенке или полностью или частично встроены в подвесной потолок или в чердачное перекрытие.
Климатические установки в основном применяются, чтобы фильтровать воздух и обеспечивать таким образом его качество, а также чтобы поддерживать умеренный климат в помещении или в рассматриваемом объеме за счет теплообмена между обрабатываемым воздухом и текучей средой, чаще всего водой или смесью воды с этиленгликолем. Текучая среда может быть горячей, и в этом случае ее используют для обогрева помещения, или холодной для его охлаждения.
Воздух выполняет функцию первичной текучей среды и обеспечивает комфорт, качество и температуру. Он направляется в климатической установке электровентиляторным агрегатом, который, как правило, содержит двигатель и подмоторную раму, одну или несколько турбин, например, центробежную турбину, и металлические компоненты, такие как платформа, один или несколько спиральных патрубков и кожухи спиральных патрубков.
Воздух всасывается на входе через боковые отверстия вентилятора и распространяется на выходе при необходимых условиях скорости и температуры.
Рабочее колесо турбины установлено на одном или двух приводных валах, и для соединения рабочего колеса с приводными валами используют крепежный элемент.
Этот крепежный элемент, иногда называемый ступицей, бандажом или втулкой, в первую очередь предназначен для стопорения колеса от вращения и поступательного движения относительно приводного вала таким образом, чтобы колесо сохраняло свое первоначальное положение в течение всего срока службы климатической установки.
Для крепления рабочего колеса турбины на приводном валу, как известно, применяют плотную посадку типа запрессовки, которая представляет собой соединение в натяг между приводным валом и крепежной втулкой, при этом наружный диаметр приводного вала слегка превышает внутренний диаметр крепежной втулки.
В альтернативном варианте можно использовать металлический или пластиковый бандаж для затягивания крепежной втулки на приводному валу.
Наконец, известен также монтаж посредством скользящего соединения между крепежной втулкой и приводным валом, и эти элементы имеют плоскую фаску для блокировки их относительного вращения. Нажимной винт, завинчиваемый в крепежную втулку, обеспечивает блокировку их относительного поступательного движения.
В этих трех типах креплений, классически применяемых для крепления металлического рабочего колеса турбины с металлической крепежной втулкой, возникают проблемы износостойкости, когда на металлическом валу необходимо закрепить рабочее колесо турбины, выполненное из композиционного материала. Учитывая мягкость композиционного материала соединение проявляет тенденцию к поломке после нескольких сотен часов работы.
Кроме того, крепежные втулки часто становятся причиной дисбаланса, который нарушает динамическую работу климатической установки и ускоряет поломку крепления.
В документе DE 19708767 раскрыта ступица для установки винта на двигателе, при этом ступица содержит наружный цилиндрический корпус и внутренний цилиндрический корпус, между которыми расположен упругий слой. В варианте выполнения, показанном на фиг. 5А и 5В, на наружной стороне внутреннего цилиндрического корпуса выполнены наружные нервюры, а на внутренней стороне наружного цилиндрического корпуса выполнены внутренние нервюры. Учитывая их соответствующие диаметры, эти нервюры не зацепляются друг с другом. Кроме того, упругость промежуточного слоя препятствует блокировке вращения внутреннего и наружного цилиндрических корпусов относительно друг друга. Наконец, в данном случае не предусмотрено средство, обеспечивающее блокировку поступательного перемещения этих цилиндрических корпусов относительно друг друга, что чревато риском случайного разъединения.
Задача изобретения состоит в устранении вышеуказанных недостатков за счет создания крепежного элемента для рабочего колеса турбины установки обработки воздуха, при этом установка обработки воздуха содержит:
- двигатель, приводящий во вращение вал вокруг оси,
- элемент крепления рабочего колеса турбины на валу.
Через крепежный элемент проходит канал, выполненный с возможностью взаимодействия с приводным валом, при этом в канале и на валу выполнена плоская фаска для блокировки вращения крепежного элемента относительно вала. Крепежный элемент содержит нервюры блокировки вращения крепежного элемента относительно рабочего колеса турбины, причем нервюры выполнены с возможностью взаимодействия с щелями рабочего колеса турбины. Крепежный элемент содержит винтовой ствол, выполненный с возможностью взаимодействия с нажимным винтом для блокировки поступательного перемещения крепежного элемента относительно приводного вала.
Благодаря изобретению, плоская фаска крепежного элемента обеспечивает блокировку вращения относительно приводного вала. Нервюры позволяют блокировать вращение крепежного элемента относительно рабочего колеса турбины. Когда нажимной винт завинчивают в винтовой ствол, он обеспечивает блокировку поступательного перемещения крепежного элемента относительно приводного вала.
Крепежный элемент можно выполнить из легкого материала, в частности, из пластического материала. Крепежный элемент не имеет дисбаланса и не создает вибраций по причине инерции. Прочность соединения, выполненного при помощи крепежного элемента, повысилась по сравнению с известными крепежными элементами.
Согласно предпочтительным, но неограничивающим вариантам осуществления изобретения, такой крепежный элемент может иметь один или несколько следующих отличительных признаков, рассматриваемых отдельно или в любой технически допустимой комбинации:
- элемент содержит по меньшей мере один выступ для уравновешивания инерции крепежного элемента.
- один из выступов расположен диаметрально противоположно винтовому стволу.
- выступы равномерно распределены в угловом направлении вокруг оси.
- элемент содержит нервюры механического усиления винтового ствола.
- наружная стенка крепежного элемента содержит по меньшей мере один шип разметки углового положения крепежного элемента.
- крепежный элемент выполнен из пластического материала, предпочтительно из материала, содержащего термопластический полимер, в частности, полибутилентерефталат.
- пластический материал дополнительно содержит волокна, в частности, стекловолокна.
- крепежный элемент содержит внутренний заплечик, выполненный с возможностью упора в рабочее колесо турбины.
Объектом изобретения является также установка обработки воздуха, которая содержит:
- двигатель, приводящий во вращение вал вокруг оси,
- элемент крепления рабочего колеса турбины на валу в соответствии с изобретением.
Изобретение и его другие преимущества будут более очевидны из нижеследующего описания, представленного исключительно в качестве примера со ссылками на прилагаемые чертежи.
На фиг. 1 показана установка обработки воздуха в соответствии с изобретением, включая втулку крепления рабочего колеса турбины на приводному валу;
на фиг. 2 показано рабочее колесо турбины со стороны, указанной стрелкой II на фиг. 1, при этом втулка и приводной вал не показаны;
на фиг. 3 показано рабочее колесо турбины, изображенное на фиг. 2, вид в продольном разрезе;
на фиг. 4 показана втулка, показанная на фиг. 1, вид в перспективе;
на фиг. 5 показана втулка со стороны, указанной стрелкой IV на фиг. 4;
на фиг. 6 показан вид в разрезе по линии VI-VI фиг. 5.
На фиг. 1 показана установка обработки воздуха или климатическая установка 1, которая содержит электрический двигатель 2, закрепленный на платформе 3 и приводящий во вращение выходной вал 4, на котором закреплено рабочее колесо 5 турбины, расположенное в кожухе 6, имеющем отверстия для прохождения воздуха.
Рабочее колесо 5 турбины имеет общую цилиндрическую форму с круглым основанием и содержит внутренние лопатки 51, выполненные по длине вдоль оси вращения X вала 4, которая является осью, общей для двигателя 2, рабочего колеса 5 турбины и втулки 7 крепления рабочего колеса 5 турбины на валу 4.
Внутри рабочего колеса 5 турбины перпендикулярно к оси X выполнена стенка 52. Вдоль оси X стенка 52 расположена на уровне центральной зоны рабочего колеса 5 турбины. Через стенку 52 проходит втулочная муфта 53 с центром на оси X.
Каждый продольный конец втулочной муфты 53 содержит несколько щелей 54, например, шесть щелей, параллельных оси X и выходящих на уровне этого продольного конца.
Обе стороны стенки 52 содержит несколько усилительных нервюр 55, например, шесть нервюр, каждая из которых проходит по длине в радиальном направлении относительно оси X. Нервюры 55 расположены смежно с втулочной муфтой 53 и отстоят друг от друга через равномерные промежутки в угловом направлении вокруг оси X. Нервюры 55 совмещены с щелями 54 в угловом направлении вокруг оси.
Вал 4 содержит плоскую фаску 41, выполненную параллельно оси X.
Втулка 7 осуществляет блокировку вращения и поступательного перемещения колеса 5 относительно вала 4. Вдоль оси X втулка 7 содержит две части 7А и 7В общей цилиндрической формы с круглым основанием. Часть 7А выполнена с возможностью установки со стороны стенки 52 рабочего колеса 5 турбины.
Через втулку 7 проходит центральный продольный канал 71 с центром на оси X для прохождения вала 4. На уровне части 7А втулки 7 диаметр канала 71 превышает диаметр канала 71 в части 7В. Таким образом, между частями 7А и 7В образован внутренний заплечик 72 кольцевой формы, перпендикулярный к оси X. Заплечик 72 упирается в конец втулочной муфты 53 рабочего колеса 5 турбины.
Внутри части 7А цилиндрическая часть втулки 7, которая ограничивает канал 71, содержит несколько нервюр 73, параллельных оси X и равномерно распределенных в угловом направлении вокруг оси X. Число нервюр 73 равно числу щелей 54 рабочего колеса 5 турбины. Нервюры 73 расположены в щелях 54, обеспечивая блокировку вращения втулки 7 относительно вала 4 наподобие шлицев.
Внутри части 7В цилиндрическая часть втулки 7, которая ограничивает канал 71, содержит плоскую фаску 74, параллельную оси X, которая взаимодействует с плоской фаской 41 вала 4, обеспечивая блокировку вращения втулки 7 относительно вала 4.
Наружная стенка части 7В втулки 7 содержит несколько шипов 75 разметки углового положения втулки 7, например, три шипа, равномерно расположенные в угловом направлении вокруг оси X. Шипы 75 образуют визуальную метку для монтажа втулки 7 вслепую.
Часть 7А втулки 7 содержит выполненный радиально винтовой ствол 76. Винтовой ствол 76 содержит резьбовое отверстие для завинчивания нажимного винта, проходящего через одну из щелей 54. Нажимной винт на фигурах не показан и обеспечивает затягивание втулки 7 на плоской фаске 41 вала 4, чтобы блокировать поступательное перемещение втулки 7 относительно вала 4 вдоль оси X.
Таким образом, втулка 7 блокирует поступательное перемещение рабочего колеса 5 турбины вдоль оси X относительно вала 4.
Винтовой ствол 76 содержит усилительные нервюры 76.1, 76.2, 76.3 и 76.4. Нервюры 76.1 и 76.2 расположены перпендикулярно к оси X, тогда как нервюры 76.3 и 76.4 расположены перпендикулярно к нервюрам 76.1 и 76.2 в плоскости, которая проходит через ось X и через ось винтового ствола 76.
Нервюры 76.1-76.4 позволяет повысить механическую прочность винтового ствола 76 и втулки 7 во время затягивания нажимного винта.
Начиная от наружной стенки части 7А втулки 7, выполнен выступ 77, диаметрально противоположный винтовому стволу 76. Выступ 77 содержит стенку 77.1, компланарную с нервюрами 76.3 и 76.4, и стенку 77.2, перпендикулярную к оси X. Выступ 77 обеспечивает также механической усиление втулки 7.
На наружной стенке части 7А втулки 7 выполнены выступы или утолщения 78, параллельные оси X. Выступы 77 и 78 равномерно распределены в угловом направлении вокруг оси X.
Выступы 78 и выступ 77 обеспечивают уравновешивание инерции втулки 7, чтобы избежать дисбаланса, отрицательно сказывающегося на сроке службы втулки 7.
Втулка 7 выполнена из пластического материала, содержащего термопластический полимер, такой как полиэфир. В случае необходимости, термопластический полимер может дополнительно содержать волокна, такие как жаропрочные усиленные волокна, в частности, стекловолокна. Примером полиэфира является полибутилентерефталат, такой как РВТ GF 30 (зарегистрированный товарный знак), усиленный стекловолокнами. Этот материал является относительно легким, что является преимуществом.
Втулка 7 выполнена с возможностью крепления рабочего колеса 5 турбины, выполненного из пластического или композиционного материала. Ее можно использовать для разных типов климатических установок, что позволяет уменьшить стоимость изготовления. Втулка 7 позволяет получать удовлетворительные аэравлические, акустические и механические характеристики, обеспечивая при этом балансировку масс с целью уменьшения вибраций вращающихся элементов.
Прочность соединения относительно вращения и поступательного перемещения после затягивания нажимного винта, а также влагостойкость и стойкость к температурным перепадам намного лучше, чем в известных решениях.