Осевой вентилятор для перекачивания агрессивных газообразных сред

Полезная модель относится к вентиляторостроению и может быть использована в разработке осевых вентиляторов, предназначенных для работы с агрессивными воздушными смесями, например, вентиляторов для перекачивания химически активных, абразивных, нагретых, влажных и пр. газообразных сред.
Известны осевые вентиляторы, в которых приводной двигатель находится в проточной части вентилятора, см. рис. 12 фиг. 1, 2, 4 (И.В. Брусиловский. Аэродинамические схемы и характеристики осевых вентиляторов ЦАГИ. Справочное пособие. / М., Из-во «Недра», - 1978 г. - 198 с. [1]). Недостатком такого исполнения является невозможность подачи взрывоопасных, увлажненных или химически опасных газовых смесей, поскольку в случае с химически активной рабочей средой идет интенсивное разрушение приводного электродвигателя, а в случае с влажной или взрывоопасной рабочей средой существует вероятность искрения обмотки двигателя, ее замыкания или взрыва.
Для исключения влияния среды на приводной электродвигатель, его выносят из проточной части вентилятора. Вынос осуществляют, например, посредством применения различных улиток, см. рис. 12 фиг. 3, 5 [1]. Для реализации этого приема требуется длинный трансмиссионный вал, который помимо того, что усложняет конструкцию вентилятора и ведет к увеличению его габаритов, является источником вибрации и подвержен износу за счет того, что находится в агрессивной среде. Ременная передача, использование которой также известно для выноса приводного двигателя из проточной части вентилятора, см. рис. 12 фиг. 6 [1], помимо того, что всегда является источником дополнительной вибрации, находится в воздушном потоке и также подвержена воздействию агрессивной среды. Таким образом, известные приемы выноса приводного двигателя из проточной части вентилятора, существенно усложняют его конструкцию, увеличивают габариты вентиляционной установки, повышают стоимость строительно-монтажных работ и снижают надежность эксплуатации вентилятора.
Вынос приводного электродвигателя из проточной части вентилятора без использования длинного трансмиссионного вала и без использования ременной передачи можно осуществить применением в вентиляторе конического редуктора. Так, известен осевой вентилятор тепловоза - ТЭП 70 с коническим редуктором (Электронный ресурс: http://mirznanii.com/a/220736/konstruktsiya-teplovoza-tep70. [2]), который является наиболее близким к заявляемому вентилятору
Осевой вентилятор ТЭП70 содержит конический редуктор, на корпусе которого закреплен корпус вентилятора с неподвижными лопатками направляющего и спрямляющего аппаратов, а также всасывающий патрубок. Вынесенный из проточной части вентилятора приводной двигатель через муфту соединен с ведущим валом редуктора, который через конические шестерни соединен с его ведомым валом, на котором закреплено рабочее колесо. Крутящий момент от приводного двигателя через муфту на ведущем валу и конические шестерни передается на ведомый вал с рабочим колесом. Редуктор крепится в проточной части вентилятора посредством мощной силовой консоли, через которую проходит ведущий вал. На этой консоли крепятся также валы и рабочее колесо. Во избежание прогиба под тяжестью всей конструкции и недопущения вибрации, которая приведет к разрушению вентилятора, консоль должна быть массивной, что увеличивает массу вентилятора. Корпус вентилятора герметичный, но не взрывозащищенный, т.к. это свойство не является необходимым по условиям эксплуатации вентилятора.
Данная конструкция вентилятора обусловлена стремлением уменьшить высоту вентилятора с целью вписать его в габариты отведенного в конструкции тепловоза объемного пространства. Кроме того, массивная конструкция корпуса редуктора существенно снижает площадь проходного сечения вентилятора, увеличивая гидравлические потери и снижая к.п.д. вентилятора. Конструкция описываемого вентилятора сложная в обслуживании и ремонте. Схема присоединения осевого вентилятора ТЭП 70 к диффузору не показана, однако известно, что это улиткообразный диффузор, который обусловливает то, что воздушный поток за спрямляющим аппаратом отводится вбок от оси вентилятора ТЭП70, что также увеличивает его потери. Возможность повысить напор вентилятора ТЭП70 и его производительность ограничена одним рабочим колесом, поскольку особенности его конструкции, а именно, громоздкий редуктор, за редуктором сразу расположен диффузор, не позволяют использовать двусторонний вал.
Задача настоящего технического решения заключается в повышении кпд вентилятора, повышении надежности эксплуатации вентилятора при работе с агрессивными газами, снижении габаритов вентиляционных установок, упрощении конструкции и снижении их стоимости.
Для этого предложен осевой вентилятор для перекачивания агрессивных газообразных сред, который, как и прототип, содержит вынесенный из проточной части вентилятора приводной двигатель, который через муфту соединен с ведущим валом конического редуктора, а через его конические шестерни - с его ведомым валом и рабочим колесом, при этом редуктор с рабочим колесом закреплен в проточной части вентилятора и помещен в герметичный корпус. Новый вентилятор отличается тем, что конический редуктор закреплен на как минимум трех стойках с аэродинамическим профилем, одна из которых имеет полость для прохождения приводного вала редуктора, при этом корпус вентилятора, корпус редуктора, стойки и рабочее колесо выполнены из композиционных материалов, стойких к перекачиваемой среде.
Осевой вентилятор для перекачивания агрессивных газообразных сред отличается также тем, что стойки с аэродинамическим профилем размещены равномерно по окружности.
Осевой вентилятор для перекачивания агрессивных газообразных сред отличается также тем, что корпус, редуктор, колесо и стойки выполнены из армирующих стекло-, угле-, базальто- и других армирующих материалов.
Осевой вентилятор для перекачивания агрессивных газообразных сред отличается также тем, что ведомый вал редуктора выполнен двусторонним.
Установка приводного электродвигателя вне проточной части вентилятора, позволяет использовать вентилятор при работе с агрессивными рабочими средами: взрывоопасными, химически активными, влажными, абразивными и пр. без использования длинного трансмиссионного вала и ременной передачи. В отличие от прототипа с коническим редуктором, где вентилятор работает на чистом воздухе, в заявленном вентиляторе этот редуктор помещен в герметичный корпус из композиционного материала, исключающего воздействие на него агрессивной среды. Вес нового вентилятора и рабочего колеса статически уравновешен как минимум тремя стойками, которые равномерно распределяют все нагрузки по корпусу силового модуля, включающего привод, редуктор и рабочее колесо, и гарантированно не допускают вибрацию.
То, что редуктор закреплен в корпусе на стойках с аэродинамическим профилем, позволяет этим стойкам выполнять функции спрямляющего аппарата вентилятора. То, что одна из стоек для крепления редуктора выполнена полой для прохождения приводного вала, позволяет изменять положение привода относительно корпуса вентилятора, то есть поворачивать силовой модуль вентилятора на удобный для монтажа, обслуживания и эксплуатации угол. Модульная схема вентилятора позволяет дополнять силовой модуль навесным оборудованием, включая коллектор, направляющий аппарат, диффузор, глушитель и пр. Это позволяет на одном силовом модуле путем навески дополнительного оборудования создавать разные аэродинамические схемы вентилятора, т.е. регулировать технические характеристики вентилятора в широком диапазоне. Компактная конструкция вентилятора дает возможность оперативного обслуживания приводного двигателя, т.к. обеспечивает легкий и удобный доступ к основным узлам вентилятора при техническом обслуживании и ремонте.
Кроме того, модульная схема силового модуля дает возможность использовать двусторонний ведомый вал конического редуктора, позволяющий использовать два рабочих колеса. Давление вентилятора при этом повышается вдвое. В целом модульная схема силового модуля позволяет реализовывать аэродинамические схемы исполнения вентилятора, такие как: вентилятор с одним рабочим колесом на всасе или нагнетании, реверсивный вентилятор с рабочим одним колесом, вентилятор с двумя рабочими колесами и др.
Новый технический результат, достигаемый заявленным решением, заключается в возможности регулировать технические характеристики вентилятора в широком диапазоне, компактности конструкции, удобстве обслуживания монтажа и эксплуатации.
Полезная модель иллюстрируется рисунками, где на фиг. 1 представлена общая схема заявляемого вентилятора; на фиг. 2 - схема расположения стоек; на фиг. 3 - сечение стойки с аэродинамическим профилем, имеющей полость для прохождения приводного вала редуктора.
Вентилятор содержит приводной двигатель 1, установленный вне проточной части вентилятора 2. Внутри вентилятора соосно оси вращения расположен конический редуктор 3 в герметичном корпусе, выполненном из специального композиционного материала: химически-, абразиво-, термостойкого и др., приводной вал 4 которого через муфту 5 соединен с двигателем 1, а ведомый вал 6 расположен соосно оси вращения рабочего колеса 7. Конический редуктор 3 закреплен в корпусе вентилятора 2 посредством стоек 8, имеющих аэродинамический профиль и выполняющих функции спрямляющего аппарата вентилятора. Одна из стоек выполнена полой под приводной вал редуктора 3, который проходит через эту стойку. Модульная схема силового модуля дает возможность использовать двусторонний ведомый вал 6 конического редуктора 3, позволяющий при необходимости использовать два рабочих колеса. В отсутствие такой необходимости второй конец ведомого вала может быть закрыт съемной накладкой для того, чтобы он не изнашивался в агрессивной среде, например, абразивной.
Учитывая, что вентилятор предназначен для работы с агрессивными средами, корпус вентилятора, корпус редуктора, стойки и рабочее колесо выполнены из специальных композиционных материалов, стойких к перемещаемой агрессивной газообразной среде. Это могут быть армирующие стекло-, угле-, базальто- и другие материалы, обеспечивающие прочностные свойства конструкции, функциональные наполнители, например порошки кварца, молибдена, тригидрата алюминия и т.п., отвечающие за потребительские свойства конструкции (износостойкость, теплостойкость, твердость и т.п.) и связующие на основе органических смол, например полиэфирные, эпоксидные или винилэфирные, которые обеспечивает целостность конструкции и некоторые свойства композита, например - его химическую стойкость.
Таким образом, заявленная конструкция вентилятора позволяет повысить кпд вентилятора, надежность его эксплуатации при работе с агрессивными газами, снизить габариты вентиляционных установок, упростить конструкцию и снизить ее стоимость.