ОСЕВОЙ ВЕНТИЛЯТОР
AXIAL FAN

Изобретение относится к вентиляторостроению и может быть использовано в составе систем терморегулирования изделий авиационной и ракетной техники.
Известен осевой вентилятор, содержащий корпус в виде цилиндрической оболочки и размещенной в ней втулки с радиальными выступами, внутри которой посредством винтов, ввернутых в аксиальные резьбовые отверстия втулки, установлен электродвигатель с наружной цилиндрической поверхностью, снабженной элементом крепления в виде фланца и контактирующей с внутренней поверхностью втулки, а также рабочее колесо, установленное на валу электродвигателя [1]. Недостатками этого осевого вентилятора являются низкая технологичность, обусловленная трудностью доступа к винтам, крепящим электродвигатель, а также значительные радиальные габариты вентилятора, вызванные необходимостью размещения фланца электродвигателя внутри втулки.
Этих недостатков лишен выбранный в качестве прототипа осевой вентилятор, содержащий корпус в виде цилиндрической оболочки, размещенной в ней втулки с по меньшей мере 3 радиальными выступами, внутри которой установлен электродвигатель с наружной цилиндрической поверхностью, снабженной канавкой и контактирующей с внутренней поверхностью втулки, связанный с втулкой и размещенный в канавке опорный элемент, а также рабочее колесо, установленное на валу электродвигателя [2]. Опорный элемент выполнен в виде разрезного кольца, размещенного в канавке и присоединенного к втулке посредством аксиальных винтов, размещенных в отверстиях втулки и прижимного кольца.
Недостатками этого осевого вентилятора являются сложность конструкции, обусловленная наличием опорного элемента в виде разрезного кольца и наличием прижимного кольца и крепящих кольцо винтов, а также сравнительно большие радиальные габариты, вызванные значительной толщиной втулки из-за необходимости размещения в ее теле крепящих кольцо винтов, что приводит и к увеличению наружного диаметра вентилятора, так как проходное сечение вентилятора, определяемое аэродинамическим расчетом, не может быть произвольно уменьшено без снижения энергетических параметров, и соответственно значительный наружный диаметр втулки влечет за собой увеличение наружного диаметра корпуса.
Задачей, решаемой заявленным изобретением, является упрощение конструкции и уменьшение радиальных габаритов.
Технический результат достигается за счет того, что в известном осевом вентиляторе, содержащем корпус в виде цилиндрический оболочки, размещенной в ней втулки с по меньшей мере 3 радиальными выступами, внутри которой установлен электродвигатель с наружной цилиндрической поверхностью, снабженной канавкой и контактирующей с внутренней поверхностью втулки, связанный с втулкой и размещенный в канавке опорный элемент, а также рабочее колесо, установленное на валу электродвигателя, согласно изобретению опорный элемент выполнен в виде бурта, выполненного заодно с втулкой на ее внутренней поверхности, втулка выполнена составной из по меньшей мере 2-х частей, контактирующих друг с другом по плоским поверхностям разъема, проходящим через ось вентилятора, при этом на каждой части размещен хотя бы один радиальный выступ, а угловой размер между плоскими поверхностями разъема каждой части не превышает 180°. Так как заявленная совокупность существенных признаков позволяет получить указанный технический результат - упрощение конструкции и снижение радиальных габаритов - то заявленное устройство соответствует критерию "изобретательский уровень".
На фиг.1 приведен пример конкретного выполнения осевого вентилятора, продольный разрез, на фиг.2 - то же, поперечный разрез по А-А (электродвигатель условно показан нерассеченным).
Осевой вентилятор содержит корпус 1 в виде цилиндрической оболочки, размещенной в ней втулки 2 с по меньшей мере 3 радиальными выступами 3. Внутри втулки 2 установлен электродвигатель 4 с наружной цилиндрической поверхностью 5, снабженной канавкой 6 и контактирующей с внутренней поверхностью 7 втулки 2. В канавке 6 размещен связанный с втулкой 2 (в данном примере выполненный заодно с ней на ее внутренней поверхности 7) опорный элемент 8 в виде бурта. На валу электродвигателя 4 установлено рабочее колесо 9. Втулка 2 выполнена составной из по меньшей мере 2-х частей 10 и 11 и фиксируется по отношению к корпусу 1 винтами 12, ввинченными в выступы 3. Электродвигатель 4 закрыт крышкой 13, ввернутой в резьбу втулки 2. Части 10 и 11 втулки 2 контактируют друг с другом по плоским поверхностям разъема 14 и 15, проходящим через ось вентилятора. На каждой части 10 и 11 размещен хотя бы один радиальный выступ 3 (в данном примере на части 10 - один выступ 3, а на части 11 - два выступа 3). Угловой размер А между плоскими поверхностями разъема 14 и 15 каждой части 10 и 11 не превышает 180°, что необходимо для осуществимости введения бурта 8 в канавку 6.
вт
вт
'
Осевой вентилятор работает следующим образом. При включении электродвигателя 4 начинает вращаться рабочее колесо 9, создавая поток воздуха. При этом части 10 и 11 втулки 2 зафиксированы в радиальном направлении контактом размещенных на этих частях выступов 3 с внутренней поверхностью корпуса 1 в виде цилиндрической оболочки, а в осевом и угловом направлениях - винтами 12, связывающими выступы 3 с корпусом 1. В то же время части 10 и 11 контактируют друг с другом по плоским поверхностям разъема 14 и 15, в результате чего части 10 и 11 втулки 2 не могут осуществлять взаимных перемещений и ведут себя, как единая деталь. В то же время электродвигатель 4 зафиксирован от радиальных перемещений упором своей наружной цилиндрической поверхности 5 во внутреннюю поверхность 7 втулки 2, а от осевых перемещений - упором стенок бурта 8 в стенки канавки 6. В угловом положении электродвигатель фиксируется моментом трения его наружной цилиндрической поверхности 5 о внутреннюю цилиндрическую поверхность 7 втулки 2. При необходимости момент трения может быть существенно увеличен за счет нанесения на контактирующие поверхности 5 и 7 клея или герметика. В данном примере конкретного выполнения осевого вентилятора число радиальных выступов 3 равно трем, однако в общем случае это число может быть любым, но не менее трех. Минимальное значение 3 выбрано из следующих соображений: при одном радиальном выступе невозможна жесткая фиксация втулки 2 относительно корпуса 1; при двух радиальных выступах такая фиксация возможна, но обладает низкой точностью фиксации в радиальном направлении, перпендикулярно оси двух противоположных выступов, что может привести к касанию лопатками рабочего колеса корпуса при высоких уровнях виброперегрузок. Только при трех и более радиальных выступах обеспечивается точная фиксация втулки 2 относительно корпуса 1 во всех направлениях. Втулка выполнена составной из по крайней мере двух частей, контактирующих друг с другом по плоским поверхностям разъема, проходящим через ось вентилятора, при этом на каждой части размещен хотя бы один радиальный выступ, т.к. если на какой-либо из частей втулки не будет хотя бы одного выступа, то втулка рассыплется на составные части, т.к. при количестве частей, равном единице, невозможно выполнение втулки составной. Наиболее технологичным является минимальное количество частей втулки, равное двум (хотя при этом части разные по конструкции) или трем (использование минимального количества одинаковых по конструкции частей втулки 2), но цель достигается и при больших значениях. В результате использования изобретения достигается упрощение конструкции осевого вентилятора за счет устранения разрезного и прижимного колец и крепящих кольцо винтов, а также уменьшение радиальных габаритов вентилятора за счет существенного снижения наружного диаметра втулки 2. В описании прототипа показано, что при использовании электродвигателя с диаметром цилиндрической поверхности 50 мм наружный диаметр втулки может быть выполнен с минимально возможным диаметром d=62 мм. В заявленном же решении при выполнении толщины втулки 2, равной 2 мм, ее наружный диаметр может быть выполнен d =50+2·2=54 мм, что на 8 мм (или 12,9%) меньше, чем в прототипе. За счет снижения наружного диаметра втулки 2 снизится и диаметр корпуса 1 вентилятора.
Указанные преимущества позволяют рекомендовать заявленное решение к использованию в агрегатах космической техники.
Литература
1. Патент РФ N 2061907, МПК F04D 19/00, 1996 г.
2. Патент РФ N 2235910, МПК F04D 19/00, 2004 г. (прототип).