ЦЕНТРОБЕЖНАЯ ВЕНТИЛЯТОРНАЯ УСТАНОВКА
CENTRIFUGAL FAN INSTALLATION

Изобретение относится к оборудованию для обеспечения циркуляции газовой среды в установках, предназначенных для осуществления термических технологических процессов, например закалки или пайки изделий в печах.
Известен осевой электровентилятор, содержащий полый корпус, выполненный из жестко связанных между собой несущих щитов, образующих центральную кольцевую полость. Внутри этой полости на стенках щитов закреплены магнитопроводы статора с обмоткой возбуждения, между магнитопроводами на кольцевом ободе, насаженном на вал ротора, жестко закреплен магнитопровод ротора, который отделен воздушными зазорами от магнитопроводов статора. Вал ротора совмещен с рабочим колесом вентилятора и имеет форму гильзы, на внутренней поверхности которой закреплены лопасти, охватывающие с минимальным зазором конусообразный участок обтекателя, который посредством закрепленных на нем лопаток спрямляющего аппарата жестко связан с защитным кожухом со стороны выхода воздушного потока. Защитный кожух базируется на кольцевом выступе несущего щита. Со стороны входа воздушного потока установлен направляющий аппарат, состоящий из радиально ориентированных лопаток, закрепленных на внутренней поверхности коллектора, жестко связанного с защитным щитом. Лопатки направляющего аппарата охватывают входную часть обтекателя и служат для него дополнительной опорой.
(см. патент РФ №2253045, кл. F04D 29/04, 2005 г.).
В результате анализа конструкции известного электровентилятора необходимо отметить, что расположение двигателя вращения его рабочего колеса непосредственно в корпусе не позволяет использовать данное устройство для обеспечения циркуляции газовой среды высокой температуры в течение длительного времени, так как устройство выйдет из строя из-за перегрева. Оснащение электровентилятора системой охлаждения весьма усложнит его конструкцию.
Известен двухсторонний центробежный вентилятор, содержащий корпус с опорными лапами и установленный в корпусе электродвигатель.
Корпус статора состоит из наружной и внутренней обечаек и двух кольцевых, симметрично расположенных дисков, являющихся его боковыми стенками. Фиксацию корпуса статора в корпусе вентилятора осуществляют известными способами, например штифтами или установочными винтами. В корпус статора запрессован стакан, в котором размещены подшипники вала. Вал имеет две консоли, на которых жестко закреплены, симметрично относительно статора, рабочие колеса, несущие кольцевые магнитопроводы с короткозамкнутыми обмотками и лопатки вентилятора. Для установки необходимой величины воздушного зазора между рабочими поверхностями магнитопроводов предусмотрены прокладки, размещенные на консолях вала.
Спиральные камеры, охватывающие рабочие колеса, конструктивно одинаковы и размещены симметрично относительно статора. Каждая из них состоит из несущего диска, имеющего кольцевой фиксирующий выступ, входящий в расточку корпуса вентилятора, спиральной обечайки, переднего диска, вставки и фланца, сваренных между собой. Фиксацию спиральных камер в корпусе обеспечивают установочными винтами. Каждая спиральная камера имеет возможность поворота на требуемый угол вокруг оси вала ротора и установки в требуемое положение относительно корпуса. К спиральным камерам присоединяют входные патрубки, а также, при необходимости, осевые направляющие аппараты, входные коробки и диффузоры.
Для охлаждения тепловыделяющих частей электропривода предусмотрена самовентиляционная система охлаждения. Она включает центральную кольцевую полость в корпусе статора, сопряженную либо непосредственно с атмосферой, либо с промежуточным резервуаром охлажденного воздуха или газа (см. патент РФ №2172869, кл. F04D 17/08, 2001 г.) - наиболее близкий аналог.
В результате анализа известного центробежного вентилятора необходимо отметить, что он, в отличие от приведенного выше вентилятора, обеспечивает тангенциальную подачу газовой среды (воздуха, газовой смеси) в полость агрегатов, оснащен системой охлаждения основных узлов, однако, система охлаждения не позволяет эффективно охлаждать привод вращения рабочих колес при циркуляции газовой среды высокой температуры в течение длительного времени.
Задачей настоящего изобретения является разработка конструкции центробежной вентиляторной установки, обеспечивающей ее эффективное охлаждение при циркуляции через нее газовой среды высокой температуры под давлением в течение длительного времени.
Указанный технический результат обеспечивается тем, что в центробежной вентиляторной установке, содержащей полый корпус, закрытый по торцам днищами, подводящий и отводящий патрубки, а также крыльчатку, смонтированную в корпусе и кинематически связанную с приводом ее вращения, новым является то, что днища выполнены полыми, снаружи корпуса установлен с зазором кожух, крыльчатка размещена в установленном внутри корпуса кожухе, внутренняя поверхность которого образует с лопатками крыльчатки канал спиральной формы, связанный с отводящим патрубком, установленным на корпусе, подводящий патрубок размещен в одном из днищ и введен в полость кожуха, крыльчатка смонтирована на приводном валу, оснащенном каналами и установленном с возможностью вращения в ступице, закрепленной во втором днище, причем полость зазора между корпусом и кожухом, полости днищ и каналы приводного вала имеют возможность соединения с системой прокачки хладагента.
Сущность изобретения поясняется чертежом, на котором представлена центробежная вентиляторная установка, вид сбоку с частичным осевым разрезом.
Установка конструктивно решена в виде отдельного модуля, который для работы стыкуется с агрегатом, например с печью для термообработки или пайки изделий.
Центробежная вентиляторная установка состоит из полого корпуса 1, преимущественно цилиндрической формы, с фланцами 2 по его торцам.
Снаружи корпуса на нем установлен с зазором кожух 3. Зазор служит для прокачивания через него хладагента для охлаждения корпуса 1.
К торцам корпуса пристыкованы днища 4 и 5 выпуклой формы с фланцами 6 по срезу.
Стыковка корпуса 1 с днищами 4 и 5 осуществляется по их фланцам 2 и 6, а фиксация - посредством крепежных элементов (винтов) 7.
Снаружи днища 4 и 5 закрыты заглушками 8 с образованием полости А в днище 4 и полости Б в днище 5. Каждая из полостей днищ имеет подводящий и отводящий патрубки (позициями не обозначены) для прокачки хладагента. Днища 4 и 5 смонтированы на торцах корпуса таким образом, что их обечайки расположены внутри (в полости) корпуса 1 и обращены друг к другу.
В полости корпуса 1 между днищами смонтирован кожух 9 с размещенной в нем крыльчаткой 10, закрепленной на приводном валу 11. Приводной вал 11 установлен на опорах качения 12 в ступице 13, закрепленной в днище 5. В полости вала 11 выполнены каналы 14 для прокачки хладагента. Привод вращения вала имеет возможность регулирования по частоте вращения, что позволяет задавать режим циркуляции газовой среды изменением частоты вращения крыльчатки.
Для герметизации полости ступицы 13 к ее торцу пристыковано торцевое уплотнение 15. Данное уплотнение может иметь разное исполнение, например, аналогично его выполнению в решении по патенту РФ №2331809.
Кожух 9 может быть закреплен на ступице 13, на днище 5 или прикреплен к корпусу.
В днище 4 установлен подводящий патрубок 16. В корпусе 1 установлен отводящий патрубок 17, вход которого введен в патрубок 18 кожуха 9, образуя канал для прохода газовой среды. Внутренняя поверхность кожуха образует с лопатками крыльчатки канал спиральной формы 19, связанный с отводящим патрубком.
Наиболее целесообразно патрубок 16 и ступицу 13 располагать соосно, а патрубок 17 - перпендикулярно к оси патрубка 16 и ступицы 13.
Конструктивные элементы установки являются известными по своему исполнению, их конструкция не является предметом патентной охраны в настоящей заявке и поэтому их конструктивное выполнение в материалах заявки не раскрыто.
Центробежная вентиляторная установка работает следующим образом.
Работу установки рассмотрим на примере ее функционирования в комплексе с печью для термической обработки (закалки) изделий в циркулирующей газовой среде.
Для работы установку монтируют около печи, патрубок 17 соединяют с газовым вводом печи. Газовый вывод печи соединяют с входом теплообменника (не показан), выход которого соединяют с патрубком 16, создавая тем самым замкнутый контур циркуляции газовой среды: патрубок 17 - рабочее пространство печи - теплообменник - патрубок 16 - полость кожуха 9 со спиральным каналом - патрубок 17.
Полости А и Б днищ 4 и 5, полость между кожухом 3 и наружной поверхностью корпуса 1 и каналы 14 соединяют с системой циркуляции хладагента (не показана).
В рабочую зону печи загружают одно или несколько изделий, подлежащих закалке, нагревают в газовой среде до температуры 1250°С, выдерживают в течение 15 минут и охлаждают. Охлаждение изделия (изделий) осуществляется циркуляцией газовой среды по замкнутому контуру, приведенному выше. Изменение скорости циркуляции газовой среды достигается путем изменения частоты вращения крыльчатки 10. При охлаждении газовая среда через патрубок 1 6 всасывается в кожух 9 и по спиральному каналу 19 через патрубок 17 нагнетается в полость печи.
Газовая среда может циркулировать под давлением, при этом кожух 9 не испытывает нагрузки от избыточного давления.
Для определения температуры газовой среды в полости патрубка 16 установка оснащена датчиком температуры (не показан).
В процессе работы установки ее корпус 1 охлаждается прокачкой через зазор хладагента. Днища охлаждаются прокачкой через их полости А и Б хладагента. Охлаждение вала 12 осуществляется прокачкой хладагента через его каналы 14.
Конструкция установки обеспечивает ее эффективное охлаждение, что позволяет в течение длительного времени обеспечивать циркуляцию газовой среды высокой температуры. Режим подачи газовой среды регулируется изменением частоты вращения крыльчатки, что наиболее просто и удобно. Установка компактна, легко монтируется и демонтируется, ремонтопригодна. Вибрации крыльчатки воспринимаются корпусом установки и ее днищами. Выполнение днищ полыми позволяет увеличить площадь охлаждаемых поверхностей.