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 цилиндрический 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 (патент РФ №2061907, кл. F04D 19/00, 1996 г.). Недостатком этого осевого вентилятора являются значительные радиальные габариты вентилятора, вызванные необходимостью размещения фланца электродвигателя внутри втулки.
Этого недостатка в значительной степени лишен осевой вентилятор, содержащий корпус в виде цилиндрический оболочки и размещенной в ней втулки с радиальными выступами, внутри которой установлен электродвигатель с наружной цилиндрической поверхностью с канавкой на ней и равномерно размещенными в канавке n вкладышами, контактирующими своими торцевыми поверхностями со втулкой, а также рабочее колесо, установленное на валу электродвигателя (патент РФ №2235910, кл. F04D 19/00, 2002 г.), выбранный в качестве прототипа. На участке цилиндрической поверхности электродвигателя между канавкой и торцом электродвигателя со стороны вала установлено прижимное кольцо, снабженное упором, при этом винты размещены в аксиальных отверстиях, выполненных в прижимном кольце и вкладышах, и обращены головками в сторону рабочего колеса.
Недостатком этого осевого вентилятора являются все-таки значительные радиальные габариты втулки, вызванные необходимостью размещения крепящих прижимное кольцо винтов между наружной цилиндрической поверхностью электродвигателя и наружной поверхностью втулки с выступами. Значительные радиальные габариты вентилятора ограничивают его применение в изделиях авиационной и ракетной техники из-за значительной плотности их компоновки.
Задачей, решаемой заявленным изобретением, является уменьшение радиальных габаритов.
Эта задача решается за счет того, что в известном осевом вентиляторе, содержащем корпус в виде цилиндрический оболочки и размещенной в ней втулки с радиальными выступами, внутри которой установлен электродвигатель с наружной цилиндрической поверхностью с канавкой на ней и равномерно размещенными в канавке n вкладышами, контактирующими своими торцевыми поверхностями со втулкой, а также рабочее колесо, установленное на валу электродвигателя, при этом наружная цилиндрическая поверхность электродвигателя контактирует с внутренней поверхностью втулки, согласно изобретению на втулке со стороны рабочего колеса выполнены n пазов, угловая ширина каждого из которых равна или превышает угловую ширину соответствующего вкладыша, наиболее удаленные от рабочего колеса поверхности пазов втулки выполнены лежащими в одной плоскости, перпендикулярной оси электродвигателя, вкладыши контактируют своими торцевыми поверхностями с указанными поверхностями пазов, на наружной поверхности втулки со стороны ближайшего к рабочему колесу торца выполнена проточка шириной не менее чем расстояние от этого торца до наиболее удаленных от рабочего колеса поверхностей пазов, на наружной поверхности проточки установлено закрывающее пазы кольцо с наружным диаметром, равным наружному диаметру цилиндрической части втулки, а на внутренней поверхности втулки со стороны рабочего колеса посредством резьбового соединения установлена гайка, опирающаяся на торцевую поверхность электродвигателя и поджимающая посредством электродвигателя вкладыши к наиболее удаленным от рабочего колеса поверхностям пазов.
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 цилиндрический оболочки 2 и размещенной в ней втулки 3 с радиальными выступами 4, закрепленной в оболочке 2 посредством винтов 5. Внутри втулки 3 установлен электродвигатель 6 с наружной цилиндрической поверхностью 7 с канавкой 8 на ней, в которой равномерно размещены n (в данном примере конкретного исполнения - 3) вкладышей 9, контактирующих своими торцевыми поверхностями 10 со втулкой 3. На валу электродвигателя 6 установлено рабочее колесо 11. Наружная цилиндрическая поверхность 7 электродвигателя 6 контактирует с внутренней поверхностью 12 втулки 3. На втулке 3 со стороны рабочего колеса 11 выполнены n (в данном примере конкретного исполнения - 3) пазов 13. Наиболее удаленные от рабочего колеса поверхности 14 пазов 13 втулки 3 выполнены лежащими в одной плоскости 15, перпендикулярной оси 16 электродвигателя 6. Вкладыши 9 контактируют своими торцевыми поверхностями 10 с указанными поверхностями 14 пазов 13, выполненных на втулке 3. На наружной поверхности 17 втулки 3 со стороны ближайшего к рабочему колесу 11 торца 18 выполнена проточка 19 шириной H не менее чем расстояние h от этого торца до наиболее удаленных от рабочего колеса 11 поверхностей 14 пазов 13. На наружной поверхности проточки 19 установлено закрывающее пазы 13 кольцо 20 с наружным диаметром, равным наружному диаметру цилиндрической части втулки 3, кольцо 20 фиксируется к торцу втулки 3 винтами 21. На внутренней поверхности 22 втулки 3 со стороны рабочего колеса 11 посредством резьбового соединения установлена гайка 23, опирающаяся на торцевую поверхность 24 электродвигателя 6 и поджимающая посредством электродвигателя 6, а именно торцом 25 канавки 8, вкладыши 9 к наиболее удаленным от рабочего колеса 11 поверхностям 14 пазов 13. Противоположный валу торец электродвигателя 6 закрыт кожухом 26, закрепленным посредством резьбового соединения на втулке 3. Угловая ширина S каждого из пазов 13 равна или превышает угловую ширину s соответствующего вкладыша 9.
Осевой вентилятор работает следующим образом. При включении электродвигателя 6 начинает вращаться колесо 11, создавая поток воздуха. При этом аксиальное усилие от гайки 23 через торец 24 электродвигателя 6 и его корпус передается на торец 25 канавки 8 и воспринимаются через размещенные в канавке 8 вкладыши 9 наиболее удаленными от рабочего колеса поверхностями 14 пазов 13 втулки 3, контактирующими с торцевыми поверхностями 10 вкладышей 9. Таким образом обеспечивается беззазорное закрепление электродвигателя 6 к втулке 3. Неизменное положение вкладышей 9 в канавке 8 обеспечивается внутренней поверхностью кольца 20, не позволяющей вкладышам 9 выйти из канавки 8. Условие H≥h обеспечивает положение, при котором вкладыши всегда лежат в зоне, ограниченной снаружи внутренним диаметром кольца 10. Оптимальное количество вкладышей n равно двум, т.к. это снижает трудоемкость изготовления пазов на втулке, при n=1 беззазорная фиксация электродвигателя практически невозможна, поскольку электродвигатель будет прижат в одной точке, что не устраняет возможности вращения его относительно этой точки, хотя и в очень ограниченном диапазоне, определяемом полями допусков наружной поверхности 7 электродвигателя 6 и внутренней поверхности 22 втулки 3. Несмотря на малость этих возможных угловых колебаний, высокие уровни вибрационных нагрузок, характерные для этапа выведения изделий космической техники на орбиту, могут ограничивать использование предлагаемого изобретения при n=1, конкретный выбор числа n определяется обычными методами проектирования. В приведенном примере конкретного выполнения корпус 1 выполнен сборным из цилиндрической оболочки 2 и втулки 3 с выступами 4, однако он может быть изготовлен и в виде единой детали, поэтому в формуле изобретения использован обобщающий признак «корпус в виде цилиндрический оболочки и размещенной в ней втулки с радиальными выступами». Равенство наружных диаметров кольца 20 и втулки 3, а также то, что пазы 13 полностью закрыты кольцом 4, обеспечивает отсутствие дополнительных аэродинамических потерь. Условие «угловая ширина каждого из пазов равна или превышает угловую ширину соответствующего вкладыша» является необходимым и достаточным для обеспечения установки вкладышей в канавку внутри пазов.
В результате использования изобретения существенно снижаются радиальные габариты осевого вентилятора, устраняется присутствовавшая в прототипе необходимость размещения крепежных винтов между наружными поверхностями втулки и электродвигателя. В описании прототипа (патент РФ №2235910, кл. F04D 19/00, 2002 г.) показано, что при диаметре цилиндрической поверхности электродвигателя 50 мм минимально допустимый диаметр втулки составит 62 мм. В предложенной же конструкции диаметр втулки может быть снижен до 54 мм (наружный диаметр выступов и внутренний диаметр закрывающего их кольца составляет 52 мм, наружный диаметр кольца - 54 мм.
Таким образом, снижение наружного диаметра втулки 3 составит 8 мм, или 12,9%. Указанные преимущества позволяют рекомендовать заявленное решение к использованию в агрегатах космической техники.