ОСЕВОЙ ШАХТНЫЙ ВЕНТИЛЯТОР ГЛАВНОГО ПРОВЕТРИВАНИЯ

Настоящая полезная модель относится к шахтному оборудованию, обеспечивающему проветривание шахты при горной выработке, в особенности - удаление из нее газов, пыли и вредных веществ.
Известна полезная модель «Осевой шахтный вентилятор главного проветривания встречного вращения» (Патент РФ №43629, МКИ F24H 1/20, опубл. 2005.01.27), содержащая электродвигатель, вентиляционную трубу, и рабочее колесо с лопатками. Рабочее колесо установлено непосредственно на валу электродвигателя, а вентиляционная труба расположена с внешней стороны от электродвигателя и рабочего колеса. Электродвигатель, вентиляционная труба и рабочие колеса двух соосно установленных вентиляторов образуют двухступенчатый вентилятор, в котором два рабочих колеса расположены вблизи друг к другу и
вращаются в противоположных направлениях, а соответствующие торцы вентиляционных труб соединены вместе.
Есть вариант, по которому электродвигатель окружен взрывобезопасным корпусом, а указанная вентиляционная труба крепится к внешней стороне корпуса с помощью радиальной пластины.
Есть еще вариант, по которому на соединенных друг с другом торцах вентиляционных труб установлены отражающие кольца.
Имеется и еще вариант, по которому соотношение диаметров рабочих колес второй и первой ступеней составляет от 1,02 до 1,20. При этом вентиляционная труба второй ступени вентилятора имеет коническую форму.
В реальной конструкции этого известного осевого шахтного вентилятора главного проветривания лопатки рабочих колес имеют каплевидную форму и сборную стальную конструкцию (хвостовик - боковая сторона лопатки - дно лопатки) на заклепках.
Эта известная полезная модель выбирается в качестве прототипа, так как имеет наибольшее число существенных признаков, совпадающих с существенными признаками заявляемой полезной модели, и направлена на решение той же задачи, которую решает и заявляемая полезная модель. Кроме того, прототип реально изготавливается и поставляется на многие шахты России, на которых и работает.
Однако прототип имеет существенные недостатки, а именно:
недостаточно высокий КПД и низкую производительность, что обусловлено:
- разностью в размерах диаметров рабочих колес;
- выполнением лопастей каплевидной формы;
- креплением электродвигателя к корпусу вентиляционной трубы с помощью пластины, которая не учитывает аэродинамических особенностей вентиляционной трубы;
- отсутствием возможности регулирования расстояния между двумя ступенями вентилятора;
- наличием турбулентного, жесткого потока воздуха, который необходимо выравнивать, чтобы равномерно подавать в шахту.
Задачей настоящей полезной модели является улучшение известной конструкции осевого шахтного вентилятора главного проветривания с достижением следующих технических результатов:
- повышение КПД;
- увеличение производительности;
- обеспечение плавности подачи воздушного потока.
Поставленная задача решена следующим образом. В известном осевом шахтном вентиляторе главного проветривания, содержащем соосно установленные вентиляторы, образующие схему двухступенчатого осевого вентилятора встречного вращения, в котором каждая ступень имеет вентиляционную трубу, электродвигатель во взрывобезопасном собственном корпусе с элементом своего крепления к вентиляционной трубе, рабочее колесо с лопатками, установленное непосредственно на валу, при этом вентиляционные трубы соединены через торцы, а лопатки рабочих колес имеют соответствующую форму, согласно настоящей полезной модели, в качестве вентиляционной трубы применена аэродинамическая оболочка, выполненная из металла, электродвигатель помещен в капсюль, который имеет форму, соответствующую аэродинамической оболочке, и присоединен к ее внутренней стороне посредством элемента крепления электродвигателя, выполненного в виде набора опор с аэродинамическими формами, которые равномерно распределены по поверхности капсюля, торцы аэродинамических оболочек первой и второй ступеней соединены друг с другом через проставку, выполняющую функции добавителя компрессии и выравнивателя воздушного потока, диаметры рабочих колес первой и второй ступеней выполнены одинакового размера, а их лопасти имеют форму, отличную от
каплевидной формы, например, изогнуто-секторально-трехмерно-ортогональную.
Такое новое техническое решение позволяет создать новый осевой шахтный вентилятор главного проветривания, обеспечивающий достижение следующих технических результатов:
- повышение КПД вентилятора;
- увеличение производительности;
- обеспечение плавности подачи воздушного потока. Кроме того, позволяет упростить техническое обслуживание. Это достигается наличием существенных отличительных от прототипа признаков:
- применена аэродинамическая оболочка, выполненная из металла, например, из стали или иного прочного сплава, что позволяет улучшить условия формирования и перемещения воздушного потока внутри нее;
- электродвигатель во взрывобезопасном собственном корпусе помещен в капсюль, имеющий аэродинамическую форму, которая согласована с формой аэродинамической оболочки, а сам капсюль расположен внутри нее и параллельно ей, что также способствует лучшим условиям перемещения воздушного потока внутри аэродинамической оболочки;
- применен набор опор, имеющих аэродинамическую форму и равномерно распределенных для соединения капсюля с внутренней поверхностью аэродинамической оболочки, что увеличивает аэродинамический эффект;
- торцы аэродинамических оболочек соединены через проставку - добавитель компрессии и выравниватель воздушного потока, которая создает дополнительное пространство между вентиляторами и позволяет регулировать расстояние между торцами, например, до 250 мм. Это обеспечивает увеличение давления без увеличения мощности двигателя, без изменения конструктивных размеров рабочих колес и со стабильным плавным переходом завихрений, возникающих на выходе с рабочих колес, в воздушный равномерный поток, направляемый в шахту;
- диаметры рабочих колес первой и второй ступеней выполнены одинакового размера, что приводит к плавному и равномерному созданию потока воздуха в начальный период работы и к стабилизации его на выходе из вентилятора;
- лопасти рабочих колес имеют форму, отличную от каплевидной формы, например, изогнуто-секторально-трехмерно-ортогональную, что увеличивает производительность вентилятора, как минимум, на двадцать -тридцать процентов, и одновременно снижает шум, продлевает срок службы вентилятора;
- лопасти рабочих колес выполнены из сплава, в частности, из аэролита, и представляют собой изделия, образованные способом литья, что упрощает конструкцию колеса и повышает ее технологичность.
Таким образом, упомянутые технические результаты достигнуты за счет изменений и применений аэродинамических форм в конструкции вентилятора, а также введением регулируемого расстояния между торцами аэродинамических оболочек.
Заявитель провел патентно-информационный поиск. Он показал, что заявляемая совокупность существенных признаков не известна. Поэтому данную полезную модель можно считать новой.
Техническая сущность заявляемой полезной модели поясняется чертежом, где:
Фиг.1 - общий вид предлагаемого осевого вентилятора главного проветривания;
Фиг.2 - часть соединения торцов аэродинамических оболочек двух ступеней упомянутого вентилятора.
Практическая применимость заявляемой полезной модели поясняется ниже следующим описанием.
Осевой шахтный вентилятор главного проветривания содержит соосно установленные вентиляторы 1 и 2, которые образуют схему двухступенчатого осевого вентилятора встречного вращения (Фиг.1, 2). В
1
нем каждая ступень 3 и 4 имеет вентиляционную трубу 5, электродвигатель 6 во взрывобезопасном собственном корпусе 7, рабочее колесо 8 с лопатками 9, установленное непосредственно на валу электродвигателя 6 (Фиг.1). В качестве вентиляционной трубы 5 применена аэродинамическая оболочка, выполненная из металла, например, из стали. Электродвигатель 6 помещен в капсюль 10, который имеет форму, соответствующую форме аэродинамической оболочки 5 (на чертеже не показано), и присоединен к ее внутренней стороне посредством элемента крепления 11 электродвигателя 6, выполненного в виде набора опор с аэродинамической формой (на чертеже не показано). Опоры 11 равномерно распределены по поверхности капсюля 10 и одним концом соединены с ней, а другим - с внутренней поверхностью аэродинамической оболочки 5. Электродвигатели 6 расположены соосно, т.е. на одной оси O-O навстречу друг другу, и соответственно рабочие колеса 8 вращаются навстречу друг другу в противоположных направлениях. Торцы 12 аэродинамических оболочек 5 первой и второй ступеней 3 и 4 соединены друг с другом через проставку 13, выполняющую функции добавителя компрессии и выравнивателя воздушного потока (Фиг.1, 2). Проставка 13 может изменять свою длину (на чертеже не показано). Диаметры рабочих колес 8 первой и второй ступеней 3 и 4 выполнены одинакового размера. Это позволяет равномерно (без завихрений и помпажа) подавать воздушный поток. Лопасти 9 рабочих колес 8 имеют изогнуто-секторально-трехмерно-ортогональную форму, которая отличается от каплевидной формы (на чертеже не показано). С их помощью регулируется производительность, а напор воздуха - посредством поворота лопастей в горизонтальной плоскости на определенный угол (на чертеже не показано). Лопасти 9 представляют собой литые конструкции, выполненные, например, из аэролита, масса которого близка к алюминиевым сплавам. В результате уменьшается масса рабочего колеса, снижаются нагрузки на подшипники
рабочего колеса и электродвигателя, увеличивается КПД вентилятора. Аэродинамическая оболочка первой и второй ступеней имеет одинаковый диаметры. Она служит основным корпусом всей установки данного осевого вентилятора главного проветривания. На выходе одной из ступеней к аэродинамической оболочке посредством фланцевого соединения (в зависимости от схемы проветривания) обязательно устанавливается выпрямитель потока. Он отвечает за направление воздушного потока без возникновения завихрений (на чертеже не показано).
Таким образом, в конструкции предлагаемого осевого шахтного вентилятора главного проветривания применено встречное вращение рабочих колес двух ступеней. Эти колеса приводятся в движение электродвигателем со взрывозащитным корпусом, который расположен в капсюле. Направление вращения двух лопаток противоположное. Если смотреть на рабочее колесо первой ступени, то оно вращается по часовой стрелке, а рабочее колесо второй ступени - против часовой стрелки. Воздух всасывается в рабочее колесо первой ступени, передает ему свою энергию и выходит из рабочего колеса второй ступени. Рабочее колесо второй ступени со статором работает в качестве простого вентилятора осевого потока. Предлагаемый осевой шахтный вентилятор главного проветривания обладает повышенной производительностью по сравнению с прототипом.