Oblast techniky
Vynález se týká zařízení k reverzaci směru proudění v axiálních ventilátorech při větrání v dopravních tunelech, v halách letišť a nádraží, hlubinných dolech a v provozech chemických podniků za podmínek havárií zejména požárů. Zařízení slouží k jednorázové reverzaci pomocí natočení statorových lopatek za podmínky změny smyslu otáčení oběžného kola.
Dosavadní stav techniky
Ventilátory se obecně používají k dopravě vzdušin. Podle konstrukce se rozlišují na axiální a radiální. U axiálních ventilátorů proudí vzdušina ve směru osy rotace oběžného kola. Ventilátor se skládá z axiálního lopatkového stupně, vstupní dýzy nebo komory a difuzoru. Axiální lopatkový stupeň je tvořen rotorovou a statorovou lopatkovou řadou. Před rotorovou řadou bývá řada vstupních statorových lopatek. Práce se předává proudící vzdušině v rotorové lopatkové řadě. Ta se otáčí pomocí hřídele spojeného s elektromotorem.
Axiální ventilátory se velmi často aplikují při větrání dopravních tunelů, hal nádraží a letišť, hlubinných dolů, chemických provozů apod. V havarijních situacích např. při požáru je nutné rychle změnit směr proudění, aby bylo možné odsát tvořící se spaliny z větraných prostor.
Reverzace proudění ve ventilátoru se provádí několika způsoby. Technické řešení podle vynálezu se týká nej častějšího způsobu, kdy se mění směr otáčení rotorové řady a natáčí se lopatky statorové řady. Účelem natočení statorových lopatek je potřebná změna vstupního úhlu proudu rotorových lopatek, aby bylo dosaženo co možná největšího objemového průtoku vzdušiny v tomto režimu práce ventilátoru.
Pro dosažení požadovaného přírůstku tlaku ventilátoru má statorová řada obvykle hodnotu poměrné rozteče lopatek (poměr délek rozteče a tětivy, s/c) menší než jedna, zejména u náboje lopatkového stupně. Z tohoto důvodu není možné při reverzaci natočit jednorázově tyto statorové lopatky na požadovanou hodnotu nastavení. Je nutné tuto operaci provést postupně na dvakrát či na třikrát. Přitom se natáčí zvlášť liché a sudé lopatky statorové řady.
Přechod ze základního chodu stroje na reverzní musí však být jednoduchý kvůli vysoké spolehlivosti a co možná nejrychlejší. Proto stávající postup reverzace je nevyhovující.
Podstata vynálezu
Uvedený nedostatek odstraňuje do značné míry zařízení pro reverzaci proudění v axiálním ventilátoru při větrání pomocí natáčení statorových lopatek. Technické řešení podle vynálezu se týká nejčastějšího způsobu, kdy se mění směr otáčení rotorové řady a natáčí se lopatky statorové řady. Jsou aplikovány speciální dělené statorové lopatky, kdy k jejich přestavení dochází jednorázově.
Statorová lopatka je rozdělena do dvou částí. První, pohyblivá, je vytvořena ze zakřiveného dílu. Druhá, pevná část, je tvořena rovným materiálem, kupř. plechem.
Během základního chodu ventilátoru obě části na sebe navazují a tvoří jeden celek. Statorová řada sestavená z těchto lopatek otáčí proud vzdušiny do osového směru v tomto základním režimu práce.
- 1 CZ 306953 B6
Při reverzaci proudění se pohyblivá část statorové lopatky přestaví jednorázově tak, aby byl otočen proud vzduchu do požadovaného směru. Otočná část lopatky je navržena tak, že má hodnotu tětivy menší než rozteč lopatek ve statorové řadě, takže je možné tuto operaci provést. Pohybem otočné části lopatky se vytvoří z jedné statorové lopatkové řady pro základní chod stroje dvě řady lopatek pro reverzní chod.
Objasnění výkresů
Technické řešení bude blíže osvětleno pomocí obrázků.
Na obr. 1 je znázorněn axonometrický pohled na lopatkový stupeň axiálního ventilátoru. Obr. 2 ukazuje meridiální řez osovým ventilátorem s lopatkovými mřížemi vstupní, rotorové a statorové řady při základním a reverzním chodu. Z obr. 3 je zřejmá funkce zařízení pro reverzaci proudění v axiálním ventilátoru s aplikací nové dělené statorové lopatky. Obr. 4 ukazuje lopatkování axiálního ventilátorového stupně v reverzním chodu.
Příklady uskutečnění vynálezu
Zařízení pro reverzaci proudění je aplikováno na axiálním ventilátoru podle obr. 1 složeného z řady vstupních statorových lopatek I, rotorových 2 a statorových lopatek 3. Rotorové lopatky jsou upevněny v náboji 5, který rotuje kolem osy 4. Je vyznačen směr proudění vzdušiny v základním chodu stroje.
Obr. 2 zobrazuje ve své horní části meridiální řez, a to řez rovinou procházející osou rotace 4 ventilátorovým stupněm. Ve spodní části obrázku c. 2 jsou také nakresleny profily všech tří lopatkových řad v podmínkách základního a reverzního chodu ventilátoru. Ty leží na rozvinutém válcovém řezu uprostřed výšky lopatek.
Vstupní statorová řada lopatek 1 je tvořena přímými plechy o konstantní délce tětivy. Rotorová lopatka 2 je vytvořena z aerodynamického profilu. Rotorové lopatky jsou připevněny k rotujícímu disku 5.
Znázorněná statorová lopatka 3 na obr. 1 a 2, je vytvořena z plechu. Skládá se z pohyblivé 3a a pevné části 3b, jak je zřejmé z obr. 2. Pohyblivá část lopatky 3a se otáčí kolem osy 6. U otočné části statorové lopatky 3a má střednice kruhový tvar. Nepohyblivá část 3b je vyrobena z přímého plechu.
Při základním chodu proud vzdušiny postupuje směrem od vstupní statorové řady 1 směrem k statorové řadě 3. Statorová lopatka tvoří jeden celek viz obr. 1 a 2.
Při reverzním chodu ventilátoru je pohyb vzdušiny opačný, tedy od statorové řady 3 k vstupní statorové řadě f Opačný pohyb vzdušiny je způsoben změnou smyslu rotace rotorové řady 2 a pomocí přestavení lopatek statorové řady 3. To je zřejmé z obrázků č. 2, 3 a 4.
Způsob přestavení nové dělené lopatky dle technického řešení podle vynálezu při reverzaci chodu ventilátoru je patrný z obr. 3, kde jsou uvedeny polohy obou částí statorové lopatky 3a, 3b v základním a reverzním chodu stroje a při jejím přestavování.
Na obr. 4 je znázorněn pohled na lopatkování axiálního ventilátoru při reverzním chodu. Zde jsou zobrazeny dvě statorové řady lopatek 3a, 3b.
Aerodynamické vlastnosti axiálního ventilátoru v základním a reverzním chodu byly teoreticky (metoda CFD) a experimentálně vyšetřovány na modelovém ventilátoru o průměru 600 mm při
-2 CZ 306953 B6 užití navrhovaného technického řešení podle vynálezu. Bylo prokázáno, že technické řešení má deklarované vlastnosti. Tedy je možné je využít při stavbě axiálních ventilátorů pro větrání s možností reverzace při havarijních stavech např. při požárech.
Průmyslová využitelnost
Technické řešení podle vynálezu je možné využít při stavbě axiálních ventilátorů pro větrání s možností reverzace při havarijních stavech, např. při požárech, při větrání v dopravních tunelech, v halách letišť a nádraží, hlubinných dolech a v provozech chemických podniků za podmínek havárií zejména požárů. Zařízení slouží k jednorázové reverzaci pomocí natočení statorových lopatek za podmínky změny smyslu otáčení oběžného kola.