PL100854B1 - Lopatka wirnika wentylatora promieniowego o zwiekszonej wytrzymalosci na krawedzi wlotowej i krawedzi splywu - Google Patents

Description

Przedmiotem wynalazku jest lopatka wirnika wentylatora promieniowego, umozliwiajaca prace wirnika przy predkosciach obwodowych przekraczajacych 100 m/s.

W wentylatorach promieniowych wysokoobrotowych o duzym wskazniku szybkobieznosci stosowane sa lopatki profilowane, skladajace sie z dwóch platów blachy stalowej. Przy duzych predkosciach, przekraczaja¬ cych 100 m/s, krawedzie wlotowe lub wylotowe tych lopatek ulegaja odksztalceniom, powodujac poczatkowo deformacje tarczy nakrywajacej co wywoluje nadmierne drgania lozysk a nastepnie czesto prowadzi do calkowitego zniszczenia wirnika.

Znane sa dotychczas sposoby wzmacniania krawedzi lopatek na wlocie za pomoca pelnego preta zwanego noskiem oraz na wylocie przez stosowanie „tepej krawedzi splywu" (patent nr 56961) ki 27 c. 12/01 i patent nr 75960 tj. dodatkowy patent do tego patentu nr 75960. Uzasadnienie celowosci tych rozwiazan opierano na wynikach obliczen wytrzymalosciowych wedlug stosowanej dotychczas metody, zakladajacej ze wypadkowa sila masowa dzialajaca na lopatke przechodzi przez srodek ciezkosci profilu lopatki. Przy takim zalozeniu lopatke traktowano jako belke obciazona ciezarem równomiernie rozlozonym i sztywno zamocowana na obydwu koncach. Wprowadzane dodatkowo elementy konstrukcyjne zwiekszaly wskaznik przekroju na zginanie, a zatem powinny powodowac obnizenie naprezen gnacych na krawedziach. Elementy te jednak powodowaly równiez znaczny wzrost sil masowych, obciazajacych lopatke. Przyjmujac do obliczen wytrzymalosciowych model bardziej zblizony do rzeczywistych warunków pracy lopatki zauwazono, ze lopatka oprócz zginania podlega równiez skrecaniu, które wynika z faktu, ze w ogólnym przypadku punkt przylozenia wypadkowej sil masowych nie pokrywa sie ze srodkiem masy lopatki. Polozenie punktu przylozenia tej sily wzgledem srodka masy wyznacza kierunek dzialania momentu skrecajacego a zatem okresla krawedz lopatki bardziej obciazona, czyli wymagajaca dodatkowego wzmocnienia. Wyniki obliczen wedlug nowego modelu obciazenia lopatki zostaly potwierdzone obserwacja lopatek pracujacych wentylatorów kotlowych i kopalnianych o tepej krawedzi splywu, które ulegly deformacji.2 100 854 Celem wynalazku jest wzmocnienie obciazonej krawedzi lopatki elementem, który nie wywola widocznego zwiekszenia sil masowych a bedzie wstanie przeniesc calkowicie moment skrecajacy. Uzyskano to przez wspawanie dodatkowych zeber wzdluznych przy krawedzi wlotowej lub krawedzi splywu, w zaleznosci od potrzeby wynikajacej z charakteru obciazenia lopatki. Zebra te sa przyspawane do blach powloki lopatki oraz do pierwszego lub ostatniego zebra poprzecznego. Krawedz lopatki wymagajaca dodatkowego wzmocnienia okresla sie z nastepujacych warunków: 1. wzmocnienia wymaga krawedz wlotowa, gdy a > agr poniewaz Mo > O 2. wzmocnienia wymaga krawedz splywu, gdy a < Ogr poniewaz Mo < O 3. krawedzie nie wymagaja dodatkowych wzmocnien, gdy a = agr poniewaz Mo = O.

W powyzszych warunkach oznaczaja: a — rzeczywisty kat pochylenia tarczynakrywajacej k Ogr — graniczny kat pochylenia tarczy nakrywajacej, okreslony jako tg Ogr = bi — szerokosc lopatki nawlocie 2 r2 — promien zewnetrzny lopatki na wirniku M0 — moment skrecajacy, dzialajacy na lopatke wirnika.

Przedmiot wynalazku jest uwidoczniony w przykladzie wykonania na rysunkach, na których fig. 1 .przedstawia lopatke w widoku, fig. 2 — lopatke w przekroju, fig. 3-wirnik w przekroju, fig. 4 — lopatke wirnika obciazona ogólna sila i momentem skrecajacym.

Lopatka profilowana sklada sie z blachy zewnetrznej 1, blachy wewnetrznej 2, rury stanowiacej krawedz .wlotowa 3, poprzecznych zeber wzmacniajacych 4, 5 i 6 oraz zeber wzdluznych 7 lub 8, rozmieszczonych w sposób przedstawiony na fig. 1, w czesci lopatki okreslonej z wyzej podanych warunków, to jest zaleznie od kata pochylenia tarczy nakrywajacej wirnika. Typowy ksztalt tarczy nakrywajacej wirnika o kacie pochylenia uwidoczniony jest na fig. 3. Zadaniem usztywnien poprzecznych jest utrzymanie zalozonej odleglosci pomiedzy blachami, które przejmuja calkowite obciazenie lopatki momentem zginajacym, natomiast zebra wzdluzne na krawedzi wlotowej lub na krawedzi splywu przeznaczone sa do przeniesienia momentu skrecajacego.

Z przedstawionego na fig. 4 rozkladu obciazenia wynika, ze lopatki wirnika wedlug fig. 3 z tarcza nakrywajaca o malym kacie nachylenia powinny posiadac tylko wzmocnienia wzdluzne na krawedzi splywu, natomiast lopatki wirnika z tarcza nakrywajaca o duzym kacie nachylenia powinny posiadac wzmocnienia wzdluzne tylko na krawedzi wlotowej. Przedstawiona konstrukcja lopatki wirnika nie wywoluje zmian parametrów przeplywowych wentylatora. s

Claims (2)

Zastrzezenia patentowe

1. Lopatka wirnika wentylatora promieniowego o zwiekszonej wytrzymalosci na krawedzi wlotowej, wykonana z dwóch wygietych platów blachy, przymocowana do plaskiej tarczy nosnej i do tarczy nakrywajacej bi o kacie nachylenia a wiekszym od Ogr obliczonego ze wzoru: tgagr = —, znamienna tym, ze krawedz wlotowa wzmocniona jest conajmniej jednym zebrem wzdluznym (7) od noska (3) do pierwszego zebra poprzecznego (5), sztywno polaczonym z blachami zewnetrznymi (1) i (2) profilu lopatki.

2. Lopatka wirnika wentylatora promieniowego o zwiekszonej wytrzymalosci na krawedzi splywu, wykonana z dwóch wygietych platów blachy, przymocowana do plaskiej tarczy nosnej i do tarczy nakrywajacej bi o kacie nachylenia a mniejszym od agr obliczonego ze wzoru: tgc^r = —, znamienna, tym, ze krawedz splywu wzmocniona jest conajmniej jednym zebrem wzdluznym (8) od krawedzi splywu do ostatniego zebra poprzecznego f6), sztywno polaczonym z blachami zewnetrznymi (1) i (2) profilu lopatki.100 854 r n u A-A Fig.i Fig.Z bx. ., V / fgJ