RU2123139C1

RU2123139C1 - Fan for cooling tower

Info

Publication number: RU2123139C1
Application number: RU96110332A
Authority: RU
Inventors: В.Л. Федяев; Н.М. Якупов; Р.Г. Нуруллин; С.Л. Реутов; М.М. Ястребов; Ю.А. Киреев; А.П. Комиссаров; Е.В. Якимов; А.А. Шишкин; А.Н. Хисматуллин
Original assignee: Товарищество с ограниченной ответственностью "ВЕНТ"
Priority date: 1996-05-22
Filing date: 1996-05-22
Publication date: 1998-12-10

Abstract

FIELD: pumping working medium through cooling towers. SUBSTANCE: spars of fan blades are coupled integral with hub. Adjacent spars of adjacent blades are fastened together and unit of their attachment is connected with hub. If number of spars of one blade is odd, attachment unit of adjacent spars is connected with hub by means of interconnection strip. If number of spars is even, no interconnection strip is required. In this case, fan is driven through internal gearing whose drive wheel is located eccentrically. Adjacent spars may change into one another at bend. EFFECT: improved strength characteristics of fan impeller. 5 cl, 7 dwg

Description

Изобретение относится к теплоэнергетике и может быть использовано в вентиляторных градирнях. The invention relates to a power system and can be used in fan cooling towers.

Известны гидровентиляторы для градирни, содержащие корпус-обечайку, внутри которой на подводящем воду трубопроводе закреплена с возможностью вращения ось с лопастями, имеющими реактивные форсунки, причем гидровентилятор снабжен также крыльчатками, установленными на кронштейнах. Кронштейны жестко соединены с осью лопастей и размещены в зоне струй реактивных форсунок [1]. Known hydraulic fans for a cooling tower, containing a shell-shell, inside of which an axis with blades having reactive nozzles is mounted for rotation with a rotary nozzle, the fan also equipped with impellers mounted on brackets. The brackets are rigidly connected to the axis of the blades and placed in the area of the jets of jet nozzles [1].

Однако известные вентиляторы для градирни испытывают значительные нагрузки как статические, так и динамические. В связи с этим к прочностным характеристикам вентиляторов предъявляются повышенные требования. В конструкции гидровентилятора не раскрыты, а следовательно, и не предусмотрены средства повышения прочностных свойств объекта. However, the known cooling tower fans experience significant loads, both static and dynamic. In this regard, increased strength requirements are imposed on the strength characteristics of fans. In the design of the hydraulic fan are not disclosed, and therefore, there are no means to increase the strength properties of the object.

Известны также рабочие колеса осевого вентилятора, содержащие полую ступицу и закрепленные на ней полые лопатки с заглушками на периферии, причем на ступице выполнены отверстия, сообщающие полость каждой лопатки с полостью ступицы и имеющие площадь, составляющую 0,3-0,1% от площади наружной поверхности лопатки [2]. Also known are impellers of an axial fan containing a hollow hub and hollow blades fixed to it with plugs on the periphery, with holes made on the hub communicating the cavity of each blade with the hub cavity and having an area of 0.3-0.1% of the outer area the surface of the scapula [2].

Известные вентиляторы обладают следующими недостатками:
а) конструктивное исполнение лопаток рассчитано на малогабаритные вентиляторы и не применимо в качестве вентиляторов градирни, где диаметр рабочего колеса достигает нескольких метров;
б) полые лопатки не имеют внутреннего каркаса, что снижает жесткостные и прочностные характеристики как лопаток, так и ступицы вентилятора, а следовательно, рабочего колеса в целом;
в) во избежание возникновения нагрузок от колебаний лопаток в ступице выполнены отверстия, что дополнительно снижает прочность ступицы;
г) конструкция ступицы не позволяет добиться рациональной подачи крутящего момента от привода к рабочему колесу;
д) вентилятор обладает высокой материалоемкостью (для случая его использования в качестве вентилятора градирни больших габаритов потребуется увеличение жесткостных характеристик рабочего колеса, что повлечет значительное утолщение обечайки лопаток);
е) для сохранения формы поверхности и обеспечения прочностных характеристик лопаток больших размеров возникает потребность в продольно-поперечном наборе, то есть каркасе.Known fans have the following disadvantages:
a) the design of the blades is designed for small fans and is not applicable as cooling tower fans, where the impeller diameter reaches several meters;
b) hollow blades do not have an internal frame, which reduces the stiffness and strength characteristics of both the blades and the fan hub, and therefore the impeller as a whole;
c) in order to avoid the occurrence of loads from vibrations of the blades in the hub, holes are made, which further reduces the strength of the hub;
d) the design of the hub does not allow a rational supply of torque from the drive to the impeller;
e) the fan has a high material consumption (for the case of its use as a fan of a large-sized cooling tower, an increase in the stiffness of the impeller will be required, which will entail a significant thickening of the shell of the blades);
f) in order to maintain the surface shape and ensure the strength characteristics of large blades, a need arises for a longitudinal-transverse set, that is, a frame.

Известен также вентилятор, содержащий корпус, обечайку, ось со ступицей, лопасти с лонжеронами и нервюрами [3]. Also known is a fan containing a housing, a shell, an axle with a hub, blades with spars and ribs [3].

Однако известный вентилятор имеет низкие прочностные характеристики и не приспособлен для применения в градирнях. However, the known fan has low strength characteristics and is not suitable for use in cooling towers.

Задачами (целью) настоящего изобретения являются повышение прочностных характеристик и достижение более рациональной передачи крутящего момента от привода к каркасу рабочего колеса. The objectives (goal) of the present invention are to increase the strength characteristics and achieve a more rational transmission of torque from the drive to the impeller frame.

Указанные задачи достигаются тем, что в вентиляторе для градирни, содержащим корпус, обечайку, ось со ступицей, лопасти с лонжеронами и нервюрами, лонжероны жестко состыкованы со ступицей в одно целое, а кроме того, смежные лонжероны соседних лопастей жестко скреплены друг с другом и соединены непосредственно со ступицей. Соединение узла стыковки смежных лонжеронов соседних лопастей со ступицей в варианте непарного числа лонжеронов при наличии центрального лонжерона осуществлено через перемычки, которые расположены радиально и подведены к ступице в виде звездочки. В варианте парного числа лонжеронов в одной лопасти смежные лонжероны соседних лопастей соединены со ступицей без перемычки. Лонжероны могут с изгибом переходить друг в друга, представляя одно целое. В последнем случае (втором варианте) появляется возможность увеличения диаметра ступицы без ущерба прочностным характеристикам каркаса, что позволяет осуществить привод вентилятора через эксцентрично расположенную относительно оси вращения шестерню привода, находящуюся в зацеплении с размещенным внутри втулки колесом. These tasks are achieved by the fact that in the fan for the cooling tower, containing a housing, a shell, an axis with a hub, blades with spars and ribs, the spars are rigidly docked with the hub as a whole, and in addition, adjacent spars of adjacent blades are rigidly fastened to each other and connected directly with the hub. The connection of the docking unit of adjacent spars of adjacent blades with the hub in the variant of an unpaired number of spars in the presence of a central spar is made through jumpers, which are located radially and connected to the hub in the form of an asterisk. In the embodiment of a pair of spars in one blade, adjacent spars of adjacent blades are connected to the hub without a bridge. Spars can bend into each other, representing one whole. In the latter case (the second option), it becomes possible to increase the diameter of the hub without affecting the strength characteristics of the frame, which allows the fan to be driven through the drive gear eccentrically located relative to the axis of rotation, which is engaged with the wheel located inside the sleeve.

На фиг. 1 представлена вентиляторная градирня и показано размещение вентилятора в случае наиболее распространенной схемы исполнения (уменьшено);
на фиг. 2 представлен вентилятор градирни с четырьмя лопастями, каждая лопасть которого имеет непарное число лонжеронов;
на фиг.3 - то же, при числе лопастей равном шести;
на фиг. 4 - трехлопастной вентилятор с парным числом лонжеронов каждой лопасти;
на фиг.5 - шестилопастной вентилятор с парным числом лонжеронов в каждой лопасти;
на фиг.6 показан поперечный разрез лопасти;
на фиг.7 - фрагмент лопасти вентилятора.In FIG. 1 shows a fan cooling tower and shows the location of the fan in the case of the most common design (reduced);
in FIG. 2 shows a fan of a cooling tower with four blades, each blade of which has an unpaired number of side members;
figure 3 is the same, with the number of blades equal to six;
in FIG. 4 - three-bladed fan with a pair of spars of each blade;
figure 5 - six-blade fan with a pair of spars in each blade;
figure 6 shows a cross section of the blade;
7 is a fragment of a fan blade.

Вентиляторная градирня состоит из корпуса 1, опорной части 2 и водосборного бассейна 3. Внутри корпуса 1 градирни смонтирована оросительная система 4, водораспределитель 5 и каплеуловитель 6. Обычно вентилятор 7 располагают в зоне горловины градирни и устанавливают на центральной стойке 8, хотя он может быть размещен и в других местах градирни с учетом принятой схемы исполнения градирни или специфических особенностей ее конструкции. The cooling tower consists of a casing 1, a supporting part 2 and a drainage basin 3. Inside the casing 1 of the cooling tower, an irrigation system 4, a water distributor 5 and a droplet eliminator 6 are mounted. Typically, the fan 7 is located in the neck area of the cooling tower and is installed on the central rack 8, although it can be placed and in other places of the cooling tower, taking into account the adopted design of the cooling tower or the specific features of its design.

Вентилятор градирни выполнен многолопастным. Лопасть вентилятора содержит лонжероны 9 и нервюры 10, скрепленные друг с другом каркас лопасти с формообразующей обшивкой 11. Лонжероны 9 подразделяют на центральные 12 и боковые (крайние) 13. Лонжероны выходят за пределы лопасти со стороны нервюры, расположенной ближе других к центру вращения вентилятора. В варианте с непарным числом лонжеронов в одной лопасти центральные лонжероны 12 всех лопастей собраны в угловую точку, представляющую собой ступицу 14, которая жестко насажена на вал 15 привода (привод не показан). Крайние лонжероны 13 смежных лопастей, а именно смежные крайние лонжероны 13 состыкованы друг с другом или могут с изгибом переходить друг в друга. В месте стыковки (изгиба) указанные лонжероны жестко соединены с одним концом перемычки 16, другой конец которой жестко прикреплен к ступице 14. Эти перемычки расположены радиально и расходятся от центра в виде лучей звездочки. Все соединения лонжеронов со ступицей, с перемычкой и друг с другом могут быть осуществлены или при помощи резьбовых соединений, или заклепок, или сваркой, или другими известными способами. The cooling fan is multi-vane. The fan blade contains spars 9 and ribs 10 fastened to each other by the frame of the blade with forming skin 11. The spars 9 are divided into central 12 and lateral (extreme) 13. The spars extend beyond the blade from the side of the rib located closer to the center of rotation of the fan. In the embodiment with an unpaired number of spars in one blade, the central spars 12 of all blades are assembled at a corner point, which is a hub 14, which is rigidly mounted on the drive shaft 15 (drive not shown). Extreme spars 13 of adjacent blades, namely adjacent extreme spars 13 are joined to each other or can bend into each other. At the junction (bend), these spars are rigidly connected to one end of the jumper 16, the other end of which is rigidly attached to the hub 14. These jumpers are located radially and diverge from the center in the form of asterisks. All connections of the side members with the hub, with a jumper and with each other can be made either using threaded connections, or rivets, or by welding, or by other known methods.

В другом варианте при парном числе лонжеронов одной лопасти крайние смежные лонжероны 13 соседних лопастей состыкованы друг с другом (или с изгибом переходят друг в друга). В месте стыковки (изгибного перехода) они жестко прикреплены к ступице 17, которая в данном случае имеет больший внешний диаметр, чем в первом варианте. Ступица 17 может представлять собой кольцо, внутри которого размещено колесо 18, находящееся в зацеплении с шестерней 19 привода. Шестерня 19 расположена эксцентрично относительно оси вращения вентилятора. Поскольку заявка относится к конструкции каркаса в целом вентилятора, то привод и подшипники на чертежах не показаны. In another embodiment, with a pair of spars of one blade, the extreme adjacent spars of 13 adjacent blades are joined to each other (or they bend into each other with a bend). At the junction (bending transition), they are rigidly attached to the hub 17, which in this case has a larger external diameter than in the first embodiment. The hub 17 may be a ring, inside which is placed the wheel 18, which is in mesh with the gear 19 of the drive. Gear 19 is located eccentrically relative to the axis of rotation of the fan. Since the application relates to the design of the frame as a whole of the fan, the drive and bearings are not shown in the drawings.

Таким образом, формируется центральный каркас самого вентилятора, представляющий собой единую систему стыкующихся друг с другом лонжеронов, перемычек и ступицы. Указанный каркас сверху и снизу закрыт обечайкой 20, которая крепится к элементам центрального каркаса, увеличивая дополнительно его жесткость. Thus, the central frame of the fan itself is formed, which is a single system of spars, jumpers and hubs that are joined to each other. The specified frame above and below is closed by a shell 20, which is attached to the elements of the Central frame, increasing further its rigidity.

Вентилятор работает следующим образом. Вращение от привода через вал 15 непосредственно или же через шестерню 19 и колесо 18 с внутренним зацеплением передается ступице 14 ( или 17). От ступицы усилия, создаваемые крутящим моментом, воспринимаются центральным каркасом, сформированным из лонжеронов и перемычек, а затем от центрального каркаса через лонжероны передаются каркасу лопастей. Таким образом, вентилятор через обшивку 11 воздействует на рабочую среду, прогоняя ее при помощи лопастей вентилятора через градирню. The fan operates as follows. The rotation from the drive through the shaft 15 directly or through the gear 19 and the wheel 18 with internal gearing is transmitted to the hub 14 (or 17). From the hub, the forces created by the torque are received by the central frame formed from the side members and jumpers, and then from the central frame through the side members the blade frame is transmitted. Thus, the fan through the casing 11 acts on the working environment, driving it through the fan blades through the cooling tower.

Предложенное устройство позволяет повысить жесткостные и прочностные характеристики рабочего колеса вентиляторов, оптимизировать условия передачи крутящего момента к рабочим органам вентилятора. Уменьшается масса и материалоемкость на 20-26% по сравнению с известными устройствами. Взаимно уравновешиваются моменты, приложенные к элементам каркаса, а именно к противоположно расположенным лопастям. Упрощается процесс изготовления каркаса и ремонта вентилятора. The proposed device allows to increase the stiffness and strength characteristics of the impeller of the fans, to optimize the conditions for the transmission of torque to the working bodies of the fan. The mass and material consumption is reduced by 20-26% compared with known devices. Mutually balanced moments applied to the elements of the frame, namely, to the opposite blades. The process of manufacturing the frame and repairing the fan is simplified.

Источники информации, принятые во внимание
1. Авторское свидетельство СССР N1245845 по М.кл. F 28 C 1/00, опубликовано 23.07.86 (Бюллетень N27).Sources of information taken into account
1. USSR copyright certificate N1245845 by M.cl. F 28 C 1/00, published July 23, 86 (Bulletin N27).

2. Авторское свидетельство СССР N1511467 по М.кл. F 04 D 29/32, опубликовано 30.09.89 (Бюллетень N36). 2. Copyright certificate of the USSR N1511467 by M.cl. F 04 D 29/32, published September 30, 89 (Bulletin N36).

3. Галимзянов Ф. Вентиляторы: Атлас конструкций. - Машиностроение, 1986, с.46-47. 3. Galimzyanov F. Fans: Atlas of designs. - Engineering, 1986, p. 46-47.

Claims

1. The fan for the cooling tower containing the shell-shell, the axis with the hub, the blades with the spars and ribs, characterized in that the spars are joined with the hub in one piece, and the adjacent spars of adjacent blades are rigidly fastened to each other, and their attachment point is connected to hub.

2. The fan according to claim 1, characterized in that for an unpaired number of spars of one blade, the attachment point of adjacent spars of adjacent blades is connected to the hub by means of a jumper, and the central spars are joined at a nodal point representing a hub.

3. The fan according to claim 1, characterized in that with a pair of spars of one blade adjacent spars of adjacent blades are connected to the hub without a jumper.

4. The fan according to claims 1 to 3, characterized in that the adjacent spars of adjacent blades with a bend pass into each other.

5. The fan according to claim 3, characterized in that the fan drive is carried out through the drive gear eccentrically located relative to the axis of rotation, which is engaged with the wheel located inside the sleeve.