RU2184275C2

RU2184275C2 - Impeller

Info

Publication number: RU2184275C2
Application number: RU98121212/06A
Authority: RU
Inventors: Эдгар Сетердаль
Original assignee: АББ Флэкт АБ
Priority date: 1996-04-26
Filing date: 1997-04-23
Publication date: 2002-06-27
Also published as: BG102835A; BG62900B1; HUP9901664A3; PL182685B1; EE9800358A; SK144098A3; DK0894199T3; HUP9901664A2; CZ335298A3; NO984955D0; EP0894199A1; AU2719897A; SK282927B6; EE03625B1; ATE243812T1; WO1997041355A1; TR199802138T2; PL329515A1; DE69723065T2; ES2202610T3

Abstract

FIELD: mechanical engineering. SUBSTANCE: axial- flow impeller has hub 1 for securing the impeller to shaft and many radial blades 4 which are connected to individual holders 12 of blades for turn; they are located between two parallel disks 5 which are located in front of each other; they have similar diameter and through holes for bolts; disks are supported by hub 1. Holder 12 of each blade 4 is secured to disks 5 by means of bolts 17 and 18 which pass through holes for bolts in respective disks 5. EFFECT: simplified construction; low cost; possibility of manufacturing impellers with varying number of blades. 7 cl, 7 dwg

Description

Настоящее изобретение относится к осевой крыльчатке, имеющей ступицу, предназначенную для крепления крыльчатки к валу, и множество, по существу, радиальных лопаток, каждая из которых присоединена к ступице с помощью держателя лопатки и прикреплена с возможностью поворота к соответствующим держателям лопаток. The present invention relates to an axial impeller having a hub for attaching the impeller to the shaft, and a plurality of substantially radial blades, each of which is attached to the hub using a blade holder and pivotally attached to respective blade holders.

Обычно используемые осевые крыльчатки по предшествующему техническому уровню, которые представляют собой крыльчатки описанного типа и в которых лопатки выполнены с возможностью поворота для регулирования производительности крыльчатки, имеют литой обод ступицы, который механически обработан с высокой точностью. Каждая лопатка установлена с возможностью поворота на, по существу, радиальной оси лопатки, которая закреплена без возможности вращения в ободе ступицы, например ввинчена в точно обработанные отверстия в ободе. Обод присоединен к ступице вала, выполненной литой, с помощью элементов, которые отлиты за одно целое вместе со ступицей и ободом. The commonly used axial impellers of the prior art, which are impellers of the type described and in which the blades are rotatable to control the impeller performance, have a cast hub rim that is machined with high precision. Each blade is rotatably mounted on the substantially radial axis of the blade, which is fixed without rotation in the hub rim, for example screwed into finely machined holes in the rim. The rim is attached to the hub of the shaft, made of cast, using elements that are molded in one piece together with the hub and rim.

Другие осевые крыльчатки согласно предшествующему уровню техники, которые представляют собой крыльчатки упомянутого выше типа и в которых лопатки выполнены с возможностью поворота для регулирования функциональных возможностей крыльчатки, имеют кованый обод, который присоединен к ступице вала с помощью конусообразного элемента из листового металла, который приварен к ободу и к ступице. Other axial impellers according to the prior art, which are impellers of the aforementioned type and in which the blades are rotatable to adjust the functionality of the impeller, have a forged rim that is connected to the shaft hub with a cone-shaped sheet metal member that is welded to the rim and to the hub.

Эти два типа осевых крыльчаток по предшествующему уровню техники имеют сложную конструкцию и их трудно изготавливать, поскольку для того типа крыльчатки, который описан выше первым, требуются чрезвычайно точные и дорогостоящие операции механообработки, а для другого описанного выше типа крыльчатки требуются трудоемкие и связанные с существенными затратами сварочные операции. Таким образом, оба типа осевых крыльчаток являются дорогими. Более того, вследствие вышеописанной конструкции, при изготовлении крыльчаток, имеющих различные диаметры и/или различные количества лопаток для каждого отдельного варианта крыльчатки, требуются специально спроектированные элементы, такие как ступица с ободом и держателями лопаток для упомянутого типа крыльчатки и обод, конусообразный элемент и держатели лопаток для второго типа крыльчатки. These two types of axial impellers of the prior art are complex and difficult to manufacture, since the type of impeller described above first requires extremely precise and costly machining operations, while the other type of impeller described above requires laborious and costly welding operations. Thus, both types of axial impellers are expensive. Moreover, due to the above construction, in the manufacture of impellers having different diameters and / or different numbers of blades for each individual variant of the impeller, specially designed elements are required, such as a hub with a rim and blade holders for the said type of impeller and a rim, a cone-shaped element and holders blades for the second type of impeller.

Известна крыльчатка для вентилятора с осевым потоком, имеющая ступицу для крепления крыльчатки к валу и множество, по существу, радиальных лопаток, присоединенных к индивидуальным держателям лопаток с возможностью поворота, расположенных между двумя параллельными дисками, которые имеют, по существу, одинаковый диаметр, ориентированы перпендикулярно оси ступицы, концентричны ступице, размещены друг напротив друга, имеют отверстия под болты и поддерживаются ступицей (WO 89/12172 A1). Known impeller for axial flow fan, having a hub for attaching the impeller to the shaft and a plurality of essentially radial blades attached to individual blade holders rotatably located between two parallel disks that have substantially the same diameter, are oriented perpendicularly the hub axles are concentric with the hub, placed opposite each other, have bolt holes and are supported by the hub (WO 89/12172 A1).

С учетом вышесказанного задача настоящего изобретения заключается в том, чтобы разработать осевую крыльчатку, которая проста и недорога в изготовлении и имеет простую конструкцию, которая не требует складирования множества дорогостоящих компонентов, которые по отдельности приспособлены для ряда вариантов крыльчатки, например для крыльчаток, имеющих различные диаметры и/или различные количества лопаток. In view of the foregoing, an object of the present invention is to provide an axial impeller that is simple and inexpensive to manufacture and has a simple structure that does not require storage of a plurality of expensive components that are individually adapted for a number of impeller variants, for example, impellers having different diameters and / or various numbers of blades.

В соответствии с настоящим изобретением эта задача решается посредством крыльчатки для вентилятора с осевым потоком, имеющей ступицу для крепления крыльчатки к валу и множество, по существу, радиальных лопаток, присоединенных к индивидуальным держателям лопаток с возможностью поворота, расположенных между двумя параллельными дисками, которые имеют, по существу, одинаковый диаметр, ориентированы перпендикулярно оси ступицы, концентричны ступице, размещены друг напротив друга, имеют отверстия под болты и поддерживаются ступицей, в которой держатель каждой лопатки прикреплен к дискам с помощью болтов, которые проходят через отверстия в дисках. In accordance with the present invention, this problem is solved by means of an impeller for an axial flow fan having a hub for attaching the impeller to the shaft and a plurality of substantially radial blades attached to individual blade holders rotatably located between two parallel disks that have essentially the same diameter, oriented perpendicular to the axis of the hub, concentric with the hub, located opposite each other, have holes for bolts and are supported by a hub in which The swarm holder of each blade is attached to the discs using bolts that pass through the holes in the discs.

Отверстия под болты в одном диске расположены перед отверстиями под болты в другом диске, и болты проходят через сквозные отверстия под болты в соответствующих держателях лопаток. The bolt holes in one disc are located in front of the bolt holes in the other disc, and the bolts pass through the through bolt holes in the respective blade holders.

Преимущественно отверстия под болты в каждом диске расположены парами, причем одно из отверстий под болты во всех парах расположено на внешней окружности, которая концентрична с диском, а другое из этих отверстий под болты расположено на внутренней окружности, которая концентрична с диском, и каждый держатель лопатки имеет два сквозных отверстия под болты, которые расположены перед отверстиями под болты в паре отверстий под болты в каждом диске. Advantageously, the bolt holes in each disk are arranged in pairs, one of the bolt holes in all pairs being located on the outer circumference that is concentric with the disk, and the other of these bolt holes is located on the inner circle that is concentric with the disk, and each blade holder has two through holes for the bolts that are located in front of the holes for the bolts in a pair of bolt holes in each disk.

Диски могут быть выполнены из листового металла. Disks can be made of sheet metal.

Крыльчатка также может быть снабжена проходящим по окружности граничным элементом, окружающим два диска и имеющим сквозные отверстия для лопаток, элемент прикреплен к дискам для образования потока, который не подвергается аэродинамическим возмущающим воздействиям со стороны держателей лопаток, причем граничный элемент имеет внутренние опоры для дисков, равномерно распределенные вдоль окружности граничного элемента и имеющие штыри, которые вставлены в отверстия под штыри, образованные в дисках вблизи их периферии, опоры для дисков выполнены податливыми с ограниченной упругостью в радиальном направлении дисков, а проходящий по окружности граничный элемент изготовлен из листового металла. The impeller may also be provided with a circumferential boundary element surrounding two disks and having through holes for the blades, the element is attached to the disks to form a stream that is not subjected to aerodynamic disturbances from the side of the blade holders, and the boundary element has internal supports for the disks evenly distributed along the circumference of the boundary element and having pins that are inserted into the holes for the pins formed in the disks near their periphery, the support for the disks are compliant with limited elasticity in the radial direction of the discs, and the circumferential element passing around the circumference is made of sheet metal.

Далее изобретение будет описано более подробно со ссылкой на сопровождающие чертежи, на которых:
фиг. 1 представляет собой перспективное изображение, которое показывает осевую крыльчатку согласно изобретению с удаленными лопатками;
фиг. 2 показывает крыльчатку по фиг.1 сбоку, то есть в осевом направлении, при этом крыльчатка оснащена только одной лопаткой;
фиг.3 представляет собой сечение вдоль линии III-III на фиг.2;
фиг.4 представляет собой перспективное изображение держателя лопатки;
фиг.5 представляет собой вид сбоку диска, имеющегося в крыльчатке;
фиг.6 показывает крыльчатку в направлении стрелки VI на фиг.2 и
фиг.7 представляет собой увеличенное сечение вдоль линии VII-VII на фиг. 6, которое показывает крепление лопатки к держателю лопатки.The invention will now be described in more detail with reference to the accompanying drawings, in which:
FIG. 1 is a perspective view that shows an axial impeller according to the invention with vanes removed;
FIG. 2 shows the impeller of FIG. 1 from the side, that is, in the axial direction, while the impeller is equipped with only one blade;
figure 3 is a section along the line III-III in figure 2;
4 is a perspective view of a blade holder;
Fig. 5 is a side view of a disk present in an impeller;
Fig.6 shows the impeller in the direction of arrow VI in Fig.2 and
7 is an enlarged section along the line VII-VII in FIG. 6, which shows the attachment of the blade to the blade holder.

Осевая крыльчатка, показанная на чертежах, имеет ступицу 1, предназначенную для крепления крыльчатки к валу (непоказанному). С этой целью ступица 1 имеет осевое центральное отверстие 2 и выполненный в нем шпоночный паз 3. Ступица 1 служит опорой множеству, по существу, радиальных лопаток 4, из которых только одна показана на фиг.2 и 6, причем то, как обеспечивается указанная опора, будет описано ниже более подробно. The axial impeller shown in the drawings has a hub 1 for mounting the impeller to a shaft (not shown). To this end, the hub 1 has an axial central hole 2 and a key groove 3 made therein. The hub 1 serves as a support for a plurality of essentially radial vanes 4, of which only one is shown in FIGS. 2 and 6, and how this support is provided will be described below in more detail.

Ступица 1 служит опорой двум дискам 5, которые расположены друг перед другом и изготовлены из листового металла, предпочтительно из листовой низколегированной стали повышенной прочности cor-ten (Cor-ten - фирменное наименование низколегированной стали повышенной прочности (0,10% С, 0,25% Mn, 0,75% Si, 0,75% Cr, 0,40% Сu, 0,15% Р)). Два диска 5 концентричны со ступицей 1 и перпендикулярны ее оси. Каждый диск 5 имеет центральное отверстие 6, диаметр которого меньше диаметра ступицы 1, но больше диаметра центрального отверстия 2 ступицы, и множество отверстий 7 под болты, которые расположены вблизи центрального отверстия 6 и равномерно распределены вокруг него. Каждый диск 5 прикреплен к ступице 1 с помощью болтов 8, которые проходят через отверстия 7 и ввинчены в соответствующие резьбовые отверстия 9 в ступице 1 (фиг.3). The hub 1 supports two disks 5, which are located in front of each other and are made of sheet metal, preferably from cor-ten high-alloy steel sheet (Cor-ten is the trade name for high-strength low alloy steel (0.10% C, 0.25 % Mn, 0.75% Si, 0.75% Cr, 0.40% Cu, 0.15% P)). Two discs 5 are concentric with the hub 1 and perpendicular to its axis. Each disk 5 has a central hole 6, the diameter of which is smaller than the diameter of the hub 1, but larger than the diameter of the central hole 2 of the hub, and a plurality of bolt holes 7 that are located near the central hole 6 and evenly distributed around it. Each disk 5 is attached to the hub 1 with bolts 8 that pass through the holes 7 and screwed into the corresponding threaded holes 9 in the hub 1 (Fig.3).

Каждый диск 5 имеет две группы сквозных отверстий 10 и 11 под болты, причем отверстия 10 под болты в одной группе расположены на внешней окружности С1, концентричной относительно диска 5, и равномерно распределены вдоль нее, а отверстия 11 под болты в другой группе расположены на внутренней окружности С2, концентричной относительно диска 5, и равномерно распределены вдоль нее. Отверстия 10 и 11 под болты расположены радиально друг перед другом и образуют пары отверстий 10, 11. Количество пар отверстий 10, 11 идентично числу лопаток 4. Each disk 5 has two groups of through holes 10 and 11 for the bolts, and the holes 10 for the bolts in one group are located on the outer circle C1, concentric with respect to the disk 5, and evenly distributed along it, and the holes 11 for the bolts in the other group are located on the inner circles C2, concentric with respect to the disk 5, and evenly distributed along it. The bolt holes 10 and 11 are arranged radially in front of each other and form pairs of holes 10, 11. The number of pairs of holes 10, 11 is identical to the number of blades 4.

Каждая лопатка 4 прикреплена к литому держателю 12 лопатки, который расположен между дисками 5, причем способ крепления лопатки более подробно будет описан ниже. Каждый держатель 12 лопатки имеет основную часть 13 и ось 14 поворота, отлитую за одно целое вместе с основной частью. Основная часть 13 имеет два параллельных сквозных отверстия 15 и 16 под болты, каждое из которых расположено аксиально перед отверстием 10, 11 под болт из пары отверстий 10, 11 в каждом диске 5. Диски 5 прикреплены к держателю 12 лопатки и прижаты к его основной части 13 с помощью болтов 17 и 18, которые проходят через отверстия 10, 11 в дисках 5 и отверстия 15, 16 в держателях 12 лопаток. Each blade 4 is attached to a molded blade holder 12, which is located between the disks 5, and the method of mounting the blade will be described in more detail below. Each blade holder 12 has a main part 13 and a pivot axis 14, cast integrally with the main part. The main part 13 has two parallel through holes for bolts 15 and 16, each of which is axially in front of the bolt hole 10, 11 of a pair of holes 10, 11 in each disk 5. The disks 5 are attached to the blade holder 12 and pressed to its main part 13 using bolts 17 and 18, which pass through holes 10, 11 in the disks 5 and holes 15, 16 in the holders 12 of the blades.

К каждому держателю 12 лопатки прикреплено кольцо 19, состоящее из двух полуколец, которые соединены друг с другом посредством болтов 20 (фиг.4). Кольцо 19 имеет внутренний окружной буртик 21, входящий в окружную канавку 22 в оси 14 поворота держателя 12 лопатки, и выполнено с возможностью поворота вокруг оси 14 поворота с целью регулировки лопатки 4. Наружная поверхность кольца 19 расположена на том же уровне (в той же плоскости), что и свободная торцевая поверхность оси 14 поворота. Кольцо 19 имеет четыре резьбовых отверстия 23 под болты, которые проходят в осевом направлении оси 14 поворота и которые равномерно распределены вдоль окружности кольца. A ring 19 is attached to each blade holder 12, consisting of two half rings that are connected to each other by means of bolts 20 (Fig. 4). The ring 19 has an inner circumferential flange 21 included in the circumferential groove 22 in the rotation axis 14 of the blade holder 12, and is configured to rotate around the rotation axis 14 in order to adjust the blade 4. The outer surface of the ring 19 is located at the same level (in the same plane ), as the free end surface of the axis of rotation 14. Ring 19 has four threaded holes 23 for bolts that extend in the axial direction of the axis of rotation 14 and which are evenly distributed along the circumference of the ring.

Каждая лопатка 4 имеет основание 24 лопатки в виде диска, которое упирается в наружную поверхность кольца 19 и торцевую поверхность оси 14 поворота. На торцевой поверхности оси 14 поворота образована кольцевая канавка 25, в которой размещен стакан нажимной пружины 26, причем основание 24 лопатки упирается в стакан нажимной пружины 26 в зоне канавки 25. Лопатка 4 прикреплена к держателю 12 лопатки с помощью четырех болтов 27, каждый из которых проходит через отверстие 28 в основании 24 лопатки и ввинчен в одно из отверстий 23 под болты в кольце 19 так, что он прижимает основание 24 лопатки 4 к держателю 12 лопатки. Очевидно, что кольцо 19 легко может быть повернуто с целью регулировки лопатки 4, когда болты 27 не затянуты. Each blade 4 has a base 24 of the blade in the form of a disk, which abuts against the outer surface of the ring 19 and the end surface of the axis of rotation 14. An annular groove 25 is formed on the end surface of the pivot axis 14, in which the cup of the compression spring 26 is placed, the base 24 of the blade resting against the cup of the compression spring 26 in the area of the groove 25. The blade 4 is attached to the holder 12 of the blade using four bolts 27, each of which passes through the hole 28 in the base 24 of the blade and screwed into one of the holes 23 for the bolts in the ring 19 so that it presses the base 24 of the blade 4 to the holder 12 of the blade. Obviously, the ring 19 can easily be rotated to adjust the blades 4 when the bolts 27 are not tightened.

Граничный элемент 30 из листового металла, предпочтительно из листовой низколегированной стали повышенной прочности (cor-ten metal sheet), окружает два диска 5 для образования потока, который не подвергается аэродинамическим возмущающим воздействиям со стороны держателей 12 лопаток. Спереди от каждого держателя 12 лопатки граничный элемент 30 имеет сквозное отверстие 31 для каждой лопатки 4. Как видно на фиг.1, 3 и 7, ширина граничного элемента 30 больше расстояния между дисками 5. Граничный элемент 30 имеет множество внутренних опор 32 для дисков в виде направленных радиально внутрь фланцев, которые приварены к граничному элементу и равномерно распределены по его окружности. Каждая опора 32 имеет аксиально направленные штыри 33, которые вставлены в отверстия 34 под штыри (фиг.5) в соответствующем диске 5. Отверстия под штыри образованы в дисках 5 в зоне их периферии. Опоры 32 для дисков выполнены с аксиально направленными вырезами (выемками) 35 (фиг.3), обеспечивающими возможность восприятия относительных смещений в радиальном направлении, которые возникают между граничным элементом 30 и дисками 5 в процессе работы крыльчатки, упруго податливым образом. The boundary element 30 made of sheet metal, preferably from cor-ten metal sheet, surrounds two disks 5 to form a flow that is not subjected to aerodynamic disturbance from the side of the blade holders 12. To the front of each blade holder 12, the boundary element 30 has a through hole 31 for each blade 4. As can be seen in FIGS. 1, 3 and 7, the width of the boundary element 30 is greater than the distance between the disks 5. The boundary element 30 has many internal supports 32 for disks in the form of flanges directed radially inward, which are welded to the boundary element and uniformly distributed around its circumference. Each support 32 has axially directed pins 33, which are inserted into the holes 34 under the pins (Fig. 5) in the corresponding disk 5. The holes for the pins are formed in the disks 5 in the area of their periphery. The supports 32 for the disks are made with axially directed cuts (recesses) 35 (Fig. 3), providing the possibility of perceiving the relative displacements in the radial direction that arise between the boundary element 30 and the disks 5 during operation of the impeller, in an elastically pliable manner.

Как очевидно из вышесказанного, можно использовать идентичные держатели 12 лопаток независимо от числа лопаток 4 в крыльчатке. Таким образом, нет необходимости хранить на складе держатели лопаток различных типов и размеров. Что касается дисков 5 и граничного элемента 30, то достаточно иметь запас металлических листов, поскольку обработку листового металла с целью изготовления дисков и граничного элемента можно выполнить очень легко и быстро, когда будут определены диаметр дисков и количество лопаток. Рациональным образом обработка представляет собой лазерную резку. As is evident from the above, identical blade holders 12 can be used regardless of the number of blades 4 in the impeller. Thus, there is no need to store blade holders of various types and sizes in stock. As for the disks 5 and the boundary element 30, it is sufficient to have a supply of metal sheets, since the processing of sheet metal for the manufacture of disks and the boundary element can be performed very easily and quickly when the diameter of the disks and the number of blades are determined. In a rational way, the processing is laser cutting.

Вышеописанную крыльчатку можно модифицировать многими различными способами в рамках объема изобретения. Следует особенно подчеркнуть, что диски 5 и граничный элемент 30 не обязательно должны быть изготовлены из листовой низколегированной стали повышенной прочности или любого другого листового металла, но могут быть изготовлены, например, из пластмассы. The impeller described above can be modified in many different ways within the scope of the invention. It should be especially emphasized that the disks 5 and the boundary element 30 do not have to be made of low-strength sheet steel of increased strength or any other sheet metal, but can be made, for example, of plastic.

Claims

1. An impeller for an axial flow fan having a hub (1) for attaching the impeller to the shaft and a plurality of essentially radial blades (4) attached to individual blade holders (12) rotatably located between two parallel disks (5 ), which have essentially the same diameter, are oriented perpendicular to the axis of the hub (1), concentric with the hub (1), are located opposite each other, have holes (10, 11) for the bolts, and are supported by the hub (1), characterized in that the holder (12) of each blade (4), when I replay the discs (5) with the bolts (17, 18) which extend through openings (10, 11) in the discs (5).

2. The impeller according to claim 1, characterized in that the holes (10, 11) for the bolts in one disk (5) are located in front of the holes (10, 11) for the bolts in another disk (5), and the bolts (17, 18) pass through the through holes (15, 16) for the bolts in the respective holders (12) of the blades.

3. The impeller according to claim 2, characterized in that the bolt holes (10, 11) in each disk (5) are arranged in pairs, and one (10) of the bolt holes in all pairs is located on the outer circumference (C1), which concentric with the disk (5), and the other (11) of these bolt holes is located on the inner circle (C2), which is concentric with the disk (5), and each blade holder (12) has two through holes (15, 16) for bolts that are located in front of the bolt holes (10, 11) in a pair of bolt holes in each disk (5).

4. The impeller according to any one of paragraphs. 1-3, characterized in that the disks (5) are made of sheet metal.

5. The impeller according to any one of paragraphs. 1-4, characterized in that it is provided with a circumferential boundary element (30), surrounding two disks (5) and having through holes (31) for the blades (4), the element (30) is attached to the disks (5) to form a flow that is not subjected to aerodynamic disturbances from the side of the blade holders (12), and the boundary element (30) has internal supports (32) for disks evenly distributed along the circumference of the boundary element and having pins (33) that are inserted into the holes (34) ) under the pins formed in the disks (5) near their the periphery.

6. The impeller according to claim 5, characterized in that the supports (32) for the disks are compliant with limited elasticity in the radial direction of the disks (5).

7. The impeller according to any one of paragraphs. 5 and 6, characterized in that the circumferential border element (30) is made of sheet metal.