RU2407921C1

RU2407921C1 - Axial-flow fan

Info

Publication number: RU2407921C1
Application number: RU2009125378/06A
Authority: RU
Inventors: Николай Игоревич Белоусов (RU); Николай Игоревич Белоусов
Original assignee: Открытое акционерное общество "Ракетно-космическая корпорация "Энергия" имени С.П. Королева"
Priority date: 2009-07-02
Filing date: 2009-07-02
Publication date: 2010-12-27

Abstract

FIELD: engines and pumps.

SUBSTANCE: proposed fan comprises cylindrical casing and cup with pylons connected thereto, motor with outer cylindrical surface groove groove arranged inside the cup by means of pressure ring pressed against cup face by screws arranged in pressure ring axial holes and screwed in axial threaded holes of pressure ring, split element received in said groove and divided into parts by meridional slots, and impeller fitted on motor shaft. Note here that said split element represents a sleeve with inner and outer collars arranged on the sleeve opposite faces. Cartridge is mounted on sleeve outer surface with its first face thrusting against outer collar face. Sleeve outer surface stays in contact with motor outer cylindrical surface. Inner collar stays in the groove. Cup has recess accommodating the cartridge. Note here that dampers are arranged between cartridge outer surface and recess inner surface, as well as between outer collar outer face and recess wall, and between cartridge second face and pressure ring.

EFFECT: better anti-vibration protection, reduced noise.

2 dwg

Description

Изобретение относится к вентиляторостроению и может быть использовано в составе систем терморегулирования изделий авиационной и ракетной техники.The invention relates to fan building and can be used as part of thermal control systems for aircraft and rocket technology.

Известен осевой вентилятор, содержащий корпус в виде цилиндрической оболочки и соединенного с ней стакана с пилонами, электродвигатель с фланцем, размещенный внутри стакана, и установленным на его валу рабочим колесом. [1].Known axial fan, comprising a housing in the form of a cylindrical shell and a connected glass with pylons, an electric motor with a flange located inside the glass, and an impeller mounted on its shaft. [one].

Недостатками этого осевого вентилятора являются низкая технологичность, обусловленная трудностью доступа к винтам, крепящим электродвигатель, а также значительные радиальные габариты вентилятора, вызванные необходимостью размещения фланца электродвигателя внутри стакана.The disadvantages of this axial fan are low manufacturability, due to the difficulty of access to the screws securing the motor, as well as the significant radial dimensions of the fan, due to the need to place the motor flange inside the cup.

Этих недостатков лишен выбранный в качестве прототипа осевой вентилятор, содержащий корпус в виде цилиндрической оболочки и соединенного с ней стакана с пилонами, электродвигатель с наружной цилиндрической поверхностью, снабженной канавкой, установленный внутри стакана посредством прижимного кольца, поджатого к торцу стакана винтами, размещенными в аксиальных отверстиях прижимного кольца и ввернутыми в аксиальные резьбовые отверстия стакана, входящий в канавку разрезной элемент в виде кольца, разделенный на части меридиональными пазами, а также рабочее колесо, установленное на валу электродвигателя [2].The axial fan selected as a prototype is deprived of these drawbacks, it contains a body in the form of a cylindrical shell and a cup with pylons connected to it, an electric motor with an outer cylindrical surface provided with a groove mounted inside the cup by means of a clamping ring pressed to the end of the cup by screws placed in axial holes pressure ring and screwed into the axial threaded holes of the glass, a split element in the form of a ring included in the groove, divided into parts by meridional Zami, and an impeller mounted on the motor shaft [2].

Недостатками этого осевого вентилятора является низкая виброзащищенность электродвигателя вентилятора, поскольку электродвигатель контактирует непосредственно со стаканом. Значительные вибрационные нагрузки, характерные для участка выведения космического летательного аппарата на орбиту, через корпус вентилятора и стакан передаются непосредственно на электродвигатель и могут привести к отказу его электрорадиоэлементов (в современных бесколлекторных электродвигателях постоянного тока используется значительное их число). Другим недостатком такого осевого вентилятора является значительный уровень создаваемого им шума, что также обусловлено жестким креплением электродвигателя к стакану, передачей вибраций от шарикоподшипников электродвигателя через стакан на корпус осевого вентилятора, который излучает вибрации звуковой частоты в окружающее пространство.The disadvantages of this axial fan is the low vibration resistance of the fan motor, since the motor contacts directly with the glass. Significant vibration loads characteristic of the spacecraft orbital launch site are transmitted directly to the electric motor through the fan housing and the cup and can lead to a failure of its radio electronic elements (a significant number of them are used in modern DC brushless electric motors). Another disadvantage of such an axial fan is the significant level of noise created by it, which is also due to the rigid fastening of the electric motor to the glass, the transmission of vibrations from the ball bearings of the electric motor through the glass to the axial fan housing, which emits sound frequency vibrations into the surrounding space.

Задачей, решаемой заявленным изобретением, является повышение виброзащищенности электродвигателя осевого вентилятора и снижение его шума.The problem solved by the claimed invention is to increase the vibration resistance of the axial fan motor and reduce its noise.

Эта задача решается за счет того, что в известном осевом вентиляторе, содержащем корпус в виде цилиндрической оболочки и соединенного с ней стакана с пилонами, электродвигатель с наружной цилиндрической поверхностью, снабженной канавкой, установленный внутри стакана посредством прижимного кольца, поджатого к торцу стакана винтами, размещенными в аксиальных отверстиях прижимного кольца и ввернутыми в аксиальные резьбовые отверстия стакана, а также входящий в канавку разрезной элемент, разделенный на части меридиональными пазами, и рабочее колесо, установленное на валу электродвигателя, согласно изобретению разрезной элемент выполнен в виде втулки с размещенными по разным ее торцам внутренним и внешним буртами, на наружную поверхность втулки установлена обойма с упором первым своим торцом в торец внешнего бурта, внутренняя поверхность втулки контактирует с наружной цилиндрической поверхностью электродвигателя, внутренний бурт размещен в канавке, а в стакане выполнена расточка, в которой размещена обойма, при этом между наружной поверхностью обоймы и внутренней поверхностью расточки, а также между торцом внешнего бурта и стенкой расточки, и между вторым торцом обоймы и прижимным кольцом установлены амортизаторы. Так как заявленная совокупность существенных признаков позволяет получить указанный технический результат - повышение виброзащищенности электродвигателя осевого вентилятора и снижение его шума - то заявленное устройство соответствует критерию "изобретательский уровень".This problem is solved due to the fact that in the known axial fan containing a housing in the form of a cylindrical shell and a cup connected with it with pylons, an electric motor with an outer cylindrical surface provided with a groove mounted inside the cup by means of a clamping ring pressed against the end of the cup by screws placed in the axial holes of the clamping ring and screwed into the axial threaded holes of the glass, as well as a split element included in the groove, divided into parts by meridional grooves, and a slave the other wheel mounted on the shaft of the electric motor, according to the invention, the split element is made in the form of a sleeve with internal and external collars placed at different ends of it, a ferrule is mounted on the outer surface of the sleeve with its first end facing the end of the external collar, the inner surface of the sleeve is in contact with the outer cylindrical by the surface of the electric motor, the inner shoulder is placed in the groove, and in the glass there is a bore in which the clip is placed, while between the outer surface of the clip and the inner Shock absorbers are installed on the surface of the bore, as well as between the end of the outer collar and the wall of the bore, and between the second end of the cage and the pressure ring. Since the claimed combination of essential features allows to obtain the specified technical result - increasing the vibration protection of the axial fan motor and reducing its noise - the claimed device meets the criterion of "inventive step".

На фиг.1 приведен пример конкретного выполнения осевого вентилятора, продольный разрез, на фиг.2 - то же, поперечный разрез по А-А (электродвигатель условно показан нерассеченным).Figure 1 shows an example of a specific implementation of the axial fan, a longitudinal section, figure 2 is the same, a transverse section along aa (the motor is conditionally shown uncut).

Осевой вентилятор содержит корпус 1 в виде цилиндрической оболочки 2 и соединенного с ней стакана 3 с пилонами 4, электродвигатель 5 с наружной цилиндрической поверхностью 6, снабженной канавкой 7, установленный внутри стакана 3 посредством прижимного кольца 8, поджатого к торцу стакана 3 винтами 9, размещенными в аксиальных отверстиях 10 прижимного кольца и ввернутыми в аксиальные резьбовые отверстия 11 стакана 3. Осевой вентилятор содержит также разрезной элемент в виде втулки 12, разделенный на части меридиональными пазами 13, а также рабочее колесо 14, установленное на валу электродвигателя 5. По разным ее торцам втулка 12 имеет внутренний 15 и внешний 16 бурты, на наружную поверхность 17 втулки 12 установлена обойма 18 с упором первым своим торцом 19 в торец внешнего бурта 16, внутренняя поверхность 20 втулки 12 контактирует с наружной цилиндрической поверхностью 6 электродвигателя 5. Внутренний бурт 15 размещен в канавке 7, т.е. разрезной элемент - втулка 12 - входит в канавку. В стакане 3 выполнена расточка 21, в которой размещена обойма 18, при этом между наружной поверхностью обоймы 18 и внутренней поверхностью расточки 21, а также между торцом внешнего бурта 16 и стенкой 22 расточки, и между вторым торцом обоймы 23 и прижимным кольцом 8 установлены амортизаторы 24 и 25 соответственно. Цилиндрическая оболочка 2 и радиальные выступы 4 соединены посредством винтов 26.The axial fan comprises a housing 1 in the form of a cylindrical shell 2 and a cup 3 connected to it with pylons 4, an electric motor 5 with an outer cylindrical surface 6 provided with a groove 7, mounted inside the cup 3 by means of a clamping ring 8, pressed against the end of the cup 3 by screws 9 placed in the axial holes 10 of the clamping ring and screwed into the axial threaded holes 11 of the glass 3. The axial fan also contains a split element in the form of a sleeve 12, divided into parts by meridional grooves 13, and also the working Leso 14, mounted on the shaft of the electric motor 5. At its different ends, the sleeve 12 has an inner 15 and an outer 16 collars, a ferrule 18 is installed on the outer surface 17 of the sleeve 12 with its first end face 19 resting against the end of the outer collar 16, the inner surface 20 of the sleeve 12 is in contact with the outer cylindrical surface 6 of the electric motor 5. The inner shoulder 15 is placed in the groove 7, i.e. split element - sleeve 12 - is included in the groove. In the glass 3, a bore 21 is made, in which the cage 18 is placed, while between the second surface of the cage 18 and the inner surface of the bore 21, as well as between the end of the outer collar 16 and the wall 22 of the bore, shock absorbers are installed between the second end of the cage 23 and the pressure ring 8 24 and 25, respectively. The cylindrical shell 2 and the radial protrusions 4 are connected by screws 26.

Осевой вентилятор работает следующим образом: при включении электродвигателя 5 начинает вращаться колесо 14, создавая поток воздуха. При этом вибрации, воспринимаемые корпусом 1, передаются на электродвигатель 5 через амортизаторы 24 и 25, непосредственный контакт между корпусом и электродвигателем отсутствует. Амортизаторы 24 и 25 поглощают часть энергии колебаний корпуса 1, за счет чего вибрации, проходящие к электродвигателю 5, ослабляются до допустимого уровня. Аналогичным образом, при работе вентилятора в условиях орбитального полета вибрации шарикоподшипников электродвигателя 5, проходя через амортизаторы 24 и 25, также приходят на корпус 1 существенно ослабленными, что снижает шумоизлучение корпуса 1. Втулка 12 выполнена разрезной для обеспечения ее монтажа в канавке. Частей втулки 12 может быть сколько угодно, но не менее 2, что подчеркнуто использованием в формуле изобретения признака «меридиональные пазы» - очевидно, что пазов не может быть менее двух, раз использовано множественное число. Размещение обоймы, втулки и амортизаторов 25 между прижимным кольцом 8 и стенкой 22 расточки ограничивает их осевое перемещение величиной упругих деформаций амортизаторов 25, гасящих энергию аксиальных составляющих колебаний. Амортизаторы 24 гасят энергию радиальных составляющих колебаний. Электродвигатель 5 фиксируется от проворота относительно втулки 12, а втулка 12 - относительно обоймы 18 моментом трения деталей друг о друга, что обеспечивается соответствующим выбором посадок, а также, при необходимости, нанесением на контактирующие поверхности клеев или герметиков. Возможна также фиксация деталей радиально установленными установочными винтами.The axial fan operates as follows: when the electric motor 5 is turned on, the wheel 14 starts to rotate, creating an air flow. In this case, the vibrations perceived by the housing 1 are transmitted to the electric motor 5 through the shock absorbers 24 and 25, there is no direct contact between the housing and the electric motor. The shock absorbers 24 and 25 absorb part of the vibration energy of the housing 1, due to which the vibrations passing to the electric motor 5 are attenuated to an acceptable level. Similarly, when the fan is operating in an orbital flight, the vibrations of the ball bearings of the electric motor 5, passing through the shock absorbers 24 and 25, also come to the housing 1 significantly weakened, which reduces the noise emission of the housing 1. The sleeve 12 is made split to ensure its installation in the groove. The parts of the sleeve 12 can be any number, but not less than 2, which is emphasized by the use of the sign "meridional grooves" in the claims — it is obvious that the grooves cannot be less than two, once the plural is used. The placement of the cage, sleeve and shock absorbers 25 between the clamping ring 8 and the wall 22 of the bore limits their axial movement by the amount of elastic deformation of the shock absorbers 25, absorbing the energy of the axial components of the vibrations. Shock absorbers 24 absorb the energy of the radial components of the vibrations. The electric motor 5 is fixed from turning relative to the sleeve 12, and the sleeve 12 relative to the holder 18 by the moment of friction of the parts against each other, which is ensured by the appropriate choice of fittings, as well as, if necessary, applying adhesives or sealants to the contacting surfaces. Fixing parts with radially mounted set screws is also possible.

Указанные преимущества позволяют рекомендовать заявленное решение к использованию в агрегатах космической техники.These advantages allow us to recommend the claimed solution for use in space technology units.

ЛитератураLiterature

1. Патент РФ №2061907, кл. F04D 19/00, 1996 г.1. RF patent No. 2061907, cl. F04D 19/00, 1996

2. Патент РФ №2235910, кл. F04D 19/00, 2004 г. (прототип).2. RF patent No. 2235910, class. F04D 19/00, 2004 (prototype).

Claims

An axial fan, comprising a housing in the form of a cylindrical shell and a cup with pylons connected to it, an electric motor with an outer cylindrical surface provided with a groove, mounted inside the cup by means of a clamping ring, pressed to the end of the cup by screws placed in the axial holes of the clamping ring and screwed into axial threaded cup holes, as well as a split element included in the groove, divided into parts by meridional grooves, and an impeller mounted on the motor shaft la, characterized in that the split element is made in the form of a sleeve with internal and external collars placed on its different ends, a cage is installed on the outer surface of the sleeve with its first end facing the end of the external collar, the inner surface of the sleeve is in contact with the outer cylindrical surface of the electric motor, the inner the shoulder is placed in the groove, and in the glass a bore is made in which the holder is placed, while between the outer surface of the holder and the inner surface of the bore, as well as between the end of the outer the collar and the wall of the bore and between the second end of the cage and the clamping ring mounted shock absorbers.