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 цилиндрический оболочки и размещенной в ней втулки с радиальными выступами, внутри которой посредством винтов, ввернутых в аксиальные резьбовые отверстия втулки, установлен электродвигатель с наружной цилиндрической поверхностью, снабженной элементом крепления в виде фланца и контактирующей с внутренней поверхностью втулки, а также рабочее колесо, установленное на валу электродвигателя (патент РФ №2061907, кл. F04D 19/00, 1996 г.). Недостатком этого осевого вентилятора являются значительные радиальные габариты вентилятора, вызванные необходимостью размещения фланца электродвигателя внутри втулки.Known axial fan, comprising a housing in the form of a cylindrical shell and housed in a sleeve with radial protrusions, inside of which by means of screws screwed into the axial threaded holes of the sleeve, an electric motor with an external cylindrical surface equipped with a fastening element in the form of a flange and in contact with the inner surface of the sleeve is installed as well as the impeller mounted on the motor shaft (RF patent No. 2061907, CL F04D 19/00, 1996). The disadvantage of this axial fan is the significant radial dimensions of the fan, caused by the need to place the motor flange inside the sleeve.
Этого недостатка в значительной степени лишен осевой вентилятор, содержащий корпус в виде цилиндрический оболочки и размещенной в ней втулки с радиальными выступами, внутри которой установлен электродвигатель с наружной цилиндрической поверхностью с канавкой на ней и равномерно размещенными в канавке n вкладышами, контактирующими своими торцевыми поверхностями со втулкой, а также рабочее колесо, установленное на валу электродвигателя (патент РФ №2235910, кл. F04D 19/00, 2002 г.), выбранный в качестве прототипа. На участке цилиндрической поверхности электродвигателя между канавкой и торцом электродвигателя со стороны вала установлено прижимное кольцо, снабженное упором, при этом винты размещены в аксиальных отверстиях, выполненных в прижимном кольце и вкладышах, и обращены головками в сторону рабочего колеса.This drawback is largely devoid of an axial fan, containing a body in the form of a cylindrical shell and a sleeve with radial protrusions inside it, inside which an electric motor with an outer cylindrical surface with a groove on it and liners uniformly placed in the groove n, contacting their end surfaces with the sleeve as well as the impeller mounted on the motor shaft (RF patent No. 2235910, class F04D 19/00, 2002), selected as a prototype. On the portion of the cylindrical surface of the motor between the groove and the end of the motor on the shaft side, a clamping ring is provided with a stop, while the screws are placed in axial holes made in the clamping ring and liners, and the heads are turned towards the impeller.
Недостатком этого осевого вентилятора являются все-таки значительные радиальные габариты втулки, вызванные необходимостью размещения крепящих прижимное кольцо винтов между наружной цилиндрической поверхностью электродвигателя и наружной поверхностью втулки с выступами. Значительные радиальные габариты вентилятора ограничивают его применение в изделиях авиационной и ракетной техники из-за значительной плотности их компоновки.The disadvantage of this axial fan is still the significant radial dimensions of the sleeve, caused by the need to place the screws holding the clamping ring between the outer cylindrical surface of the electric motor and the outer surface of the sleeve with protrusions. Significant radial dimensions of the fan limit its use in aircraft and rocketry products due to the significant density of their layout.
Задачей, решаемой заявленным изобретением, является уменьшение радиальных габаритов.The problem solved by the claimed invention is to reduce the radial dimensions.
Эта задача решается за счет того, что в известном осевом вентиляторе, содержащем корпус в виде цилиндрический оболочки и размещенной в ней втулки с радиальными выступами, внутри которой установлен электродвигатель с наружной цилиндрической поверхностью с канавкой на ней и равномерно размещенными в канавке n вкладышами, контактирующими своими торцевыми поверхностями со втулкой, а также рабочее колесо, установленное на валу электродвигателя, при этом наружная цилиндрическая поверхность электродвигателя контактирует с внутренней поверхностью втулки, согласно изобретению на втулке со стороны рабочего колеса выполнены n пазов, угловая ширина каждого из которых равна или превышает угловую ширину соответствующего вкладыша, наиболее удаленные от рабочего колеса поверхности пазов втулки выполнены лежащими в одной плоскости, перпендикулярной оси электродвигателя, вкладыши контактируют своими торцевыми поверхностями с указанными поверхностями пазов, на наружной поверхности втулки со стороны ближайшего к рабочему колесу торца выполнена проточка шириной не менее чем расстояние от этого торца до наиболее удаленных от рабочего колеса поверхностей пазов, на наружной поверхности проточки установлено закрывающее пазы кольцо с наружным диаметром, равным наружному диаметру цилиндрической части втулки, а на внутренней поверхности втулки со стороны рабочего колеса посредством резьбового соединения установлена гайка, опирающаяся на торцевую поверхность электродвигателя и поджимающая посредством электродвигателя вкладыши к наиболее удаленным от рабочего колеса поверхностям пазов.This problem is solved due to the fact that in the known axial fan, which contains a body in the form of a cylindrical shell and a sleeve with radial protrusions placed inside it, inside which an electric motor with an outer cylindrical surface with a groove on it and n inserts that are evenly placed in the groove and contacting their end surfaces with a sleeve, as well as an impeller mounted on the motor shaft, while the outer cylindrical surface of the electric motor is in contact with the inner surface with the sleeve of the sleeve, according to the invention, n grooves are made on the sleeve from the side of the impeller, the angular width of each of which is equal to or greater than the angular width of the corresponding liner, the surfaces of the grooves of the sleeve farthest from the impeller are made lying in the same plane perpendicular to the axis of the electric motor, the liners contact with their end surfaces with the indicated groove surfaces, on the outer surface of the sleeve from the side closest to the impeller end made a groove width of not less than The tension from this end to the groove surfaces farthest from the impeller, on the outer surface of the groove there is a ring closing the grooves with an outer diameter equal to the outer diameter of the cylindrical part of the sleeve, and a nut resting on the end face is installed on the inner surface of the sleeve from the impeller side the surface of the electric motor and the liners pressing by the electric motor to the groove surfaces farthest from the impeller.
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.In FIG. 1 shows an example of a specific embodiment of an axial fan, a longitudinal section, in FIG. 2 - the same, a cross-section along aa, the motor is conventionally shown uncut.
Осевой вентилятор содержит корпус 1 в виде цилиндрический оболочки 2 и размещенной в ней втулки 3 с радиальными выступами 4, закрепленной в оболочке 2 посредством винтов 5. Внутри втулки 3 установлен электродвигатель 6 с наружной цилиндрической поверхностью 7 с канавкой 8 на ней, в которой равномерно размещены n (в данном примере конкретного исполнения - 3) вкладышей 9, контактирующих своими торцевыми поверхностями 10 со втулкой 3. На валу электродвигателя 6 установлено рабочее колесо 11. Наружная цилиндрическая поверхность 7 электродвигателя 6 контактирует с внутренней поверхностью 12 втулки 3. На втулке 3 со стороны рабочего колеса 11 выполнены n (в данном примере конкретного исполнения - 3) пазов 13. Наиболее удаленные от рабочего колеса поверхности 14 пазов 13 втулки 3 выполнены лежащими в одной плоскости 15, перпендикулярной оси 16 электродвигателя 6. Вкладыши 9 контактируют своими торцевыми поверхностями 10 с указанными поверхностями 14 пазов 13, выполненных на втулке 3. На наружной поверхности 17 втулки 3 со стороны ближайшего к рабочему колесу 11 торца 18 выполнена проточка 19 шириной H не менее чем расстояние h от этого торца до наиболее удаленных от рабочего колеса 11 поверхностей 14 пазов 13. На наружной поверхности проточки 19 установлено закрывающее пазы 13 кольцо 20 с наружным диаметром, равным наружному диаметру цилиндрической части втулки 3, кольцо 20 фиксируется к торцу втулки 3 винтами 21. На внутренней поверхности 22 втулки 3 со стороны рабочего колеса 11 посредством резьбового соединения установлена гайка 23, опирающаяся на торцевую поверхность 24 электродвигателя 6 и поджимающая посредством электродвигателя 6, а именно торцом 25 канавки 8, вкладыши 9 к наиболее удаленным от рабочего колеса 11 поверхностям 14 пазов 13. Противоположный валу торец электродвигателя 6 закрыт кожухом 26, закрепленным посредством резьбового соединения на втулке 3. Угловая ширина S каждого из пазов 13 равна или превышает угловую ширину s соответствующего вкладыша 9.The axial fan contains a housing 1 in the form of a cylindrical shell 2 and a sleeve 3 placed therein with radial protrusions 4, fixed in the shell 2 by screws 5. Inside the sleeve 3, an electric motor 6 is installed with an outer cylindrical surface 7 with a groove 8 on it, in which are evenly placed n (in this particular embodiment, 3) of the liners 9 in contact with their end surfaces 10 with the sleeve 3. An impeller 11 is installed on the shaft of the electric motor 6. The outer cylindrical surface 7 of the electric motor 6 activates with the inner surface 12 of the sleeve 3. On the sleeve 3 from the side of the impeller 11 there are n (in this particular embodiment 3) grooves 13. The most distant from the impeller surfaces 14 of the grooves 13 of the sleeve 3 are made lying in one plane 15, perpendicular to the axis 16 of the electric motor 6. The liners 9 are in contact with their end surfaces 10 with the indicated surfaces 14 of the grooves 13 made on the sleeve 3. On the outer surface 17 of the sleeve 3 from the side of the end 18 that is closest to the impeller 11, a groove 19 is made with a width H of at least we take the distance h from this end to the surfaces 14 of the grooves 14 most distant from the impeller 11. On the outer surface of the groove 19 is installed a ring 20 closing the grooves 13 with an outer diameter equal to the outer diameter of the cylindrical part of the sleeve 3, the ring 20 is fixed to the end of the sleeve 3 with screws 21 . On the inner surface 22 of the sleeve 3 from the side of the impeller 11 by means of a threaded connection, a nut 23 is mounted, resting on the end surface 24 of the electric motor 6 and pressing by the electric motor 6, namely the end face 25 ka Avki 8, inserts 9 to the surfaces 14 of the grooves 14 furthest from the impeller 11. The end face of the electric motor 6 is closed by a casing 26 fixed by a threaded connection to the sleeve 3. The angular width S of each of the grooves 13 is equal to or greater than the angular width s of the corresponding insert 9 .
Осевой вентилятор работает следующим образом. При включении электродвигателя 6 начинает вращаться колесо 11, создавая поток воздуха. При этом аксиальное усилие от гайки 23 через торец 24 электродвигателя 6 и его корпус передается на торец 25 канавки 8 и воспринимаются через размещенные в канавке 8 вкладыши 9 наиболее удаленными от рабочего колеса поверхностями 14 пазов 13 втулки 3, контактирующими с торцевыми поверхностями 10 вкладышей 9. Таким образом обеспечивается беззазорное закрепление электродвигателя 6 к втулке 3. Неизменное положение вкладышей 9 в канавке 8 обеспечивается внутренней поверхностью кольца 20, не позволяющей вкладышам 9 выйти из канавки 8. Условие H≥h обеспечивает положение, при котором вкладыши всегда лежат в зоне, ограниченной снаружи внутренним диаметром кольца 10. Оптимальное количество вкладышей n равно двум, т.к. это снижает трудоемкость изготовления пазов на втулке, при n=1 беззазорная фиксация электродвигателя практически невозможна, поскольку электродвигатель будет прижат в одной точке, что не устраняет возможности вращения его относительно этой точки, хотя и в очень ограниченном диапазоне, определяемом полями допусков наружной поверхности 7 электродвигателя 6 и внутренней поверхности 22 втулки 3. Несмотря на малость этих возможных угловых колебаний, высокие уровни вибрационных нагрузок, характерные для этапа выведения изделий космической техники на орбиту, могут ограничивать использование предлагаемого изобретения при n=1, конкретный выбор числа n определяется обычными методами проектирования. В приведенном примере конкретного выполнения корпус 1 выполнен сборным из цилиндрической оболочки 2 и втулки 3 с выступами 4, однако он может быть изготовлен и в виде единой детали, поэтому в формуле изобретения использован обобщающий признак «корпус в виде цилиндрический оболочки и размещенной в ней втулки с радиальными выступами». Равенство наружных диаметров кольца 20 и втулки 3, а также то, что пазы 13 полностью закрыты кольцом 4, обеспечивает отсутствие дополнительных аэродинамических потерь. Условие «угловая ширина каждого из пазов равна или превышает угловую ширину соответствующего вкладыша» является необходимым и достаточным для обеспечения установки вкладышей в канавку внутри пазов.The axial fan operates as follows. When you turn on the electric motor 6 starts to rotate the wheel 11, creating a stream of air. In this case, the axial force from the nut 23 through the end face 24 of the electric motor 6 and its body is transmitted to the end face 25 of the groove 8 and is received through the liners 9 located in the groove 8 of the outermost surfaces of the grooves 14 of the grooves 13 of the sleeve 3 in contact with the end surfaces 10 of the liners 9. This ensures a clearance-free fixing of the motor 6 to the sleeve 3. The constant position of the bushings 9 in the groove 8 is provided by the inner surface of the ring 20, which does not allow the bushings 9 to exit the groove 8. The condition The position of the inserts always lies in the zone bounded externally by the inner diameter of the ring 10. The optimal number of inserts n is two, because this reduces the complexity of manufacturing grooves on the sleeve, with n = 1, clearance-free fixing of the motor is practically impossible, since the motor will be pressed at one point, which does not preclude the possibility of rotation of it relative to this point, although in a very limited range determined by the tolerance fields of the outer surface 7 of the motor 6 and the inner surface 22 of the sleeve 3. Despite the smallness of these possible angular vibrations, high levels of vibration loads characteristic of the stage of launching spacecraft nicks in orbit, may limit the use of the present invention, when n = 1, the particular choice of the number n is determined by conventional design techniques. In the given example of a specific embodiment, the housing 1 is prefabricated from a cylindrical shell 2 and a sleeve 3 with protrusions 4, however, it can also be made as a single part; therefore, the generalizing feature “housing in the form of a cylindrical shell and a sleeve with radial protrusions. " The equality of the outer diameters of the ring 20 and the sleeve 3, as well as the fact that the grooves 13 are completely closed by the ring 4, ensures the absence of additional aerodynamic losses. The condition "the angular width of each of the grooves is equal to or greater than the angular width of the corresponding liner" is necessary and sufficient to ensure that the liners are installed in the groove inside the grooves.
В результате использования изобретения существенно снижаются радиальные габариты осевого вентилятора, устраняется присутствовавшая в прототипе необходимость размещения крепежных винтов между наружными поверхностями втулки и электродвигателя. В описании прототипа (патент РФ №2235910, кл. F04D 19/00, 2002 г.) показано, что при диаметре цилиндрической поверхности электродвигателя 50 мм минимально допустимый диаметр втулки составит 62 мм. В предложенной же конструкции диаметр втулки может быть снижен до 54 мм (наружный диаметр выступов и внутренний диаметр закрывающего их кольца составляет 52 мм, наружный диаметр кольца - 54 мм.As a result of the use of the invention, the radial dimensions of the axial fan are significantly reduced, the need for placing fixing screws between the outer surfaces of the sleeve and the motor, which was present in the prototype, is eliminated. In the description of the prototype (RF patent No. 2235910, class F04D 19/00, 2002) it is shown that when the diameter of the cylindrical surface of the electric motor is 50 mm, the minimum allowable diameter of the sleeve will be 62 mm. In the proposed design, the diameter of the sleeve can be reduced to 54 mm (the outer diameter of the protrusions and the inner diameter of the ring closing them is 52 mm, the outer diameter of the ring is 54 mm
Таким образом, снижение наружного диаметра втулки 3 составит 8 мм, или 12,9%. Указанные преимущества позволяют рекомендовать заявленное решение к использованию в агрегатах космической техники.Thus, the decrease in the outer diameter of the sleeve 3 will be 8 mm, or 12.9%. These advantages allow us to recommend the claimed solution for use in space technology units.
