PL231504B1 - Wentylator promieniowy z nowym układem regulacji ustawienia kąta łopatek wirnika w czasie ruchu - Google Patents

Description

Opis wynalazku

Znane są układy regulacji wydajności i spiętrzenia czynnika przepływającego przez wentylator promieniowy, w którym wirnik posiada łopatki lub ich fragmenty zamocowane do tarcz w sposób obrotowy, ustawiane pod różnymi kątami w czasie normalnego ruchu obrotowego wirnika wentylatora. Kąt ustawienia łopatek obrotowych wirnika decyduje o parametrach przepływu czynnika przez wentylator.

W znanych rozwiązaniach mechanizm zmiany ustawienia kąta łopatek wirnika realizowany jest za pośrednictwem elementu pośredniego, zazwyczaj tulei, przesuwnej poosiowo, której przesunięcie poosiowe wymuszone jest mechanizmem wirującym wraz z wałem wentylatora. Poosiowe przesunięcie tulei powoduje przemieszczenie się cięgien odpowiedzialnych za ustawienie kątowe nastawnych łopatek wirnika. Rozwiązanie to zostało między innymi przedstawione w polskim opisie patentowym PL 52 456 oraz amerykańskim opisie patentowym US 4,662,819. Wadą tych rozwiązań jest skomplikowana budowa takich mechanizmów i związane z tym trudności w zapewnieniu bezawaryjnego działania układów regulacji wentylatorów, w szczególności wentylatorów o wysokich prędkościach obrotowych.

Wentylator promieniowy z nowym układem regulacji ustawienia kąta łopatek wirnika w czasie ruchu, zawierający tarczę regulacyjną połączoną z tuleją osadzone obrotowo na wale wentylatora, ponadto zawierający siłownik napędowy elektryczny, hydrauliczny lub pneumatyczny, z którego napęd na obrotowe łopatki wirnika jest przeniesiony poprzez układ napędowy wyposażony w układ dźwigniowy, w którym drążki pośrednie połączone są jednym końcem trwale ruchomo z dźwigienkami osadzonymi bezpośrednio na osiach obrotowych łopatek wirnika, a drugim końcem połączone przegubowo z tarczą regulacyjną, zaś kąt obrotu łopatek wokół własnej osi wynosi 0° < a < 90°, według wynalazku, charakteryzuje się tym, że siłownik napędowy zamocowany jest na wale wentylatora lub w jego wnętrzu.

Według wynalazku obrotowe łopatki wirnika wykonane są korzystnie z materiału o ciężarze właściwym mniejszym niż stal.

Korzystnie obrotowe łopatki wirnika wykonane są z tytanu, włókna węglowego, włókna aramidowego lub ich kompozytów.

Obrotowe łopatki wirnika korzystnie mają konstrukcję spawaną lub z laminatu wykonaną w postaci dwu powłokowej skorupy.

W wentylatorze promieniowym z siłownikiem elektrycznym wał wentylatora stanowi korzystnie wał rurowy. Wał rurowy ma konstrukcję rurową-spawaną, dzieloną i skręcaną kołnierzowo.

W siłowniku elektrycznym silnik elektryczny oraz przekładnia redukcyjna korzystnie zamocowane są do wewnętrznej powierzchni rurowego wału wentylatora. W wentylatorze promieniowym z siłownikiem elektrycznym energia elektryczna dostarczana jest do siłownika elektrycznego za pomocą kabli umieszczonych w wierceniu rurowego wału wentylatora lub bezkontaktowo za pomocą złącza transformatorowego.

Układ napędowy w wentylatorze promieniowym z siłownikiem elektrycznym korzystnie ma pośrednią przekładnię zębatą, w postaci centralnego koła zębatego oraz co najmniej dwóch kół zębatych, ułożyskowanych tocznie lub ślizgowo w wale rurowym wentylatora, które zazębiają się z wieńcem zębatym połączonym, za pomocą tulei, z tarczą regulacyjną, przy czym wieniec zębaty wraz z tuleją i tarczą regulacyjną znajdują się na zewnątrz wału rurowego.

W wentylatorze promieniowym z siłownikiem hydraulicznym (olejowym) siłownik zamocowany jest korzystnie bezpośrednio na wale wentylatora.

W wentylatorze promieniowym z siłownikiem hydraulicznym siłownik znajduje się korzystnie we wspólnej obudowie z łożyskiem głównym zespołu wirującego.

W wentylatorze promieniowym z siłownikiem hydraulicznym olej dostarczany jest do siłownika poprzez drążony wał z przekaźnika olejowego. W przypadku wentylatora promieniowego z siłownikiem pneumatycznym sprężone powietrze dostarczane jest do siłownika poprzez drążony wał z przekaźnika pneumatycznego.

W wentylatorze promieniowym z siłownikiem pneumatycznym siłownik zamocowany jest korzystnie bezpośrednio na wale wentylatora.

W wentylatorze promieniowym z siłownikiem pneumatycznym siłownik znajduje się korzystnie we wspólnej obudowie z łożyskiem głównym zespołu wirującego.

Przedmiotem wynalazku jest również wentylator promieniowy z nowym układem regulacji ustawienia kąta łopatek wirnika, w którym napęd z wirującego wraz z wałem siłownika jest przenoszony na obrotowe łopatki przez nigdzie dotąd nieopisany układ napędowy wyposażony w układ zazębiony.

PL 231 504 B1

Wentylator promieniowy z nowym układem regulacji ustawienia kąta łopatek wirnika w czasie ruchu, zawierający tarczę regulacyjną połączoną z tuleją osadzone obrotowo na wale wentylatora, ponadto zawierający siłownik napędowy elektryczny, hydrauliczny lub pneumatyczny, zaś kąt obrotu łopatek wokół własnej osi wynosi 0° < a < 90°, według wynalazku, charakteryzuje się tym, że siłownik napędowy zamocowany jest na wale wentylatora lub w jego wnętrzu, zaś napęd na obrotowe łopatki wirnika jest przenoszony poprzez układ napędowy wyposażony w układ zazębiony.

Układ zazębiony korzystnie posiada koło zębate zamocowane na tarczy regulacyjnej, oraz wycinki kół zębatych, osadzone bezpośrednio na osiach obrotowych łopatek wirnika. Napęd z tarczy regulacyjnej jest przeniesiony najpierw na koło zębate, a następnie na wycinki kół zębatych.

Zgodnie z wynalazkiem siłownik osadzony jest na lub w wale wentylatora i stanowi napęd dla układu zmieniającego kąt ustawienia obrotowych łopatek wirnika. Siłownik wiruje wraz z wałem wentylatora napędzając bezpośrednio tuleję oraz połączoną z nią tarczę regulacyjną. Dzięki takiemu rozwiązaniu nie ma konieczności przeniesienia napędu układu regulacji z układu nieruchomego na układ ruchomy (wirujący).

Wraz z tuleją na wale wentylatora umieszczona jest obrotowo połączona z nią tarcza regulacyjna, która wiruje razem z wałem oraz może się względem niego obrócić o pewien kąt zależny od żądanego zakresu regulacji. Zmiana ustawienia kątowego tarczy regulacyjnej powoduje zmianę ustawienia kąta obrotowych łopatek wirnika. Przeniesienie napędu z tarczy regulacyjnej na oś łopatki może być realizowane za pomocą koła zębatego umieszczonego na tej tarczy i wycinków zębatych umieszczonych na osiach łopatek albo za pomocą drążków pośrednich łączących tarczę regulacyjną z dźwigienkami, osadzonymi bezpośrednio na osiach obrotowych łopatek wirnika.

Wraz z pojawieniem się na rynku nowoczesnych materiałów o dużych parametrach wytrzymałościowych, a jednocześnie lżejszych od dotychczas stosowanych w wentylatorach promieniowych, stało się możliwe zastąpienie stalowych obrotowych łopatek wirnika na łopatki wykonane przykładowo z tytanu, włókna węglowego, włókna aramidowego lub ich kompozytów, co jest dużą zaletą, dzięki której przedmiot wynalazku może być stosowany w wentylatorach o dużych prędkościach obrotowych, zwłaszcza energetycznych, gdzie z uwagi na duże moce napędowe zyski ze zmniejszenia energochłonności przy mniejszych obciążeniach są duże,

W układ dźwigniowy lub zazębiony może być wyposażony układ napędowy z siłownikiem elektrycznym, hydraulicznym lub pneumatycznym.

Przedmiot wynalazku w postaci wentylatora promieniowego z nastawnymi zewnętrznymi częściami łopatek wirnika przedstawiony został w przykładach wykonania na załączonym rysunku. Figury rysunku ilustrują wentylatory z napędami układów regulacji ustawienia kąta obrotowych łopatek wirnika wentylatora wyposażonymi w odmienne układy przeniesienia napędu z siłownika napędowego na łopatki.

Na Fig. 1.1 oraz Fig. 1.2 przedstawiono przykładowo wentylator promieniowy z napędem dźwigniowym układu regulacji kąta ustawienia łopatek w postaci siłownika elektrycznego. Wewnątrz rurowego wału 11 wentylatora promieniowego zilustrowanego na Fig. 1.1 umieszczony jest siłownik elektryczny 1. Siłownik wyposażony jest w silnik elektryczny z przekładnią redukcyjną, z której napęd poprzez centralne koło zębate 12 przekazywany jest na koła zębate 2 ułożyskowane tocznie lub ślizgowo bezpośrednio w wale rurowym 11. Koła zębate 2 napędzają wieniec zębaty 3 o uzębieniu wewnętrznym, połączony za pomocą tulei 18 z tarczą regulacyjną 4, na której osadzone są przegubowo drążki pośrednie 5. Za ich pomocą napęd przekazywany jest na dźwigienki 6 osadzone bezpośrednio na osiach łopatek obrotowych wirnika. Obrót tarczy regulacyjnej 4, wymuszony siłownikiem elektrycznym 1, wywołuje pośrednio ruch obrotowy łopatek 7 wirnika zmieniając ich ustawienie kątowe. Obrotowe łopatki wirnika 7 mogą być wykonane z materiału lżejszego niż stal, korzystnie tytanu, włókna węglowego, włókna aramidowego lub ich kompozytów, w postaci konstrukcji spawanej lub laminatu wykonanego jak skorupa dwupowłokowa. Obrotowe łopatki wirnika 7 zamocowane są standardowo do tarczy nośnej 9 oraz do tarczy pokrywającej 10 wirnika za pośrednictwem zespołów łożyskowych 8. Oś obrotu łopatki przechodzi w bliskim sąsiedztwie środka ciężkości zespołu łopatki 7 i dźwigienki 6. Energia elektryczna dostarczana jest do napędu siłownika przez kable umieszczone w wierceniu wału, lub bezkontaktowo przez złącze transformatorowe. Wał rurowy 11 wentylatora wykonany jest jako konstrukcja rurowa-spawana, dzielona i skręcana kołnierzowo, w celu uzyskania dostępu do siłownika elektrycznego oraz przekładni zębatej.

Na Fig. 2.1 oraz Fig. 2.2 przedstawiono przykładowo wentylator promieniowy z napędem zazębionym układu regulacji kąta ustawienia łopatek w postaci obrotowego siłownika 1 olejowego zamocowanego bezpośrednio na wale 11 wentylatora we wspólnej obudowie 13 z łożyskiem głównym zespołu wirującego. Siłownik napędza ułożyskowaną na wale 11 tuleję 18, do której przymocowana jest tarcza

PL 231 504 B1 regulacyjna 4 z zamocowanym na jej obwodzie kołem zębatym 14, które zazębia się z wycinkami kół zębatych 15, osadzonych na osiach łopatek obrotowych 7. Zmiana położenia kątowego tarczy regulacyjnej 4 wywołana działaniem siłownika olejowego powoduje bezpośrednio zmianę położenia kątowego łopatki obrotowej 7 wirnika. Olej do napędu siłownika 1 olejowego doprowadzany jest poprzez drążony wał z przekaźnika olejowego 16. Przekaźnik olejowy pozwala w sposób ciągły przekazywać olej o określonym ciśnieniu z układu nieruchomego do układu wirującego, w tym przypadku wału wentylatora 11. Obrotowe łopatki wirnika 7 mogą być wykonane z materiału lżejszego niż stal, korzystnie tytanu, włókna węglowego, włókna aramidowego lub ich kompozytów, w postaci konstrukcji spawanej lub laminatu wykonanego jak skorupa dwupowłokowa. Obrotowe łopatki wirnika 7 zamocowane są standardowo do tarczy nośnej 9 oraz do tarczy pokrywającej 10 wirnika za pośrednictwem zespołów łożyskowych 8.

* Rysunki oznaczone jako Fig. 1.2 oraz Fig. 2.2 są przekrojami poprzecznymi elementów przedstawionych na rysunkach Fig. 1.1 oraz Fig. 2.1.

Claims (13)

Zastrzeżenia patentowe

1. Wentylator promieniowy z nowym układem regulacji ustawienia kąta łopatek wirnika w czasie ruchu, zawierający tarczę regulacyjną (4) połączoną z tuleją (18) osadzone obrotowo na wale (11) wentylatora, ponadto zawierający siłownik napędowy (1) elektryczny, hydrauliczny lub pneumatyczny, z którego napęd na obrotowe łopatki (7) wirnika jest przeniesiony poprzez układ napędowy wyposażony w układ dźwigniowy, w którym drążki pośrednie (5) połączone są jednym końcem trwale ruchomo z dźwigienkami (6) osadzonymi bezpośrednio na osiach obrotowych łopatek (7) wirnika, a drugim końcem połączone przegubowo z tarczą regulacyjną (4), zaś kąt obrotu łopatek (7) wokół własnej osi wynosi 0° < a < 90°, znamienny tym, że siłownik napędowy (1) zamocowany jest na wale (11) wentylatora lub w jego wnętrzu,

2. Wentylator według zastrz. 1, znamienny tym, że obrotowe łopatki (7) wirnika wykonane są z materiału o ciężarze właściwym mniejszym niż stal.

3. Wentylator według zastrz. 1 albo 2, znamienny tym, że obrotowe łopatki (7) wirnika wykonane są z tytanu, włókna węglowego, włókna aramidowego lub ich kompozytów.

4. Wentylator według zastrz. 1 albo 2, albo 3, znamienny tym, że obrotowe łopatki (7) wirnika mają konstrukcję spawaną lub z laminatu wykonaną w postaci dwupowłokowej skorupy.

5. Wentylator według zastrz. 1, znamienny tym, że posiadając siłownik (1) elektryczny wał (11) wentylatora stanowi wał rurowy.

6. Wentylator według zastrz. 1 albo 5, znamienny tym, że w siłowniku (1) elektrycznym silnik elektryczny oraz przekładnia redukcyjna zamocowane są do wewnętrznej powierzchni rurowego wału (11) wentylatora.

7. Wentylator według zastrz. 1 albo 5, albo 6, znamienny tym, że posiadając siłownik (1) elektryczny układ napędowy ma pośrednią przekładnię zębatą w postaci centralnego koła zębatego (12) oraz co najmniej dwóch kół zębatych (2), ułożyskowanych tocznie lub ślizgowo w wale (11) rurowym wentylatora, które zazębiają się z wieńcem zębatym (3) połączonym, za pomocą tulei (18), z tarczą regulacyjną (4), przy czym wieniec zębaty (3) wraz z tuleją (18) i tarczą regulacyjną (4) znajdują się na zewnątrz wału (11) rurowego.

8. Wentylator według zastrz. 1, znamienny tym, że posiadając siłownik (1) hydrauliczny siłownik ten zamocowany jest bezpośrednio na wale (11) wentylatora.

9. Wentylator według zastrz. 8, znamienny tym, że siłownik (1) hydrauliczny znajduje się we wspólnej obudowie (13) z łożyskiem głównym zespołu wirującego.

10. Wentylator według zastrz. 1, znamienny tym, że posiadając siłownik (1) pneumatyczny, siłownik ten zamocowany jest bezpośrednio na wale (11) wentylatora.

11. Wentylator według zastrz. 10, znamienny tym, że siłownik (1) pneumatyczny znajduje się we wspólnej obudowie (13) z łożyskiem głównym zespołu wirującego.

12. Wentylator promieniowy z nowym układem regulacji ustawienia kąta łopatek (7) wirnika w czasie ruchu, zawierający tarczę regulacyjną (4) połączoną z tuleją (18) osadzone obrotowo na wale (11) wentylatora, ponadto zawierający siłownik napędowy (1) elektryczny, hydrauliczny lub pneumatyczny, zaś kąt obrotu łopatek (7) wokół własnej osi wynosi 0° < a < 90°, znamienny tym, że siłownik napędowy (1) zamocowany jest na wale (11) wentylatora lub w jego

PL 231 504 Β1 wnętrzu, zaś napęd na obrotowe łopatki (7) wirnika jest przenoszony poprzez układ napędowy wyposażony w układ zazębiony.

13. Wentylator według zastrz. 12, znamienny tym, że układ zazębiony posiada koło zębate (14) zamocowane na tarczy regulacyjnej (4), oraz wycinki kół zębatych (15), osadzone bezpośrednio na osiach obrotowych łopatek (7) wirnika.