PL245796B1

PL245796B1 - Radial fan impeller

Info

Publication number: PL245796B1
Application number: PL432178A
Authority: PL
Inventors: Jacek Chojka; Wiesław Chmielarz; Sebastian Faszynka; Romuald Laskowski; Przemysław Moczko; Arkadiusz Włosik; Andrzej Wróblewski; Jacek Wróblewski; Janusz Zajączkowski
Original assignee: Wroblewski Andrzej Przed Techniczno Handlowe Energowent
Priority date: 2019-12-11
Filing date: 2019-12-11
Publication date: 2024-10-14
Also published as: PL432178A1

Abstract

Przedmiotem wynalazku jest wirnik wentylatora promieniowego wielko-gabarytowego i wysoko-obciążonego. Cel ten osiągnięto poprzez nakładki (3) mocowane na ścięciach tarczy (1) nośnej i wzmocnieniu (14) w formie żeber (15) o zmiennej wysokości h przyspawane na tylnej części tarczy (1) nośnej.The subject of the invention is a large-size and highly loaded centrifugal fan impeller. This objective is achieved by means of overlays (3) mounted on the chamfers of the supporting disc (1) and reinforcement (14) in the form of ribs (15) of variable height h welded on the rear part of the supporting disc (1).

Description

Opis wynalazkuDescription of the invention

Przedmiotem wynalazku jest wirnik wentylatora promieniowego wielko-gabarytowego i wysokoobciążonego. Wentylatory tego typu są stosowane w szczególności w przewietrzaniu kopalń głębinowych węgla kamiennego i surowców mineralnych.The subject of the invention is a large-size and highly loaded radial fan rotor. Fans of this type are used in particular in the ventilation of deep mines of hard coal and mineral resources.

Wynika to z ich walorów użytkowych w postaci:This is due to their utility values:

- dużej pewności ruchu,- high degree of movement certainty,

- wysokiej trwałości,- high durability,

- wysokiej sprawności dochodzącej do 90%,- high efficiency up to 90%,

- prostej obsługi.- simple operation.

To przekłada się korzystnie na ponoszone koszty eksploatacji. Ze względu na szerokie zastosowanie tych wentylatorów w eksploatacji istnieje zapotrzebowanie na ciągłe doskonalenie konstrukcji i technologii wytwarzania tych wentylatorów, a w szczególności wirników i kierownic wlotowych, aparatów żaluzjowych. Stąd są liczne patenty i zgłoszenia patentowe w zakresie rozwiązań konstrukcyjnych wyżej wymienionych zespołów.This has a positive impact on the operating costs incurred. Due to the wide application of these fans in operation, there is a need for continuous improvement of the design and manufacturing technology of these fans, and in particular impellers and inlet guides, louver devices. Hence, there are numerous patents and patent applications in the field of design solutions of the above-mentioned units.

Zastosowanie rozwiązania konstrukcyjnego wirnika wentylatora promieniowego według patentu PL228694B1 spowodowało poprawę trwałości i pewności ruchu wentylatora. Jednak wpłynęło to negatywnie na masę wirnika a co za tym idzie obciążenie łożysk i wzrost momentu zamachowego i w konsekwencji pogorszony rozruch wentylatora.The use of the design solution of the radial fan impeller according to the PL228694B1 patent resulted in improved durability and reliability of the fan movement. However, it had a negative impact on the impeller mass and, consequently, on the load on the bearings and an increase in the flywheel torque and, consequently, worsened the fan start-up.

Rozwiązanie konstrukcyjne wirnika według patentu Wirnik wentylatora promieniowego PL238568 posiada również wady w postaci zdecydowanie podwyższonej masy wirnika i dużego momentu zamachowego. Tym niemniej zastosowanie rozwiązania według zgłoszenia jak wyżej wyeliminowało usterkę w postaci cyklicznego pękania łopatek i tarczy nośnej w obrębie wlotu wirnika. Następnym rozwiązaniem konstrukcyjnym wirnika wentylatora promieniowego jest patent PL234032. Celem tego rozwiązania konstrukcyjnego jest obniżenie masy wirnika i momentu zamachowego. Realizacja tego rozwiązania w praktyce spowodowała wystąpienie pewnych negatywnych skutków wynikłych ze stosowania wielokąta głównie tarczy nośnej. Tarcza nośna w tego typu wirnikach wentylatorów promieniowych posiada grubość rzędu 22 mm. To powoduje przy prędkości obwodowej tarczy nośnej wirnika powyżej 100 m/s występowanie turbulencji na wskutek wirowania wielokąta. To wpływa na obniżenie sprawności wentylatora na poziomie od 1 do 2 punktów procentowych i dodatkowo wywołuje drgania. Takie obniżanie sprawności przy mocy wentylatora 2 MW i powyżej powoduje znaczące straty energetyczne. Powstaje problem jak to rozwiązanie udoskonalić. W odpowiedzi na to jest opracowany przedmiotowy projekt wynalazczy.The rotor design solution according to the patent The rotor of the radial fan PL238568 also has disadvantages in the form of a significantly increased rotor mass and a high flywheel torque. Nevertheless, the use of the solution according to the application as above eliminated the defect in the form of cyclic cracking of the blades and the carrier disc in the area of the rotor inlet. The next design solution of the radial fan rotor is the patent PL234032. The purpose of this design solution is to reduce the rotor mass and flywheel torque. The implementation of this solution in practice caused the occurrence of certain negative effects resulting from the use of a polygon, mainly the carrier disc. The carrier disc in this type of radial fan rotors has a thickness of about 22 mm. This causes turbulence to occur at a peripheral speed of the rotor carrier disc above 100 m/s due to the rotation of the polygon. This affects the reduction of the fan efficiency by 1 to 2 percentage points and additionally causes vibrations. Such a reduction in efficiency at a fan power of 2 MW and above causes significant energy losses. The problem arises how to improve this solution. In response to this, the subject invention project is developed.

Rozwiązanie konstrukcyjne wirnika wentylatora promieniowego według wynalazku zapewnia uzyskiwanie optymalnej sprawności wentylatora, wymaganej jego pewności ruchu przy nieznacznym wzroście masy wirnika.The design solution of the radial fan impeller according to the invention ensures obtaining optimal fan efficiency and the required certainty of its movement with a slight increase in the impeller mass.

Wirnik wentylatora promieniowego z tarczą nośną w postaci wieloboku posiadający na ścięciach tarczy nośnej nakładki według wynalazku charakteryzuje się tym, że nakładki składają się z pierścienia połączonego z tarczą nośną spoiną obwodową, do którego przymocowane są żebra w ilości od 2 do 6 pokryte osłoną połączoną z żebrami spoinami otworowymi oraz półką z otworami połączoną z osłoną i pierścieniem spoinami. Korzystnie, tylna część tarczy nośnej posiada wzmocnienie w formie żeber o kształcie łukowym w ilości od równej ilości łopatek do 3 krotnej ich ilości i zmiennej w sposób płynny wysokości h1 żeber równej od wielkości 2 do 5 grubości g-r tarczy nośnej na średnicy Di' równej od 0,5 do 0,9 średnicy Di wlotowej do wysokości h2 równej od 0,3 do 1 grubości qr na średnicy D2’ równej od 0,7 do 0,9 średnicy D2 wylotowej.A radial fan impeller with a polygonal carrier disc having overlays on the truncations of the carrier disc according to the invention is characterized in that the overlays consist of a ring connected to the carrier disc by a circumferential weld, to which are attached ribs in a number from 2 to 6 covered with a cover connected to the ribs by hole welds and a shelf with holes connected to the cover and the ring by welds. Advantageously, the rear part of the carrier disc has reinforcement in the form of arc-shaped ribs in a number from equal to the number of blades to 3 times their number and a smoothly variable height h1 of ribs equal to from 2 to 5 of the thickness g-r of the carrier disc on the diameter Di' equal to 0.5 to 0.9 of the inlet diameter Di to the height h2 equal to 0.3 to 1 of the thickness qr on the diameter D2' equal to 0.7 to 0.9 of the outlet diameter D2.

Korzystnie, żebra w ilości od 6 do 20 przyspawane są promieniowo i równomiernie rozmieszczone na obwodzie tylnej części tarczy nośnej posiadają zmienną w sposób płynny wysokość hi od wielkości 2 do 6 grubości gr tarczy nośnej na średnicy Di' równej od 0,5 do 0,9 średnicy Di wlotowej do wysokości h2 równej od 0,3 do 1 grubości gr na średnicy D2' równej od 0,7 do 0,9 średnicy D2 wylotowej. Korzystnie, żebra pokryte są płaszczem przyspawanym spoiną otworową a na średnicy Di' przyspawany jest wieniec wewnętrzny, natomiast na średnicy D2' przyspawany jest wieniec zewnętrzny z otworami. Rozwiązanie konstrukcyjne wirnika według wynalazku będzie nieznacznie droższe w produkcji, lecz skompensuje to walorami użytkowymi wentylatora w postaci wysokiej sprawności i dużej pewności ruchu wentylatora.Advantageously, the ribs in the number of 6 to 20 are welded radially and evenly distributed on the circumference of the rear part of the carrier disc have a smoothly variable height hi from 2 to 6 of the thickness gr of the carrier disc on the diameter Di' equal to 0.5 to 0.9 of the inlet diameter Di to the height h2 equal to 0.3 to 1 of the thickness gr on the diameter D2' equal to 0.7 to 0.9 of the outlet diameter D2. Advantageously, the ribs are covered with a casing welded with a hole weld and on the diameter Di' an internal ring is welded, while on the diameter D2' an external ring with holes is welded. The design solution of the impeller according to the invention will be slightly more expensive in production, but it will compensate for this with the utility values of the fan in the form of high efficiency and high reliability of the fan movement.

Przedmiot wynalazku pokazano na przykładzie wykonania na rysunku, na którym fig. 1 przedstawia przekrój osiowy wirnika, fig. 2 wycinek przekroju wirnika w obrębie tarczy nośnej, fig. 3 przekrój merydionalny wirnika, fig. 4 przekrój merydionalny wzmocnienia tarczy nośnej żebrami łukowymi, fig. 5 przekrój merydionalny wzmocnienia tarczy nośnej żebrami promieniowymi.The subject of the invention is shown in an example embodiment in the drawing, in which Fig. 1 shows an axial cross-section of the rotor, Fig. 2 a section of the rotor cross-section within the support disc, Fig. 3 a meridional cross-section of the rotor, Fig. 4 a meridional cross-section of the support disc reinforcement with arc ribs, Fig. 5 a meridional cross-section of the support disc reinforcement with radial ribs.

Wirnik wentylatora promieniowego z tarczą nośną w postaci wieloboku posiadający na ścięciach tarczy nośnej nakładki, w którym nakładki 1 składają się z pierścienia 2 połączonego z tarczą nośną 3 spoiną obwodową 4 do którego przymocowane są żebra 5 w ilości od 2 do 6 pokryte osłoną 6 połączoną z żebrami 5 spoinami otworowymi 7 oraz półką 8 z otworami 9 połączoną z osłoną 6 i pierścieniem 2 spoinami 10 i 11. Tylna część 12 tarczy nośnej 3 posiada wzmocnienie 13, w formie żeber 14 o kształcie łukowym w ilości od równej ilości łopatek 15 do 3 krotnej ilości i zmiennej w sposób płynny wysokości h1 żeber 14 równej od wielkości 2 do 5 grubości gT tarczy 3 nośnej na średnicy Di' równej od 0,5 do 0,9 średnicy Di wlotowej do wysokości h2 równej od 0,3 do 1 grubości gT na średnicy D2' równej od 0,7 do 0,9 średnicy D2 wylotowej. Żebra 18 w ilości od 6 do 20 przyspawane są promieniowo i równomiernie rozmieszczone na obwodzie tylnej części 12 tarczy nośnej 3 posiadają zmienną w sposób płynny wysokość h1 od 2 do 6 grubości gT tarczy nośnej 3 na średnicy Di' równej od 0,5 do 0,9 średnicy Di wlotowej do wysokości h2 równej od 0,3 do 1 grubości gT na średnicy D2' równej od 0,7 do 0,9 średnicy D2 wylotowej. Żebra 14 i 16 pokryte są płaszczem 17 przyspawanym spoiną otworową 18 a na średnicy Di' przyspawany jest wieniec wewnętrzny 19, natomiast na średnicy D2' przyspawany jest wieniec zewnętrzny 20 z otworami 21.A radial fan impeller with a carrier disc in the form of a polygon having overlays on the truncations of the carrier disc, in which the overlays 1 consist of a ring 2 connected to the carrier disc 3 by a circumferential weld 4 to which are attached ribs 5 in a number from 2 to 6 covered with a cover 6 connected to the ribs 5 by hole welds 7 and a shelf 8 with holes 9 connected to the cover 6 and ring 2 by welds 10 and 11. The rear part 12 of the carrier disc 3 has a reinforcement 13 in the form of arch-shaped ribs 14 in a number from equal to the number of blades 15 to 3 times the number and a smoothly variable height h1 of ribs 14 equal to from 2 to 5 of the thickness gT of the carrier disc 3 on a diameter Di' equal to from 0.5 to 0.9 of the inlet diameter Di to a height h2 equal to 0.3 to 1 thickness gT on the diameter D2' equal to 0.7 to 0.9 of the outlet diameter D2. Ribs 18 in a number of 6 to 20 are welded radially and evenly distributed on the circumference of the rear part 12 of the carrier disc 3 and have a smoothly variable height h1 from 2 to 6 thickness gT of the carrier disc 3 on the diameter Di' equal to 0.5 to 0.9 of the inlet diameter Di to a height h2 equal to 0.3 to 1 thickness gT on the diameter D2' equal to 0.7 to 0.9 of the outlet diameter D2. Ribs 14 and 16 are covered with a jacket 17 welded with a hole weld 18 and an inner rim 19 is welded on the diameter Di', while an outer rim 20 with holes 21 is welded on the diameter D2'.

Claims

1. A radial fan rotor with a polygonal carrier disc having overlays on the chamfers of the carrier disc, characterized in that the overlays (1) consist of a ring connected to the carrier disc (3) by a circumferential weld (4) to which 2 to 6 ribs (5) are attached, covered with a cover (6) connected to the ribs (5) by hole welds (7) and a shelf (8) with holes (9) connected to the cover (6) and the ring (2) by welds (10) and (11).

2. A radial fan impeller according to claim 1, characterized in that the rear part (12) of the carrier disc (3) has a reinforcement (13) in the form of ribs (14) of an arc shape in a number equal to the number of blades (15) to 3 times their number and a continuously variable height h1 of ribs (14) equal to from 2 to 5 of the thickness gT of the carrier disc (3) at a diameter Di' equal to from 0.5 to 0.9 of the inlet diameter Di to a height h2 equal to from 0.3 to 1 of the thickness gT at a diameter D2' equal to from 0.7 to 0.9 of the outlet diameter D2.

3. A radial fan impeller according to claim 1 or 2, characterized in that the ribs (16) in a number of 6 to 20 welded radially and evenly distributed on the circumference of the rear part (12) of the carrier disc (3) have a continuously variable height h1 from 2 to 6 of the thickness gT of the carrier disc (3) at a diameter Di' equal to 0.5 to 0.9 of the inlet diameter Di to a height h2 equal to 0.3 to 1 of the thickness gT at a diameter D2' equal to 0.7 to 0.9 of the outlet diameter D2.

4. A radial fan impeller according to claim 1 or 2 or 3, characterized in that the ribs (14) and (16) are covered with a casing (17) welded with a hole weld (18) and an inner ring (19) is welded on the diameter Di', while an outer ring (20) with holes (21) is welded on the diameter D2'.