Робоче колесо відцентрового вентилятора

Реферат: Робоче колесо відцентрового вентилятора, переважно вентиляторів з коефіцієнтом швидкохідності nу=36, що містить центральний диск, криволінійні лопаті, покривні диски конічної форми і кільця жорсткості. Для спрощення робочого колеса та підвищення його технологічності діаметр входу робочого колеса D1=0,52D2, де D2 - зовнішній діаметр робочого колеса, ширина лопаті на виході b2=0,081D2. Кількість лопатей знаходиться в межах 12-14, кут входу лопаті 1=41°, кут виходу 2=50-52°, кут ухилу покривного диску =(8-11)°, ширина колеса b=0,162D2. Вхідна ділянка лопаті виконана по дузі кола радіусом лопаті Rл=0,448D2 із центром на колі радіусом Rц=0,295D2, концентричному окружності D2. При цьому вихідна ділянка лопаті від точки , розміщеної на перетині кола радіусом перегину Rп=0,408D2 концентричному окружності D2 з окружністю радіусом Rл=0,448D2, виконана по дотичній до останньої, довжина хорди лопаті л=0,394 D2. Максимальний прогин лопаті fmax=0,037D2, довжина ділянки лопаті п від її вхідної кромки до точки її максимального прогину становить 0,177D2. UA 114769 C2 (12) UA 114769 C2 UA 114769 C2 5 10 15 20 25 30 35 40 Винахід стосується області машинобудування і може бути використаний в робочих колесах відцентрового вентилятора, призначеного для роботи в пилогазових середовищах. З рівня техніки відомо, що більше 70 років Невським заводом імені Леніна (НВО НЗЛ) серійно виготовляються агломераційні нагнітачі типів Д-6500-11-1 і Д 9000-11-5 з геометричними параметрами: β1=39°; β2=40°; z=24; D1=0,56 D2. Протягом усіх цих років робилися численні спроби підвищити довговічність цих машин, напрацювання по зносу у яких знижується до 5-7 діб. Так в роботі: Бруксер Л.Д., Гольдман Л.Д. і ін. До питання про підвищення стійкості роторів аглоексгаустерів. "Металургійне і гірничорудне виробництво". № 3, 1976. - С. 79-80, для вирішення задачі, направленої на підвищення стійкості роторів аглоексгаустерів, аналізувалися наступні методи підвищення зносостійкості: наплавлення твердосплавними матеріалами, електроіскрове легування твердими сплавами, приварювання футерувальних смуг, використовування біметалічного листа з твердосплавним плакованим шаром, термозміцнювання лопатей, індукційне наплавлення композитними сплавами, наплавлення КБХ (суміш карбідів на металевій основі), електролізне борування. Всі ці способи не дали позитивних результатів через місцевий локальний знос зміцнюваних поверхонь. В роботі: Брук А.Д. Результати експериментальних досліджень по підвищенню зносостійкості агломераційних нагнітачів - "Праці ЦКТІ", 1980, вип. 181, - С. 47-51, аналізувалися різні методи захисту від зносу, зокрема: напилювання плазмовою дугою, покриття металокерамікою, покриття шаром абразивів. Результат у всіх випадках негативний. Саме тому до сьогоднішнього дня проблема залишається не вирішеною і як і раніше для виготовлення лопатей використовується сталь 30ХГСА без якого-небудь зміцнення. Брук А.Д. в статті зробив висновок: "Багаторічні дослідження переконали в тому, що підвищити зносостійкість коліс можна тільки шляхом зміни конструкції колеса. Як вихід, він пропонує використовувати передвключені протизношувальні решітки (А.С. 397680). Хоча цей захід і дозволяє підвищити довговічність лопатей в 1,5-3 рази, але має місце зростання аварійності пов'язаної з обривом передвключених лопатей і не розв'язується проблема підвищення загальної довговічності конструкції, її ремонтопридатності, унаслідок чого, система знайшла обмежене застосування. Зроблений же висновок про необхідність зміни конструкції робочого колеса вимагає кардинального підходу. Також відоме робоче колесо відцентрового вентилятора на винахід по патенту України № 3320 МПК (2006) F04D 29/00, 15.06.1994, 4890575/SU, 13.12.1990 93300884 15.03.1993, 27.12.1994, бюл. № 6, з коефіцієнтом швидкохідності n у = 36, що містить центральний диск, криволінійні лопаті, покривні диски конічної форми і кільця жорсткості. На відміну від винаходу, що заявляється, в приведеному робочому колесі відцентрового вентилятора, переважно для роботи на запорошених середовищах, що містить несучий диск і покривні диски з розташованими між ними криволінійними листовими лопатями з вхідними і вихідними кромками, довжина хорди кожної лопаті визначається з виразу: D 2 l 2 1  D1  2D1 cos'2 '1 , 2 де D1  D1 / D 2 D1 - вхідний діаметр колеса; D2 - зовнішній діаметр колеса; '1  15 ... 20  - кут між хордою лопаті і дотичною, проведеної до кола, рівного вхідному діаметру колеса в зоні вхідної кромки; ' 2  arccos D1 cos '1 , при цьому лопать максимально зігнута на відстані від вхідної кромки, що становить 0,25…0,42 від хорди лопатки, на величину, щодорівнює 0,06…0,09 від хорди лопатки, а профіль вхідної ділянки лопаті виконаний по радіусу, визначуваному рівнянням:  45 50 55  x f / f x2  f 2 , f де f - величина, що визначає максимальну зігнутість; xf - відстань від вхідної кромки до максимально зігнутої ділянки лопаті, і зв'язаний з вихідною кромкою по прямій. Найближчим аналогом до винаходу, що заявляється, по сукупності ознак і очікуваному технічному результату є робоче колесо відцентрового вентилятора з коефіцієнтом швидкохідності nу=36, що містить центральний диск, криволінійні лопаті, покривні диски конічної форми і кільця жорсткості (див. Вентилятор МО ЦКТІ 0,55-40 (Ц5-36), стор. 81, в книзі: Соломахова Т.С., Чебышева К.В. Центробежные вентиляторы. Аэродинамические схемы и характеристики: Справочник – М.: Машиностроение, 1980. – 176 с., ил. С.81). 1 UA 114769 C2 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 Загальним недоліком приведених робочих коліс відцентрового вентилятора є наявність густої лопатевої решітки, через велику кількість робочих лопатей. Це затрудняє будь-які роботи по якісному нанесенню захисних покриттів, їх огляду, діагностиці і відновленню, оскільки робочі поверхні практично не є видимими. Тим більше в такому вузькому каналі неможливо встановлювати, кріпити, знімати, ремонтувати будь-які захисні покриття, наприклад, знімні футеровки, використовування яких у багато разів подовжує міжремонтний період і термін служби конструкції, зокрема, робочого колеса. Вказана нетехнологічність приводить до зниження надійності конструкції, і до погіршення експлуатаційних властивостей, зокрема до зменшення терміну служби. В основу винаходу поставлена задача удосконалити робоче колесо відцентрового вентилятора, шляхом зміни співвідношення геометричних параметрів конструктивних елементів робочого колеса, зменшити кількість лопатей, забезпечити його режим роботи з новою аеродинамічною схемою, а також доступ в міжлопатевий канал для контролю, огляду, ремонту (відновленню) і заміни зношених елементів захисту, і за рахунок цього підвищити ефективність його роботи, зменшити споживану потужність, збільшити ККД, спростити робоче колесо, підвищити його технологічність, ефективність, надійність захисту робочих поверхонь несучого диска і лопатей від зносу, його експлуатаційні властивості і термін служби робочого колеса. Задача вирішена тим, що в робочому колесі відцентрового вентилятора, переважно вентиляторів з коефіцієнтом швидкохідності nу = 36, що містить центральний диск, криволінійні лопаті, покривні диски конічної форми і кільця жорсткості, згідно винаходу діаметр входу робочого колеса D1=0,52D2, де D2 - зовнішній діаметр робочого колеса, ширина лопаті на виході b2=0,081D2, кількість лопатей знаходиться в межах 12-14, кут входу лопаті β1=41°, кут виходу β2=50-52°, кут ухилу покривного диску α=(8-11)°, ширина колеса b=0,162D2, вхідна ділянка лопаті виконана по дузі кола радіусом лопаті Rл=0,448D2 із центром на колі радіусом Rц=0,295D2, концентричному окружності D2, при цьому вихідна ділянка лопаті від точки δ, розміщеної на перетині кола радіусом перегину Rп=0,408D2 концентричному окружності D2 з окружністю радіусом Rл=0,448D2, виконана по дотичній до останньої, довжина хорди лопаті λл=0,394D2, максимальний прогин лопаті fmax=0,037D2, довжина ділянки лопаті ℓ п від її вхідної кромки ν до точки її максимального прогину становить 0,177D 2. Виконання робочого колеса відцентрового вентилятора згідно з пропонованим новим співвідношенням його геометричних параметрів, в якому діаметр входу робочого колеса D1=0,52D2, де D2 зовнішній діаметр робочого колеса, ширина лопаті на виході b 2=0,081D2, кількість лопатей знаходиться в межах 12-14, кут входу лопаті β1=41°, кут виходу β2=50-52°, кут ухилу покривного диска α=(8-11)°, ширина колеса b=0,162D2, дозволило забезпечити необхідний режим роботи з новою аеродинамічною схемою, при якій досягається підвищення ефективності його роботи, зменшення споживаної потужності за рахунок збільшення на 2-3 % ККД. Підвищення ефективності роботи досягається за рахунок того, що запропонована форма листової лопаті має форму, що імітує поверхню аеродинамічного профілю, який утворений тим, що вхідна ділянка лопаті виконана по дузі кола радіусом R л=0,448D2 із центром на колі радіусом Rц=0,295D2, концентричному окружності D 2, при цьому вхідна ділянка лопаті від точки δ розміщеної на перетині кола радіусом перегину R п=0,408D2 концентричному окружності D2 з окружністю радіусом Rл=0,448D2, виконана по дотичній до останньої. При цьому довжина хорди лопаті ℓл=0,394D2, максимальний прогин лопаті fmax=0,037D2, довжина ділянки лопаті ℓп від її вхідний кромки ν до точки їїмаксимального прогину становить 0,177 D2. Крім того, пропоноване робоче колесо відцентрового вентилятора з необхідним режимом роботи з новою аеродинамічною схемою має майже в два рази зменшену кількість робочих лопатей, отже, і в два рази збільшену відстань між ними. Це забезпечило доступ в міжлопатевий канал для контролю, огляду, ремонту (відновленню) і заміни зношених елементів захисту, що дало можливість підвищити ефективність і надійність захисту робочих поверхонь несучого диска і лопатей від зносу. Це дуже важливо, оскільки знос захисних елементів завжди носить локальний, місцевий характер, який спочатку починається з дефектів покриття. Своєчасне виявлення і усунення цих місцевих дефектів, чого не можна зробити в густій лопатевій решітці, основа підвищення довговічності робочого колеса і поліпшення його експлуатаційних властивостей. Суть винаходу пояснюється кресленнями, де на: фіг. 1 - представлено робоче колесо відцентрового вентилятора (загальний вигляд); фіг. 2 - робоче колесо відцентрового вентилятора (вигляд А); фіг. 3 - фрагмент робочого колеса відцентрового вентилятора. 2 UA 114769 C2 5 10 15 20 Робоче колесо відцентрового вентилятора, переважно вентиляторів з коефіцієнтом швидкохідності nу=36, містить центральний диск 1, криволінійні лопаті 2, покривні диски конічної форми 3 і кільця жорсткості 4. При цьому діаметр входу робочого колеса D1=0,52D2, де D2 зовнішній діаметр робочого колеса. Ширина лопаті 2 на виході b2=0,081D2. Кількість лопатей 2 знаходиться в межах 12-14. Кут входу лопаті β1=41°. Кут виходу лопаті β2=50-52°. Кут ухилу покривного диску α=8-11°. Ширина колеса b=0,162D2. Вхідна ділянка лопаті виконана по дузі кола радіусом лопаті Rл=0,448D2 із центром на колі радіусом Rц=0,295D2, концентричному окружності D2. Вихідна ділянка лопаті 2 від точки δ, розміщеної на перетині кола радіусом перегину Rп=0,408D2 концентричному окружності D2 з окружністю радіусом Rл=0,448D2, виконана по дотичній до останньої. Довжина хорди лопаті λ л=0,394D2 Максимальний прогин лопаті fmax=0,03 7D2. Довжина ділянки лопаті λ п від її вхідної кромки ν до точки її максимального прогину становить 0,177D2. Робоче колесо відцентрового вентилятора, що заявляється, було випробувано в промислових умовах. В результаті проведених досліджень було встановлено, що сукупність ознак відносно співвідношення геометричних параметрів конструктивних елементів робочого колеса дозволило для класу вентиляторів з коефіцієнтом швидкохідності nу=36, забезпечити його режим роботи з новою аеродинамічною схемою, при якій досягнуте підвищення ефективності його роботи, зменшена споживана потужність за рахунок збільшення на 2-3 % ККД. Створені умови для підвищення ефективності і надійного захисту від зносу. Довговічність в міжремонтному циклі збільшилася в 5-6 раз. ФОРМУЛА ВИНАХОДУ 25 30 35 Робоче колесо відцентрового вентилятора, переважно вентиляторів з коефіцієнтом швидкохідності nу=36, що містить центральний диск, криволінійні лопаті, покривні диски конічної форми і кільця жорсткості, яке відрізняється тим, що діаметр входу робочого колеса D1=0,52D2, де D2 - зовнішній діаметр робочого колеса, ширина лопаті на виході b 2=0,081D2, кількість лопатей знаходиться в межах 12-14, кут входу лопаті 1=41°, кут виходу 2=50-52°, кут ухилу покривного диска =(8-11)°, ширина колеса b=0,162D2, вхідна ділянка лопаті виконана по дузі кола радіусом лопаті Rл=0,448D2 із центром на колі радіусом Rц=0,295D2, концентричному окружності D2, при цьому вихідна ділянка лопаті від точки , розміщеної на перетині кола радіусом перегину Rп=0,408D2 концентричному окружності D2 з окружністю радіусом Rл=0,448D2, виконана по дотичній до останньої, довжина хорди лопаті л=0,394 D2, максимальний прогин лопаті fmax=0,037D2, довжина ділянки лопаті п від її вхідної кромки до точки її максимального прогину становить 0,177D2. 3 UA 114769 C2 Комп’ютерна верстка Г. Паяльніков Міністерство економічного розвитку і торгівлі України, вул. М. Грушевського, 12/2, м. Київ, 01008, Україна ДП “Український інститут промислової власності”, вул. Глазунова, 1, м. Київ – 42, 01601 4