PL238568B1 - Rotor of axial fan - Google Patents

Description

Opis wynalazkuDescription of the invention

Przedmiotem wynalazku jest wirnik wentylatora promieniowego, wysokoobciążonego i wielkogabarytowego. Przeważnie wentylatory tego typu są stosowane w kopalniach w systemach głównego przewietrzania. Stawiane wymagania przez użytkowników narzucają producentom wentylatorów przyjmowanie specyficznych rozwiązań. Chodzi o stosowanie dużych średnic wirników rzędu 5 metrów i powyżej a przy tym uzyskiwanie sprawności maksymalnej wentylatorów ok. 90%. Tak wysokie sprawności powodują konieczność stosowania wentylatorów promieniowych w wersji jednostronnie ssącej i łożyskowaniu wału głównego wentylatora wysięgnikowego - bez podparcia wirnika od strony wlotu. W celu optymalnego doboru wskaźników przepływowych zachodzi konieczność stosowania dużych stosunków średnic - średnicy wlotowej Di do średnicy zewnętrznej wirnika D2. Prócz tego stosuje się duże szerokości względne wirnika to jest stosunek szerokości wirnika na wlocie Bi i wylocie z wirnika - B2 do średnicy zewnętrznej wirnika D2.The subject of the invention is a highly loaded and large-size centrifugal fan impeller. Mostly fans of this type are used in mines in main ventilation systems. The requirements set by the users impose specific solutions on the fan manufacturers. It is about the use of large rotor diameters of 5 meters and above, and at the same time achieving a maximum efficiency of fans of approx. 90%. Such high efficiency results in the necessity to use centrifugal fans in a single-suction version and bearing the main shaft of the longitudinal fan - without the impeller's support on the inlet side. In order to select the flow indicators in an optimal way, it is necessary to use large ratios of diameters - inlet diameter Di to the outer diameter of the impeller D2. In addition, large relative widths of the rotor are used, ie the ratio of the rotor width at the inlet Bi and the outlet from the rotor - B2 to the outer diameter of the rotor D2.

Zwykle tego typu wentylatory pracują przy prędkości obwodowej końców łopatek rzędu 110 m/s a nawet do 150 m/s. Ze względów wytrzymałościowych łopatki wirników są dwupowłokowe, profilowane o przekroju względnym od 6 do 10%. Mimo stosowania tego typu ułopatkowania występują duże problemy ruchowe z powodów wysokich obciążeń pochodzących od sił masowych. Objawia się to cyklicznym pękaniem poszycia łopatek a nawet tarczy nośnej w obrębie nosków łopatek. Napraw pęknięć jest tylko półśrodkiem. To wymusza konieczność poszukiwania nowych rozwiązań konstrukcyjno-technologicznych wirników wentylatorów promieniowych wysokoobciążonych. Przykładem tego jest rozwiązanie konstrukcyjne wirnika wentylatora promieniowego według zgłoszenia patentowego P.409864 z dn. 20.10.2014r.Usually, this type of fans operate at the peripheral speed of the blade ends of 110 m / s and even up to 150 m / s. For strength reasons, the rotor blades are double-skinned, profiled with a relative cross-section from 6 to 10%. Despite the use of this type of vane, there are large movement problems due to high loads from mass forces. It is manifested by cyclical cracking of the blade skin and even of the support disc in the area of the blades of the blades. Fix cracks is only a half-measure. This forces the necessity to search for new constructional and technological solutions for highly loaded centrifugal fan impellers. An example of this is the design of a centrifugal fan impeller according to patent application P.409864 dated 20 October 2014

Rozwiązanie to dotyczy przypadku konstrukcji wirnika z wydzieloną piastą wirnika jako odrębną część wirnika. Piasta wirnika jako wydzielona część wirnika stosowana jest ze względów ruchowych w celu ułatwienia montażu i demontażu wirnika. Niestety są przypadki, że tego typu rozwiązania nie można zastosować. Dotyczy to przede wszystkim wirników najbardziej obciążonych. W tych wypadkach piasta wirnika musi stanowić integralną część wirnika. Powyższe jest przedmiotem wynalazku. Zastosowanie rozwiązania według wynalazku umożliwia wyeliminowania zjawiska pękania łopatek i tarczy nośnej nawet przy ekstremalnych obciążeniach wirnika i w ten sposób wyeliminowania wad stosowanych dotychczas rozwiązań konstrukcyjnych wirników wentylatorów promieniowych.This solution applies to the construction of the rotor with a separate rotor hub as a separate part of the rotor. The rotor hub as a separate part of the rotor is used for movement reasons to facilitate assembly and disassembly of the rotor. Unfortunately, there are cases where this type of solution cannot be used. This mainly applies to the most loaded rotors. In these cases, the rotor hub must be an integral part of the rotor. The above is an object of the invention. The use of the solution according to the invention makes it possible to eliminate the phenomenon of cracking of the blades and the support disc even at extreme loads on the rotor, and thus eliminate the disadvantages of the design solutions used in the design of centrifugal fan impellers.

Celem projektu jest opracowanie nowych rozwiązań konstrukcyjnych wirnika wentylatora promieniowego, dostosowanego do ekstremalnych obciążeń, głównie od sił masowych i zapewnienie długotrwałej, bezusterkowej jego eksploatacji. Skutkuje to opracowaniem nowej konstrukcji wirnika wentylatora promieniowego.The aim of the project is to develop new design solutions for a centrifugal fan impeller, adapted to extreme loads, mainly due to mass forces, and to ensure its long-term, trouble-free operation. This results in the development of a new design of the centrifugal fan impeller.

Wirnik wentylatora promieniowego według wynalazku charakteryzuje się tym, że tarcza nośna wirnika posiada żebra wzmacniające o grubości gż równej od 0,25 do 0,4 grubości gT tarczy nośnej i wysokości Wż, równej od 1,5 do 3,5 grubości gT tarczy nośnej w ilości od 8 do 20 sztuk na obwodzie usytuowanych promieniowo na średnicy φDw1 równej od 0,5 do 0,8 średnicy wlotowej φD1 do średnicy φDW2 równej od 1,05 do 1,3 średnicy wlotowej φD1. Korzystnie, na średnicy podziałowej φDs usytuowane są śruby złączne zabezpieczone wkładkami połączonymi na obwodzie spoiną i jednocześnie przyspawane punktowo spoiną. Korzystnie, każda śruba złączna posiada osłonę o wysokości wż przyspawaną do tarczy nośnej spoiną.The rotor of a centrifugal fan according to the invention is characterized in that the supporting plate of the impeller has reinforcing ribs with a thickness gz equal to 0.25 to 0.4 of the thickness gT of the supporting plate and a height of Wż equal to 1.5 to 3.5 thickness gT of the supporting plate in the number of 8 to 20 pieces on the circumference located radially on the diameter φDw1 equal to 0.5 to 0.8 of the inlet diameter φD1 to the diameter of φDW2 equal to 1.05 to 1.3 of the inlet diameter φD1. Preferably, on the mean diameter φDs the connecting bolts are secured by inserts connected on the perimeter with a weld and simultaneously spot welded with a weld. Preferably, each coupling bolt has a hose height skirt welded to the support plate by a weld seam.

Korzystnie, żebra wzmacniające i osłony są połączone spoinami otworowymi z tarczą nośną. Korzystnie, w tarczy nakrywającej przy każdej śrubie złącznej są otwory o średnicy φDsβ łba śruby złącznej i zaślepione pierścieniem najlepiej ze stali nierdzewnej i grubości ok. 1,5 mm.Preferably, the reinforcement ribs and the shells are connected by hole welds to the support plate. Preferably, holes of diameter φDsβ of the head of the coupling bolt are provided in the cover plate at each coupling bolt and plugged with a ring, preferably made of stainless steel, and with a thickness of about 1.5 mm.

Korzystnie, na śruby złączne założony jest kołnierz stożka piasty i przykręcony nakrętkami, zabezpieczonymi podkładkami.Preferably, a hub cone flange is fitted to the coupling bolts and is bolted with nuts and secured with washers.

Należy podkreślić, że wirnik według wynalazku gwarantuje dużą trwałość i pewność ruchu i z tego powodu będą wymierne korzyści w eksploatacji.It should be emphasized that the rotor according to the invention guarantees high durability and certainty of movement, and therefore there will be measurable benefits in operation.

Wirnik według wynalazku z powodu specyficznej konstrukcji będzie droższy w produkcji ale skompensowane to będzie obniżką kosztów eksploatacji. Przedmiot wynalazku pokazano na przykładzie wykonania na rysunkach, na których fig. 1 przedstawia przekrój osiowy wirnika, fig. 2 - wycinek przekroju osiowego wirnika w obrębie połączenia stożka piasty z tarczą nośną, fig. 3 - szczegół połączenia stożka piasty z tarczą nośną, fig. 4 - szczegół widoku wirnika od strony tarczy nośnej.The rotor according to the invention, due to the specific design, will be more expensive to produce, but it will be compensated by a reduction in operating costs. The subject of the invention is shown on the embodiment in the drawings, in which Fig. 1 shows an axial section of the rotor, Fig. 2 - a section of the axial section of the rotor within the connection of the hub cone with the support disk, Fig. 3 - detail of the connection of the hub cone with the support disk, Fig. 4 - view detail of the rotor from the side of the support plate.

Wirnik wentylatora promieniowego, którego tarcza 1 nośna wirnika 2 posiada żebra 3 wzmacniające o grubości gż równej od 0,25 do 0,4 grubości gT tarczy 1 nośnej i wysokości wż równej od 1,5 doA centrifugal fan rotor, the supporting disc 1 of the impeller 2 has ribs 3 of reinforcement with a thickness gż equal to 0.25 to 0.4, the thickness gT of the supporting disc 1 and a height wż equal to 1.5 to

PL 238 568 B1 grubości gT tarczy 1 nośnej w ilości od 8 do 20 szt. na obwodzie usytuowanych promieniowo na średnicy od φDw1 równej od 0,5 do 0,8 średnicy wlotowej φϋι do średnicy φDw2 równej od do 1,3 średnicy wlotowej φϋκ Na średnicy podziałowej φϋδ usytuowane są śruby 4 złączne zabezpieczone wkładkami 5 połączonymi na obwodzie spoiną 6 i jednocześnie przyspawane punktowo spoiną 7. Każda śruba 4 złączna posiada osłonę 8 o wysokości Wż przyspawaną do tarczy 1 nośnej spoiną 9. Żebra 3 wzmacniające i osłony 8 są połączone spoinami 10 i 11 otworowymi z tarczą 12 nakrywającą.PL 238 568 B1 thickness gT of the support disc 1 in the amount of 8 to 20 pieces on the circumference, located radially on the diameter from φDw1 equal to 0.5 to 0.8 of the inlet diameter φϋι to the diameter of φDw2 equal to 1.3 to the inlet diameter φϋκ Na of the pitch diameter φϋδ, there are 4 connecting bolts secured by inserts 5 connected on the circumference with a weld 6 and simultaneously spot welded with a weld 7. Each connecting bolt 4 has a shield 8 with a height of Wż welded to the support disc 1 by a weld 9. Strengthening ribs 3 and shields 8 are connected by welds 10 and 11 holes with a 12-covering disc.

W tarczy 12 nakrywającej są otwory 13 o średnicy φϋρδ równej od 1,03 do 1,5 średnicy φϋδβ łba 14 śruby 4 złącznej i zaślepione są pierścieniem 15 najkorzystniej ze stali nierdzewnej i grubości ok. 1,5 mm. Na śruby 4 złączne założony jest kołnierz 16 stożka 17 piasty i przykręcony nakrętkami 18 zabezpieczonymi podkładkami 19.In the cover disc 12 there are holes 13 with a diameter φϋρδ equal to 1.03 to 1.5 of the diameter φϋδβ of the head 14 of the joint bolt 4 and plugged with a ring 15, most preferably made of stainless steel, with a thickness of approx. 1.5 mm. A flange 16 of the cone 17 of the hub is mounted on the fastening bolts 4 and screwed with nuts 18 secured by washers 19.

Claims (6)

Zastrzeżenia patentowePatent claims 1. Wirnik wentylatora promieniowego znamienny tym, że tarcza (1) nośna wirnika (2) posiada żebra (3) wzmacniające o grubości gż równej od 0,25 do 0,4 grubości gT tarczy (1) nośnej i wysokości Wż równej od 1,5 do 3,5 grubości gT tarczy (1) nośnej w ilości od 8 do 20 sztuk na obwodzie usytuowanych promieniowo na średnicy od φDw1 równej od 0,5 do 0,8 średnicy wlotowej φϋ1 do średnicy φϋ2 równej od 1,05 do 1,3 średnicy wlotowej φϋ1.1. Rotor of a radial fan, characterized in that the supporting disc (1) of the impeller (2) has reinforcing ribs (3) with a thickness gż equal to 0.25 to 0.4 gT of the supporting disc (1) and a height Wż equal to 1, 5 to 3.5 gT thickness of the supporting disk (1) in the amount of 8 to 20 pieces on the circumference, located radially on the diameter from φDw1 equal to 0.5 to 0.8 inlet diameter φϋ1 to the diameter φϋ2 equal to 1.05 to 1, 3 inlet diameter φϋ1. 2. Wirnik wentylatora promieniowego według zastrz. 1 znamienny tym, że na średnicy podziałowej φDs usytuowane są śruby (4) złączne zabezpieczone wkładkami (5) połączonymi na obwodzie spoiną (6) i jednocześnie przyspawane punktowo spoiną (7).2. A centrifugal fan impeller according to claim 1 The coupling bolts (4) are located on the mean diameter φDs and are secured with inserts (5) connected on the circumference with a weld (6) and simultaneously spot welded with a weld (7). 3. Wirnik wentylatora promieniowego według zastrz. 1 lub 2 znamienny tym, że każda śruba (4) złączna posiada osłonę (8) o wysokości Wż przyspawaną to tarczy (1) nośnej spoiną (9).3. A centrifugal fan impeller according to claim 1 A coupling bolt (4) as claimed in claim 1 or 2, characterized in that each coupling bolt (4) has a Hż-high sheath (8) welded to the support plate (1) by a weld (9). 4. Wirnik wentylatora promieniowego według zastrzeżenia 1 lub 2 albo 3 znamienny tym, że żebra (3) wzmacniające i osłony (8) są połączone spoinami (10) i (11) otworowymi z tarczą (12) nakrywającą.A centrifugal fan impeller according to claim 1 or 2 or 3, characterized in that the reinforcing ribs (3) and the shields (8) are connected to the cover plate (12) by means of bore welds (10) and (11). 5. Wirnik wentylatora promieniowego według zastrz. 1 lub 2 albo 3 lub 4 znamienny tym, że w tarczy (12) nakrywającej przy każdej śrubie (4) złącznej są otwory (13) o średnicy φDps równej od 1,03 do 1,5 średnicy φDsβ łba (14) śruby (4) złącznej i zaślepione pierścieniem (15) najkorzystniej ze stali nierdzewnej i grubości ok. 1,5 mm.5. A centrifugal fan impeller according to claim 1 1 or 2 or 3 or 4 characterized in that in the cover plate (12) at each connecting bolt (4) there are holes (13) with a diameter φDps equal to 1.03 to 1.5 of the diameter φDsβ of the head (14) of the screw (4) ) of the connecting piece and plugged with a ring (15), preferably of stainless steel and a thickness of approx. 1.5 mm. 6. Wirnik wentylatora promieniowego według zastrz. 1 lub 2 albo 3 lub 4 albo 5 znamienny tym, że na śruby (4) złączne założony jest kołnierz (16) stożka (17) piasty i przykręcony nakrętkami (18) zabezpieczonymi podkładkami (19).A centrifugal fan impeller according to claim 1 1 or 2 or 3 or 4 or 5, characterized in that the flange (16) of the cone (17) of the hub is mounted on the connecting bolts (4) and screwed with nuts (18) secured with washers (19).