RU69591U1 - AXIAL FAN COMPOSITION BLADE - Google Patents
AXIAL FAN COMPOSITION BLADE Download PDFInfo
- Publication number
- RU69591U1 RU69591U1 RU2007108893/22U RU2007108893U RU69591U1 RU 69591 U1 RU69591 U1 RU 69591U1 RU 2007108893/22 U RU2007108893/22 U RU 2007108893/22U RU 2007108893 U RU2007108893 U RU 2007108893U RU 69591 U1 RU69591 U1 RU 69591U1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- blade
- profile
- chord
- axial fan
- relative
- Prior art date
Links
- 210000003746 feather Anatomy 0.000 claims abstract description 24
- 239000000463 material Substances 0.000 claims abstract description 23
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 claims abstract description 21
- 230000007704 transition Effects 0.000 claims abstract description 14
- 239000000945 filler Substances 0.000 claims abstract description 12
- 238000005187 foaming Methods 0.000 claims abstract description 7
- 238000005520 cutting process Methods 0.000 claims abstract description 6
- 239000004593 Epoxy Substances 0.000 claims abstract description 5
- 229920000728 polyester Polymers 0.000 claims abstract description 5
- 229920005596 polymer binder Polymers 0.000 claims abstract description 5
- 239000002491 polymer binding agent Substances 0.000 claims abstract description 5
- 239000002131 composite material Substances 0.000 claims description 28
- 238000000034 method Methods 0.000 claims description 10
- 230000008569 process Effects 0.000 claims description 6
- 230000008859 change Effects 0.000 claims description 3
- 238000000465 moulding Methods 0.000 claims description 3
- 239000011152 fibreglass Substances 0.000 claims description 2
- 239000003365 glass fiber Substances 0.000 claims description 2
- 238000009434 installation Methods 0.000 claims 2
- 239000002759 woven fabric Substances 0.000 claims 2
- 238000005516 engineering process Methods 0.000 abstract description 4
- 238000011089 mechanical engineering Methods 0.000 abstract description 2
- 230000003014 reinforcing effect Effects 0.000 description 13
- 238000001816 cooling Methods 0.000 description 8
- 238000012360 testing method Methods 0.000 description 5
- 238000005452 bending Methods 0.000 description 3
- 239000002184 metal Substances 0.000 description 3
- 238000004364 calculation method Methods 0.000 description 2
- 239000012530 fluid Substances 0.000 description 2
- 230000002093 peripheral effect Effects 0.000 description 2
- 239000004814 polyurethane Substances 0.000 description 2
- 229920002635 polyurethane Polymers 0.000 description 2
- 230000035939 shock Effects 0.000 description 2
- 238000001228 spectrum Methods 0.000 description 2
- 238000009987 spinning Methods 0.000 description 2
- 230000003068 static effect Effects 0.000 description 2
- CYTYCFOTNPOANT-UHFFFAOYSA-N Perchloroethylene Chemical compound ClC(Cl)=C(Cl)Cl CYTYCFOTNPOANT-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 229920005830 Polyurethane Foam Polymers 0.000 description 1
- 230000009471 action Effects 0.000 description 1
- 239000000853 adhesive Substances 0.000 description 1
- 230000001070 adhesive effect Effects 0.000 description 1
- 230000000052 comparative effect Effects 0.000 description 1
- 238000010276 construction Methods 0.000 description 1
- 238000005265 energy consumption Methods 0.000 description 1
- 239000003822 epoxy resin Substances 0.000 description 1
- 230000003203 everyday effect Effects 0.000 description 1
- 238000013401 experimental design Methods 0.000 description 1
- 239000002657 fibrous material Substances 0.000 description 1
- LNEPOXFFQSENCJ-UHFFFAOYSA-N haloperidol Chemical compound C1CC(O)(C=2C=CC(Cl)=CC=2)CCN1CCCC(=O)C1=CC=C(F)C=C1 LNEPOXFFQSENCJ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 230000007774 longterm Effects 0.000 description 1
- 230000007246 mechanism Effects 0.000 description 1
- 238000001465 metallisation Methods 0.000 description 1
- 230000010355 oscillation Effects 0.000 description 1
- 238000005453 pelletization Methods 0.000 description 1
- 229920000647 polyepoxide Polymers 0.000 description 1
- 229920001225 polyester resin Polymers 0.000 description 1
- 239000004645 polyester resin Substances 0.000 description 1
- 239000011496 polyurethane foam Substances 0.000 description 1
- 230000001105 regulatory effect Effects 0.000 description 1
Landscapes
- Structures Of Non-Positive Displacement Pumps (AREA)
Abstract
Полезная модель относится к области машиностроения и может быть использована при создании новых конструкций осевых вентиляторов.The utility model relates to the field of mechanical engineering and can be used to create new designs of axial fans.
Технической задачей, решаемой полезной моделью является нахождение оптимальной аэродинамической компоновки лопасти, упрощение технологии ее изготовления.The technical problem solved by the utility model is to find the optimal aerodynamic layout of the blade, simplifying its manufacturing technology.
Решение этой задачи обеспечивается тем, что лопасть выполнена в виде полой оболочки, заполненной самовспенивающимся наполнителем, и включающей в себя комлевую часть, представляющую собой круглый стержень и предназначенную для непосредственного крепления лопасти к втулке рабочего колеса вентилятора, переходную часть и профилированное перо, которое образовано аэродинамическим профилем, имеющим хорду b.The solution to this problem is provided by the fact that the blade is made in the form of a hollow shell filled with a self-foaming filler, and includes a butt portion, which is a round rod and intended for direct mounting of the blade to the fan impeller bushing, a transition part and a shaped feather formed by aerodynamic a profile having a chord b.
Аэродинамический профиль имеет максимальную толщину, равную 0,09÷0,18 хорды и расположенную на расстоянии от 0,26·b до 0,35·b от его передней кромки, а максимальная кривизна средней линии профиля равна 0,045÷0,09 хорды и расположена в диапазоне от 0,41 до 0,44 хорды. Координаты профиля заданы в параметрическом виде.The aerodynamic profile has a maximum thickness of 0.09 ÷ 0.18 chords and is located at a distance of 0.26 · b to 0.35 · b from its leading edge, and the maximum curvature of the midline of the profile is 0.045 ÷ 0.09 chords and located in the range from 0.41 to 0.44 chords. Profile coordinates are set in parametric form.
Форма лопасти в плане трапециевидная, переменной хорды, причем коэффициент трапециевидности Кт, находится в диапазоне от 1,15 до 1,75.The shape of the blade in terms of a trapezoidal, variable chord, and the trapezoid coefficient K t is in the range from 1.15 to 1.75.
Перо лопасти начинается с относительных радиусов от 0,225 до 0,35 и заканчивается на относительном радиусе 1,0, а геометрическая крутка его составляет от 10° до 18°.The blade feather begins with relative radii from 0.225 to 0.35 and ends at a relative radius of 1.0, and its geometric twist is from 10 ° to 18 °.
Оболочка лопасти выполнена из тканого материала на полимерном связующем (эпоксидном или полиэфирном) и сформирована послойной выкладкой листов раскроя материала, имеющих при укладке различную ориентацию основы материала.The shell of the blade is made of a woven material on a polymer binder (epoxy or polyester) and is formed by layer-by-layer laying of sheets of cutting material having different orientation of the base material when laying.
Description
Полезная модель относится к области машиностроения, в частности к конструкциям лопастей из композиционных материалов для рабочих колес осевых вентиляторов и может быть использована, в частности, при создании новых конструкций рабочих колес вентиляторов аппаратов воздушного охлаждения и градирен.The utility model relates to the field of mechanical engineering, in particular to the construction of blades made of composite materials for impellers of axial fans and can be used, in particular, when creating new designs of impellers of fans of air coolers and cooling towers.
Известна конструкция лопасти рабочего колеса осевого вентилятора, раскрытая в заявке GB 1330565 A (FLUOR PRODUCTS COMPANY) 19.09.1973 F04D 29/38, выполненная из композиционного материала и состоящая из профилированного пера лопасти, комлевой части, которая предназначена для крепления лопасти к втулке рабочего колеса вентилятора и переходной части от пера лопасти к комлевой части. Упомянутое перо лопасти выполнено в виде тонкостенной оболочки переменного сечения, образующей крыльевой профиль лопасти и заполненной наполнителем из полиуретановой пены, причем оболочка образует также переходную часть и комлевую часть лопасти, выполненную в виде фланца для крепления лопасти к рабочему колесу вентилятора. Тонкостенная оболочка изготовлена из полиэфирных или эпоксидных смол, армированных стекловолокном. Во внутренней полости лопасти, образованной упомянутой оболочкой и заполненной наполнителем, расположен армирующий элемент. Армирующий элемент представляет собой силовой профиль, выполненный в виде двутавра переменной высоты и ширины, изготовленного из металла и состоящего из планки и двух полок, расположенных перпендикулярно указанной планке и жестко соединенных с ней.Known design of the impeller blade of an axial fan, disclosed in the application GB 1330565 A (FLUOR PRODUCTS COMPANY) 09/19/1973 F04D 29/38, made of composite material and consisting of a profiled feather blade, butt part, which is designed to attach the blade to the impeller hub fan and transition part from the feather of the blade to the butt part. The aforementioned feather of the blade is made in the form of a thin-walled shell of variable cross section, forming the wing profile of the blade and filled with a filler of polyurethane foam, and the shell also forms a transition part and a butt part of the blade, made in the form of a flange for attaching the blade to the fan impeller. The thin-walled shell is made of fiberglass-reinforced polyester or epoxy resins. In the inner cavity of the blade formed by said shell and filled with a filler, a reinforcing element is located. The reinforcing element is a power profile made in the form of an I-beam of variable height and width, made of metal and consisting of a bar and two shelves located perpendicular to the specified bar and rigidly connected to it.
Недостатком указанной конструкции лопасти вентилятора является выполнение армированного элемента из металла, обуславливающее значительный вес лопасти и наличие специального фланцевого узла крепления лопасти к втулке рабочего колеса вентилятора, которое усложняет конструкцию лопасти и всего вентилятора в целом, а также ведет к увеличению вероятности появления отказов в условиях длительной эксплуатации вентилятора со знакопеременными нагрузками.The disadvantage of this design of the fan blade is the implementation of a reinforced element made of metal, which leads to a significant weight of the blade and the presence of a special flange mounting unit for the blade to the hub of the fan impeller, which complicates the design of the blade and the entire fan as a whole, and also increases the likelihood of failures in long operation of a fan with alternating loads.
Наиболее близким аналогом к настоящей полезной модели по совокупности существенных признаков (прототипом) является техническое решение, раскрытое в патенте RU 2145004 С1 F04D 29/38, 1998 г. представляющее собой The closest analogue to this utility model in terms of essential features (prototype) is the technical solution disclosed in patent RU 2145004 C1 F04D 29/38, 1998, which represents
композиционную лопасть осевого вентилятора, включающую в себя профилированное перо лопасти, комлевую часть для крепления лопасти к рабочему колесу вентилятора, переходную часть от пера лопасти к комлевой части, при этом упомянутое перо лопасти выполнено из композиционного материала в виде тонкостенной оболочки, образующей крыльевой профиль лопасти, лопасть включает в себя также армирующий элемент переменной высоты, причем тонкостенная оболочка образует также переходную и комлевую части лопасти, а армирующий элемент расположен во внутренней полости лопасти, образованной упомянутой тонкостенной оболочкой, и представляет собой силовой профиль, при этом внутренняя полость лопасти заполнена наполнителем из самовспенивающегося материала, отличающаяся тем, что комлевая часть лопасти представляет собой круглый стержень и выполнена с возможностью непосредственного крепления к втулке рабочего колеса вентилятора, армирующий элемент снабжен вторым силовым профилем, при этом оба силовых профиля выполнены из композиционного материала и имеют переменную высоту, силовые профили соединены силовыми полками с тонкостенной оболочкой и разделяют таким образом внутреннюю полость лопасти на части, каждая из которых заполнена наполнителем.a composite axial fan blade, which includes a profiled blade feather, a butt portion for attaching the blade to the fan impeller, a transitional part from the blade feather to the butt portion, wherein said blade feather is made of composite material in the form of a thin-walled shell forming the wing profile of the blade, the blade also includes a reinforcing element of variable height, the thin-walled shell also forms the transitional and butt parts of the blade, and the reinforcing element is located inside the upper cavity of the blade formed by the said thin-walled shell, and represents a power profile, while the internal cavity of the blade is filled with a filler of self-foaming material, characterized in that the butt part of the blade is a round rod and is made with the possibility of direct attachment to the hub of the fan impeller, reinforcing the element is equipped with a second power profile, while both power profiles are made of composite material and have a variable height, power pr fili power shelves connected with the thin-walled sheath and separated in this way on the inner cavity of the blade portion, each of which is filled with a filler.
Применение в конструкции лопасти армирующего элемента, выполненного из композиционного материала, имеющего плотность меньше, чем металл, в некоторой степени позволяет облегчить лопасть вентилятора, но наличие клеевого соединения между силовыми профилями, образующими армирующий элемент, и тонкостенной оболочкой пера лопасти не позволяет в полной мере обеспечить надежную работу вентилятора при его длительной эксплуатации со знакопеременными нагрузками.The use of a reinforcing element made of a composite material having a density less than metal in the blade structure makes it possible to lighten the fan blade to some extent, but the presence of an adhesive connection between the power profiles forming the reinforcing element and the thin-walled shell of the feather blade does not fully ensure reliable operation of the fan during its long-term operation with alternating loads.
Следствием наличия в конструкции лопасти армирующего элемента является также высокая трудоемкость и себестоимость процесса ее изготовления, необходимость применения дополнительного оборудования для изготовления армирующего элемента.The consequence of the presence in the design of the blade of the reinforcing element is also the high complexity and cost of the manufacturing process, the need for additional equipment for the manufacture of the reinforcing element.
Формула изобретения патента RU 2145004 не содержит описания аэродинамической компоновки лопасти, от которой существенно зависит аэродинамическое качество лопасти, т.е. технический результат изобретения. Особенно актуально это в настоящее время, когда широкое внедрение в повседневную практику эксплуатации вентиляторов частотно-регулируемого привода, механизмов регулирования и поворота лопастей рабочего колеса на ходу привело к тому, что выбор компоновки лопасти - суть многокритериальная задача, т.к. она стала работать в The claims of patent RU 2145004 do not contain a description of the aerodynamic layout of the blade, on which the aerodynamic quality of the blade, i.e. technical result of the invention. This is especially true at the present time, when the widespread introduction in the everyday practice of operating fans of a frequency-controlled drive, mechanisms for regulating and turning the impeller blades on the go has led to the fact that the choice of the layout of the blade is a multi-criteria task, she began to work in
широком диапазоне меняющихся нагрузок и скоростей обтекания, углов атаки ее профильных сечений.a wide range of changing loads and flow rates, angles of attack of its profile sections.
Современные условия хозяйственной деятельности вентиляторостроительных предприятий характеризуются большой номенклатурой изделий (только в разработанных ОАО «ВНИИНЕФТЕМАШ» технических условиях на вентиляторы специального технологического назначения: ТУ 3689-122-00220302-2007 «Вентиляторы из композиционных материалов для градирен» и ТУ 3689-123-00220302-2007 «Вентиляторы аппаратов воздушного охлаждения с лопастями из композитных материалов» перечислены 32 вентилятора, необходимых промышленности). Изготовление 32-х вентиляторов путем установления расчетных данных типового рабочего колеса, его аэродинамического расчета, изготовления, снятия интегральных аэродинамических характеристик и затем построения ряда геометрически подобных колес этого типа с аэродинамическими характеристиками, полученными по законам подобия, делает применение этого метода малоэффективным, т.к. нельзя подобрать вентилятор с высоким КПД для конкретных условий работы.Current business conditions of fan-building enterprises are characterized by a wide range of products (only in specifications developed by VNIINEFTEMASH OJSC for special technological fans: TU 3689-122-00220302-2007 “Fans from composite materials for cooling towers” and TU 3689-123-00220302- 2007 “Fans of air-cooled apparatus with blades made of composite materials” lists 32 fans required by the industry). The manufacture of 32 fans by establishing the calculation data of a typical impeller, its aerodynamic calculation, manufacturing, taking integral aerodynamic characteristics and then building a series of geometrically similar wheels of this type with aerodynamic characteristics obtained according to the laws of similarity, makes this method ineffective, because . It is impossible to choose a fan with high efficiency for specific working conditions.
Возникает необходимость разработки и построения нескольких серий рабочих колес с различными аэродинамическими компоновками их лопастей.There is a need to develop and build several series of impellers with different aerodynamic layouts of their blades.
Под аэродинамической компоновкой лопасти осевого вентилятора принято понимать форму, т.е. задаваемую численно координатами наружную поверхность лопасти, непосредственно обтекаемую воздушным потоком при ее вращении.Under the aerodynamic layout of the axial fan blades, it is customary to understand the shape, i.e. the outer surface of the blade, set numerically by the coordinates, directly streamlined by the air flow during its rotation.
Аэродинамическая компоновка лопасти включает:The aerodynamic layout of the blade includes:
- Координаты аэродинамического профиля лопасти, т.е. координаты кривых, образованных в сечениях поверхности лопасти плоскостями, перпендикулярными к ее продольной оси.- The coordinates of the aerodynamic profile of the blade, i.e. the coordinates of the curves formed in sections of the surface of the blade by planes perpendicular to its longitudinal axis.
- Форму в плане, т.е. величина хорды лопасти по ее длине.- The shape in the plan, i.e. the magnitude of the chord of the blade along its length.
- Геометрическую крутку лопасти, т.е. углы поворота хорд относительно комля лопасти вокруг ее продольной оси.- The geometric twist of the blade, i.e. angles of rotation of the chords relative to the butt of the blade around its longitudinal axis.
- Характер изменения максимальных толщин аэродинамических профилей по длине лопасти.- The nature of the change in the maximum thickness of the aerodynamic profiles along the length of the blade.
Именно вся совокупность вышесказанного определяет аэродинамическое качество лопасти и только лишь определенное оптимальное сочетание вышеупомянутых характеристик является достаточным для обеспечения ее высокого аэродинамического качества.It is the totality of the above that determines the aerodynamic quality of the blade and only a certain optimal combination of the above characteristics is sufficient to ensure its high aerodynamic quality.
Ряд профилей, пригодных для конструкции лопастей осевых вентиляторов (см. №№622, 623, 624 625, 682) приведен в книге: Экк Б. «Проектирование и A number of profiles suitable for the design of axial fan blades (see No. 622, 623, 624 625, 682) are given in the book: Eck B. “Design and
эксплуатация центробежных и осевых вентиляторов» - пер. с нем. Москва 1959. стр. от 346 до 348.operation of centrifugal and axial fans ”- Per. with him. Moscow 1959. p. 346 to 348.
Недостатками вышеупомянутых профилей являются относительно малые значения их аэродинамического качества в эксплутационном диапазоне углов атаки, не обеспечивающие требуемую глубину регулировки режимов работы осевых вентиляторов и устойчивое обтекание лопастей в условиях повышенной турбулентности, имеющей место в промышленных установках типа аппаратов воздушного охлаждения и градирен.The disadvantages of the aforementioned profiles are the relatively small values of their aerodynamic quality in the operational range of angles of attack, which do not provide the required depth of adjustment of the axial fan operating modes and stable flow around the blades in conditions of increased turbulence that occurs in industrial plants such as air cooling units and cooling towers.
Технической задачей, решаемой заявляемой полезной моделью «Композиционная лопасть осевого вентилятора», является нахождение оптимальной аэродинамической компоновки лопасти, обеспечивающей ей высокое аэродинамическое качество, упрощение технологии ее изготовления без снижения прочностных свойств и, как следствие этого, повышение экономичности вентилятора, как при изготовлении, так и в эксплуатации за счет снижения трудоемкости его изготовления, а также уменьшения энергопотребления при одновременном увеличении надежности конструкции.The technical problem solved by the claimed utility model "Composite axial fan blade" is to find the optimal aerodynamic layout of the blade, providing it with high aerodynamic quality, simplifying its manufacturing technology without reducing the strength properties and, as a consequence, increasing the efficiency of the fan, both in manufacturing and and in operation by reducing the complexity of its manufacture, as well as reducing energy consumption while increasing the reliability of the design tion.
В результате выполненных расчетных исследований, опытно-конструкторских и экспериментальных работ были определены оптимальные параметры геометрической крутки сечений лопасти относительно ее продольной оси, изменения толщины профиля по длине пера лопасти (т.е. как функция радиуса сечения лопасти), формы лопасти в плане, которые являются оптимальными для лопастей осевых вентиляторов, в частности, аппаратов воздушного охлаждения и градирен для обеспечения их необходимых интегральных аэродинамических характеристик (давление 120÷375 Па, производительность 5,5÷765 м3/с, КПД до 0,8, см. ТУ 3689-122-00220302-2007, ТУ 3689-123-00220302-2007) при наличии совокупности ограничений (конструктивных, весовых, прочностных).As a result of the performed computational studies, experimental design and experimental work, the optimal parameters of the geometric twist of the blade sections relative to its longitudinal axis, changes in the profile thickness along the blade feather length (i.e., as a function of the radius of the blade cross section), and the shape of the blade in terms of which are optimal for axial fan blades, in particular, air-cooling units and cooling towers to ensure their necessary integral aerodynamic characteristics (pressure 120 ÷ 375 Pa, etc. productivity 5,5 ÷ 765 m 3 / s, the efficiency to 0.8 cm. 3689-122-00220302-2007 TU, TU 3689-123-00220302-2007) in the presence set of constraints (structural, weight, strength).
Технический результат достигается тем, что композиционная лопасть осевого вентилятора, включающая в себя комлевую часть, переходную часть от комля к перу лопасти и перо лопасти, которое профилировано и образовано аэродинамическим профилем, имеющим хорду длиной b, скругленную переднюю кромку, заостренную или затупленную заднюю кромку, расположенные на концах хорды профиля и соединенные между собой гладкими линиями верхней и нижней частей контура профиля, при этом максимальная толщина профиля равна 0,09÷0,18 хорды и расположена на расстоянии от 0,26·b до 0,35·b, измеренном от передней кромки профиля вдоль его хорды, а максимальная кривизна средней линии The technical result is achieved by the fact that the composite blade of the axial fan, including the butt portion, the transitional part from the butt to the blade feather and the blade feather, which is profiled and formed by an aerodynamic profile having a chord of length b, a rounded front edge, a pointed or blunt trailing edge, located at the ends of the profile chords and interconnected by smooth lines of the upper and lower parts of the profile contour, while the maximum profile thickness is 0.09 ÷ 0.18 chords and is located at a distance and from 0.26 · b to 0.35 · b, measured from the leading edge of the profile along its chord, and the maximum curvature of the midline
профиля равна 0,045÷0,09 хорды и расположена в диапазоне 0,41÷0,44 хорды, при этом координаты профиля заданы в параметрическом виде по методу Нужина С.Г. (см. Нужин С.Г., «Построение потенциального потока несжимаемой жидкости около Крыловых профилей произвольной формы» Прикладная математика и механика, Том XI, Вып.I, 1947, стр.55-68) с использованием ряда Фурье (Фихтен-гольц Г.М. «Курс дифференциального и интегрального исчисления», т.III, глава 19, «Ряды Фурье». М. Наука. 1970 г.):the profile is equal to 0.045 ÷ 0.09 chords and is located in the range 0.41 ÷ 0.44 chords, while the coordinates of the profile are set in a parametric form according to the method of S. Nuzhin. (see Nuzhin SG, “Building a potential flow of an incompressible fluid near wing profiles of arbitrary shape” Applied Mathematics and Mechanics, Volume XI, Issue I, 1947, pp. 55-68) using the Fourier series (Fichten-Goltz G .M. "The Course of Differential and Integral Calculus", vol. III, chapter 19, "Fourier Series. M. Science. 1970):
Y=C+F,Y = C + F,
Уравнения изменения толщины по хорде профиля:Equations of thickness variation along the profile chord:
Уравнения средней линии профиля:Profile midline equations:
где: b - хорда профиля,where: b is the profile chord,
A0; An; Вn (n=1,...11) - коэффициенты ряда Фурье для профиля, имеющего хорду b=1 и которые приведены в таблице:A 0 ; A n ; In n (n = 1, ... 11) are the coefficients of the Fourier series for a profile having a chord b = 1 and which are given in the table:
С - ордината симметричной части профиля;C is the ordinate of the symmetric part of the profile;
F - ордината средней линии профиля.F is the ordinate of the midline of the profile.
На практике часто в связи с условиями применения лопастей /характер эксплуатации вентиляторов в различных технологических установках несколько отличен друг от друга, например, из-за различий в конструктивном исполнении аппаратов воздушного охлаждения и градирен для лопастей вентиляторов последних требуется их более высокая усталостная прочность и вибростойкость/, возникают дополнительные конструктивные и аэродинамические требования, которые сводятся к сравнительно малым изменениям относительной толщины профиля и выражаются в том, что отнесенные к его хорде безразмерные ординаты контуров верхней Yв/b и нижней Yн/b поверхностей отличаются от соответствующих безразмерных ординат базового профиля исходной относительной толщины на постоянные числовые множители.In practice, often due to the conditions of use of the blades / the nature of the operation of the fans in various technological units is somewhat different from each other, for example, due to differences in the design of the air coolers and cooling towers for the fan blades of the latter, their higher fatigue strength and vibration resistance are required / additional structural and aerodynamic requirements arise, which are reduced to relatively small changes in the relative thickness of the profile and are expressed in that the dimensionless ordinates of the contours of the upper Y in / b and lower Y n / b surfaces assigned to his chord differ from the corresponding dimensionless ordinates of the base profile of the initial relative thickness by constant numerical factors.
Переход к другой относительной толщине для профиля по данной полезной модели возможен с помощью умножения ординат его контура на постоянные числовые множители Кв для верхней и Кн для нижней поверхностей контура, которые могут различаться между собой.The transition to another relative thickness for the profile according to this utility model is possible by multiplying the ordinates of its contour by constant numeric factors K in for the upper and K n for the lower surfaces of the contour, which can differ from each other.
Для обеспечения близости аэродинамических характеристик профилей различной относительной толщины, полученных из базового профиля с помощью умножения его ординат на постоянные множители Кв (для верхней поверхности) и Кн (для нижней поверхности) численные значения этих множителей должны находиться в диапазонах: Кв от 0,75 до 1,5, Кн от 0,65 до 1,75.To provide proximity aerodynamic characteristics of profiles of different relative thickness derived from the basic profile by multiplying its ordinate at the constant factors K (upper surface) and K n (the lower surface) of numerical values of these factors must be in the ranges: K 0 , 75 to 1.5, K n from 0.65 to 1.75.
Опыт испытаний и эксплуатационная практика свидетельствуют о том, что выход за пределы вышеуказанного диапазона значений постоянных числовых множителей /для верхней поверхности от 0,75 до 1,5 и для нижней поверхности от 0,65 до 1,75/ приводит к повышению значений местных возмущений скорости и давлений и, как следствие, к росту аэродинамического сопротивления профиля и снижению интегральных аэродинамических характеристик осевого вентилятора.Testing experience and operational practice indicate that going beyond the above range of constant numerical factors / for the upper surface from 0.75 to 1.5 and for the lower surface from 0.65 to 1.75 / leads to an increase in local disturbances speeds and pressures and, as a consequence, to an increase in the aerodynamic drag of the profile and a decrease in the integral aerodynamic characteristics of the axial fan.
Так как при производстве лопастей рабочих колес осевых вентиляторов выдерживание теоретических координат контура профиля возможно только с некоторой ограниченной точностью, определяемой суммарными техническими погрешностями всех типов изготовления, реальные координаты точек контура профиля могут несколько отличаться от теоретических.Since in the manufacture of impeller blades of axial fans, maintaining the theoretical coordinates of the profile contour is possible only with some limited accuracy, determined by the total technical errors of all types of manufacturing, the real coordinates of the points of the profile contour can slightly differ from theoretical.
С учетом этого обстоятельства относительная погрешность вертикальной координаты может находиться в интервале значений от (-0,005) до (+0,005).Given this circumstance, the relative error of the vertical coordinate may be in the range from (-0.005) to (+0.005).
ловолокнистого материала на полимерном связующем (эпоксидном или полиэфирном) с учетом работы в климатических районах со средней температурой наиболее холодной пятидневки не ниже минус 60°С и сформирована послойной выкладкой листов раскроя материала, которые по мере приближения к комлевой части лопасти уменьшают свои размеры, как по ширине, так и по длине и при укладке имеют различную ориентацию основы тканого материала от 0° до ±45° по отношению к оси лопасти, причем ориентация каждого последующего укладываемого слоя отличается от ориентации предыдущего.a fibrous material on a polymer binder (epoxy or polyester), taking into account work in climatic regions with an average temperature of the coldest five days no lower than minus 60 ° С and formed by layer-by-layer laying of material cutting sheets, which, as they approach the butt part of the blade, reduce their size, as the width, both in length and during laying, have a different orientation of the basis of the woven material from 0 ° to ± 45 ° with respect to the axis of the blade, and the orientation of each subsequent laying layer is different from the orientation tatsii previous.
Внутренняя полость оболочки может быть заполнена наполнителем из самовспенивающегося материала, представляющем собой полиуретановую систему, который, являясь конструктивным материалом, применяется в качестве работающей упругой среды, подкрепляющей оболочку, что повышает прочность лопасти вцелом и демпфирует ударные и колебательные процессы в лопасти, возникающие в процессе обтекания ее воздушным потоком.The inner cavity of the shell can be filled with a filler of self-foaming material, which is a polyurethane system, which, being a structural material, is used as a working elastic medium, reinforcing the shell, which increases the strength of the blade as a whole and dampens shock and vibration processes in the blades that occur during the flow around her air flow.
Толщину обшивки, силовых полок и плотность наполнителя (γ≤250 кг/м3) выбирают из условия обеспечения необходимых упруго-массовых и геометрических характеристик лопасти, например таких, как изгибная и крутильная жесткости и заданной геометрической крутки лопасти при воздействии на нее инерционных и аэродинамических нагрузок, а также высокой статической, усталостной прочности и необходимого спектра собственных частот лопасти.The thickness of the casing, power shelves and the density of the filler (γ≤250 kg / m 3 ) is selected from the condition of ensuring the necessary elastic-mass and geometric characteristics of the blade, for example, such as bending and torsional stiffness and a given geometric twist of the blade when exposed to inertial and aerodynamic loads, as well as high static, fatigue strength and the necessary spectrum of the natural frequencies of the blade.
Продольная ось лопасти 6 может быть расположена на расстоянии от 0,25 b до 0,45 b, измеренном от передней кромки профиля вдоль его хорды, и выбирается из условия отсутствия резонансных колебаний при раскрутке рабочего колеса вентилятора вокруг своей оси вращения и воздействия инерционных, центробежных и воздушных нагрузок на лопасть при заданном номинальном режиме работы.The longitudinal axis of the blade 6 can be located at a distance from 0.25 b to 0.45 b, measured from the leading edge of the profile along its chord, and is selected from the condition that there are no resonant vibrations when the fan impeller is spinning around its axis of rotation and is subject to inertial, centrifugal and air loads on the blade at a given nominal operating mode.
Вышеперечисленные нагрузки определяют также длину переходной части лопасти.The above loads also determine the length of the transitional part of the blade.
Технический результат, обеспечиваемый настоящей полезной моделью, состоит в повышении интегральных аэродинамических характеристик вентилятора за счет обеспечения высокого аэродинамического качества его лопастей, а также снижении его себестоимости изготовления при повышении надежности работы за счет упрощения технологии изготовления лопастей без снижения их прочностных свойств.The technical result provided by this utility model is to increase the integrated aerodynamic characteristics of the fan by ensuring the high aerodynamic quality of its blades, as well as reducing its cost of production while increasing reliability by simplifying the technology of manufacturing the blades without reducing their strength properties.
Возможность осуществления технического решения, заявленного полезной моделью, а также ее сущность поясняется графическими материалами, на которых изображено следующее:The possibility of implementing a technical solution claimed by the utility model, as well as its essence is illustrated by graphic materials, which depict the following:
- На фиг.1 изображен общий вид лопасти.- Figure 1 shows a General view of the blade.
- На фиг.2 изображены основные геометрические характеристики профиля в процентах от хорды b.- Figure 2 shows the main geometric characteristics of the profile as a percentage of the chord b.
- На фиг.3 изображены система координат и правило знаков при параметрическом задании координат контура профиля.- Figure 3 shows the coordinate system and the rule of signs when parametrically setting the coordinates of the profile contour.
- На фиг.4 изображена форма лопасти в плане.- Figure 4 shows the shape of the blade in plan.
- На фиг.5 изображен разрез А-А по фиг.1.- Figure 5 shows a section aa in figure 1.
- На фиг.6 изображен разрез Б-Б по фиг.1.- Figure 6 shows a section bB in figure 1.
- На фиг.7 изображен разрез В-В по фиг.1.- Figure 7 shows a section bb in figure 1.
- На фиг.8 изображен контур начала переходной части лопасти в сечении Г-Г по фиг.1.- Fig. 8 shows a contour of the beginning of the transitional part of the blade in section G-G in Fig. 1.
- На фиг.9 изображен контур конца переходной части лопасти в сечении Д-Д по фиг.1.- Figure 9 shows the contour of the end of the transitional part of the blade in section DD in figure 1.
- На фиг.10 показан диапазон оптимальной крутки лопасти.- Figure 10 shows the range of optimal twist of the blade.
- На фиг.11 показан диапазон оптимальных относительных толщин профилей лопасти.- Figure 11 shows the range of optimal relative thicknesses of the profiles of the blade.
- На фиг.12 изображено сечение лопасти Е-Е по фиг.1.- Figure 12 shows a cross section of the blade EE of figure 1.
В соответствии с существом данной полезной модели композиционная лопасть осевого вентилятора изображена на фиг.1 и включает в себя перо 1 лопасти, комлевую часть 3 и переходную часть 2 от пера лопасти к комлевой части.In accordance with the essence of this utility model, the composite axial fan blade is shown in FIG. 1 and includes a blade feather 1, a butt portion 3 and a transition portion 2 from the blade feather to the butt portion.
Комлевая часть 3 представляет собой круглый стержень и предназначена для непосредственного крепления лопасти к втулке рабочего колеса с помощью накладок и хомутов с возможностью установки требуемого рабочего угла путем вращения лопасти вокруг ее продольной оси 6.The butt portion 3 is a round rod and is intended for direct mounting of the blade to the impeller bushing using pads and clamps with the ability to set the desired working angle by rotating the blade around its longitudinal axis 6.
Переходная часть 2 от пера лопасти 1 к комлевой части 3 сформирована посредством косинусной интерполяции коэффициентов Фурье, описывающих граничные контуры (сечения Г-Г и Д-Д по фиг.1) переходной части лопасти:The transition part 2 from the feather of the blade 1 to the butt part 3 is formed by cosine interpolation of the Fourier coefficients describing the boundary contours (sections G-D and D-D in figure 1) of the transition part of the blade:
Сечение Г-Г: X=R·cosφ;Section G-D: X = R · cosφ;
Y=R·sinφ.Y = R sin sin.
Сечение Д-Д: X=r·cosφ;Cross section DD: X = r · cosφ;
Y=a0+a1·cosφ+b1·sinφ+a2·cos2φ+b2·sin2φ+...+a5·cos5φ+b5·sin5φ;Y = a 0 + a 1 · cosφ + b 1 · sinφ + a 2 · cos2φ + b 2 · sin2φ + ... + a 5 · cos5φ + b 5 · sin5φ;
Причем при интерполяции: r→R; b1→R; a0; a1; a2; b2...a5; b5→0.Moreover, during interpolation: r → R; b 1 → R; a 0 ; a 1 ; a 2 ; b 2 ... a 5 ; b 5 → 0.
где: R - радиус круглого стержня комлевой части лопасти;where: R is the radius of the round rod of the butt part of the blade;
r - радиус окружности, проходящей через переднюю и заднюю кромки профиля;r is the radius of the circle passing through the front and rear edges of the profile;
а0; a1; b1...a5; b5 - коэффициенты ряда Фурье.a 0 ; a 1 ; b 1 ... a 5 ; b 5 are the coefficients of the Fourier series.
Перо лопасти аэродинамически профилировано и может быть образовано профилем в соответствии с содержанием данной полезной модели, основные геометрические характеристики которого представлены на фиг.2.The blade feather is aerodynamically profiled and can be formed by a profile in accordance with the content of this utility model, the main geometric characteristics of which are presented in figure 2.
Аэродинамический профиль лопасти по данной полезной модели имеет хорду длиной и, скругленную переднюю кромку, заостренную или затупленную заднюю кромку, расположенные на концах хорды профиля и соединенные между собой гладкими линиями верхней и нижней частей контура профиля, при этом максимальная толщина профиля равна 0,09÷0,18 хорды и расположена на расстоянии от 0,26·b до 0,35·b, измеренном от передней кромки профиля вдоль его хорды, а максимальная кривизна средней линии профиля равна 0,045÷0,09 хорды и расположена в диапазоне 0,41÷0,44 хорды при этом координаты профиля заданы в параметрическом виде по методу Нужина С.Г. (см. Нужин С.Г., «Построение потенциального потока несжимаемой жидкости около Крыловых профилей произвольной формы» Прикладная математика и механика, Том XI, Вып.I, 1947, стр.55÷68) с использованием ряда Фурье и системой координат и правил знаков, приведенных на фиг.3:The aerodynamic profile of the blade according to this utility model has a chord of length and a rounded front edge, a pointed or blunt trailing edge located at the ends of the chord of the profile and interconnected by smooth lines of the upper and lower parts of the profile contour, while the maximum thickness of the profile is 0.09 ÷ 0.18 chords and is located at a distance from 0.26 · b to 0.35 · b, measured from the leading edge of the profile along its chord, and the maximum curvature of the midline of the profile is 0.045 ÷ 0.09 chords and is located in the range of 0.41 ÷ 0.44 chords the coordinates of the profile are set in a parametric form according to the method Nuzhina S.G. (see Nuzhin SG, “Building a potential flow of an incompressible fluid near wing profiles of arbitrary shape” Applied Mathematics and Mechanics, Volume XI, Issue I, 1947, pp. 55–68) using the Fourier series and the coordinate system and rules the signs shown in figure 3:
Y=C+F,Y = C + F,
Уравнения изменения толщины по хорде профиля:Equations of thickness variation along the profile chord:
Уравнения средней линии профиля:Profile midline equations:
где: b - хорда профиля,where: b is the profile chord,
A0; An; Вn (n=1,...11) - коэффициенты ряда Фурье для профиля, имеющего хорду b=1 и которые приведены в таблице:A 0 ; A n ; In n (n = 1, ... 11) are the coefficients of the Fourier series for a profile having a chord b = 1 and which are given in the table:
С - ордината симметричной части профиля;C is the ordinate of the symmetric part of the profile;
F - ордината средней линии профиля.F is the ordinate of the midline of the profile.
Форма контура профиля по данной полезной модели в передней его части обеспечивает сравнительно малое разрежение потока, а в хвостовой - плавное его торможение, что обуславливает малое сопротивление профиля в эксплуатационном диапазоне Су и чисел Рейнольдса с высокой интенсивностью турбулентности обтекающего его воздушного потока. При этом понятия «число Рейнольдса» и «интенсивность турбулентности» должны пониматься в соответствии с определениями, данными в энциклопедии «Авиация» под ред. Г.П.Свищева, Москва, 1994 г., стр.480 и стр.595 соответственно.The shape of the profile contour according to this utility model in its front part provides a relatively small rarefaction of the flow, and in the tail section it smoothly decelerates, which leads to low profile resistance in the operating range of C y and Reynolds numbers with high turbulence intensity of the air flow around it. Moreover, the concepts of “Reynolds number” and “turbulence intensity” should be understood in accordance with the definitions given in the Aviation Encyclopedia, ed. G.P.Svishcheva, Moscow, 1994, p. 480 and p. 595, respectively.
На практике часто возникают дополнительные конструктивные и аэродинамические требования, которые сводятся к сравнительно малым изменениям относительной толщины профиля и выражаются в том, что отнесенные к его хорде безразмерные ординаты контуров верхней Yв/b и нижней Yн/b поверхностей отличаются от соответствующих безразмерных ординат базового профиля исходной относительной толщины на постоянные числовые множители.In practice, often additional structural and aerodynamic requirements arise, which are reduced to relatively small changes in the relative thickness of the profile and are expressed in the fact that the dimensionless ordinates of the contours of the upper Y in / b and lower Y n / b surfaces assigned to its chord differ from the corresponding dimensionless ordinates of the base the profile of the initial relative thickness by constant numerical factors.
Переход к другой относительной толщине для профиля по данной полезной модели возможен с помощью умножения ординат его контура на постоянные числовые множители Кв для верхней и Кн для нижней поверхностей контура, которые могут различаться между собой.The transition to another relative thickness for the profile according to this utility model is possible by multiplying the ordinates of its contour by constant numeric factors K in for the upper and K n for the lower surfaces of the contour, which can differ from each other.
ном диапазоне Су и чисел Рейнольдса с высокой интенсивностью турбулентности обтекающего его воздушного потока. При этом понятия «число Рейнольдса» и «интенсивность турбулентности» должны пониматься в соответствии с определениями, данными в энциклопедии «Авиация» под ред. Г.П.Свищева, Москва, 1994 г., стр.480 и стр.595 соответственно.the range of C y and Reynolds numbers with a high intensity of turbulence of the air flow around it. Moreover, the concepts of “Reynolds number” and “turbulence intensity” should be understood in accordance with the definitions given in the Aviation Encyclopedia, ed. G.P.Svishcheva, Moscow, 1994, p. 480 and p. 595, respectively.
На практике часто в связи с условиями применения лопастей /характер эксплуатации вентиляторов в различных технологических установках несколько отличен друг от друга, например, из-за различий в конструктивном исполнении аппаратов воздушного охлаждения и градирен для лопастей вентиляторов последних требуется их более высокая усталостная прочность и вибростойкость/, возникают дополнительные конструктивные и аэродинамические требования, которые сводятся к сравнительно малым изменениям относительной толщины профиля и выражаются в том, что отнесенные к его хорде безразмерные ординаты контуров верхней Yв/b и нижней Yн/b поверхностей отличаются от соответствующих безразмерных ординат базового профиля исходной относительной толщины на постоянные числовые множители.In practice, often due to the conditions of use of the blades / the nature of the operation of the fans in various technological units is somewhat different from each other, for example, due to differences in the design of the air coolers and cooling towers for the fan blades of the latter, their higher fatigue strength and vibration resistance are required / additional structural and aerodynamic requirements arise, which are reduced to relatively small changes in the relative thickness of the profile and are expressed in that the dimensionless ordinates of the contours of the upper Y in / b and lower Y n / b surfaces assigned to his chord differ from the corresponding dimensionless ordinates of the base profile of the initial relative thickness by constant numerical factors.
Переход к другой относительной толщине для профиля по данной полезной модели возможен с помощью умножения ординат его контура на постоянные числовые множители Кв для верхней и Кн для нижней поверхностей контура, которые могут различаться между собой.The transition to another relative thickness for the profile according to this utility model is possible by multiplying the ordinates of its contour by constant numeric factors K in for the upper and K n for the lower surfaces of the contour, which can differ from each other.
Для обеспечения близости аэродинамических характеристик профилей различной относительной толщины, полученных из базового профиля с помощью умножения его ординат на постоянные множители Кв (для верхней поверхности) и Кн (для нижней поверхности) численные значения этих множителей могут находиться в диапазонах: Кв от 0,75 до 1,5, Кн от 0,65 до 1,75.To provide proximity aerodynamic characteristics of profiles of different relative thickness derived from the basic profile by multiplying its ordinate at the constant factors K (upper surface) and K n (the lower surface) of numerical values of these factors may be in the ranges: K 0 , 75 to 1.5, K n from 0.65 to 1.75.
Опыт испытаний и эксплуатационная практика свидетельствуют о том, что выход за пределы вышеуказанного диапазона значений постоянных числовых множителей /для верхней поверхности от 0,75 до 1,5 и для нижней поверхности от 0,65 до 1,75/ приводит к повышению значений местных возмущений скорости и давлений и, как следствие, к росту аэродинамического сопротивления профиля и снижению интегральных аэродинамических характеристик осевого вентилятора.Testing experience and operational practice indicate that going beyond the above range of constant numerical factors / for the upper surface from 0.75 to 1.5 and for the lower surface from 0.65 to 1.75 / leads to an increase in local disturbances speeds and pressures and, as a consequence, to an increase in the aerodynamic drag of the profile and a decrease in the integral aerodynamic characteristics of the axial fan.
Как видно на фиг.4 форма лопасти в плане трапециевидная, переменной по длине лопасти хорды b, причем отношение корневой хорды к концевой хорде лопасти может находиться в диапазоне от 1,15 до 1,75 при этом комлевая часть 3 заканчивается на относительных радиусах от 0,15 до 0,3, переходный участок 2 лопастиAs can be seen in figure 4, the shape of the blade is trapezoidal, variable along the length of the blade chord b, and the ratio of the root chord to the end chord of the blade can be in the range from 1.15 to 1.75, while the butt part 3 ends at relative radii from 0 , 15 to 0.3, transition section 2 blades
Перо 1 лопасти выполнено из композиционного материала в виде оболочки 4, которая так же образует переходную 2 и комлевую 3 части лопасти (см. фиг.1).The feather 1 of the blade is made of composite material in the form of a shell 4, which also forms a transitional 2 and butt 3 parts of the blade (see figure 1).
С целью упрощения изготовления лопасти без снижения ее прочностных свойств, оболочка лопасти может быть выполнена из прессованных пакетов за один прием формовки, что повышает технологичность ее изготовления. Пакеты набраны из тканого, преимущественно стекловолокнистого материала, на полимерном связующем (эпоксидном или полиэфирном) с учетом работы в климатических районах со средней температурой наиболее холодной пятидневки не ниже минус 60°С.In order to simplify the manufacture of the blade without reducing its strength properties, the shell of the blade can be made of pressed bags in a single molding process, which increases the manufacturability of its manufacture. Packages are made of woven, mainly glass fiber material, on a polymer binder (epoxy or polyester), taking into account work in climatic regions with an average temperature of the coldest five days at least minus 60 ° С.
Оболочка 4 может быть сформирована (см. фиг.7 и фиг.12) послойной выкладкой листов раскроя обшивки 8 с направлением основы тканого, преимущественного стекловолокнистого материала под углами ±45° по отношению к оси 6 лопасти на верхней и нижней частях которой силовые полки 9 набираются армирующими продольными слоями тканого материала. Смещающиеся по длине к комлевой части армирующие слои обеспечивают увеличение толщины пакета в комле лопасти и, тем самым, усиление прочности комля.The shell 4 can be formed (see Fig. 7 and Fig. 12) by layer-by-layer laying of the sheathing cutting sheets 8 with the direction of the basis of the woven, predominant fiberglass material at angles of ± 45 ° with respect to the axis 6 of the blade on the upper and lower parts of which are power shelves 9 typed in reinforcing longitudinal layers of woven material. Reinforcing layers displaced along the length to the butt part provide an increase in the thickness of the packet in the blade root and, thereby, increase the strength of the butt.
Листы раскроя из тканого материала для силовых полок 9 по мере приближения к комлевой части лопасти уменьшают свои размеры, как по ширине, так и по длине, что обеспечивает плавные переход от пера лопасти к ее комлевой части и увеличение толщины силовых полок.Cutting sheets of woven material for power shelves 9 as they approach the butt portion of the blade reduce their size, both in width and length, which provides a smooth transition from the feather of the blade to its butt portion and increase the thickness of the power shelves.
Листы раскроя при укладке имеют различную ориентацию основы тканого материала (от 0° до ±45°) по отношению к продольной оси 6 лопасти, причем ориентация каждого последующего укладываемого слоя отличается от ориентации предыдущего, что обеспечивает необходимую жесткость и прочность лопасти в целом.The laying sheets during laying have a different orientation of the basis of the woven material (from 0 ° to ± 45 °) with respect to the longitudinal axis 6 of the blade, and the orientation of each subsequent stacked layer is different from the orientation of the previous one, which provides the necessary rigidity and strength of the blade as a whole.
Внутренняя полость оболочки 4 может быть заполнена наполнителем 5 из самовспенивающегося материала, представляющем собой полиуретановую систему, который, являясь конструктивным материалом, применяется в качестве работающей упругой среды, подкрепляющей оболочку, что повышает прочность лопасти вцелом и демпфирует ударные и колебательные процессы в лопасти, возникающие в процессе обтекания ее воздушным потоком.The inner cavity of the shell 4 can be filled with a filler 5 of a self-foaming material, which is a polyurethane system, which, being a structural material, is used as a working elastic medium, reinforcing the shell, which increases the strength of the blade as a whole and dampens shock and oscillation processes in the blades that occur in the process of flowing around its air stream.
Толщину обшивки, силовых полок и плотность наполнителя (γ≤250 кг/м3) выбирают из условия обеспечения необходимых упруго-массовых и геометрических характеристик лопасти, например таких, как изгибная и крутильная жесткости и заданной геометрической крутки лопасти при воздействии на нее инерционных и аэродинамических нагрузок, а также высокой статической, усталостной прочности и необходимого спектра собственных частот лопасти.The thickness of the casing, power shelves and the density of the filler (γ≤250 kg / m 3 ) is selected from the condition of ensuring the necessary elastic-mass and geometric characteristics of the blade, for example, such as bending and torsional stiffness and a given geometric twist of the blade when exposed to inertial and aerodynamic loads, as well as high static, fatigue strength and the necessary spectrum of the natural frequencies of the blade.
Расположение продольной оси 6 лопасти на расстоянии от 0,25·b до 0,45·b, измеренном от передней кромки профиля вдоль его хорды, выбирается из условия отсутствия резонансных колебаний при раскрутке рабочего колеса вентилятора вокруг своей оси вращения 7 и воздействия инерционных, центробежных и воздушных нагрузок на лопасть при заданном номинальном режиме работы.The location of the longitudinal axis 6 of the blade at a distance from 0.25 · b to 0.45 · b, measured from the leading edge of the profile along its chord, is selected from the condition that there are no resonant vibrations when the impeller is spinning around its axis of rotation 7 and the action of inertial, centrifugal and air loads on the blade at a given nominal operating mode.
Вышеперечисленные нагрузки определяют также длину переходной части 2 лопасти.The above loads also determine the length of the transition part 2 of the blade.
Композиционная лопасть осевого вентилятора работает следующим образом.Composite blade axial fan operates as follows.
При вращении рабочего колеса вокруг своей оси вращения 7 лопасть, закрепленная на его втулке с возможностью установки требуемого рабочего угла, участвует во вращательном движении, воздействуя при этом на воздух, сообщая ему дополнительную энергию, что выражается в увеличении давления потока за вентилятором.When the impeller rotates around its axis of rotation 7, the blade mounted on its sleeve with the ability to set the desired working angle is involved in rotational motion, acting on the air, giving it additional energy, which is expressed in an increase in the flow pressure behind the fan.
При этом в ней возникает центробежная сила от вращения, изгибающий момент от давления, крутящий момент от поперечных составляющих, а так же динамические составляющие от перечисленных сил и моментов, которые приходят на комлевую часть 3 лопасти осевого вентилятора.In this case, a centrifugal force from rotation arises in it, bending moment from pressure, torque from transverse components, as well as dynamic components from the listed forces and moments that come to the butt part 3 of the axial fan blade.
Лопасть из композиционных материалов по данной полезной модели реализуема с использованием апробированных промышленно-технологических способов, что подтверждено изготовлением типоразмерного ряда лопастей, близких по техническому решению к лопасти рабочего колеса осевого вентилятора, описанного в данной полезной модели.A blade made of composite materials according to this utility model is implemented using proven industrial and technological methods, which is confirmed by the manufacture of a standardized series of blades similar in technical solution to the impeller blades of an axial fan described in this utility model.
Изготовлены два опытных образца рабочего колеса осевого вентилятора диаметром 5,0 м, при этом их композиционные лопасти выполнены по заявленной полезной модели с коэффициентом трапециевидности 1,22, геометрической круткой 17°30′, с началом переходной зоны на относительном радиусе 0,2 и ее окончанием на относительном радиусе 0,28.Two prototypes of the impeller of an axial fan with a diameter of 5.0 m were made, while their composite blades were made according to the claimed utility model with a trapezoid coefficient of 1.22, a geometric twist of 17 ° 30 ′, with the beginning of the transition zone at a relative radius of 0.2 and its ending at a relative radius of 0.28.
Испытания на разгонном стенде ОАО «Борхиммаш» г. Борисоглебск показали, что лопасти, изготовленные по данной полезной модели, могут надежно работать во всем диапазоне эксплуатационных скоростей (ГОСТ Р 51364-99 стр.12 ограничивает окружную скорость концов лопастей вентилятора величиной 65 м/с, стандарт ISO 13707.2000(R) стр.23 допускает окружную скорость до 80 м/с).Tests at the booster bench of OJSC “Borkhimmash” in Borisoglebsk showed that the blades made according to this utility model can operate reliably over the entire range of operating speeds (GOST R 51364-99 p. 12 limits the peripheral speed of the ends of the fan blades to 65 m / s , ISO 13707.2000 (R) p. 23 allows a peripheral speed of up to 80 m / s).
Сравнительные испытания рабочих колес, проведенные в составе аппарата воздушного охлаждения ОАО «Борхиммаш», показали заметное (порядка 16%) превосходство по производительности при одинаковом расходе электроэнергии опытных рабочих колес перед штатными, что так же было подтверждено на испытаниях в составе аппарата на компрессорной станции «Бубновская» ООО «Волгоградтрансгаз».Comparative tests of the impellers carried out as part of the air cooling apparatus of OJSC Borkhimmash showed a noticeable (about 16%) superiority in performance with the same power consumption of the experimental impellers compared to standard impellers, which was also confirmed by tests as part of the apparatus at the compressor station “ Bubnovskaya "LLC Volgogradtransgaz.
Кроме того, в ОАО «Чусовской металлургический завод» успешно работают рабочие колеса ⌀2,5 м с лопастями, у которых Kт=1,25 и геометрическая крутка равна 11°.Furthermore, JSC "Chusovskoy Metallurgical Plant" successfully operate ⌀2,5 m impellers with blades in which K m = 1.25 and geometric twist is 11 °.
В цехе окомкования и металлизации ОАО «Оскольский электрометаллургический комбинат» взамен рабочих колес ⌀6,24 м фирмы «Howden» установлены и работают рабочие колеса с лопастями, у которых Kт=1,36 и геометрическая крутка 12°.The shop pelletizing and metallization of "Oskol Electric Works" instead impellers ⌀6,24 m company «Howden» installed and impellers with blades work in which K m = 1.36 and geometric twist of 12 °.
В ЗАО «Сибур-Химпром» взамен рабочего колеса фирмы «Нема» установлено рабочее колесо диаметром 10,4 м с лопастями, у которых Kт=1,7 и геометрическая крутка равна 18°.In JSC "Sibur Chimprom" return impeller firm "Nema" setting impeller diameter of 10.4 m with blades in which r = 1.7 K and geometric twist is 18 °.
Таким образом, использование заявленной полезной модели позволяет путем рационального сочетания геометрических параметров из приведенных выше интервалов их значений создавать различные аэродинамические компоновки лопастей из композитных материалов осевых вентиляторов, предназначенных для обеспечения необходимых промышленности их интегральных аэродинамических характеристик (давление 120÷375 Па, производительность 5,5÷765 м3/с при КПД до 0,8).Thus, the use of the claimed utility model allows, through a rational combination of geometric parameters from the above ranges of their values, to create various aerodynamic arrangements of the blades from composite materials of axial fans, designed to provide the industry with their integral aerodynamic characteristics (pressure 120 ÷ 375 Pa, performance 5.5 ÷ 765 m 3 / s with efficiency up to 0.8).
Упрощение технологии изготовления лопастей без снижения их прочностных свойств способствует повышению экономичности вентилятора как при изготовлении, так и в эксплуатации за счет снижения трудоемкости его изготовления при одновременном увеличении его надежности.Simplification of the manufacturing technology of the blades without reducing their strength properties increases the efficiency of the fan both in manufacturing and in operation by reducing the complexity of its manufacture while increasing its reliability.
При изготовлении лопастей получена технологическая устойчивость линейчатой непрерывности поверхности лопасти с необходимой точностью контуров сечения и заданными упруго-массовыми характеристиками.In the manufacture of the blades, the technological stability of the linear continuity of the surface of the blade with the required accuracy of the contours of the section and the specified elastic-mass characteristics is obtained.
Claims (12)
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2007108893/22U RU69591U1 (en) | 2007-03-12 | 2007-03-12 | AXIAL FAN COMPOSITION BLADE |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2007108893/22U RU69591U1 (en) | 2007-03-12 | 2007-03-12 | AXIAL FAN COMPOSITION BLADE |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| RU69591U1 true RU69591U1 (en) | 2007-12-27 |
Family
ID=39019352
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| RU2007108893/22U RU69591U1 (en) | 2007-03-12 | 2007-03-12 | AXIAL FAN COMPOSITION BLADE |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| RU (1) | RU69591U1 (en) |
Cited By (9)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| RU2407925C1 (en) * | 2009-11-05 | 2010-12-27 | Феликс Мубаракович Давлетшин | Blade of cooling stack fan |
| RU2407923C1 (en) * | 2009-11-05 | 2010-12-27 | Феликс Мубаракович Давлетшин | Blade of cooling stack fan (versions) |
| RU2407922C1 (en) * | 2009-11-05 | 2010-12-27 | Феликс Мубаракович Давлетшин | Blade of cooling stack fan |
| RU2407924C1 (en) * | 2009-11-05 | 2010-12-27 | Феликс Мубаракович Давлетшин | Blade of cooling stack fan |
| EA015884B1 (en) * | 2009-07-20 | 2011-12-30 | Феликс Мубаракович Давлетшин | Fan blade of tower cooler (embodiments) |
| EA015947B1 (en) * | 2009-07-20 | 2011-12-30 | Феликс Мубаракович Давлетшин | Fan blade of tower cooler |
| EA015948B1 (en) * | 2009-07-20 | 2011-12-30 | Феликс Мубаракович Давлетшин | Fan baffle of tower cooler |
| EA015968B1 (en) * | 2009-10-12 | 2012-01-30 | Феликс Мубаракович Давлетшин | Fan baffle of tower cooler |
| EA015966B1 (en) * | 2009-07-20 | 2012-01-30 | Феликс Мубаракович Давлетшин | Fan baffle of tower cooler |
-
2007
- 2007-03-12 RU RU2007108893/22U patent/RU69591U1/en active IP Right Revival
Cited By (9)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| EA015884B1 (en) * | 2009-07-20 | 2011-12-30 | Феликс Мубаракович Давлетшин | Fan blade of tower cooler (embodiments) |
| EA015947B1 (en) * | 2009-07-20 | 2011-12-30 | Феликс Мубаракович Давлетшин | Fan blade of tower cooler |
| EA015948B1 (en) * | 2009-07-20 | 2011-12-30 | Феликс Мубаракович Давлетшин | Fan baffle of tower cooler |
| EA015966B1 (en) * | 2009-07-20 | 2012-01-30 | Феликс Мубаракович Давлетшин | Fan baffle of tower cooler |
| EA015968B1 (en) * | 2009-10-12 | 2012-01-30 | Феликс Мубаракович Давлетшин | Fan baffle of tower cooler |
| RU2407925C1 (en) * | 2009-11-05 | 2010-12-27 | Феликс Мубаракович Давлетшин | Blade of cooling stack fan |
| RU2407923C1 (en) * | 2009-11-05 | 2010-12-27 | Феликс Мубаракович Давлетшин | Blade of cooling stack fan (versions) |
| RU2407922C1 (en) * | 2009-11-05 | 2010-12-27 | Феликс Мубаракович Давлетшин | Blade of cooling stack fan |
| RU2407924C1 (en) * | 2009-11-05 | 2010-12-27 | Феликс Мубаракович Давлетшин | Blade of cooling stack fan |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| RU69591U1 (en) | AXIAL FAN COMPOSITION BLADE | |
| US8066219B2 (en) | Anhedral tip blades for tiltrotor aircraft | |
| US8529211B2 (en) | Wind turbine rotor blade and airfoil section | |
| US10036392B2 (en) | Axial fan for industrial use | |
| Wallis | Axial flow fans: design and practice | |
| US4022547A (en) | Composite blade employing biased layup | |
| CN111859651A (en) | Method for optimizing power generation performance of wind turbine generator set under low air density | |
| CN104809320B (en) | Design method for air-propelled propellers for rotorcraft | |
| EP2350439A1 (en) | Method for optimising the shape of an aerofoil and corresponding aerofoil | |
| US10710705B2 (en) | Open rotor and airfoil therefor | |
| US12448098B2 (en) | Propeller | |
| KR20190076835A (en) | Thick airfoil shapes for blade necks and for blade cuff fairings for an aircraft rotor | |
| US12435633B2 (en) | Fan blade with zero tip dihedral at the head | |
| CN113614385B (en) | Axial flow fan with trailing edge flap | |
| US20070217917A1 (en) | Rotary fluid dynamic utility structure | |
| CN104995087B (en) | Ships with small ducts and judging method for application of small ducts to ships | |
| CN112977814B (en) | Improved rotor pneumatic appearance suitable for small and medium-sized unmanned tilt rotor aircraft | |
| WO2022238770A1 (en) | Blades of an axial turibine | |
| CN115596707B (en) | Axial-flow impeller with vortex generator | |
| CN119546516A (en) | Airfoil and fluid dynamic surface including such airfoil | |
| Spencer | The performance of an axial-flow pump | |
| Raj et al. | Design, fabrication and analysis of composite marine propeller | |
| Van Gunsteren et al. | Propeller design concepts | |
| Dwyer et al. | Aeroelastically tailored propellers | |
| Riyad et al. | An analysis of harmonic airloads acting on helicopter rotor blades |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| MM1K | Utility model has become invalid (non-payment of fees) |
Effective date: 20110313 |
|
| NF1K | Reinstatement of utility model |
Effective date: 20140210 |