RZECZPOSPOLITA POLSKA Urząd Patentowy Rzeczypospolitej Polskiej (12) OPIS PATENTOWY (21 ) Numer zgłoszenia: 329515 (22) Data zgłoszenia: 23.04.1997 (86) Data i numer zgłoszenia międzynarodowego: 23.04.1997, PCT/SE97/00683 (87) Data i numer publikacji zgłoszenia międzynarodowego: 06.11.1997, WO97/41355, PCT Gazette nr 47/97 (19) PL (11) 182685 (13) B1 (51 ) IntCl7 F04D 29/04 (54) Wirnik, zwłaszcza do wentylatora osiowego (30) Pierwszeństwo: (73) Uprawniony z patentu: 26.04.1996,SE,9601589-6 ABB FLÄKT AKTIEBOLAG, Stockholm, SE (43) Zgłoszenie ogłoszono: (72) Twórcy wynalazku: 29.03.1999 BUP 07/99 Edgar Säterdal, Rottne, SE (45) O udzieleniu patentu ogłoszono: (74) Pełnomocnik: 28.02.2002 WUP 02/02 Szafruga Anna, POLSERVICE PL 182685 B1 (57) 1. Wirnik, zwłaszcza do wentylatora osiowego posiadający piastę do zamocowania wirnika na wale oraz wiele zasadniczo promieniowych łopatek, z których każda jest połączona z piastą za pomocą obsady łopatki i obrotowo zamocowana do odpowiedniej obsady łopatki, znamienny tym, że na piaście (1) są osadzone dwie równoległe tarcze (5), które są umieszczone naprzeciwko siebie, mają te same średnice oraz zawierają przelotowe otwory (10, 11) na śruby, a obsady (12) łopatek (4) są umieszczone pomiędzy tarczami (5), przy czym tarcze (5) są zamocowane do obsad (12) łopatek (4) za pomocą śrub (17, 18) przechodzących przez przelotowe otwory (10, 11) w odpowiednich tarczach (5). Fig. 1
Wirnik, zwłaszcza do wentylatora osiowego Zastrzeżenia patentowe 1. Wirnik, zwłaszcza do wentylatora osiowego posiadający piastę do zamocowania wirnika na wale oraz wiele zasadniczo promieniowych łopatek, z których każda jest połączona z piastą za pomocą obsady łopatki i obrotowo zamocowana do odpowiedniej obsady łopatki, znamienny tym, że na piaście (1) są osadzone dwie równoległe tarcze (5), które są umieszczone naprzeciwko siebie, mają te same średnice oraz zawierają przelotowe otwory (10, 11) na śruby, a obsady (12) łopatek (4) są umieszczone pomiędzy tarczami (5), przy czym tarcze (5) są zamocowane do obsad (12) łopatek (4) za pomocą śrub (17, 18) przechodzących przez przelotowe otwory (10,11) w odpowiednich tarczach (5). 2. Wirnik według zastrz. 1, znamienny tym, że otwory (10,11) na śruby w jednej tarczy (5) są umieszczone naprzeciwko otworów (10, 11) na śruby w drugiej tarczy (5), zaś śruby (17, 18) przechodzą przez przelotowe otwory (15, 16) na śruby w odpowiednich obsadach (12) łopatek (4). 3. Wirnik według zastrz. 2, znamienny tym, że otwory (10, 11) na śruby w każdej tarczy (5) są rozmieszczone w parach, przy czym we wszystkich parach jeden z otworów (10) na śruby jest umieszczony na zewnętrznym okręgu (C1), który jest współśrodkowy z tarczą (5), zaś drugi z otworów (11) na śruby jest umieszczony na wewnętrznym okręgu (C2), który jest współśrodkowy z tarczą (5), zaś każda obsada (12) łopatki (4) posiada przelotowe otwory (15,16) na śruby, które są umieszczone naprzeciwko otworów (10,11) na śruby pary otworów (10,11) na śruby w każdej tarczy (5). 4. Wirnik według zastrz. 1 albo 2, albo 3, znamienny tym, że tarcze (5) są z blachy. 5. Wirnik według zastrz. 1 albo 2, albo 3, znamienny tym, że do tarcz (5) jest zamocowane obwodowe obrzeże (30) otaczające obie tarcze (5) i posiadające przelotowe otwory (31) na łopatki (4). 6. Wirnik według zastrz. 5, znamienny tym, że obrzeże (30) posiada wewnętrzne obsady (32) tarcz (5), które są równomiernie rozłożone na obwodzie obrzeża (30) oraz mają kołki (33), które wchodzą w otwory (34) uformowane w tarczach (5) w pobliżu ich obwodu. 7. Wirnik według zastrz. 6, znamienny tym, że obsady (32) tarcz (5) są sprężyste w kierunku promieniowym tarcz (5). 8. Wirnik według zastrz. 5, znamienny tym, że obrzeże (30) jest z blachy. * * * Przedmiotem wynalazku jest wirnik, zwłaszcza do wentylatora osiowego. Znany jest wirnik osiowy posiadający piastę do zamocowania wirnika do wałka oraz wiele zasadniczo promieniowych łopatek, z których każda jest połączona z piastą za pomocą obsady łopatki i obrotowo przymocowana do odpowiedniej obsady łopatki. Zazwyczaj stosowane, znane ze stanu techniki, osiowe wirniki tego typu i w których łopatki obracają się w celu regulacji wydajności wirnika, posiadają odlewane obrzeże środka, które jest dokładnie obrobione. Każda łopatka jest umieszczona obrotowo na zasadniczo promieniowym wałku łopatki, który jest nieobrotowo zakotwiony w obrzeżu środka, na przykład jest wkręcony w dokładnie obrobione otwory w obrzeżu. Obrzeże jest połączone z piastą wałka, która jest odlana, za pomocą elementów, które są odlane integralnie z piastą i obrzeżem. Inne znane ze stanu techniki osiowe wirniki, które są typu wymienionego we wstępie i w których łopatki obracają się w celu regulacji wydajności wirnika, mają kute obrzeże, które jest połączone z piastą wałka za pomocą blaszanego stożka, który jest przyspawany do obrzeża oraz piasty.
182 685 3 Te dwa typy znanych ze stanu techniki wirników mają skomplikowaną konstrukcję i są trudne do wytwarzania, gdyż wymagają wyjątkowo dokładnych i drogich obróbek maszynowych dla typu wirnika opisanego powyżej jako pierwszego oraz czasochłonnych i kosztownych operacji spawania dla typu wirnika opisanego powyżej jako drugiego. Tak więc, oba typy osiowych wirników są drogie. Ponadto, w związku z wyżej opisaną konstrukcją, podczas wytwarzania wirników posiadających różne średnice i/lub różną liczbę łopatek wymagają dla każdego indywidualnego wariantu wirnika, specjalnie zaprojektowanych części, takich jak piasta z obrzeżem i obsadami łopatek dla pierwszego wymienionego typu wirnika oraz obrzeże, stożek i obsady łopatek dla drugiego wymienionego typu wirnika. W świetle powyższego, celem obecnego wynalazku jest stworzenie wirnika osiowego, który będzie prosty i niedrogi do wytwarzania oraz będzie miał prostą konstrukcję, nie wymagającą utrzymywania w zapasie wielu drogich części składowych, indywidualnie przystosowywanych do różnych wariantów wirnika, na przykład wirników mających różne średnice i/lub różną liczbę łopatek. Wirnik, zwłaszcza do wentylatora osiowego posiadający piastę do zamocowania wirnika na wale oraz wiele zasadniczo promieniowych łopatek, z których każda jest połączona z piastą za pomocą obsady łopatki i obrotowo zamocowana do odpowiedniej obsady łopatki, według wynalazku charakteryzuje się tym, że na piaście są osadzone dwie równoległe tarcze, które są umieszczone naprzeciwko siebie, mają te same średnice oraz zawierają przelotowe otwory na śruby, a obsady łopatek są umieszczone pomiędzy tarczami, przy czym tarcze są zamocowane do obsad łopatek za pomocą śrub przechodzących przez przelotowe otwory w odpowiednich tarczach. Korzystnie otwory na śruby w jednej tarczy są umieszczone naprzeciwko otworów na śruby w drugiej tarczy, zaś śruby przechodzą przez przelotowe otwory na śruby w odpowiednich obsadach łopatek. Korzystnie otwory na śruby w każdej tarczy są rozmieszczone w parach, przy czym we wszystkich parach jeden z otworów na śruby jest umieszczony na zewnętrznym okręgu, który jest współśrodkowy z tarczą, zaś drugi z otworów na śruby jest umieszczony na wewnętrznym okręgu, który jest współśrodkowy z tarczą, zaś każda obsada łopatki posiada przelotowe otwory na śruby, które są umieszczone naprzeciwko otworów na śruby pary otworów na śruby w każdej tarczy. Korzystnie tarcze są z blachy. Korzystnie do tarcz jest zamocowane obwodowe obrzeże otaczające obie tarcze i posiadające przelotowe otwory na łopatki. Korzystnie obrzeże posiada wewnętrzne obsady tarcz, które są równomiernie rozłożone na obwodzie obrzeża oraz mają kołki, które wchodzą w otwory uformowane w tarczach w pobliżu ich obwodu. Korzystnie obsady tarcz są sprężyste w kierunku promieniowym tarcz, a dokładnie obsady tarcz są odkształcalne w sprężysty sposób w ograniczonym zakresie w kierunku promieniowym tarcz. Korzystnie obrzeże jest z blachy. Przedmiot wynalazku w przykładzie wykonania uwidoczniono na rysunku, na którym fig. 1 przedstawia widok perspektywiczny wirnika osiowego według wynalazku ze zdjętymi łopatkami, fig. 2 - wirnik z fig. 1 w widoku z boku, to jest w kierunku osiowym, przy czym wirnik jest wyposażony w tylko jedną łopatkę, fig. 3 - przekrój wzdłuż linii III-III z fig. 2, fig. 4 - widok perspektywiczny obsady łopatki, fig. 5 - widok z boku tarczy wchodzącej w skład wirnika, fig. 6 - wirnik w widoku w kierunku strzałki VI z fig. 2 oraz fig. 7 - powiększony przekrój wzdłuż linii VII-VII z fig. 6 przedstawiający zamocowanie łopatki do obsady łopatki. Osiowy wirnik pokazany na rysunku posiada piastę 1 do zamocowania wirnika do wałka (nie pokazanego). Na tym końcu, piasta 1 posiada osiowy środkowy otwór 2 oraz ukształtowany w nim rowek wpustowy 3. W sposób, który zostanie opisany bardziej szczegółowo poniżej, piasta 1 podpiera wiele zasadniczo promieniowych łopatek 4, z których tylko jedna jest pokazana na fig. 2 i 6.
4 182 685 Piasta 1 podpiera dwie tarcze 5, które są umieszczone naprzeciwko siebie i są wykonane z blachy, korzystnie ze stali. Obie tarcze 5 są współśrodkowe z piastą 1 i prostopadłe do jej osi. Każda tarcza 5 posiada środkowy otwór 6, który ma średnicę mniejszą niż piasta 1, lecz większą niż jej środkowy otwór 2 oraz wiele otworów 7 na śruby, umieszczonych w sąsiedztwie środkowego otworu 6 i jednakowo rozłożonych wokół niego. Każda tarcza 5 jest zamocowana do piasty 1 za pomocą śrub 8, przechodzących przez otwory 7 i wkręconych w odpowiadające im gwintowane otwory 9 w piaście 1 (fig. 3). Każda tarcza 5 posiada dwa szeregi przelotowych otworów 10 i 11 na śruby, przy czym otwory 10 na śruby w jednym szeregu są równomiernie rozłożone wzdłuż zewnętrznego okręgu C1, który jest współśrodkowy z tarczą 5, a otwory 11 na śruby w drugim szeregu są jednakowo rozłożone wzdłuż wewnętrznego okręgu C2, który jest współśrodkowy z tarczą 5. Otwory 10 i 11 na śruby są rozmieszczone promieniowo naprzeciwko siebie i tworzą pary otworów 10, 11. Liczba par otworów 10, 11 jest identyczna z liczbą łopatek 4. Każda łopatka 4 jest w sposób, który zostanie opisany bardziej szczegółowo poniżej, zamocowana do odlewanej obsady 12 łopatki 4, umieszczonej pomiędzy tarczami 5. Każda obsada 12 łopatki 4 posiada część główną 13 oraz integralnie z nią odlany osiowy czop 14. Część główna 13 ma dwa równoległe przelotowe otwory 15, 16 na śruby, z których każdy jest umieszczony osiowo przed otworami 10, 11 na śruby w parze otworów 10, 11 w każdej tarczy 5. Tarcze 5 są zamocowane do obsad 12 łopatek 4 i dociśnięte do ich części głównej 13 za pomocą śrub 17 i 18, które przechodzą przez otwory 10, 11 w tarczach 5 oraz otwory 15, 16 w obsadach 12 łopatek 4. Do każdej obsady 12 łopatki 4 jest zamocowany pierścień 19 składający się z dwóch połówek pierścienia połączonych ze sobą za pomocą śrub 20 (fig. 4). Pierścień 19 posiada wewnętrzny obwodowy występ 21, sprzęgający się z obwodowym rowkiem 22 w osiowym czopie 14 obsady 12 łopatki 4, który jest obracalny wokół osiowego czopa 14 w celu regulacji łopatki 4. Zewnętrzna powierzchnia pierścienia 19 jest umieszczona na tym samym poziomie co wolna powierzchnia końcowa osiowego czopa 14. Pierścień 19 ma cztery gwintowane otwory 23 na śruby, które rozciągają się w kierunku osiowym czopa 14 i które są jednakowo rozłożone wzdłuż obwodu pierścienia 19. Każda łopatka 4 ma podstawę 24 łopatki 4 w kształcie tarczy, która przylega do zewnętrznej powierzchni pierścienia 19 i końcowej powierzchni osiowego czopa 14. Pierścieniowy rowek 25 jest utworzony w końcowej powierzchni osiowego czopa 14, w który wchodzi sprężysta podkładka 26, do której przylega podstawa 24 łopatki 4 w obszarze rowka 25. Łopatka 4 jest zamocowana do obsady 12 przy pomocy czterech śrub 27, z których każda przechodzi przez otwór 28 w podstawie 24 łopatki 4 oraz jest wkręcona w jeden z otworów 23 na śruby w pierścieniu 19 tak, aby dociskać podstawę 24 łopatki 4 do obsady 12. Jak to jest widoczne, pierścień 19 jest obracalny dla regulacji łopatki 4, gdy śruby 27 nie są dociśnięte. Obrzeże 30 z blachy, korzystnie ze stali kortenowskiej, otacza obie tarcze 5 w celu wytwarzania przepływu, który jest niezakłócony aerodynamicznie przez obsady 12 łopatek 4. Obrzeże 30 posiada przed każdą obsadą 12 łopatki 4 przelotowy otwór 31 dla każdej łopatki 4. Jak jest to widoczne na fig. 1, 3 i 7, szerokość obrzeża 30 jest większa niż odległość pomiędzy tarczami 5. Obrzeże 30 ma wiele wewnętrznych obsad 32 dla tarcz 5 w postaci skierowanych promieniowo do wewnątrz kołnierzy, które s ą przyspawane do obrzeża 30 i które są jednakowo rozłożone wzdłuż jego obwodu. Każda obsada 32 posiada osiowo skierowane kołki 33, które są wkładane w otwory 34 na kołki 33 (fig. 5) w łączonych ze sobą tarczach 5. Otwory 34 na kołki 33 są ukształtowane w tarczach 5 w pobliżu ich obwodu. Obsady 32 dla tarcz posiadają osiowo skierowane wycięcia 35 (fig. 3), które umożliwiają aby promieniowe ruchy względne, powstające pomiędzy obrzeżem 30 a tarczami 5 podczas pracy wirnika, były odbierane w płynny, elastyczny sposób. Jak widać z powyższego opisu, identyczne obsady 12 łopatek 4 mogą być używane niezależnie od liczby łopatek 4 w wirniku. Tak więc, nie muszą być trzymane w zapasie obsady łopatek różnych typów i wymiarów. Jeżeli chodzi o tarcze 5 i obrzeże 30, wystarczy przechowywać blachę na składzie, ponieważ obróbka blachy w celu wytworzenia tarcz 5 i obrzeża 30
182 685 5 może być wykonana bardzo łatwo i szybko, jak tylko zostanie określona średnica tarcz 5 i liczba łopatek 4. Właściwym sposobem obróbki jest cięcie laserowe. Wyżej opisany wirnik może być zmodyfikowany na wiele różnych sposobów w ramach zakresu wynalazku. Należy zwłaszcza pokreślić, że tarcze 5 i obrzeże 30 nie muszą być wykonane ze stali kortenowskiej, ani też innej blachy, lecz mogą być wytwarzane, na przykład, z tworzywa sztucznego.
182 685 Fig. 5 Fig. 6 Fig. 7
182 685 Fig. 3 Fig. 4
182 685 Fig. 1 Fig. 2 Departament Wydawnictw UP RP. Nakład 60 egz. Cena 2,00 zł.