EA 025699B1 20170130

	Патентная документация ЕАПВ
Запрос:	ea000025699b*\id
Результат:	ID\|Номер и дата охранного документа

больше ...

Термины запроса в документе

Реферат

[RU]

1. Лопасть (4) для осевой крыльчатки (1), выполненная с возможностью присоединения к центральной ступице (2) крыльчатки (1), при этом указанная лопасть выполнена, по существу, из листового материала и имеет переднюю кромку (5), заднюю кромку (6), конечную часть (7), корневую часть (8), предназначенную для прикрепления к центральной ступице (2) крыльчатки (1), прямолинейный первый сгиб (9), который проходит вдоль лопасти в первом направлении и делит лопасть на первую фасонную часть (10), расположенную смежно с передней кромкой (5), и вторую фасонную часть (11), при этом первая и вторая фасонные части соединены вдоль первого сгиба с обеспечением наклона первой фасонной части (10) вниз под первым углом ( α ₁ ) от второй фасонной части (11), прямолинейный второй сгиб (12), который проходит вдоль лопасти во втором направлении, отличающемся от указанного первого направления первого сгиба (9), расположен на расстоянии от первого сгиба (9) и отделяет у лопасти (4) третью фасонную часть (13), расположенную смежно с задней кромкой (6), при этом указанные вторая и третья фасонные части соединены вдоль второго сгиба (12) с обеспечением наклона третьей фасонной части (13) вниз под вторым углом ( α ₂ ) от второй фасонной части (11), а вторая фасонная часть (11) наклонена под третьим углом ( α ₃ ) к горизонтальной плоскости, при этом развертка лопасти имеет на виде сверху форму прямоугольника (R × W _b ), со срезанными углами, по меньшей мере, со стороны корневой части, указанный прямоугольник имеет длину (R), определяемую в продольном направлении от оси (х) вращения крыльчатки до конечной части (7) лопасти (4), и ширину (W _b ), определяемую размером лопасти в направлении, перпендикулярном направлению длины (R) прямоугольника, при этом огибающий прямоугольник имеет внутренние углы (14, 15), смежные с корневой частью (8), и наружные углы (16, 17), смежные с конечной частью (7), отличающаяся тем, что контур лопасти (4) определен пропорциональными размерами сужающихся вырезов из огибающего прямоугольника, причем указанные вырезы представляют собой первый вырез (18), расположенный смежно с корневой частью (8) и первым внутренним углом (14) прямоугольника со стороны передней кромки (5) и имеющий форму прямоугольного треугольника, у которого катет (19) вдоль длины (R) прямоугольника имеет размер А = 0,2R, катет (20) вдоль ширины (W _b ) прямоугольника имеет размер В = 0,2W _b , а гипотенуза, образующая первый срезанный край (21) лопасти, проходит от корневой части (8) к передней кромке (5), второй вырез (22), расположенный смежно с корневой частью (8) и вторым внутренним углом (15) прямоугольника со стороны задней кромки (6) и имеющий форму прямоугольного треугольника, у которого катет (23) вдоль длины (R) прямоугольника имеет размер С = 0,2R, катет (24) вдоль ширины (W _b ) прямоугольника имеет размер D = 0,2W _b , а гипотенуза, образующая второй срезанный край (25) лопасти, проходит от корневой части (8) к задней кромке (6), третий вырез (26), расположенный смежно с конечной частью (7) и первым наружным углом (16) прямоугольника со стороны передней кромки (5) и имеющий форму прямоугольного треугольника, у которого катет (27) вдоль длины (R) прямоугольника имеет размер Е = 0,5R, катет (28) вдоль ширины (W _b ) прямоугольника имеет размер F = (0,1 - 0,2)R, а гипотенуза, образующая третий срезанный край (29) лопасти, проходит от передней кромки (5) к конечной части (7), при этом третий срезанный край (29) соединяется с конечной частью (7) с закруглением (30), имеющим радиус G = 0,2W _b кривизны, и четвертый вырез (31), расположенный смежно с конечной частью (7) и вторым наружным углом (17) прямоугольника со стороны задней кромки (6) и имеющий форму прямоугольного треугольника, у которого катет (32) вдоль длины (R) прямоугольника имеет размер Н = 0,25R, катет (33) вдоль ширины (W _b ) прямоугольника имеет размер I = 0,1R, а гипотенуза, образующая четвертый срезанный край (34) лопасти, проходит от задней кромки (6) к конечной части (7), при этом четвертый срезанный край (34) соединяется с конечной частью (7) с закруглением (35), имеющим радиус G = 0,2W _b кривизны, причем первый сгиб (9) пересекает сторону по длине огибающего прямоугольника от точки соединения первого срезанного края (21) и передней кромки (5) на расстоянии А = 0,2R от первого внутреннего угла (14), и пересекает сторону по ширине (W _b ) огибающего прямоугольника до точки, смежной с конечной частью (7) и расположенной на расстоянии J = 0,4R от первого наружного угла (16), и второй сгиб (12) пересекает сторону по ширине огибающего прямоугольника от точки, смежной с корневой частью (8) и расположенной на расстоянии по ширине прямоугольника K = 0,1W _b от первого внутреннего угла (14), и пересекает сторону огибающего прямоугольника до точки, смежной с конечной частью (7) и расположенной на расстоянии по ширине (W _b ) прямоугольника I = 0,1R от второго наружного угла (17), при этом первый угол α ₁ = 6 ±1 °, второй угол α ₂ = 8 ±1 ° и третий угол α ₃ = 19-25 °.

2. Лопасть по п.1, отличающаяся тем, что передняя кромка (5) скошена или утончена.

3. Лопасть по п.1 или 2, отличающаяся тем, что задняя кромка (6) скошена или утончена.

4. Осевая крыльчатка (1), содержащая центральную ступицу (2), выполненную с возможностью присоединения к вращающемуся валу (3) с центральной осью вращения (х), и по меньшей мере две лопасти (4) по п.1, причем указанные лопасти прикреплены к ступице (2) и проходят от нее радиально наружу.

5. Осевая крыльчатка по п.4, отличающаяся тем, что крыльчатка (1) содержит по меньшей мере три равноотстоящие лопасти (4).

6. Осевая крыльчатка по п.4, отличающаяся тем, что крыльчатка (1) содержит по меньшей мере четыре равноотстоящие лопасти (4).

Полный текст патента

(57) Реферат / Формула:

2. Лопасть по п.1, отличающаяся тем, что передняя кромка (5) скошена или утончена.

3. Лопасть по п.1 или 2, отличающаяся тем, что задняя кромка (6) скошена или утончена.

Евразийское ои 025699 (13) В1
патентное
ведомство
(12) ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ К ЕВРАЗИЙСКОМУ ПАТЕНТУ
(45) Дата публикации и выдачи патента 2017.01.30
(21) Номер заявки 201491436
(22) Дата подачи заявки 2013.02.18
(51) Int. Cl. B01F 7/00 (2006.01) B01F 7/18 (2006.01) B01F 7/22 (2006.01) B01F 7/04 (2006.01) B01F 7/06 (2006.01) F01D 5/14 (2006.01)
(54) ЛОПАСТЬ ДЛЯ ОСЕВОЙ КРЫЛЬЧАТКИ И ОСЕВАЯ КРЫЛЬЧАТКА
(31) 20125193 (56) WO-A1-2010103172
(32) 2012.02.20 WO-A1-2010059572
(33) Г" KR-B1-100970137
(33) FI DE-T2-69323004
(43) 2015.02.27
(86) PCT/FI2013/050185
(87) WO 2013/124539 2013.08.29
(71) (73) Заявитель и патентовладелец:
ОУТОТЕК (ФИНЛЭНД) ОЙ (FI)
(72) Изобретатель:
Сиа Цзилян, Тулли Никлас, Хирси Туомас (FI)
(74) Представитель:
Поликарпов А.В. (RU)
(57) Предложенное изобретение относится к лопасти (4) осевой крыльчатки (1). Представлены принципы задания размерных величин лопасти (4): А = 0,2R, В = 0,2Wb, С = 0,2R, D = 0,2Wb, Е = 0,5R, F = (0,1-0,2)R, G = 0,2Wb, H = 0,25R, I = 0,1R, J = 0,4R K = 0,1Wb. Первый угол a1 = 6° ± 1°, второй угол a2 = 8° ± 1° и третий угол a3 = 19° - 25°. Размер R является длиной от оси (х) вращения крыльчатки до конечной части (7) лопасти (4), а размер Wb является шириной лопасти, перпендикулярной направлению длины прямоугольника. Предложенное изобретение также относится к осевой крыльчатке (1), содержащей указанные лопасти (4).
Область техники
Предложенное изобретение относится к лопасти для осевой крыльчатки и также относится к осевой крыльчатке, содержащей указанные лопасти. Крыльчатки находят широкое применение в металлургических и химических технологических процессах в смесителях и реакторах, предназначенных для смешивания, перемешивания и взбалтывания жидкостей и пульпы, суспензий из твердых веществ и жидкостей. Осевые крыльчатки, называемые также крыльчатками гидродинамического типа, создают осевой поток жидкости.
Предпосылки изобретения
Осевые крыльчатки известны, например, из нижеследующих патентных документов WO 2010/103172 А1, WO 2010/059572 А1 и ЕР 0465636 В1. Лопасть осевой крыльчатки выполнена с возможностью присоединения к центральной ступице крыльчатки. Крыльчатка содержит две или более таких лопастей. Лопасть выполнена, по существу, из листового материала. Лопасть имеет переднюю кромку, заднюю кромку, конечную конец и корневую часть, прикрепляемую к центральной ступице крыльчатки. Прямолинейный первый сгиб, проходящий вдоль лопасти в первом направлении, делит лопасть на первую фасонную часть, расположенную смежно с передней кромкой, и вторую фасонную часть. Первая и вторая фасонные части соединяются вдоль первого сгиба с обеспечением наклона первой фасонной части вниз под первым углом от второй фасонной части. Прямолинейный второй сгиб, проходящий вдоль лопасти во втором направлении, отличающемся от указанного первого направления, расположен на расстоянии от первого сгиба. Второй сгиб делит лопасть дополнительно на третью фасонную часть, расположенную смежно с задней кромкой. Вторая и третья фасонные части соединяются вдоль указанного второго сгиба с обеспечением наклона третьей фасонной части вниз под вторым углом от второй фасонной части. Вторая фасонная часть наклонена под третьим углом относительно горизонтальной плоскости.
В настоящее время на рынке имеются в наличии осевые крыльчатки некоторых известных типов, работающие с достаточно хорошими эксплуатационными показателями.
Однако по-прежнему существует необходимость в улучшенной осевой крыльчатке с низким потреблением мощности, но обеспечивающей при этом высокую производительность и эффективность нагнетания. Во многих отраслях металлургии (например, связанных с производством золота и резервуарами-хранилищами) существует потребность в осевых крыльчатках по возможности с высокой производительностью нагнетания, отнесенной к мощности на валу. В процессах обработки золота критически важным также является по возможности освобождение области крыльчатки от зон рассеивания энергии, воздействие которых может разрушать углерод, используемый для сбора золота.
Следовательно, необходимо создать эффективную осевую крыльчатку, работа которой вполне удовлетворяет техническим требованиям при меньшем потреблении мощности, меньшей продолжительности обработки, более высокой эффективности нагнетания и меньшем весе.
Целью предложенного изобретения является создание лопасти для осевой крыльчатки, обеспечивающей крыльчатке лучшие эксплуатационные характеристики по сравнению с существующими в настоящее время осевыми крыльчатками. Целью предложенного изобретения также является создание лопасти и осевой крыльчатки с низким потреблением мощности и низких эксплуатационных расходах, с высокой производительностью и эффективностью нагнетания, а также высоким массовым расходом при нагнетании на единицу расхода мощности. Кроме того, цель заключается также в обеспечении формы лопасти и принципов масштабирования осевой крыльчатки, обеспечивающих возможность увеличения и уменьшения размерных величин.
Сущность изобретения
В соответствии с первым аспектом изобретения предложена лопасть осевой крыльчатки, выполненная с возможностью присоединения к центральной ступице крыльчатки. Указанная лопасть выполнена по существу из листового материала и имеет переднюю кромку, заднюю кромку, конечную часть и корневую часть, выполненную с возможностью прикрепления к центральной ступице крыльчатки, прямолинейный первый сгиб, проходящий вдоль лопасти в первом направлении и разделяющий ее на первую фасонную часть, расположенную смежно с передней кромкой, и вторую фасонную часть, при этом первая и вторая фасонные части соединяются вдоль первого сгиба с обеспечением наклона первой фасонной части вниз под первым углом от второй фасонной части, и прямолинейный второй сгиб, проходящий вдоль лопасти во втором направлении, отличающемся от указанного первого направления, расположенный на расстоянии от первого сгиба и разделяющий лопасть дополнительно на третью фасонную часть, расположенную смежно с задней кромкой, при этом указанные вторая и третья фасонные части соединяются вдоль указанного второго сгиба с обеспечением наклона третьей фасонной части вниз под вторым углом от второй фасонной части, причем вторая фасонная часть наклонена под третьим углом относительно горизонтальной плоскости. На виде сверху лопасть имеет общую форму огибающего прямоугольника с сужающимися вырезами, по меньшей мере, у углов прямоугольника со стороны корневой части, при этом указанный прямоугольник имеет длину, определяемую в продольном направлении от оси вращения крыльчатки до конечной части лопасти, и ширину, определяемую размером лопасти в направлении, перпендикулярном направлению длины, при этом огибающий прямоугольник имеет внутренние
углы, смежные с корневой частью, и наружные углы, смежные с конечной частью.
В соответствии с предложенным изобретением контур лопасти задан пропорциональными размерами сужающихся вырезов из огибающего прямоугольника. Указанные вырезы включают
первый вырез, выполненный смежно с корневой частью и первым внутренним углом прямоугольника со стороны передней кромки, причем первый вырез имеет форму прямоугольного треугольника, у которого катет вдоль длины прямоугольника имеет размер А = 0,2R, катет вдоль ширины прямоугольника имеет размер В = 0,2Wb, а гипотенуза, образующая первый срезанный край лопасти, проходит от ступицы к передней кромке,
второй вырез, выполненный смежно с корневой частью и вторым внутренним углом прямоугольника со стороны задней кромки, причем второй вырез имеет форму прямоугольного треугольника, у которого катет вдоль длины прямоугольника имеет размер С = 0,2R, катет вдоль ширины прямоугольника имеет размер D = 0,2Wb, а гипотенуза, образующая второй срезанный край лопасти, проходит от ступицы к задней кромке,
третий вырез, выполненный смежно с конечной частью и первым наружным углом прямоугольника со стороны передней кромки, причем третий вырез имеет форму прямоугольного треугольника, у которого катет вдоль длины прямоугольника имеет размер Е = 0,5R, катет вдоль ширины прямоугольника имеет размер F = (0,1-0,2)R, а гипотенуза, образующая третий срезанный край лопасти, проходит от передней кромки к конечной части, причем третий срезанный край соединяется с конечной частью с закруглением, имеющим радиус G = 0,2Wb кривизны, и
четвертый вырез, выполненный смежно с конечной частью и вторым наружным углом прямоугольника со стороны задней кромки, причем четвертый вырез имеет форму прямоугольного треугольника, у которого катет вдоль длины прямоугольника имеет размер Н = 0,25R, катет вдоль ширины прямоугольника имеет размер I = 0,1 R, а гипотенуза, образующая четвертый срезанный край лопасти, проходит от задней кромки к конечной части, причем четвертый срезанный край соединяется с конечной частью с закруглением, имеющим радиус G = 0,2Wb кривизны. Первый сгиб пересекает сторону по длине огибающего прямоугольника от точки соединения первого срезанного края и передней кромки на расстоянии А = 0,2R от первого внутреннего угла, при этом первый сгиб также пересекает сторону по ширине огибающего прямоугольника до точки, смежной с конечной частью и расположенной на расстоянии J = 0,4R от третьего угла. Второй сгиб пересекает сторону по ширине огибающего прямоугольника от точки, смежной с корневой частью и расположенной на расстоянии по ширине K = 0,1 Wb от первого угла, при этом второй сгиб также пересекает сторону огибающего прямоугольника до точки, смежной с конечной частью и расположенной на расстоянии по ширине I = 0,1R от четвертого угла. Первый угол равен 6° ± 1°, второй угол равен 8° ± 1° и третий угол равен 19°-25°.
В соответствии со вторым аспектом изобретения предложена осевая крыльчатка, содержащая центральную ступицу, выполненную с возможностью соединения с вращающимся валом с центральной осью вращения, и по меньшей мере две лопасти с вышеупомянутым контуром, причем указанные лопасти прикреплены к ступице и проходят от нее радиально наружу.
Преимущество предложенного изобретения заключается в том, что новую крыльчатку с оптимизированной формой лопасти легко изготавливать и масштабировать в соответствии с предложенными принципами. Указанная крыльчатка характеризуется низким потреблением мощности, высокой производительностью и эффективностью нагнетания, а также высоким массовым расходом при нагнетании на единицу расхода мощности.
В одном варианте выполнения изобретения передняя кромка скошена или утончена.
В одном варианте выполнения изобретения задняя кромка скошена или утончена. В одном варианте выполнения предложенного изобретения крыльчатка содержит по меньшей мере три равноотстоящие лопасти.
В одном варианте выполнения изобретения крыльчатка содержит четыре или более равноотстоящих лопастей.
Следует понимать, что аспекты вышеописанных вариантов выполнения изобретения могут использоваться в любом сочетании друг с другом. Несколько аспектов и вариантов выполнения могут быть скомбинированы для создания другого варианта выполнения изобретения.
Краткое описание чертежей
Сопроводительные чертежи, которые приведены для дополнительного понимания предложенного изобретения и составляют часть настоящего описания, иллюстрируют варианты выполнения предложенного изобретения и совместно с описанием способствуют объяснению принципов предложенного изобретения.
На чертежах:
на фиг. 1 представлен вид в аксонометрии осевой крыльчатки в соответствии с одним вариантом предложенного изобретения;
на фиг. 2 представлен вид сбоку крыльчатки, показанной на фиг. 1;
на фиг. 3 представлен вид сверху в плане крыльчатки, показанной на фиг. 1;
на фиг. 4 представлен вид сверху лопасти осевой крыльчатки в соответствии с одним вариантом выполнения изобретения;
на фиг. 5 представлен вид сбоку по линии V-V лопасти, показанной на фиг. 4;
на фиг. 6 показан второй вариант выполнения осевой крыльчатки, содержащей лопасти, выполненные в соответствии с принципами масштабирования в соответствии с изобретением;
на фиг. 7 показывает третий выполнения осевой крыльчатки, содержащей лопасти, выполненные в соответствии с принципами масштабирования в соответствии с изобретением;
на фиг. 8 показана схема потоков в реакторе с осевой крыльчаткой в соответствии с изобретением.
Подробное описание изобретения
Теперь будет сделана подробная ссылка на варианты выполнения предложенного изобретения, примеры которых проиллюстрированы на сопроводительных чертежах.
На фиг. 1-3 показана осевая крыльчатка 1, содержащая три равноотстоящие лопасти 4, которые постоянно или с возможностью съема присоединены к центральной ступице 2 или к валу с возможностью вращения. Несмотря на то, что показанные варианты выполнения содержат три лопасти, тем не менее, возможно использование двух, трех, четырех или более лопастей 4 в соответствии с предложенным изобретением.
На фиг. 4 и 5 показан более детально контур лопасти 4. Лопасть 4 выполнена, по существу, из листового материала, что обеспечивает ее легкое и экономичное изготовление. Лопасть 4 имеет переднюю кромку 5, заднюю кромку 6, конечную часть 7 и корневую часть 8, прикрепляемую к центральной ступице 2 крыльчатки.
Прямолинейный первый сгиб 9 проходит вдоль лопасти 4 в первом направлении и делит лопасть на первую фасонную часть 10, расположенную смежно с передней кромкой 5, и вторую фасонную часть 11. Первая и вторая фасонные части 10, 11 соединяются у первого сгиба 9 с обеспечением наклона первой фасонной части 10 вниз под первым углом а1 от второй фасонной части 11, см. также фиг. 5.
Прямолинейный второй сгиб 12 проходит вдоль лопасти 4 во втором направлении, отличающемся от указанного первого направления первого сгиба 9, расположен на расстоянии от первого сгиба 9 и делит лопасть 4 дополнительно на третью фасонную часть 13, расположенную смежно с задней кромкой 6.
Углы сгибов 9 и 12 не должны быть тупыми углами, как показано на фиг. 5. "Углы" сгибов 9 и 12 могут иметь радиус кривизны, в частности, в том случае, когда лопасть изготовлена литейным способом.
Вторая и третья фасонные части 11, 13 соединяются вдоль второго сгиба 12 с обеспечением наклона третьей фасонной части 13 вниз под вторым углом а2 от второй фасонной части 11, при этом вторая фасонная часть 11 наклонена под третьим углом а3 к горизонтальной плоскости, см. фиг. 5.
На виде сверху, как показано на фиг. 4, лопасть имеет общую форму огибающего прямоугольника R x Wb с сужающимися вырезами у каждого угла прямоугольника. Указанный прямоугольник имеет длину R, определяемую в продольном направлении от оси х вращения крыльчатки до конечной части 7 лопасти 4, и ширину Wb, определяемую размером лопасти в направлении перпендикулярном направлению длины прямоугольника. Огибающий прямоугольник имеет внутренние углы 14, 15, смежные с корневой частью 8, и наружные углы 16, 17, смежные с конечной частью 7.
Контур лопасти 4 определен пропорциональными размерами сужающихся вырезов 18, 22, 26, 31 огибающего прямоугольника. Указанные вырезы включают первый вырез 18, расположенный смежно с корневой частью 8 и первым внутренним углом 14 прямоугольника со стороны передней кромки 5. Первый вырез 18 имеет форму прямоугольного треугольника, у которого катет 19 вдоль длины прямоугольника имеет размер А = 0,2R, катет 20 вдоль ширины прямоугольника имеет размер В = 0,2Wb, а гипотенуза, образующая первый срезанный край 21 лопасти, проходит от корневой части 8 к передней кромке
Второй вырез 22 расположен смежно с корневой частью 8 и вторым внутренним углом 15 прямоугольника со стороны задней кромки 6. Второй вырез 22 имеет форму прямоугольного треугольника, у которого катет 23 вдоль длины прямоугольника имеет размер С = 0,2R, катет 24 вдоль ширины прямоугольника имеет размер D = 0,2Wb, а гипотенуза, образующая второй срезанный край 25 лопасти, проходит от корневой части 8 к задней кромке 6,
Третий вырез 26 расположен смежно с конечной частью 7 и первым наружным углом 16 прямоугольника со стороны передней кромки 5. Третий вырез 26 имеет форму прямоугольного треугольника, у которого катет 27 вдоль длины прямоугольника имеет размер Е = 0,5R, катет 28 вдоль ширины прямоугольника имеет размер F = (0,1-0,2)R, а гипотенуза, образующая третий срезанный край 29 лопасти, проходит от передней кромки 5 к конечной части 7. Третий срезанный край 29 соединяется с конечной частью 7 с закруглением 30, имеющим радиус G = 0,2Wb кривизны.
Четвертый вырез 31 расположен смежно с конечной частью 7 и вторым наружным углом 17 прямоугольника со стороны задней кромки 6. Четвертый вырез 31 имеет форму прямоугольного треугольника, у которого катет 32 вдоль длины прямоугольника имеет размер Н = 0,25R, катет 33 вдоль ширины прямоугольника имеет размер I = 0,1R, а гипотенуза, образующая четвертый срезанный край 34 лопасти, проходит от задней кромки 6 к конечной части 7. Четвертый срезанный край 34 соединяется с конечной
частью 7 с закруглением 35, имеющим радиус G = 0,2Wb кривизны.
Первый сгиб 9 пересекает сторону по длине огибающего прямоугольника от точки соединения первого срезанного края 21 и передней кромки 5 на расстоянии А = 0,2R от первого внутреннего угла 14. Первый сгиб 9 пересекает сторону по ширине огибающего прямоугольника до точки, смежной с конечной частью 7 и расположенной на расстоянии J = 0,4R от третьего угла 17.
Второй сгиб 12 пересекает сторону по ширине огибающего прямоугольника от точки, смежной с корневой частью 8 и расположенной на расстоянии по ширине прямоугольника К = 0,1 Wb от первого угла 1. Второй сгиб 12 пересекает сторону огибающего прямоугольника до точки, смежной с конечной частью 7 и расположенной на расстоянии по ширине прямоугольник I = 0,1 R от четвертого угла 17.
В соответствии с фиг. 5 первый угол а1 равен 6° ± 1°, второй угол а2 равен 8° ± 1° и третий угол а3 равен 19°-25°. Таким образом, угол (а2 + а3) наклона лопасти у корневой части, присоединенной к ступице, может изменяться в диапазоне 26°-34° в зависимости от требований практического применения. Больший угол наклона лопасти обеспечивает более высокую производительность нагнетания, но может привести к большему потреблению мощности. В дальнейшем показано, что предложенная крыльчатка, при соблюдении вышеупомянутых принципов конструктивного решения лопасти, может обеспечивать качественное выполнение смешения при очень малом потреблении мощности, высокой производительности и эффективности нагнетания.
Три фасонные части 10, 11, 13 представляют собой плоские секции. Лопасть свободна от особых изгибов и выполнена из плоских секций, соединенных вдоль прямолинейных сгибов, при этом вырезы вдоль передней и задней кромок являются прямолинейными. Соответственно, масштабирование конструкции лопасти является легким и упрощается простым следованием изложенным выше принципам.
Предпочтительно передняя кромка 5 и задняя кромка могут быть скошены под малым углом к плоскости соответствующей секции, или они могут быть утонченными и сглажены относительно толщины лопасти. Скошенные или утонченные передняя и задняя кромка могут дополнительно уменьшать сопротивление среды и улучшать эффективность работы.
На фиг. 6 и 7 показаны две осевых крыльчатки 1, содержащие лопасти 4, размеры которых заданы в соответствии с вышеизложенными принципами изобретения. На фиг. 6 лопасти 4 имеют широкий "толстый" контур, а на фиг. 7 лопасти 4 имеют узкий "тонкий" контур.
Несмотря на то, что в настоящем документе показано лишь несколько примеров формы лопасти, тем не менее, следует понимать, что предложенное изобретение допускает использование большого количества форм лопастей в пределах объема правовой охраны формулы изобретения.
Пример.
Для моделирования гидродинамических процессов в реакторе промышленного назначения, снабженного осевой крыльчаткой с оптимизированной формой лопасти в соответствии с предложенным изобретением, размеры которой заданы в соответствии с вышеизложенным, было использовано CFD моделирование (CFD, Computational Fluid Dynamics - численное моделирование динамики текучих сред). Моделирование проводилось в соответствии с техническими условиями, перечисленными в табл. I. Был рассмотрен цилиндрический реактор с диаметром 8 м и высотой 8 м, донный просвет в котором составлял 3,2 м, равный диаметру лопасти крыльчатки. Расчет проводился для крыльчатки с тремя лопастями.
В предложенной крыльчатке для исследования ее работы и проверки универсальности принципов построения новой крыльчатки для различных условий варьировали ширину (Wj/Т = 0,125 ("тонкая лопасть") и 0,625 ("толстая лопасть")) двух лопастей и трех углов - 27, 30 и 33° наклона.
В табл. II показано влияние ширины лопасти на эксплуатационные характеристики.
где
Wb - ширина лопасти,
Т - диаметр резервуара,
D - диаметр крыльчатки,
а а2 + а3 - угол наклона (см. фиг. 5),
Р - мощность,
Np - критерий мощности,
Nq - критерий нагнетания,
г|е - эффективность нагнетания,
Xp - производительность нагнетания,
mp - массовый расход при нагнетании на единицу потребляемой мощности.
Табл. II показывает превосходные эксплуатационные показатели крыльчатки в соответствии с предложенным изобретением.
В табл. III показана объемная доля относительно объема реактора при различных диапазонах значений турбулентной вязкости (кг/мс) для крыльчаток с тонкими и толстыми лопастями.
Табл. III показывает объемную долю относительно общего объема реактора при различных диапазонах значений турбулентной вязкости для крыльчаток с тонкими и толстыми лопастями. Из таблицы следует, что предложенные крыльчатки обеспечивают очень низкую турбулентную вязкость в наибольшей части объема реактора. Например, при крыльчатке с тонкими лопастями турбулентная вязкость составляет менее 10 кг/мс в 63% объема реактора, тогда как при крыльчатке с толстыми лопастями около 57% объема реактора имеет турбулентную вязкость менее 10 кг/мс. При этом имеется весьма малый объем с турбулентной вязкостью, равной 20-30 кг/мс. Это обстоятельство указывает на то, что предложенные крыльчатки создают очень небольшое усилие сдвига и обеспечивают приемлемый характер турбулентности, требуемый во многих технологических процессах в металлургии.
На фиг. 8 показана векторная диаграмма скорости для предложенной крыльчатки. Из диаграммы видно, что новая крыльчатка имеет улучшенные характеристики смешения, так как очевидно улучшен осевой поток по отношению к радиальной и тангенциальной составляющим вектора скорости. Существенно увеличенная зона рециркуляции указывает на результативность новой крыльчатки.
Показано, что предложенная крыльчатка обеспечивает сильный осевой поток. При тщательном исследовании было установлено, что предложенная крыльчатка может достигать более высокой эффективности нагнетания и создавать более сильный осевой поток при малом потреблении мощности и меньшем усилии сдвига по сравнению с другими применяемыми осевыми крыльчатками.
При изучении эксплуатационных качеств было установлено, что предложенная крыльчатка имеет следующие преимущества:
1) она является легкой для изготовления;
2) ее размерные величины легко поддаются масштабированию в соответствии с разработанными принципами;
3) у нее меньше потребляемая мощность и, соответственно, эксплуатационные расходы;
4) она обеспечивает очень высокую производительность и эффективность нагнетания;
5) ее эксплуатационные качества не чувствительны к ширине лопастей;
6) давление на поверхности ее лопастей распределено равномерно;
7) она обеспечивает благоприятную структуру потока для смешения при малом усилии сдвига на поверхности крыльчатки и эффективное нагнетание, при этом она создает очень сильный осевой поток, по сравнению с радиальным и тангенциальным потоком.
Несмотря на то, что предложенное изобретение описано в отношении некоторого количества иллюстративных вариантов выполнения и реализаций, тем не менее, оно не ограничивается ими, а охватывает различные модификации и равнозначные схемы расположений, которые подпадают под объем правовой
охраны предполагаемой формулы изобретения.
ФОРМУЛА ИЗОБРЕТЕНИЯ
1. Лопасть (4) для осевой крыльчатки (1), выполненная с возможностью присоединения к централь-
ной ступице (2) крыльчатки (1), при этом указанная лопасть выполнена, по существу, из листового мате-
риала и имеет переднюю кромку (5), заднюю кромку (6), конечную часть (7), корневую часть (8), предна-
значенную для прикрепления к центральной ступице (2) крыльчатки (1), прямолинейный первый сгиб
(9) , который проходит вдоль лопасти в первом направлении и делит лопасть на первую фасонную часть
(10) , расположенную смежно с передней кромкой (5), и вторую фасонную часть (11), при этом первая и
вторая фасонные части соединены вдоль первого сгиба с обеспечением наклона первой фасонной части
(10) вниз под первым углом (а1) от второй фасонной части (11), прямолинейный второй сгиб (12), кото-
рый проходит вдоль лопасти во втором направлении, отличающемся от указанного первого направления
первого сгиба (9), расположен на расстоянии от первого сгиба (9) и отделяет у лопасти (4) третью фасон-
ную часть (13), расположенную смежно с задней кромкой (6), при этом указанные вторая и третья фа-
сонные части соединены вдоль второго сгиба (12) с обеспечением наклона третьей фасонной части (13)
вниз под вторым углом (а2) от второй фасонной части (11), а вторая фасонная часть (11) наклонена под
третьим углом (а3) к горизонтальной плоскости, при этом развертка лопасти имеет на виде сверху форму
прямоугольника (R х Wb), со срезанными углами, по меньшей мере, со стороны корневой части, указан-
ный прямоугольник имеет длину (R), определяемую в продольном направлении от оси (х) вращения
крыльчатки до конечной части (7) лопасти (4), и ширину (Wb), определяемую размером лопасти в на-
правлении, перпендикулярном направлению длины (R) прямоугольника, при этом огибающий прямо-
угольник имеет внутренние углы (14, 15), смежные с корневой частью (8), и наружные углы (16, 17),
смежные с конечной частью (7), отличающаяся тем, что контур лопасти (4) определен пропорциональ-
ными размерами сужающихся вырезов из огибающего прямоугольника, причем указанные вырезы пред-
ставляют собой
первый вырез (18), расположенный смежно с корневой частью (8) и первым внутренним углом (14) прямоугольника со стороны передней кромки (5) и имеющий форму прямоугольного треугольника, у которого катет (19) вдоль длины (R) прямоугольника имеет размер А = 0,2R, катет (20) вдоль ширины (Wb) прямоугольника имеет размер В = 0,2Wb, а гипотенуза, образующая первый срезанный край (21) лопасти, проходит от корневой части (8) к передней кромке (5),
второй вырез (22), расположенный смежно с корневой частью (8) и вторым внутренним углом (15) прямоугольника со стороны задней кромки (6) и имеющий форму прямоугольного треугольника, у которого катет (23) вдоль длины (R) прямоугольника имеет размер С = 0,2R, катет (24) вдоль ширины (Wb) прямоугольника имеет размер D = 0,2Wb, а гипотенуза, образующая второй срезанный край (25) лопасти, проходит от корневой части (8) к задней кромке (6),
третий вырез (26), расположенный смежно с конечной частью (7) и первым наружным углом (16) прямоугольника со стороны передней кромки (5) и имеющий форму прямоугольного треугольника, у которого катет (27) вдоль длины (R) прямоугольника имеет размер Е = 0,5R, катет (28) вдоль ширины (Wb) прямоугольника имеет размер F = (0,1 - 0,2)R, а гипотенуза, образующая третий срезанный край (29) лопасти, проходит от передней кромки (5) к конечной части (7), при этом третий срезанный край (29) соединяется с конечной частью (7) с закруглением (30), имеющим радиус G = 0,2Wb кривизны, и
четвертый вырез (31), расположенный смежно с конечной частью (7) и вторым наружным углом (17) прямоугольника со стороны задней кромки (6) и имеющий форму прямоугольного треугольника, у которого катет (32) вдоль длины (R) прямоугольника имеет размер Н = 0,25R, катет (33) вдоль ширины (Wb) прямоугольника имеет размер I = 0,1R, а гипотенуза, образующая четвертый срезанный край (34) лопасти, проходит от задней кромки (6) к конечной части (7), при этом четвертый срезанный край (34) соединяется с конечной частью (7) с закруглением (35), имеющим радиус G = 0,2Wb кривизны,
причем первый сгиб (9) пересекает сторону по длине огибающего прямоугольника от точки соединения первого срезанного края (21) и передней кромки (5) на расстоянии А = 0,2R от первого внутреннего угла (14), и пересекает сторону по ширине (Wb) огибающего прямоугольника до точки, смежной с конечной частью (7) и расположенной на расстоянии J = 0,4R от первого наружного угла (16), и второй сгиб (12) пересекает сторону по ширине огибающего прямоугольника от точки, смежной с корневой частью (8) и расположенной на расстоянии по ширине прямоугольника K = 0,1Wb от первого внутреннего угла (14), и пересекает сторону огибающего прямоугольника до точки, смежной с конечной частью (7) и расположенной на расстоянии по ширине (Wb) прямоугольника I = 0,1R от второго наружного угла (17), при этом первый угол а1 = 6±1°, второй угол а2 = 8±1° и третий угол а3 = 19-25°.
2. Лопасть по п.1, отличающаяся тем, что передняя кромка (5) скошена или утончена.
3. Лопасть по п.1 или 2, отличающаяся тем, что задняя кромка (6) скошена или утончена.
4. Осевая крыльчатка (1), содержащая центральную ступицу (2), выполненную с возможностью присоединения к вращающемуся валу (3) с центральной осью вращения (х), и по меньшей мере две лопасти (4) по п.1, причем указанные лопасти прикреплены к ступице (2) и проходят от нее радиально нару
2.
жу.
5. Осевая крыльчатка по п.4, отличающаяся тем, что крыльчатка (1) содержит по меньшей мере три равноотстоящие лопасти (4).
6. Осевая крыльчатка по п.4, отличающаяся тем, что крыльчатка (1) содержит по меньшей мере четыре равноотстоящие лопасти (4).
5.
5.
Евразийская патентная организация, ЕАПВ Россия, 109012, Москва, Малый Черкасский пер., 2
025699
- 1 -
025699
- 1 -
025699
- 1 -
025699
- 1 -
025699
- 4 -
025699
025699
- 9 -