ЦЕНТРОБЕЖНЫЙ ПОТОЛОЧНЫЙ ВЕНТИЛЯТОР
CENTRIFUGAL CEILING FAN

Ссылка на родственные заявки
Для настоящей заявки испрашивается приоритет предварительной заявки на патент США №61/257594, поданной 2 ноября 2009 года, содержание которой в полном объеме включено в настоящий документ путем ссылки.
Область техники
Настоящее изобретение относится к потолочным вентиляторам.
Уровень техники
На фиг.1 показан известный осевой потолочный вентилятор 20. Указанный потолочный вентилятор 20 содержит совокупность лопастей 22, светильник 24, двигатель 26, обеспечивающий вращение лопастей 22, и крепежное средство 28 для прикрепления центробежного вентилятора к потолку.
Вентиляторы такого типа обладают некоторыми недостатками, один из которых заключается в неравномерном распределении воздух внутри помещения. Лопасти вентилятора закреплены перпендикулярно к оси вращения и толкают воздух вниз в направлении, в котором проходит ось вращения. В результате, область, находящаяся за пределами радиуса лопастей, остается невентилируемой. Кроме того, к недостаткам осевых вентиляторов относится значительное пространство, занимаемое лопастями, а также проблемы безопасности, связанные с тем, что во время вращения лопасти открыты.
Для устранения указанных недостатков был предложен ряд технических решений. Например, в документе US 2007/0247854 раскрыт потолочный вентилятор, в котором лопасти закрыты кожухом, как показано на фиг.2. Устройство, предложенное в данном документе, по существу, обеспечивает лишь решение проблемы безопасности. При этом пространство, занимаемое лопастями, по сути, остается таким же или даже превышает пространство, показанное на фиг.1. Кроме того, данный известный вентилятор также не обеспечивает равномерное распределение воздуха.
Одним из способов уменьшения размера вентилятора является уменьшение длины его лопастей. Однако в этом случае для получения аналогичного эффекта вентилирования необходимо повысить скорость вращения, что приведет к увеличению энергопотребления и уровня шума.
Различные способы устранения указанных выше недостатков раскрыты в документах US 1699201, US 4473000, US 4768424, US 7381129. Однако устройства, известные из данных документов, обеспечивают решение одних задач в ущерб другим.
Таким образом, существует необходимость в создании вентиляционного устройства, которое отличалось бы эффективностью, было безопасным при эксплуатации, бесшумным и обеспечивало равномерное распределение воздуха внутри помещения.
Раскрытие изобретения
В настоящем изобретении предложен центробежный потолочный вентилятор, который для обеспечения движения воздушного потока вместо лопастей содержит крыльчатку. Указанная крыльчатка установлена в кожухе, за счет чего из конструкции исключены расположенные снаружи вращающиеся элементы. Благодаря такой конструкции предлагаемый вентилятор отличается более высокой безопасностью по сравнению с осевым вентилятором, поскольку лопасти осевого вентилятора создают опасность для любого объекта, находящегося рядом с данным устройством.
В соответствии с первым аспектом в настоящем изобретении предложен центробежный потолочный вентилятор, содержащий кожух, имеющий верхнюю поверхность с воздухоприемником и нижнюю поверхность с воздухоотводом, причем указанная нижняя поверхность содержит верхнюю секцию и нижнюю секцию и имеет переменный диаметр между указанными верхней и нижней секциями, причем диаметр нижней поверхности в верхней секции превышает ее диаметр в нижней секции. Указанный вентилятор также имеет крыльчатку, содержащую вращающийся вал и совокупность лопаток, расположенных вокруг указанного вала, причем указанные лопатки выполнены изогнутой формы для обеспечения движения воздуха, по существу, во всех направлениях между первым направлением, по существу, перпендикулярным вращающемуся валу, и вторым направлением, по существу, параллельным вращающемуся валу. Также предлагаемый вентилятор имеет двигатель, функционально соединенный с указанной крыльчаткой для приведения ее во вращательное движение, причем указанный двигатель и указанная крыльчатка установлены в указанном кожухе. При этом в результате вращения крыльчатки воздух поступает через указанный воздухоприемник и выходит из указанного воздухоотвода, по существу, во всех направлениях между первым и вторым направлениями.
Лопатки предпочтительно имеют переменную ширину, соответствующую указанному переменному диаметру.
Нижняя поверхность предпочтительно имеет чашеобразную форму.
В соответствии с одним из вариантов изобретения верхняя секция и нижняя секция соединены посредством соединительных элементов. По меньшей мере на одном из соединительных элементов предусмотрен нагревательный элемент для нагревания воздуха. В качестве альтернативы по меньшей мере один нагревательный элемент для нагревания воздуха предусмотрен между двумя соединительными элементами.
С внешней стороны кожуха может быть установлен регулятор подачи воздуха. В данном случае регулятор подачи воздуха содержит совокупность колец различного диаметра, расположенных между верхней секцией и нижней секцией и обеспечивающих направление воздуха. В одном из вариантов изобретения расстояние между по меньшей мере двумя кольцами является регулируемым. В еще одном варианте изобретения угол, под которым расположено по меньшей мере одно кольцо, является регулируемым.
Указанная верхняя поверхность предпочтительно формирует крышку, а верхняя секция нижней поверхности задает отверстие, в которое вставляется указанная крышка.
В одном из вариантов изобретения крыльчатка содержит верхнюю пластину и нижнюю пластину, которые присоединены к вращающемуся валу. Указанные верхняя и нижняя пластины имеют отверстия для вставки в них соответственно верхних и нижних концов лопаток. В данном случае двигатель центробежного вентилятора имеет цилиндрическую форму и между первым и вторым концами содержит фланец. При этом вентилятор дополнительно содержит неподвижную пластину, которая опирается на внутреннюю сторону кожуха поверх указанной верхней пластины, причем в указанной неподвижной пластине выполнено отверстие, диаметр которого превышает диаметр указанного двигателя и меньше диаметра указанного фланца. Двигатель предпочтительно поддерживается указанной неподвижной пластиной посредством указанного фланца, а часть указанного двигателя, расположенная ниже фланца, проходит через указанное отверстие для присоединения к крыльчатке.
В одном из вариантов изобретения между двигателем и частью указанного двигателя, расположенной выше фланца, предусмотрена совокупность разделительных элементов, фиксирующих указанный двигатель в заданном положении.
Согласно настоящему изобретению у верхней секции воздух направлен, по существу, перпендикулярно вращающемуся валу, а у нижней секции воздух направлен, по существу, параллельно вращающемуся валу.
В соответствии с еще одним аспектом в настоящем изобретении предложен центробежный потолочный вентилятор, содержащий кожух, имеющий верхнюю поверхность с воздухоприемником и нижнюю поверхность с воздухоотводом; крыльчатку, функционально соединенную с двигателем для создания потока воздуха, причем указанная крыльчатка и указанный двигатель установлены в указанном кожухе; и регулятор подачи воздуха, предусмотренный с внешней стороны указанного кожуха для направления потока воздуха.
Регулятор подачи воздуха предпочтительно содержит совокупность колец, расположенных на расстоянии друг от друга, одно над другим между верхней и нижней секциями нижней поверхности.
Согласно одному из вариантов изобретения расстояние по меньшей мере между двумя кольцами является регулируемым. Согласно еще одному варианту изобретения угол, под которым расположено по меньшей мере одно кольцо, является регулируемым.
Признаки и преимущества настоящего изобретения будут более очевидны из последующего подробного описания предпочтительных вариантов выполнения, проиллюстрированных на прилагаемых чертежах. Следует понимать, что в настоящее изобретение, описанное и заявленное в данном документе, могут быть внесены различные изменения, подпадающие под объем правовой охраны формулы изобретения. Соответственно, приведенные чертежи и описание следует рассматривать как иллюстративные, а не ограничительные, при этом полный объем правовой охраны данного изобретения изложен в формуле изобретения.
Краткое описание чертежей
Дополнительные признаки и преимущества настоящего изобретения станут более понятны из подробного описания, приведенного ниже со ссылкой на прилагаемые чертежи, на которых изображено следующее:
на фиг.1 показан традиционный осевой потолочный вентилятор;
на фиг.2 показан известный осевой потолочный вентилятор с кожухом;
на фиг.3 показан центробежный потолочный вентилятор согласно одному из вариантов осуществления настоящего изобретения;
на фиг.4 с пространственным разделением деталей показан центробежный потолочный вентилятор с фиг.3;
на фиг.5 проиллюстрирован пример исполнения лопаток, имеющих изогнутую форму;
на фиг.6 проиллюстрировано равномерное распределение потока воздуха, проходящего через потолочный вентилятор с фиг.3;
на фиг.7 показан еще один вариант осуществления настоящего изобретения, согласно которому предлагаемый вентилятор содержит регулятор подачи воздуха;
на фиг.8 показан другой вариант осуществления настоящего изобретения, в соответствии с которым предлагаемый вентилятор содержит совокупность пластинчатых элементов;
на фиг.9 показан еще один вариант осуществления настоящего изобретения, согласно которому крыльчатка предлагаемого вентилятора выполнена в виде "беличьего колеса".
Следует отметить, что одни и те же элементы обозначены на прилагаемых чертежах одинаковыми номерами позиций.
Осуществление изобретения
В настоящем изобретении предложен центробежный потолочный вентилятор. Указанный вентилятор содержит кожух, двигатель и крыльчатку. Указанный кожух имеет верхнюю поверхность с воздухоприемником и нижнюю поверхность с воздухоотводом. В соответствии с настоящим изобретением нижняя поверхность имеет округлую, чашеобразную форму, причем в ней выполнена совокупность отверстий, которые задают указанный воздухоотвод. Крыльчатка вентилятора содержит вал и совокупность лопаток, расположенных вокруг вала. Указанные лопатки могут быть выполнены изогнутой формы для обеспечения движения воздуха во всех направлениях между первым направлением, по существу, перпендикулярным вращающемуся валу, и вторым направлением, по существу, параллельным вращающемуся валу, благодаря чему происходит равномерная вентиляция помещения. Предлагаемый вентилятор может содержать нагревательный элемент для нагревания воздуха, выходящего из вентилятора.
На фиг.3 показан центробежный потолочный вентилятор согласно одному из вариантов осуществления настоящего изобретения. Как видно на фиг.3, центробежный потолочный вентилятор 40 содержит кожух. Указанный кожух имеет округлую форму и содержит нижнюю чашеобразную часть 42 с воздухоотводом и верхнюю часть 43, формирующую крышку и имеющую воздухоприемник. Нижняя часть 42 имеет верхнюю секцию 44 и нижнюю секцию 46. Нижняя часть 42 имеет переменный диаметр, причем диаметр нижней части 42 в верхней секции 44 превышает ее диаметр в нижней секции 46. Верхняя и нижняя секции соединены совокупностью соединительных элементов 48. Указанные соединительные элементы 48 расположены на расстоянии друг от друга так, что между ними образованы отверстия. Данные отверстия могут проходить между верхней секцией 44 и нижней секцией 46.
Центробежный потолочный вентилятор 40 имеет крыльчатку 52 и электродвигатель 50 (см. фиг.4), который приводит указанную крыльчатку 52 во вращение. Потолочный вентилятор 40 может быть прикреплен к потолку с помощью известных крепежных средств через верхний конец крышки 43. Для присоединения всего устройства к распределительной потолочной коробке можно использовать зажимы или подобные крепежные средства.
На фиг.4 центробежный потолочный вентилятор с фиг.3 показан с пространственным разделением деталей. Как видно на фиг.4, крыльчатка 52 имеет вращающийся вал 52, установленный между двумя гайками 54, и совокупность лопаток 56, расположенных под углом вокруг вала 52 между верхней пластиной 58 и нижней пластиной 60. В данном варианте изобретения верхняя 58 и нижняя 60 пластины содержат совокупность отверстий для вставки в них соответственно верхних и нижних концов лопаток.
В данном варианте изобретения электродвигатель 50 имеет цилиндрическую форму и между двумя своими концами содержит фланец. Между верхней пластиной 58 и крышкой 43 предусмотрена неподвижная пластина 62, которая служит опорой для двигателя 50. Неподвижная пластина 62 опирается на внутреннюю сторону кожуха, причем в указанной пластине 62 выполнено отверстие 64, диаметр которого несколько больше диаметра двигателя и меньше диаметра фланца. Указанное отверстие 64 предназначено для вмещения той части двигателя, которая расположена под фланцем. В данном варианте изобретения между крышкой 43 и пластиной 62 предусмотрена совокупность разделительных элементов 66, благодаря которым двигатель 50 фиксируется внутри кожуха. Как показано на фиг.4, форма и размеры разделительных элементов 66 выбраны так, чтобы вмещать верхнюю часть двигателя, расположенную выше фланца. Следует отметить, что несмотря на преимущество наличие разделительных элементов 66 является необязательным, поскольку самой крышке 43 может быть придана форма, обеспечивающая удержание двигателя 50 в заданном положении.
Как видно на фиг.4, верхняя секция 44 нижней части 42 кожуха 40 задает отверстие, в которое вставляется крышка 43. Крышка 43 содержит совокупность ребер 68, расположенных между ее верхней и нижней поверхностями. Ребра 68 расположены на расстоянии друг от друга так, что между ними образованы отверстия. Как показано на фиг.4, верхняя пластина 58 и неподвижная пластина 62 также имеют совокупность вырезов для прохождения через них воздуха.
Для того чтобы обеспечить равномерную вентиляцию помещения через воздухоотводные отверстия, лопатки предлагаемого вентилятора можно выполнить изогнутыми для перемещения воздуха, по существу, во всех направлениях между первым направлением, по существу, перпендикулярным вращающемуся валу, и вторым направлением, по существу, параллельным вращающемуся валу, как показано на фиг.6.
На фиг.5 проиллюстрирован пример исполнения лопаток, имеющих изогнутую форму. Указанные лопатки можно изготовить переменной ширины для того, чтобы обеспечить возможность их установки внутри кожуха. В этом случае ширина лопаток у верхнего края может превышать их ширину у нижнего края. В одном из вариантов изобретения ширина лопаток соответствует диаметру кожуха.
Во время работы двигатель 50 приводит во вращение крыльчатку 52 вентилятора. Воздух поступает через воздухоприемные отверстия, выполненные в крышке, и перемещается во всех направлениях между первым направлением, по существу, перпендикулярным вращающемуся валу, и вторым направлением, по существу, параллельным вращающемуся валу, благодаря чему происходит равномерная вентиляция помещения. На фиг.6 проиллюстрировано равномерное распределение воздушного потока, проходящего через потолочный вентилятор, показанный на фиг.3. Как видно на фиг.6, воздух поступает из отверстий, выполненных в крышке 43, проходит через пластину 62, верхнюю пластину 58 и затем движется по всему помещению во всех направлениях. Форма нижней части 42 кожуха 40, задающей воздухоотвод, и форма лопаток 56 совместно обеспечивают возможность равномерного распределения воздуха по всему помещению, как показано на фиг.6.
В одном из вариантов изобретения потолочный вентилятор 40 имеет нагревательный элемент, благодаря которому указанный вентилятор можно выборочно использовать для охлаждения или нагревания. Указанный нагревательный элемент может быть расположен между крыльчаткой и кожухом, благодаря чему происходит нагревание воздушного потока, выходящего из кожуха. Такая компоновка позволяет снизить затраты на отопление и, соответственно, сделать центробежный потолочный вентилятор 40 экономически выгодным. В одном из вариантов изобретения нагревательный элемент может быть предусмотрен на соединительных элементах 48. В другом варианте изобретения нагревательный элемент может быть предусмотрен между соединительными элементами или может быть выполнен в виде заслонки для одного или более отверстий, через которые воздух выходит из вентилятора 40.
Двигатель 50 и нагревательный элемент питаются электрическим током. Двигатель 50 и нагревательный элемент могут работать с различными типами токов и напряжений. Электроснабжение двигателя и нагревательного элемента может быть обеспечено известными способами.
Предусмотрена возможность регулировки частоты вращения двигателя 50, благодаря чему вентилятор можно использовать в различных помещениях, а также приспособить его под текущие потребности и желания пользователей внутри одного определенного помещения. Аналогично, можно предусмотреть возможность настройки параметров нагревательного элемента так, чтобы они удовлетворяли потребностям в нагревании для различных помещений. Управлять двигателем 50 и нагревательным элементом можно дистанционно с панели управления и/или с пульта дистанционного управления, которые имеются в продаже.
Специалисту в данной области техники следует понимать, что многие элементы, описанные в данном документе, например двигатель, панель управления, пульт дистанционного управления, доступны на рынке и могут быть выбраны для обеспечения описанных выше функций.
Согласно другому варианту изобретения вентилятор может содержать регулятор подачи воздуха для направления потока воздуха в заданное место. На фиг.7 показан центробежный потолочный вентилятор, содержащий регулятор подачи воздуха. Указанный регулятор подачи воздуха содержит последовательность колец 70, которые расположены на расстоянии друг от друга, одно над другим. Данные кольца 70 имеют различные радиусы, причем наибольшее кольцо расположено ближе всего к верхней секции 44, а наименьшее кольцо расположено ближе всего к нижней секции 46. Указанные кольца расположены под различными углами для обеспечения направленного движения воздуха в различных направлениях. Согласно настоящему изобретению расстояние между кольцами и/или угол, под которым установлено каждое кольцо, может регулировать сам пользователь вручную и/или дистанционно в зависимости от своих потребностей, от зоны в помещении, где он сидит, и/или от габаритов помещения. Например, если высота потолка больше среднего значения, то угол, под которым расположены кольца, уменьшают, так что воздух перемещается вниз к жилой площади, а не перпендикулярно к стенкам.
На фиг.8 показан еще один вариант осуществления настоящего изобретения, согласно которому центробежный потолочный вентилятор 80 содержит совокупность пластинчатых элементов 82 вокруг кожуха. Указанные пластинчатые элементы 82 могут быть расположены на расстоянии в четверть дюйма друг от друга, то есть на расстоянии, достаточном для того, чтобы не создавать какого-либо противодействия для выхода потока воздуха. Крыльчатка вентилятора обеспечивает направленное движение воздуха к заданному месту, как изложено выше. Центробежный вентилятор 80 может иметь дизайн, удовлетворяющий покупателя с эстетической точки зрения. В одном из вариантов изобретения на пластинчатых элементах может быть предусмотрен нагревательный элемент для нагревания воздуха, выходящего из кожуха вентилятора,
На фиг.9 показан еще один вариант осуществления изобретения, согласно которому крыльчатка предлагаемого вентилятора выполнена в виде "беличьего колеса". В одном из вариантов направление потока определяется конструкцией кожуха и/или ранее описанным регулятором подачи воздуха, показанным на фиг.7. В другом варианте изобретения (не показан) лопатки "беличьего колеса" могут быть изогнуты для перемещения воздуха во множестве направлений, подобно тому, как это происходит в варианте изобретения, показанном на фиг.3-5.
В любом из вышеприведенных вариантов изобретения указанный вентилятор может содержать светильник для обеспечения одновременно вентиляции и освещения. Светильник предпочтительно выполнен в нижней секции кожуха.
Несмотря на то что выше приведено описание предпочтительных вариантов выполнения, проиллюстрированных на прилагаемых чертежах, специалистам в данной области техники должно быть понятно, что возможны различные модификации, подпадающие под объем защиты настоящего изобретения. Подобные модификации следует рассматривать как возможные варианты, не выходящие за пределы правовой охраны данного изобретения.