РОТАЦИОННЫЙ ДЕФЛЕКТОР

Полезная модель относится к области инженерного оборудования зданий и сооружений и преимущественно может быть использована в системах вытяжной вентиляции в качестве дефлектора, устанавливаемого на крыше здания или сооружения.
Известны ротационные дефлекторы систем вытяжной вентиляции (RU 95763 U1, 2010; RU 2618416 С1, 2017; RU 194486 U1, 2019; RU 202585 U1, 2021), которые устанавливаются на крыше здания или сооружения и сопрягаются с воздуховодом системы вытяжной вентиляции. Упомянутые ротационные дефлекторы в общей для них части содержат основание в виде обечайки для присоединения к воздуховоду системы вытяжной вентиляции и установленное на вертикальной оси с возможностью вращения рабочее колесо в форме полого шарового пояса, которое образовано изогнутыми профилированными лопатками.
При наличии ветра рабочее колесо дефлектора вращается под его воздействием, что способствует удалению из внутреннего объема рабочего колеса дефлектора воздуха, поступающего по воздуховоду из вентилируемого помещения здания или сооружения.
Однако, эффективность вентиляции с использованием упомянутых выше аналогов существенным образом снижается при ветровом воздействии на рабочее колесо, недостаточном для приведения его во вращение.
Известен ротационный дефлектор систем вытяжной вентиляции (RU 204123 U1, 2021), который содержит опорную раму, рабочее колесо в форме полого шарового пояса, которое образовано изогнутыми профилированными лопатками и установлено на вале, вертикально установленном на опорной раме в возможностью вращения, установленный на опорной раме электродвигатель, кинематически связанный с валом ременной передачей, блок управления, соединенный с электродвигателем, и датчик частоты вращения рабочего колеса, установленный на опорной раме и подключенный к блоку управления.
При наличии ветра рабочее колесо вращается под действием ветрового воздействия. В случае ослабления ветра и, как следствие, уменьшения частоты вращения рабочего колеса блок управления по сигналу с датчика частоты вращения рабочего колеса включает электродвигатель, который начинает вращать рабочее колесо, обеспечивая интенсивную вентиляцию.
Однако, использование в этом аналоге электродвигателя для приведения во вращение рабочего колеса требует затрат электроэнергии.
Наиболее близким по технической сущности к заявляемой полезной модели является ротационный дефлектор известного устройства для вентиляции помещений (RU 183910 U1, 2018).
Ротационный дефлектор, являющийся ближайшим аналогом, содержит основание в виде обечайки для присоединения к воздуховоду системы вытяжной вентиляции, установленные на основании электрогенератор и электродвигатель, валы роторов которых соединены вертикально расположенным штоком, а также установленное на штоке с возможностью вращения рабочее колесо в форме полого шарового пояса, которое образовано изогнутыми профилированными лопатками.
Кроме ротационного дефлектора, являющегося ближайшим аналогом, упомянутое известное устройство для вентиляции помещений содержит подключенную к электрогенератору через выпрямитель аккумуляторную батарею, последовательно соединенные датчик ветра, анализатор скорости ветра и регулятор вращения вала электродвигателя, подключенный к электродвигателю, а также реле-пускатель, соединяющий аккумуляторную батарею с электродвигателем.
При наличии ветра рабочее колесо под действием ветрового воздействия вращается вместе со штоком, который вращает роторы электродвигателя и электрогенератора. При этом электрогенератор вырабатывает электроэнергию, которой через выпрямитель заряжается аккумуляторная батарея.
При снижении скорости ветра, измеряемой датчиком ветра, до значений ниже минимально допустимого для работы дефлектора по сигналу с анализатора скорости ветра реле-пускатель подключает аккумуляторную батарею к электродвигателю, который под управлением регулятора вращения вала электродвигателя начинает вращать рабочее колесо, обеспечивая интенсивную вентиляцию.
Использование в ближайшем аналоге электрогенератора и аккумуляторной батареи позволяет накапливать электроэнергию, полученную за счет ветрового воздействия на рабочее колесо, что обеспечивает снижение затрат электроэнергии, поступающей от других источников.
Вместе с тем, конструкция ближайшего аналога такова, что при вращении рабочего колеса вращаются роторы как электродвигателя, так и электрогенератора, обладающие существенными моментами инерции, что приводит к потерям энергии, получаемой как за счет ветрового воздействия, так и за счет аккумуляторной батареи. В результате этого снижаются частота вращения рабочего колеса и, как следствие, эффективность вентиляции.
Кроме того, наличие в ближайшем аналоге таких отдельных функциональных узлов, как электродвигатель и электрогенератор, существенно усложняет конструкцию ротационного дефлектора.
Задачей настоящей полезной модели явилось создание ротационного дефлектора более простой конструкции, обеспечивающего повышение эффективности вытяжной вентиляции.
Полезная модель обеспечивает достижение технического результата, заключающегося в расширении арсенала технических средств вентиляции.
Поставленная задача решена и технический результат достигнут тем, что ротационный дефлектор, содержащий, в соответствии с ближайшим аналогом, основание, крышку и установленное между основанием и крышкой с возможностью вращения рабочее колесо в форме полого тела вращения, образованного лопатками, отличается от ближайшего аналога тем, что он снабжен установленным под крышкой статором в виде обмоток, размещенных в плане по окружности, а рабочее колесо установлено на вертикальной оси, соединяющей крышку с основанием, и снабжено магнитами, установленными в верхней его части по окружности с чередованием полюсов и с обеспечением магнитного взаимодействия с обмотками статора.
При этом рабочее колесо выполнено в форме полого цилиндра.
Крышка выполнена выпуклой наружу.
Снабжение ротационного дефлектора установленным под крышкой статором в виде обмоток, размещенных в плане по окружности, установка рабочего колеса на вертикальной оси, соединяющей крышку с основанием, и снабжение рабочего колеса магнитами, установленными в верхней его части по окружности с чередованием полюсов и с обеспечением магнитного взаимодействия с обмотками статора, позволили выполнить в конструкции заявляемого ротационного дефлектора мотор-генератор, что обеспечило возможность отказаться от использования таких отдельных функциональных узлов, как электродвигатель и электрогенератор, входящих в состав ближайшего аналога.
С одной стороны, это обеспечивает уменьшение потерь энергии, получаемой как за счет ветрового воздействия, так и за счет аккумуляторной батареи, что препятствует снижению частоты вращения рабочего колеса и, как следствие, повышает эффективность вентиляции.
С другой стороны, отказ от использования таких отдельных функционально сложных узлов, как электродвигатель и электрогенератор, входящих в состав ближайшего аналога, обеспечивает упрощение конструкции ротационного дефлектора.
Отмеченное свидетельствует о решении поставленной задачи и достижении декларированного технического результата, заключающегося в расширении арсенала технических средств вентиляции, благодаря наличию у заявляемого ротационного дефлектора перечисленных выше отличительных признаков.
На фиг. 1 приведен осевой разрез заявляемого ротационного дефлектора.
На фиг. 2 приведен поперечный разрез по А-А фиг. 1.
На фиг. 3 приведен поперечный разрез по Б-Б фиг. 1.
На фиг. 4 приведен поперечный разрез по В-В фиг. 1.
На фиг. 5 приведен поперечный разрез по Г-Г фиг. 1.
На фиг. 6 приведен поперечный разрез по Д-Д фиг. 1.
Ротационный дефлектор содержит основание 1, рабочее колесо 2 и крышку 3, которые выполнены из полимерного материала, устойчивого к воздействию ультрафиолетового излучения, например, из сополимера стирола АБС.
Основание 1 имеет форму полого цилиндра, выполнено с возможностью установки на крыше здания или сооружения и присоединения к воздуховоду системы вытяжной вентиляции и снабжено во внутренней полости радиально расположенными ребрами 4, соединенными с образованием втулки 5.
Рабочее колесо 2 выполнено в форме полого тела вращения, например, в форме полого цилиндра, которое образовано изогнутыми профилированными лопатками 6, закрепленными на трех кольцеобразных дисках 7, 8 и 9. Диски 7 и 9 зафиксированы с помощью ребер (на чертежах не обозначены) на полом цилиндре 10, снабженном двумя подшипниками 11 качения.
Крышка 3 выполнена выпуклой наружу, имеет круглые поперечные сечения и снабжена втулкой 12, установленной внутри в центральной ее части с помощью ребер (на чертежах не обозначены).
Основание 1 и крышка 3 соединены и зафиксированы вертикальной осью 13, на которой с помощью подшипников 11 качения установлен с возможностью вращения цилиндр 10 с рабочим колесом 2.
Под крышкой 3 установлен статор в виде обмоток 14, которые в плане регулярно размещены по окружности в полом кольцеобразном полимерном герметичном корпусе 15.
Рабочее колесо 2 снабжено магнитами 16, которые регулярно установлены в верхней его части на верхнем диске 9 по окружности с чередованием полюсов и с обеспечением магнитного взаимодействия с обмотками 14 статора.
Заявляемый ротационный дефлектор следующим образом работает в составе системы вытяжной вентиляции, которая, кроме ротационного дефлектора, содержит, по меньшей мере, вытяжной воздуховод, аккумуляторную батарею с устройством ее заряда и преобразователем постоянного тока в переменный, а также блок управления с датчиком ветра (на чертежах не показаны).
Ротационный дефлектор устанавливают на крыше здания или сооружения и присоединяют основанием 1 к воздуховоду системы вытяжной вентиляции.
В случае наличия ветра, скорость которого превышает установленное значение, необходимое для вращения рабочего колеса 2, по сигналу с датчика ветра блок управления (на чертежах не показаны) подключает обмотки 14 статора к аккумуляторной батарее через устройство ее заряда (на чертежах не показаны).
В результате воздействия ветра на лопатки 6 рабочее колесо 2 вращается на оси 13 и, создавая, тем самым, разрежение в его внутренней полости, способствует удалению из внутреннего объема рабочего колеса 2 воздуха, поступающего по воздуховоду из-за разницы давлений из вентилируемого помещения здания или сооружения.
При этом в результате вращения рабочего колеса 2 магниты 16, взаимодействуя через корпус 15 с обмотками 14 статора, наводят в них электродвижущие силы, которые создают электрический ток, заряжающий через устройство заряда аккумуляторную батарею (на чертежах не показаны).
При уменьшении скорости ветра ниже установленного значения, необходимого для вращения рабочего колеса 2, по сигналу с датчика ветра блок управления (на чертежах не показаны) отключает обмотки 14 статора от устройства заряда аккумуляторной батареи, но подключает их к преобразователю постоянного тока в переменный (на чертежах не показаны).
В результате этого постоянный ток от аккумуляторной батареи после преобразования его в переменный ток поступает в обмотки 14 статора, которые создают электромагнитные поля, воздействующие на магниты 16 и поддерживающие вращение рабочего колеса 2 на оси 13, обеспечивая эффективную вентиляцию.
Таким образом, полезная модель обеспечивает повышение эффективности вентиляции, упрощение конструкции ротационного дефлектора и расширение арсенала технических средств вентиляции.