КРЫШНЫЙ ВЕНТИЛЯТОР

Полезная модель относится к вентиляторам для приточно-вытяжной вентиляции, а именно, к крышным вентиляторам.
Из уровня ' техники известны крышные вентиляторы, в которых используются элементы, обеспечивающие подвижность колпака для регулирования расхода воздуха, проходящего через вентилятор.
Так, в патенте Германии №10118226, МПК F 24 F 7/007, дата публикации 20.06.2002 г., [1], представлен крышный вентилятор, содержащий корпус, двигатель, рабочее колесо, всасывающий патрубок, колпак, ось вращения рабочего колеса параллельна оси симметрии всасывающего патрубка, двигатель кинематически связан с валом рабочего колеса, на входе которого установлен всасывающий патрубок, а колпак установлен сверху корпуса, соединен с корпусом с возможностью перемещения вдоль направляющих, параллельных оси вращения рабочего колеса вентилятора. Недостатком изобретения [1] является необходимость использования дополнительного привода для перемещения колпака, что усложняет конструкцию вентилятора.
В заявке Франции №2731778, МПК F 24 F 7/013, 11/02, 13/04, дата публикации 20.09.1996 г., [2], представлен крышный вентилятор, содержащий корпус, двигатель, рабочее колесо, всасывающий патрубок, колпак, ось вращения рабочего колеса параллельна оси симметрии всасывающего патрубка, двигатель кинематически связан с валом рабочего колеса, на входе которого установлен всасывающий патрубок, а колпак установлен сверху корпуса, соединен с корпусом и оснащен створками, по меньшей мере одна из которых выполнена с возможностью поворота относительно оси, закрепленной на корпусе. Недостатком изобретения [2], принятого за
наиболее близкий аналог полезной модели, является выполнение осей поворота створок близкорасположенными или пересекающими ось вращения рабочего колеса при их размещении над выходным патрубком вентилятора, что приводит к разделению потока за рабочим колесом на две части, направляемые створками в противоположные стороны. Это увеличивает аэродинамические потери и сопровождается шумом, распространяющимся в направлении, перпендикулярном оси вращения рабочего колеса. Кроме того, ось поворота створок кинематически связана с двигателем, что усложняет конструкцию вентилятора.
Решаемой технической задачей является повышение защищенности от воздействий внешней среды электродвигателя крышного вентилятора и повышение производительности крышного вентилятора. Технический результат заключается в снижении шума и расширении диапазона отрицательных температур, при которых может работать крышный вентилятор.
Раскрытие полезной модели.
Крышный вентилятор, как и в наиболее близком аналоге [2], содержит корпус, двигатель, рабочее колесо, всасывающий патрубок, колпак, ось вращения рабочего колеса параллельна оси симметрии всасывающего патрубка, двигатель кинематически связан с валом рабочего колеса, на входе которого установлен всасывающий патрубок, колпак установлен сверху корпуса, соединен с корпусом и оснащен створками, по меньшей мере одна из которых выполнена с возможностью поворота относительно оси, расположенной вблизи основания колпака, отличающийся тем, что колпак образован из створок, по меньшей мере, одна из которых установлена под углом не более 60° к оси вращения рабочего колеса.
Крышный вентилятор характеризуется тем, что рабочее колесо выполнено с основным и покрывным дисками и лопатками, размещенными между основным и покрывным дисками, покрывной диск выполнен с криволинейным профилем в диаметральном сечении с образованием
кольцевого зазора между поверхностями всасывающего патрубка и покрывного диска.
Крышный вентилятор характеризуется тем, что ширина Н рабочей лопатки, равная расстоянию между основным и покрывным дисками рабочего колеса на максимальном диаметре D окружности, описываемой лопатками рабочего колеса, не меньше 0,25D, а количество лопаток рабочего колеса не меньше 9 штук.
Крышный вентилятор характеризуется тем, что колпак выполнен в виде пирамиды или усеченной пирамиды, высота которой совпадает с осью вращения рабочего колеса, а грани образованы створками.
Крышный вентилятор характеризуется тем, что колпак оснащен каркасом, соединенным с корпусом вентилятора, а часть стержней каркаса расположена вдоль ребер пирамиды, образованной створками колпака.
Крышный вентилятор характеризуется тем, что, створки оснащены с карнизом, расположенным у основания створки, по меньшей мере, одна из створок колпака выполнена в виде равнобедренного треугольника или равнобедренной трапеции, ось поворота створки расположена на расстоянии 0,1...0,3 высоты створки с карнизом от основания карниза.
Крышный вентилятор характеризуется тем, что поверхность колпака выполнена в виде конуса или усеченного конуса, ось которого совпадает с осью вращения рабочего колеса, а поверхность образована створками.
Крышный вентилятор характеризуется тем, что створки колпака оснащены карнизом, по меньшей мере, одна из створок выполнена с конической поверхностью, имеющей проекцию на диаметральную плоскость вентилятора в виде равнобедренного треугольника или равнобедренной трапеции, ось поворота створки расположена на расстоянии 0,1...0,3 высоты створки и карниза от основания карниза.
Крышный вентилятор характеризуется тем, что стенки корпуса содержат панели со звукопоглощающим материалом.
Крышный вентилятор характеризуется тем, что створки колпака содержат панели с теплоизолирующим материалом.
Крышный вентилятор характеризуется тем, что створки колпака содержат панели со звукопоглощающим материалом.
Крышный вентилятор характеризуется тем, что створки колпака содержат панели со звукопоглощающим материалом.
Крышный вентилятор характеризуется тем, что каждая из поворотных створок колпака оснащена упругим элементом, а корпус - упором, взаимодействующим с соответствующим упругим элементом.
Крышный вентилятор характеризуется тем, что корпус оснащен кольцевой панелью, одна из кромок которой перекрывает часть лопаток рабочего колеса на величину L, равную 0,01...0,10 их ширины Н и отстоит от указанных лопаток на расстояние d, равное 0,05...0,10 максимального диаметра D окружности, описываемой лопатками рабочего колеса, а другая кромка соединена с корпусом, при этом минимальное расстояние В между стенками корпуса равно 1,05...1,50 максимального диаметра D окружности, описываемой лопатками рабочего колеса.
Крышный вентилятор характеризуется тем, что в полости, образованной между кольцевой панелью, входным патрубком и покрывным диском рабочего колеса, размещен направляющий аппарат, содержащий, по меньшей мере, одну лопатку, установленную относительно окружности максимального диаметра рабочего колеса под углом 10°...100° против направления вращения рабочего колеса, причем одна из кромок указанной лопатки расположена на уровне между кромкой покрывного диска со стороны входа в рабочее колесо и началом лопаток рабочего колеса со стороны покрывного диска.
Крышный вентилятор характеризуется тем, что он снабжен направляющим аппаратом, содержащим, по меньшей мере, одну лопатку, установленную между стенкой корпуса и всасывающим патрубком, при этом одна из кромок указанной лопатки размещена перед кольцевым зазором.
Крышный вентилятор характеризуется тем, что кольцевая панель выполнена плоской и перпендикулярна оси вращения рабочего колеса.
Крышный вентилятор характеризуется тем, что корпус имеет цилиндрическую боковую поверхность.
Крышный вентилятор характеризуется тем, что корпус имеет боковую поверхность в виде призмы с четырьмя или более гранями.
Полезная модель поясняется чертежами.
На фиг.1 показан продольный разрез крышного вентилятора.
На фиг.2 показан вид сверху и разрез А-А на фиг.1.
На фиг.3 показан разрез Б-Б на фиг.1.
На фиг.4 показан выносной элемент В на фиг.1.
На фиг.5 показан выносной элемент Г на фиг.1.
Осуществление полезной модели.
Крышный вентилятор содержит корпус 1, двигатель 2, рабочее колесо 3, всасывающий патрубок 4, колпак 5. Двигатель 2 кинематически связан (посредством ременной передачи, ступицы и т.п.) с валом 6 рабочего колеса 3, на входе которого установлен всасывающий патрубок 4, соединенный с корпусом 1. Колпак 5 установлен сверху корпуса 1 и образован из створок 7, по меньшей мере, одна из которых установлена к оси 8 вращения рабочего колеса 3 под углом α, равном не более 60° (α≤60°). Ось вращения 8 расположена вертикально между всасывающим патрубком 4 и колпаком 5 и параллельна (как правило, совпадает) оси симметрии всасывающего патрубка 4 (фиг.1).
Рабочее колесо может выполняться в виде воздушного винта (как в наиболее близком аналоге [2]) или радиальным, с направлением потока вдоль оси 8 рабочего колеса 3. Рабочее колесо в виде воздушного винта (на фиг. не показано) имеет большие размеры, поэтому целесообразно использовать радиальное рабочее колесо 3, которое содержит основной 9 и покрывной 10 диски и размещенные между ними лопатки 11 (фиг.1, 3). Покрывной диск 10 выполнен с криволинейным профилем в диаметральном сечении, с
образованием кольцевого конфузорного зазора 12 между внешней поверхностью всасывающего патрубка 4 и внутренней поверхностью покрывного диска 10 (фиг.4).
Ширина Н лопаток 11, равная расстоянию между основным 9 и покрывным 10 дисками рабочего колеса 3 на максимальном диаметре D окружности, описываемой лопатками 11, не меньше 0,25D, а количество лопаток 11 рабочего колеса 3 не меньше 9 штук (фиг.3).
Колпак 5 выполнен в виде пирамиды или усеченной пирамиды, высота которой совпадает с осью 8 вращения рабочего колеса 3, а грани образованы створками 7. Колпак оснащен каркасом 13, соединенным с корпусом 1. Каркас 13 составлен из стержней, часть которых, например стержни 14, могут располагаться вдоль ребер пирамиды, другая часть - в плоскости между ребрами пирамиды. По меньшей мере, одна из створок 7 колпака 5 выполнена в виде равнобедренного треугольника или равнобедренной трапеции, оснащенной карнизом 15, имеющим, как правило, прямоугольную форму в плане (фиг.1, 2). Ось 16 поворота створки 7 расположена на расстоянии 0,1...0,3 высоты h створки 7 вместе с карнизом 15 от свободной кромки карниза 15, при этом ширина карниза 15 равна не более 0,2 высоты h (фиг.2). Поверхность колпака 5 может также выполняться в виде конуса (фиг.1) или усеченного конуса с осью, совпадающей с осью 8 вращения рабочего колеса 3, а поверхность образована створками 7 с конической поверхностью, имеющими проекцию на диаметральную плоскость вентилятора в виде равнобедренного треугольника или равнобедренной трапеции. Створки 7 оснащены карнизом 15, также имеющим коническую поверхность. Ось 16 поворота створки 7 расположена на расстоянии 0,1...0,3 высоты h створки 7 вместе с карнизом 15 от его основания, при этом ширина карниза 15 не более 0,2 высоты h. Оси 16 створок 7 могут крепиться на корпусе 1 или на элементах каркаса 13 колпака 5. Стенки корпуса 1 и створок 7 могут выполняться с панелями 17 и 18, содержащими покрытие из звукопоглощающего материала. В панелях 17 и 18 может размещаться также
теплоизолирующий материал. Карниз 15 может выполняться как продолжение створки 7, так и быть соединенным со створкой 7, и при этом, как правило, выполняется без теплозвукоизоляции.
По меньшей мере, одна поворотная створка 7 колпака 5 установлена под углом α≤60° к оси 8 вращения рабочего колеса 3 (фиг.1). Каждая из поворотных створок 7 или карниз 15 колпака. 5 оснащена упругим элементом, например, плоской пружиной 19, резиновым выступом и т.п., которые могут взаимодействовать с упором 20, установленным на корпусе 1 или каркасе 13 колпака 5.
1
Крышный вентилятор с радиальным рабочим колесом 3 корпус 1 может выполняться с кольцевой панелью 21 (фиг.1, 4), одна из кромок которой, например, кромка 22, перекрывает часть лопаток 11 рабочего колеса 3 на величину L, равную 0,01...0,10 ширины Н лопаток 11, и отстоит от них на расстоянии d, равное 0,05...0,10 максимального диаметра D, а другая кромка 23 соединена с корпусом 1 без зазоров или с минимальными зазорами. При этом между кольцевой панелью 21, стенками корпуса 1, всасывающим патрубком 4 и покрывным диском 10 рабочего колеса 3 образуется полость 24. Минимальное расстояние В между стенками корпуса 1 равно 1.05...1.50 максимального диаметра D окружности, описываемой лопатками 11 рабочего колеса 3: L=(0,01...0,10)H; d=(0,05...0,10)D; В=(1,05...1,50)D.
Крышный вентилятор может оснащаться направляющим аппаратом, содержащим лопатки 25, установленными между стенкой корпуса 1 и всасывающим патрубком 4, при этом одна из кромок лопатки 25 размещена перед кольцевым зазором 12 (фиг.1). При выполнении крышного вентилятора с кольцевой панелью 21 направляющий аппарат может содержать, по меньшей мере, одну лопатку 26, установленную относительно окружности, описываемой лопатками 11 рабочего колеса 3 под углом с=10°...100° против его направления вращения ω. При этом одна из кромок лопатки 26 расположена между кромкой 27 покрывного диска 10 со стороны
входа в рабочее колесо 3 и началом лопаток 11 рабочего колеса 3 со стороны покрывного диска 10 (фиг.1, 4).
При выполнении корпуса 1 в виде цилиндрической поверхности с основанием в виде окружности или многоугольника кольцевая панель 21 может выполняться в виде плоского кольца, перпендикулярного оси 8 вращения рабочего колеса 3.
Крышный вентилятор работает следующим образом.
Двигатель 2 посредством ременной передачи, ступицы и т.п. вращает вал 6 рабочего колеса 3, который забирает воздух через всасывающий патрубок 4 и через канал в корпусе 1 подает воздух в колпак 5. Под действием напора воздуха створки 7, образующие грани выполненного в виде пирамиды или усеченной пирамиды колпака 5 с высотой, совпадающей с осью 8 вращения рабочего колеса 3, поворачиваются вокруг оси 16, что обеспечивает движение струи воздуха вдоль оси 8 вращения рабочего колеса 3. При этом снижается уровень шума вследствие его распространения в вертикальном направлении. Створки 7 в закрытом положении защищают рабочее колесо 3 и двигатель 2 от попадания осадков и уменьшают потери тепла в корпусе 1, что увеличивает диапазон отрицательных температур, при которых может работать крышный вентилятор.
Выполнение створок 7 в виде равнобедренного треугольника или равнобедренной трапеции с расположением оси 16 поворота створки 7 на расстоянии 0,1...0.3 высоты h створки 7 и карниза 15 от внешней кромки карниза 15 (фиг.2) обеспечивает симметричность потока воздуха, выходящего из крышного вентилятора. Благодаря положению створок 7 под углом α≤60° к оси 8 вращения рабочего колеса 3 (или не менее 30° к основанию колпака 5) обеспечивается устойчивое положение створок 7 в убранном (исходном) положении и их отклонение при незначительном напоре воздуха при работающем рабочем колесе 3 (пунктирная линия на фиг.1). При расположении под углом α≤60° обеспечивается сползание снега с поверхности купола 5. Наличие карнизов 15 прямоугольной формы
предотвращает задевание створок в открытом положении и защищает стенки корпуса 1 от осадков. Выполнение каркаса 13 купола 5 в виде ребер пирамиды и крепление оси 16 поворота створки 7 на корпусе 1 или на элементах каркаса 13 колпака 1 обеспечивает жесткость конструкции крышного вентилятора. Выполнение поверхности колпака 5 в виде конуса (фиг.1) или усеченного конуса, ось которого совпадает с осью 8 вращения рабочего колеса 3, а поверхность купола 5 образована створками 7, обеспечивает более равномерное нагружение створок 7 аэродинамическими силами в их закрытом и открытом положении за счет более плавного обтекания купола 5 набегающим потоком. Выполнение стенок корпуса 1 и створок 7 купола 5 с панелями 17 и 18, содержащими покрытие из звукопоглощающего материала и/или теплоизолирующий материал, снижает шум и предотвращает намерзание льда и образования наста на створках 7 зимой и в зазорах между створками 7 и стержнями 14 каркаса 13.
Наличие на поворотных створках 7 или карнизе 15 упругого элемента 19, например, плоской пружины, резинового выступа и т.п., а на колпаке 5 или корпусе 1 - упора 20, взаимодействующего с соответствующим упругим элементом 19, снижает ударные нагрузки при резком открывании створок 7.
При выполнении рабочего колеса в виде воздушного винта (на фиг. не показано) создаваемый напор воздуха во время работы вентилятора открывает створки 7, и воздух выходит вдоль оси вращения воздушного винта. Благодаря экранирующему действию створок 7 шум распространяется в основном вдоль оси вращения воздушного винта, и снижается уровень шума, направленного в стороны от оси вращения воздушного винта.
Выполнение рабочего колеса 3 радиальным, содержащим основной 9 и покрывной 10 диски с размещенными между ними лопатками 11, покрывного диска 10 с криволинейным профилем в диаметральном сечении, с образованием кольцевого конфузорного зазора 12 между внешней поверхностью всасывающего патрубка 4 и внутренней поверхностью покрывного диска 10 позволяет увеличить ширину H лопаток 11 рабочего
колеса 3 не менее, чем до 0,25D за счет затягивания срыва потока вследствие выдува на поверхность покрывного диска 10 струи воздуха, сформированной в кольцевом конфузорном зазоре 12. При количестве лопаток 11 не меньше 9 штук (фиг.3) обеспечивается их равномерная нагрузка и улучшаются условия для балансировки рабочего колеса, что способствует снижению низкочастотного шума.
При выполнении корпуса 1 крышного вентилятора с кольцевой панелью 21 с соединенной с корпусом 1 кромкой 23 и с кромкой 22, перекрывающей часть лопаток 11 рабочего колеса 3 на величину L=(0.01...0.10)H и отстоящей от лопаток 11 на расстояние d=(0.05...0.10)D, в полость 24, подается воздух. В результате в полости 24 возрастает статическое давление, что увеличивает импульс струи воздуха, вытекающей через кольцевой конфузорный зазор 12 на поверхность покрывного диска 10 и затягивает отрыва потока от его поверхности. При оснащении крышного вентилятора направляющим аппаратом, содержащим, по меньшей мере, одну лопатку 25, обеспечивается торможение потока перед кольцевым конфузорным зазором 12, что приводит к дополнительному росту статического давления и увеличению импульса струи, выдуваемой на поверхность покрывного диска 10. Выполнение направляющего аппарата содержащим, по меньшей мере, одну лопатку 26, размещенную в полости 24 и установленную под углом с=10°...100° против направления вращения ω рабочего колеса 3 относительно окружности, описываемой лопатками 11 рабочего колеса 3, приводит к торможению потока и дополнительному росту статического давления в полости 24. Наибольший эффект торможения потока достигается при расположении одной из кромок лопатки 26 между кромкой 27 покрывного диска 10 со стороны входа в рабочее колесо 3 и началом лопаток 11 рабочего колеса 3 со стороны покрывного диска 10. Установка кольцевой панели 21 и направляющего аппарата в полости 24 с лопатками 25 и 26 с указанным расположением их кромок и отсутствием зазора между кромкой 23 и поверхностью корпуса 1 позволяет затянуть срыв потока с поверхности
покрывного диска 10 вплоть до ширины рабочего колеса 3 H=(0,40...0,42)D. При выполнении корпуса 1 с минимальным расстоянием В между стенками корпуса 1 в направлении, перпендикулярном оси 8 рабочего колеса 3, равным B=(1,05...1,50)D, потери напора достаточно низкие и не оказывают существенного влияния на характеристики вентилятора.
При выполнении корпуса 1 в виде цилиндрической поверхности с основанием в виде окружности или многоугольника кольцевая панель 21 может выполняться в виде плоского кольца, перпендикулярного оси 8 вращения рабочего колеса 3, что упрощает технологию изготовления крышного вентилятора.
Полезная модель может быть осуществлена на любом специализированном предприятии. Представленная в описании совокупность признаков достаточна для создания крышного вентилятора с представленной компоновкой без дополнительного изобретательского творчества.