ТУРБИННЫЙ КРЫШНЫЙ ВЕНТИЛЯТОР

Полезная модель относится к вытяжным системам воздуха с радиальным потоком, а именно к турбинным вентиляторам, работающим без питания электроэнергией и устанавливаемым на крышах зданий.
Известен радиальный крышный вентилятор [1], содержащий рабочее колесо с загнутыми назад лопатками, опорную обечайку с фланцами, на которой закреплены радиальный направляющий аппарат, входной коллектор с конфузорным всасывающим патрубком, имеющим на конце диффузорный участок, введенный внутрь рабочего колеса, и электропривод с защитным кожухом.
Недостатком этого вентилятора является то, что для его работы требуется электроэнергия.
Наиболее близким является турбинный вентилятор «Whirlybird» модели ВЕВ компании «Lomanco Inc». [2] Известный вентилятор состоит из рабочего колеса в форме полого шарового слоя, образованного изогнутыми профилированными лопатками. Рабочее колесо устанавливается на верхнюю часть трубы самотяги. Колесо через два подшипника, соединенных с внутренним его ободом спицами, закрепляется на вертикальной оси, на которой оно вращается. Для придания колесу жесткости с наружной стороны на нем установлены четыре растяжки, верхние концы которых сходятся в одной точке на вершине оси, а нижние концы крепятся к нижнему ободу колеса в точках, отстоящих друг от друга на 90 градусов.
Недостатком такого устройства является малая жесткость конструкции рабочего колеса, обусловленная отсутствием внутреннего каркаса, что с течением времени приводит к потере шаровым слоем своей формы, изменению угла атаки лопаток и, в конечном результате, к ухудшению рабочих свойств вентилятора.
Задачей, на решение которой направлена полезная модель, является повышение жесткости конструкции рабочего колеса, а через это стабилизация эксплуатационных параметров турбинного вентилятора.
Поставленная задача решается за счет того, что в турбинном крышном вентиляторе, содержащем рабочее колесо, выполненное из изогнутых лопаток в виде полого шарового слоя и установленное на верхней части трубы самотяги, и вертикальную ось, на которой вращается рабочее колесо, согласно предлагаемому решению, внутри рабочего колеса установлены растяжки, своим верхним концом прикрепленные вместе с верхним концом n-ой лопатки к верхней ступице колеса, одной точкой нижнего конца вместе с нижним концом (n-b)-ой лопатки к внешней стороне обода колеса, а другой точкой нижнего конца непосредственно к ободу колеса, где n - порядковый номер лопатки (n=2, 3, 4…), b=1, 2, 3, 4…, в зависимости от размера рабочего колеса и количества лопаток.
К существенным отличиям заявленного решения по сравнению с известным относится то, что внутри рабочего колеса турбинного вентилятора установлены растяжки, количество которых может быть три или более. Установка растяжек позволяет повысить жесткость конструкции шарового слоя колеса и, совместно со спицами, растяжки создают «паукообразный» каркас, который обеспечивает постоянство вертикального размера рабочего колеса, предотвращает разворот лопаток колеса вокруг оси, за счет чего сохраняется оптимальный угол атаки лопаток, и снижает вредное воздействии вибрации и внешних факторов - ветра и осадков на конструкцию вентилятора. Таким образом, использование предложенного решения позволяет повысить эксплуатационную надежность турбинного вентилятора.
На чертеже фиг.1 изображен общий вид турбинного крышного вентилятора в разрезе, а на фиг.2 - вид снизу на рабочее колесо (спицы условно не показаны).
Турбинный крышный вентилятор содержит рабочее колесо 1, которое образовано изогнутыми профилированными лопатками 2. Рабочее колесо 1 имеет форму полого шарового слоя. Эта форма обеспечивается внутренними растяжками 3, число которых составляет, как минимум, три. Растяжки 3 могут иметь, например, V-образный или П-образный профиль. Верхний конец растяжки 3 крепится заклепкой 9 к верхней ступице 7 вместе с n-ой лопаткой 2. Нижний конец растяжки 3 крепится в одной точке заклепкой 9 непосредственно к внешней стороне обода 10 колеса 1, а в другой точке заклепкой 9 вместе с (n-b)-ой лопаткой 2 к тому же ободу 10. n означает порядковый номер лопатки 2 и может равняться 2, 3, 4 и т.д., a b может равняться 1, 2, 3, и т.д. в зависимости от размера рабочего колеса 1 и количества лопаток 2, т.е. это значит, что растяжка 3 может крепится к предыдущей лопатке 2 или к лопатке 2, предшествующей предыдущей. Крепление верхнего конца растяжки 3 к одной лопатке 2, а нижнего конца той же растяжки 3 к другой лопатке 2 создает дополнительный поворот лопатки 2 и определяет угол атаки этих лопаток. Крепление нижнего конца лопатки 2 к внешней стороне обода 10 двумя заклепками 9 создает жесткость шарового слоя рабочего колеса в радиальном направлении, а в осевом направлении жесткость конструкции обеспечивается профилем растяжки 3.
Нижнее основание рабочего колеса 1 соединено с обечайкой 4, с помощью которой рабочее колесо 1 устанавливается на трубе самотяги (условно не показана).
Рабочее колесо 1 с помощью соответствующих ступиц 5 и 7, снабженных подшипниками, крепится на вертикальной оси 6, на которой оно вращается. Обод 10 прикреплен к нижней ступице 5 спицами 8, которые крепятся к наружной стороне обода 10.
Турбинный крышный вентилятор работает следующим образом.
После установки вентилятора на трубу самотяги рабочее колесо 1 начинает вращаться из-за воздействия энергии ветра на лопатки 2. При вращении рабочего колеса 1 под воздействием принудительной циркуляции возникает перепад давлений между наружной атмосферой и атмосферой вентилируемого помещения, за счет чего воздух из области повышенного давления (вентилируемое помещение) перетекает в область пониженного давления (внутренний объем вентилятора) и за счет центробежной силы, создаваемой вентилятором, выбрасывается в атмосферу.
Конструкция рабочего колеса 1 совместно с нижней ступицей 5 образуют жесткий «паукообразный» каркас и определяют форму шарового слоя рабочего колеса 1, что обеспечивает стабильность параметров вентилятора на весь срок службы.
Закрепление растяжек 3 и спиц 8 нижней ступицы 5 на наружной стороне обода 10 колеса 1 позволяет уменьшить зазор между ободом 10 рабочего колеса 1 и обечайкой 4, уменьшить некруглость шарового слоя и в итоге увеличить производительность турбинного вентилятора.
Источники информации:
1. Патент РФ №2160393, МПК F04D 17/66, опубликован 10.12.2000 г.
2. Турбинный вентилятор «Whirlybird» модели ВЕВ компании
«Lomanco Inc», США. Сайт компании «Lomanco Inc» в Интернете www.lomanco.com, 1997-2006 г. (прототип).