ВЕНТИЛЯТОРНОЕ УСТРОЙСТВО (ВАРИАНТЫ) Российский патент 2003 года по МПК F04D25/00 

Изобретение относится к области вентиляторостроения и может быть использовано как в быту, так и в различных областях промышленности, в частности, для установки во взрывоопасных помещениях.

Известно вентиляторное устройство, принятое в качестве ближайшего аналога, содержащее воздуховод и полые лопасти и, по меньшей мере, один распределительный узел (см. , например, RU 2128787 С1, кл. F 04 D 25/00, опубл. 10.04.1999).

К недостаткам известного устройства следует отнести невысокие перемешивающие возможности, сложность конструкции и невозможность использования для пожаротушения.

Технический результат, достигаемый при использовании заявленного изобретения, заключающийся в улучшении перемешивающих возможностей, упрощении конструкции и расширении его функций за счет введения конструктивных элементов для пожаротушения, достигается тем, что в вентиляторном устройстве, содержащем воздуховод и полые лопасти и, по меньшей мере, один распределительный узел, согласно изобретению, по меньшей мере, часть полых лопастей кинематически связана с общим для них распределительным узлом, и эта связь осуществляется с возможностью независимого вращения, по меньшей мере, одной полой лопасти этой части по отношению направления вращения, по меньшей мере, одной другой полой лопасти этой части.

Полые лопасти этой части расположены на разных уровнях по вертикали.

Полые лопасти этой части расположены одна под другой.

Полые лопасти этой части имеют горизонтальные оси вращения.

В варианте исполнения, по меньшей мере, часть реактивных трубок и лопастей кинематически связана с общим для них распределительным узлом, и эта связь осуществляется с возможностью независимого вращения одной из реактивных трубок и одной лопасти этой части по отношению направления вращения, по меньшей мере, одной реактивной трубки и одной лопасти из других реактивных трубок и лопастей этой части.

Реактивные трубки совместно с лопастями этой части расположены на разных уровнях по вертикали.

Реактивные трубки совместно с лопастями этой части расположены одни под другими.

Реактивные трубки совместно с лопастями этой части имеют горизонтальную ось вращения.

Воздуховод, по меньшей мере, одним трубопроводом или трубкой соединен с устройством для пожаротушения, например, с емкостью или трубопроводом для среды пожаротушения.

Эта связь осуществляется через смеситель.

На этом трубопроводе установлен автоматический клапан, функционально связанный с устройством управления пожаротушением.

На воздуховоде установлен автоматический клапан, функционально связанный с устройством управления пожаротушением.

Изобретение поясняется чертежами.

На фиг. 1 - конструктивное выполнение лопастного нагнетательного элемента, поперечный разрез и вид сверху по сечению А-А;
на фиг.2 - распределительная шайба, аксонометрия;
на фиг.3 - 6 - примеры выполнения лопастного элемента;
на фиг.7 и 8 - пример выполнения вентиляторного устройства;
на фиг.9 - 12 - функциональная схема узла пожаротушения;
на фиг. 13 - пример подключения реактивных трубок к распределительной шайбе;
на фиг. 14, а), б) и в) - примеры подключения сплошных лопастей к распределительной шайбе;
на фиг.15 - пример установки нагнетательных устройств;
на фиг. 16 - пример выполнения распределительного узла с полыми лопастями;
на фиг.17 - вариант выполнения распределительного узла;
на фиг.18 - пример бытового исполнения вентиляторного устройства.

Вентиляторное устройство содержит распределительный баллон 1 с полостью 2, с одного из торцов заглушенный заглушкой 8, аксиально баллону 1 установлены с возможностью вращения вокруг его оси распределительная шайба 4 с полостью 5 и распределительная шайба 6 с полостью 7, расположенная под распределительной шайбой 4. В баллоне 1 выполнены проходные отверстия 8 и 9, расположенные в пределах полостей 5 и 7.

К распределительным шайбам 4 и 8, имеющим в сечении подковообразную форму, подсоединены полые лопасти 10 с полостями 11 и полые лопасти 13 с полостями 14, при этом лопасти 10 расположены над лопастями 13.

Полости 11 и 14 лопастей 10 и 13 через периферийные отверстия в шайбах 4 и 6 соединены с полостями шайб 4 и 6, а через них и отверстия 8 и 9 с полостью 2 баллона 1, имеющего цилиндрическую форму.

В лопастях 10 выполнены проходные отверстия 12, расположенные, например, со стороны их задних кромок, и соединяющие их полости 11 с окружающей средой. Аналогичные отверстия 15 выполнены и в лопастях 13.

Распределительные шайбы 4 и 6 ограничены по вертикали ограничительными шайбами 18, жестко закрепленными, например, запрессованными или приваренными к корпусу баллона 1, между шайбами 4 и 6 установлена еще одна шайба 18, которая также может быть жестко закреплена на баллоне 1 (фиг.1).

На фиг. 3 в аксонометрии изображены лопасти 10 и 13, расположенные одна под другой, на общей оси вращения, которые имеют общий вход, при этом лопасти 10 и 13 имеют в конце загиб, в данном частном примере отверстия 12 и 15 выполнены в концевой кромке лопастей, и в этом примере загиб у лопастей 10 выполнен в противоположную сторону по отношению к загибу лопастей 13.

На фиг. 4 аналогичное исполнение нагнетательного устройства выполнено с применением дополнительных реактивных трубок, к верхней распределительной шайбе 4 подсоединены реактивные трубки 14а, по конструкции совпадающие с аналогичными элементами аналога, полости которых соединены с полостями шайбы 4. К нижней распределительной шайбе 6 подсоединены реактивные трубки 15а, полости которых соединены, при этом реактивные трубки 14а имеют на своем конце Г-образный загиб в противоположную сторону по отношению Г-образного загиба тру бок 15а.

На фиг.5 изображен пример выполнения нагнетательного элемента в виде сочетания реактивных трубок 14а и 15а со сплошными лопастями 16 и 17. Сплошные лопасти 16 в данном примере закреплены на верхней распределительной шайбе 4, а сплошные лопасти 17 закреплены на нижней распределительной шайбе 6.

На фиг. 6 изображен аналогично предыдущему пример, только в данном примере сплошные лопасти 16 и 17 закреплены непосредственно на реактивных трубках 14а и 15а соответственно.

Нагнетательный элемент с применением полых лопастей может быть установлен значительно выше заборного устройства 19 воздуховодом 20, например, горизонтальным трубопроводом, его продолжением - вертикальным воздуховодом 20, например трубопроводом, в верхней части имеющим и горизонтальную составляющую, от которой выполнены отводящие воздуховоды 21, к окончаниям которых подсоединены нагнетательные элементы, например полые лопасти 10 и 13, реактивные трубки 14а и 15а со сплошными лопастями 16 и 17. Вертикальный воздуховод 20 может иметь определенный наклон или различные изгибы и даже участки горизонтальные и с провалами, имеющие разницу по высоте между заборным устройством 19, т. е. устройством, с которого начинается воздуховод, и отводящими воздуховодами 21.

На фиг.7 также показан контур помещения 22.

Нагнетательное устройство, выполненное в виде полых лопастей, может располагаться непосредственно в вентиляционном коробе 24, а на воздуховоде 20 может быть установлено вторичное нагнетательное устройство 23, например, компрессор или вентилятор с электроприводом, при этом заборное устройство 26 располагается в проеме здания 25, в котором выполнен также шибер 27.

Вентиляторное устройство хорошо совмещается и с системой пожаротушения. Так, на воздухопроводе 20 может быть установлен эжектор 28, или смеситель другого типа, к которому подсоединен также провод для среды пожаротушения, например, трубопровод 30 для жидкости, с установленным на нем автоматическим клапаном 29. Трубопровод 30 соединяет эжектор 28 с емкостью 31 для среды тушения пожара, например, порошкообразной среды, или жидкого раствора, или воды. Исполнительный механизм автоматического клапана 29 функционально связан с выходом блока управления 32, вход которого функционально связан с датчиками 33 пожарной сигнализации (фиг.9).

Трубопровод 30 может быть подсоединен непосредственно к трубопроводу 34 для воды под давлением (фиг.10).

Трубопровод 30 может напрямую соединять воздуховод 20 с трубопроводом 34 для воды под давлением. На воздуховоде 20 может быть установлен дополнительный автоматический клапан 35, исполнительный механизм которого функционально связан с выходом блока управления 32, при этом автоматический клапан 35 устанавливается на воздуховоде 20 до его соединения с трубопроводом 30 (фиг. 11).

До автоматического клапана 35 воздуховод 20 трубкой 36 может быть соединен с емкостью 31. На трубке 36 может быть установлен автоматический клапан 37, функционально через свой исполнительный механизм, связанный с выходом блока управления 32. На трубопроводе 30 может быть установлено дополнительное нагнетательное устройство 38, например, компрессор или вентилятор, привод которого функционально связан, например, через пускатель, с выходом блока управления 32 (фиг.12).

Реактивные трубки 14а и 15а подсоединяются к распределительным шайбам 4 и 6 аналогично полым лопастям 10 и 13, в принципе, полые лопасти являются по своей конструкции разновидностью реактивных патрубков, т. е. реактивные патрубки могут быть выполнены в форме полых лопастей (фиг.13).

Сплошные лопасти 16 и 17 также могут быть установлены непосредственно на, соответственно, распределительных шайбах 4 и 8 (фиг.14 а), б) и в).

Отводящие воздуховоды 21 могут отходить от вертикальной составляющей воздуховода 20, по его периметру (фиг.15).

Полые лопасти, реактивные патрубки, сплошные лопасти могут быть установлены на ступицах 46, которые закрепляются на распределителе 40, выполненном в виде подвижного воздуховода, например, в виде горизонтального патрубка, установленного на ступице 41, закрепленного на отводящем воздуховоде 21 (фиг.16).

Баллон 1 с отверстиями 8, выполненными в нем, распределительными шайбами 4 и 6, установленными на нем с возможностью вращения вокруг его оси, а также ступицы 46 и 41, соединенные с распределителем 40, могут быть в общем быть названы распределительным узлом.

Вентиляторное устройство работает следующим образом:
По воздуховоду 21 воздух под определенным давлением поступает в распределительный узел, в баллон 1, через его отверстия 8 в распределительные шайбы 4 и 6, через полости 5 и 7 он поступает в полости 11 и 14 лопастей 10 и 13 и, выходя из отверстий 12 и 13 по касательной к траектории вращения этих лопастей, развивает реактивную тягу, приводя во вращение лопасти 10 и 13, аналогично происходит и при движении воздуха по реактивным трубкам 14а и 15а. Учитывая, что отверстия 12 у верхних лопастей 10 выполнены с противоположной стороны по отношению к отверстиям 15, выполненным в нижних лопастях 13 (если они выполнены со стороны задних кромок этих лопастей, то эти кромки выполнены у верхних лопастей с противоположной стороны по отношению к нижним лопастям), то лопасти 10 под действием реактивной тяги начнут вращаться в противоположную сторону по отношению к вращению лопастей 13, тем самым происходит лучшее перемешивание окружающего воздуха.

Реактивные трубки также будут помогать и усиливать вращение лопастей, и учитывая, что загиб соответственно у верхних трубок 14а направлен в противоположную сторону по отношению к загибу реактивных трубок 15а, и, учитывая, что эти загибы направлены в сторону задних кромок соответствующих лопастей, они начнут вращаться с большей тягой, так как направление струи выходящего воздуха из лопастей совпадает с направлением струи воздуха, выходящей из реактивных трубок.

При установке вентиляторного устройства в высоких строениях, например, в крытых стадионах, концертных залах, то можно использовать естественную тягу, обусловленную большой разницей высот установки заборного устройства 19, находящегося в низу строения, и нагнетательного устройства с полыми элементами, т.е. полыми лопастями или реактивными трубками.

Воздух под воздействием разности давления, обусловленного значительной разностью высот между заборным устройством 19 и лопастями 10 и 13, проходя со значительной скоростью по воздуховодам 20 и 21, с достаточной силой выходя из отверстий лопастей 10 и 13, развивает достаточную силу для вращения этих лопастей. Таким образом, в данном частном случае установка вторичного нагнетательного устройства на воздуховодах 20 и 21 не обязательна.

Лопастное реактивное устройство с полыми лопастями 10 и 13 реактивными трубками 14а и 15а и сплошными лопастями 16 и 17 может располагаться непосредственно в вентиляционном коробе 24, в этом случае лопасти 10 и 13 выполняют функции вентилятора в системе вентиляции помещения.

В этом частном случае, на воздуховоде 20 возможна установка вторичного нагнетательного устройства 23, например компрессора или вентилятора.

Вентиляторное устройство очень хорошо сочетается с системой пожаротушения. При пожаре срабатывают датчики 33, сигнал с которых поступает на блок управления 32, а с него поступает сигнал на автоматический клапан 29, который открывает доступ среды для пожаротушения, например, жидкой среды, по трубопроводу 30 в воздуховод 20. Среда затягивается эжектором 28 в воздуховод 20, по которому с достаточной скоростью движется воздух и, смешиваясь со средой для пожаротушения, поступает в полости лопастей 10 и 13, или реактивные трубки 14а и 15а, через отверстия, выполненные в них, например отверстия 12 и 18, смесь среды и воздуха поступает в распыленном виде на источник огня, тем самым, тушит огонь.

При применении для тушения пожара воды под давлением, при открытии автоматического клапана 29, вода поступает под давлением в воздуховод 20. Далее процесс происходит аналогично предыдущему примеру, т.е. вода распыляется лопастями 10 и 13, или реактивными трубками 14а и 15а через их отверстия. В этом случае установка эжектора 28 не обязательна. При нехватке давления среды для пожаротушения на трубопроводе 30 может быть установлено дополнительное нагнетательное устройство 38, которое одновременно срабатывает, т.е. включается, с автоматическим клапаном 29.

При определенных условиях, в целях исключения попадания жидкости в заборное устройство, через которое поступает воздух в воздуховод, на воздуховоде 20 устанавливается автоматический клапан 35, который закрывается при открытии автоматического клапана 29, получая сигнал с блока управления 32. В этом случае жидкость поступает из емкости 31 при помощи нагнетательного устройства 38 по трубопроводу 30 для жидкости или из трубопровода 34 для воды под давлением в воздуховод 20, а через него в полые лопасти или реактивные трубки.

Аналогичный пример изображен и на фиг.12, но в этом частном примере наряду со срабатыванием клапанов 29 и 35, одновременно срабатывает автоматический клапан 37, и через него по трубке 36 на емкость 31 подается воздух под давлением, выдавливая среду для тушения пожара из емкости 31 по трубопроводу 30 в воздуховод 20 и далее, как и в предыдущих примерах, через него в полые лопасти или реактивные трубки 14а и 15а.

Исполнительный механизм автоматического клапана 37 функционально связан с выходом блока управления 32.

В своем конце воздуховод 20 может иметь вертикальную составляющую, перпендикулярно которой по периметру выполнены отводящие воздуховоды 21, имеющие на конце загибы вниз, на которых закреплены полые лопасти 10 и 13, или реактивные трубки 14а и 15а (фиг.15).

На воздуховоде 20 до соединения его с трубопроводом 30 может быть установлен обратный клапан 39.

Распределитель 40 может быть выполнен в виде крестообразного воздуховода, который при помощи ступицы 41 соединен с воздуховодом 20 или с отводом воздуховода 21. А на концах горизонтальной составляющей 42 распределителя 40 на ступицах 43 и 44 установлены полые лопасти 10 и 13, или реактивные патрубки 14а и 15а, при этом сам распределитель 40 устанавливается на ступице 41 с возможностью вращения, так же, как и полые лопасти 10 и 13, и реактивные трубки 14а и 15а установлены на своих ступицах 43 и 44, у этих лопастей оси вращения горизонтальны (фиг.16). Принцип работы этой конструкции совпадает с предыдущими примерами.

На распределителе 40 могут также устанавливаться дополнительные лопасти 45, закрепленные на ступице 46 с возможностью вращения, с вертикальной осью вращения, и через ступицу 46 закрепленные на вертикальной составляющей 47 распределителя 40 (фиг.16).

Распределитель 40 может быть жестко закреплен на воздуховоде 20 или на отводе воздуховода 21, а его горизонтальная составляющая 42 устанавливается на распределительной шайбе 4, в этом примере дополнительные лопасти 45 через ступицу 46 соединены с неподвижной частью распределителя 40, которая является непосредственным продолжением воздуховода 20 или отвода воздуховода 21 в данном конкретном примере.

Вентиляторное устройство может быть выполнено в бытовом варианте.

Например, в станине 48 устанавливается миникомпрессор 49, который функционально соединен с воздуховодом 20, являющимся в данном случае стойкой устройства, и на котором может быть установлен, по меньшей мере, один теплообменник 50, например, охладитель или нагреватель.

Лопасти 10 и 13 могут быть защищены решеткой 51, установленной на корпусе воздуховода.

Емкость 31 со средой для пожаротушения, трубопровод 34 для воды, все это можно в общем назвать устройством для пожаротушения.

При выполнении распределителя 40 крестообразной формы воздух, проходя через его полости, поступая через них в полости 11 и 14 и выходя через отверстия 12 и 15, начинает вращать лопасти 10 и 13, вращаясь, они начинают вращать и распределитель, для примера, в котором он выполнен подвижным (фиг. 16).

При выполнении распределителя 40 с неподвижной вертикальной составляющей 47, будет вращаться только его горизонтальная составляющая 42, приводимая во вращение лопастями 10 и 13. А дополнительные полые лопасти 45, имеющие аналогичную конструкцию с лопастями 10 и 13, также будут вращаться под воздействием воздуха, проходящего через ступицу 46, их полости и отверстия, выполненные, например, со стороны задней кромки этих лопастей. В подвижную составляющую 42 воздух поступает из распределительной шайбы 4.

На ступицах 43 и 45 могут крепиться также реактивные трубки и сплошные лопасти, аналогично тому, как это показано в аналоге.

Изобретение относится к области вентиляторостроения и может быть использовано как в быту, так и в различных областях промышленности, в частности, для установки во взрывоопасных помещениях. Технический результат, достигаемый при использовании заявленного изобретения, заключающийся в улучшении перемешивающих возможностей, упрощении конструкции и расширении его функций за счет введения конструктивных элементов для пожаротушения, достигаемый тем, что в вентиляторном устройстве, содержащем воздуховод и полые лопасти и, по меньшей мере, один распределительный узел, согласно изобретению, по меньшей мере, часть полых лопастей кинематически связана с общим для них распределительным узлом, и эта связь осуществляется с возможностью независимого вращения, по меньшей мере, одной полой лопасти этой части по отношению направления вращения, по меньшей мере, одной другой полой лопасти этой части. 2 с. и 10 з.п.ф-лы, 20 ил.

1. Вентиляторное устройство, содержащее воздуховод и полые лопасти, по меньшей мере, один распределительный узел, отличающееся тем, что, по меньшей мере, часть полых лопастей кинематически связана с общим для них распределительным узлом и эта связь осуществляется с возможностью независимого вращения, по меньшей мере, одной полой лопасти этой части по отношению направления вращения, по меньшей мере, одной другой полой лопасти этой части.2. Вентиляторное устройство по п.1, отличающееся тем, что полые лопасти этой части расположены на разных уровнях по вертикали.3. Вентиляторное устройство по п.2, отличающееся тем, что полые лопасти этой части расположены одна под другой.4. Вентиляторное устройство по п.1, отличающееся тем, что полые лопасти этой части имеют горизонтальные оси вращения.5. Вентиляторное устройство, содержащее воздуховод и реактивные трубки совместно с лопастями, по меньшей мере, один распределительный узел, отличающееся тем, что, по меньшей мере, часть реактивных трубок и лопастей кинематически связаны с общим для них распределительным узлом и эта связь осуществляется с возможностью независимого вращения одной из реактивных трубок и одной лопасти этой части по отношению направления вращения, по меньшей мере, одной реактивной трубки и одной лопасти из других реактивных трубок и лопастей этой части.6. Вентиляторное устройство по п.5, отличающееся тем, что реактивные трубки совместно с лопастями этой части расположены на разных уровнях по вертикали.7. Вентиляторное устройство по п.6, отличающееся тем, что реактивные трубки совместно с лопастями этой части расположены одни под другими.8. Вентиляторное устройство по п.7, отличающееся тем, что реактивные трубки совместно с лопастями этой части имеют горизонтальную ось вращения.9. Вентиляторное устройство по п.1, или 2, или 3, отличающееся тем, что воздуховод, по меньшей мере, одним трубопроводом или трубкой соединен с устройством для пожаротушения, например, с емкостью или трубопроводом для среды пожаротушения.10. Вентиляторное устройство по п.9, отличающееся тем, что эта связь осуществляется через смеситель.11. Вентиляторное устройство по п.9, отличающееся тем, что на этом трубопроводе установлен автоматический клапан, функционально связанный с устройством управления пожаротушением.12. Вентиляторное устройство по п.9, отличающееся тем, что на воздуховоде установлен автоматический клапан, функционально связанный с устройством управления пожаротушением.