МОЩНЫЙ МНОГОФУНКЦИОНАЛЬНЫЙ ПРОТИВОТОЧНЫЙ ВСАСЫВАЮЩИЙ ВЕНТИЛЯТОР Российский патент 2008 года по МПК F04D29/44 

Настоящее изобретение относится к области очистки воздуха, а именно представляет собой мощный многофункциональный противоточный всасывающий вентилятор.

В настоящее время для удаления загрязняющих веществ используются маломощные, малоэффективные вентиляторы с высоким уровнем потребления энергии, детали проточной части которых в большой степени подвержены истиранию и коррозии, кроме того, такие вентиляторы сильно шумят и выполняют только одну функцию, из-за чего сфера их применения значительно сужена.

Задачей настоящего изобретения является создание мощного многофункционального противоточного всасывающего вентилятора, который отличался бы высокой способностью к удалению загрязняющих веществ, мощной тягой, небольшой энергозатратностью, высокой производительностью, низким уровнем шума, большим количеством функций, а также уменьшал риск повреждения и коррозии деталей проточной части корпуса.

Настоящее изобретение реализуется в следующей технической конструкции: мощный многофункциональный противоточный всасывающий вентилятор включает в себя корпус 1, крыльчатку 2, лопасти крыльчатки 3, всасывающее отверстие противотока 4, воздуховыпускное отверстие в боковой стенке 5. Его особенность заключается в том, что всасывающее отверстие противотока 4, выполненное в аксиально-боковой стенке корпуса 1, расположено напротив аксиально-боковой поверхности крыльчатки 2, а кромки лопастей крыльчатки 3 снабжены разделительными боковыми пластинами 6 разрежения всасывания.

Корпус по этому изобретению может иметь множество вариантов конструкции: он может быть в форме улитки, диска, цилиндра, конуса или представлять собой совокупность нескольких форм.

Принцип работы мощного многофункционального противоточного всасывающего вентилятора в основном идентичен принципам работы других видов противоточных вентиляторов, здесь также непосредственно используется образующийся в результате работы крыльчатки, движущейся с высокой скоростью в текучей среде (перед выходом из крыльчатки и после выхода), эффект вакуумметрического давления (разрежения), благодаря которому и происходит всасывание находящейся вне корпуса среды (газа, жидкости, твердых включений). Различие заключается в том, что данный противоточный вентилятор может непосредственно использоваться для всасывания внешней среды за счет эффекта центробежной силы, порождаемой вращением лопастей крыльчатки (в случае, если на крыльчатке не предусмотрено впускное отверстие). Т.о. непосредственное всасывание внешней среды через специальное всасывающее отверстие противотока производится как благодаря эффекту вакуумметрического давления, возникающему при работе крыльчатки в движущейся с высокой скоростью текучей среде, так и благодаря эффекту центробежной силы, порождаемой вращением лопастей крыльчатки. Всасывающее отверстие противотока расположено на аксиально-боковой стенке корпуса (за аксиально-боковую стенку принимается боковая стенка корпуса, расположенная перпендикулярно направлению оси крыльчатки; местоположение других деталей корпуса определяется аналогично этому). Всасывающее отверстие противотока можно расположить на одной из аксиально-боковых стенок корпуса, но также можно расположить два таких отверстия одновременно на обеих аксиально-боковых стенках. Всасывающее отверстие противотока может быть круглым, а также может быть дугообразным или кольцевым; его можно расположить на одной аксиально-боковой поверхности с двигателем (или шкивом передачи), а можно на противоположной от них боковой стенке.

Особенностями всасывающего отверстия противотока по этой конструкции является то, что оно противолежит аксиально-боковой поверхности крыльчатки, и неважно, предусмотрено ли на данной боковой стенке впускное отверстие крыльчатки или нет; то есть внешняя среда через всасывающее отверстие противотока может поступать внутрь крыльчатки, а может и не поступать.

Снабжение кромок лопастей крыльчатки разделительными боковыми пластинами позволяет непосредственно использовать для всасывания внешней среды эффект вакуумметрического давления за счет центробежной силы от вращения лопастей крыльчатки, а также позволяет в полной мере использовать для всасывания внешней среды эффект вакуумметрического давления на наружной поверхности крыльчатки, образующийся при прохождении движущейся с высокой скоростью текущей среды по внутренней проточной части крыльчатки через зазоры или отверстия разрежения. Разделительные боковые пластины могут препятствовать попаданию внутрь крыльчатки включений, втянутых через всасывающее отверстие противотока, и одновременно могут препятствовать вытеканию текучей среды через всасывающее отверстие противотока из внутренней части крыльчатки в корпус механизма.

Оборудование кромок лопастей крыльчатки разделительными боковыми пластинами подразумевает расположение пластин на аксиально-боковой поверхности крыльчатки, то есть на аксиально-боковой поверхности лопастей крыльчатки; разделительные боковые пластины могут быть параллельны аксиально-боковой поверхности крыльчатки, а могут находиться под определенным углом к ней. Оборудование кромок лопастей крыльчатки разделительными боковыми пластинами указывает на то, что на кромке каждой лопасти крыльчатки есть разделительная боковая пластина, при этом пластины, расположенные на соседних лопастях крыльчатки, могут соединяться или не соединяться между собой. Употребленное здесь слово «соединены» означает как непосредственное, так и опосредованное соединение. Непосредственное соединение означает, что соседние разделительные боковые пластины последовательно соединены друг с другом, а соединительные элементы расположены или на кромках лопастей крыльчатки, или между лопастями; такие последовательно соединенные вместе разделительные боковые пластины аналогичны лопастному диску крыльчатки в форме тарелки или кольца. Поэтому такие разделительные боковые пластины могут иногда непосредственно использоваться вместо лопастного диска крыльчатки в форме тарелки или кольца, также можно, сделав из них специальную деталь в виде цельного тарельчатого диска или кольца, закрепить ее на соответствующих местах кромок лопастей крыльчатки. Такие разделительные боковые пластины в виде тарельчатого диска или кольца отличаются от лопастного диска крыльчатки обычного вентилятора, так как их основной функцией не является функция фиксации лопастей крыльчатки. Опосредованное соединение соседних разделительных боковых пластин подразумевает, что соседние разделительные боковые пластины соединены между собой посредством кромок лопастей крыльчатки: например, если разделительная боковая пластина расположена между двумя соседними лопастями крыльчатки и соединена с кромками двух соседних лопастей крыльчатки, такое соединение относится к категории опосредованных.

Если соседние разделительные боковые пластины не соединены друг с другом, между ними остаются определенные зазоры (далее называемые «зазорами разрежения»), которые непосредственно сообщаются с проточной частью крыльчатки. Отсутствие соединения между соседними разделительными боковыми пластинами может также выражаться в следующем: допустим, одна разделительная боковая пластина на кромке лопасти крыльчатки не соединяется с соседней лопастью крыльчатки, а между данной разделительной боковой пластиной и соседней лопастью крыльчатки оставлен определенный зазор разрежения (по сути, это те же самые не соединенные друг с другом соседние разделительные боковые пластины). При наличии таких взаимно не соединенных разделительных боковых пластин и зазоров, имеющих непосредственный выход во внутреннюю проточную часть крыльчатки, движущаяся с большой скоростью текучая среда, проходя через зазоры разрежения на аксиально-боковой поверхности крыльчатки, создает эффект вакуумметрического давления. В то же время, возникающий в результате вращения разделительных боковых пластин вместе с крыльчаткой эффект «изоляции» направляемого потока препятствует проникновению внутрь крыльчатки твердых включений из внешней среды, втянутых через всасывающее отверстие противотока, а текучая среда внутри крыльчатки также не может проникнуть во всасывающее отверстие противотока.

Независимо от того, каким выбирается способ проектирования, зазор разрежения всегда рассматривается как расположенный между двумя соседними лопастями крыльчатки; указанный зазор может располагаться ровно посередине между лопастями, но может быть смещен ближе к передней лопасти или задней лопасти (лопасть по направлению вращения крыльчатки считается передней, лопасть, расположенная в обратном направлении, - задней). Для усиления жесткости лопастей крыльчатки и разделительных боковых пластин, обеспечения отсутствия деформации крыльчатки при вращении в любой из двух вышеупомянутых конструкций можно на зазорах разрежения в поперечном направлении дополнительно установить одну или несколько укрепляющих стяжек. Использование укрепляющих стяжек обеспечивает промежуточное соединение между двумя соседними разделительными боковыми пластинами или между разделительной боковой пластиной на одной лопасти крыльчатки с соответствующей ей соседней лопастью крыльчатки, благодаря чему все имеющиеся на крыльчатке лопасти и все разделительные боковые пластины оказываются соединенными в единое целое. Т.о. вращающаяся крыльчатка становится менее подверженной деформации; подобная конструкция с укрепляющими стяжками подходит для изготовления крыльчаток крупногабаритных вентиляторов.

Если разделительные боковые пластины на кромках соседних лопастей крыльчатки соединены друг с другом, тогда на разделительных боковых пластинах, расположенных между соседними лопастями крыльчатки, предусматриваются отверстия проточной части, непосредственно выходящие во внутреннюю полость крыльчатки (называемые «отверстиями разрежения»). Эти отверстия могут быть круглой, прямоугольной или любой другой формы. Такое отверстие разрежения может быть одно, но также их может быть два и более. Эта конструкция, если смотреть на нее со стороны аксиально-осевой поверхности крыльчатки в целом, похожа на то, как будто бы в цельном лопастном диске крыльчатки проделаны соответствующие различным требованиям отверстия. Движущаяся внутри крыльчатки с высокой скоростью текучая среда, проходя через отверстия разрежения, создает эффект вакуумметрического давления на всасывающее отверстие противотока, а окружающие отверстия разрежения стенки разделительных боковых пластин препятствуют проникновению всасываемых из внешней среды через всасывающее отверстие противотока твердых включений внутрь крыльчатки (в основном имеется в виду крыльчатка, оборудованная впускным отверстием), а также препятствуют вытеканию текучей среды из внутренней части крыльчатки через всасывающее отверстие противотока.

Что касается крыльчатки вентилятора, разделительные боковые пластины разрежения могут устанавливаться на кромках лопастей крыльчатки с одной аксиально-боковой стороны, а могут быть установлены на кромках лопастей крыльчатки со всех аксиально-боковых сторон. Можно оснастить разделительными боковыми пластинами все аксиальные кромки каждой лопасти крыльчатки, можно предусмотреть некоторое количество разделительных боковых пластин на одном из участков каждой аксиальной кромки лопасти крыльчатки, а также можно установить некоторое количество разделительных боковых пластин на нескольких участках каждой аксиальной кромки лопасти крыльчатки. На оборудованной с одной аксиально-боковой стороны разделительными боковыми пластинами крыльчатке вентилятора по желанию устанавливают лопастный диск крыльчатки. Если лопастный диск устанавливается, разделительные боковые пластины располагаются на радиальной периферии лопастного диска. Если расположение разделительных боковых пластин и впускного отверстия крыльчатки предусмотрено на одной и той же аксиально-боковой поверхности крыльчатки, пластины располагают на радиальной периферии впускного отверстия крыльчатки. Лопастные диски данного изобретения могут быть полностью закрытыми (полностью покрывать аксиально-боковую поверхность лопасти крыльчатки) или не полностью закрытыми (диаметр диска меньше диаметра крыльчатки). В очень многих ситуациях используются диски, диаметр которых меньше диаметра крыльчатки для того, чтобы было легче установить разделительные боковые пластины и предусмотреть зазоры разрежения на кромках лопастей крыльчатки, расположенных снаружи от дисков. Т.к. диаметр дисков крыльчатки меньше диаметра самой крыльчатки, а снаружи от дисков предусмотрены зазоры разрежения, можно значительно уменьшить массу крыльчатки и ее вес, то есть очевидно, что данное изобретение позволяет сэкономить ресурсы (материалы), а также снизить потребление энергии.

При проектировании можно предусмотреть любую форму разделительных боковых пластин: прямые, дугообразные, в форме тарельчатого диска, кольца и т.п. Можно на кромке каждой лопасти крыльчатки установить отдельные разделительные боковые пластины (прямой, дугообразной или иной формы), а можно установить на кромках лопастей крыльчатки совместную разделительную боковую пластину (в форме тарельчатого диска, кольца и т.п.).

Величина, форма, поперечная ширина зазоров и отверстий разрежения определяются исходя из эксплуатационных требований.

Боковое воздуховыпускное отверстие предусмотрено в боковой стенке корпуса. Имеется в виду, что оно может находиться в радиально-боковой стенке корпуса (радиально-боковой считается стенка корпуса, расположенная параллельно направлению оси крыльчатки, местоположение других деталей корпуса определяется аналогично этому), в аксиально-боковой стенке корпуса или одновременно в той и другой; боковое воздуховыпускное отверстие может быть одно или два и более. Воздуховыпускное отверстие в боковой стенке может быть круглым, квадратным, в форме кольца, дугообразным и т.п. С наружной стороны воздуховыпускного отверстия в боковой стенке можно дополнительно предусмотреть различные трубки небольшой длины или специальный трубопровод. Воздуховыпускные отверстия в аксиально-боковой стенке, как правило, бывают в форме кольца или дугообразные, а в радиально-боковой стенке - круглые или квадратные. Воздуховыпускное отверстие в радиально-боковой стенке корпуса можно располагать прямо напротив выходного отверстия крыльчатки, но можно предусмотреть его и в другом месте. Если допустить расхождение воздуховыпускного отверстия в радиально-боковой стенке с выходным отверстием крыльчатки на определенное расстояние в осевом направлении, образованный выходным отверстием крыльчатки и воздуховыпускным отверстием в радиально-боковой стенке выступ окажется полностью раздвинутым в осевом направлении, благодаря чему удастся «подтолкнуть» вытекающую с высокой скоростью через выходное отверстие крыльчатки текучую среду, уже проделавшую определенное движение в осевом направлении по ходу вращения, к дальнейшему свободному вытеканию из корпуса устройства через воздуховыпускное отверстие в радиально-боковой стенке корпуса. Т.о. на всем пути потока текучей среды от его вытекания из крыльчатки до вытекания из корпуса снижается степень скачкообразного ухудшения состояния выходного отверстия крыльчатки из-за отделения пристеночного слоя, а, кроме того, удается избежать циклических ударов потока текучей среды, вытекающей из выходного отверстия крыльчатки, по выступу воздуховыпускного отверстия. В результате уменьшается общая потеря давления в вентиляторе, снижается уровень шума. Если в такой конструкции прилегающие к крыльчатке части радиально-боковых стенок корпуса будут иметь форму конических трубок, во время работы вентилятора общая потеря давления будет еще меньше, а эффект снижения шума еще заметнее.

В крыльчатке по данному изобретению можно также предусмотреть входное отверстие, которое располагается на аксиально-боковой поверхности крыльчатки и непосредственно соединяется с внутренней проточной частью крыльчатки. Входное отверстие крыльчатки можно расположить на одной аксиально-боковой поверхности, а можно на каждой из двух аксиально-боковых поверхностей крыльчатки предусмотреть по одному входному отверстию. Входное отверстие крыльчатки и всасывающее отверстие противотока могут располагаться либо по отдельности на разных аксиально-боковых поверхностях крыльчатки, либо вместе на одной аксиально-боковой поверхности. Когда входное отверстие крыльчатки и всасывающее отверстие противотока находятся на разных аксиально-боковых поверхностях крыльчатки, они непосредственно не связаны между собой, и всасываемые через всасывающее отверстие противотока твердые включения из внешней среды не могут попасть внутрь крыльчатки. Когда входное отверстие крыльчатки и всасывающее отверстие противотока находятся на одной аксиально-боковой поверхности, входное отверстие крыльчатки можно расположить на внутренней стороне отверстия противотока (это в большей степени применимо к отверстиям для противотока круглой формы); также можно обеспечить расхождение этих отверстий в радиальном направлении, чтобы они не были противолежащими (это в большей степени применимо к отверстиям для противотока в форме кольца или дуги); но в любом из этих двух вариантов конструкции входное отверстие крыльчатки и всасывающее отверстие противотока связаны дуг с другом, и всасываемые через всасывающее отверстие противотока включения из внешней среды могут попасть внутрь крыльчатки.

На аксиально-боковых стенках корпуса по данному изобретению можно также предусмотреть воздуховпускные отверстия. Воздуховпускное отверстие можно расположить на одной из аксиально-боковых стенок корпуса, а можно на каждой из двух аксиально-боковых стенок корпуса предусмотреть по одному воздуховпускному отверстию. Воздуховпускное отверстие в боковой стенке и всасывающее отверстие противотока могут располагаться либо по отдельности на разных аксиально-боковых стенках, либо вместе на одной аксиально-боковой стенке. Когда отверстия находятся на одной аксиально-боковой стенке, всасывающие отверстия противотока располагаются вокруг воздуховпускного отверстия. Независимо от того, какая выбрана конструкция, воздуховпускное отверстие в боковой стенке и входное отверстие крыльчатки могут располагаться только на одной аксиально-боковой поверхности корпуса; кроме того, воздуховпускное отверстие в боковой стенке и входное отверстие крыльчатки всегда располагаются друг напротив друга и являются взаимосвязанными, всасываемые из внешней среды через воздуховпускное отверстие в боковой стенке включения попадают непосредственно во входное отверстие крыльчатки.

И воздуховпускные отверстия в боковых стенках, и всасывающие отверстия противотока располагаются на аксиально-боковых стенках корпуса, однако между этими двумя видами отверстий существуют различия, заключающиеся в следующем: воздуховпускное отверстие в боковых стенках обязательно располагается напротив входного отверстия крыльчатки и непосредственно связано с ним, всасываемые из внешней среды через воздуховпускное отверстие в боковой стенке включения обязательно через входное отверстие крыльчатки попадают внутрь крыльчатки. А всасывающее отверстие противотока располагается напротив боковой поверхности крыльчатки, независимо от того, есть ли на этой аксиально-боковой поверхности крыльчатки входное отверстие крыльчатки или нет; всасывающее отверстие противотока с помощью зазоров или отверстий разрежения главным образом служит для создания вакуумметрического эффекта на выходе из крыльчатки, всасывания веществ из окружающей среды. Поступающие из внешней среды через всасывающее отверстие противотока включения могут не соприкасаться с крыльчаткой и не проникать внутрь нее (если на крыльчатке не предусмотрено входное отверстие).

С наружной стороны корпуса по данному изобретению может быть предусмотрен сообщающийся резервуар, вход в который непосредственно соединяется с воздуховыпускным отверстием в боковой стенке вентилятора. Выход из сообщающегося резервуара может иметь автономное соединение либо с воздуховыпускным отверстием в боковой стенке, либо с всасывающим отверстием противотока, а может быть одновременно соединен с двумя указанными отверстиями. Данный сообщающийся резервуар может представлять собой изделие разной формы в виде трубки, бака, мешка; его боковые стенки могут быть герметичными или негерметичными. Если стенки негерметичны, можно также предусмотреть размещение на стенках фильтрующих воздухопроницаемых устройств для фильтрации наружного воздуха. Благодаря таким сообщающимся резервуарам, данный вентилятор сможет производить циклическое всасывание и очистку окружающего воздуха, что делает изобретение подходящим для эксплуатации в специфических условиях.

Наиболее значимыми преимуществами данного изобретения являются высокая мощность всасывания и большой объем всасывания. Так как по изобретению имеются разделительные боковые пластины, то во время работы можно полностью использовать для всасывания веществ из внешней среды эффект направленного наружу вакуумметрического давления, создаваемого во внутреннем разреженном пространстве крыльчатки (если впускное отверстие на крыльчатке не предусмотрено), и эффект вакуумметрического давления потока, движущегося с высокой скоростью внутри крыльчатки и снаружи от выпускного отверстия крыльчатки, поэтому мощность и объем всасывания по данному изобретению намного больше, чем у обычного вентилятора и различных противоточных вентиляторов. Так как данное техническое устройство может непосредственно использовать для всасывания и удаления веществ из внешней среды вакуумметрическое давление «переработанного» крыльчаткой движущегося с высокой скоростью потока, такие его преимущества, как высокая эффективность и экономичность, весьма заметны.

Если в данном изобретении через воздуховпускное отверстие в боковой стенке вентилятора и через всасывающее отверстие противотока будет всасываться одно и то же вещество, не увеличивая мощность, можно увеличить силу всасывания вентилятора и объем всасывания. Если же через воздуховпускное отверстие в боковой стенке и через всасывающее отверстие противотока будут всасываться разные вещества, в таком случае проявятся нетипичные свойства вентилятора. К примеру, через воздуховпускное отверстие в боковой стенке всасывается рабочая среда в виде чистого воздуха или чистой жидкости, а через всасывающее отверстие противотока прокачивается загрязняющее или незагрязняющее вещество. Так как прокачиваемое через всасывающее отверстие противотока загрязняющее или незагрязняющее вещество не соприкасается с крыльчаткой и не проникает внутрь нее, крыльчатка не загрязняется и не коррозирует.

Подытоживая вышесказанное, по сравнению с известной техникой данное изобретение обладает такими заметными преимуществами, как высокая эффективность при ликвидации загрязняющих веществ, значительная экономия энергии, низкий уровень шума, разнообразие функций, широкая сфера применения и пр., снижается степень загрязнения и коррозии деталей проточной части устройств. Данную конструкцию можно применить не только для создания различных противоточных вентиляторов, но и для создания масляных и водяных насосов с незагрязняющимися, не подверженными истиранию и коррозии крыльчатками.

Краткое описание фигур чертежей:

фиг.1 - общий вид первого варианта конструкции по данному изобретению;

фиг.2 - вид в разрезе А-А с фиг.1;

фиг.3 - общий вид крыльчатки по первому варианту конструкции данного изобретения;

фиг.4 - вид второго варианта конструкции по данному изобретению;

фиг.5 - общий вид крыльчатки по второму варианту конструкции данного изобретения;

фиг.6 - общий вид крыльчатки по третьему варианту конструкции данного изобретения;

фиг.7 - вид четвертого варианта конструкции по данному изобретению;

фиг.8 - общий вид крыльчатки по четвертому варианту конструкции данного изобретения;

фиг.9 - общий вид пятого варианта конструкции по данному изобретению;

фиг.10 - вид в разрезе В-В с фиг.9;

фиг.11 - общий вид крыльчатки по пятому варианту конструкции данного изобретения;

фиг.12 - общий вид шестого варианта конструкции по данному изобретению;

фиг.13 - вид в разрезе С-С с фиг.12;

фиг.14 - вид седьмого варианта конструкции по данному изобретению;

фиг.15 - общий вид восьмого варианта конструкции по данному изобретению;

фиг.16 - общий вид девятого варианта конструкции по данному изобретению.

Для лучшего понимания сущности и практической пользы изобретения ниже приводятся конкретные примеры осуществления, сопровождаемые чертежами, подробно поясняющие изобретение - мощный многофункциональный противоточный всасывающий вентилятор.

Пример осуществления 1 (см. фиг.1-3): мощный многофункциональный противоточный всасывающий вентилятор состоит из корпуса 1, крыльчатки 2, лопастей крыльчатки 3, всасывающего отверстия противотока 4, воздуховыпускного отверстия в боковой стенке 5 и двигателя 12. Всасывающее отверстие противотока 4 и двигатель 12 расположены на двух аксиально-боковых сторонах механизма; радиально-боковые стенки корпуса 1 представляют собой сочетание конической и цилиндрической труб, где часть в форме конической трубы расширяется от передней кромки, прилегающей к крыльчатке, в осевом направлении к задней части (та сторона, где находится двигатель, считается передней, местоположение остальных деталей определяется исходя из этого), расширенная сторона конической трубы соединяется с частью корпуса 1 в виде цилиндрической трубы. Крыльчатка 2 закреплена у внутренней стороны конической трубы, воздуховыпускное отверстие в боковой стенке 5 расположено на радиально-боковой стенке корпуса 1 в его цилиндрической части; всасывающее отверстие противотока 4 находится на аксиально-боковой стенке корпуса 1, напротив крыльчатки 2; диаметр всасывающего отверстия противотока 4 и диаметр крыльчатки 2 одинаковы.

На задней аксиально-боковой стенке крыльчатки 2 располагаются лопастный диск 13 и разделительные боковые пластины 6 разрежения всасывания. Разделительные боковые пластины 6 устанавливаются по наружному контуру заднего лопастного диска; разделительные боковые пластины 6 соединяются с кромками лопастей крыльчатки 3 и располагаются параллельно аксиально-боковой поверхности крыльчатки. Все разделительные боковые пластины 6 на лопастях крыльчатки 3 не соединены с соседними разделительными боковыми пластинами 6 на лопасти крыльчатки 3, между ними остаются зазоры разрежения 14. Форма всех расположенных на крыльчатке разделительных боковых пластин 6 одинакова, размер и масса идентичны; форма и размеры всех зазоров разрежения 14 одинаковы; наружный диаметр заднего лопастного диска намного меньше диаметра крыльчатки, для изготовления крыльчатки требуется меньше материала, и крыльчатка имеет небольшой вес.

Во время работы крыльчатка вращается с высокой скоростью, и между лопастями крыльчатки 3 с внутренней стороны крыльчатки образуется вакуумметрическое давление, благодаря которому вещества из внешней среды через всасывающее отверстие противотока 4 поступают в проточную часть крыльчатки. Поступившие внутрь крыльчатки вещества непрерывно принимают передаваемую им вращающейся крыльчаткой 2 энергию, ускоряют движение, проходя через зазоры разрежения 14, создают вакуумметрическое давление на всасывающее отверстие противотока 4, благодаря чему вещества из внешней среды продолжают всасываться, проникать внутрь через всасывающее отверстие противотока 4 (функция всасывания является двойной) и через воздуховыпускное отверстие 5 в радиально-боковой стенке корпуса удаляются из устройства. В течение всего процесса работы в передней радиально направленной части крыльчатки (передней считается часть крыльчатки, в радиальном направлении расположенная ближе к центру оси; часть, расположенная ближе к выходному отверстию крыльчатки, считается задней) благодаря функции изоляции потока, выполняемой разделительными боковыми пластинами 6, попавшие в проточную часть крыльчатки вещества не могут вытечь из крыльчатки наружу. В то же время в задней радиально направленной части крыльчатки, так как пространство между лопастями крыльчатки уже заполнено потоком движущегося с высокой скоростью вещества, эффект изоляции потока, образующийся благодаря вращению разделительных боковых пластин 6, не дает веществам из внешней среды проникнуть внутрь крыльчатки. То есть в процессе работы только часть находящихся снаружи веществ проникает в крыльчатку, а другая значительная часть находящихся снаружи веществ не может проникнуть в крыльчатку.

В данном практическом примере, так как радиально-боковые стенки корпуса, облегающие крыльчатку, представляют собой трубу конической формы, воздуховыпускное отверстие в боковой стенке 5 располагается в боковой стенке цилиндрической трубы, венчающей оконечную, расширенную часть конической трубы. Воздуховыпускное отверстие в боковой стенке 5 смещено на определенное расстояние от крыльчатки в осевом направлении, поэтому текучая среда, с высокой скоростью вытекающая из выходного отверстия крыльчатки 15, может лишь свободно растекаться в направлении к задней части агрегата и затекать в воздуховыпускное отверстие в боковой стенке 5. Таким образом, внутри всасывающего отверстия противотока 4 в задней аксиально-боковой стенке корпуса действует не только эффект вакуумметрического давления, создаваемый зазорами разрежения 14, но и эффект вакуумметрического давления, создаваемый потоком текучей среды, с высокой скоростью циркулирующим вокруг крыльчатки с наружной ее части. Поэтому внутри всасывающего отверстия противотока образуется вихревая зона с высоким вакуумметрическим давлением, в результате чего мощность и объем всасывания, по сравнению с аналогичными показателями существующих вентиляторов, намного возрастают. В то же время, так как воздуховыпускное отверстие в боковой стенке 5 смещено на определенное расстояние от крыльчатки в осевом направлении, удается избежать шума, возникающего при непосредственном столкновении текучей среды, с высокой скоростью вытекающей из выходного отверстия крыльчатки 15, с выступом; благодаря этому уровень шума в данном устройстве, приведенном в качестве примера, намного ниже, чем у обычного вентилятора.

В данном примере всасывающее отверстие противотока выполняет двойную всасывающую (приточно-вытяжную) функцию, обладает большой мощностью и объемом всасывания, а благодаря тому, что разделительные боковые пластины 6, вращаясь, создают своеобразную герметичную преграду, только в радиально направленной передней части крыльчатки небольшая часть веществ внешней среды проникает внутрь крыльчатки (твердые включения большой массы и большого объема не могут попасть в крыльчатку), а другая, весьма значительная, часть веществ наружной среды с крыльчаткой не соприкасается и внутрь нее не проникает. Данный пример подходит для использования в устройствах обменной вентиляции воздуха, всасывания и удаления загрязняющих и не-загрязняющих веществ. Независимо от сферы применения данное устройство, приведенное в качестве примера, отличается высокой эффективностью, экономичностью, многообразием функций и может удовлетворять как производственные, так и бытовые нужды.

Практический пример 2 (см. фиг.4, 5) почти аналогичен примеру 1. Отличие заключается в том, что в данном примере каждая разделительная боковая пластина 6 на лопасти крыльчатки вытянута от «своей» лопасти по направлению вращения крыльчатки в сторону соседней лопасти крыльчатки 3, но не соединена с ней, а между оконечностью вытянутой разделительной боковой пластины 6 и соседней лопастью крыльчатки оставлен зазор разрежения 14. Каждая лопасть крыльчатки (3) и ее разделительная боковая пластина (6) изготовлены из одного листа металла гибкой. Форма всех расположенных на крыльчатке разделительных боковых пластин 6 одинакова, размер и масса идентичны, форма и размеры всех зазоров разрежения 14 также идентичны. В данном примере на разделительных боковых пластинах 6 предусмотрено по одной укрепляющей стяжке 16. Один конец укрепляющей стяжки 16 соединен с разделительной боковой пластиной 6, другой конец соединен с соседней лопастью крыльчатки; укрепляющие стяжки 16 располагаются поперек зазоров разрежения 14. Т.о. укрепляющие стяжки 16 служат для соединения всех разделительных боковых пластин 6 на крыльчатке и лопастей крыльчатки 3 в единое целое, и крыльчатка при вращении не деформируется, сохраняет равновесие в движении, почти не шумит. Вторым отличием данного примера является то, что крыльчатка 2 оборудована входным отверстием крыльчатки 8 и воздуховпускным отверстием в боковой стенке корпуса 9; и то, и другое отверстия расположены на аксиально-боковой поверхности передней части корпуса устройства и являются противолежащими и взаимно соединяющимися.

Во время работы воздух, всасываемый через входное отверстие крыльчатки 8 и воздуховпускное отверстие в боковой стенке корпуса 9, с помощью крыльчатки преобразуется в воздушный поток, движущийся с высокой скоростью, который, проходя через зазоры разрежения 14 и снаружи от выходного отверстия крыльчатки 15, создает вакуумметрическое давление внутри всасывающего отверстия противотока, через всасывающее отверстие противотока 4 засасывает внутрь вещества внешней среды, а потом удаляет их из корпуса механизма через воздуховыпускное отверстие 5 в радиально-боковой стенке корпуса.

При условии, что воздуховпускное отверстие в боковой стенке корпуса 9 и всасывающее отверстие противотока 4 работают в одинаковой среде и всасывают одно и то же газообразное вещество, данное устройство, приведенное в качестве примера, применимо для вентиляции и воздухообмена. Если же через в воздуховпускное отверстие в боковой стенке корпуса 9 всасывается рабочая среда в виде чистого воздуха или чистой жидкости, а через всасывающее отверстие противотока 4 - другое вещество, данное устройство, приведенное в качестве примера, применимо для всасывания и удаления загрязняющих и незагрязняющих газов, жидкостей и твердых включений. Так же, как и устройство, приведенное в качестве примера 1, данное устройство отличается высокой эффективностью, экономичностью, многообразием функций и может быть использовано при изготовлении различных типов вентиляторов, масляных и водяных насосов как для производственных, так и для бытовых нужд.

Практический пример 3 (см. фиг.4, 6) почти аналогичен примеру 2. Отличие заключается в том, что в данном устройстве не устанавливается передний лопастный диск, а разделительные боковые пластины 6 на кромках лопастей крыльчатки соединены друг с другом. На каждой разделительной боковой пластине, расположенной между двумя соседними лопастями крыльчатки, расположено небольшое отверстие разрежения 7, непосредственно соединяющееся с внутренней проточной частью крыльчатки. При такой конструкции разделительных боковых пластин задняя аксиально-боковая поверхность крыльчатки в целом напоминает вариант, когда на задней аксиально-боковой поверхности крыльчатки устанавливается задний лопастный диск с внешним радиусом, равным внешнему радиусу крыльчатки, и в этом заднем лопастном диске просверлено одно или несколько круглых отверстий, напрямую соединяющихся с внутренней проточной частью крыльчатки.

Данный пример отличается простотой технологии изготовления и удобством работы. Характеристики, свойства, назначение и практическое применение устройства, приведенного в качестве данного примера, аналогичны примеру 2.

Практический пример 4 (см. фиг.7, 8) почти аналогичен примеру 2. Отличие заключается в том, что корпус в данном примере имеет форму обычной улитки, а в месте выступа (язычка) улитки расположено воздуховыпускное отверстие в радиально-боковой стенке 5. Воздуховыпускное отверстие в радиально-боковой стенке 5 является противолежащим крыльчатке 2 в радиальном направлении и не смещено от крыльчатки 2 в осевом направлении. Воздуховпускное отверстие в боковой стенке 9 и двигатель 12 расположены на разных аксиально-боковых поверхностях корпуса. Всасывающее отверстие противотока 4 имеет форму кольца и расположено на одной аксиально-боковой стенке с воздуховпускным отверстием 9, как бы «опоясывая» его. Разделительные боковые пластины 6 и входное отверстие крыльчатки 8 расположены на одной аксиально-боковой поверхности крыльчатки вокруг него. Концы разделительных боковых пластин (6), направленные в сторону лопасти и выступающие вперед, не соединены с соседними лопастями крыльчатки (даже если соседние пластины не соединены между собой); на крыльчатке 2 имеются зазоры разрежения 14, каждая лопасть крыльчатки и ее разделительная боковая пластина изготовлена из одного листа металла гибкой, на передней аксиально-боковой поверхности крыльчатки установлен передний лопастный диск 17.

Во время работы через воздуховпускное отверстие в боковой стенке 9 и всасывающее отверстие противотока 4 всасывается одно и то же вещество из одной и той же окружающей среды. Так как для всасывания веществ окружающей среды используется не только эффект вакуумметрического давления во входном отверстии крыльчатки 8, но и эффект вакуумметрического давления, создаваемый сработавшим в проточной части между лопастями крыльчатки 3 и движущимся внутри крыльчатки с большой скоростью потоком, сила и объем всасывания вентилятора в целом гораздо больше, чем у вентилятора, в котором всасывание производится только через воздуховпускное отверстие. Данное устройство можно использовать при разработке и изготовлении особо мощных всасывающих вентиляторов, пригодных для эксплуатации в условиях специфической окружающее среды.

Практический пример 5 (см. фиг.9-11) почти аналогичен по своей конструкции примеру 4. Отличие заключается в том, что радиально-боковые стенки корпуса имеют форму поверхности конической трубы. Эта коническая труба расширяется в направлении от задней части корпуса к передней, а на ее расширенной оконечности в радиально-боковых стенках проделано шесть воздуховыпускных отверстий 5. Крыльчатка вмонтирована в суженную часть конической трубы; крыльчатка 2 и воздуховыпускные отверстия 5 в радиально-боковых стенках в направлении оси смещены на определенное расстояние. На обеих аксиально-боковых стенках корпуса предусмотрены всасывающие отверстия противотока 4; всасывающее отверстие противотока 4, расположенное на задней аксиально-боковой стенке корпуса, имеет круглую форму. На задней аксиально-боковой стороне крыльчатки 2 имеется входное отверстие крыльчатки 8, указанное входное отверстие 8 расположено внутри всасывающего отверстия противотока 4. Всасывающее отверстие противотока 4, расположенное на передней аксиально-боковой стенке корпуса, имеет круглую форму, на задней аксиально-боковой поверхности крыльчатки 2 имеются разделительные боковые пластины 6, которые расположены вокруг входного отверстия крыльчатки 8. Между оконечностями вытянутых в направлении вращения крыльчатки разделительных боковых пластин 6 и расположенными напротив них лопастями крыльчатки находятся зазоры разрежения 14. На передней аксиально-боковой поверхности крыльчатки находится передний базовый диск, вокруг которого располагаются разделительные боковые пластины 6. Эти разделительные боковые пластины 6 соединены с краями двух соседних лопастей крыльчатки 3, а на самих разделительных боковых пластинах 6 расположены отверстия разрежения 7. Отверстия разрежения 7 располагаются на разделительных боковых пластинах 6 в направлении вращения крыльчатки ближе к передней лопасти крыльчатки 3.

Во время работы через всасывающие отверстия противотока 4 на обеих аксиально-боковых сторонах корпуса всасываются вещества внешней среды. По сравнению с обычными вентиляторами аналогичной мощности, не увеличивая или почти не увеличивая мощность двигателя, можно в несколько раз увеличить объем потока, и этот увеличенный поток текучей среды будет удаляться из корпуса через шесть воздуховыпускных отверстий 5 в боковой стенке. Данная конструкция подходит для изготовления отсасывающих вентиляторов и вентиляторов специального назначения.

Практический пример 6 (см. фиг.3, 12, 13) почти аналогичен примеру 1. Отличие заключается в том, что поверхность радиально-боковых стенок корпуса 1 представляет собой комбинацию из труб конической и цилиндрической формы, где часть в форме конической трубы расширяется от задней кромки, прилегающей к крыльчатке, в осевом направлении к передней части (та сторона, где находится двигатель, считается передней). Крыльчатка 2 вмонтирована внутрь конической трубы, воздуховыпускное отверстие в боковой стенке 5 располагается на передней аксиально-боковой стенке корпуса и имеет круглую форму.

Во время работы всасывание внешней среды через всасывающее отверстие противотока 4 производится при помощи эффекта вакуумметрического давления между лопастями крыльчатки внутри передней части крыльчатки в радиальном направлении, а также эффекта вакуумметрического давления, образующегося снаружи зазоров разрежения 14 в задней части крыльчатки в радиальном направлении. Всасываемая внутрь внешняя среда образует вращающийся в направлении оси поток и удаляется из устройства через круглое воздуховыпускное отверстие 5 в аксиально-боковой стенке. Во время работы только часть веществ внешней среды попадает внутрь крыльчатки.

Данное устройство подходит для использования в качестве аксиального вентилятора, характеризующегося большим объемом вытекающего потока и высоким пневматическим давлением.

Практический пример 7 (см. фиг.3, 14) почти аналогичен примеру 6. Отличие заключается в том, что на передней аксиально-боковой поверхности крыльчатки 2 расположено входное отверстие крыльчатки 8, а на передней аксиально-боковой стенке корпуса расположено воздуховпускное отверстие 9. Входное отверстие крыльчатки 8 и воздуховпускное отверстие в боковой стенке 9 располагаются друг напротив друга в осевом направлении и не связаны между собой. Второй отличительной особенностью является то, что поверхность стенок корпуса имеет форму только конической трубы, а воздуховыпускное отверстие 5 имеет форму кольца и расположено на аксиально-боковой стенке корпуса на самом краю расширенной части конической трубы.

Во время работы попавшее внутрь крыльчатки 2 через воздуховпускное отверстие в боковой стенке 9 и входное отверстие крыльчатки 8 газообразное тело подвергается воздействию и трансформируется в поток, движущийся с высокой скоростью. Движущийся с высокой скоростью поток, проходя через зазоры разрежения 14 и снаружи от выходного отверстия крыльчатки 15, создает вакуумметрическое давление, «вынуждая» вещества внешней среды всасываться через всасывающее отверстие противотока 4. Всасываемые вещества внешней среды не проникают в крыльчатку, а сразу же подхватываются потоком, вращающимся внутри конической трубы в направлении аксиального расширения, после чего через круглое воздуховыпускное отверстие в боковой стенке 5 выводятся наружу. Выведенные наружу через круглое воздуховыпускное отверстие в боковой стенке 5 вещества растекаются дальше во все стороны, ничуть не мешая при работе веществам внешней среды в нормальном режиме всасываться через воздуховыпускное отверстие в боковой стенке 9.

Если в процессе работы через воздуховпускное отверстие в боковой стенке 9 всасывается рабочая среда в виде чистого воздуха, а всасывающее отверстие противотока 4 специально предназначено для всасывания загрязняющего газообразного вещества, попавшее внутрь загрязняющее газообразное вещество не проникает в крыльчатку и поэтому не может повредить крыльчатку или являться причиной коррозии.

Данный вариант подходит для использования в качестве аксиального противоточного вентилятора. Так как пневматическое давление в данном вентиляторе выше, чем в ныне существующих аксиальных вентиляторах, крыльчатка под воздействием загрязняющих веществ не выходит из строя и не подвергается коррозии. Поэтому данное устройство гораздо эффективнее имеющихся аксиальных вентиляторов при использовании для удаления пыли, всасывания загрязняющей копоти, маслянистой сажи и т.п.

Практический пример 8 (см. фиг.4, 5, 15) почти аналогичен примеру 2. Отличие заключается в том, что к корпусу снаружи подсоединен сообщающийся резервуар 10 в форме мешка, а входное отверстие сообщающегося резервуара 10 соединено с воздуховыпускным отверстием в боковой стенке 5, а его выходное отверстие 11 соединено с воздуховпускным отверстием в боковой стенке 9. Сообщающийся резервуар 10 в форме мешка изготовлен из достаточно плотного и тонкого текстиля, а в его выходном отверстии вмонтирован фильтр.

Во время работы попавшие внутрь через всасывающее отверстие противотока 4 вещества внешней среды после удаления из агрегата попадают в сообщающийся резервуар 10 в форме мешка (часть газообразных веществ может просочиться из резервуара наружу через микроскопические отверстия в его стенках), проходят через фильтр в выходном отверстии резервуара, при этом твердые частицы вещества отфильтровываются и остаются внутри резервуара 10 в виде мешка, а газообразные вещества через выходное отверстие 11 попадают в воздуховпускное отверстие 9 в боковой стенке вентилятора и проникают внутрь крыльчатки 2, где преобразовываются в движущийся с высокой скоростью поток, который, в свою очередь, создает вакуумметрическое давление в месте расположения зазоров 14 и всасывает внутрь вещества внешней среды. Таким образом, весь процесс работы представляет собой приточно-вытяжной цикл.

Данное устройство подходит для использования при изготовлении пылесосов, уборочных машин и дорожно-уборочных машин.

Практический пример 9 (см. фиг.1-3, 16) почти аналогичен примеру 1. Отличие заключается в том, что к корпусу 1 снаружи подсоединен сообщающийся резервуар 10 в форме коробки, входное отверстие сообщающегося резервуара 10 соединено с воздуховыпускным отверстием в боковой стенке 5, а его выходное отверстие 11 соединено с всасывающим отверстием противотока 4. Внутри сообщающегося резервуара в форме коробки установлен сетчатый мешок для мусора. В процессе работы вещества, удаленные в сетчатый мешок для мусора через воздуховыпускное отверстие 5 в боковой стенке вентилятора, фильтруются; газообразные вещества выводятся в пространство между стенками мешка для мусора и стенками коробки, а потом через выходное отверстие 11 сообщающегося резервуара 10 попадают во всасывающее отверстие противотока 4 и уже через это отверстие всасываются внутрь агрегата, чем и завершается приточно-вытяжной цикл.

Данное устройство подходит для уборочных и дорожно-уборочных машин. В процессе работы удаляемое из сообщающегося резервуара в форме коробки 10 содержащее пыль и мусор газообразное тело снова всасывается внутрь аппарата. Это не дает пыли разлетаться в воздухе и позволяет избежать повторного загрязнения.

Практический пример 10 (см. фиг.15, 16) почти аналогичен примерам 8 и 9. Отличие заключается в том, что на сообщающемся резервуаре 10 предусмотрено два выходных отверстия 11, одно из которых соединяется с воздуховпускным отверстием 9 в боковой стенке, а другое - с всасывающим отверстием противотока 4. В процессе работы удаляемое из сообщающегося резервуара содержащее пыль и мусор газообразное тело через воздуховпускное отверстие 9 в боковой стенке и всасывающее отверстие противотока 4 снова всасывается внутрь агрегата, проходит через фильтр внутри сообщающегося резервуара и повторно выводится из агрегата. Таким образом, устанавливается цикличный режим всасывания и фильтрации.

Данное устройство может применяться так же, как и устройства, приведенные в качестве примеров 8 и 9.

Изобретение относится с области очистки воздуха, а именно представляет собой мощный многофункциональный противоточный всасывающий вентилятор, включающий: корпус (1), крыльчатку (2), лопасти крыльчатки (3), всасывающее отверстие (4) противотока, воздуховыпускное отверстие (5) в боковой стенке. Его особенность заключается в том, что всасывающее отверстие (4) противотока, устроенное в аксиально-боковой стенке корпуса (1), расположено напротив аксиально-боковой поверхности крыльчатки (2); кромки лопастей крыльчатки (3) снабжены разделительными боковыми пластинами (6). Мощный многофункциональный противоточный всасывающий вентилятор характеризуется высокой способностью к удалению загрязняющих веществ, мощным воздухооборотом, небольшой энергозатратностью, высокой производительностью, низким уровнем шума, большим количеством функций, а также уменьшает риск повреждения и коррозии деталей проточной части внутри корпуса. 6 з.п. ф-лы, 16 ил.

1. Мощный многофункциональный противоточный всасывающий вентилятор, содержащий корпус (1), крыльчатку (2), лопасти (3) крыльчатки, всасывающее отверстие (4) противотока, воздуховыпускное отверстие (5) в боковой стенке, отличающийся тем, что кромки лопастей (3) крыльчатки снабжены разделительными боковыми пластинами (6), причем разделительные боковые пластины (6) на кромках соседних лопастей (3) крыльчатки не соединены друг с другом, между ними оставлены зазоры (14) разрежения, причем зазоры (14) разрежения непосредственно сообщаются с внутренней проточной частью крыльчатки (2).2. Вентилятор по п.1, отличающийся тем, что зазоры(14) разрежения в поперечном направлении оснащены одной или несколькими укрепляющими стяжками (16), причем с помощью укрепляющих стяжек (16) две соседние разделительные боковые пластины (6) или разделительная боковая пластина (6) на другой лопасти (3) крыльчатки опосредованно связаны с расположенной напротив лопастью (3) крыльчатки, благодаря чему все имеющиеся на крыльчатке (2) лопасти (3) крыльчатки и разделительные боковые пластины (6) связаны между собой в единое целое.3. Вентилятор по п.1 или 2, отличающийся тем, что на аксиально-боковой поверхности боковой пластины (6) выполнен лопастный диск крыльчатки (2), причем разделительная боковая пластина (6) расположена на радиальной периферии лопастного диска крыльчатки (2).4. Вентилятор по п.1 или 2, отличающийся тем, что разделительная боковая пластина (6) и входное отверстие (8) крыльчатки расположены на одной аксиальной боковой поверхности крыльчатки (2), одновременно разделительная боковая пластина (6) расположена на радиальной периферии входного отверстия (8) крыльчатки.5. Вентилятор по п.1 или 2, отличающийся тем, что радиальные боковые стенки корпуса (1) представляют собой комбинацию конической и цилиндрической поверхностей, крыльчатка (2) установлена внутри участка с конической поверхностью, воздуховыпускное отверстие (5) выполнено в радиальной боковой стенке корпуса (1) на участке цилиндрической формы, а крыльчатка (2) и воздуховыпускное отверстие (5) имеют смещение на определенное расстояние в осевом направлении так же, как выходное отверстие (15) крыльчатки и воздуховыпускное отверстие (5) имеют смещение на определенное расстояние в осевом направлении.6. Вентилятор по п.3, отличающийся тем, что радиальные боковые стенки корпуса (1) представляют собой комбинацию конической и цилиндрической поверхностей, крыльчатка (2) установлена внутри участка с конической поверхностью, воздуховыпускное отверстие (5) выполнено в радиальной боковой стенке корпуса (1) на участке цилиндрической формы, крыльчатка (2) и воздуховыпускное отверстие (5) имеют смещение на определенное расстояние в осевом направлении так же, как выходное отверстие (15) крыльчатки и боковое воздуховыпускное отверстие (5) имеют смещение на определенное расстояние в осевом направлении.7. Вентилятор по п.4, отличающийся тем, что радиальные боковые стенки корпуса (1) представляют собой комбинацию конической и цилиндрической поверхностей, крыльчатка (2) установлена внутри участка с конической поверхностью, воздуховыпускное отверстие (5) выполнено в радиальной боковой стенке корпуса (1) на участке цилиндрической формы, крыльчатка (2) и воздуховыпускное отверстие (5) имеют смещение на определенное расстояние в осевом направлении так же, как выходное отверстие (15) крыльчатки и боковое воздуховыпускное отверстие (5) имеют смещение на определенное расстояние в осевом направлении, крыльчатки и боковое воздуховыпускное отверстие (5) имеют смещение на определенное расстояние в осевом направлении.