Вентилятор в сборе - RU2511502C2
Код документа: RU2511502C2
Чертежи
Описание
Настоящее изобретение относится к вентилятору. В предпочтительном варианте выполнения изобретения настоящее изобретение относится к бытовому вентилятору, такому как напольный вентилятор, предназначенному для создания циркуляции воздуха и воздушной струи в комнате, в офисе или других бытовых условиях.
Обычный бытовой вентилятор, как правило, содержит набор лопастей или лопаток, установленных с возможностью вращения относительно оси, и устройство привода, предназначенное для вращения набора лопастей и, таким образом, создания воздушного потока. Перемещение и циркуляция воздушного потока порождает «охлаждение ветром» или легкий ветерок и, в результате, пользователь ощущает охлаждающее действие, так как тепло рассеивается благодаря конвекции и испарению.
Размеры и формы таких вентиляторов могут быть различны. Например, диаметр потолочных вентиляторов может составлять, по меньшей мере, 1 м и они могут подвешиваться к потолку с целью создания направленного вниз воздушного потока, охлаждающего комнату. С другой стороны, диаметр настольных вентиляторов часто может составлять примерно 30 см, и обычно такие вентиляторы выполнены в виде отдельно стоящих и переносных устройств. Расположенные на полу вентиляторы обычно содержат регулируемую по высоте стойку, которая поддерживает устройство привода, и набор лопастей, предназначенных для создания воздушного потока, обычно составляющего от 300 до 500 литров в секунду. Стойка также может поддерживать механизм, предназначенный для осуществления колебательного движения устройства привода и предназначенный для того, чтобы воздушный поток от набора лопастей двигался по дуге.
Недостаток вентиляторов такого типа заключается в том, что воздушный поток, созданный вращающимися лопастями вентилятора, обычно не является равномерным. Это происходит из-за изменений вдоль поверхности лопастей или вдоль внешней поверхности вентилятора. Степень таких изменений может меняться от одного типа вентилятора к другому и даже от одного вентилятора к другому. Эти изменения приводят к созданию неравномерного или «прерывистого» воздушного потока, что можно ощутить как серии пульсаций воздуха, и они могут быть некомфортны пользователю.
В бытовых условиях нежелательно, чтобы части устройства выступали наружу или чтобы пользователь мог коснуться каких-либо движущихся частей, таких как лопасти. Напольные вентиляторы обычно содержат кожух, окружающий лопасти, что нужно для предотвращения повреждений от контакта с вращающимися лопастями, но может быть трудно чистить части таких кожухов. Более того, из-за крепления устройства привода и вращающихся лопастей сверху стойки, центр тяжести напольного вентилятора обычно смещен в сторону верха стойки. Из-за этого напольный вентилятор склонен падать, если его случайно задеть, если только стойка не снабжена сравнительно широким или тяжелым основанием, что может быть нежелательно для пользователя.
В настоящем изобретении предложен вентилятор в сборе, содержащий средство создания воздушного потока и устройство для выпуска воздуха, предназначенное для выбрасывания воздушного потока, указанное устройство для выпуска воздуха установлено на стойке, в которой расположено указанное средство создания воздушного потока, указанная стойка содержит основание и регулируемую по высоте опору, основание содержит средство, предназначенное для осуществления колебательного движения опоры, устройство для выпуска воздуха и указанное средство создания воздушного потока.
Так как средство колебания образует часть основания стойки, центр тяжести вентилятора в сборе расположен ниже по сравнению с центром тяжести напольных вентиляторов, соответствующих уровню техники, при этом стойка поддерживает колебательный механизм. Предпочтительно, чтобы средство колебания было выполнено так, чтобы воздушная струя, выбрасываемая из устройства для выпуска воздуха, двигалась по дуге, предпочтительно в диапазоне от 60 до 120°.
Предпочтительно, чтобы основание содержало верхнюю часть и нижнюю часть, предназначенную для взаимодействия с поверхностью пола, при этом средство колебания предназначено для осуществления колебательного движения верхней части основания относительно нижней части основания. Предпочтительно, чтобы верхняя часть основания содержала указанное средство, предназначенное для создания воздушного потока. Это может дополнительно снизить центр тяжести вентилятора в сборе по сравнению с напольными вентиляторами, которые соответствуют уровню техники и в которых лопастной вентилятор и устройство привода для лопастного вентилятора соединены с верхом стойки, и тем самым вентилятор в сборе менее склонен падать, если его задеть.
Предпочтительно, чтобы верхняя часть основания содержала вал, выходящий в нижнюю часть основания, при этом предпочтительно, чтобы нижняя часть основания содержала втулку для размещения вала. Предпочтительно, чтобы вал с возможностью вращения был расположен во втулке с помощью, по меньшей мере, одного подшипника. Предпочтительно, чтобы верхняя часть основания содержала кольцеобразное соединительное устройство, предназначенное для соединения вала с нижней поверхностью верхней части основания. Предпочтительно, чтобы колебательный механизм содержал кривошипно-шатунный механизм, предназначенный для осуществления колебательного движения верхней части основания относительно нижней части основания.
Предпочтительно, чтобы опора содержала трубку или была выполнена в виде трубки, предназначенной для перемещения воздушного потока в устройство для выпуска воздуха. Таким образом, опора может служить как для поддержки устройства для выпуска воздуха, через которое выбрасывают воздушный поток, созданный вентилятором в сборе, так и для перемещения воздушного потока к соплу. Предпочтительно, чтобы средство создания воздушного потока через сопло содержало крыльчатку, двигатель, предназначенный для вращения крыльчатки, и диффузор, расположенный ниже по потоку относительно крыльчатки. Предпочтительно, чтобы крыльчатка была крыльчаткой с косым потоком. Предпочтительно, чтобы двигатель был бесщеточным двигателем постоянного тока с целью исключения потерь на трение и отсутствия углеродной пыли от щеток, используемых в обычных щеточных двигателях. Уменьшение количества углеродной пыли и выбросов целесообразно в чистых или чувствительных к загрязнению средах, таких как госпиталь или в присутствии людей, страдающих от аллергии. Хотя индукционные двигатели, которые обычно используются в напольных вентиляторах, также не содержат щеток, бесщеточные двигатели постоянного тока могут обеспечить гораздо более широкий диапазон рабочих скоростей вращения по сравнению с индукционными двигателями.
Предпочтительно, чтобы диффузор содержал множество спиральных лопастей, в результате чего из диффузора выбрасывается спиральный воздушный поток. Так как воздушный поток через трубку, в общем, будет направлен в осевом или продольном направлении, предпочтительно, чтобы вентилятор в сборе содержал средство направления воздушного потока, выбрасываемого из диффузора, в трубку. Это может уменьшить потери на проводимость внутри вентилятора в сборе. Предпочтительно, чтобы средство направления воздушного потока содержало множество лопастей, каждая из которых предназначена для направления соответствующей части воздушного потока, выбрасываемого из диффузора, по направлению к трубке. Эти лопасти могут быть расположены на внутренней поверхности направляющего воздух элемента, установленного поверх диффузора, и предпочтительно, чтобы указанные лопасти были расположены по существу на одинаковых расстояниях друг от друга. Средство направления воздушного потока также может содержать несколько радиальных лопастей, расположенных, по меньшей мере, частично внутри трубки, при этом каждая радиальная лопасть прилегает к соответствующей лопасти из указанного выше множества лопастей. Эти радиальные лопасти могут определять множество осевых или продольных каналов, которые расположены в трубке и каждый из которых принимает соответствующую часть воздушного потока из каналов, определенных множеством лопастей. Предпочтительно, чтобы эти части воздушного потока соединялись внутри трубки.
Трубка может содержать основание, установленное на основании стойки, и несколько цилиндрических элементов, соединенных с основанием трубки. Изогнутые лопасти могут быть расположены, по меньшей мере, частично внутри основания трубки. Осевые лопасти могут быть расположены, по меньшей мере, частично внутри средства, предназначенного для соединения одного из цилиндрических элементов с основанием трубки. Средство соединения может содержать воздушный патрубок или другой цилиндрический элемент, предназначенный для размещения одного из цилиндрических элементов.
Предпочтительно, чтобы вентилятор в сборе являлся безлопастным вентилятором в сборе. Благодаря использованию безлопастного вентилятора в сборе воздушная струя может быть создана без использования лопастного вентилятора. По сравнению с лопастным вентилятором в сборе, безлопастной вентилятор в сборе является менее сложным устройством и содержит меньшее количество движущихся частей. Кроме того, без использования лопастного вентилятора для выталкивания воздушной струи из вентилятора в сборе сравнительно равномерная воздушная струя может быть создана и направлена в комнату или к пользователю. Воздушная струя может эффективно перемещаться из выпускного отверстия с потерей малого количества энергии и скорости на турбулентность.
Термин «безлопастной» используется для описания вентилятора в сборе, в котором воздушный поток выбрасывается или выталкивается вперед из вентилятора в сборе без использования движущихся лопастей. Следовательно, безлопастной вентилятор в сборе можно рассматривать как вентилятор, содержащий область вывода или зону выброса, в которой отсутствуют движущиеся лопасти и от которой воздушный поток направляется к пользователю или в комнату. В область вывода безлопастного вентилятора в сборе может поступать первичный воздушный поток, созданный одним из множества различных источников, таких как насосы, генераторы, двигатели или другие устройства передачи флюидов, и которые могут содержать предназначенное для создания воздушного потока вращающееся устройство, такое как ротор двигателя и/или крыльчатку. Созданный первичный воздушный поток может проходить из пространства комнаты или другой среды снаружи вентилятора в сборе через телескопическую трубку в сопло и далее перемещаться назад в пространство комнаты через сужение сопла.
Следовательно, не предусматривается, что описание вентилятора в сборе как безлопастного вентилятора содержит описание источника энергии и компонентов, таких как двигатели, которые нужны для осуществления вторичных функций вентилятора. Примерами вторичных функций вентилятора могут служить запуск, регулировка и колебание вентилятора в сборе.
Форма вентилятора в сборе не должна удовлетворять следующему требованию: содержать пространство для размещения лопастного вентилятора, предназначенного для выталкивания воздушного потока из вентилятора в сборе. Предпочтительно, чтобы устройство для выпуска воздуха было расположено вокруг отверстия, а наиболее предпочтительно - окружало отверстие, через которое воздушный поток, выбрасываемый из устройства для выпуска воздуха, всасывает воздух снаружи вентилятора в сборе. Предпочтительно, чтобы устройство для выпуска воздуха было кольцеобразным устройством, высота которого предпочтительно составляет от 200 до 600 мм, более предпочтительно - от 250 до 500 мм.
Предпочтительно, чтобы устройство для выпуска воздуха содержало сопло, включающее в себя внутренний проход, предназначенный для приема воздушного потока из трубки, и сужение, предназначенное для выбрасывания воздушного потока. Предпочтительно, чтобы сужение сопла окружало отверстие и предпочтительно, чтобы указанное сужение было кольцеобразным. Предпочтительно, чтобы сопло содержало внутреннюю часть корпуса и внешнюю часть корпуса, которые определяют сужение сопла. Предпочтительно, чтобы каждая часть была сформирована из соответствующего кольцеобразного элемента, но каждая часть может представлять собой несколько элементов, соединенных друг с другом или каким-либо образом собранных с целью формирования указанной части. Предпочтительно, чтобы форма внешней части корпуса была такова, чтобы частично перекрывать внутреннюю часть корпуса. Это может дать возможность определить выпускное отверстие сужения между перекрывающимися частями внешней поверхности внутренней части корпуса и внутренней поверхности внешней части корпуса сопла. Предпочтительно, чтобы выпускное отверстие было выполнено в виде щели и, предпочтительно, чтобы ее ширина составляла от 0,5 мм до 5 мм, более предпочтительно составляла от 0,5 мм до 1,5 мм. Сопло может содержать несколько разделителей, предназначенных для разъединения перекрывающихся частей внутренней части корпуса и внешней части корпуса сопла. Это может способствовать поддержанию по существу равномерной ширины выпускного отверстия вокруг отверстия. Предпочтительно, чтобы разделители были расположены на одинаковых расстояниях вдоль выпускного отверстия.
Предпочтительно, чтобы сопло содержало внутренний проход, предназначенный для приема воздушного потока из трубки. Предпочтительно, чтобы внутренний проход был кольцеобразным и предпочтительно, чтобы форма внутреннего прохода была такой, чтобы разделять воздушный поток на два воздушных потока, которые текут в противоположных направлениях вокруг отверстия. Предпочтительно, чтобы внутренний проход также был определен внутренней частью корпуса и внешней частью корпуса сопла.
Максимальный расход воздуха для воздушной струи, созданной вентилятором в сборе, предпочтительно находится в диапазоне от 300 до 800 литров в секунду, более предпочтительно находится в диапазоне от 500 до 800 литров в секунду.
Сопло может содержать поверхность, расположенную рядом с сужением, и поверх которой расположено сужение, предназначенное для направления воздушного потока, выбрасываемого из него. Предпочтительно, чтобы эта поверхность являлась поверхностью Коанда. Предпочтительно, чтобы форма внешней поверхности внутренней части корпуса сопла была такова, чтобы определять поверхность Коанда. Предпочтительно, чтобы поверхность Коанда была расположена вокруг отверстия. Поверхность Коанда является поверхностью, для которой при протекании флюида, выходящего из выпускного отверстия близко к поверхности, наблюдается эффект Коанда. Флюид стремится течь близко поверх поверхности, практически «прилипая» к поверхности или «держась» за нее. Эффект Коанда является доказанным, хорошо задокументированным способом увлечения, при котором первичный воздушный поток направляют поверх поверхности Коанда. Описание свойств поверхности Коанда и действие потока флюида, текущего поверх поверхности Коанда, можно найти в статьях, таких как статья Reba, журнал Scientific American, том 214, июнь 1966 г., страницы от 84 до 92. Благодаря использованию поверхности Коанда воздух, выбрасываемый из сужения, всасывает через отверстие большее количество воздуха, находящегося снаружи вентилятора в сборе.
В предпочтительном варианте осуществления настоящего изобретения воздушный поток попадает в сопло вентилятора в сборе из телескопической трубки. В последующем описании этот воздушный поток будет называться первичным воздушным потоком. Первичный воздушный поток выбрасывается из сужения сопла и предпочтительно проходит поверх поверхности Коанда. Первичный воздушный поток увлекает воздух, окружающий сужение сопла, которое действует как усилитель воздуха, предназначенный для подачи пользователю как первичного воздушного потока, так и увлеченного воздуха.
Увлеченный воздух будет называться вторичным воздушным потоком. Вторичный воздушный поток всасывается из пространства комнаты, области или внешней среды, окружающей сужение сопла, и, благодаря перемещению, из других областей вокруг вентилятора в сборе и проходит в основном через отверстие, определяемое соплом. Первичный воздушный поток, направленный поверх поверхности Коанда и объединенный с увлеченным вторичным воздушным потоком, составляет общий воздушный поток, выбрасываемый или выталкиваемый вперед из отверстия, определенного соплом. Предпочтительно, чтобы увлечение воздуха, окружающего сужение сопла, было таково, чтобы первичный воздушный поток усиливался, по меньшей мере, в пять раз, более предпочтительно, по меньшей мере, в десять раз, при одновременном поддержании общей равномерности выхода.
Предпочтительно, чтобы сопло содержало расширяющуюся поверхность, расположенную ниже по потоку относительно поверхности Коанда. Предпочтительно, чтобы форма внешней поверхности внутренней части корпуса сопла была такова, чтобы определять расширяющуюся поверхность.
Настоящее изобретение поясняется чертежами, на которых представлено следующее:
фиг.1 - вид в перспективе вентилятора в сборе, в котором телескопическая трубка вентилятора в сборе находится в полностью выдвинутом положении;
фиг.2 - другой вид в перспективе вентилятора в сборе по фиг.1, в котором телескопическая трубка вентилятора в сборе находится в полностью сложенном положении;
фиг.3 - разрез основания стойки вентилятора в сборе по фиг.1;
фиг.4 - вид с пространственным разделением деталей телескопической трубки вентилятора в сборе по фиг.1;
фиг.5 - вид сбоку трубки по фиг.4 в полностью выдвинутом положении;
фиг.6 - разрез А-А трубки по фиг.5;
фиг.7 - разрез В-В трубки по фиг.5;
фиг.8 - вид в изометрии трубки по фиг.4 в полностью выдвинутом положении, при этом вырезана часть нижнего цилиндрического элемента;
фиг.9 - увеличенный вид части фиг.8, при этом удалены некоторые части трубки;
фиг.10 - вид сбоку трубки по фиг.4 в сложенном положении;
фиг.11 - разрез С-С трубки по фиг.10;
фиг.12 - вид с пространственным разделением деталей сопла вентилятора в сборе по фиг.1;
фиг.13 - вид спереди сопла по фиг.12;
фиг.14 - разрез Р-Р сопла по фиг.13;
фиг.15 - увеличенный вид области R, показанной на фиг.14;
На фиг.1 и 2 показаны виды в перспективе варианта выполнения вентилятора 10 в сборе. В этом варианте выполнения изобретения вентилятор 10 в сборе является безлопастным вентилятором в сборе, и он выполнен в виде бытового напольного вентилятора, содержащего регулируемую по высоте стойку 12 и сопло 14, установленное на стойке 12 и предназначенное для выбрасывания воздуха из вентилятора 10 в сборе. Стойка 12 содержит расположенное на полу основание 16 и регулируемую по высоте опору в виде телескопической трубки 18, которая отходит вверх от основания 16 и которая предназначена для перемещения первичного воздушного потока от основания 16 в сопло 14.
Основание 16 стойки 12 содержит по существу цилиндрическую часть 20 корпуса с двигателем, установленную по существу на цилиндрической нижней части 22 корпуса. Предпочтительно, чтобы часть 20 корпуса с двигателем и нижняя часть 22 корпуса имели по существу одинаковый внешний диаметр, чтобы внешняя поверхность части 20 корпуса с двигателем была по существу расположена заподлицо с внешней поверхностью нижней части 22 корпуса. При желании нижняя часть 22 корпуса может быть установлена на расположенной на полу, дискообразной пластине 24 основания и может содержать несколько управляемых пользователем кнопок 26 и управляемый пользователем регулятор 28, предназначенный для управления работой вентилятора 10 в сборе. Кроме того, основание 16 дополнительно содержит несколько каналов 30 для впуска воздуха, которые в этом варианте осуществления изобретения выполнены в виде отверстий, которые сформированы в части 20 корпуса с двигателем и через которые первичный воздушный поток всасывается в основание 16 из внешней среды. В этом варианте осуществления изобретения высота основания 16 стойки 12 находится в диапазоне от 200 до 300 мм и диаметр части 20 корпуса с двигателем составляет от 100 до 200 мм. Предпочтительно, чтобы диаметр пластины 24 основания составлял от 200 до 300 мм.
Телескопическая трубка 18 стойки 12 выполнена с возможностью перемещения от полностью выдвинутого положения, показанного на фиг.1, до сложенного положения, показанного на фиг.2. Трубка 18 содержит по существу цилиндрическое основание 32, установленное на основании 12 вентилятора 10 в сборе, внешний цилиндрический элемент 34, который соединен с основанием 32 и который отходит вверх от основания 32, и внутренний цилиндрический элемент 36, который частично расположен во внешнем цилиндрическом элементе 34. Соединительное устройство 37 соединяет сопло 14 и открытый верхний конец внутреннего цилиндрического элемента 36 трубки 18. Внутренний цилиндрический элемент 36 выполнен с возможностью перемещения во внешнем цилиндрическом элементе 34 между полностью выдвинутым положением, показанным на фиг.1, и сложенным положением, показанным на фиг.2. Когда внутренний цилиндрический элемент 36 находится в полностью выдвинутом положении, предпочтительно, чтобы высота вентилятора 10 в сборе составляла от 1200 до 1600 мм, а когда внутренний цилиндрический элемент 36 находится в сложенном положении, предпочтительно, чтобы высота вентилятора 10 в сборе составляла от 900 до 1300 мм. Для регулировки высоты вентилятора 10 в сборе, пользователь может взяться за открытую часть внутреннего цилиндрического элемента 36 и переместить внутренний цилиндрический элемент 36 по желанию или вверх или вниз, чтобы сопло 14 заняло нужное положение по вертикали. Когда внутренний цилиндрический элемент 36 находится в сложенном положении, пользователь может взяться за соединительное устройство 37 и вытянуть внутренний цилиндрический элемент 36 вверх.
Сопло 14 имеет кольцеобразную форму, окружающую центральную ось X и определяющую отверстие 38. Сопло 14 содержит сужение 40, расположенное в задней части сопла 14 и предназначенное для выбрасывания первичного воздушного потока из вентилятора 10 в сборе через отверстие 38. Сужение 40 расположено вокруг отверстия 38 и предпочтительно также является кольцеобразным. Внутренняя граница сопла 14 содержит поверхность 42 Коанда, расположенную рядом с сужением 40, и поверх которой сужение 40 направляет воздух, выбрасываемый из вентилятора 10 в сборе, расширяющуюся поверхность 44, расположенную ниже по потоку относительно поверхности 42 Коанда, и направляющую поверхность 46, расположенную ниже по потоку относительно расширяющейся поверхности 44. Расширяющаяся поверхность 44 расположена по конусу от центральной оси X отверстия 38 таким образом, чтобы способствовать течению потока воздуха, выброшенного из вентилятора 10 в сборе. Угол между расширяющейся поверхностью 44 и центральной осью X отверстия 38 находится в диапазоне от 5 до 25° и в этом примере равен примерно 7°. Направляющая поверхность 46 расположена под углом к расширяющейся поверхности 44, чтобы дополнительно способствовать эффективной доставке охлаждающего воздушного потока из вентилятора 10 в сборе. Предпочтительно, чтобы направляющая поверхность 46 была расположена по существу параллельно центральной оси X отверстия 38, чтобы представлять собой по существу плоскую и по существу гладкую поверхность для воздушного потока, выброшенного из сужения 40. Визуально привлекательная скошенная поверхность 48 расположена ниже по потоку от направляющей поверхности 46 и заканчивается конечной поверхностью 50, размещенной по существу перпендикулярно центральной оси X отверстия 38. Предпочтительно, чтобы угол между скошенной поверхностью 48 и центральной осью X отверстия 38 был равен примерно 45°. В этом варианте выполнения изобретения высота сопла 14 составляет от 400 до 600 мм.
На фиг.3 показан вид в разрезе основания 16 стойки 12. В нижней части 22 корпуса основания 16 расположен контроллер, в целом обозначенный ссылочной позицией 52 и предназначенный для управления работой вентилятора 10 в сборе в ответ на нажатие кнопок 26, которыми управляет пользователь и которые показаны на фиг.1 и 2, и/или в ответ на манипуляции с регулятором 28, которым управляет пользователь. Нижняя часть 22 корпуса также может содержать датчик 54, предназначенный для получения управляющих сигналов от пульта дистанционного управления (не показан) и предназначенный для передачи этих управляющих сигналов в контроллер 52. Предпочтительно, чтобы эти управляющие сигналы были инфракрасными сигналами. Датчик 54 расположен за окошком 55, через которое управляющие сигналы поступают в нижнюю часть 22 корпуса основания 16. Может быть предусмотрен светодиод (не показан), предназначенный для показа, находится ли вентилятор 10 в сборе в режиме готовности. Нижняя часть 22 корпуса также содержит механизм, в целом обозначенный ссылочной позицией 56 и предназначенный для осуществления колебательного движения части 20 корпуса с двигателем основания 16 относительно нижней части 22 корпуса основания 16. Колебательный механизм 56 содержит вращающийся вал 56а, который отходит от нижней части 22 корпуса и заканчивается в части 20 корпуса с двигателем. Вал 56а поддерживается во втулке 56b, соединенной с нижней частью 22 корпуса, с помощью подшипников, чтобы вал 56а мог вращаться относительно втулки 56b. Один конец вала 56а соединен с центральной частью кольцеобразной соединительной пластины 56с, при этом внешняя часть соединительной пластины 56с соединена с основанием части 20 корпуса с двигателем. Это дает возможность вращения части 20 корпуса с двигателем относительно нижней части 22 корпуса. Колебательный механизм 56 также содержит двигатель (не показан), который расположен в нижней части 22 корпуса и который управляет кривошипно-шатунным механизмом, в целом обозначенным ссылочной позицией 56d и осуществляющим колебательное движение основания части 20 корпуса с двигателем относительно верхней части нижней части 22 корпуса. Кривошипно-шатунные механизмы, предназначенные для осуществления колебательного движения одного узла относительно другого, известны и поэтому не будут описаны в настоящем документе. Предпочтительно, чтобы диапазон колебательного цикла части 20 корпуса с двигателем относительно нижней части 22 корпуса составлял от 60° до 120°, а в этом предпочтительном варианте выполнения изобретения он равен примерно 90°. В этом варианте выполнения изобретения колебательный механизм 56 выполнен так, чтобы выполнять примерно от 3 до 5 колебательных циклов в минуту. Кабель 58 питания выходит через отверстие, выполненное в нижней части 22 корпуса, и предназначен для подачи электрической энергии к вентилятору 10 в сборе.
Часть 20 корпуса с двигателем содержит цилиндрическую защитную сетку 60, в которой выполнено множество отверстий 62 с целью формирования каналов 30 для впуска воздуха, расположенных в основании 16 стойки 12. Часть 20 корпуса с двигателем содержит крыльчатку 64, предназначенную для всасывания первичного воздушного потока через отверстия 62 в основание 16. Предпочтительно, чтобы крыльчатка 64 имела форму крыльчатки с косым потоком. Крыльчатка 64 соединена с вращающимся валом 66, выходящим из двигателя 68. В этом предпочтительном варианте выполнения изобретения двигатель 68 представляет собой бесщеточный двигатель постоянного тока, скорость вращения которого изменяется контроллером 52 в ответ на манипуляции пользователя с регулятором 28 и/или в ответ на сигнал, принятый от пульта дистанционного управления. Предпочтительно, чтобы максимальная скорость вращения двигателя 68 находилась в диапазоне от 5000 до 10000оборотов в минуту. Двигатель 68 расположен в кожухе, который содержит верхнюю часть 70, соединенную с нижней частью 72. Верхняя часть 70 кожуха двигателя содержит диффузор 74, имеющий вид неподвижного диска со спиральными лопастями. Кожух двигателя расположен (и прикреплен) в корпусе 76 крыльчатки, который в целом имеет форму усеченного конуса и который соединен с частью 20 корпуса с двигателем. Форма крыльчатки 64 и корпуса 76 крыльчатки выбрана такой, чтобы крыльчатка 64 была близко расположена к внутренней поверхности кожуха 76 крыльчатки, но не касалась ее. По существу кольцеобразный элемент 78 для впуска воздуха соединен с низом корпуса 76 крыльчатки и предназначен для направления первичного воздушного потока в корпус 76 крыльчатки.
Предпочтительно, чтобы основание 16 стойки 12 дополнительно содержало шумопоглощающий пеноматериал, предназначенный для уменьшения распространения шума из основания 16. В этом варианте осуществления изобретения часть 20 корпуса с двигателем основания 16 содержит первый кольцеобразный, выполненный из пеноматериала элемент 80, расположенный под защитной сеткой 60, и второй кольцеобразный, выполненный из пеноматериала элемент 82, расположенный между корпусом 76 крыльчатки и элементом 78 для впуска воздуха.
Далее со ссылками на фиг.4-11 будет описана телескопическая трубка 18 стойки 12. Основание 32 трубки 18 содержит по существу цилиндрическую боковую стенку 102 и кольцеобразную верхнюю поверхность 104, которая по существу перпендикулярна боковой стенке 102 и предпочтительно представляет собой единое целое с указанной боковой стенкой 102. Предпочтительно, чтобы внешний диаметр боковой стенки 102 по существу совпадал с внешним диаметром части 20 корпуса с двигателем основания 16 и форма боковой стенки 102 была такова, чтобы внешняя поверхность боковой стенки 102 была по существу расположена заподлицо с внешней поверхностью части 20 корпуса с двигателем основания 16, когда трубка 18 соединена с основанием 16. Кроме того, основание 32 содержит сравнительно короткий воздушный патрубок 106, отходящий от верхней поверхности 104 и предназначенный для перемещения первичного воздушного потока во внешний цилиндрический элемент 34 трубки 18. Предпочтительно, чтобы воздушный патрубок 106 был по существу соосен с боковой стенкой 102 и его внешний диаметр был немного меньше внутреннего диаметра внешнего цилиндрического элемента 34 трубки 18, чтобы была возможность полностью вставить воздушный патрубок 106 во внешний цилиндрический элемент 34 трубки 18. На внешней поверхности воздушного патрубка 106 может быть расположено множество размещенных вдоль оси ребер 108, предназначенных для формирования посадки с натягом с внешним цилиндрическим элементом 34 трубки 18 и, таким образом, для крепления внешнего цилиндрического элемента 34 к основанию 32. Кольцеобразный уплотняющий элемент 110 расположен поверх верхнего конца воздушного патрубка 106 с целью формирования воздухонепроницаемого уплотнения между внешним цилиндрическим элементом 34 и воздушным патрубком 106.
Трубка 18 содержит куполообразный направляющий воздух элемент 114, предназначенный для направления первичного воздушного потока, выброшенного из диффузора 74, в воздушный патрубок 106. Направляющий воздух элемент 114 содержит открытый нижний конец 116, предназначенный для приема первичного воздушного потока из основания 16, и открытый верхний конец 118, предназначенный для перемещения первичного воздушного потока в воздушный патрубок 106. Направляющий воздух элемент 114 расположен внутри основания 32 трубки 18. Направляющий воздух элемент 114 соединен с основанием 32 с помощью взаимодействующих защелкивающихся соединительных элементов 120, расположенных на основании 32 и направляющем воздух элементе 114. Второй кольцеобразный уплотняющий элемент 121 расположен вокруг открытого верхнего конца 118 для формирования воздухонепроницаемого уплотнения между основанием 32 и направляющим воздух элементом 114. Как показано на фиг.3, направляющий воздух элемент 114 соединен с открытым верхним концом части 20 корпуса с двигателем основания 16, например, с помощью взаимодействующих защелкивающихся соединительных элементов 123 или резьбовых соединительных элементов, расположенных на направляющем воздух элементе 114 и части 20 корпуса с двигателем основания 16. Таким образом, направляющий воздух элемент 114 служит для соединения трубки 18 с основанием 16 стойки 12.
Множество направляющих воздух лопастей 122 расположено на внутренней поверхности направляющего воздух элемента 114 с целью направления спирального воздушного потока, выброшенного из диффузора 74, в воздушный патрубок 106. В этом примере направляющий воздух элемент 114 содержит семь направляющих воздух лопастей 122, которые равномерно распределены по внутренней поверхности направляющего воздух элемента 114. Направляющие воздух лопасти 122 сходятся в центре открытого верхнего конца 118 направляющего воздух элемента 114 и, таким образом, определяют несколько воздушных каналов 124 в направляющем воздух элементе 114, каждый из которых предназначен для направления соответствующей части первичного воздушного потока в воздушный патрубок 106. Как показано на фиг.4, семь радиальных направляющих воздух лопастей 126 расположены в воздушном патрубке 106. Каждая из этих радиальных направляющих воздух лопастей 126 расположена вдоль по существу всей длины воздушного патрубка 106 и примыкает к соответствующей одной направляющей воздух лопасти 122, когда направляющий воздух элемент 114 соединен с основанием 32. Таким образом, радиальные направляющие воздух лопасти 126 определяют несколько расположенных по оси воздушных каналов 128 внутри воздушного патрубка 106, при этом каждый из воздушных каналов 128 принимает часть первичного воздушного потока из соответствующего одного из воздушных каналов 124, расположенных внутри направляющего воздух элемента 114, и перемещает эту часть первичного воздушного потока по оси через воздушный патрубок 106 во внешний цилиндрический элемент 34 трубки 18. Таким образом, основание 32 и направляющий воздух элемент 114 трубки 18 служат для преобразования спирального воздушного потока, выброшенного из диффузора 74, в осевой воздушный поток, который проходит через внешний цилиндрический элемент 34 и внутренний цилиндрический элемент 36 в сопло 14. Для формирования воздухонепроницаемого уплотнения между направляющим воздух элементом 114 и основанием 32 трубки 18 может быть установлен третий кольцеобразный уплотняющий элемент 129.
Цилиндрическая верхняя втулка 130 соединена, например, с использованием клеящего вещества или с помощью посадки с натягом с внутренней поверхностью верхней части внешнего цилиндрического элемента 34, так что верхний конец 132 верхней втулки 130 находится на одном уровне с верхним концом 134 внешнего цилиндрического элемента 34. Внутренний диаметр верхней втулки 130 немного больше внешнего диаметра внутреннего цилиндрического элемента 36, чтобы дать возможность внутреннему цилиндрическому элементу 36 пройти через верхнюю втулку 130. Третий кольцеобразный уплотняющий элемент 136 расположен на верхней втулке 130 с целью формирования воздухонепроницаемого уплотнения с внутренним цилиндрическим элементом 36. Третий кольцеобразный уплотняющий элемент 136 содержит кольцеобразную кромку 138, которая взаимодействует с верхним концом 132 внешнего цилиндрического элемента 34 с целью получения воздухонепроницаемого уплотнения между верхней втулкой 130 и внешним цилиндрическим элементом 34.
Цилиндрическая нижняя втулка 140 соединена, например, с использованием клеящего вещества или с помощью посадки с натягом с внешней поверхностью нижней части внутреннего цилиндрического элемента 36, так что нижний конец 142 внутреннего цилиндрического элемента 36 расположен между верхним концом 144 и нижним концом 146 нижней втулки 140. Внешний диаметр верхнего конца 144 нижней втулки 140 по существу совпадет с внешним диаметром нижнего конца 148 верхней втулки 130. Таким образом, в полностью выдвинутом положении внутреннего цилиндрического элемента 36 верхний конец 144 нижней втулки 140 примыкает к нижнему концу 148 верхней втулки 130, таким образом предотвращается полное извлечение внутреннего цилиндрического элемента 36 из внешнего цилиндрического элемента 34. В сложенном положении внутреннего цилиндрического элемента 36 нижний конец 146 нижней втулки 140 примыкает к верхнему концу воздушного патрубка 106.
Ходовая пружина 150 намотана на ось 152, которая с возможностью вращения расположена между направленными внутрь кронштейнами 154 нижней втулки 140 трубки 18, как показано на фиг.7. Как показано на фиг.8, ходовая пружина 150 представляет собой стальную полосу, свободный конец 156 которой неподвижно закреплен между внешней поверхностью верхней втулки 130 и внутренней поверхностью внешнего цилиндрического элемента 34. Следовательно, ходовая пружина 150 разматывается с оси 152, когда внутренний цилиндрический элемент 36 опускают из полностью выдвинутого положения, показанного на фиг.5 и 6, до сложенного положения, показанного на фиг.10 и 11. Энергия упругой деформации, запасенная в ходовой пружине 150, служит как противовес, нужный для поддержания выбранного пользователем положения внутреннего цилиндрического элемента 36 относительно внешнего цилиндрического элемента 34.
Дополнительное сопротивление перемещению внутреннего цилиндрического элемента 36 относительно внешнего цилиндрического элемента 34 обеспечивается подпружиненной дугообразной лентой 158, предпочтительно выполненной из пластического материала и расположенной в кольцеобразной канавке 160, расположенной по окружности вокруг нижней втулки 140. Как показано на фиг.7 и 9, лента 158 не полностью охватывает нижнюю втулку 140 и, таким образом, содержит два противоположных конца 161. Каждый конец 161 ленты 158 содержит внутреннюю по радиусу часть 161а, которая расположена в отверстии 162, выполненном в нижней втулке 140. Пружина 164 расположена между внутренними по радиусу частями 161а концов 161 ленты 158 с целью прижатия внешней поверхности ленты 158 к внутренней поверхности внешнего цилиндрического элемента 34, тем самым увеличиваются силы трения, которые сопротивляются перемещению внутреннего цилиндрического элемента 36 относительно внешнего цилиндрического элемента 34.
Лента 158 дополнительно содержит выемку 166, которая в этом предпочтительном варианте выполнения изобретения расположена противоположно пружине 164 и которая определяет расположенную по оси канавку 167 на внешней поверхности ленты 158. Канавка 167 ленты 158 расположена над выступающим ребром 168, которое расположено по оси вдоль длины внутренней поверхности внешнего цилиндрического элемента 34. Угловая ширина и глубина по радиусу канавки 167 по существу совпадает с угловой шириной и глубиной по радиусу выступающего ребра 168, что нужно для предотвращения взаимного вращения внутреннего цилиндрического элемента 36 и внешнего цилиндрического элемента 34.
Далее со ссылками на фиг.12-15, будет описано сопло 14 вентилятора 10 в сборе. Сопло 14 содержит кольцеобразную внешнюю часть 200 корпуса, соединенную с кольцеобразной внутренней частью 202 корпуса и окружающую указанную внутреннюю часть 202 корпуса. Каждая из указанных частей может быть выполнена из нескольких соединенных деталей, но в этом предпочтительном варианте выполнения изобретения и внешняя часть 200 корпуса, и внутренняя часть 202 корпуса представляют собой одно литое изделие соответственно. Внутренняя часть 202 корпуса определяет центральное отверстие 38 сопла 14 и содержит внешнюю периферийную поверхность 203, форма которой определяет поверхность 42 Коанда, расширяющуюся поверхность 44, направляющую поверхность 46 и скошенную поверхность 48.
Вместе внешняя часть 200 корпуса и внутренняя часть 202 корпуса определяют кольцеобразный внутренний проход 204 сопла 14. Таким образом, внутренний проход 204 расположен вокруг отверстия 38. Внутренний проход 204 ограничен внутренней периферийной поверхностью 206 внешней части 200 корпуса и внутренней периферийной поверхностью 208 внутренней части 202 корпуса. В основании внешней части 200 корпуса выполнено отверстие 210.
Соединительное устройство 37, которое соединяет сопло 14 с открытым верхним концом 170 внутреннего цилиндрического элемента 36 трубки 18, содержит механизм наклона, предназначенный для наклона сопла 14 относительно стойки 12. Механизм наклона содержит верхний элемент, который имеет вид пластины 300, неподвижно установленной в отверстии 210. При желании пластина 300 может быть выполнена в виде единого целого с внешней частью 200 корпуса. Пластина 300 содержит круглое отверстие 302, через которое первичный воздушный поток попадает во внутренний проход 204 из телескопической трубки 18. Соединительное устройство 37 дополнительно содержит нижний элемент, имеющий форму воздушного патрубка 304, который, по меньшей мере, частично вставлен в открытый верхний конец 170 внутреннего цилиндрического элемента 36. Внутренний диаметр этого воздушного патрубка 304 по существу совпадает с внутренним диаметром круглого отверстия 302, выполненного в верхней пластине 300 соединительного устройства 37. При необходимости для формирования воздухонепроницаемого уплотнения между внутренней поверхностью внутреннего цилиндрического элемента 36 и внешней поверхностью воздушного патрубка 304 может быть предусмотрен кольцеобразный уплотняющий элемент, который предотвращает извлечение воздушного патрубка 304 из внутреннего цилиндрического элемента 36. Пластина 300 с возможностью поворота соединена с воздушным патрубком 304 с использованием набора соединительных элементов, которые в целом обозначены на фиг.12 ссылочной позицией 306 и которые закрыты заглушками 308. Гибкий рукав 310 расположен между воздушным патрубком 304 и пластиной 300 и он предназначен для перемещения воздуха между воздушным патрубком 304 и пластиной 300. Гибкий рукав 310 может быть выполнен в виде кольцеобразного гофрированного уплотняющего элемента. Первый кольцеобразный уплотняющий элемент 312 образует воздухонепроницаемое уплотнение между рукавом 310 и воздушным патрубком 304, а второй кольцеобразный уплотняющий элемент 314 образует воздухонепроницаемое уплотнение между рукавом 310 и пластиной 300. Для наклона сопла 14 относительно стойки 12, пользователь просто тянет или толкает сопло 14, чтобы рукав 310 изогнулся и дал возможность пластине 300 переместиться относительно воздушного патрубка 304. Усилие, требуемое для перемещения сопла 14, зависит от плотности соединения между пластиной 300 и воздушным патрубком 304 и предпочтительно, чтобы указанное усилие составляло от 2 до 4 Н. Предпочтительно, чтобы сопло 14 было выполнено с возможностью перемещения в диапазоне ±10° от ненаклоненного положения, в котором ось X расположена по существу горизонтально, до полностью наклоненного положения. Когда сопло 14 наклоняют относительно стойки 12, ось X поворачивается по существу в вертикальной плоскости.
Сужение 40 сопла 14 расположено в задней части вентилятора 10 в сборе. Сужение 40 сформировано благодаря перекрытию частей 212, 214 внутренней периферийной поверхности 206 внешней части 200 корпуса и внешней периферийной поверхности 203 внутренней части 202 корпуса соответственно. В этом примере сужение 40 является по существу кольцеобразным и, как показано на фиг.15, имеет по существу U-образное поперечное сечение в разрезе по линии, проходящей по диаметру через сопло 14. В этом варианте выполнения перекрывающиеся части 212, 214 внутренней периферийной поверхности 206 внешней части 200 корпуса и внешней периферийной поверхности 203 внутренней части 202 корпуса выполнены так, что сужение 40 сходится по направлению к выпускному отверстию 216, предназначенному для направления первичного воздушного потока поверх поверхности 42 Коанда. Выпускное отверстие 216 имеет форму кольцеобразной щели, предпочтительно сравнительно постоянной ширины, находящейся в диапазоне от 0,5 до 5 мм. В этом предпочтительном варианте выполнения ширина выпускного отверстия 216 составляет от 0,5 до 1,5 мм. В сужении 40 могут быть предусмотрены разделители, предназначенные для разведения друг от друга перекрывающихся частей 212, 214 внутренней периферийной поверхности 206 внешней части 200 корпуса и внешней периферийной поверхности 203 внутренней части 202 корпуса с целью поддержания ширины выпускного отверстия 216 на нужном уровне. Эти разделители могут составлять единое целое или с внутренней периферийной поверхностью 206 внешней части 200 корпуса или с внешней периферийной поверхностью 203 внутренней части 202 корпуса.
С целью управления вентилятором 10 в сборе пользователь нажимает соответствующую одну из кнопок 26, расположенных на основании 16 стойки 12, в результате чего контроллер 52 запускает двигатель 68 с целью вращения крыльчатки 64. Вращение крыльчатки 64 приводит к тому, что первичный воздушный поток всасывается в основание 16 стойки 12 через отверстия 62 защитной сетки 60. В зависимости от скорости вращения двигателя 68, первичный воздушный поток может составлять от 20 до 40 литров в секунду. Первичный воздушный поток последовательно проходит через корпус 76 крыльчатки и диффузор 74. Спиральная форма лопастей диффузора 74 приводит к тому, что первичный воздушный поток выходит из диффузора 74 в виде спирального воздушного потока. Первичный воздушный поток попадает в направляющий воздух элемент 114, где изогнутые направляющие воздух лопасти 122 делят первичный воздушный поток на несколько частей и направляют каждую часть первичного воздушного потока в соответствующие расположенные по оси воздушные каналы 128, находящиеся в воздушном патрубке 106 основания 32 телескопической трубки 18. Части первичного воздушного потока сливаются в направленный по оси воздушный поток при выбрасывании из воздушного патрубка 106. Первичный воздушный поток проходит вверх через внешний цилиндрический элемент 34 и внутренний цилиндрический элемент 36 трубки 18 и через соединительное устройство 37 попадает во внутренний проход 86 сопла 14.
В сопле 14, первичный воздушный поток разделяют на два воздушных потока, которые проходят в противоположных направлениях вокруг центрального отверстия 38 сопла 14. Когда воздушные потоки проходят через внутренний проход 204, воздух попадает в сужение 40 сопла 14. Предпочтительно, чтобы воздух протекал в сужении 40 по существу равномерно вокруг отверстия 38 сопла 14. В сужении 40 направление воздушного потока изменяется по существу на противоположное. Воздушный поток сжимают с помощью сходящейся части сужения 40 и выбрасывают через отверстие 216.
Первичный воздушный поток, выброшенный из сужения 40, направляют поверх поверхности 42 Коанда сопла 14, что приводит к созданию вторичного воздушного потока благодаря увлечению воздуха из внешней среды, более конкретно из области вокруг выпускного отверстия 216 сужения 40 и из области вокруг задней части сопла 14. Этот вторичный воздушный поток проходит через центральное отверстие 38 сопла 14, где он объединяется с первичным воздушным потоком и получается общий воздушный поток или воздушная струя, выталкиваемая вперед из сопла 14. В зависимости от скорости вращения двигателя 68, массовая скорость воздушной струи, выходящей вперед из вентилятора 10 в сборе, может доходить до 400 литров в секунду, предпочтительно доходить до 600 литров в секунду, и более предпочтительно доходить до 800 литров в секунду, а максимальная скорость воздушной струи может находиться в диапазоне от 2,5 до 4,5 м/с.
Равномерное распределение первичного воздушного потока вдоль сужения 40 сопла 14 обеспечивает равномерное прохождение воздушного потока поверх расширяющейся поверхности 44. Расширяющаяся поверхность 44 вызывает уменьшение средней скорости воздушного потока из-за перемещения воздушного потока через область управляемого расширения. Сравнительно малый угол между расширяющейся поверхностью 44 и центральной осью X отверстия 38 позволяет воздушному потоку расширяться постепенно. Иначе резкое или быстрое отклонение могло бы привести к разрывам воздушного потока, при этом в области расширения образовывались бы завихрения. Такие завихрения могут приводить к увеличению турбулентности и связанного с ней шума в воздушном потоке, что может быть нежелательно, особенно в бытовом устройстве, таком как вентилятор. Воздушный поток, выталкиваемый вперед за расширяющуюся поверхность 44, может стремиться продолжить расходиться. Наличие направляющей поверхности 46, расположенной по существу параллельно центральной оси X отверстия 38, дополнительно сужает воздушный поток. В результате воздушный поток может эффективно перемещаться из сопла 14, при этом воздушный поток может быстро ощущаться на расстоянии нескольких метров от вентилятора 10 в сборе.
Реферат
Настоящее изобретение относится к вентилятору. В предпочтительном варианте к бытовому вентилятору, такому как напольный вентилятор, предназначенному для создания циркуляции воздуха и воздушной струи в комнате, в офисе или других бытовых помещениях. Вентилятор содержит средство создания воздушного потока и устройство для выпуска воздуха, предназначенное для выбрасывания воздушного потока, причем устройство для выпуска воздуха установлено на стойке, которая содержит основание и регулируемую по высоте опору. Основание содержит средство, предназначенное для осуществления колебательного движения опоры, и устройство для выпуска воздуха. Что позволяет создать неравномерный воздушный поток, при этом сохраняется устойчивость вентилятора без какого либо существенного увеличения или утяжеления основания. 20 з.п. ф-лы, 15 ил.
