Вентилятор - RU2463483C1

Чертежи

Описание

Изобретение относится к вентилятору, предпочтительно к бытовому, такому как настольный вентилятор, для обеспечения циркуляции воздуха и создания воздушного потока в комнате, офисе или другом бытовом помещении.

Традиционный бытовой вентилятор обычно содержит набор лопастей, которые установлены с возможностью вращения вокруг оси, и привод для вращения лопастей с целью создания воздушного потока. Перемещение и циркуляция воздушного потока создает «охлаждение ветром» или легкий ветер, в результате чего пользователь ощущает прохладу за счет рассеивания тепла путем конвекции и испарения. Выпускаемые вентиляторы данного типа имеют множество различных размеров и форм. Например, потолочный вентилятор может иметь диаметр свыше 1 м и обычно подвешивается на потолке для создания направленного вниз потока воздуха с целью охлаждения помещения. С другой стороны, настольные вентиляторы часто имеют диаметр приблизительно 30 см и обычно являются незакрепляемыми и переносными.

Недостатком конструкций данного типа является тот факт, что создаваемый вращающимися лопастями вентилятора поток воздуха не воспринимается пользователем равномерно. Это происходит из-за изменений потока вдоль поверхности лопасти или вдоль внешней поверхности вентилятора. Неравномерный или прерывистый воздушный поток может ощущаться как последовательность импульсов или порывов воздуха и может создавать шум. Еще одним недостатком является то, что создаваемый вентилятором охлаждающий эффект снижается с увеличением расстояния до пользователя, и пользователь может не оказаться в зоне или на расстоянии, где можно почувствовать максимальный охлаждающий эффект. Это означает, что для получения эффекта вентилятор необходимо устанавливать вблизи пользователя.

В документах US 2488467, US 2433795 и JP 56-167897 описаны другие типы вентиляторов. Вентилятор по патенту US 2433795 вместо вентиляторных лопастей имеет спиральные пазы во вращающемся корпусе. В циркуляционном вентиляторе, описанном в документе US 2488467, воздушный поток выходит через группу сопел. Данный вентилятор имеет большое основание, содержащее электродвигатель и нагнетатель или вентилятор для создания воздушного потока.

Для бытовых помещений желательно, чтобы приборы имели малые размеры и были максимально компактными, что связано с наличием ограниченного пространства. Например, основание вентилятора, устанавливаемого на письменном столе или рядом со столом, уменьшает площадь, необходимую для бумаг, компьютера или другого офисного оборудования. Часто для упрощения подключения множества приборов их необходимо размещать в одной и той же зоне рядом с источником питания и рядом с другими приборами.

Форма и конструкция вентилятора не только уменьшают рабочую зону, доступную для пользователя на письменном столе, но также может служить препятствием для прохождения к столу естественного света (или света от искусственных его источников).

Кроме того, нежелательно, чтобы детали прибора выступали наружу, как из соображений безопасности, так и из-за усложнения чистки таких деталей.

Задачей изобретения является создание усовершенствованного вентилятора, в котором устранены недостатки известных устройств.

Первым объектом изобретения является безлопастной вентилятор для создания воздушного потока, содержащий средство создания воздушного потока и сопло, имеющее внутренний канал для приема воздуха и выпускное отверстие для выпуска воздушного потока, причем сопло расположено вокруг оси и ограничивает отверстие, через которое воздух снаружи вентилятора затягивается воздушным потоком, выходящим из выпускного отверстия, при этом сопло содержит поверхность, над которой расположено выпускное отверстие для направления воздушного потока и которая содержит диффузорный участок, удаляющийся от оси, и направляющий участок, расположенный по потоку после диффузорного участка и под углом к нему.

Преимуществом такой конструкции является то, что для создания воздушного потока и охлаждающего эффекта не требуется лопастной вентилятор. Безлопастная конструкция обеспечивает снижение шума за счет отсутствия звука, возникающего при перемещении лопастей вентилятора в воздухе, и снижения числа движущихся деталей. Скошенный диффузорный участок способствует повышению характеристик вентилятора, сводя при этом к минимуму шум и потери на трение о поверхность. Расположение и угол наклона направляющего участка обеспечивают формирование профиля выходящего из отверстия расходящегося воздушного потока. Также преимуществом является то, что при прохождении воздушного потока по направляющему участку происходит увеличение его средней скорости, что повышает ощущаемый пользователем охлаждающий эффект. Преимуществом является также то, что расположение направляющего и диффузорного участков направляет воздушный поток в сторону пользователя, обеспечивая при этом плавный и равномерный поток воздуха, не создавая у пользователя ощущения прерывистости потока. Вентилятор согласно изобретению обеспечивает приемлемое охлаждение, которое является направленным и сфокусированным по сравнению с воздушным потоком, создаваемым известными вентиляторами.

В дальнейшем при описании, в частности, предпочтительного варианта выполнения вентилятора термин «безлопастной» используется для описания вентилятора, в котором воздушный поток создается или выпускается без использования подвижных лопастей. Согласно этому определению можно считать, что у безлопастного вентилятора имеется выходная или выпускная зона, в которой отсутствуют подвижные лопасти и из которой воздушный поток направляется в сторону пользователя или в помещение. Выпускная зона безлопастного вентилятора может иметь первичный поток, создаваемый одним из множества различных источников, таких как насосы, генераторы, двигатели или другие устройства для перемещения текучей среды, и которые могут содержать вращающееся устройство, такое как ротор двигателя и/или крыльчатку для создания воздушного потока. Создаваемый первичный воздушный поток может входить из объема помещения или другого пространства снаружи вентилятора внутрь вентилятора через внутренний канал к соплу, а затем обратно в объем помещения через выпускное отверстие сопла.

Таким образом, описание безлопастного вентилятора не предполагает подробного описания источников энергии и элементов, таких как двигатели, необходимые для осуществления дополнительных функций вентилятора. Дополнительными функциями вентилятора могут быть подсветка, а также регулирование его положения.

Предпочтительно угол между диффузорным участком и осью находится в диапазоне 7-20°, а более предпочтительно составляет около 15°. Такая компоновка обеспечивает эффективное создание воздушного потока. В предпочтительном варианте осуществления изобретения направляющий участок расположен симметрично вокруг оси. При таком расположении направляющий участок создает симметричную или равномерную выходную поверхность, по которой проходит создаваемый вентилятором воздушный поток. Предпочтительно направляющий участок расположен вокруг оси по существу в виде цилиндра. За счет этого создается зона для направления воздушного потока, выходящего по всему периметру отверстия, ограниченного соплом вентилятора. Кроме того, цилиндрическая конфигурация узла, включающего в себя сопло, способствует чистоте и гладкости его поверхности. Конструкция без выступающих элементов является предпочтительной и привлекательной для пользователя или потребителя.

Предпочтительно сопло продолжается, по меньшей мере, на 50 мм в направлении оси. Предпочтительно диаметр расположенного вокруг оси сопла составляет 300-180 мм. Это позволяет направлять воздух в различные выпускные зоны и выпускные отверстия, которые, например, предназначены для охлаждения верхней части тела или лица пользователя при работе за письменным столом. Предпочтительно размер направляющего участка в направлении оси составляет 5-60 мм, более предпочтительно - около 20 мм. Это расстояние обеспечивает создание приемлемой направляющей конструкции для направления и концентрирования выходящего из вентилятора воздушного потока и для создания приемлемого охлаждающего эффекта. Предпочтительные размеры сопла обеспечивают компактность компоновки при одновременном создании приемлемого воздушного потока, выходящего из вентилятора, для охлаждения пользователя.

Сопло может содержать поверхность Коанда, которая прилегает к выпускному отверстию и над которой расположено выпускное отверстие для направления воздушного потока. Поверхность Коанда является известным типом поверхности, над которой у потока текучей среды, выходящего из выходного отверстия, расположенного рядом с такой поверхностью, возникает эффект Коанда. Текучая среда стремится максимально близко обтекать поверхность, как бы «цепляясь» за нее. Эффект Коанда является проверенным и хорошо документированным способом засасывания воздуха, согласно которому первичный воздушный поток направляется по поверхности Коанда. Описание признаков поверхности Коанада и ее влияния на поток текучей среды может быть найдено в таких статьях, как стать Reba в журнале Scientific American, том. 214, июнь 1963 г, стр.84-92. За счет использования поверхности Коанда снаружи вентилятора обеспечивается затягивание большего объема воздуха через отверстие при помощи воздуха, выходящего из выпускного отверстия.

В предпочтительном варианте осуществления изобретения воздушный поток создается через сопло вентилятора. В дальнейшем описании этот воздушный поток называется первичным воздушным потоком. Первичный воздушный поток выпускается через выпускное отверстие сопла и предпочтительно проходит по поверхности Коанда. Этот первичный поток захватывает воздух, окружающий выпускное отверстие сопла, что создает эффект усиления подачи пользователю как первичного потока, так и захватываемого воздуха. Захваченный воздух в данном описании называется вторичным воздушным потоком. Вторичный воздушный поток затягивается из объема или участка помещения или окружающего выпускное отверстие сопла пространства, а также перемещается из других зон вокруг вентилятора и проходит в основном через отверстие, образованное соплом. Первичный воздушный поток, направляемый по поверхности Коанда, в сочетании с захваченным вторичным воздушным потоком создает общий воздушный поток, выпускаемый или направляемый вперед из отверстия, ограниченного соплом. Общий воздушный поток достаточен для создания вентилятором движения воздуха, требуемого для охлаждения. Предпочтительно захват воздуха вокруг выпускного отверстия сопла осуществляется таким образом, что первичный воздушный поток усиливается в по меньшей мере пять раз, а более предпочтительно в по меньшей мере десять раз при обеспечении равномерного выпуска суммарного выходного потока.

Воздушный поток, выпускаемый из ограниченного соплом отверстия, может иметь примерно прямоугольную эпюру скоростей по диаметру сопла. В целом скорость потока и ее распределение может быть описано как течение со структурным ядром, в котором на некоторых участках осуществляется течение в ламинарном или частично ламинарном режиме. Преимуществом воздушного потока, доставляемого вентилятором пользователю, является его низкая турбулентность и более линейное распределение скоростей, чем у воздушных потоков, создаваемых известными устройствами. Преимуществом также является то, что воздушный поток от вентилятора может направляться вперед от отверстия и зоны вокруг выпускного отверстия сопла в ламинарном режиме, что дает больший охлаждающий эффект для пользователя по сравнению с лопастным вентилятором. Ламинарный воздушный поток с низкой турбулентностью может эффективнее перемещаться от точки выхода потока, и у него происходит меньшая потеря энергии и скорости на турбулентность, чем у воздушного потока, создаваемого известными вентиляторами. Преимущество для пользователя заключается в том, что охлаждающий эффект может ощущаться даже на расстоянии, и суммарная эффективность вентилятора повышается. Это означает, что пользователь при желании может устанавливать вентилятор на некотором расстоянии от рабочей области письменного стола и при этом получать охлаждающий эффект от вентилятора.

Предпочтительно сопло представляет собой петлю. Форма сопла не ограничена требованиями по обеспечению объема для лопастного вентилятора. В предпочтительном варианте осуществления изобретения сопло является кольцевым. За счет кольцевого сопла обеспечивается возможность создания широкой рабочей зоны вентилятора. В еще одном предпочтительном варианте осуществления изобретения сопло имеет по меньшей мере частично круговую форму. Такая форма позволяет создавать множество вариантов конструкции вентилятора, расширяя выбор для пользователя или потребителя. Кроме того, при такой форме сопло может изготавливаться в виде единой детали, что снижает сложность вентилятора и, следовательно, уменьшает производственные затраты. В альтернативном варианте осуществления изобретения сопло может содержать внутреннюю корпусную часть и внешнюю корпусную часть, которые определяют внутренний канал, выпускное отверстие и отверстие вентилятора. Каждая секция может содержать группу элементов или один кольцевой элемент.

Предпочтительно сопло содержит по меньшей мере одну стенку, определяющую внутренний канал и выпускное отверстие и содержащую противоположные поверхности, определяющие выпускное отверстие. Предпочтительно указанная по меньшей мере одна стенка содержит внутреннюю стенку и внешнюю стенку, при этом выпускное отверстие образовано между противоположными поверхностями внутренней стенки и внешней стенки. Предпочтительно выпускное отверстие имеет выход, а расстояние между противоположными поверхностями и выходом предпочтительно находится в диапазоне 0,5-5 мм. За счет такой компоновки сопло может обеспечить требуемые свойства потока и направлять первичный воздушный поток над поверхностью, создавая относительно равномерный или близкий к равномерному общий воздушный поток, достигающий пользователя.

В предпочтительном варианте выполнения вентилятора средство создания воздушного потока через сопло содержит крыльчатку, приводимую в движение электродвигателем. Это обеспечивает создание достаточного потока для вентилятора. Средство создания воздушного потока предпочтительно содержит бесщеточный электродвигатель постоянного тока и диагональную крыльчатку. Это позволяет избежать потерь на трение и возникновения частиц углеродных щеток, которые применяются в традиционных щеточных электродвигателях. Снижение количества углеродных частиц и испарений является преимуществом для чистого или чувствительного к загрязнениям помещения, такого как больничное помещение или пространство вокруг людей, страдающих аллергией. Хотя асинхронные электродвигатели, обычно используемые в лопастных вентиляторах, также не имеют щеток, бесщеточный электродвигатель постоянного тока может обеспечить гораздо более широкий диапазон эксплуатационных скоростей, чем асинхронный электродвигатель.

Сопло может быть выполнено с возможностью поворота относительно основания или другой части вентилятора. Это позволяет по мере необходимости направлять сопло в сторону пользователя или в сторону от него. Вентилятор может устанавливаться на письменном столе, на полу, на стене или на потолке. Это позволяет увеличить участок помещения, на котором для пользователя создается охлаждение.

Вторым объектом изобретения является сопло безлопастного вентилятора для создания воздушного потока, имеющее внутренний канал для приема воздушного потока и выпускное отверстие для выпуска воздушного потока, причем сопло расположено вокруг оси и ограничивает отверстие, через которое затягивается воздух снаружи вентилятора при помощи воздушного потока, выпускаемого через выпускное отверстие, при этом сопло содержит поверхность, над которой расположено выпускное отверстие для направления воздушного потока и которая содержит диффузорный участок, участок, удаляющийся от оси, и направляющий участок, расположенный по потоку после диффузорного участка и наклоненный к последнему.

Признаки первого объекта изобретения также могут быть использованы во втором объекте изобретения и наоборот,

Далее описан один из вариантов осуществления изобретения со ссылками на чертежи.

На фиг.1 показан вентилятор, вид спереди;

на фиг.2 - часть вентилятора, показанного на фиг.1, вид в перспективе;

на фиг.3 - сечение по линии А-А на фиг.1;

на фиг.4 - часть вентилятора, показанного на фиг.1, местный вид в разрезе в увеличенном масштабе;

на фиг.5 - сечение по линии В-В на фиг.3, вид в направлении стрелки F.

Как показано на фиг.1, вентилятор 100 содержит кольцевое сопло 1, образующее центральное отверстие 2. Как показано на фиг.2 и 3, сопло 1 имеет внутренний канал 10, выпускное отверстие 12 и поверхность 14 Коанда, прилегающую к выпускному отверстию 12. Поверхность 14 Коанда расположена таким образом, что первичный воздушный поток, выходящий из выпускного отверстия 12 и направляемый по поверхности 14, усиливается за счет эффекта Коанда. Сопло 1 установлено на основании 16, содержащем внешний корпус 18. Основание 16 имеет несколько расположенных на внешнем корпусе 18 кнопок 20 для управления вентилятором 100. Вентилятор имеет высоту Н, ширину W и глубину D, как показано на фиг.1 и 3. Сопло 1 расположено по существу перпендикулярно оси Х и вокруг нее. Высота Н вентилятора измеряется перпендикулярно оси Х от края основания 16, удаленного от сопла 1, до края сопла 1, удаленного от основания 16. В данном варианте осуществления изобретения вентилятор 100 имеет высоту Н около 530 мм, однако вентилятор 100 может иметь любую требуемую высоту. Основание 16 и сопло 1 имеют ширину W, измеряемую в направлении, перпендикулярном высоте Н и перпендикулярном оси X. На фиг.1 ширина основания 16 обозначена W1, а ширина сопла 1 обозначена W2. Глубина основания 16 и сопла 1 измеряется в направлении X. На фиг.3 глубина основания 16 обозначена D1, а глубина сопла 1 обозначена D2.

На фиг.3-5 показаны другие конструктивные особенности вентилятора 100. Внутри основания 16 расположен электродвигатель 22 для создания воздушного потока через сопло 1. Основание 16 имеет по существу цилиндрическую форму и в данном варианте осуществления изобретения его диаметр (т.е. ширину W1 и глубину D1) составляет около 145 мм. Основание 16 также имеет входные отверстия 24а и 24b для воздуха, образованные во внешнем корпусе 18. Внутри основания 16 расположен корпус 26 электродвигателя 22. Электродвигатель 22 установлен в корпусе 26 и удерживается от перемещений резиновой опорой или уплотнительным элементом 28.

В показанном варианте осуществления изобретения электродвигатель 22 представляет собой бесщеточный электродвигатель постоянного тока. Наружу из электродвигателя 22 выходит вращающийся вал, с которым соединена крыльчатка 30, а по потоку после крыльчатки 30 расположен диффузор 32. Диффузор 32 содержит неподвижно закрепленный диск со спиральными лопастями.

Вход 34 в крыльчатку 30 сообщен с входными отверстиями 24а, 24b для воздуха, образованными во внешнем корпусе 18 основания 16. Выход 36 диффузора 32 и выход крыльчатки 30 сообщены с полыми проходами или каналами, расположенными внутри основания 16 для обеспечения прохода воздушного потока от крыльчатки 30 к внутреннему каналу 10 сопла 1. Электродвигатель 22 соединен с электрическим разъемом и с источником питания и управляется блоком управления (условно не показан). Связь между блоком управления и несколькими кнопками 20 позволяет пользователю управлять вентилятором 100.

Далее со ссылками на фиг.3 и 4 описаны конструктивные особенности сопла 1. Сопло 1 имеет кольцевую форму. В данном варианте осуществления изобретения сопло 1 имеет диаметр около 350 мм, однако сопло может иметь любой требуемый диаметр, например около 300 мм. Внутренний канал 10 является кольцевым и выполнен в виде непрерывной петли или прохода внутри сопла 1. Сопло 1 образовано, по меньшей мере, одной стенкой, ограничивающей внутренний канал 10 и выпускное отверстие 12. В данном варианте осуществления изобретения сопло 1 содержит внутреннюю стенку 38 и внешнюю стенку 40. В показанном варианте осуществления изобретения стенки 38, 40 образуют петлю или загиб, так что внутренняя стенка 38 и внешняя стенка 40 приближаются друг к другу. Противоположные поверхности внутренней стенки 38 и внешней стенки 40 совместно образуют выпускное отверстие 12, проходящее вокруг оси X. Выпускное отверстие 12 имеет участок 42, сужающийся к выходу 44. Выход 44 представляет собой зазор или расстояние между внутренней и внешней стенками стенкой 38 и 40 сопла 1. Зазор между противоположными поверхностями стенок 38 и 40 на выходе 44 выпускного отверстия 12 выбирается в диапазоне 0,5-5 мм. Выбор зазора зависит от требований к характеристикам вентилятора. В данном варианте осуществления изобретения выход 44 имеет ширину около 1,3 мм, при этом выпускное отверстие 12 и выход 44 расположены концентрически с внутренним каналом 10.

Выпускное отверстие 12 прилегает к поверхности 14 Коанда. Поверхность сопла 1 содержит диффузорный участок 46, расположенный по потоку после поверхности 14 Коанда, и направляющий участок 48, расположенный по потоку после диффузорного участка 46. Диффузорный участок 46 содержит удаляющуюся от оси Х поверхность 50 диффузора, способствующую движению потока воздуха, выпускаемого из вентилятора 100. В примере, показанном на фиг.3, выпускное отверстие 12 и общая конструкция сопла таковы, что угол между поверхностью 50 диффузора и осью Х составляет около 15°. Угол подбирается таким образом, чтобы обеспечить достаточный воздушный поток по поверхности 14 Коанда и диффузорному участку 46. Направляющий участок 48 содержит направляющую поверхность 52, расположенную под углом к поверхности 50 диффузора для дальнейшего повышения эффективности подачи охлаждающего воздушного потока к пользователю. В показанном варианте осуществления изобретения направляющая поверхность 52 расположена по существу параллельно оси Х и представляет собой по существу цилиндрическую и по существу гладкую поверхность для воздушного потока, выходящего из выпускного отверстия 12.

В показанном варианте осуществления изобретения поверхность сопла 1 заканчивается расширяющейся поверхностью 54, расположенной по потоку после направляющего участка 48 и удаленной от выпускного отверстия 12. Расширяющаяся поверхность 54 содержит скошенный участок 56 и концевой участок 58, определяющий круглое отверстие 2, из которого выходит воздушный поток и направляется от вентилятора. Скошенный участок 56 отклоняется от оси Х таким образом, что угол между скошенным участком и осью составляет около 45°. Скошенный участок 56 наклонен к оси под углом, который является более крутым, чем угол между поверхностью 50 диффузора и осью. Визуальный эффект гладкости скоса достигается за счет скашивания участка 56 расширяющейся поверхности 54. Форма и переход расширяющейся поверхности 54 отвлекает внимание от относительно широкого участка сопла 1, содержащего диффузорный участок 46 и направляющий участок 48. Взгляд пользователя направляется скошенным участком 56 наружу и в сторону от оси Х к концевому участку 58. Такая конструкция является тонкой, легкой и не содержит выступающих частей. Именно такой конструкции часто отдают предпочтение пользователи или потребители.

Сопло 1 в осевом направлении продолжается на расстояние около 50 мм. Диффузорный участок 46 и общий профиль сопла отчасти основаны на форме аэродинамической поверхности крыла. В показанном варианте осуществления изобретения диффузорный участок 46 занимает около двух третей глубины сопла 1, а направляющий участок 48 занимает около одной шестой части общей глубины сопла 1.

Вентилятор работает следующим образом.

Когда пользователь нажимает на требуемую кнопку из нескольких кнопок 20 для включения или выключения вентилятора 100, на электродвигатель 22 подается сигнал или другое сообщение. Электродвигатель 22 приводится в действие, и воздух затягивается в вентилятор 100 через впускные отверстия 24а, 24b. В предпочтительном варианте осуществления изобретения расход затягиваемого воздуха составляет приблизительно 20-30 л/с, предпочтительно около 27 л/с. Воздух проходит через внешний корпус 18 и движется по маршруту, показанному на фиг.3 стрелкой F', к входу 34 крыльчатки 30. Воздушный поток, выходящий из выхода 36 диффузора 32 и крыльчатки 30, разделяется на два воздушных потока, которые продолжают движение в противоположных направлениях по внутреннему каналу 10. Воздушный поток сужается при входе в выпускное отверстие 12 и дополнительно сужается на выходе 44 из выпускного отверстия 12. Сужение создает давление в системе. Электродвигатель 22 создает воздушный поток через сопло 1 с давлением не менее 400 кПа. Данный воздушный поток преодолевает давление, созданное сужением, и выходит через выход 44 в виде первичного воздушного потока.

Выход первичного потока создает зону пониженного давления в области впускных отверстий 24а, 24b, в результате чего происходит затягивание дополнительного воздуха в вентилятор 100. Работа вентилятора 100 создает сильный воздушный поток через сопло 1 и на выходе отверстия 2. Первичный воздушный поток направляется по поверхности 14 Коанда, диффузорной поверхности 50 и направляющей поверхности 52. Первичный воздушный поток концентрируется или фокусируется в направлении пользователя при помощи направляющего участка 48 и наклона направляющей поверхности 52 относительно диффузорной поверхности 50. Вторичный воздушный поток создается за счет захватывания воздуха из окружающей среды, в особенности из зоны вокруг выхода 44 и вокруг внешней кромки сопла 1. Часть вторичного воздушного потока, захваченного первичным воздушным потоком, может также направляться по поверхности 48 диффузора. Данный вторичный воздушный поток проходит через отверстие 2, где он соединяется с первичным воздушным потоком и создает суммарный воздушный поток, направляемый вперед от сопла 1.

Сочетание захватывания и усиления приводит к созданию суммарного воздушного потока на выходе отверстия 2 вентилятора 100, большего, чем воздушный поток на выходе из вентилятора без усиливающей поверхности Коанда рядом с выпускной зоной.

Далее описано распределение и перемещение воздушного потока по диффузорному участку 46 с точки зрения динамики жидкости и газа, проходящих по поверхности.

В общем случае диффузор предназначен для снижения средней скорости текучей среды, такой как воздух. Это достигается за счет перемещения воздуха через область с регулируемым расширением. Расширяющийся канал или конструкция, формирующая пространство, через которое перемещается текучая среда, должна обеспечивать постепенное расширение текучей среды. Резкое или быстрое расширение приведет к возмущению воздушного потока и образованию завихрений в зоне расширения. В этом случае воздушный поток может отделиться от расширяющейся поверхности, и возникнет неравномерность потока. Завихрения приводят к увеличению турбулентности и связанного с ней шума в воздушном потоке, что может быть нежелательно, особенно в бытовых приборах, таких как вентилятор.

Для получения постепенного расширения воздуха и постепенного снижения его скорости диффузор может быть выполнен с геометрическим расширением. В описанном выше устройстве конструкция диффузорного участка 46 позволяет избежать возникновения турбулентности и формирования завихрений в вентиляторе.

Воздушный поток, проходящий по диффузорной поверхности 50 и далее за диффузорный участок 46, может стремиться продолжать расширяться, как он расширялся в канале, образованном диффузорным участком 46. Влияние направляющего участка 48 на воздушный поток таково, что воздушный поток, выходящий из отверстия вентилятора, концентрируется или фокусируется в направлении пользователя или внутри помещения. Итоговым результатом является повышение охлаждающего эффекта для пользователя.

Сочетание усиления воздушного потока с плавным расширением и концентрированием, обеспечиваемыми диффузорным участком 46 и направляющим участком 48, создает плавный и менее турбулентный выходной поток по сравнению с выходным потоком вентилятора без диффузорного и направляющего участков 46 и 48.

Усиление и ламинарный характер создаваемого воздушного потока обеспечивает непрерывность воздушного потока, направляемого в сторону пользователя из сопла 1. В предпочтительном варианте осуществления изобретения расход воздуха, направляемого из вентилятора 100, составляет не менее 450 л/с, а предпочтительно находится в диапазоне от 600 до 700 л/с. Расход на расстоянии до 3 диаметров сопла (т.е. около 1000-1200 мм) от пользователя составляет около 400-500 л/с. Суммарный воздушный поток имеет скорость около 3-4 м/с. Более высокие скорости достигаются за счет уменьшения угла между поверхностью и осью X. Меньший угол обеспечивает более сфокусированный и направленный суммарный выходной воздушный поток. Такой воздушный поток выходит с более высокой скоростью, но с меньшим расходом. И наоборот, больший расход может быть достигнут за счет увеличения угла между поверхностью и осью. В этом случае скорость выходного воздушного потока снижается, а расход создаваемого потока увеличивается. Таким образом, характеристики вентилятора могут меняться за счет изменения угла между поверхностью и осью X.

Изобретение не ограничено приведенным выше подробным описанием. Для специалиста в данной области техники не составит труда разработать другие варианты конструкции. Например, вентилятор может иметь другую высоту или диаметр. Основание и сопло вентилятора могут иметь другую глубину, ширину и высоту. Вентилятор не обязательно должен устанавливаться на письменный стол, он может также быть выполнен с возможностью свободной установки или с возможностью крепления на стене или на потолке. Форма вентилятора может быть адаптирована для любого варианта установки и расположения с целью создания требуемого воздушного потока. Портативный вентилятор может иметь меньшее сопло, например диаметром 5 см. Это означает, что для создания воздушного потока через сопло может применяться электродвигатель или другое устройство перемещения воздуха, такое как любой тип нагнетателя или вакуумного устройства, которое может обеспечивать создание вентилятором воздушного потока в помещении. Электродвигатель может быть, например, асинхронным электродвигателем переменного тока или бесщеточным электродвигателем постоянного тока. Также вентиляторы могут содержать любое подходящее устройство перемещения воздуха, такое как насос или другое средство создания направленного потока текучей среды для создания воздушного потока. Электродвигатель может содержать такие элементы, как диффузор или вторичный диффузор, расположенный по потоку после электродвигателя для частичной компенсации потерь статического давления в корпусе электродвигателя и при перемещении воздуха через электродвигатель.

Возможна модификация выхода выпускного отверстия. Выход выпускного отверстия может быть выполнен более широким или более узким в широких пределах для максимального увеличения воздушного потока. Воздушный поток, выходящий из выпускного отверстия, может проходит по поверхности, такой как поверхность Коанда, либо воздушный поток может выпускаться через выпускное отверстие и направляться вперед от вентилятора без прохождения по прилегающей поверхности. Эффект Коанда может достигаться при помощи нескольких различных поверхностей, либо может использоваться сочетание нескольких внешних или внутренних элементов конструкции для достижения необходимого захвата воздуха и создания требуемого потока. Диффузорный участок может быть образован множеством участков и располагаться на нескольких различных участках с различной ориентацией, соответствующей различным требованиям к вентилятору и различным типам характеристик вентилятора. Эффект направления или концентрирования потока может быть достигнут несколькими различными способами, например, направляющий участок может иметь профилированную поверхность или может быть наклонен от центра сопла и оси Х или в сторону центра сопла и оси X.

Также могут быть выбраны другие формы сопла. Например, может использоваться сопло овальной формы, в виде одиночной полосы или линии, в форме блока. Вентилятор обеспечивает доступ к центральной части вентилятора, поскольку в ней отсутствуют лопасти. Это означает, что в отверстии, ограниченном соплом, возможна установка дополнительных элементов, таких как лампочка, часы или жидкокристаллический дисплей.

Кроме того, для облегчения перемещения и настройки положения сопла пользователем основание может быть выполнено с возможностью поворота или наклона.

Реферат

Изобретение относится к вентилятору, в частности к бытовому настольному, создающему циркуляцию и поток воздуха в комнате, офисе или другой бытовой среде, не имеющему лопастей в зонах входа и выхода потока. Безлопастной вентилятор для создания воздушного потока содержит сопло 1, установленное на основании 16, содержащем средство создания воздушного потока - крыльчатку 30 и диффузор 32, через сопло 1. Сопло 1 имеет внутренний канал 10 для приема воздушного потока от основания 16 и выпускное отверстие 12, через которое выпускается воздушный поток. Сопло 1 расположено вокруг оси и ограничивает отверстие 2, через которое снаружи вентилятора затягивается воздух воздушным потоком, выпускаемым из выпускного отверстия 12. Сопло 1 содержит поверхность, над которой расположено выпускное отверстие 12, для направления воздушного потока. Поверхность содержит диффузорный участок 46, удаляющийся от оси, и направляющий участок 48, расположенный по потоку после диффузорного участка 46 под углом к последнему. Группа изобретений направлена на создание компактного малошумного безопасного прибора. 2 н. и 26 з.п. ф-лы, 5 ил.

Формула