Волновой вентилятор

 

Изобретение относится к области аэрогидродинамики, а именно к вентиляторам. Волновой вентилятор, преобразующий механическую энергию двигателя в кинетическую энергию плоской струи волнообразными колебаниями, содержит размещенную внутри короба поворотную плоскость, кромки которой связаны с помощью парного кривошипно-шатунного механизма с двигателем, причем кривошипы расположены друг к другу под углом, не превышающим 180^o. Волновой вентилятор может применяться в качестве силовой установки на летательных аппаратах, что придает им возможность вертикального взлета и посадки. 2 ил.

Изобретение относится к области аэрогидродинамики, в частности к вентиляторам.

Известно устройство (Европейский патент 0043877 A1 F 04 D 33/00 20.01.82) для вытеснения текучих сред. В устройстве отсутствует механизм управления движением штоков. Лопатка движется с остановками кромок. Для предотвращения обратного перетекания в проходной канал встроены перегородки и клапаны.

В заявляемом изобретении лишние перегородки и клапаны в проходном канале отсутствуют, а лопасть движется плавно без остановок.

Также известен насос (авт. св. СССР N 1822469 A3 F 04 D 33/00 35/00 15.06.93), в котором рабочая пластина совершает волнообразные колебания под действием кривошипа и шатуна, жестко закрепленного в середине пластины.

Недостатком насоса является: пластина движется еще и по окружной траектории и крепление пластины к шатуну только в одной точке значительно снижает надежность устройства.

В заявляемом изобретении пластина колеблется поперек хода струи и под воздействием двух шатунов: возникновению побочных колебаний препятствует шарнирная тяга 7.

Известен ветродвигатель (авт. св. N1240949), применяемый для преобразования кинетической энергии ветра в механическую энергию двигателя. Но ветродвигатель применяется по другому назначению и имеет низкий КПД, т.к. поворотная плоскость колеблется в ничем не ограниченном окружающем пространстве. Для повышения КПД волнообразно колеблющаяся поворотная плоскость (1) помещена в короб (8), что и является существенным отличием от ветродвигателя.

Наиболее близким устройством, выбранным в качестве прототипа, является вентилятор для лесосушильных камер (а.с. СССР N 234232, Мкл. F 04 D 25/08). Этот вентилятор имеет недостатки, а именно кривошипно-шатунная передача воздействует только на одну кромку лопастей и оптимальный КПД получается только на резонансной частоте колебания лопастей, причем частота устанавливается вручную.

Заявляемый вентилятор имеет вместо колебательного контура вторую кривошипно-шатунную передачу, соединенную с другой кромкой поворотной плоскости так, что между кривошипами имеется угол ϕ не более 180^o, а КПД имеет постоянную величину в широком диапазоне частот колебаний поворотной плоскости.

На фиг. 1 изображен вентилятор, общий вид.

На фиг. 2 - то же, вид сверху.

Вентилятор содержит поворотную плоскость 1 и связанную с ней и валом 2 двигателя кривошипно-шатунную передачу 3, 5. Волновой вентилятор также дополнительно содержит вторую кривошипно-шатунную передачу 4, 6, и кривошипы 3 и 4 обеих передач расположены друг к другу под углом ϕ, не превышающим 180^o, а шатуны 5 и 6 соединены с краями поворотной плоскости 1. Шарнирная тяга 7 соединена с кромкой поворотной плоскости 1. Поворотная плоскость 1 размещена внутри короба 8 с открытыми противоположными окнами прямоугольной формы.

Вращение вала двигателя 2 через кривошипно-шатунные передачи 3, 5 и 4, 6 заставляет поворотную плоскость 1 совершать волнообразные колебательные движения между стенками короба. Одной стороной плоскость нагнетает, а другой всасывает воздух. В момент изменения направления движения плоскости воздух движется по инерции. Движение воздуха в вентиляторе не меняет направления и направлено вдоль оси потока поперек колебаниям поворотной плоскости.

Волнообразные колебания создают прямоточную плоскую струю, а помещение поворотной плоскости внутри короба значительно повышает КПД вентилятора.

В результате вышеперечисленного заявляемый нагнетатель претендует на особый тип и может быть назван волновым.

Волновой вентилятор может применяться в авиационной технике в качестве силовой установки летательного аппарата, а также в других областях техники, где требуется плоская струя вместо круглой.

Расчет основных технических характеристик волнового вентилятора без учета КПД ведется по формулам: 1. Скорость струи - V = 2 · b · n (м/с); 2. Скоростной напор струи - P = ( ρ · V²)/2 (кг/м²); 3. Перекачиваемый объем - L = a · l · V (м³/с); 4. Требуемая мощность двигателя - N = ( ρ · V³ · a· 1)/150 (л.с.), где b - хорда поворотной плоскости (м); n - частота колебаний поворотной плоскости (Гц); ρ- массовая плотность воздуха (кг · с²/м⁴); a - толщина струи (м); l - длина поворотной плоскости (м).

Формула изобретения

Волновой вентилятор, содержащий поворотную плоскость, связанную с валом двигателя кривошипно-шатунной передачей, отличающийся тем, что вентилятор дополнительно содержит вторую кривошипно-шатунную передачу, причем кривошипы обеих передач расположены друг к другу под углом ϕ, не превышающим 180^o, а поворотная плоскость размещена внутри короба с окнами в его противоположных стенках для формирования плоской струи воздуха.

РИСУНКИ

Рисунок 1, Рисунок 2