Вентилирующее и перемешивающее устройство
Изобретение относится к установкам, позволяющим перемешивать воздух или жидкую среду и одновременно прогревать или охлаждать их и обеспечивает при своей работе увеличение мощности устройства. Этот результат достигается тем, что в вентилирующем и перемешивающем устройстве, содержащем канал для носителя тепла или холода, лопасти, привод этих лопастей, согласно изобретению часть канала для носителя тепла или холода выполнена в виде теплообменника, функционально связанного с приводом лопастей, как с частью этого канала. 5 з.п.ф-лы, 10 ил.
Вентилирующее и перемешивающее устройство относится к установкам, позволяющим перемешивать воздух в помещении или жидкую среду в емкости и одновременно прогревать или охлаждать их, и может найти широкое применение как в быту, так и в промышленности.
Известно вентилирующее устройство, содержащее лопасти, к которым подведен провод для среды под давлением, с реактивным принципом действия (патент №2128787 от 10 апреля 1999 г.).
Недостатком известного устройства является малая мощность вентилирующего устройства.
Целью предлагаемого изобретения является увеличение мощности вентилирующего и перемешивающего устройства.
Эта цель достигается путем установки в вентилирующее и перемешивающее устройство дополнительного привода полых лопастей, являющегося составной частью канала для среды под давлением, например для носителя тепла или холода, которым может быть воздух, пар, вода или био-глюколь.
Вентилирующее и перемешивающее устройство поясняется следующими чертежами.
Фиг.1 - принципиальная схема устройства, вертикальный разрез.
Фиг.2 - принципиальная схема привода с полыми лопастями, вертикальный разрез.
Фиг.3 - принципиальная схема привода со сплошными лопастями, вертикальный разрез.
Фиг.4 - принципиальная схема части привода со сплошными лопастями, вертикальный разрез.
Фиг.5 - принципиальная схема части привода с реактивными трубками и сплошными лопастями, вертикальный разрез.
Фиг.6 - принципиальная схема части привода с встроенным редуктором, вертикальный разрез.
Фиг.7 - принципиальная схема устройства с кольцевым теплообменником и бесконтактной связью ротора привода и вала лопастей.
Фиг.8 - принципиальная схема привода с бесконтактной связью ротора привода и вала лопастей.
Вентилирующее и перемешивающее устройство содержит канал 1 для среды под давлением, которая может быть носителем тепла или холода, например трубопровод или короб, соединенный со входом привода 2, например пневмопривода, гидропривода или парового привода, полый вал 3 которого соединен, например приварен к ним, с комлями полых лопастей 4, имеющих полости 5 и приводные отверстия 6 (фиг.1).
Окончание ротора 7 привода 2 может быть зафиксировано в направляющей втулке 8 с возможностью вращения вокруг своей оси, при этом втулка 8 закреплена на внутренней поверхности привода 2 при помощи распорок 9, например при помощи сварки. Противоположное окончание ротора 7 может быть жестко закреплено на торцевой заглушке 10, например приварено к ней. Заглушка 10 установлена с торца патрубка, представляющего собой полый вал 3 привода 2, например приварена к нему с возможностью совместного вращения, вблизи заглушки 10, в патрубке выполнены отверстия 12, расположенные во внутренней части корпуса привода 2. На окончании патрубка установлены полые лопасти 4, в которых выполнены полости 15 и со стороны задних кромок - приводные отверстия 16. Отверстия 12 через полости патрубка, полости 15 и приводные отверстия 16 соединяют внутреннюю полость привода 2 с окружающим пространством лопастей 14 (фиг.2).
Ротор 7 может быть зафиксирован в дополнительной втулке 17 с возможностью вращения вокруг своей оси, которая, как и противоположное окончание ротора 7, закреплена на корпусе привода 2 при помощи распорок 18, а окончание ротора 7 через муфту 19 может быть соединено со сплошным валом 20, на конце которого закреплена втулка 21, например, запрессовано на нем. На втулке 21 могут быть закреплены комли сплошных лопастей 22, например приварены к ней. На нижней части корпуса привода 2 может быть выполнен выступ 23 несколько меньшего диаметра этого корпуса, на конце которого установлен кольцевой козырек 24, например приварен к нему, а на валу 20 равного диаметра с козырьком 24 и с определенным зазором по отношению к нему закреплен кольцевой отбойник 25 при помощи фиксирущего болта 26, образующий с козырьком 24 кольцевую щель. В данном примере отбойник 25 в рабочем состоянии устройства вращается вместе с валом 20 (фиг.3).
Отбойник 25 может быть выполнен и станционарным в рабочем состоянии устройства, например втулка 17 может быть выполнена удлиненной формы и выходить за пределы козырька 24, на этой втулке с определенным зазором от козырька 24 закреплен и зафиксирован неподвижно при помощи болта 26 отбойник 25 (фиг.4).
Вместо отбойника 25 на валу 20 может быть установлена чашкообразная распределительная цилиндрическая обойма 27, например, при помощи сварки. К обойме 27 подсоединены реактивные трубки 28, например, при помощи сварки, окончания которых имеют загиб в противоположную сторону относительно направления их вращения в рабочем состояния устройства. Верхние края обоймы 27 расположены вплотную к выступу 23, в данном примере без козырька 24, но с возможностью совместного вращения с валом 20. В данном примере выступ 23 и обойма 27 в комплексе представляют собой ступицу, на которой установлены реактивные трубки 28 (фиг.5).
Ротор 7 при помощи муфты 29 может быть соединен с входным валом 30 редуктора 31, например шестеренчатого редуктора, установленным с определенным зазором от стенок привода, закрепленного при помощи штатива 32 в нем, например, при помощи сварки. Выходной вал 33 редуктора 31 может быть соединен с заглушкой 10 или с валом 20, например приварен к ним (фиг.6).
В разрыве канала 1 может быть установлен кольцевой теплообменник 34, т.е. часть канала 1 представляет собой плоский, полый, кольцеобразный воздуховод, трубопровод для жидкости или пара, при этом части канала 1 и теплообменник 34 соединены, например, при помощи сварки. Центр кольцевого теплообменника 34 может совпадать с осью привода 2. На выходе привода 2, после его ротора 7, может быть подсоединен отводящий провод 35 для среды под давлением, например трубопровод. Провод 35 может быть подсоединен к корпусу привода 2 при помощи сварки. Ротор 7 может быть соединен с диском 36 из магнитоактивного материала, например из стали 3, при помощи сварки. Диск 36 установлен в приводе 2 вблизи перегородки 37, при этом она выполнена из немагнитного материала, например из цветного металла или нержавеющей, хромосодержащей стали, или пластмассы и расположена в корпусе привода 2 ниже ввода в него канала 1. С противоположной стороны перегородки 37, вблизи нее, на круглой пластине 3 установлены магниты 38, например приклеены к ней. Пластина 39 закреплена на валу 20, например приварена к нему, а вал 20 зафиксирован с возможностью вращения вокруг своей оси в направляющей втулке 40, например в подшипнике, установленной в основании привода 2. Перегородка 37, разделяющая корпус привода 2 на две части, нижнюю, в которой размещены магниты 38, и верхнюю, в которой размещены диск 36 и ротор 7, может крепиться между фланцами 41, которые привариваются к обеим частям корпуса привода 2 (фиг.7 и 8).
Вентилирующее и перемешивающее устройство работает следующим образом.
Среда, например воздух, нагнетается, например, компрессором по каналу 1 в привод 2, в данном примере пневмопривод, проходя по нему, начинает вращать ротор 7, который в свою очередь начинает вращать патрубок вместе с лопастями 4, соединенными с патрубком. Далее воздух через отверстия 12 поступает в патрубок, через него в полости 15 лопастей 4 и с определенной силой выходит из отверстий 16, помогая вращению лопастей 4 при помощи реактивной силы, развиваемой реактивной струей воздуха.
При использовании кольцевого сопла, образованного козырьком 24 и отбойником 25, и сплошных лопастей воздух, проходя через привод 2 и вращая ротор 7, равномерно выходит в окружающую среду, одновременно вращая вал 20 с установленными на нем лопастями 22, перемешивая воздух, вентилируя его.
При использовании реактивных трубок 28 воздух, пройдя по приводу 2 и вращая ротор 7 с лопастями 22, попадает в обойму 27 и выходит через отверстия трубок 28, развивая реактивную силу, помогающую вращению лопастей 22.
При использовании редуктора 31 вращение ротора 7 передается патрубку или валу 20, а через них лопастям 4 или лопастям 22 через редуктор 31, который в основном используется как усилитель вращающего момента ротора 7, за счет уменьшения скорости вращения лопастей 4 или 22 по сравнению со скоростью вращения ротора 7. Это рентабельно при выполнении лопастей 4 или 22 значительных размеров, требующих большой мощности привода 2 и не требующих большой скорости их вращения. В этом случае носитель тепла или холода проходит по приводу 2 мимо редуктора 31 через зазор, выполненный между ним стенками привода.
Следует учесть, что среду - воздух, жидкость или пар - в целом можно назвать носителем тепла или холода.
При использовании кольцевого теплообменника 34 носитель тепла или холода сначала проходит через канал 1 в теплообменник 34, пройдя через него, отдает тепло или холод окружающей среде, а затем через канал 1 поступает в привод 2, расположенный в центре витка теплообменника 34, который может иметь вид сплющенной трубы. Пройдя через привод, воздух, жидкость или пар, как и в предыдущих примерах, начнет вращать ротор 7 с диском 36, который взаимодействует через перегородку 37 с магнитами 38, такую передачу можно назвать бесконтактной магнитной передачей, при помощи магнитного поля последних, а значит, начинает вращаться и пластина 39, на которой закреплены эти магниты, и вместе с пластиной вращается вал 20 с установленными на нем лопастями 22, которые распространяют тепло или холод от теплообменника 34 на значительные расстояния окружающего пространства. Отработанный носитель тепла или холода выходит из привода 2 по отводящему проводу 35. Такое исполнение устройства особенно хорошо подходит при использовании в качестве носителя тепла или холода токсичных газов, например продуктов сгорания газообразного или жидкого топлива, нагнетаемых по воздухопроводу, или использовании других носителей тепла или холода, например жидкости, воды или пара, подаваемых по тому же каналу 1, который для последнего случая выполняется в виде трубы, а привод 2 может быть выполнен гидравлическим или паровым. Следует заметить также, что корпус теплообменника 34 может быть гофрированным ввиду стандартности этого технического решения, гофры на чертеже не показаны.
Воздух, вода или пар в данном вентилирующем устройстве фактически являются носителями тепла или холода. Канал 1, теплообменник 34, привод 2, патрубок, лопасти 4, отводящий трубопровод 35 представляют собой составные части единого канала 1 для носителя тепла или холода.
Теплообменник 34 аксиально расположен относительно привода 2.
Дополнительно:
Фиг.9 - принципиальная схема части привода с редуктором до магнитной передачи, вертикальный разрез.
Фиг.10 - принципиальная схема части привода с редуктором после магнитной передачи, вертикальный разрез.
Соединение ротора 7 с диском 36 может осуществляться через редуктор 31. В этом примере ротор 7 через муфту 29 соединен с входным валом 30, а диск 36 закреплен непосредственно на выходном валу 33, например приварен к нему (фиг.9).
Соединение пластины 39 с валом 20 может осуществляться через редуктор 31. В этом примере пластина 39 непосредственно закреплена на входном валу 30, например приварена к нему, а вал 20 через муфту 29 соединен с выходным валом 33 (фиг.10).
При размещении, по меньшей мере, части вентилирующего и перемешивающего устройства, например его лопастей 4 или 22, теплообменника 34, в жидкую среду, находящуюся, например, в технологической емкости, оно превращается в перемешивающее, прогревающее или охлаждающее жидкую среду устройство.
1. Вентилирующее и перемешивающее устройство, содержащее канал для носителя тепла или холода, лопасти, привод этих лопастей, отличающееся тем, что часть канала для носителя тепла или холода выполнена в виде теплообменника, функционально связанного с приводом лопастей, как с частью этого канала.
2. Вентилирующее и перемешивающее устройство по п.1, отличающееся тем, что привод кинематически связан с полыми лопастями, являющимися частью канала для носителя тепла или холода.
3. Вентилирующее и перемешивающее устройство по п.1, отличающееся тем, что привод кинематически связан со сплошными лопастями.
4. Вентилирующее и перемешивающее устройство по п.1, отличающееся тем, что теплообменник выполнен кольцевой формы и аксиально расположен к приводу лопастей.
5. Вентилирующее и перемешивающее устройство по п.1, отличающееся тем, что ротор привода лопастей кинематически связан с лопастями через бесконтактную магнитную передачу.
6. Вентилирующее и перемешивающее устройство по п.1, отличающееся тем, что привод лопастей является составной частью канала для носителя тепла или холода, являющееся его движущей силой и тепловой энергией для окружающей среды устройства.
