PL220478B1 - Wentylator promieniowy oddymiający - Google Patents

Description

Opis wynalazku

Przedmiotem wynalazku jest wentylator dachowy promieniowy oddymiający, znajdujący zastosowanie przede wszystkim w instalacjach zabezpieczenia przeciwpożarowego, ale także mogący spełniać funkcję wentylacji ogólnej. Wentylator przeznaczony jest, poza zadaniami wentylacji ogólnej, do usuwania dymu oraz powietrza o wysokiej temperaturze z pomieszczeń, w przypadku zaistnienia zagrożenia pożarowego.

Wentylatory oddymiające narażone są w warunkach pożarowych, w trakcie usuwania dymu oraz powietrza o wysokiej temperaturze na skrajnie trudne pod względem temperaturowym warunki pracy. Urządzenia te, umieszczone w powierzchniach dachowych, przeznaczone są do pracy w wysokiej temperaturze.

Te same wentylatory, w warunkach zwykłego użytkowania pomieszczeń spełniają funkcję wentylacji ogólnej. Głównym elementem roboczym w konstrukcjach wentylatorów promieniowych jest wirnik.

Znanych jest szereg rozwiązań konstrukcyjnych wentylatorów promieniowych, wyróżniających się konstrukcją wirnika. Według rozwiązania znanego z opisu polskiego wzoru użytkowego nr Ru 40637 przedstawiono wirnik wentylatora promieniowego, gdzie zaproponowano połączenie łopatek z tarczami bez użycia dodatkowych elementów złącznych. Wirnik według tego znanego rozwiązania ma w tarczy nośnej oraz w tarczy nakrywającej, otwory na liniach łukowatej, zaś łopatki zaopatrzone są w wypusty na swoich łukowatych krawędziach.

W innym rozwiązaniu znanym z polskiego opisu patentowego zgłoszenia nr P 348695 przedstawiono sposób chłodzenia napędowego silnika elektrycznego promieniowego wentylatora dachowego, zwłaszcza do przetłaczania czynników agresywnych chemicznie. Według tego znanego rozwiązania, na płycie nośnej, która ma w środku okrągły otwór oraz usztywniające centryczne stożkowe przetłoczenie, a na obrzeżu wywinięty pierścień, zamocowany jest silnik elektryczny. Na czopie silnika osadzona jest piasta do której zamocowany jest wirnik wentylatora. Do płyty nośnej przymocowana jest osłona silnika i pomiędzy tą osłoną w postaci czaszy kulistej z przetłoczeniami dolnej części a płytą nośną znajdują się otwory w kształcie pierścieni kołowych. Otwory te służą do przepływu powietrza chłodzącego silnik. Wszystkie elementy korpusu i obudowy wentylatora wykonane są z tworzyw sztucznych o dużej odporności na działanie czynników agresywnych chemicznie, bądź z metali i stopów odpornych na korozję.

Inne znane rozwiązanie wirnika wentylatora promieniowego przedstawiono w opisie patentowym polskiego zgłoszenia wynalazku nr P 380492. Według tego znanego rozwiązania, wirnik po stronie czynnej łopatek posiada nakładki przeciwścierne w formie kątownika, przyspawane po stronie czynnej do łopatek i do tarczy nośnej. Posiada również napoiny przeciwcierne położone na powierzchniach zewnętrznych obu ramion nakładek przeciwściernych.

Kolejne znane rozwiązanie przedstawiono w opisie patentowym zgłoszenia międzynarodowego nr WO 00/57064. Według tego znanego rozwiązania wirnik wentylatora promieniowego zawiera uformowane w osi piasty gniazdo w postaci nakrętki do zamocowania wirnika na osi silnika, przy czym wirnik uformowany jest z aluminium dla zapewnienia izolacji od innych elementów silnika napędowego.

W kolejnym rozwiązaniu znanym z opisu patentowego zgłoszenia międzynarodowego nr WO 03/041546 przedstawiono wentylator promieniowy podwójnego ssania. Według tego znanego rozwiązania dysk wirnika znajduje się pomiędzy dwoma zespołami łopatek, tak że powietrze jest zasysane po obu stronach tego dysku wirnika. Zmniejsza to zakłócenia przepływu powietrza oraz hałas i poprawia efektywność pracy wentylatora.

Wewnętrzne końce łopatek wirnika są tak ułożone aby skrócić długość cięciwy łopatek co prowadzi do dalszego zmniejszenia hałasu oraz odkształceń łopatek.

W kolejnym rozwiązaniu znanym z opisu patentowego zgłoszenia międzynarodowego nr WO 2011/148396, przedstawiono chłodzony wirnik do wentylatora promieniowego. Według tego znanego rozwiązania wirnik wentylatora osadzony jest na końcowym fragmencie wału napędowego silnika. Łopatki wirnika rozwijają się od zewnętrznej krawędzi wirnika do wewnątrz i przebiegają od centrum do krawędzi obwodowej tworząc kanały dla przepływu powietrza.

Znane wentylatory oddymiające mają zasadniczą konstrukcję podobną do zwykłych wentylatorów promieniowych, lecz ich wydajności oraz rodzaje materiałów konstrukcyjnych muszą spełniać znacznie wyższe wymagania, niż wentylatory przeznaczone do wentylacji ogólnej. Dotyczy to w zasadniczym stopniu problemu chłodzenia silnika napędowego wentylatora.

PL 220 478 B1

Zadaniem wynalazku jest opracowanie nowej konstrukcji dachowego wentylatora promieniowego oddymiającego, ze skutecznym chłodzeniem korpusu silnika powietrzem atmosferycznym.

Według wynalazku, wentylator promieniowy oddymiający zawiera wewnątrz obudowy wentylatora silnik napędowy z przekładnią wyjściową. Na wyjściowym wale napędowym osadzony jest wirnik z łopatkami. Silnik wraz z wirnikiem zamocowany jest wewnątrz obudowy. Wewnątrz obudowy wentylatora, wokół korpusu silnika znajduje się obwodowa przelotowa szczelina, przez którą przetłaczane jest poosiowe czerpane powietrze. Wlot powietrza czerpanego do wnętrza obudowy wentylatora znajduje się od strony wirnika, zaś wylot tego powietrza czerpanego znajduje się poza strofą tylnej pokrywy korpusu silnika.

Według wynalazku wentylator promieniowy charakteryzuje się tym, że wewnątrz obudowy wentylatora, wokół korpusu silnika znajduje się dodatkowa obudowa silnika z materiału izolowanego temperaturowo, gdzie do wnętrza tej obudowy silnika doprowadzony jest poprzez ścianę obudowy wentylatora króciec powietrza chłodzącego. Pomiędzy tarczą tylną wirnika, a krawędzią tej dodatkowej obudowy silnika znajduje się obwodowa szczelina. Na tarczy tylnej wirnika, po stronie przeciwnej do roboczych łopatek wirnika znajdują się co najmniej dwie łopatki chłodzenia.

Według wynalazku, w korzystnej wersji rozwiązania, łopatki chłodzenia zamocowane są na tarczy tylnej wirnika parami w układzie gwiaździstym.

W każdej parze przeciwległych łopatek chłodzenia jedna łopatka przebiega korzystnie po jednej stronie średnicy tej tarczy tylnej wirnika, zaś druga łopatka przebiega po drugiej stronie tej samej średnicy tej tarczy tylnej lecz po przeciwnej stronie tej tarczy, względem osi obrotu wirnika.

Według wynalazku przewidziano, że łopatki chłodzenia stanowią kątowniki zamocowane jednym ramieniem do tarczy tylnej wirnika.

W rozwiązaniu według wynalazku zaproponowano wydzielenie izolowanej termicznie przestrzeni wokół silnika napędowego wentylatora. Przestrzeń tę połączono z powietrzem zewnętrznym dodatkowym króćcem czerpania powietrza chłodzącego. Pomiędzy obudową tej wydzielonej, izolowanej przestrzeni wokół silnika wentylatora a tarczą tylną wirnika wentylatora pozostawiono odwodową szczelinę. Natomiast tę tarczę tylną wirnika wentylatora, na powierzchni od strony tej wydzielonej przestrzeni wokół silnika wentylatora, a więc po na powierzchni przeciwnej do powierzchni, do której mocowane są łopatki robocze wirnika, wyposażono w dodatkowe łopatki chłodzenia. Uzyskano dodatkowy efekt chłodzenia silnika wentylatora oraz oddzielono strefę przepływu powietrza czerpanego przez wirnik w zwykłym trybie roboczym, a więc w sytuacji zagrożenia pożarowego, przepływu powietrza o znacznej temperaturze, od tej wydzielonej strefy chłodzenia silnika wentylatora. Dodatkowy uzyskany efekt chłodzenia silnika polega na tym, że zaproponowane według wynalazku łopatki chłodzenia zamocowane na tarczy tylnej wirnika od strony silnika, wywołując podciśnienie w strefie czopa silnika, pobierają powietrze chłodzące poprzez zaproponowany króciec powietrza chłodzącego. Powietrze to zasysane jest poprzez wymienioną strefę chłodzenia wokół korpusu silnika, i wyrzucane jest poprzez wymienioną obwodową szczelinę, do głównego strumienia powietrza czerpanego przez łopatki robocze wirnika wentylatora, obniżając dodatkowo wysoką temperaturę tego powietrza w przypadku zadziałania wentylatora według wynalazku jako wentylatora oddymiającego lub pożarowego. Przeprowadzone badania rozwiązania według wynalazku pozwoliły stwierdzić ponad dwukrotny wzrost wskaźnika odporności ogniowej wentylatora według wynalazku, wyrażającego się czasem pracy wentylatora w warunkach zagrożenia pożarowego. W tego rodzaju warunkach pracy, o odporności ogniowej wentylatora decyduje bowiem czas pracy silnika napędowego.

Przedmiot wynalazku przedstawiony został w przykładzie wykonania na załączonym rysunku, na którym poszczególne figury przedstawiają:

Fig. 1 - widok wentylatora od strony wirnika.

Fig. 2 - widok wentylatora z boku na króciec poboru powietrza chłodzącego.

Fig. 3 - półwidok półprzekrój wentylatora płaszczyzną zgodną z osią symetrii wału napędowego silnika.

Fig. 4 - przekrój wirnika płaszczyzną zgodną z osią obrotu wirnika.

Fig. 5 - widok wirnika na tarczę przednią.

Fig. 6 - widok wirnika na tarczę tylną.

Jak to pokazano za rysunku fig. 1, wentylator promieniowy oddymiający zawiera wewnątrz obudowy 1 silnik napędowy 2. Na wyjściowym wale napędowym 3 osadzony jest za pośrednictwem piasty 4 wirnik 5 z łopatkami roboczymi 6. Silnik 2 wraz z wirnikiem 5 zamocowany jest wewnątrz obudowy 1. Wewnątrz obudowy 1 wentylatora, wokół korpusu silnika 2 znajduje się obwodowa przelotowa szcze4

PL 220 478 B1 lina 7, przez którą przetłaczane jest poosiowe czerpane powietrze. Wlot A powietrza czerpanego do wnętrza obudowy 1 wentylatora znajduje się od strony wirnika 5, zaś wylot B tego powietrza czerpanego znajduje się poza strefą tylnej pokrywy korpusu silnika 2. Pokazano to na rysunku fig. 3.

Na tym samym rysunku fig. 3, wewnątrz obudowy 1 wentylatora, wokół korpusu silnika 2 znajduje się dodatkowa obudowa 8 silnika 2. Dodatkowa obudowa 8 zawiera ściany z warstwą izolacji termicznej 9. Jak to pokazano na rysunku fig. 3 dodatkowa obudowa 8 zawiera warstwę 9 izolacji termicznej lub zawiera podwójne ściany z warstwą izolacji powietrznej.

Do wnętrza tej dodatkowej obudowy 8 silnika 2 doprowadzony jest poprzez ścianę obudowy 1 wentylatora oraz poprzez przelotową szczelinę 7, króciec 10 powietrza chłodzącego. Pomiędzy tarczą tylną 11 wirnika, a krawędzią 12 tej obudowy silnika znajduje się obwodowa szczelina 13. Na tarczy tylnej 11 wirnika 5, po stronie przeciwnej do roboczych łopatek 6 tego wirnika 5 znajdują się łopatki chłodzenia 15. W tym przykładzie wykonania, jak to pokazano na rysunku fig. 6, na tarczy tylnej 11 zamocowano dziesięć łopatek chłodzenia 15. Nie wyklucza się w innych przykładach wykonania wentylatora według wynalazku zamocowania na tarczy tylnej innej ilości łopatek chłodzenia 15.

Łopatki chłodzenia 15, jak to pokazano na rysunku fig. 6, zamocowane są na tarczy tylnej 11 wirnika 5 parami w układzie gwiaździstym. W każdej parze przeciwległych łopatek chłodzenia jedna łopatka 15.1 przebiega korzystnie po jednej stronie średnicy C tej tarczy tylnej 11, zaś druga łopatka przebiega po drugiej stronie tej samej średnicy C tej tarczy tylnej 11 wirnika 5. Dwie łopatki 15.1, 15.2 ułożone są po przeciwnych stronach tarczy 11 względem osi obrotu tej tarczy 11. W innych przykładach wykonania nie wyklucza się innego przykładowego usytuowania wymienionych łopatek chłodzenia 15. Według wynalazku przewidziano, że łopatki chłodzenia 15 stanowią kątowniki zamocowane jednym ramieniem 16 do tarczy tylnej 11 wirnika 5.

Na rysunku fig. 3 pokazano schematycznie obieg powietrza czerpanego oraz obieg powietrza chłodzącego wewnątrz obudowy wentylatora według wynalazku. Wlot powietrza czerpanego do szczeliny przelotowej 7 oznaczono jako A, natomiast wylot powietrza czerpanego z tej szczeliny 7 oznaczono jako B. Na tym samym rysunku fig. 3, wlot powietrza chłodzącego do króćca 10 oznaczono jako A1, zaś wylot tego powietrza chłodzącego oznaczono jako B1. Uwidoczniono tu, że powietrze chłodzące przepływa wewnątrz dodatkowej obudowy 8 silnika 2 w przeciwprądzie do powietrza czerpanego przepływającego w szczelinie przelotowej 7 pomiędzy obudową 1 wentylatora a dodatkową obudową 8 silnika 2. Oba strumienie powietrza łączą się na wyjściu z wirnika 5 na skutek działania łopatek roboczych 6 oraz łopatek chłodzenia 11 i przetłaczane są razem do wyjścia powietrza czerpanego B wraz z powietrzem chłodzącym B1.

Wykaz oznaczeń na rysunkach

1. Obudowa wentylatora.

2. Silnik napędowy.

3. Wał silnika.

4. Piasta.

5. Wirnik.

6. Łopatka robocza.

7. Szczelina przelotowa.

8. Dodatkowa obudowa silnika.

9. Izolacja termiczna.

10. Króciec powietrza chłodzącego.

11. Tarcza tylna wirnika.

12. Krawędź dodatkowej obudowy.

13. Obwodowa szczelina.

14. Tarcza przednia wirnika.

15. Łopatka chłodzenia.

16. Ramię kątownika łopatki chłodzenia.

A. Wlot powietrza czerpanego.

B. Wylot powietrza czerpanego.

C. Średnica tarczy tylnej wirnika.

Claims (4)

Zastrzeżenia patentowe

1. Wentylator promieniowy oddymiający zawierający wewnątrz obudowy wentylatora silnik napędowy, gdzie na wyjściowym wale napędowym osadzony jest wirnik, przy czym wewnątrz obudowy wentylatora, wokół korpusu silnika znajduje się obwodowa przelotowa szczelina, zaś wlot powietrza czerpanego do wnętrza obudowy znajduje się od strony wirnika, zaś wylot tego powietrza czerpanego znajduje się poza strefą korpusu silnika, znamienny tym, że wewnątrz obudowy (1) wentylatora, wokół korpusu silnika (2) znajduje się dodatkowa obudowa (8) silnika (2) z materiału izolowanego termicznie, gdzie do wnętrza tej dodatkowej obudowy (8) silnika (2) doprowadzony jest poprzez ścianę obudowy (1) wentylatora oraz przez szczelinę przelotową (7), króciec powietrza chłodzącego, (10) przy czym pomiędzy tarczą tylną (11) wirnika (5), a krawędzią (12) tej dodatkowej obudowy (8) silnika (2) znajduje się obwodowa szczelina (13), zaś na tej tarczy tylnej (11) wirnika (5), po stronie przeciwnej do łopatek roboczych (6) wirnika (5) znajdują się co najmniej dwie łopatki chłodzenia (15).

2. Wentylator promieniowy według zastrz. 1, znamienny tym, że łopatki chłodzenia (15) zamocowane są na tarczy tylnej (11) wirnika (5) parami w układzie gwiaździstym.

3. Wentylator promieniowy według zastrz. 1 albo 2, znamienny tym, że w każdej parze przeciwległych łopatek chłodzenia (15) jedna łopatka (15.1) przebiega po jednej stronie średnicy (C) tarczy tylnej (11) wirnika (5), zaś druga łopatka (15.2) przebiega po drugiej stronie tej samej średnicy (C) tej tarczy tylnej (11) wirnika (5), lecz po przeciwnej stronie tej tarczy (11) względem osi obrotu wirnika (5).

4. Wentylator promieniowy według zastrz. 3, znamienny tym, że łopatki chłodzenia (15) stanowią kątowniki zamocowane jednym ramieniem (16) do tarczy tylnej (11) wirnika (5).