Корпус (14) воздуходувной машины, вентилятора, насоса или турбины (11), причем корпус (14) содержит ротор (12), взаимодействующий с текучей средой, проходящей через корпус (14), причем корпус (14) содержит кожух, направляющий поток текучей среды, взаимодействующей с ротором (12), причем ротор (12) содержит по меньшей мере одну лопасть, взаимодействующую с текучей средой и либо приводящую в движение текучую среду, либо приводимую в движение текучей средой, причем кожух выполнен такой формы, что она способствует созданию вихревого движения текучей среды через корпус (14).

 

(57) Реферат / Формула:
(14) воздуходувной машины, вентилятора, насоса или турбины (11), причем корпус (14) содержит ротор (12), взаимодействующий с текучей средой, проходящей через корпус (14), причем корпус (14) содержит кожух, направляющий поток текучей среды, взаимодействующей с ротором (12), причем ротор (12) содержит по меньшей мере одну лопасть, взаимодействующую с текучей средой и либо приводящую в движение текучую среду, либо приводимую в движение текучей средой, причем кожух выполнен такой формы, что она способствует созданию вихревого движения текучей среды через корпус (14).

 

---

WO 2005/073561
PCT/AU2005/000116
КОРПУС ДЛЯ ЦЕНТРИФУГАЛЬНЫХ ВЕНТИЛЯТОРОВ, НАСОСОВ ИЛИ
ТУРБИН
Область изобретения
Настоящее изобретение относится к корпусу или камере для вентилятора, для перемещения воздуха, насоса для создания потока текучей среды, либо генератора вращательного момента, реагирующего на поток текучей среды, наподобие, турбины. В частности, оно относится к усовершенствованному корпусу для подобного аппарата с целью повышения эффективности подобных устройств.
Уровень техники
Центрифугальные вентиляторы, воздуходувные машины, насосы, турбины и тому подобные устройства составляют почти половину ежегодно производимых в мире вентиляторов, насосов и турбин. Подобные вентиляторы или насосы используют для создания повышенного давления при меньшем потоке текучей среды, относительно аксиальных импеллеров либо вентиляторов. Их широко используют там, где необходимо обеспечить указанные параметры. Также их преимущественно применяют там, где вследствие различных монтажных ограничений невозможно использовать аксиальный вентилятор. К примеру отечественные вытяжные вентиляторы требуют более сильного потока текучей среды, при относительно низком перепаде давлений. В таком случае обычно подходит аксиальный вентилятор. Однако во многих случаях центрифугальный вентилятор используют для того, чтобы повернуть траекторию потока под прямым углом, чтобы попасть в полость стены или кровли. Аксиальный вентилятор не подойдет к полости без потери эффективности. Другой пример, во многих зданиях вытяжной трубопровод выхлопных газов составляет всего 3-4 дюйма в диаметре. Непрактично устанавливать эффективный аксиальный вентилятор с высокой пропускной способностью в такой маленькой трубе.
WO 2005/073561
PCT/AU2005/000116
При том, что центрифугальные вентиляторы использовались на протяжении долгого времени, мало внимания уделялось конструированию корпуса, в котором расположен ротор. Там, где изучают проблемы эффективности и шума, внимание конструктора сосредоточено главным образом на импеллере.
Исторически подобные корпуса не были оптимизированы для:
1. Уменьшения торможения потока текучей среды;
2. Уменьшения шума;
3. Регулирования соотношения давления/потока.
Кроме того, корпуса типичных центрифугальных вентиляторов, насосов турбин и подобных устройств заставляют поступающую текучую среду резко вращаться перед выходом из корпуса. Подобные формы уменьшают эффективность устройства в целом, часто вызывая значительную турбулентность.
В более раннем изобретении заявителя "Устройство для управления потоком текучей среды", опубликованном как WO 03058228, заявитель отметил пользу, которую можно извлечь, если дать возможность текучей среде течь так, как она течет в природе.
Сущность изобретения
Таким образом изобретение относится к корпусу воздуходувной машины, вентилятора, насоса или турбины, причем корпус содержит ротор и удерживает ротор с возможностью вращения вокруг центральной оси, указанный ротор содержит ряд радиальных лопастей, установленных на центральной втулке, установленной в корпусе с возможностью вращения, корпус имеет противоположные торцевые стенки, между которыми установлен ротор с возможностью вращения, причем по меньшей мере'одна стенка содержит отверстие, имеющее общий центр с центральной осью,
WO 2005/073561
PCT/AU2005/000116
указанное отверстие включает вход, причем корпус содержит боковую стенку, расположенную между торцевыми стенками, форма которой обеспечивает свободное пространство вокруг траектории вращения внешней окружности ротора, указанное пространство имеет выход, выполненный практически по касательной к траектории вращения, причем вращение ротора вызывает поток текучей среды через корпус от входа к выходу, причем внутренняя поверхность корпуса ограничивает пространство, кривизна которого в целом соответствует кривизне логарифмической спирали, которая соответствует Золотому Сечению, что способствует вихревому течению текучей среды в сторону выхода.
В соответствии с предпочтительным признаком изобретения, поперечные сечения пространства между траекторией вращения и внутренней поверхностью корпуса выполнены постоянно увеличивающимися по траектории вращения с максимальной площадью поперечного сечения у выхода, причем изменение площади поперечного сечения в значительной степени соответствует Золотому Сечению.
В соответствии с предпочтительным признаком изобретения, отверстие расположено с соответствующей боковой стороной ротора.
В соответствии с предпочтительным признаком изобретения, внутренняя поверхность корпуса, ограниченная торцевыми стенками и боковой стенкой задает непрерывную поверхность, с кривизной в значительной степени соответствующей кривизне логарифмической спирали, которая соответствует Золотому Сечению.
В соответствии с предпочтительным признаком изобретения, кривизна выполнена в плоскости, поперечной центральной оси.
В соответствии с предпочтительным признаком изобретения, кривизна также выполнена в плоскости, параллельной центральной оси.
WO 2005/073561
PCT/AU2005/000116
В соответствии с предпочтительным признаком изобретения, степень кривизны в плоскости, поперечной центральной оси, отличается от степени кривизны, в плоскости, параллельной центральной оси.
В соответствии с предпочтительным признаком изобретения, внутренняя поверхность ограничивает пространство, в значительной степени спиральной формы, в котором спираль имеет кривизну, соответствующую кривизне логарифмической спирали, которая в значительной степени соответствует Золотому Сечению.
В соответствии с предпочтительным признаком изобретения, внутренняя поверхность корпуса в значительной степени соответствует форме раковины, относящейся к роду Trochus.
В соответствии с предпочтительным признаком изобретения, ротор должен являться центрифугальным ротором.
В соответствии с предпочтительным признаком изобретения, ротор должен являться аксиальным ротором.
В соответствии со следующим аспектом, изобретение представляет собой воздуходувную машину, вентилятор, насос или турбину с корпусом и ротором, причем корпус содержит ротор и удерживает ротор с возможностью вращения вокруг центральной оси, указанный ротор содержит ряд радиальных лопастей, установленных на центральной втулке, установленной в корпусе с возможностью вращения, корпус имеет противоположные торцевые стенки, между которыми установлен ротор с возможностью вращения, причем по меньшей мере одна стенка содержит отверстие, имеющее общий центр с центральной осью, указанное отверстие включает вход, причем корпус имеет боковую стенку, расположенную между торцевыми стенками, форма которой обеспечивает свободное пространство вокруг траектории вращения внешней окружности ротора, указанное
WO 2005/073561
PCT/AU2005/000116
пространство имеет выход, выполненный практически по касательной к траектории вращения, причем вращение ротора вызывает поток текучей среды через корпус от входа к выходу, причем внутренняя поверхность корпуса ограничивает пространство, кривизна которого в целом соответствует кривизне логарифмической спирали, которая соответствует Золотому Сечению, что способствует вихревому течению текучей среды в сторону выхода и рабочие поверхности радиальных лопастей имеют кривизну, в целом соответствующую кривизне логарифмической спирали, которая соответствует Золотому Сечению.
Изобретение будет более понятно из нижеследующего описания ряда конкретных вариантов его осуществления.
Краткое описание чертежей
В описании имеются ссылки на прилагаемые чертежи, где:
Фиг. 1 изометрическое схематическое изображение стандартного
центрифугального вентилятора, известного из уровня техники.
Фиг. 2 графическая иллюстрация формы Золотого Сечения.
Фиг. 3 вид вентилятора в изометрии в соответствии с первым вариантом
осуществления;
Фиг. 4 вид вентилятора сверху по Фиг. 3;
Фиг. 5 вид вентилятора с частичным вырезом по Фиг. 3;
Фиг. 6 вид вентилятора с частичным вырезом в соответствии со вторым
вариантом осуществления;
Фиг. 7 вид вентилятора в изометрии по Фиг. 6, пунктирной линией иллюстрирующий нахождение ротора внутри корпуса;
Фиг. 8 схематический разрез вентилятора в соответствии с третьим вариантом осуществления;
Фиг. 9 вид вентилятора в разобранном состоянии в изометрии в соответствии с четвёртым вариантом осуществления;
WO 2005/073561
PCT/AU2005/000116
Фиг. 10 вид вентилятора в изометрии в соответствии с пятым вариантом осуществления;
Фиг. 11 вид сверху на вентилятор, изображенный на Фиг. 10;
Фиг. 12 вид вентилятора в изометрии в соответствии с шестым вариантом
осуществления;
Фиг. 13 вид сбоку вентилятора, изображенного на Фиг. 12.
Подробное описание предпочтительного варианта осуществления
Каждый из вариантов осуществления представляет собой корпус вентилятора, насоса либо турбины, или подобного устройства, обеспечивающий эффективную траекторию потока текучей среды. В дальнейшем в настоящем описании термин "вентилятор" будет использован в общем по отношению к любому вентилятору, насосу, турбине или аналогичному устройству. Там, где встречается ссылка на вентилятор, приводящий в движение поток текучей среды, необходимо понимать, что такое раскрытие также включает в себе ситуацию, когда поток текучей среды приводит в движение ротор турбины или аналогичное устройство.
Для того, чтобы понять отличия от уровня техники, полезно описать ключевые признаки корпусов, обычно используемых для центрифугальных вентиляторов. Пример схематически проиллюстрирован на Фиг. 1, иллюстрирующей ключевые признаки типичного устройства корпуса 1 для центрифугального вентилятора. Обычно такой корпус 1 повторяет форму спирали в двух измерениях. Обычно он включает пару плоских панелей 3 и 4, расположенных на некотором расстоянии параллельно друг другу и скрепленных по периметру торцевой панелью 5, образованной из плоского листа. Так образуются углы 6 на пересечении верхней панели 3 и торцевой панели 5 и похожим образом между нижней панелью 4 и торцевой панелью 5. такие углы вызывают нежеланную турбулентность в текучей среде, протекающей в корпусе.
WO 2005/073561
PCT/AU2005/000116
Форма спирали подразумевает наличие пространства между внутренней поверхностью и воображаемой поверхностью вращения внешних краев лопастей ротора. Следует учитывать, что глубина этого пространства постепенно увеличивается от минимума до максимума при развороте угла в 360 градусов. В области максимальной глубины предусмотрено выходное отверстие для вывода текучей среды.
Каждый из вариантов осуществления относится к корпусу вентилятора, обеспечивающему эффективную траекторию потока текучей среды в этом корпусе. Такие вентиляторы включают ротор, в котором обычно предусмотрено множество лопаток или лопастей, хотя возможно существование ротора с одной лопастью. Конфигурация лопаток обычно обеспечивает наружный или радиальный компонент, ускоряющий текучую среду, или, если речь идет о турбине, текучая среда отклоняется, чтобы обеспечить радиальный компонент силы, приложенной к лопатке, и, в связи с этим, отклонение текучей среды от прямого направления, включая радиальный компонент.
Природа предлагает превосходные варианты оптимизации линий потока, уменьшения торможения и снижения шума. Ни одна поверхность, известная из биологии, выросшая естественным образом или размытая для оптимизации потоков, не имеет заостренных углов и не поворачивает текучую среду под прямым углом, а обычно повторяет форму вихревого движения, созданного в соответствии с трехмерной равноугольной спиралью или спиралью в соответствии с Золотым Сечением. Лежащая в основе этой спирали геометрия также заложена в конструкции птичьего яйца, улитки и морской раковины.
Эти спирали и вихри в большинстве подчиняются математической прогрессии, известной под названием Золотого Сечения или Последовательности Фибоначчи.
WO 2005/073561
PCT/AU2005/000116
Каждый из вариантов осуществления, по большей части, служит для того, чтобы дать возможность текучим средам двигаться естественным образом, уменьшая, таким образом, неэффективность, являющуюся результатом турбулентности и трения, которые обычно возникают корпусах центрифугальных вентиляторов. Известные технологии, как правило, не
следовали природным тенденциям потоков текучей среды.
Было установлено, что характерным для потока текучей среды является то, что когда возникает вихревое движение потока, то такой поток текучей среды в целом не турбулентный, что в результате ведет к уменьшению отрыва потока или кавитации. Общим для всех вариантов осуществления изобретения является то, что предложенные корпусы способствуют созданию вихревого потока при прохождении текучей среды через корпус. Также было установлено, что вихревое движение возникает в том случае, когда конфигурация корпуса соответствует двухмерной или трехмерной спирали. В дальнейшем было выявлено, что подобное вихревое движение имеет склонность оптимизироваться в тех местах, где кривизна спирали соответствует практически или по большей части Золотому Сечению или Отношению. Особенностью каждого из вариантов осуществления является то, что соотношение внутренних поверхностей, образующих корпус, создают кривизну, принимающую двухмерную или трехмерную форму, приближенную к вихревым линиям или линиям встречающихся в природе вихрей. Обычным видом такой формы является логарифмическая спираль. Кроме того, было установлено, что производительность вариантов осуществления будет оптимизироваться там, где кривизна поверхностей корпуса практически или по большей части соответствует характеристикам Золотого Сечения или Отношения. Также было выявлено, что производительность оптимизируется в том случае, если любое изменение площади поперечного сечения траектории потока текучей среды также практически или по большей части соответствует характеристикам Золотого Сечения или Отношения.
WO 2005/073561
PCT/AU2005/000116
Также было выявлено, что поток текучей среды более эффективен, если поверхности, по которым протекает текучая среда, имеют кривизну, практически или по большей части соответствующую Золотому Сечению. В результате уменьшения уровня турбулентности, возникающей в текучей среде во время ее прохождения через подобный вентилятор, корпус, в соответствии с различными вариантами исполнения, может быть использован для пропускания текучей среды с меньшим шумом и износом, а также с большей эффективностью, чем это ранее было возможно при стандартном корпусе с эквивалентными размерными характеристиками.
Большая часть внутренних поверхностей корпусов каждого из вариантов осуществления, описанных здесь, в основном сконструированы в соответствии с Золотым Сечением или Отношением, и, следовательно, особенностью каждого из вариантов осуществления является то, что корпуса обеспечивают траектории потока текучей среды спиралевидную форму, которая соответствует по большей части характеристикам равноугольника либо Золотого Сечения или Отношения. Характеристики Золотого Сечения проиллюстрированы на Фиг. 2, где изображена развертка спиральной кривой в соответствии с Золотым Сечением или Отношением. Так как спираль раскручивается, то порядок возрастания радиуса кривой, при замерах на радиусах, отстоящих на равные углы (например E,F,G,H,I и J), постоянен. Это может быть проиллюстрировано посредством треугольного представления каждого радиуса между каждой последовательностью, соответствующей формуле a:b=b:a+b, что приблизительно соответствует отношению 1:0,618, и является постоянным на всем протяжении кривой.
Данное изобретение может, в качестве альтернативы, иметь корпус для прохождения потока в форме улитки или морской раковины, которая может быть логарифмической, но не соответствовать Золотому Сечению. Несмотря на то, что эта форма не является оптимальной и не соответствует трехмерному Золотому Сечению, она все равно обеспечит большую
WO 2005/073561
PCT/AU2005/000116
производительность в применении по сравнению со стандартными конструкциями.
Первым вариантом осуществления является сборка вентилятора, как показано на Фиг. 3-5. Сборка вентилятора 11 включает в себя ротор 12 вентилятора, содержащий множество лопаток 13; ротор 12 выполнен таким образом, чтобы приводиться во вращение посредством электрического двигателя, не показанного на рисунке. Двигатель вентилятора установлен в корпусе 14, имеющим вход 16 и выход 17.
Корпус 14 имеет вихреобразную форму, по меньшей мере, ей обладают внутренние поверхности, имеющие сходство с формой моллюска, относящегося к роду Trochus. Эта форма в значительной степени соответствует линиям потока вихря. Следует учесть, что внутренняя поверхность соответствует показанной на чертежах внешней поверхности, хотя у реального вентилятора форма внешней поверхности как таковая, не оказывает влияния на производительности вентилятора, и вполне может отличаться от формы внутренней поверхности. Действительно, корпус может быть сконструирован с внутренним кожухом, представляющим собой элемент, выполненный отдельно от внешней поверхности, и надо принять во внимание, что в тех случаях, когда осуществляется такая конструкция, именно внутренние поверхности отдельного кожуха должны соответствовать описанным здесь принципам.
В первом варианте осуществления корпус состоит из двух частей, 18 и 19. Первая из них является входной частью 18, которая включает в себя вход 16, а также обеспечивает устройства монтажа (не изображены на рисунке) для крепления двигателя вентилятора, к которому крепится ротор 12 вентилятора. Входная часть 18 также играет роль кожуха, окружающего внешние края лопаток 13 ротора 12, и обеспечивает зазор 22 между внутренней поверхностью 21 входной части 18 и воображаемой поверхностью касания внешними кромками 23 лопаток 13 во время вращения
WO 2005/073561
PCT/AU2005/000116
ротора 12. Как можно видеть на Фиг. 5, ширина зазора увеличивается от минимального значения 25 до максимального, подобно соответствующему изменению ширины зазора в стандартном центрифугальном вентиляторе. Однако, в отличие от стандартного центрифугального вентилятора, это увеличение зазора сопровождается смещением оси траектории потока текучей среды от области вращения ротора в первой части 18 по направлению к выходу 17.
Вторую часть корпуса 14 составляет выходной кожух 19, являющийся продолжением траектории потока из первой части. В выходном кожухе 19, внутренняя поверхность кожуха 19 продолжает расширяться, в то время как траектория потока смещается аксиально. В результате, обеспечивается траектория потока текучей среды, имеющая в целом вихревую форму, что заставляет текучую среду принимать структуру вихревого потока, проходя сквозь корпус 14, как показано пунктирной линией 27 на Фиг. 5. Такая структура потока обладает большей эффективностью и производит меньше шума, чем в сопоставимом стандартном вентиляторе. Кроме того, закрученная в вихревом потоке, текучая среда может быть принуждена изменить траекторию в сторону поперечного направления, относительно поступающего потока, без резкой и турбулентной перемены направления потока. Это также повышает производительность и уменьшает шум.
Как упоминалось ранее, в то время как корпус, обладающий в значительной степени вихреобразной внутренней формой, обеспечивает значительные улучшения в области достижения большей производительности и снижении шума, преимущества могут быть оптимизированы, путем придания корпусу вихреобразной формы, наподобие трехмерной равноугольной спирали или спирали "Золотого Сечения". Внутренние поверхности такой формы корпуса должны образовывать кривизну, соответствующую Золотому Сечению. Эта форма будет соответствовать природным тенденциям потока текучих сред, таким образом, еще более повышая производительность.
WO 2005/073561
PCT/AU2005/000116
Следует принять во внимание, что выполнение конструкции корпуса из двух частей нацелено только на обеспечение простоты изготовления, сборки и эксплуатации. Две части такого корпуса могут быть скреплены друг с другом при помощи разъемного стягивающего приспособления наподобие защелки (не изображена на рисунке), либо могут иметь фланцы, штифтовое соединение, либо другое подходящее средство соединения.
Во втором варианте осуществления, как показано на Фиг. 6 и 7, первый вариант осуществления адаптирован таким образом, что корпус 31 можно изготавливать цельным, к примеру, поточной формовкой. В другом варианте, корпус может включать в себя более двух частей.
Фиг. 8 изображает третий вариант выполнения вентилятора 41, включающего ротор 42, имеющий единственную лопатку 43, удлиненной винтообразной формы. Ротор 42 расположен внутри также удлиненного корпуса 44, который, тем не менее, имеет вихревую форму. Рассматривается вариант, что подобная конструкция может подходить для более вязких текучих сред или иных текучих материалов.
При том, что корпус, выполненный в соответствии с первым и вторым вариантами осуществления, обеспечивает повышенную производительность с роторами, выполненными с широким диапазоном лопаток различных форм, следует принять во внимание, что производительность вентилятора в сборе также будет зависеть от формы ротора. Установлено, что производительность может в дальнейшем повышаться в том случае, если сам ротор выполнен таким образом, чтобы обеспечивать движение потока в соответствии с законами природы. Подобный ротор раскрыт в одновременно поданной заявке "Ротор вихревого потока". Следует понимать, что такой ротор предназначен для обеспечения формирования вихревого потока, и при условии придания ему должной формы вместе с корпусом в соответствии с первым и вторым вариантами осуществления, возможно достижение оптимальных производительных характеристик.
WO 2005/073561
PCT/AU2005/000116
В свете вышеописанного можно установить, что корпус в соответствии с первым и вторым вариантами осуществления обеспечит повышение производительности при использовании центрифугального ротора. Как упоминалось в отношении Фиг. 5, можно заметить, что создание радиальной составляющей течения в потоке текучей среды заставляет текучую среду вытекать наружу вращаясь, принимая вид вихревого потока. Не столь очевидно, что применение корпуса из первого варианта осуществления с аксиальным вентилятором также обеспечит определенное повышение производительности, но это было установлено. Кажется, что применение корпуса, легко обеспечивающего вихревой поток, также фактически способствует созданию вихревого потока. Таким образом данное изобретение предполагает возможность использования указанного корпуса с аксиальным ротором.
Данное открытие привело к дальнейшему усовершенствованию. Лопатки ротора, который можно использовать внутри корпуса первого варианта осуществления, могут быть профилированы таким образом, что их форма будет представлять собой нечто среднее между аксиальным и центрифугальным ротором. Как упоминалось ранее, рабочие характеристики аксиального и центрифугального ротора различны: аксиальный ротор способствует интенсивному потоку при низком давлении, в то время как центрифугальный ротор обеспечивает слабый поток при высоком давлении. При выборе ротора с промежуточной характеристикой, производительность вентилятора можно "подогнать" для более точного соответствия его применению. Точную конструкцию корпусу также можно "придать" таким образом, чтобы имела место полная совместимость с выбранным ротором, в целях дальнейшего повышения характеристик. Такая гибкость ранее не предусматривалась. Теперь конструктор может приступать к разработке проекта, зная, что он сможет должным образом спроектировать вентилятор, соответствующий стоящей перед ним задаче, а не приспосабливать не
WO 2005/073561
PCT/AU2005/000116
совсем подходящий вентилятор, выбранный в связи с физическими ограничениями.
Кроме того, было выявлено, что сложная кривизна корпуса вышеописанных вариантов осуществления обладает жесткостью и структурной прочностью, значительно превышающими аналогичные свойства плоских панелей, применяемых в стандартных корпусах и, таким образом, существует возможность изготовления подобных корпусов из более легких и тонких материалов. Тем не менее, присущая жесткость, в сочетании с отсутствием турбулентности внутри потока текучей среды также снижает шум - основную проблему стандартных корпусов. Корпусы из плоских панелей вибрируют, стучат, резонируют и усиливают шум. Корпус, согласно вариантам выполнения уменьшает вибрацию, стук, резонанс и усиление шума.
Хотя полагают, что вентилятор с высокой производительностью можно получить, сконструировав корпус трехмерной вихревой формы, как описано в отношении первого варианта осуществления, тем не менее бывают случаи, когда применять подобную форму непрактично. Наиболее вероятным может быть такой случай, где вентилятор используют в существующем устройстве, ранее имевшим стандартный центрифугальный вентилятор. Тем не менее, значительных улучшений можно достичь, включив в конструкцию стандартного центрифугального вентилятора принципы устройства, раскрытые в первом варианте осуществления.
Фиг. 9 иллюстрирует четвертый вариант осуществления, содержащий корпус 51, выполненный с возможностью размещения в нем ротора 52 вентилятора, выполненного как можно более соответствующим раскрытым выше принципам. Как показано в данном варианте осуществления, форма корпуса имеет некое сходство со стандартным корпусом, показанном на Фиг. 1, но изменена таким образом, чтобы соответствовать принципам протекания естественного потока. Этот вентилятор имеет форму, соответствующую двухмерной логарифмической спирали, соответствующей Золотому
WO 2005/073561
PCT/AU2005/000116
Отношению. Более того, внутренние поверхности изогнуты в соответствии с кривизной Золотого Сечения. Было выявлено, что подобная конфигурация обеспечивает значительный рост производительности по сравнению со стандартным корпусом, показанным на Фиг. 1.
Фиг. 10 и 11 иллюстрируют пятый вариант осуществления вентилятора, в котором очень практично реализованы характерные особенности четвертого варианта осуществления изобретения. Как показано на Фиг. 10 и 11, вентилятор включает в себя корпус 61, состоящий из двух половинок, первой половины 62 и второй половины 63, каждая из которых имеет соответствующую спиралевидную форму. Первая половина 62 снабжена расположенным посередине круглым входным отверстием 63 и опорным элементом 64 для крепления вала 65 двигателя 66 вентилятора. Вторая половина 63 содержит соответствующий опорный элемент для крепления двигателя 66. Первая половина 62 и вторая половина 63 имеют соответствующие фланцы 67 вдоль всего периметра с прорезями 68, что облегчает их крепление болтами или другими подобными соединительными средствами (не изображенными на рисунке). Двигатель 66 вращает импеллер 69, имеющий лопатки 70, закрепленные на валу 65 двигателя.
Соединенные вместе первая и вторая половины обеспечивают пространство для текучей среды в промежутке между внутренними поверхностями корпуса и воображаемой поверхностью касания с внешними краями лопаток 13 во время вращения импеллера 69. Это пространство увеличивается от минимума, находящегося на отметке "А", до максимума, расположенного на соседней отметке "В". На максимальной отметке "В" в корпусе находится выходное отверстие 71, поперечное к плоскости вращения импеллера, лежащей в той же плоскости, что и ось. При эксплуатации выпускной воздуховод 72 (как показано пунктирными линиями) обычно крепится к выходному отверстию для вывода текучей среды из корпуса.
WO 2005/073561
PCT/AU2005/000116
Существенно, что стенки двух половинок создают кривизну, практически соответствующую Золотому Сечению. Эта кривизна должна быть выполнена таким образом, чтобы придавать текучей среде в пространстве спиралевидное, вихревое движение. В результате, снижается торможение потока текучей среды в этом пространстве. Данное уменьшение торможения минимизирует вибрацию, резонанс, встречное давление, турбулентность, стук, шум и расход энергии; в то же время производительность повышается, по сравнению со стандартным вентилятором типа изображенного на Фиг. 1.
Также было обнаружено, что преимуществом будет являться, если данное пространство будет возрастать логарифмически в соответствии с Золотым Сечением.
Пятый вариант осуществления можно далее усовершенствовать. Шестой вариант осуществления, изображенный на Фиг. 12 и 13, содержит соответствующий монтажный кронштейн 75. В остальном данный вариант осуществления является идентичным пятому варианту осуществления, и, следовательно, на чертежах, использованы те же номера ссылок , что и при описании пятого варианта осуществления.
По всему тексту описания, если только контекст не подразумевает иного, слово "включать" либо его варианты наподобие "включает" или "включающий" означают включение определенного элемента или группы элементов, но не исключение любого другого элемента или группы элементов.
WO 2005/073561
PCT/AU2005/000116
ФОРМУЛА ИЗОБРЕТЕНИЯ (измененная на международной стадии по ст.34 РСТ)
1. Корпус воздуходувной машины, вентилятора, насоса или турбины, содержащий ротор и удерживающий ротор с возможностью вращения вокруг центральной оси, указанный ротор содержит ряд радиальных лопастей, установленных на центральной втулке, установленной в корпусе с возможностью вращения, корпус имеет противоположные торцевые стенки, между которыми установлен ротор с возможностью вращения, причем по меньшей мере одна стенка содержит отверстие, имеющее общий центр с центральной осью, указанное отверстие включает вход, причем корпус содержит боковую стенку, расположенную между торцевыми стенками, форма которой обеспечивает свободное пространство вокруг траектории вращения внешней окружности ротора, указанное пространство имеет выход, выполненный практически по касательной к траектории вращения, причем вращение ротора вызывает поток текучей среды через корпус от входа к выходу, причем внутренняя поверхность корпуса ограничивает пространство, кривизна которого в целом соответствует кривизне логарифмической спирали, которая соответствует Золотому Сечению, что способствует вихревому течению текучей среды в сторону выхода.
2. Корпус воздуходувной машины, вентилятора, насоса или турбины по п. 1, в котором поперечные сечения пространства между траекторией вращения и внутренней поверхностью корпуса выполнены постоянно увеличивающимися по траектории вращения с максимальной площадью поперечного сечения у выхода, причем изменение площади поперечного сечения в значительной степени соответствует Золотому Сечению.
3. Корпус воздуходувной машины, вентилятора, насоса или турбины по п. 1 или 2, в котором отверстие расположено с соответствующей боковой стороной ротора.
4. Корпус воздуходувной машины, вентилятора, насоса или турбины по любому из п.п. 1-3, в котором внутренняя поверхность корпуса, ограниченная торцевыми стенками и боковой стенкой задает непрерывную поверхность, с
WO 2005/073561
PCT/AU2005/000116
кривизной в значительной степени соответствующей кривизне логарифмической спирали, которая соответствует Золотому Сечению.
5. Корпус воздуходувной машины, вентилятора, насоса или турбины по п. 4, в котором кривизна выполнена в плоскости, поперечной центральной оси.
6. Корпус воздуходувной машины, вентилятора, насоса или турбины по п. 5, в котором кривизна также выполнена в плоскости, параллельной центральной оси.
7. Корпус воздуходувной машины, вентилятора, насоса или турбины по п. 6, в котором величина кривизны в плоскости, поперечной центральной оси, отличается от величины кривизны, в плоскости, параллельной центральной оси.
8. Корпус воздуходувной машины, вентилятора, насоса или турбины, по любому из п.п. 4-7, в котором внутренняя поверхность ограничивает пространство, в значительной степени спиральной формы, в котором спираль имеет кривизну, соответствующую кривизне логарифмической спирали, которая в значительной степени соответствует Золотому Сечению.
9. Корпус воздуходувной машины, вентилятора, насоса или турбины по любому из п.п. 1-8, в котором внутренняя поверхность корпуса в значительной степени соответствует форме раковины, относящейся к роду Trochus.
10. Корпус по любому из п.п. 1-9, в котором ротор представляет собой центрифугальный ротор.
11. Корпус, по любому из п.п. 1-4, в котором ротор представляет собой аксиальный ротор.
12. Воздуходувная машина, вентилятор, насос или турбина, с корпусом и ротором, причем корпус содержит ротор и удерживает ротор с возможностью вращения вокруг центральной оси, указанный ротор содержит ряд радиальных лопастей, установленных на центральной втулке, установленной в корпусе с возможностью вращения, причем корпус имеет противоположные торцевые стенки, между которыми установлен ротор с возможностью вращения, причем по меньшей мере одна стенка содержит отверстие,
WO 2005/073561
PCT/AU2005/000116
имеющее общий центр с центральной осью, указанное отверстие включает вход, причем корпус имеет боковую стенку, расположенную между торцевыми стенками, форма которой обеспечивает свободное пространство вокруг траектории вращения внешней окружности ротора, указанное пространство имеет выход, выполненный практически по касательной к траектории вращения, причем вращение ротора вызывает поток текучей среды через корпус от входа к выходу, причем внутренняя поверхность корпуса ограничивает пространство, кривизна которого в целом соответствует кривизне логарифмической спирали, которая соответствует Золотому Сечению, что способствует вихревому течению текучей среды в сторону выхода и рабочие поверхности радиальных лопастей имеют кривизну, в целом соответствующую кривизне логарифмической спирали, которая соответствует Золотому Сечению.
13. Корпус воздуходувной машины, вентилятора, насоса или турбины по существу такой как описан в данной заявке со ссылкой на приложенные чертежи.
14. Воздуходувная машина, вентилятор, насос или турбина по существу такие как описаны в данной заявке со ссылкой на приложенные чертежи.
WO 2005/073561
PCT/AU2005/000116
1/13
(УРОВЕНЬ ТЕХНИКИ)
WO 2005/073561
PCT/AU2005/000116
3/13
WO 2005/073561
PCT/AU2005/000116
4/13
PCT/AU2005/000116
WO 2005/073561
5/13
WO 2005/073561
6/13
PCT/AU2005/000116
WO 2005/073561
PCT/AU2005/000116
7/13
WO 2005/073561
PCT/AU2005/000116
9/13
WO 2005/073561
PCT/AU2005/000116
WO 2005/073561
PCT/AU2005/000116
11/13
WO 2005/073561
PCT/AU2005/000116
WO 2005/073561
PCT/AU2005/000116
13/13