Струйный вентилятор и транспортное средство, содержащее такой вентилятор
Описан вентилятор (10a, 10b, 10c, 10d 10e, 10f, 10g, 10h), содержащий первый элемент (11) передачи, выполненный с возможностью связывания текучей средой с источником (120, 121, 123, 203, 405, 410, 412) первичного воздушного потока (F1) и образующий первый проход (12) для первичного воздушного потока (F1); первое выпускное отверстие (19), принимающее первую аликвоту первичного воздушного потока (F1) из первого прохода (12); первую поверхность (20) Коанда, на которую первое выпускное отверстие (19) направляет первую аликвоту; и первое отверстие (14), связанное текучей средой с первым выпускным отверстием (19), через которое проходит первая аликвота, выходящая из первого выпускного отверстия (19), и вторичный воздушный поток (F2); причем вентилятор (10a, 10b, 10c, 10d 10e, 10f, 10g, 10h) содержит второй элемент (30) передачи, связанный текучей средой с первым элементом (11) передачи и образующий внутри себя второй проход (32) для второй аликвоты первичного воздушного потока (F1), и содержит: второе выпускное отверстие (35), принимающее вторую аликвоту из второго прохода (32), и вторую поверхность (36) Коанда, на которую второе выпускное отверстие (35) направляет вторую аликвоту. 2 н. и 14 з.п. ф-лы, 8 ил.
ПЕРЕКРЕСТНАЯ ССЫЛКА НА РОДСТВЕННЫЕ ЗАЯВКИ
Настоящая патентная заявка испрашивает приоритет европейской патентной заявки № 18215862.6, поданной 24 декабря 2018 года, полное описание которой включено в настоящий документ путем ссылки.
ОБЛАСТЬ ТЕХНИКИ, К КОТОРОЙ ОТНОСИТСЯ ИЗОБРЕТЕНИЕ
Настоящее изобретение относится к вентилятору.
Настоящее изобретение также относится к транспортному средству, содержащему такой вентилятор.
Выражение «транспортное средство» в настоящем описании означает летательный аппарат, военно-морское или железнодорожное транспортное средство и, в более общем смысле, любой движущийся объект.
Предпочтительно транспортное средство представляет собой летательный аппарат.
УРОВЕНЬ ТЕХНИКИ
Вентиляторы, обычно называемые «безлопастными», известны, например, из патентной заявки EP-B-2191142, и по существу содержат:
приводной электродвигатель, вращающий вентилятор для создания первичного воздушного потока; и
кольцевой канал передачи, связанный текучей средой с вентилятором и образующий центральное отверстие.
Канал передачи содержит внутренний проход для первичного воздушного потока, создаваемого вентилятором, кольцевое выпускное отверстие и поверхность Коанда, также имеющую кольцевую форму и расположенную смежно с выпускным отверстием.
В частности, канал передачи содержит радиально внутреннюю стенку и радиально внешнюю стенку, образующую кольцевое выпускное отверстие.
Кольцевое выпускное отверстие имеет сужающуюся форму в направлении выхода канала передачи, ограниченного радиально внутренней стенкой и радиально внешней стенкой.
Поверхность Коанда расположена так, что первичный воздушный поток, выходящий из кольцевого выпускного отверстия, направляется на указанную поверхность Коанда.
Первичный воздушный поток создает пониженное давление на участке всасывания вентилятора, усиливаемое эффектом Коанда и создающее вторичный воздушный поток, который увлекается первичным воздушным потоком, в особенности, из выходной области.
Вторичный воздушный поток проходит через центральное отверстие канала передачи и сливается с первичным воздушным потоком, что увеличивает общий воздушный поток, перемещаемый вентилятором.
Согласно замыслу заявки EP-B-219142 вентилятор предназначен для бытового применения, и поперечное сечение всасывания вентилятора и, следовательно, первичного потока, а также поперечное сечение нагнетания указанного вентилятора находятся в одной среде.
Таким образом, механическая энергия вентилятора по существу приводит только к увеличению кинетической энергии первичного и вторичного воздушных потоков.
В связи с этим в отрасли имеется необходимость увеличения напора вышеописанного вентилятора, чтобы он мог передавать первичный и вторичный потоки между двумя разными средами с соответствующими разными уровнями давления.
Это необходимо для того, чтобы можно было использовать вышеуказанный вентилятор на летательном аппарате, для которого характерны среды с разными значениями давления.
Также в отрасли имеется необходимость оптимизации флюидодинамического поведения первичного воздушного потока перед выпускным отверстием канала передачи для повышения эффективности и бесшумности указанного вентилятора.
Что касается авиационной отрасли, вентиляторы традиционного типа широко используются во множестве областей применения, например, для охлаждения электронного оборудования, двигателя и трансмиссии.
В частности, в авиационной отрасли имеется необходимость уменьшения риска отказа вентилятора, что может привести к выходу из строя компонентов.
Фактически, такие отказы могут оказывать непосредственное влияние на безопасность полета летательного аппарата вследствие того, что фрагменты, выбрасываемые на высокой скорости, могут повредить оборудование летательного аппарата, или вследствие перегрева вентилируемого оборудования.
В качестве альтернативы в авиационной отрасли вместо традиционных вентиляторов используются струйные насосы.
Однако для струйных насосов характерен значительный уровень шума и неоптимальная эффективность.
В связи с этим в авиационной отрасли имеется необходимость вентиляторов, легко устанавливаемых в вышеуказанных областях применения и отличающихся низкими уровнями вибрации и шума, высокими уровнями безопасности и надежности, а также ограниченным весом, стоимостью и энергопотреблением.
Это необходимо для того, чтобы снизить уровни вибрации и шума, которые испытывают пассажиры в салоне, увеличить грузоподъемность летательного аппарата и уменьшить уровни загрязнения, производимого летательным аппаратом.
В документах US-B-2488467, US-B-3795367, US-B-3885891, US-B-8356804 и US-A-2018/0223876 описаны вентиляторы известных типов.
В документе US-A-3047208 описан вентилятор согласно ограничительной части пункта 1 формулы изобретения.
СУЩНОСТЬ ИЗОБРЕТЕНИЯ
Задачей настоящего изобретения является разработка вентилятора, удовлетворяющего по меньшей мере одно из вышеуказанных требований простым и экономически эффективным образом.
Вышеуказанная задача решается настоящим изобретением, поскольку оно относится к вентилятору по пункту 1 формулы изобретения.
Настоящее изобретение также относится к транспортному средству по пункту 13 формулы изобретения.
КРАТКОЕ ОПИСАНИЕ ЧЕРТЕЖЕЙ
Для лучшего понимания настоящего изобретения ниже описан предпочтительный вариант выполнения в качестве неограничивающего примера и со ссылкой на приложенные чертежи, на которых:
Фиг. 1 представляет собой вид в перспективе транспортного средства, такого как вертолет, содержащего вентилятор в соответствии с настоящим изобретением;
Фиг. 2 представляет собой вид в перспективе вентилятора, показанного на Фиг. 1;
Фиг. 3 представляет собой увеличенный вид в разрезе некоторых деталей вентилятора, показанного на Фиг. 1 и 2;
Фиг. 4 представляет собой вид в разрезе вдоль линии IV-IV, показанной на Фигуре 2, вентилятора, показанного на Фиг. 2 и 3;
Фиг. 5 представляет собой схему системы кондиционирования воздуха в кабине и пассажирском салоне для транспортного средства, содержащего вентилятор, показанный на Фиг. 2-4;
Фиг. 6 представляет собой схему системы охлаждения отсека бортового оборудования для транспортного средства, содержащего вентилятор, показанный на Фиг. 2-4, и блока охлаждения с воздушным циклом;
Фиг. 7 представляет собой схему системы, содержащей теплообменник и вентилятор, показанный на Фиг. 2-4; и
Фиг. 8 представляет собой схему системы, содержащей пару отсеков бортового оборудования и пару вентиляторов, показанных на Фиг. 2-4, один из которых связан текучей средой с линией отбора воздуха из компрессора газотурбинной системы транспортного средства.
НАИЛУЧШИЙ ВАРИАНТ ВЫПОЛНЕНИЯ ИЗОБРЕТЕНИЯ
Со ссылкой на Фигуру 1 ссылочная позиция 1 обозначает транспортное средство.
Под выражением «транспортное средство» в настоящем описании понимается любая самоходная машина, в частности, наземное, воздушное, морское транспортное средство.
Предпочтительно транспортное средство 1 представляет собой летательный аппарат, в проиллюстрированном случае - вертолет.
Вертолет 1 по существу содержит фюзеляж 2, несущий винт 3, расположенный над фюзеляжем 2, и рулевой хвостовой винт 5.
Фюзеляж 2 содержит с противоположных сторон носовую часть 6 и хвостовую балку 4, поддерживающую рулевой хвостовой винт 5.
Вертолет 1 дополнительно содержит
группу безлопастных вентиляторов 10a, 10b, 10c, 10d, 10e, 10f, 10g, 10h (Фиг. 2-8); и
один или более источников, предназначенных для подачи в вентиляторы 10a, 10b, 10c, 10d, 10e, 10f, 10g, 10h соответствующих первичных воздушных потоков F1.
Как более подробно описано ниже в настоящем описании, работа каждого вентилятора 10a, 10b, 10c, 10d, 10e, 10f, 10g, 10h определяет всасывание вторичного потока F2 из соответствующей среды 15 всасывания.
Вентилятор 10a, 10b, 10c, 10d, 10e, 10f, 10g, 10h также подает первичный и вторичный потоки F1, F2 в соответствующую среду 16 нагнетания.
Вентиляторы 10a, 10b, 10c, 10d, 10e, 10f, 10g, 10h идентичны друг другу, поэтому далее в настоящем описании описан только один вентилятор 10a, 10b, 10c, 10d, 10e, 10f, 10g, 10h.
В частности, вентилятор 10a, 10b, 10c, 10d, 10e, 10f, 10g, 10h проходит вокруг оси А.
Вентилятор 10a, 10b, 10c, 10d, 10e, 10f, 10g, 10h по существу содержит:
канал 11 передачи, кольцеобразно проходящий вокруг оси A и образующий проход 12 для первичного потока F1; и
пару отверстий 41, 42, продолжающихся в радиальном направлении и предназначенных для связывания текучей средой канала 11 передачи с одним или более источниками первичного потока F1, отличными от указанного вентилятора 10a, 10b, 10c, 10d, 10e, 10f, 10g, 10h.
Канал 11 передачи дополнительно образует кольцевое отверстие 14 относительно оси А.
Отверстие 14 отделяет среду 15 всасывания вентилятора 10 от среды 16 нагнетания указанного вентилятора 10.
В частности, среды 15, 16 отличаются друг от друга.
Предпочтительно среды 15, 16 имеют разные уровни давления.
Канал 11 передачи, в частности, содержит стенку 17 и стенку 18, противоположные друг другу.
Стенка 17 имеет преимущественно внешнюю радиальную протяженность относительно стенки 18 и отогнута в радиально внутреннем положении к указанной стенке 18 на выпускном отверстии 19.
Стенки 17, 18 образуют между собой выпускное отверстие 19 канала 11 передачи.
Выпускное отверстие 19 связано текучей средой с проходом 12 и отверстием 14 для выхода первой аликвоты первичного потока F1 из прохода 12 в указанное отверстие 14.
Канал 11 передачи дополнительно содержит поверхность 20 Коанда, на которую выпускное отверстие 19 направляет первичный поток F1 на выходе из прохода 12.
Первичный воздушный поток F1 прилипает к поверхности 20 благодаря эффекту Коанда и создает пониженное давление на поверхности 20, что вызывает вторичный воздушный поток F2. Последний увлекается первичным воздушным потоком F1 через отверстие 15 в направлении среды 16 нагнетания.
В проиллюстрированном случае поверхность 20 Коанда образована стенкой 18.
Предпочтительно стенки 17, 18 параллельны друг другу на выпускном отверстии 19.
Другими словами, толщина выпускного отверстия 19 по существу постоянна.
Вентилятор 10a, 10b, 10c, 10d, 10e, 10f, 10g содержит дополнительный кольцевой канал 30 передачи, связанный текучей средой с каналом 11 передачи и образующий проход 32 для дополнительной аликвоты первичного потока F1; причем канал 30 передачи, в свою очередь, содержит:
пару выпускных отверстий 35, связанных текучей средой с проходом 32 для передачи дополнительной аликвоты первичного потока F1 из прохода 12 в отверстие 14; и
пару поверхностей 36 Коанда, на которых выпускное отверстие 35 направляет первичный поток F1 на выходе из прохода 12.
Канал 30 передачи кольцеобразно проходит вокруг оси А.
Первичный воздушный поток F1 создает пониженное давление на поверхности 36, что вызывает вторичный воздушный поток F2, который увлекается первичным воздушным потоком F1 через отверстие 15 в направлении среды 16 нагнетания.
В частности, вентилятор 10a, 10b, 10c, 10d, 10e, 10f, 10g, 10h содержит пару радиальных каналов 40, расположенных между каналами 11, 30 передачи.
В частности, каналы 40 связаны текучей средой с проходами 12, 32 каналов 11, 30 передачи.
В данном случае каналы 40 полностью образуют стенку 18.
Канал 30 передачи, в частности, содержит (Фиг. 3):
радиально внешнюю стенку 46;
радиально внутреннюю стенку 47; и
стенку 48, образованную осевым участком 49, расположенным между стенками 46, 47, и парой стенок 50, 51, соответственно радиально внутренней и внешней, которые являются криволинейными и выступают относительно стенки 47.
В проиллюстрированном случае стенка 46 соединена, в частности, выполнена за одно целое, с каналами 40.
Одно из выпускных отверстий 35 образовано стенкой 46 и стенкой 50, а другое - стенкой 47 и стенкой 51.
Поверхности 36 Коанда образованы стенками 46, 47.
В частности, канал 30 передачи расположен соосно с каналом 11 передачи и окружен указанным каналом 11 передачи.
Канал 30 передачи дополнительно содержит сопло 38, связанное текучей средой с проходами 12, 32 и расположенное внутри отверстия 14 соосно с осью А.
В частности, сопло 38 расположено внутри канала 30 передачи в радиальном направлении.
Сопло 38 расположено на оси А.
В показанном варианте выполнения сопло 38 не является соплом Коанда.
Кроме того, канал 30 передачи содержит пару радиальных каналов 80, расположенных с соответствующих противоположных радиальных сторон сопла 38.
Каждый канал 80 связан текучей средой с соответствующим каналом 40 и соответствующими выпускными отверстиями 35 на одном радиальном конце и с соплом 38 на другом конце.
Предпочтительно сопло 38 выбрасывает количественно остаточную аликвоту первичного потока F1, текущего в проход 32, непосредственно в направлении, параллельном оси A. В одном варианте выполнения сопло 38 выбрасывает только остаточную аликвоту первичного потока F1, не выбрасывая вторичный воздушный поток F2.
В показанном варианте выполнения сопло 38 сужается относительно направления перемещения количественно остаточной аликвоты указанного первичного потока F1 через него.
Предпочтительно каждый канал 11, 30 передачи содержит (Фиг. 3) стенку 37, расположенную внутри соответствующего прохода 12, 32.
В частности, каждая стенка 37 продолжается перпендикулярно оси A, кольцеобразно вокруг оси А и снабжена группой отверстий 39, равномерно разнесенных в радиальном направлении относительно оси А.
Стенка 37 канала 11 передачи расположена между стеками 17, 18.
Стенка 37 канала 30 передачи расположена между участком 49 и стенкой 46 и между участком 49 и стенкой 47.
Отверстия 39 предназначены для максимального уменьшения уровня турбулентности первичного потока F1 из-за перемещения в каналах 11, 30 передачи перед соответствующими выпускными отверстиями 19, 35.
В проиллюстрированном случае отверстия 39 имеют четырехугольную, или многоугольную, или круглую форму.
В частности, каналы 11, 30 передачи имеют форму симметричных аэродинамических профилей, предпочтительно имеющих угол крепления от 0 до 20 градусов.
Предпочтительно вентилятор 10a, 10b, 10c, 10d, 10e, 10f, 10g, 10h содержит пару обратных клапанов 43, 44, расположенных вдоль отверстий 41, 42 и предназначенных для предотвращения нежелательного возврата первичного потока F1 в источники указанного первичного потока F1.
Предпочтительно вентилятор 10a, 10b, 10c, 10d, 10e, 10f, 10g, 10h содержит перегородку 45, расположенную вдоль одного из отверстий 41, 42 и предназначенную для создания локального падения давления вдоль соответствующего отверстия 41, 42. Перегородка 45 актуальна, если соответствующее отверстие 41, 42 связано текучей средой с источником высокого давления.
Отверстие 14 имеет форму круглого венца.
Со ссылкой на Фиг. 5 схематически проиллюстрирована система 100 кондиционирования салона 101 и кабины 102 вертолета 1.
Система 100 по существу известна и описана в объеме, необходимом для понимания настоящего изобретения.
Система 100 по существу содержит:
блок 103 генерации горячего воздуха для салона 101 и кабины 102;
холодильный блок 104, термически связанный с салоном 101;
холодильную группу 105, термически связанную с кабиной 102;
контур 106, осуществляющий непрерывную циркуляцию воздуха в салоне 101, термически связанный с блоком 104 и связанный текучей средой с блоком 103; и
контур 107, осуществляющий непрерывную циркуляцию воздуха в кабине 102, термически связанный с блоком 105 и связанный текучей средой с блоком 103.
Группа 103 по существу содержит линию 110 для текучей среды, в которую может подаваться воздушный поток, отводимый от системы 111 двигателя вертолета 1.
В частности, система 111 двигателя содержит пару газотурбинных групп, каждая из которых образована по существу компрессором 112 и турбиной 113. Линия 110 для текучей среды связана текучей средой с компрессором 112.
Вентилятор 10a расположен вдоль линии 110 для текучей среды для подачи первичного и вторичного потоков F1, F2 в группы 104, 105.
В частности, среда 15 всасывания первичного потока вентилятора 10a представляет собой внешнюю среду 108, а среда 16 нагнетания вентилятора 10b представляет собой линию 110 для текучей среды.
Система 100 дополнительно содержит вентилятор 120, связанный текучей средой с каналом 11 передачи вентилятора 10a и предназначенный для образования источника первичного потока F1.
Вентилятор 120 всасывает первичный поток F1 из внешней среды 108.
Группы 104, 105 образуют замкнутый контур 120, через который проходит хладагент, предназначенный для описания термодинамического цикла, известного как цикл сжатия пара.
В частности, группы 104, 105 содержат:
линию 117 для текучей среды, по которой проходит воздух, взятый из внешней среды 108;
пару соответствующих испарителей 114, 115, расположенных вдоль соответствующих контуров 106, 107 и предназначенных для отвода тепла от воздуха, проходящего в указанном контуре 106, 107, и повторной подачи в салон 101 и кабину 102 соответственно; и
общий конденсатор 116, образующий теплообменник, термически связанный с линией 117 для текучей среды.
В частности, хладагент испаряется в испарителях 114, 115 и конденсируется в конденсаторе 116.
Воздушный поток, текущий по линии 117 для текучей среды, охлаждает конденсатор 116, что способствует конденсации хладагента в конденсаторе 116 и термодинамической эффективности цикла, выполняемого хладагентом.
Условно система 100 содержит:
вентилятор 10b, расположенный вдоль линии 117 для текучей среды и имеющий соответствующее отверстие 14, через которое проходит линия 117 для текучей среды;
вентилятор 10c, расположенный вдоль контура 106 в положении между салоном 101 и испарителем 114; и
вентилятор 10d, расположенный вдоль контура 107 в положении между кабиной 102 и испарителем 115.
Другими словами, линия 117 для текучей среды, контур 106 и контур 107 определяют среды 15 всасывания вторичного потока F2 соответствующих вентиляторов 10b, 10c, 10d и среды 16 нагнетания первичного потока F1 и вторичного потока F2 соответствующих вентиляторов 10b, 10c, 10d.
Система 100 содержит группу вентиляторов 121, 122, 123, связанных текучей средой соответственно с проходами 12 соответствующих вентиляторов 10b, 10c, 10d.
Вентиляторы 121, 122, 123 образуют источник первичного потока F1 для соответствующих вентиляторов 10b, 10c, 10d.
Вентиляторы 121, 122, 123 всасывают первичный поток F1 из внешней среды 108.
Со ссылкой на Фигуру 6 схематически проиллюстрирована система 200 охлаждения отсека 201 бортового оборудования, т.е. области, в которой расположено электронное оборудование, установленное в вертолете 1, содержащая вентилятор 10e.
В частности, система 200 работает посредством воздушного цикла, который по существу известен и описан только в отношении опционального воздушно-водяного сепаратора 205, питаемого указанной системой 200.
Система 200 дополнительно содержит вентилятор 203.
Вентилятор 203 и предпочтительно воздушно-водяной сепаратор 205 связаны текучей средой с отверстиями 41, 42 и образуют источники первичного потока F1 для вентилятора 10e.
В частности, среда 15 всасывания вторичного потока F2 вентилятора 10e образована средой 202 снаружи вертолета 1, а среда 16 нагнетания первичного и вторичного потоков F1, F2 вентилятора 10 образована указанным отсеком 201 бортового оборудования.
Отсек 201 бортового оборудования, в свою очередь, связан текучей средой со средой 202 посредством группы отверстий 208, в проиллюстрированном случае двух отверстий.
На Фиг. 7 схематически показан сужающийся канал 300, установленный в вертолете 1 и расположенный после концентрированного падения 302 давления, например, теплообменника или воздушного фильтра 303, или электрического воздухонагревателя для подачи горячего воздуха в салон 101 и кабину 102, если нельзя использовать горячий воздух от двигателя.
Вентилятор 10f установлен вдоль канала 300 так, что отверстие 14 соосно с указанным каналом 300.
Источник первичного потока F1 представляет собой дополнительный вентилятор, который не проиллюстрирован, но абсолютно аналогичен вентилятору 120, 121, 122, 123, и/или воздушно-водяной сепаратор, который не проиллюстрирован, но абсолютно аналогичен сепаратору 205.
В частности, вентилятор 10f может быть установлен вместе с каналом 300 вместо вентиляторов 10a, 10b, 10c, 10d, 10e в системе 100 или системе 200.
Вторичный поток F2 всасывается каналом 300 в промежуточном положении между теплообменником 302 и вентилятором 10f, и первичный и вторичный потоки F1, F2 направляются в среду 16 нагнетания, образованную указанным каналом 300 со стороны вентилятора 10, противоположной теплообменнику 302.
Другими словами, канал 300 образует среды 15, 16 всасывания и нагнетания вентилятора 10f.
Фиг. 8 схематически иллюстрирует пару отсеков 400, 401 бортового оборудования вертолета 1.
В частности, отсеки 400, 401 бортового оборудования связаны текучей средой через соответствующие отверстия 402, 403 с внешней средой 404.
Вертолет 1 дополнительно содержит:
первый вентилятор 10g, предназначенный для охлаждения отсека 400 бортового оборудования; и
пару вентиляторов 405, связанных текучей средой с проходом 12 канала 11 передачи и предназначенных для образования соответствующих источников первичного потока F1 для вентилятора 10g.
Среда 14 всасывания вторичного потока F2 вентилятора 10g образована внешней средой 404. Среда 15 нагнетания первичного F1 и вторичного F2 потоков вентилятора 10g образована отсеком 400 бортового оборудования.
Вертолет 1 дополнительно содержит:
вентилятор 10h, предназначенный для охлаждения отсека 401 бортового оборудования;
вентилятор 410, связанный текучей средой с проходом 12 канала 11 передачи вентилятора 10g и предназначенный для образования первого источника первичного потока F1 для вентилятора 10h;
систему 411 двигателя, в частности, газотурбинную систему; и
линию 412 для текучей среды, связанную текучей средой с системой 411 двигателя и проходом 12 вентилятора 10h и предназначенную для передачи первичного потока F1 внутри прохода 12 канала 11 передачи вентилятора 10h.
Среда 14 всасывания вторичного потока F2 вентилятора 10h образована внешней средой 404. Среда 15 нагнетания первичного и вторичного потоков F1, F2 вентилятора 10h образована отсеком 401 бортового оборудования.
Система 411 двигателя образует источник сжатого воздуха для вентилятора 10h.
В проиллюстрированном случае линия 412 для текучей среды связана текучей средой с компрессором 413 системы 411 двигателя и предназначена для передачи воздушного потока, взятого из компрессора 413, в проход 12 канала 11 передачи вентилятора 10h.
Важно отметить, что вентилятор 10f может быть установлен вместе с каналом 300 вместо вентиляторов 10g, 10h для охлаждения отсеков 400, 401 бортового оборудования.
Во время эксплуатации вертолета 1 внешний и отдельный источник (источники) сжатого воздуха для вентиляторов 10a, 10b, 10c, 10d, 10e, 10f, 10g, 10h подает первичный поток F1 в проход 12 через отверстия 41, 42.
Обратные клапаны 43, 44, расположенные внутри соответствующих отверстий 41, 42, предотвращают нежелательный возврат первичного потока F1 в источник или источники.
В случае, когда источник выдает поток высокого давления, перегородка 45 создает локальное падение давления, которое снижает давление в проходе 12 канала 11 передачи до оптимального значения для работы вентилятора 10a, 10b, 10c, 10d, 10e, 10f, 10g, 10h.
Первичный поток F1 попадает в проход 12, взаимодействует с аэродинамическим профилем, образованным каналом 11 и проходит через отверстия 39 стенки 37. Отверстия 39 максимально снижают уровень турбулентности первичного воздушного потока, вызванной перемещением в проходе 12, перед выпускным отверстием 19 для снижения общего шума и вибраций вентилятора 10a, 10b, 10c, 10d, 10e, 10f, 10g, 10h.
Ниже первая аликвота первичного потока F1 проходит через узкое сечение на выпускном отверстии 19 и выходит из выпускного отверстия 19 за пределы прохода 12.
Источник (источники) продолжает подавать первичный поток F1 сжатого воздуха в проход 12.
Первая аликвота первичного потока F1 прилипает к поверхности 20. Таким образом, за счет эффекта Коанда на поверхности 20 создается пониженное давление, и, следовательно, происходит увеличение расхода первичного воздушного потока F1.
Первая аликвота первичного потока F1 увлекает вторичный поток F2 через отверстие 14, в частности, из областей, окружающих край отверстия 14.
Кроме того, вторая аликвота первичного потока F1, подаваемая в проход 12, проходит по каналам 40 и достигает прохода 32 канала 30 передачи.
Вторая аликвота первичного потока F1 попадает в проход 32, взаимодействует с аэродинамическим профилем, образованным каналом 30 передачи, проходит через отверстия 39 стенки 37 и направляется через выпускные отверстия 35 на соответствующие поверхности 36 Коанда.
Пониженное давление, создаваемое на поверхности 36 Коанда, создает дополнительное усиление первичной аликвоты первичного потока F1 через отверстие 14 и дополнительное усиление вторичного потока F2.
Сопло 38 позволяет выбрасывать количественно остаточную аликвоту первичного потока F1, текущего в проход 32, непосредственно в направлении, параллельном оси A.
В частности, остаточная аликвота проходит через каналы 80 в сопло 38.
Со ссылкой на Фиг. 5 вентилятор 10a подает первичный и вторичный воздушные потоки F1, F2 по линии 110 для текучей среды в направлении групп 104, 105.
Вентилятор 120 образует источник первичного потока F1 и подает поток сжатого воздуха в отверстие 41 прохода 12 канала 11 передачи вентилятора 10a.
Вентилятор 10b создает соответствующие первичный и вторичный воздушные потоки F1, F2 в линии 117 для текучей среды.
Вентилятор 10c создает соответствующие первичный и вторичный воздушные потоки F1, F2 в контуре 106 в положении между салоном 101 и испарителем 114.
Вентилятор 10d создает соответствующие первичный и вторичный воздушные потоки F1, F2 в контуре 107 в положении между кабиной 102 и испарителем 115.
Вентиляторы 121, 122, 123 образуют соответствующие источники первичного потока F1 для отверстий 41, 42 каналов 11 передачи вентиляторов 10b, 10c, 10d соответственно.
Со ссылкой на Фиг. 6 вентилятор 10e всасывает вторичный поток F2 из среды 202 снаружи вертолета 1 и подает первичный и вторичный потоки F1, F2 в среду 16, образованную отсеком 201 бортового оборудования, охлаждая указанный отсек 201 бортового оборудования.
Другими словами, внешняя среда 202 образует среду 15 всасывания вторичного потока F2 вентилятора 10g.
Вентилятор 203 и предпочтительно воздушно-водяной сепаратор 205 подает соответствующие аликвоты первичного потока F1 в соответствующие отверстия 41, 42 канала 11 передачи вентилятора 10e.
Со ссылкой на Фиг. 7 вентилятор 10f всасывает вторичный поток F2 из области канала 300, расположенного между теплообменником 302 и указанным вентилятором 10f. Эта область образует среду 15 всасывания вентилятора 10f.
Вентилятор 10f также подает первичный и вторичный потоки F1, F2 в среду 16, в область канала 300, расположенную с противоположной стороны вентилятора 10 относительно теплообменника 302.
Источники первичного потока F1, представленные дополнительным вентилятором, который не проиллюстрирован и полностью аналогичен вентилятору 120, 121, 122, 123, и/или дополнительным воздушно-водяным сепаратором, который не проиллюстрирован и полностью аналогичен сепаратору 205, подают соответствующие аликвоты первичного потока F1 в соответствующие отверстия 41, 42 канала 11 передачи указанного вентилятора 10f.
Со ссылкой на Фиг. 8 вентилятор 10g и вентилятор 10h используются для охлаждения отсеков 400, 401 бортового оборудования соответственно.
В частности, со ссылкой на первый вентилятор 10h вентиляторы 405 образуют источники первичного потока F1 для отверстий 41, 42, а вентилятор 10g всасывает вторичный поток F2 из среды 404 и подает первичный F1 и вторичный F2 потоки в отсек 401 бортового оборудования.
Следовательно, среда 404 и отсек 401 бортового оборудования образуют среду 15 всасывания и среду 16 нагнетания вентилятора 10g.
Со ссылкой на второй вентилятор 10h вентилятор 410 и линия 412 для текучей среды образуют источники первичного потока F1 для отверстий 41, 42, а второй вентилятор 10h всасывает вторичный поток F2 из среды 404 и подает первичный F1 и вторичный F2 потоки в отсек 402 бортового оборудования.
Следовательно, среда 404 и отсек 402 бортового оборудования образуют среду 15 всасывания и среду 16 нагнетания вентилятора 10h.
При рассмотрении вертолета 1, выполненного в соответствии с настоящим изобретением, очевидны преимущества, которые он позволяет получить.
В частности, вентилятор 10a, 10b, 10c, 10d, 10e, 10f, 10g, 10h содержит дополнительный кольцевой канал 30 передачи, связанный текучей средой с каналом 11 передачи и образующий проход 32 для дополнительной аликвоты первичного потока F1.
Канал 30 передачи, в свою очередь, содержит:
пару выпускных отверстий 35, связанных текучей средой с проходом 32 для передачи дополнительной аликвоты первичного потока F1 из прохода 32 в отверстие 14; и
пару поверхностей 36 Коанда, на которые выпускное отверстие 35 направляет аликвоту первичного потока F1 на выходе из прохода 32.
Заявитель установил, что таким образом можно увеличить напор вентилятора 10a, 10b, 10c, 10d, 10e, 10f, 10g, 10h. Другими словами, благодаря наличию дополнительного канала 30 передачи вентилятор 10a, 10b, 10c, 10d, 10e, 10f, 10g, 10h может передавать первичный и вторичный потоки F1, F2 между средами 15, 16 всасывания и нагнетания, имеющими разные значения давления.
Это позволяет эффективно использовать вентилятор 10a, 10b, 10c, 10d, 10e, 10f, 10g, 10h в рабочих конфигурациях, например, на борту вертолета 1. В таких конфигурациях источник первичного потока F1 всасывает из среды, отличной от среды 16 нагнетания и/или имеющей давление, отличное от указанной среды 16 нагнетания, в отличие от того, что описано в известных решениях и изложено в начале настоящего описания.
Сопло 38 позволяет выбрасывать количественно остаточную аликвоту первичного потока F1, текущего в проход 32, непосредственно в направлении, параллельном оси A.
Каналы 11, 30 передачи содержат группу отверстий 39, расположенных в соответствующих проходах 12, 32, через которые проходит первичный поток F1 перед выпускным отверстием 19, 35 относительно пути перемещения первичного потока F1.
Отверстия 39 максимально снижают уровень турбулентности первичного потока F1, вызванной перемещением в проходе 12, 32, перед выпускным отверстием 19 для уменьшения шума и общих вибраций вентилятора 10.
Обратные клапаны 43, 44, расположенные внутри соответствующих отверстий 41, 42, предотвращают нежелательный возврат первичного потока F1 в источник или источники.
В случае, когда источник выдает поток высокого давления, перегородка 45 создает локальное падение давления, которое снижает давление в проходе 12 канала до оптимального значения для работы вентилятора 10a, 10b, 10c, 10d, 10e, 10f, 10g, 10h.
Источник (источники) первичного потока F1 отличается от вентилятора 10a, 10b, 10c, 10d, 10e, 10f, 10g, 10h.
Благодаря тому, что вентилятор имеет больший напор, чем в известных решениях, вентилятор 10a, 10b, 10c, 10d, 10e, 10f, 10g, 10h может эффективно использоваться в летательном аппарате 1 для замены традиционных вентиляторов и струйных насосов.
Это снижает риск отказа, связанного с использованием традиционных вентиляторов. Такие отказы могут приводить к выходу из строя компонентов, что может оказывать непосредственное влияние на безопасность полета летательного аппарата 1 из-за повреждения оборудования указанного летательного аппарата 1 или перегрева вентилируемого электронного оборудования.
Использование вентилятора 10a, 10b, 10c, 10d, 10e, 10f, 10g, 10h в летательном аппарате 1 вместо широко используемых струйных насосов также снижает уровень шума и повышает термодинамическую эффективность с очевидными преимуществами с точки зрения комфорта пассажиров, увеличения грузоподъемности летательного аппарата 1 и уменьшения уровней загрязнения, производимого указанным летательным аппаратом 1.
Наконец, очевидно, что в отношении вентилятора 10a, 10b, 10c, 10d, 10e, 10f, 10g, 10h и заявленного вертолета 1 могут быть выполнены модификации и изменения, которые останутся в пределах объема настоящего изобретения.
В частности, вентилятор 10a, 10b, 10c, 10d, 10e, 10f, 10g, 10h может содержать группу соосных каналов 30 передачи, связанных текучей средой друг с другом и связанных текучей средой с каналом 11 передачи.
Вертолет 1 может представлять собой летательный аппарат, конвертоплан или винтокрыл или любое другое воздушное, военно-морское или железнодорожное транспортное средство и, в более общем смысле, любой движущийся объект.
1. Вентилятор (10a, 10b, 10c, 10d, 10e, 10f, 10g, 10h), включающий
первый кольцевой элемент (11) передачи, выполненный с возможностью связывания текучей средой с источником (120, 121, 122, 123, 203, 205, 405, 410, 412) первичного воздушного потока (F1) и образующий первый проход (12) для указанного первичного воздушного потока (F1);
первое выпускное отверстие (19), при использовании принимающее первую аликвоту указанного первичного воздушного потока (F1) из указанного первого прохода (12);
первую поверхность (20) Коанда, на которую указанное первое выпускное отверстие (19) при использовании направляет указанную первую аликвоту указанного первичного воздушного потока (F1);
первое отверстие (14), связанное текучей средой с указанным первым выпускным отверстием (19), через которое при использовании проходит указанная первая аликвота указанного первичного воздушного потока (F1), выходящего из указанного первого выпускного отверстия (19), и вторичный воздушный поток (F2), увлекаемый указанным первичным воздушным потоком (F1); и
по меньшей мере один второй кольцевой элемент (30) передачи, связанный текучей средой с указанным первым элементом (11) передачи и образующий второй проход (32) для второй аликвоты указанного первичного воздушного потока (F1);
при этом указанный второй элемент (30) передачи, в свою очередь, содержит:
по меньшей мере одно второе выпускное отверстие (35), при использовании принимающее указанную вторую аликвоту указанного первичного воздушного потока (F1) из указанного второго прохода (32) и связанное текучей средой с указанным отверстием (14); и
по меньшей мере вторую поверхность (36) Коанда, на которую указанное второе выпускное отверстие (35) при использовании направляет указанную вторую аликвоту указанного первичного воздушного потока (F1);
при этом указанный вентилятор (10a, 10b, 10c, 10d, 10e, 10f, 10g, 10h) дополнительно содержит по меньшей мере один канал (40), связанный текучей средой с указанным первым и вторым элементами (11, 30) передачи, расположенный в радиальном направлении относительно осей указанного первого и второго элементов (11, 30) передачи и образующий сопло (38) с дополнительным отверстием (39) для указанной второй аликвоты указанного первичного потока (F1);
при этом указанное сопло (38) расположено соосно с указанным первым и вторым элементами (11, 30) передачи и внутри указанного второго элемента (30) передачи в радиальном направлении;
отличающийся тем, что указанный второй элемент (30) передачи содержит пару указанных вторых выпускных отверстий (35) и пару указанных вторых поверхностей (36) Коанда, обращенных соответственно к указанному первому элементу (11) передачи и к оси указанного первого элемента (11) передачи;
при этом указанное сопло (38) при использовании позволяет выбрасывать количественно остаточную аликвоту указанного первичного потока (F1), текущего в указанный второй проход (32) непосредственно в направлении, параллельном оси (A) указанного вентилятора (10a, 10b, 10c, 10d, 10e, 10f, 10g, 10h).
2. Вентилятор по п. 1, отличающийся тем, что указанный второй элемент (30) передачи расположен соосно с указанным первым элементом (11) передачи.
3. Вентилятор по п. 1 или 2, отличающийся тем, что указанный второй элемент (30) передачи окружен указанным первым элементом (11) передачи.
4. Вентилятор по любому из предыдущих пунктов, отличающийся тем, что по меньшей мере один из указанного первого элемента (11) передачи и указанного второго элемента (30) передачи содержит группу вторых отверстий (39);
при этом через указанные вторые отверстия (39) проходит соответственно указанная первая аликвота и вторая аликвота указанного первичного потока (F1) перед соответствующими первым и вторым выпускными отверстиями (19, 35), и указанные вторые отверстия предназначены для снижения завихренности потоков текучей среды соответственно указанной первой аликвоты и второй аликвоты указанного первичного потока (F1).
5. Вентилятор по любому из предыдущих пунктов, отличающийся тем, что указанное первое выпускное отверстие (19) ограничено первой стенкой (17) и второй стенкой (18), противоположными друг другу и проходящими на постоянном расстоянии друг от друга; при этом указанная вторая стенка (18) дополнительно образует указанную первую поверхность (20) Коанда после указанного первого выпускного отверстия (19).
6. Вентилятор по любому из предыдущих пунктов, отличающийся тем, что он содержит пару отверстий (41, 42), связанных текучей средой с указанным первым проходом (12) указанного первого элемента (11) передачи и выполненных с возможностью связывания текучей средой с соответствующими источниками (120, 121, 122, 123, 203, 405, 410, 412) указанного воздушного потока, внешними по отношению к указанному вентилятору (10a, 10b, 10c, 10d, 10e, 10f, 10g, 10h).
7. Вентилятор по п. 6, отличающийся тем, что по меньшей мере одно указанное отверстие (41, 42) содержит
перегородку (45), создающую локальное падение давления; и/или
один или более обратных клапанов (43, 44).
8. Вентилятор по любому из предыдущих пунктов, отличающийся тем, что по меньшей мере соответствующие участки указанного первого и второго элементов (11, 30) передачи образуют соответствующие аэродинамические профили, при использовании перекрываемые текущим воздушным потоком внутри указанного первого и второго проходов (12, 32).
9. Вентилятор по любому из предыдущих пунктов, отличающийся тем, что указанный первый кольцевой элемент (11) передачи, указанный второй кольцевой элемент (30) передачи и указанное сопло (38) кольцеобразно продолжаются вокруг указанной оси (A).
10. Вентилятор по любому из предыдущих пунктов, отличающийся тем, что указанное сопло (38) не является соплом Коанда.
11. Вентилятор по любому из предыдущих пунктов, отличающийся тем, что указанное сопло (38) сужается относительно направления перемещения указанной количественно остаточной аликвоты указанного первичного потока (F1) через сопло (38).
12. Вентилятор по любому из предыдущих пунктов, отличающийся тем, что указанный второй элемент (30) передачи содержит пару дополнительных радиальных каналов (80), связанных текучей средой с указанным соплом (38) и расположенных с соответствующих противоположных радиальных сторон указанного сопла (38) относительно указанной оси (A); при этом указанные дополнительные радиальные каналы (80) связаны текучей средой с указанными вторыми выпускными отверстиями (35).
13. Воздушное, морское или наземное транспортное средство (1), включающее
вентилятор (10a, 10b, 10c, 10d, 10e, 10f, 10g, 10h) по любому из предыдущих пунктов;
источник (120, 121, 122, 123, 203, 205, 405, 410, 412) сжатого воздуха, отличный от указанного вентилятора (10a, 10b, 10c, 10d, 10e, 10f, 10g, 10h) и предназначенный для подачи указанного первичного потока (F1) из первой среды (108, 202, 200, 404) в указанный первый элемент (11) передачи;
вторую среду (15), из которой указанный вентилятор (10a, 10b, 10c, 10d, 10e, 10f, 10g, 10h) всасывает указанный вторичный воздушный поток (F2); и
третью среду (16), в которую указанный вентилятор при использовании направляет указанный первичный воздушный поток и указанный вторичный воздушный поток (F2);
при этом указанная первая (108, 202, 200, 404) и третья (16) среды отличаются друг от друга.
14. Воздушное, морское или наземное транспортное средство по п. 13, отличающееся тем, что указанный источник (120, 121, 122, 123, 203, 405, 410, 412) сжатого воздуха отличается от указанного вентилятора (10a, 10b, 10c, 10d, 10e, 10f, 10g, 10h);
при этом указанный источник (120, 121, 122, 123, 203, 205, 405, 410, 412) представляет собой:
дополнительный вентилятор (120, 121, 122, 123, 203, 405, 410); и/или
линию (412) для текучей среды, связанную текучей средой с системой (411) двигателя указанного транспортного средства (1) для отвода рабочей текучей среды и связанную текучей средой с указанным первым элементом (11) передачи; и/или
воздушно-водяной сепаратор (205) системы (200) охлаждения отсека (201) для электронного оборудования.
15. Воздушное, морское или наземное транспортное средство по п. 13 или 14, отличающееся тем, что указанная вторая среда (15) всасывания образована:
средой (108, 202, 404) снаружи указанного транспортного средства (1); и/или
второй линией (117) для текучей среды, термически связанной с системой (104, 105) охлаждения пассажирского салона (102) или кабины (101); и/или
контуром (106, 107), связанным текучей средой с указанным пассажирским салоном (102) или указанной кабиной (101) и предназначенный для непрерывной циркуляции воздуха в указанный пассажирский салон (102) или из него или в указанную кабину (101) или из нее; и/или
каналом (300), связанным текучей средой с теплообменником (302) воздушного фильтра (303) указанного транспортного средства (1);
при этом указанная третья среда (16) нагнетания образована:
третьей линией (110) для текучей среды, связанной текучей средой с указанным пассажирским салоном (102) или указанной кабиной (101) и предназначенной для непрерывной циркуляции воздуха в указанный пассажирский салон (102) или из него или в указанную кабину (101) или из нее; и/или
из указанной внешней среды (108); и/или
отсеком (201, 400, 401) электронного оборудования; и/или
каналом (300), связанным текучей средой с теплообменником (302) воздушного фильтра (303) указанного транспортного средства (1).
16. Воздушное, морское или наземное транспортное средство по любому из пп. 13-15, отличающееся тем, что оно представляет собой вертолет (1), или конвертоплан, или винтокрыл.
