Как работает вентилятор без лопастей

Принцип действия устройства, и что потребуется для его изготовления

Итак, в чём секрет этого устройства? По какому принципу оно работает? Изобретение этой конструкции принадлежит американцу Джейсону Дайсону, который использовал для создания ноу-хау аэродинамические свойства самолётного крыла. Устройство имеет вентилятор в своей конструкции, но он скрыт в подставке, и его задача – забирать воздух снизу и разгонять его по кольцу, создавая с одной стороны область низкого давления, которая и засасывает воздух, заставляя его проноситься сквозь кольцо. Сейчас такие кольца используют в самой дорогой климатической технике.

На самом деле устройство довольно примитивно, и можно повторить его буквально из подручных материалов, например картона.

ФОТО: YouTube.comВот этот вентилятор вы можете сделать самостоятельно, используя картонный корпус ФОТО: YouTube.comОсновная деталь будущей конструкции – это небольшой вентилятор, который используют в системных блоках компьютеров

Можно использовать бывший в употреблении или купить новый, он стоит буквально копейки. Кроме него, вам потребуется плотный картон для корпуса.

ФОТО: YouTube.comДля работы вентилятора вам потребуется приобрести небольшой выключатель и переходник для подключения блока питанияФОТО: YouTube.comПоследняя деталь, которая потребуется – это адаптер для сети питания

Как создавался безлопастный вентилятор

Такой вид устройства, как безлопастный вентилятор, был придуман известнейшим английским ученым Джеймсом Дайсоном. Его целью было изобрести такое устройство, которое бы смогло работать, не имея лопастей и исключая всякую вибрацию. Кроме того, ученому удалось разработать такую технологию, которая смогла увеличить выдуваемый воздух до 15 раз. Создание устройства без лопастей прошло очень сложный путь, а технология смогла быть совершенной только после длительной работы инженеров во главе с Дайсоном. На чудо-изобретение было потрачено около 4 лет. В результате разработок новаторам все же удалось оптимизировать вентиляционное кольцо.

Работа вентилятора обусловлена простым электродвигателем, который имеет мощность 40 Вт и располагается на приборе снизу. Двигатель оснащен мощными неодимовыми магнитами, которые предотвращают образование пыли. Скорость движения воздушных потоков легко отрегулировать с помощью реостатного переключателя, чего невозможно достичь в обычных лопастных устройствах.

Дайсону удалось создать безопасный вентилятор без лопастей, который смог вытеснить обычные вентиляторы. Ведь такой вид устройства является очень удобным и неприхотливым в использовании.

Шаг 3. Делаем основной корпус

Для начала нужно сделать основной корпус и для этого можно использовать трубу из ПВХ. Основное выходное отверстие выполнено из ПВХ-трубы диаметром 6 дюймов, которая имеет ширину 4 дюйма, чтобы образовать внешний кожух выхода воздуха.

Чтобы сформировать воздушный карман внутри основного воздуховыпускного отверстия, мы используем чашу конической формы, которая идеально подходит для 6-дюймовой трубы из ПВХ, а ее воротник сидит на краях трубы — см. фото выше. Отрезаем чашу на 1 дюйм выше ее дна, чтобы она образовала красивый конический воротник внутри основного выпускного кожуха, который позволяет воздуху равномерно вращаться внутри выходной полости, прежде чем покинуть ее.

Дорогой или дешевый в чем разница

Дешевые модели оснащены стандартными функциями. Их конструкция довольно проста – крепление, ножка, электродвигатель и лопасти. Если сравнить их с дорогими вентиляторами, то разница может быть как в производительности, так и в количестве дополнительных функций. Помимо низкого уровня шума и мощного привода, в устройство может быть встроен ЖК-дисплей, который будет указывать на температуру воздуха и время. Эти показатели не являются жизненно важными, но увеличивают комфорт. Аналогичная ситуация с пультом дистанционного управления.

Есть и полезные возможности, такие, как ионизация воздуха или автоматическое отключение при задымлении или замыкании. Все эти характеристики описаны в паспорте устройства и значительно влияют на его стоимость.

Выбор вентилятора зависит от ваших предпочтений. Выбирайте ту модель, которая вам лучше всего подходит. Проверяйте работоспособность устройства прямо в магазине, тщательно осматривайте сборку, чтобы конструкция хорошо крепилась.

Не верьте рекламе неизвестных компаний, которые предлагают инновационные технологии за низкую стоимость. Используйте интернет для получения сведений о той или иной модели вентилятора, и тогда вы сможете выбрать качественное устройство охлаждения.

Шаг 1. Инструменты и материалы

Инструменты и материалы, необходимые для этого проекта, очень легко собрать и все они на фото выше. Основное для этого проекта – это набор труб из ПВХ диаметром 6,5 и 3,5 дюйма, пластиковый контейнер или чаша и лист из стекловолокна толщиной 3 мм.

Нет необходимости в 3D-принтере, как это используется в большинстве проектов самодельных вентиляторов. Более того, мы использовали торцовочную пилу, чтобы сделать большую часть надрезов, поскольку она сделала работу более точной и легкой, когда ту же работу можно выполнить с помощью ручной пилы и некоторого терпения, но тогда будут нужны дорогие инструменты, чтобы сделать аккуратный безлопастный вентилятор.

Как работает безлопастной вентилятор?

Аэродинамическое моделирование работы  Воздушного Умножителя Дайсона

Как устроен безлопастной вентилятор

Пояснение к рисунку:

• А – отверстия для поступления воздуха к турбине.
• В – двигатель турбины.
• С – воздушные потоки внутри кольца.
• D – кольцо.

Основным отличием безлопастного вентилятора от обычного является измененное направление выталкиваемого потока воздуха.

Достигается это за счет того, что двигатель с крыльчаткой размещены вертикально и спрятаны в основании, которое оборудовано решетками.

Через них потоки воздуха проходят в рамку, размещенную над основанием и снабженную щелями по периметру для осуществления вентиляции. 

Достоинства безлопастного вентилятора

У безлопастных вентиляторов, конечно, имеется множество преимуществ по сравнению с обычными моделями вентиляторов. Их стильный дизайн сможет служить украшением для любого современного интерьера как в доме, так и в офисе. Имея огромную мощность и высокую безопасность, прибор без лопастей имеет еще и приемлемую стоимость по сравнению даже с дешевыми моделями кондиционеров. К тому же такое устройство хорошо освежает помещение и почти работает без шума, что делает его просто незаменимым.

Поражает безопасность безлопастного прибора. В таком устройстве полностью отсутствуют движущие детали в форме лопастей, что позволяет его свободно использовать даже вблизи с маленькими детьми. К тому же, устройство имеет поразительную мощность, благодаря которой воздух выдувается интенсивней, а помещение охлаждается быстрей. Работу безлопастного вентилятора легко регулировать при помощи пульта управления, что создает еще больший комфорт.

Вентилятор без лопастей удобно вращается в разные стороны, поэтому прохлада распространяется по всему свободному пространству. Модели таких устройств имеют мощную платформу, что обеспечивает их устойчивость. Даже пульт управления крепится к корпусу во избежание его потери.

Если утверждать кратко, то безлопастные вентиляторы обладают следующими преимуществами по сравнению с обычными моделями таких устройств:

• достаточной мощностью;
• абсолютной безопасностью;
• необыкновенной стабильностью;
• плавным регулированием скорости воздушных масс;
• выдуванием большого количества свежего воздуха;
• дистанционным и ручным управлением;
• автоматическим поворотом во все стороны;
• высокой устойчивостью;
• удобством ухода и отсутствием лишних защитных элементов.

Кроме большинства достоинств, безлопастные устройства имеют и некоторые хоть и не совсем значительные недостатки:

1. Наличие шума и вибрации. При беззвучной работе турбины выброс воздушного потока сопровождается сильным гулом.
2. Высокая стоимость по сравнению с обычными лопастными вентиляторами.

Итак, безлопастные вентиляторы отличаются своей эффективностью в работе, современным дизайном и практичностью. Именно поэтому, они во много раз превосходят традиционные модели и уже начали пользоваться определенным спросом на рынке бытовой техники.

https://youtube.com/watch?v=cElufTwbDy8

Безлопастной прибор своими руками

Вопрос о создании своими руками вентилятора без лопастей посещал многих умельцев. В ходе экспериментов домашними мастерами было получено множество работающих самоделок.

Вариант #1: изделие из пластиковых ведер

Для изготовления прибора используют пластиковую тару, простой вентилятор и клеевой пистолет.

Из простых и доступных материалов за пару часов можно соорудить самодельный вентилятор без лопастей

Например, можно взять:

• 2 пластиковых ведра объемом 5 и 10 литров;
• ПВХ труба 110;
• распределительный тройник;
• заглушка.

Сначала нужно отрезать от трубы кусок длиной 15 см. Затем в 10-литровом ведре проделать сбоку отверстие строго такого же размера, как внешний диаметр трубы.

Используя клеевой пистолет следует тщательно и аккуратно соединить между собой эти 2 детали

Следующий шаг – взять 5-литровое ведро и срезать 3 см от верхнего края. Еще предстоит вырезать отверстие в днище, диаметр которого на 2 см меньше, чем само дно ведра. В днище большего ведра также нужно сделать отверстие такого же размера и соединить их между собой клеевым пистолетом. Это самодельный обдуватель.

Теперь предстоит собрать корпус с двигателем, роль которого будет выполнять осевой вентилятор. Для этого надеть заглушку на боковой патрубок тройника, нанеся туда предварительно клеевой слой.

Лучше оставить небольшой зазор в 1,5-2 см, чтобы был доступ воздуха. Затем нужно ПВХ трубу надеть на один из патрубков тройника и отметить границу – это будет отрезок около 10 см, который предстоит отрезать.

В этот патрубок поместить отрезанную деталь и проделать сквозное отверстие длиной 5 см от края

Именно сюда предстоит поставить осевой электрический вентилятор нужного диаметра, а в отверстие – выводить провод для включения в электрическую сеть.

Для придания готовой самоделке эстетического вида все детали можно окрасить в один цвет аэрозольной эмалью. Например, в белый, бежевый или голубой. Корпус готов к подключению в сеть.

Осталось поместить сверху самодельный обдуватель из 2-х ведер и включать в сеть вентилятор

Если внутрь корпуса поставить емкость со льдом, то самоделка будет выполнять роль кондиционера. А при размещении кусочка ваты с 5-7 каплями эфирного масла можно наполнить всю комнату приятным ароматом.

Вариант #2: вентилятор из пластиковых труб

Прототипом второго варианта стал безлопастной прибор марки Dyson. Корпус и техническая часть собрана домашним умельцем по схеме готового изделия заводского производства.

Сооружение полезной в быту самоделки начнем с корпуса:

Корпус готов, теперь его следует оснастить технической начинкой:

Сборка устройства практически завершена. Осталось только вырезать и приклеить донышко к основанию стойки. А уже к донышку лучше приклеить четыре круглые плоски ножки, вырезанные из куска резины толщиной 4- 5 мм.

Монтаж

Безаварийная и безопасная работа вентилятора во многом зависит от его грамотной установки. Это обусловлено тем, что неправильно закреплённый прибор будет создавать значительную вибрацию и производить много шума. Поэтому, прежде чем установить прибор своими руками, необходимо ознакомиться с инструкцией и чётко следовать схеме подключения.

Необходимо уяснить, что для оборудования монтажного кронштейна следует использовать не менее 4-х крепёжных отверстий, иначе вследствие высокой динамической нагрузки прибор быстро разболтает крепления и начнёт усиленно вибрировать. Кроме того, корпус прибора следует прикреплять к монтажному кронштейну посредством подвижных шарнирных соединений, оставляя при этом небольшие зазоры.

Уменьшение рекомендуемого расстояния может отразиться не только на безопасности использования прибора. Чем ниже расположены лопасти над полом, тем ниже производительность каждой из них и тем больше времени необходимо для полной замены воздушного объёма при использовании вытяжных моделей. Однако слишком близкое расположение крыльчатки к потолку также нежелательно, особенно это относится к натяжным потолкам тканевого исполнения: во время продолжительной работы лопастей ткань не выдерживает постоянного воздействия вибрации и быстро разрывается.

• При установке вентиляторов в высокие помещения либо мансарды с наклонными кровлями, рекомендуется использовать удлиняющую штангу и располагать агрегаты с таким расчётом, чтобы от крыльчатки до потолка получалось 2.4-2.8 метра.
• При монтаже на железобетонные основания рекомендуется пользоваться дюбелями и саморезами, в то время как при установке на натяжные или подвесные конструкции необходимо применение дистанционных проставок, соединяющих монтажные кронштейны с капитальным перекрытием.

Конструкция

Привод вентиляторов обычно электрический. Электрические вентиляторы состоят из набора вращающихся лопаток, которые размещены в защитном корпусе, позволяющем воздуху проходить через него. Лопасти вращаются электродвигателем. Для больших промышленных вентиляторов используются трёхфазные асинхронные двигатели. Меньшие вентиляторы часто приводятся в действие посредством электродвигателя переменного тока с экранированным полюсом, щёточными или бесщёточными двигателями постоянного тока. Вентиляторы с приводом от двигателей переменного тока обычно используют напряжение электросети. Вентиляторы с приводом от двигателя постоянного тока используют низкое напряжение, обычно 24 В, 12 В или 5 В. В вентиляторах охлаждения для компьютерного оборудования используют исключительно бесщёточные двигатели постоянного тока, которые производят намного меньше электромагнитных помех при работе. В машинах, которые уже имеют двигатель, вентилятор часто соединяется непосредственно с ним — это можно видеть в автомобилях, в больших системах охлаждения и веятельных машинах. Также вентиляторы насажены на валы многих электродвигателей мощностью 1 кВт и более, протягивая через обмотки двигателя охлаждающий воздух — это называется самовентиляцией электродвигателя. Для предотвращения распространения вибрации по каналу вентиляторы комплектуются тканевыми компенсаторами или гибкими вставками.

Как работают колонные модели

Вентиляторы колонного типа не используют в своей работе никаких сверхсовременных технологий. Да и выглядят, скорее, не как климатическая техника, а как колонна с решеткой. Впрочем, есть модели с прямоугольным сечением и даже напоминающие пирамиду или парус. Типичный представитель колонных моделей – напольный вентилятор Xiaomi Lexiu SS4.

Колонный вентилятор Xiaomi

Принцип работы колонной техники очень прост:

1. Встроенный в цилиндрический корпус электромотор с частотой вращения больше 100 тыс. об./мин затягивает воздух внутрь через узкое внешнее отверстие.

2. Воздушный поток выталкивается наружу через внутреннюю щель.

3. Скорость воздуха на выходе достигает 80-88 км/ч.

В конструкции колонных моделей отсутствуют открытые лопасти. С другой стороны, принцип действия у них не такой, как у по-настоящему безлопастных вентиляторов, а эффективность обдува при одинаковой мощности электродвигателя ниже. С другой стороны, цена самого вентилятора тоже будет ниже по сравнению с техникой, работающей по принципу Air Multiplier.

Колонный вентилятор от Tefal легко впишется в классический интерьер

Колонные вентиляторы выпускают многие компании: Tefal, Electrolux, Ballu, AEG, Vitek и другие. Выбор моделей широкий, а цена зависит от известности бренда и количества функций – принцип действия у всех приборов один.

Принцип действия

Работа настольного безлопастного вентилятора основана на принципе центробежной воздушной турбины. В процессе работы возникает мягкий воздушный поток, который комфортно охлаждает воздух в летний зной. Скорость и распределение потока не создают сквозняков. Воздух засасывается в устройство через узкие прорези при помощи безлопастной крыльчатки, насаженной на вал высокооборотного двигателя без редуктора. По конструкции крыльчатка напоминает газовую турбину.

Для уменьшения шума всасываемый воздух проходит через камеру Гемгольца, которая за счет обратного резонанса поглощает шум. Далее воздух подается по трубке к кольцу со щелевым отверстием по периметру, которое в поперечном сечении напоминает самолетное крыло. На выходе воздух образует ламинарный поток, который благодаря аэродинамическому профилю щелевого отверстия вытекает с большой скоростью, вызывая падение давления в зоне скоростного воздушного потока.

По закону Бернулли перепад давления в зоне скоростного потока увлекает за собой окружающий воздух, почти в пятнадцать раз увеличивая движущуюся с большой скоростью массу. Воздействие безлопастного вентилятора на микроклимат в помещении можно многократно усилить, если резервуар в корпусе заполнить водой или перед вентилятором по направлению движения воздуха поставить простейший ультразвуковой увлажнитель. Температура воздуха понижается при этом на 3-5°C. Если требуется более интенсивное охлаждение, резервуар вместо воды можно заполнить:

• сухим льдом (t – 78,5°C);
• смесью льда с солью (23,1% NaCl, 76,9% льда, t – 21,2°C);
• смесью льда с хлоридом кальция (29,9% CaCl2, 70,1% льда, t – 55°С).

В следующем году фирма Exhale Fans начинает выпуск потолочной модели безлопастного вентилятора разработчика Ника Хайнера. Потолочное расположение вентилятора обеспечивает более правильное распределение прохладного воздуха вдоль стен нисходящими потоками. По сравнению с напольной моделью инновационный вентилятор исключает возникновение турбулентных потоков воздуха и сквозняков, а также не занимает лишнее место на полу.

Принцип действия вентилятора

Пропускная способность воздуха, которая достигает 500 литров в секунду, позволяет быстро, эффективно и равномерно распределять потоки свежего воздуха по всему помещению. Такие потрясающие показатели работоспособности стали возможными благодаря высокоскоростному двигателю, втягивающему воздух, специальному полому каналу внутри прибора и специальному обдувателю, распределяющему воздух.

После включения прибора, его двигатель начинает втягивать воздух в небольшие отверстия, расположенные в нижней части вентилятора. Далее, прошедший сквозь двигатель поток воздуха поступает в канал обдувателя, конструкция которого принципом действия крыло самолёта. Такая конструкция позволяет значительно увеличить скорость воздушного потока.

Таким образом, в кольце обдувателя воздух выходит стремительным потоком, с одной стороны, а с другой, создаётся область низкого давления, способствующая затягиванию воздуха объём которого превышает первоначальные показатели в 20 раз.

Принцип работы безлопастного вентилятора

Безлопастный вентилятор по своей форме представляет аэродинамической кольцо, которое расположено на небольшой подставке.

Внутри установлен электродвигатель.

В самом же аэродинамическом кольце устроена очень узкая щель шириной всего лишь в 1,3 мм.

Турбина с огромной силой нагнетает в него воздух.

Внутри конструкции образуется высокое давление, и смесь газов начинает с большой скоростью выходить через щель.

В итоге напротив центра кольца возникает зона разрежения, которая и втягивает в себя окружающий воздух.

При включении турбина начинает нагнетать воздух внутрь кольца, откуда выходит под давлением в небольшую щель (А на рис. 5) или маленькие сопла.

Щель для выхода воздуха; B – двигатель для вращения кольца

Оригинальные устройства выпускаются с силовой установкой (турбиной) мощностью 25 или 40 Вт. У китайских аналогов этот параметр может варьироваться в широком диапазоне. Такой небольшой мощности вполне достаточно для того, чтобы через кольцо проходило до 500 литров воздуха в секунду (опять же, это значение касается оригинальных изделий).

7 Комплектация и аксессуары

В стандартном наборе вентилятора имеется несколько крепежных устройств и других деталей для успешного монтажа конструкции. Остальная комплектация определяется типом и классом системы. В числе наиболее востребованных аксессуаров, упрощающих эксплуатацию системы, находятся:

1. 1. Защитные решетки с разным размером и внешними свойствами.
2. 2. Батареи для автономной работы, которые рассчитаны на пару часов бесперебойной вентиляции. Количество циклов разряда-заряда превышает несколько сотен.
3. 3. Элементы дождевой защиты.
4. 4. Механизм управления с температурным датчиком. С его помощью можно удаленно следить за разными рабочими показателями, а также изменять их при необходимости.

Устройство климатического прибора

Вентилятор без лопастей состоит из трёх основных частей:

• обдувателя;
• корпуса;
• панели управления.

Обдуватель способен не только многократно усиливать потоки воздуха в помещении, он также способен выполнять функцию очистки, охлаждения, нагрева и увлажнения воздуха. Впрочем, такое разнообразие функций доступно только в самых дорогих моделях. Помимо этого, обдуватель играет определяющую роль в формировании изысканного дизайна прибора. Его форма и размер напрямую зависят от производителя и стоимости климатического устройства.

Внутри корпуса прибора расположен двигатель, который сначала втягивает воздух, а потом разгоняет его и с помощью обдувателя снова выводит его наружу, равномерно распределяя по всему помещению.

Панель управления позволяет выставить на приборе оптимальные для вас настройки. Управление безлопастным вентилятором осуществляется с помощью:

• кнопки с функциями включения и выключения прибора;
• регулятора мощности;
• дополнительных кнопок, количество и функциональное предназначение которых зависит от стоимости прибора.

Работу вентилятора также можно регулировать с помощью пульта дистанционного управления, который в большинстве случаев поставляется вместе с прибором.

По типу размещения вентиляторы также различаются и могут быть:

• напольными;
• настольными;
• настенными.

Зачастую производители укомплектовывают вентиляторы кронштейнами и дюбелями, что позволяет устанавливать безлопастной настольный вентилятор не только на пол, но и крепить на стену.

Конструктивные признаки

Вентилятор без лопастей состоит из двух основных частей:

• основания;
• кольцевого диффузора.

В основание прибора вмонтирована высокоскоростная турбина, оснащенная 40 Вт движком, с которым имеет общий вал. Турбина обеспечивает движение воздуха в приборе. Двигатель снабжен камерой Гемгольца для улавливания и рассеивания шума двигателя. Корпус основания аппарата имеет множество отверстий для засасывания воздуха.

Кольцевой диффузор вентилятора выполнен согласно законам аэродинамики. В кольце на внутренней его поверхности есть специальная прорезь, через которую происходит нагнетание воздуха в рабочую поверхность. Сечение кольца-диффузора представляет собой каплю. Такая форма аэродинамически идеальна с точки зрения минимализации сопротивления, вокруг нее не образуются зоны турбулентности.