PL248200B1

PL248200B1 - Double-flow impeller

Info

Publication number: PL248200B1
Application number: PL444379A
Authority: PL
Inventors: Jarosław Wiśniewski
Original assignee: Wisniewski Jaroslaw
Priority date: 2023-04-12
Filing date: 2023-04-12
Publication date: 2025-11-03
Also published as: PL444379A1; EP4446595A1

Abstract

Wirnik dwustrumieniowy charakteryzuje się tym, że na obręczy obrotowej (1) posiada zamocowane dwa rzędy łopat (2) i (3) zamocowanych w parach - do wnętrza i na zewnątrz obręczy obrotowej (1) i odseparowanych od siebie obręczą obrotową (1), przy czym każda łopata posiada łopatę przeciwną; przy czym łopaty (2) i (3) przytwierdzone są do pierścienia stabilizującego (9), który utrzymuje wszystkie łopaty (2) i (3) względem pierścienia pod tym samym kątem natarcia; przy czym łopaty (2) i (3) połączone są w parach na sztywno (jedna względem drugiej) i osadzone w trzpieniu (5), tak że mogą obracać się względem osi trzpienia (5); przy czym łopata wewnętrzna (2) zintegrowana jest z łopatą zewnętrzną (3), a wypadkowy kąt natarcia obydwu łopat ustalany jest samoistnie (samonastawnie) w wyniku ruchu obrotowego jako wynikowa wzajemnie przenoszonych sił wynikających z kształtu łopat oraz sił występujących w związku z ich ruchem obrotowym; przy czym pierścień stabilizujący (9) utrzymuje wszystkie łopaty (2) i (3) pod tym samym kątem natarcia.The double-stream rotor is characterized in that it has two rows of blades (2) and (3) mounted in pairs on the rotating rim (1) - to the inside and outside of the rotating rim (1) and separated from each other by the rotating rim (1), wherein each blade has an opposite blade; wherein the blades (2) and (3) are attached to a stabilizing ring (9) which keeps all blades (2) and (3) in relation to the ring at the same angle of attack; wherein the blades (2) and (3) are rigidly connected in pairs (one in relation to the other) and mounted in a mandrel (5) so that they can rotate in relation to the axis of the mandrel (5); wherein the inner blade (2) is integrated with the outer blade (3), and the resultant angle of attack of both blades is determined automatically (self-adjusting) as a result of rotational movement as a result of mutually transferred forces resulting from the shape of the blades and forces occurring in connection with their rotational movement; wherein the stabilizing ring (9) keeps all blades (2) and (3) at the same angle of attack.

Description

Opis wynalazkuDescription of the invention

Przedmiotem wynalazku jest nowy i innowacyjny wirnik dwustrumieniowy przeznaczony do stosowania w gospodarstwach domowych, w przemyśle i gospodarce komunalnej.The subject of the invention is a new and innovative double-flow impeller intended for use in households, industry and municipal services.

Znane są różnego rodzaju urządzenia zawierające wirnik.Various types of devices containing a rotor are known.

Z ukraińskiego rozwiązania nr UA66737 znany jest dwustrumieniowy wentylator z aerodynamiczną przesłoną poprzecznych przepływów powietrza, który posiada wirnik o specjalnej konstrukcji do pracy przy przepływach krzyżowych oraz układ rozdzielania i zagęszczania strumieni powietrza. Dzięki energii przepływów poprzecznych powietrza następuje skuteczne ich rozdzielenie.The Ukrainian design number UA66737 is a dual-stream fan with an aerodynamic cross-flow diaphragm. It features a specially designed impeller for cross-flow operation and a system for separating and concentrating air flows. The energy of the cross-flows effectively separates them.

Z amerykańskiego rozwiązania nr US2011232497 znane jest urządzenie do oczyszczania i nawilżania powietrza, które umożliwia oddzielny dopływ powietrza oczyszczonego i nawilżonego oraz kontroluje ilość odprowadzanego powietrza nawilżonego. Urządzenie to zawiera podwójne tory przepływu w celu zwiększenia efektywności wymiany powietrza. Urządzenie zawiera obudowę mającą króciec ssący, przez który wprowadzane jest do niego powietrze z zewnątrz, oraz króciec wylotowy, przez który wprowadzane powietrze jest odprowadzane, wentylator obiegowy powodujący przepływ wprowadzonego powietrza w kierunku króćca wylotowego.US patent no. US2011232497 describes an air purification and humidification device that allows for separate supply of purified and humidified air and controls the amount of humidified air discharged. This device incorporates dual flow paths to increase air exchange efficiency. The device comprises a housing with an intake port through which outside air is introduced and an exhaust port through which the introduced air is discharged, and a circulating fan that causes the introduced air to flow towards the exhaust port.

Z brytyjskiego patentu nr GB1118369 znany jest zespół wentylacyjno-ogrzewający i chłodzący, który składa się z łopatki wentylatora dwustrumieniowego z przeciwbieżnie ustawionymi łopatkami oddzielonymi cylindryczną ścianą.British patent no. GB1118369 describes a ventilation, heating and cooling unit consisting of a double-flow fan blade with counter-rotating blades separated by a cylindrical wall.

Z amerykańskiego wynalazku nr US2016377304 znany jest dwustrumieniowy przeciwprądowy wymiennik powietrza, który zawiera pierwszą sieć kanałów zorientowanych wzdłuż osi wzdłużnej wymiennika, odpowiednich do cyrkulacji pierwszego strumienia powietrza w pierwszym kierunku, oraz drugą sieć kanałów zorientowanych wzdłuż osi wzdłużnej wymiennika, odpowiednich do cyrkulacji drugiego strumienia powietrza w kierunku przeciwnym do pierwszego strumienia powietrza.From the American patent no. US2016377304 a double-stream counter-flow air exchanger is known, which comprises a first network of channels oriented along the longitudinal axis of the exchanger, suitable for circulating a first air stream in a first direction, and a second network of channels oriented along the longitudinal axis of the exchanger, suitable for circulating a second air stream in a direction opposite to the first air stream.

Rozwiązanie według wynalazku pokonuje niedogodności stanu techniki.The solution according to the invention overcomes the disadvantages of the prior art.

Rozwiązanie umożliwia różnicowanie działania i przepływów powietrza i pozostałych płynów wewnątrz obręczy i na jej zewnątrz w taki sposób, że łopaty wewnątrz obręczy (kanału wewnętrznego) mogą pracować w układzie typowym dla wentylatorów kanałowych a łopaty na zewnątrz obręczy (kanału zewnętrznego) mogą pracować w układzie typowym dla wentylatorów promieniowych lub kanałowych (osiowych), przy czym urządzenie wykorzystywało będzie do tego jeden ruch obrotowy obręczy i jeden napęd. Ponadto różnicowanie działania i przepływów wewnątrz obręczy i na jej zewnątrz wpływa na samostanowienie kąta natarcia łopat wirnika wewnątrz i na zewnątrz obręczy w wyniku zmiany parametrów płynów i dynamiki ich przepływów.This solution allows for the differentiation of the operation and flow of air and other fluids inside and outside the rim, allowing the blades inside the rim (inner channel) to operate in a configuration typical of ducted fans, while the blades outside the rim (outer channel) can operate in a configuration typical of radial or ducted (axial) fans. The device will utilize a single rotational motion of the rim and a single drive. Furthermore, the differentiation of the operation and flows inside and outside the rim influences the self-determination of the angle of attack of the rotor blades inside and outside the rim as a result of changes in fluid parameters and the dynamics of their flows.

Istota wynalazku polega na tym, że wirnik dwustrumieniowy na obręczy obrotowej posiada zamocowane dwa rzędy łopat zamocowanych w parach - do wnętrza i na zewnątrz obręczy obrotowej i odseparowanych od siebie obręczą obrotową, przy czym każda łopata posiada łopatę przeciwną; przy czym łopaty przytwierdzone są do pierścienia stabilizującego, który utrzymuje wszystkie łopaty względem pierścienia pod tym samym kątem natarcia; zaś łopaty połączone są w parach na sztywno (jedna względem drugiej) i osadzone w trzpieniu, tak że mogą obracać się względem osi trzpienia; przy czym łopata wewnętrzna zintegrowana jest z łopatą zewnętrzną, a wypadkowy kąt natarcia obydwu łopat ustalany jest samoistnie (samonastawnie) w wyniku ruchu obrotowego jako wynikowa wzajemnie przenoszonych sił wynikających z kształtu łopat oraz sił występujących w związku z ich ruchem obrotowym; przy czym pierścień stabilizujący utrzymuje wszystkie łopaty pod tym samym kątem natarcia.The essence of the invention is that a double-flow rotor has two rows of blades mounted on a rotating rim, mounted in pairs - to the inside and outside of the rotating rim and separated from each other by a rotating rim, wherein each blade has an opposite blade; wherein the blades are attached to a stabilizing ring, which keeps all blades in relation to the ring at the same angle of attack; and the blades are rigidly connected in pairs (one in relation to the other) and mounted in a shaft so that they can rotate in relation to the axis of the shaft; wherein the inner blade is integrated with the outer blade, and the resultant angle of attack of both blades is determined automatically (self-adjusting) as a result of rotational movement as a result of mutually transferred forces resulting from the shape of the blades and forces occurring in connection with their rotational movement; wherein the stabilizing ring keeps all blades at the same angle of attack.

Wirnik dwustrumieniowy według wynalazku posiada obręcz o konstrukcji obrotowej, która może pełnić funkcję rury wewnętrznej z przytwierdzonymi do niej do wnętrza i na zewnątrz łopatami. Łopaty zamocowane są w dwóch rzędach (na zewnątrz i do wnętrza obręczy) i w sposób ustalający trwale położenie wzajemne względem siebie łopaty zewnętrznej i wewnętrznej. Wirnik dwustrumieniowy według wynalazku posiada podwójny rząd łopat, które zapewniają możliwość wymuszenia przepływów w dwóch przeciwstawnych kierunkach (tj. do wewnątrz obręczy obrotowej i na zewnątrz), lub w tym samym kierunku jednak z różną dynamiką i/lub charakterystyką przepływu. Wirnik według wynalazku może pracować z płynami o różnej charakterystyce np. powietrze i ciecz. W jednej rurze np. wewnętrznej może płynąć woda, a jednocześnie łopaty zewnętrzne wystawione na działanie podmuchów wiatru obracają się zapewniając obrót łopat wewnętrznych i napędzając przepływ wody w rurze wewnętrznej. Wirnik według wynalazku może pracować z różnymi płynami ponieważ jednocześnie może pracować w dwóch odseparowanych środowiskach - wewnątrz pierścienia (rury) i na zewnątrz. Samonastawność wirnika dwustrumieniowego według wynalazku koryguje kąt natarcia łopat pod wpływem zmian parametrów przepływu płynów (na przykład wzrost prędkości przepływu, ciśnienia, gęstości/temperatury itp.), poprzez stałe równoważenie sił występujących na łopatach wewnętrznych i zewnętrznych.The dual-flow rotor according to the invention has a rotating rim that can function as an inner tube with blades attached to it, both inside and outside the rim. The blades are mounted in two rows (on the outside and inside of the rim) and in a manner that permanently fixes the outer and inner blades in relation to each other. The dual-flow rotor according to the invention has a double row of blades, which allows for the ability to force flows in two opposing directions (i.e., inward and outward of the rotating rim), or in the same direction but with different flow dynamics and/or characteristics. The rotor according to the invention can operate with fluids with different characteristics, e.g., air and liquid. Water can flow in one tube, e.g., the inner tube, while the outer blades, exposed to wind gusts, rotate, ensuring the rotation of the inner blades and driving the water flow in the inner tube. The rotor according to the invention can operate with different fluids because it can simultaneously operate in two separate environments – inside the annulus (tube) and outside. The self-alignment of the dual-flow rotor according to the invention corrects the blade angle of attack under the influence of changes in fluid flow parameters (e.g. increase in flow velocity, pressure, density/temperature, etc.) by constantly balancing the forces occurring on the inner and outer blades.

Znane wirniki samonastawne nastawiają się samoistnie w wyniku własnej masy (siły odśrodkowej) oraz oporu przepływu. W rozwiązaniu według wynalazku każda łopata posiada łopatę przeciwną (łopaty są w parach - do wnętrza i na zewnątrz obręczy obrotowej). Dzięki temu nastawiają się samoistnie nie tylko pod wpływem działania siły odśrodkowej i oporu przepływu, ale też w wyniku oddziaływania sił na łopatę z przeciwnej strony obręczy w różnych środowiskach przepływu. Balans między łopatami powoduje samoistnie ustawienie się łopat zewnętrznej i wewnętrznej w pozycji neutralnej dla występujących sił odśrodkowych i pozostałych oddziałujących na łopaty na zewnątrz oraz wewnątrz obręczy. Oba rzędy łopat zintegrowane są trzpieniem. Powoduje to, że samonastawność jest wynikiem sił działających na łopaty wewnątrz i na zewnątrz obręczy obrotowej w różnych środowiskach pracy łopat. Pierścień stabilizujący ustala położenie łopat w osi stabilizując ich położenie w wyniku działających sił na łopaty, dzięki czemu poruszają się ustalając kąt natarcia w sposób zintegrowany - łopaty zewnętrzne w jedną stronę, a łopaty wewnętrzne w przeciwną stronę, lub tą samą z odmiennym kątem natarcia. W odmianie wynalazku łopaty pracują z różną intensywnością i w tym samym kierunku. Wówczas łopaty wewnętrzne muszą być zamocowane pod innym kątem, niż łopaty zewnętrzne. Pierścień stabilizujący utrzymuje wszystkie łopaty stabilnie, pod tym samym kątem natarcia w danym momencie.Known self-aligning rotors self-align due to their own mass (centrifugal force) and flow resistance. In the invention, each blade has a counter-blade (blades are paired – one inside and one outside the rotating rim). This allows them to self-align not only under the influence of centrifugal force and flow resistance, but also as a result of forces acting on the blade from the opposite side of the rim in various flow environments. The balance between the blades causes the outer and inner blades to automatically adjust to a neutral position for the centrifugal and other forces acting on the blades outside and inside the rim. Both blade rows are integrated by a pin. This means that self-alignment is a result of forces acting on the blades inside and outside the rotating rim in various blade operating environments. The stabilizing ring fixes the blades' axis by stabilizing their position as a result of the forces acting on them. This allows them to move, establishing an integrated angle of attack—outer blades in one direction and inner blades in the opposite direction, or in the same direction with a different angle of attack. In a variant of the invention, the blades operate with different intensity and in the same direction. In this case, the inner blades must be mounted at a different angle than the outer blades. The stabilizing ring keeps all blades stable, at the same angle of attack at any given moment.

Wirnik dwustrumieniowy według wynalazku posiada rurę wewnętrzną (obręcz napędową), na której umieszczony jest pierścień stabilizujący w postaci np. sznura, drutu lub innego materiału o odpowiedniej wytrzymałości na rozciąganie. Do pierścienia stabilizującego przymocowane są (przegubowo lub w inny sposób znany ze stanu techniki) dwa rzędy łopat. Na łopaty w ruchu obrotowym działa siła odśrodkowa i szereg innych sił których wypadkowa wpływa ostatecznie na kąt natarcia łopat. Pierścień stabilizujący równoważy różnice między siłami wypadkowymi łopat w różnych punktach podczas ruchu obrotowego obręczy. Łopaty połączone są w parach na sztywno (jedna względem drugiej) i osadzone w trzpieniu, tak że mogą obracać się względem osi trzpienia. Ustawienie łopat jest wynikową równoważenia sił występujących w ruchu obrotowym. Kąt nastawienia łopat wewnętrznych względem zewnętrznych i ich kształt ustalany jest każdorazowo w procesie projektowania wirnika zgodnie ze znanym stanem techniki i przyjętymi zasadami nauki o przepływach w odniesieniu do oczekiwanych rezultatów i pozostaje stały podczas pracy wirnika. Łopaty pracując w ruchu obrotowym znajdą takie ustawienie, które jest wynikiem równoważenia sił działających na nie w tym ruchu. Łopaty (poprzez ustawienie ich względem siebie na etapie projektowania przepływów) znajdują takie ustawienie, w którym siły działające na nie zrównoważą się. Zastosowana w rozwiązaniu według wynalazku obręcz i pierścień równoważy i ustala kąty natarcia wszystkich łopat do niej przytwierdzonych. Pierścień stabilizujący stabilizuje kąt natarcia łopat w ruchu obrotowym obręczy, do której łopaty są przytwierdzone. Pierścień stabilizuje różnice ustawień występujących na łopatach tej samej grupy (wewnętrznych lub zewnętrznych) wskutek czego powoduje, że wszystkie łopaty stabilizują się do takiego samego kąta natarcia i położenia niezależnie w którym miejscu obręczy akurat się znajdują. Pierścień stabilizujący jest materiałem o odpowiedniej rozciągliwości znanej ze stanu techniki, osadzonym na obręczy. Łopaty osadzone są na obręczy, a do pierścienia stabilizującego są przytwierdzone, dzięki czemu on je stabilizuje.The dual-flow rotor according to the invention has an inner tube (drive hoop) on which a stabilizing ring is placed, e.g., a cord, wire, or other material with appropriate tensile strength. Two rows of blades are attached to the stabilizing ring (by means of a hinge or other method known in the art). Centrifugal force and a number of other forces act on the rotary blades, the resultant of which ultimately influences the blade angle of attack. The stabilizing ring balances the differences between the resultant forces of the blades at different points during the rotational movement of the hoop. The blades are rigidly connected in pairs (one with respect to the other) and mounted on a spindle so that they can rotate about the spindle axis. The blade position is the result of balancing the forces occurring in the rotational movement. The angle of the inner blades relative to the outer blades and their shape are determined each time during the rotor design process in accordance with the known art and accepted principles of flow science, with respect to the expected results, and remain constant during rotor operation. When rotating, the blades will find an alignment that results from balancing the forces acting on them during this motion. The blades (by positioning them relative to each other at the flow design stage) find an alignment in which the forces acting on them are balanced. The rim and ring used in the solution according to the invention balance and establish the angles of attack of all blades attached to it. The stabilizing ring stabilizes the blade angle of attack during the rotation of the rim to which the blades are attached. The ring stabilizes the differences in settings occurring on the blades of the same group (inner or outer), causing all blades to stabilize to the same angle of attack and position regardless of their position on the rim. The stabilizing ring is a material with appropriate extensibility known in the art, mounted on the rim. The blades are mounted on the rim and attached to the stabilizing ring, thereby stabilizing them.

Pierścień stabilizujący może posłużyć również jako element nastawy łopat pod oczekiwanym kątem natarcia - w przypadku jego przesunięcia przy przyłożeniu dodatkowej siły na przykład wynikającej z zamontowanego silnika krokowego lub przeciwwagi w ruchu obrotowym obręczy. Łopaty przytwierdzone są do obręczy za pomocą trzpienia, w sposób znany ze stanu techniki, zapewniający stabilność ich położenia i kąt względem obręczy a umożliwiający ich swobodny obrót względem osi trzpienia. Poprzez zamocowanie łopat do trzpienia - podczas działania na te łopaty sił wynikających z przepływów i ruchu obrotowego obręczy, łopaty napierają na trzpień tak, że obraca się on samoczynnie do pozycji w której te siły napierające na łopaty wewnętrzne i zewnętrzne będą się równoważyć. Dzięki osadzeniu łopat poprzez stabilny trzpień w obręczy, pozycja trzpienia jest ustalona ale może się obracać względem swojej osi co zapewnia samonastawność tego układu składającego się z dwóch łopat i trzpienia. Trzpień osadzony jest przelotowo w obręczy, jest łącznikiem pomiędzy łopatami znajdującymi się na dwóch jego końcach i jest obsadzony w obręczy w sposób znany ze stanu techniki. Takie ukształtowanie obręczy, trzpienia i łopat powoduje, że podczas obracania się obręczy, trzpienie obracają się razem z obręczą. Trzpienie mają niezmienne położenie względem obręczy, mogą się jednak obracać względem własnej osi. Łopaty wewnętrzne znajdują się we wnętrzu rury wewnętrznej (obręczy), zaś na zewnętrznej części (obręczy) rury wewnętrznej umieszczone są łopaty zewnętrzne. Obręcz daje zamocowanie dla łopat wewnętrznej i zewnętrznej, które są przytwierdzone do obręczy przez trzpień obrotowy, który obraca się wokół własnej osi. Obręcz może pełnić funkcję rury wewnętrznej. Obręcz może być napędzana silnikiem znanym ze stanu techniki. Obręcz jest obrotowa i stanowi główny element konstrukcyjny. Łopaty połączone są stabilnie i osadzone w trzpieniu. Łopaty połączone są trzpieniem w przestrzeni pomiędzy rurą wewnętrzną a rurą zewnętrzną. W odmianie wynalazku, w którym brak jest rury zewnętrznej łopaty zewnętrzne umieszczone są na zewnętrznej części (połączone są w ten sposób iż tworzą w rzucie z góry literę „Y”, „V” lub w inny sposób, który sprawia iż tworzą kształt zapewniający ich samonastawność. Takie ułożenie i połączenie łopat sprawia, iż w wyniku oporu przepływu płynu, na który napierają łopaty wentylatora, łopaty ustawiają się równoważąc siły występujące na łopatach górnych i dolnych. Suma sił działających na łopaty zewnętrzne i wewnętrzne, poprzez zamocowanie ich na obręczy i przymocowanie do pierścienia stabilizującego powoduje, iż powstaje wypadkowa tych sił działających na układ. Zarówno łopaty zewnętrzne, jak i łopaty wewnętrzne, mogą być zamocowane w jednej osi trzpienia lub od osi trzpienia odsunięte, przy czym odsunięcie od osi trzpienia (ramię działania siły) jak i różnice w odsunięciu łopaty górnej i dolnej wpłyną na różną dynamikę stabilizacji i pozycję ustabilizowania kątów natarcia i różnicowania przepływów. Wszystkie łopaty zewnętrzne i wszystkie łopaty wewnętrzne poruszają się w tym samym kierunku w którym porusza się obręcz, na której są osadzone. Przy odwróconych lub różnych kątach natarcia (łopat zewnętrznych i wewnętrznych obręczy) uzyska się, przy tym samym ruchu obrotowym obręczy - w jednym kierunku - przepływy wewnątrz obręczy i na zewnątrz obręczy w kierunkach przeciwnych lub tożsamych ale o różnej charakterystyce. Łopaty poruszają się w sposób zintegrowany. Pierścień stabilizujący utrzymuje wszystkie łopaty pod tym samym kątem natarcia.The stabilizing ring can also be used to adjust the blades to the desired angle of attack when additional force is applied, for example, from a mounted stepper motor or counterweight to the rotational motion of the rim. The blades are attached to the rim using a pin, in a manner known in the art, ensuring stability of their position and angle relative to the rim while allowing them to rotate freely about the pin axis. By attaching the blades to the pin, when forces resulting from flows and the rotational motion of the rim act on them, the blades press against the pin, causing it to automatically rotate to a position where the forces exerted on the inner and outer blades are balanced. By embedding the blades in the rim via a stable pin, the pin's position is fixed but can rotate about its axis, ensuring the self-alignment of this system consisting of two blades and a pin. The mandrel is embedded in the rim, acts as a connector between the blades located at its two ends, and is mounted in the rim in a manner known in the art. This configuration of the rim, mandrel, and blades causes the mandrels to rotate with the rim as the rim rotates. The mandrels have a fixed position relative to the rim, but can rotate around their own axis. The inner blades are located inside the inner tube (rim), while the outer blades are located on the outer part (rim) of the inner tube. The rim provides a mounting for the inner and outer blades, which are attached to the rim by a rotating mandrel that rotates around its own axis. The rim can function as an inner tube. The rim can be driven by a motor known in the art. The rim is rotatable and constitutes the main structural element. The blades are stably connected and embedded in the mandrel. The blades are connected by a mandrel in the space between the inner tube and the outer tube. In the variant of the invention, in which there is no outer tube, the outer blades are placed on the outer part (they are connected in such a way that in the top view they form the letter "Y", "V" or in another way that makes them form a shape ensuring their self-alignment. This arrangement and connection of the blades causes that as a result of the fluid flow resistance against which the fan blades press, the blades adjust themselves, balancing the forces occurring on the upper and lower blades. The sum of the forces acting on the outer and inner blades, by mounting them on the rim and attaching them to the stabilizing ring, causes a resultant of these forces acting on the system. Both the outer blades and the inner blades can be mounted on one axis of the mandrel or offset from the axis of the mandrel, whereby the offset from the axis of the mandrel (arm of force action) as well as differences in the offset of the upper and lower blades will affect different stabilization dynamics and the position of stabilization of the angles of attack and flow differentiation. All outer blades and all inner blades They move in the same direction as the rim on which they are mounted. With reversed or different angles of attack (of the outer and inner blades), the same rotational motion of the rim in one direction will produce flows inside the rim and outside the rim in opposite or identical directions but with different characteristics. The blades move as an integrated unit. A stabilizing ring maintains all blades at the same angle of attack.

Rura wewnętrzna (obręcz) jest elementem obrotowym, który wprawiany jest w ruch przez napęd wentylatora znanego ze stanu techniki lub napęd spowodowany przepływami i naporem płynu na łopaty wewnętrzne i/lub zewnętrzne. Tak ukształtowany wirnik zamocowany może być z napędem znanym ze stanu techniki. Może on być zainstalowany z silnikiem napędzanym piastą, obręczą (silniki „rim-driven”) jak również z innym silnikiem elektrycznym lub innym napędem. Wirnik według wynalazku może pracować zarówno z napędem jak i bez napędu. W przypadku pracy bez napędu, przepływy występujące w jednym z dwóch odseparowanych środowisk pełnią funkcję napędzającą/hamującą dla obrotu obręczy i przepływów występujących w środowisku drugim. Łopaty zewnętrzne mogą pełnić funkcję wentylatora promieniowego, podczas gdy łopaty wewnętrzne pracują jako wentylator kanałowy.The inner tube (rim) is a rotating element that is set in motion by a fan drive known in the art or by drive caused by fluid flows and pressure on the inner and/or outer blades. This impeller can be mounted with a drive known in the art. It can be installed with a hub-driven motor, a rim-driven motor ("rim-driven" motors), or with another electric motor or other drive. The impeller according to the invention can operate both with and without a drive. In the case of undriven operation, the flows occurring in one of the two separate environments act as a driving/braking force for the rotation of the rim and the flows occurring in the other environment. The outer blades can function as a radial fan, while the inner blades operate as a duct fan.

Wirnik według wynalazku może posiadać tradycyjne - klasyczne łopaty lub łopaty o kształcie toroidalnym lub innym znanym ze stanu techniki.The rotor according to the invention may have traditional - classic blades or blades with a toroidal shape or another shape known in the art.

Wirnik według wynalazku jest elementem wentylatora, w którym to wentylatorze umieszczany i mocowany jest w sposób znany ze stanu techniki.The impeller according to the invention is an element of a fan, in which the fan is placed and fastened in a manner known in the art.

Rozwiązanie według wynalazku przedstawiono w przykładach wykonania nie ograniczających wynalazku oraz na załączonych rysunkach, fig. 1 - 5, na których:The solution according to the invention is presented in non-limiting embodiment examples and in the attached drawings, figs. 1-5, in which:

fig. 1 przedstawia rzut aksonometryczny wirnika z łopatami klasycznymi, fig. 2 przedstawia rzut aksonometryczny wentylatora według wynalazku z napędem elektrycznym w postaci silnika napędzanego piastą, fig. 3 przedstawia rzut aksonometryczny wentylatora według wynalazku z napędem elektrycznym w postaci silnika napędzanego obręczą (rim-driven), fig. 4 przedstawia rurę wewnętrzną z obręczą stabilizującą i łopatami, fig. 5 przedstawia ułożenie na obręczy stabilizującej dwóch rzędów łopat samonastawnych.Fig. 1 shows an axonometric view of a rotor with classic blades, Fig. 2 shows an axonometric view of a fan according to the invention with an electric drive in the form of a hub-driven motor, Fig. 3 shows an axonometric view of a fan according to the invention with an electric drive in the form of a rim-driven motor, Fig. 4 shows an inner tube with a stabilizing rim and blades, Fig. 5 shows the arrangement of two rows of self-adjusting blades on the stabilizing rim.

P rz y kła d n r 1 :Example No. 1:

Wirnik dwustrumieniowy według wynalazku posiada rurę wewnętrzną (obręcz napędową) (1), na której umieszczony jest pierścień stabilizujący (9) w postaci np. sznurka lub innego materiału o charakterystyce nierozciągliwej. Do pierścienia stabilizującego (9) przymocowane są dwa rzędy łopat (2) i (3). Pierścień stabilizujący (9) jest nierozciągliwym materiałem osadzonym na obręczy. Łopaty (2) i (3) na obręczy (1) są zamontowane, a do pierścienia stabilizującego (9) są przytwierdzone, dzięki czemu on je stabilizuje. Łopaty zamontowane są do obręczy za pomocą trzpienia, w sposób znany ze stanu techniki, zapewniający stabilność ich położenia i kąt względem obręczy a umożliwiający ich swobodny obrót względem osi trzpienia. Łopaty (2) i (3) zamontowane są do obręczy (1) za pomocą trzpienia (5) na sztywno, w sposób znany ze stanu techniki. Trzpień (5) znajduje się na obręczy (1), jest łącznikiem pomiędzy łopatami (2) i (3) znajdującymi się na dwóch jego końcach i jest obsadzony w obręczy (1) w sposób znany ze stanu techniki. Takie ukształtowanie obręczy (1), trzpienia (5) i łopat (2) i (3) powoduje, że podczas obracania się obręczy (1), trzpienie (5) obracają się razem z obręczą (1). Trzpienie (5) mają niezmienne położenie względem obręczy (1), mogą się jednak obracać względem własnej osi. Łopaty wewnętrzne (2) skierowane są do środka rury wewnętrznej (obręczy) (1), zaś na zewnętrznej części (obręczy) rury wewnętrznej (1) umieszczone są łopaty zewnętrzne (3). Łopaty zewnętrzne (3) umieszczone są w przestrzeni pomiędzy rurą wewnętrzną (1) a rurą zewnętrzną (4). Łopaty (2) i (3) połączone są na sztywno i osadzone w trzpieniu (5). Łopaty (2) i (3) połączone są w ten sposób iż tworzą w rzucie z góry literę „Y”. Takie ułożenie i połączenie łopat sprawia, iż w wyniku oporu płynu, na który napierają łopaty wentylatora, łopaty ustawiają się optymalnie równoważąc siły występujące na łopatach górnych i dolnych. Suma sił działających na łopaty zewnętrzne (3) i wewnętrzne (2), poprzez zamocowanie ich na obręczy (1) i przymocowanie do pierścienia stabilizującego (9) powoduje, iż powstaje wspólna wypadkowa tych sił działających na układ. Zarówno łopaty zewnętrzne (3), jak i łopaty wewnętrzne (2), nie są zamocowane w jednej osi lecz są lekko odsunięte. Powoduje to iż działające na nie siły stabilizują je i wprawiają w ruch, tak iż wszystkie łopaty zewnętrzne (3) i wszystkie łopaty wewnętrzne (2) poruszają się w tym samym kierunku w którym porusza się obręcz (1), na której są osadzone. Przy odwróconych kątach natarcia (łopat zewnętrznych i wewnętrznych obręczy) uzyska się, przy tym samym ruchu obrotowym obręczy - w jednym kierunku - przepływy wewnątrz obręczy i na zewnątrz obręczy w kierunkach przeciwnych. Łopaty poruszają się w sposób zintegrowany - łopaty zewnętrzne w jedną stronę, a łopaty wewnętrzne w przeciwną stronę. Pierścień stabilizujący (9) utrzymuje wszystkie łopaty pod tym samym kątem natarcia. Łopaty zewnętrzne (3) i łopaty wewnętrzne mają klasyczny kształt. Rura wewnętrzna (obręcz) (1) jest elementem obrotowym, który wprawiany jest w ruch przez napęd wentylatora znanego ze stanu techniki. Tak ukształtowany wirnik zamocowany jest w wentylatorze znanym ze stanu techniki. Może on być zainstalowany w wentylatorze z silnikiem napędzanym piastą, jak również z silnikiem elektrycznym lub innym.The double-flow rotor according to the invention has an inner tube (drive rim) (1), on which a stabilizing ring (9) is placed, in the form of, for example, a string or other non-stretchable material. Two rows of blades (2) and (3) are attached to the stabilizing ring (9). The stabilizing ring (9) is a non-stretchable material mounted on the rim. Blades (2) and (3) are mounted on the rim (1) and are attached to the stabilizing ring (9), thereby stabilizing them. The blades are mounted to the rim using a mandrel, in a manner known in the art, ensuring the stability of their position and angle relative to the rim while allowing them to rotate freely about the axis of the mandrel. Blades (2) and (3) are rigidly mounted to the rim (1) using a mandrel (5), in a manner known in the art. The mandrel (5) is located on the rim (1), acts as a connector between the blades (2) and (3) located at its two ends, and is mounted in the rim (1) in a manner known in the art. This configuration of the rim (1), the mandrel (5), and the blades (2) and (3) causes the mandrels (5) to rotate with the rim (1). The mandrels (5) have a fixed position relative to the rim (1), but can rotate around their own axis. The inner blades (2) are directed towards the center of the inner tube (rim) (1), while the outer blades (3) are located on the outer part (rim) of the inner tube (1). The outer blades (3) are located in the space between the inner tube (1) and the outer tube (4). The blades (2) and (3) are rigidly connected and embedded in the mandrel (5). The blades (2) and (3) are connected in a plan view to form the letter "Y." This arrangement and connection of the blades ensures that, due to the fluid resistance against which the fan blades press, the blades are optimally positioned, balancing the forces acting on the upper and lower blades. The sum of the forces acting on the outer (3) and inner (2) blades, through their mounting on the rim (1) and the stabilizing ring (9), creates a common resultant of these forces acting on the system. Both the outer (3) and inner (2) blades are not fixed in a single axis but are slightly offset. This causes the forces acting on them to stabilize and set them in motion, so that all the outer (3) and inner (2) blades move in the same direction as the rim (1) on which they are mounted. With reversed angles of attack (outer blades and inner rim), the same rotational movement of the rim in one direction produces flows inside the rim and outside the rim in opposite directions. The blades move in an integrated manner – the outer blades in one direction and the inner blades in the opposite direction. A stabilizing ring (9) maintains all blades at the same angle of attack. The outer blades (3) and inner blades have a classic shape. The inner tube (rim) (1) is a rotating element that is set in motion by the drive of a prior art fan. This shaped impeller is mounted in a prior art fan. It can be installed in a fan with a hub motor, an electric motor, or another motor.

Przykład nr 2:Example #2:

Wirnik dwustrumieniowy według wynalazku posiada rurę wewnętrzną (obręcz napędową) (1), na której umieszczony jest pierścień stabilizujący (9) w postaci np. druta lub innego materiału o charakterystyce nierozciągliwej. Do pierścienia stabilizującego (9) przymocowane są dwa rzędy łopat (2) i (3). Pierścień stabilizujący (9) jest nierozciągliwym materiałem osadzonym na obręczy. Łopaty (2) i (3) na obręczy (1) są zamontowane, a do pierścienia stabilizującego (9) są przytwierdzone, dzięki czemu on je stabilizuje. Łopaty zamontowane są do obręczy za pomocą trzpienia, w sposób znany ze stanu techniki, zapewniający stabilność ich położenia i kąt względem obręczy a umożliwiający ich swobodny obrót względem osi trzpienia. Łopaty (2) i (3) zamontowane są do obręczy (1) za pomocą trzpienia (5) na sztywno, w sposób znany ze stanu techniki. Trzpień (5) znajduje się na obręczy (1), jest łącznikiem pomiędzy łopatami (2) i (3) znajdującymi się na dwóch jego końcach i jest obsadzony w obręczy (1) w sposób znany ze stanu techniki. Takie ukształtowanie obręczy (1), trzpienia (5) i łopat (2) i (3) powoduje, że podczas obracania się obręczy (1), trzpienie (5) obracają się razem z obręczą (1). Trzpienie (5) mają niezmienne położenie względem obręczy (1), mogą się jednak obracać względem własnej osi. Łopaty wewnętrzne (2) skierowane są do środka rury wewnętrznej (obręczy) (1), zaś na zewnętrznej części (obręczy) rury wewnętrznej (1) umieszczone są łopaty zewnętrzne (3). Łopaty zewnętrzne (3) umieszczone są w przestrzeni pomiędzy rurą wewnętrzną (1) a rurą zewnętrzną (4). Łopaty (2) i (3) połączone są na sztywno i osadzone w trzpieniu (5). Łopaty (2) i (3) połączone są w ten sposób iż tworzą w rzucie z góry literę „V”. Takie ułożenie i połączenie łopat sprawia, iż w wyniku oporu płynu, na który napierają łopaty wentylatora, łopaty ustawiają się optymalnie równoważąc siły występujące na łopatach górnych i dolnych. Suma sił działających na łopaty zewnętrzne (3) i wewnętrzne (2), poprzez z zamocowanie ich na obręczy (1) i przymocowanie do pierścienia stabilizującego (9) powoduje, iż powstaje wspólna wypadkowa tych sił działających na układ. Zarówno łopaty zewnętrzne (3), jak i łopaty wewnętrzne (2), zamocowane są w jednej osi. Powoduje to iż działające na nie siły stabilizują je i wprawiają w ruch, tak iż wszystkie łopaty zewnętrzne (3) i wszystkie łopaty wewnętrzne (2) poruszają się w tym samym kierunku w którym porusza się obręcz (1), na której są osadzone. Łopaty (2) i (3) poruszają się w sposób zintegrowany - łopaty zewnętrzne w jedną stronę, a łopaty wewnętrzne w przeciwną stronę. Pierścień stabilizujący (9) utrzymuje wszystkie łopaty pod tym samym kątem natarcia. Łopaty zewnętrzne (3) i łopaty wewnętrzne mają klasyczny lub korbowy kształt. Rura wewnętrzna (obręcz) (1) jest elementem obrotowym, który wprawiany jest w ruch przez napęd wentylatora. Napęd wentylatora, który jest znany ze stanu techniki może by dowolny np. silnik elektryczny napędzany obręczą (rimdriven) lub klasyczny silnik elektryczny o konstrukcji wirnika i stojana, przy zastosowaniu napędów pasowych i innych znanych ze stanu techniki. Tak ukształtowany wirnik zamocowany jest w wentylatorze znanym ze stanu techniki. Może on być zainstalowany w wentylatorze z silnikiem napędzanym piastą, jak również z silnikiem elektrycznym lub innym.The double-flow rotor according to the invention has an inner tube (drive rim) (1), on which a stabilizing ring (9) is placed, e.g., a wire or other non-stretchable material. Two rows of blades (2) and (3) are attached to the stabilizing ring (9). The stabilizing ring (9) is a non-stretchable material mounted on the rim. Blades (2) and (3) are mounted on the rim (1) and are attached to the stabilizing ring (9), thereby stabilizing them. The blades are mounted to the rim using a mandrel, in a manner known in the art, ensuring the stability of their position and angle relative to the rim while allowing them to rotate freely about the axis of the mandrel. Blades (2) and (3) are rigidly mounted to the rim (1) using a mandrel (5), in a manner known in the art. The mandrel (5) is located on the rim (1), acts as a connector between the blades (2) and (3) located at its two ends, and is mounted in the rim (1) in a manner known in the art. This configuration of the rim (1), the mandrel (5), and the blades (2) and (3) causes the mandrels (5) to rotate with the rim (1). The mandrels (5) have a fixed position relative to the rim (1), but can rotate around their own axis. The inner blades (2) are directed towards the center of the inner tube (rim) (1), while the outer blades (3) are located on the outer part (rim) of the inner tube (1). The outer blades (3) are located in the space between the inner tube (1) and the outer tube (4). The blades (2) and (3) are rigidly connected and embedded in the mandrel (5). Blades (2) and (3) are connected in a plan view to form a "V." This arrangement and connection of the blades ensures that, due to fluid resistance against which the fan blades press, the blades are optimally positioned, balancing the forces acting on the upper and lower blades. The sum of the forces acting on the outer (3) and inner (2) blades, through their mounting on the rim (1) and the stabilizing ring (9), creates a common resultant of these forces acting on the system. Both the outer (3) and inner (2) blades are mounted on a single axis. This causes the forces acting on them to stabilize and set them in motion, so that all outer (3) and inner (2) blades move in the same direction as the rim (1) on which they are mounted. Blades (2) and (3) move as an integrated unit – the outer blades in one direction and the inner blades in the opposite direction. A stabilizing ring (9) maintains all blades at the same angle of attack. The outer blades (3) and inner blades have a classic or crank shape. The inner tube (rim) (1) is a rotating element that is set in motion by the fan drive. A fan drive known in the art can be any type, e.g., a rim-driven electric motor or a classic rotor-stator electric motor, using belt drives and other known in the art. This rotor shape is mounted in a fan known in the art. It can be installed in a fan with a hub motor, as well as an electric motor or other motor.

Przykład nr 3:Example No. 3:

Wirnik dwustrumieniowy według wynalazku posiada rurę wewnętrzną (obręcz napędową) (1), na której umieszczony jest pierścień stabilizujący (9) w postaci np. druta lub innego materiału o charakterystyce nierozciągliwej. Do pierścienia stabilizującego (9) przymocowane są dwa rzędy łopat (2) i (3). Pierścień stabilizujący (9) jest rozciągliwym materiałem osadzonym na obręczy. Łopaty (2) i (3) na obręczy (1) są zamontowane, a do pierścienia stabilizującego (9) są przytwierdzone, dzięki czemu on je stabilizuje. Łopaty zamontowane są do obręczy za pomocą trzpienia, w sposób znany ze stanu techniki, zapewniający stabilność ich położenia i kąt względem obręczy a umożliwiający ich swobodny obrót względem osi trzpienia. Łopaty (2) i (3) zamontowane są do obręczy (1) za pomocą trzpienia (5) na sztywno, w sposób znany ze stanu techniki. Trzpień (5) znajduje się na obręczy (1), jest łącznikiem pomiędzy łopatami (2) i (3) znajdującymi się na dwóch jego końcach i jest obsadzony w obręczy (1) w sposób znany ze stanu techniki. Takie ukształtowanie obręczy (1), trzpienia (5) i łopat (2) i (3) powoduje, że podczas obracania się obręczy (1), trzpienie (5) obracają się razem z obręczą (1). Trzpienie (5) mają niezmienne położenie względem obręczy (1), mogą się jednak obracać względem własnej osi. Łopaty wewnętrzne (2) skierowane są do środka rury wewnętrznej (obręczy) (1), zaś na zewnętrznej części (obręczy) rury wewnętrznej (1) umieszczone są łopaty zewnętrzne (3). Łopaty zewnętrzne (3) umieszczone są w przestrzeni pomiędzy rurą wewnętrzną (1) a rurą zewnętrzną (4). Łopaty (2) i (3) połączone są na sztywno i osadzone w trzpieniu (5). Łopaty (2) i (3) połączone są w ten sposób iż tworzą kształt zapewniający ich samonastawność. Takie ułożenie i połączenie łopat sprawia, iż w wyniku oporu płynu, na które napierają łopaty wentylatora, łopaty ustawiają się optymalnie równoważąc siły występujące na łopatach górnych i dolnych. Zarówno łopaty zewnętrzne (3), jak i łopaty wewnętrzne (2) nie są zamocowane w osi trzpieni, ale są lekko odsunięte od osi trzpieni. Suma sił działających na łopaty zewnętrzne (3) i wewnętrzne (2), poprzez z zamocowanie ich na obręczy (1) i przymocowanie do pierścienia stabilizującego (9) powoduje, iż powstaje wspólna wypadkowa tych sił działających na układ. Zarówno łopaty zewnętrzne (3), jak i łopaty wewnętrzne (2), zamocowane są w jednej osi. Powoduje to iż działające na nie siły stabilizują je i wprawiają w ruch, tak iż wszystkie łopaty zewnętrzne (3) i wszystkie łopaty wewnętrzne (2) poruszają się w tym samym kierunku w którym porusza się obręcz (1), na której są osadzone. Łopaty (2) i (3) poruszają się w sposób zintegrowany - łopaty zewnętrzne w jedną stronę, a łopaty wewnętrzne w przeciwną stronę. Pierścień stabilizujący (9) utrzymuje wszystkie łopaty pod tym samym kątem natarcia. Łopaty zewnętrzne (3) i łopaty wewnętrzne mają korbowy kształt. Rura wewnętrzna (obręcz) (1) jest elementem obrotowym, który wprawiany jest w ruch przez napęd wentylatora znany ze stanu techniki. Tak ukształtowany wirnik zamocowany jest w wentylatorze znanym ze stanu techniki, który posiada magnesy (6) stałe N/S przytwierdzone do pierścienia obrotowego (1) oraz uzwojenie skoncentrowane przytwierdzone do obręczy stałej - stojan (7) oraz osłonę z uszczelnieniem (8) znane ze stanu techniki.The double-flow rotor according to the invention has an inner tube (drive rim) (1), on which a stabilizing ring (9) is placed, e.g., a wire or other non-stretchable material. Two rows of blades (2) and (3) are attached to the stabilizing ring (9). The stabilizing ring (9) is a stretchable material mounted on the rim. Blades (2) and (3) are mounted on the rim (1) and are attached to the stabilizing ring (9), thereby stabilizing them. The blades are mounted to the rim using a mandrel, in a manner known in the art, ensuring the stability of their position and angle relative to the rim while allowing them to rotate freely about the axis of the mandrel. Blades (2) and (3) are rigidly mounted to the rim (1) using a mandrel (5), in a manner known in the art. The mandrel (5) is located on the rim (1), acts as a connector between the blades (2) and (3) located at its two ends, and is mounted in the rim (1) in a manner known in the art. This configuration of the rim (1), the mandrel (5), and the blades (2) and (3) causes the mandrels (5) to rotate with the rim (1). The mandrels (5) have a fixed position relative to the rim (1), but can rotate around their own axis. The inner blades (2) are directed towards the center of the inner tube (rim) (1), while the outer blades (3) are located on the outer part (rim) of the inner tube (1). The outer blades (3) are located in the space between the inner tube (1) and the outer tube (4). The blades (2) and (3) are rigidly connected and embedded in the mandrel (5). The blades (2) and (3) are connected in a way that creates a self-aligning shape. This arrangement and connection of the blades ensures that, due to fluid resistance against which the fan blades press, the blades are optimally positioned, balancing the forces acting on the upper and lower blades. Both the outer blades (3) and the inner blades (2) are not mounted on the axis of the mandrels, but are slightly offset from the axis of the mandrels. The sum of the forces acting on the outer blades (3) and inner blades (2), by mounting them on the rim (1) and securing them to the stabilizing ring (9), creates a common resultant of these forces acting on the system. Both the outer blades (3) and inner blades (2) are mounted on a single axis. This causes the forces acting on them to stabilize and set them in motion, so that all outer blades (3) and all inner blades (2) move in the same direction as the rim (1) on which they are mounted. The blades (2) and (3) move in an integrated manner – the outer blades in one direction and the inner blades in the opposite direction. A stabilizing ring (9) maintains all blades at the same angle of attack. The outer blades (3) and inner blades have a crank shape. The inner tube (hoop) (1) is a rotating element that is set in motion by a fan drive known in the art. The rotor thus shaped is mounted in a fan known in the art, which has N/S permanent magnets (6) attached to the rotating ring (1) and a concentrated winding attached to the fixed hoop – the stator (7) and a cover with a seal (8) known in the art.

Claims

1. A double-flow rotor having a rotating rim, a stem, blades and a stabilizing ring, characterized in that the rotating rim (1) has two rows of blades (2) and (3) mounted in pairs - to the inside and outside of the rotating rim (1) and separated from each other by the rotating rim (1), each blade having an opposite blade; the blades (2) and (3) are attached to a stabilizing ring (9) which holds all blades (2) and (3) relative to the ring at the same angle of attack.

2. A double-flow rotor according to claim 1, characterized in that the blades (2) and (3) are rigidly connected in pairs (one with respect to the other) and mounted in a shaft (5) so that they can rotate with respect to the axis of the shaft (5); wherein the inner blade (2) is integrated with the outer blade (3), and the resulting angle of attack of both blades is determined automatically (self-adjusting) as a result of the rotational movement as a result of mutually transferred forces resulting from the shape of the blades and the forces occurring in connection with their rotational movement; wherein the stabilizing ring (9) keeps all blades (2) and (3) at the same angle of attack.