Как сделать вентилятор без лопастей

Как сделать вентилятор своими руками: принцип работы и сборка настольного прибора без лопастей

Вентиляторы без лопастей выдувают поток воздуха через кольцо, стоящее на подставке. Dyson – компания, создавшая вентилятор без лопастей и без шума. Однако, сам термин «безлопастной» вводит всех в заблуждение, на самом деле лопасти у них все же есть. Маленький вентилятор установлен в подставке и проталкивает воздух через тонкое кольцо — таков принцип работы безлопастного вентилятора.

Я собираюсь собрать своими руками упрощенную версию оригинала. Работать, конечно, будет не так эффективно, но и цена в разы меньше. А еще маленький вентилятор можно взять с собой куда угодно.

Детали напечатаны на принтере Monoprice Maker Ultimate из ПЛА пластика, диаметр сопла 0,4 мм, на подогреваемой платформе.

Шаг 1: Дизайн изделия

Я создал параметрическую модель своего вентилятора в программе Autodesk Inventor с возможностью 3Д-печати. Необходимо помнить, что все детали в итоге будут напечатаны. Исходя из этого, я решил сделать 3 соединяющихся между собой детали с минимальным вылетом и большим основанием, чтобы возможные ошибки печати или моделирования не повлияли на результат. Измерив диаметр вентилятора, я получил внутренний диаметр основания. Закончив проектирование частей, я провел виртуальное моделирование сборки, чтобы убедиться, что забору и выбросу воздуха ничего не будет мешать.

Шаг 2: Печать деталей

Дизайн деталей достаточно прост, поэтому печать прошла гладко. Это была моя первая печать на подогреваемой платформе, и я в восторге от результата. Весь процесс печати занял почти десять часов. Из-за того, что у одной из деталей есть далеко выступающая часть, под нее нужно было сделать опоры. На первой фотографии видно, что одна из опор не выдержала и сломалась. К счастью, мой принтер может печатать подобные выступы. Пробная сборка дала отличный результат.

Шаг 3: Питание

Вместо шнура питания я решил установить разъем, чтобы можно было и от сети запитаться, и от аккумулятора. Добавить отверстие под разъем в параметрическую модель просто, но я не был уверен в расположении этого отверстия и решил сделать его на готовой детали. Сделать отверстие в филаменте очень легко – я просто разогрел паяльник и проплавил в стенке детали отверстие нужного диаметра.

Шаг 4: Вентилятор

Теперь нужно подготовить вентилятор к установке в основание. Я удалил части корпуса вентилятора с помощью пилки, оставив на крыльчатке только опорные рычаги двигателя (они должны быть длиннее, чем лопасти, чтобы между лопастями и стенкой оставалось пространство).

Добавлено позднее: я использовал 5см кулер для компьютера, но позже пришел к выводу, что у него слишком слабый двигатель, я планирую сделать новый безлопастной настольный вентилятор помощнее.

Шаг 5: Установка вентилятора

Чтобы правильно установить вентилятор в опоре, я приклеил к двигателю временный держатель из пенового материала, чтобы держать за него без опаски сломать, пока буду примеряться к месту установки (кулер не должен перекрывать воздухозаборник и касаться стенок корпуса опоры). Потом термоклеем приклеил опорные рычаги к стенкам. Когда клей высох, я удалил временный держатель с вентилятора и включил его, чтобы проверить, сохранился ли зазор. Убедившись, что все в порядке, я подсоединил провода к разъему и снова проверил работу двигателя.

Шаг 6: Заключительные штрихи

После подсоединения проводов я установил оставшиеся детали на места. Детали, сделанные по моему макету, плотно прилегают друг к другу. Но если вы хотите быть уверенным в прочности конструкции, посадите их на клей. Затем я обклеил вентилятор цветной виниловой лентой, чтобы добавить яркий акцент. Я очень доволен результатом – высотой вентилятор 12,7 см, на изготовление ушло всего 130 г филамента.

Сейчас я ищу, чем можно заменить компьютерный кулер. Хоть он и нормально работает, но у простого электромотора намного выше число оборотов.

Спасибо, что уделили время чтению моей статьи.

Шаг 7: Усовершенствование вентилятора

Я все-таки заменил родной слабенький мотор на электродвигатель помощнее. Шестерня с родного мотора села на вал плотно, к ней я приклеил крыльчатку. С обратной стороны я приклеил толстую шайбу и вставил вентилятор обратно в основание. Теперь двигатель находится под лопастями, и, соответственно, старый разъем теперь мешает. Пока я заклеил отверстие от него, а повода вывел наружу через отверстия воздухозаборника. Позже я планирую добавить держатель двигателя.

Еще мне кажется, воздухозаборник нужен побольше. Я хочу либо расширить старые отверстия, либо просто насверлить больше отверстий. Такой апгрейд привел к тому, что вентилятор вибрирует и «гуляет» по столу. Для амортизации нанес слой термоклея на дно. Потом я планирую заменить клей прорезиненным материалом, наподобие того, из какого раньше делали коврики для мышки.

Шаг 8: Файлы чертежей

Выше даны мои чертежи деталей. При переводе файлов в .stl-формат у меня сбились настройки масштабирования, из-за чего размеры деталей сильно уменьшились. У вас, скорее всего, будет автомасштабирование и все размеры сохранятся. Сравните их с чертежами.

Учитывайте мои замечания по улучшению модели. Я планирую переделать основание с учетом своих заметок.
Сразу извиняюсь за названия файлов, первые части были мной забракованы и удалены, а переименовать остальные я просто забыл. Прошу не забывать, что это не профессиональная модель, а уменьшенная версия.

Игорь Самоделов

Рассказываю как сделать какую-либо вещь с пошаговыми фото и видео инструкциями.

Как работает безлопастной вентилятор?

В последнее время в рунете периодически появляется реклама безопасного безлопастного вентилятора, предлагаем рассмотреть устройство этого климатического прибора для дома и принцип его действия. Мы также расскажем о сильных и слабых сторонах этого аппарата и основных характеристиках. После чего проведем краткий обзор нескольких моделей безлопастных вентиляторов, а в завершении статьи рассмотрим возможность создания своими руками такого необычного устройства.

Конструкция и принцип действия

В 2009 году Дж. Дайсон представил миру собственную разработку вентилятора. Особенность конструкции заключалась в отсутствии лопастей, что, тем не менее, не мешало устройству создавать устойчивый воздушный поток. Причем, объем воздуха на выходе превышал на один-два порядка, поступающий на турбину. Думаете магия? Нет, все значительно серьезней – аэродинамика.

Все дело в профиле кольца, ему придана специальная форма.

Профиль кольца безлопастного вентилятора

Благодаря этому выходящий из отверстий воздух фокусируется таким образом, чтобы перед кольцом образовалась зона низкого давления (выделена красным овалом на рис. 3).

Аэродинамическое моделирование работы Воздушного Умножителя Дайсона

Поскольку такая область спереди и по бокам окружена повышенным давлением, воздух втягивается с тыльной стороны кольца, образуя устойчивый направленный поток.

Заметим, что на составление математической модели профиля, позволяющего добиться максимального эффекта и доработку технологии, у Дайсона ушло около четырех лет. Большинство китайских аналогов его устройства не могут выдать даже половинной мощности оригинального аппарата. Изобретатель запатентовал конструкцию, в частности, профиль кольца и строение турбины, нагнетающей воздух, поэтому для изготовления полноценных копий необходимо приобрести у автора права на производство.

Как работает вентилятор?

Поскольку чертеж устройства находится под защитой авторских прав, расскажем о работе вентилятора, опираясь на рисунки, используемые в рекламе этого продукта.

Как устроен безлопастной вентилятор

Пояснение к рисунку:

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

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

А - Щель для выхода воздуха; B – двигатель для вращения кольца

Некоторые модели (например, Flextron FB1009, KITFORT KT-401, HJ-007, Bork) имеют встроенный двигатель (В рис. 5), позволяющий менять направление кольца, а, следовательно, и воздушного потока. Часть производителей предусмотрела возможность установки в конструкцию специального аэрозоля, в результате Аirmultiplier Dyson (именно так назвал свое детище Дайсон) дополнительно выступает в роли освежителя воздуха (часть модельного ряда Kitfort, Supra,Renova, Vesson).

Встречаются безлопастные вентиляторы с охлаждением и нагревом воздуха, такие бытовые приборы вполне можно отнести к разряду полноценной климатической техники.

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).

Плюсы и минусы

Рассмотрев строение умножителей воздуха, можно перейти к анализу их преимуществ и недостатков. Начнем с первого. Преимущества:

Безопасность и простота обслуживания это только часть преимуществ Умножителя Воздуха Дайсона

Безусловно, это безопасность. Отсутствие лопастей позволяет безнаказанно засунуть пальцы в рабочую зону функционирующего прибора, это особенно оценят те, у кого есть маленькие дети.
Теперь, чтобы удалить пыль достаточно провести тряпкой, нет необходимости разбирать бытовой прибор.
В конструкции двигателя турбины используются неодимовые магниты, что дало возможность минимизировать силовую установку и сделать ее относительно бесшумной.
Экономия электроэнергии, максимальная мощность прибора 40 Вт, но в таком режиме устройство редко используется, поэтому штатная работа происходит на уровне 15-20 Вт.
Привлекательный дизайн, который отлично впишется в современный интерьер.
Плавное управление силой и направлением воздушного потока.

К сожалению, у данного устройства есть и недостатки, которые существенно отражаются на покупательском спросе:

Высокая стоимость оригинальных моделей, она может доходить до 20 тыс. рублей и более, что сопоставимо с покупкой и установкой недорогой сплит системы. Впрочем, с такой ценой можно смириться, если безлопастной вентилятор обладает функциями нагрева и охлаждения воздуха. Заметим, что китайские аналоги стоят существенно дешевле, некоторые даже на порядок, но, как уже было описано выше, у них меньшая эффективность.
Несмотря, на то, что силовая установка вентилятора малошумная, в процессе работы этот прибор издает характерный гул, напоминающий работу турбины самолета. Причем, на максимальной мощности уровень шума может достигать 60 децибел, что довольно много, поскольку достаточно часа, чтобы от этого разболелась голова. Правда, в таком режиме устройство создает настолько сильный поток воздуха, что возникают дискомфортные ощущения, поэтому максимальный уровень работы практически не используется. В штатном режиме аппарат шумит значительно меньше.
Заявленное в рекламе 15-ти кратное увеличение потока технически верное, но есть определенный нюанс. Это величина характерна для максимального режима, который практически не используется.

Обзор моделей на рынке

Приведем в качестве примера несколько моделей устройств, доступных на российском рынке.

Bladeless Fan, маленький недорогой настольный вентилятор безлопастного типа. Произведен в Китае. Стоимость порядка $40-$50. Минимум функций, небольшая мощность (12 Вт) позволяют получить воздушный поток, вполне приемлемый для настольных устройств.

Относительно недорогой китаец Bladeeless Fan

Еще один бюджетный вариант с минимальным функциональным набором — Fan Leader, если верить поставщикам, польского производства. Также в настольном исполнении, в том же ценовом диапазоне, но несколько большей мощности – 35 Вт. Характерная особенность – рабочая зона выполнена в форме овала. Заметим, такая форма встречается у многих моделей, например, Орион OR-DSO2.

Fan Leader

Ну и для сравнения рассмотрим оригинальную конструкцию — модель Dayson Hot + Cool. Данный прибор выпускается в напольном исполнении. Он обладает функцией нагрева воздуха. Мощность турбины – 40 Вт, в режиме обогревателя – 2 кВт. Имеется пульт дистанционного управления, информационное табло, указывающее выбранный режим и заданную температуру. За все это удовольствие потребуется заплатить около 500 – 540 долларов.

Прекрасный образец оригинальной продукции Dayson Hot + Cool

Заканчивая тему обзора, приведем сравнительную таблицу модельного ряда Dynson и китайского аналога Unico ION.

Наименование	Dyson AM-01	Dyson AM-02	Dyson AM-03	Dyson AM-04	Unico ION
Ориентировочная Стоимость, $	260	310	340	345	50
Функциональность	охлаждение	охлаждение	охлаждение	охлаждение/нагрев	охлаждение
Скорость воздушного потока (max), л/с	450	600	700	130	450
исполнение	настольное	Напольное	Напольное	Напольное	Настольное
Ручная регулировка угла наклона	+	—	+	+	+
Ручная установка высоты	—	—	+	—	—
Автоматические повороты на 90°	+	+	+	+	+
Плавная регулировка скорости потока	+	+	+	+	+
Уровень шума (max), дБ	64,5	63,0	65,0	64,0	60,0
Потребляемая мощность (max), Вт	40	65	65	2000	35
Габариты упаковки, мм	547х356х152	1007х190х110	1480х450х280	579х200х153	580х330х180
Вес (брутто), кг	1,80	3,35	4,30	2,47	2,50

Возможно ли сделать безлопастной вентилятор своими руками

В рунете есть несколько видеороликов, посвященных этой теме, где для создания кольца используются различные материалы, начиная от пластиковых ведер и заканчивая канализационными трубами ПВХ. Силовые установки также разнообразны, в основном это мощные кулера от процессоров, но встречаются оригиналы, использующие двигатель пылесоса. Эффективность таких конструкций и их характеристики вызывают большие сомнения, тем более никаких замеров не приводится.

Как вы помните, для создания зоны низкого давления необходимо сфокусировать потоки воздуха особым образом. Используя обычный подручный материал, сделать это довольно непросто, а работа ради работы не несет в себе рационального смысла.

Вентиляторы без лопастей: как они работают?

Обзор смартфона Honor X7b: три дня без подзарядки

Не обманывают ли они нас? Как кольцо на ножке может вентилировать воздух? Чем оно его разгоняет? За счет чего создается свежесть и прохлада? Ответы на все эти вопросы — в нашей статье.

Вентилятор без лопастей часто называют в честь его создателя — вентилятором Дайсона. Или «умножителем воздуха» (Air Multiplier), как назвал прибор сам Джеймс Дайсон. Выглядит устройство, конечно, стильно — кольцо на тонкой ножке можно выполнить в великом множестве интерьерных вариантов. Но как же оно все-таки работает?

Как устроен безлопастной вентилятор

Странное футуристическое «кольцо на ножке» на самом деле состоит из трех частей. Они конструкционно и механически собраны так, чтобы обеспечивать вдув-выдув воздуха.