ДЕФЛЕКТОР Российский патент 2003 года по МПК F24F7/02 

Изобретение относится к вентиляции и может быть использовано для естественной вытяжки в общественных и промышленных зданиях.

Известно устройство вытяжной вентиляции, содержащее вытяжную шахту с установленным над последней на опорных элементах с возможностью поворота вокруг вертикальной оси зонтом с флюгером и ветроотбойным щитом, причем вершина зонта расположена на острие жестко закрепленного на шахте опорного стержня (авторское свидетельство SU 1128061 А, Н.Д. Юдина, В.Е. Тройнина, Н. А. Авдеева и М.В. Позднякова).

Известное устройство вытяжной вентиляции имеет зазор в зонте и между зонтом и вытяжной шахтой настолько малых размеров, что удаляемый из вентилируемого помещения воздух встречает значительное сопротивление, а применение цилиндрической вытяжной шахты вместо диффузора также увеличивает коэффициент местного сопротивления дефлектора. В районах с холодной зимой при удалении теплого воздуха из помещений через щелевидное отверстие малого размера будет происходить конденсация влаги на кромках дефлектора с последующим намерзанием льда.

Наиболее близким по технической сущности и достигаемому положительному эффекту является дефлектор, содержащий диффузор с установленными над последним обечайкой, зонтом-колпаком и конусным щитком, подробно и вариантно разработанный ЦАГИ и ЦИТП (Типовые детали и конструкции зданий и сооружений. Серия 4.904-12. Зонты и дефлекторы вентиляционных систем. Рабочие чертежи. М., ЦИТП, 1967).

Однако в известных дефлекторах ЦАГИ и ЦИТП обечайка является значительным местным сопротивлением для воздушного потока, удаляемого из помещений, а величина эжекционного эффекта ввиду непрерывной изменяемости направления и силы ветра и неподвижности конструкции дефлектора также непрерывно изменяется, что является нежелательным фактором при проектировании систем вентиляции.

Целью изобретения является уменьшение аэродинамического сопротивления обечайки, а также увеличение эжекционного эффекта, используемого при естественной вытяжке.

Поставленная цель достигается тем, что в дефлекторе, содержащем диффузор, обечайку и зонт-колпак, обечайка выполнена в виде вытянутой каплеобразной формы с выемкой параболической формы и установлена над диффузором на устройстве, обеспечивающем поворот обечайки вокруг вертикальной оси.

При проведении поиска по патентной и научно-технической литературе не обнаружены дефлекторы с аналогичными конструктивными элементами. Следовательно, изобретение соответствует критерию "новизна".

На фиг.1 изображен дефлектор, вид спереди, на фиг.2 - то же, вид сверху, на фиг.3 - то же, вид сбоку.

Дефлектор содержит диффузор 1, обечайку 2 в виде вытянутой каплеобразной формы с выемкой параболической формы, зонт-колпак 3, а также устройство для поворота обечайки, состоящее в свою очередь из распорок 4, 5, 6, шарнира 7, ограничительной шайбы 8, жестко закрепленной на оси 9. Распорки 5, 6 жестко крепят к диффузору 1 ось 9, распорки 4 крепят обечайку 2 к шарниру 7. Распорки 5 крепятся к стальному кольцу 10, закрепленному на верхней кромке диффузора 1. Устойчивое положение обечайке 2 придает ограничительная шайба 8. В верхней части оси 9 имеется углубление, в котором располагается шарик 11, на который опирается зонт-колпак 3, жестко скрепленный распорками 12 с обечайкой 2. Шарнир 7 имеет цилиндрическую форму и представляет собой массивный стальной цилиндр с внутренней вставкой 13 из материала с малым коэффициентом трения и высокой износостойкостью (полиамид). Вся конструкция дефлектора крепится к оголовку вентиляционной шахты с помощью фланца 14.

Дефлектор работает следующим образом.

При возникновении ветровой нагрузки обечайка 2 поворачивается на опорных элементах, в результате чего хвостовая часть обечайки устанавливается с заветренной части диффузора 1. При обтекании дефлектора воздушным потоком создается эжекционный эффект, благодаря чему воздух удаляется из помещений через диффузор 1, верхнюю часть и вырез обечайки 2. Для уменьшения аэродинамического сопротивления потоку воздуха, удаляемого из помещений, в обечайке 2 предусмотрен вырез параболической формы, что дает наибольшую длину кромок обечайки. Кроме того, по сравнению с обечайкой цилиндрической формы у каплеобразной обечайки увеличивается зона возникновения отрывных течений, характеризуемых отрицательными значениями аэродинамических коэффициентов.

Согласно уравнению Бернулли для потока воздуха, обтекающего дефлектор в горизонтальном направлении:
Р_ст+Р_д=соnst,
где P_ст - статическое давление в потоке, Па,
Р_д - динамическое давление в потоке, Па, равное где
V_д - скорость потока воздуха, обтекающего дефлектор, м/с,
ρ - плотность воздуха, кг/м³.

В соответствии с вышеприведенным уравнением скорость воздушного потока в хвостовой части обечайки меньше скорости в точке торможения потока, расположенной по оси симметрии обечайки со стороны ее цилиндрической части, что доказывает уменьшение аэродинамического сопротивления дефлектора.

Сопротивление Р, преодолеваемое дефлектором в сети (эжекционный эффект), равно тяге, создаваемой ветром, за вычетом сопротивления самого дефлектора

где К - аэродинамический коэффициент дефлектора,
ξ_деф - коэффициент местного сопротивления дефлектора,
V_деф - скорость потока воздуха, выходящего из дефлектора, м/с.

На основе приведенных формул видно, что при уменьшении сопротивления дефлектора эжекционный эффект возрастает.

Указанные меры способствуют уменьшению аэродинамического сопротивления обечайки, увеличению разрежения, создаваемого на кромках обечайки, увеличивая эжекционный эффект.

К достоинствам представленного дефлектора относятся независимость действия от направления ветра, малое аэродинамическое сопротивление сравнительно с обычными дефлекторами и с аналогами, а также исключение возможности опрокидывания тяги, что в совокупности дает более благоприятные условия для вытяжки удаляемого из помещений воздуха.

Изобретение относится к вентиляции и может быть использовано для естественной вытяжки в общественных и промышленных зданиях. Дефлектор содержит диффузор, обечайку и зонт-колпак, а также устройство поворота обечайки вокруг вертикальной оси под действием ветра на ее хвостовую часть, а сама обечайка установлена над диффузором и выполнена в виде вытянутой каплеобразной формы с вырезом параболической формы. Техническим результатом является уменьшение аэродинамического сопротивления обечайки, а также увеличение эжекционного эффекта. 3 ил.

Дефлектор, содержащий диффузор, обечайку и зонт-колпак, отличающийся тем, что обечайка выполнена в виде вытянутой каплеобразной формы с выемкой параболической формы и установлена над диффузором на устройстве, обеспечивающем поворот обечайки вокруг вертикальной оси.