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 дефлектор, содержащий диффузор и обечайку, дополнительно содержит устройство поворота обечайки, выполненной в виде колена, при этом устройство содержит вертикальную ось, жестко прикрепленную к диффузору с помощью распорок, а в верхней части оси имеется углубление с расположенным в нем шариком, на который опирается пластина, жестко прикрепленная к верхней части колена.

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 сбоку, на фиг.2 изображен дефлектор - разрез А-А.

Дефлектор содержит диффузор 1, обечайку в виде колена 2, а также устройство для поворота обечайки, состоящее в свою очередь из распорок 3, 4, 5, шарнира 6, ограничительной шайбы 7, жестко закрепленной на оси 8. Ось 8 жестко прикреплена к диффузору 1 с помощью распорок 4, 5. Распорки 3 крепят колено 2 к шарниру 6. Распорки 4 крепятся к стальному кольцу 9, закрепленному на верхней кромке диффузора 1. К свободному концу колена 2 для придания ему качеств флюгера прикреплены по вертикали крылья 10, 11. Устойчивое положение колену 2 придает ограничительная шайба 7. В верхней части оси 8 имеется углубление, в котором располагается шарик 12, на который опирается выемкой пластина 13, жестко закрепленная в верхней части колена 2. Шарнир 6 имеет цилиндрическую форму и состоит из массивного стального цилиндра с внутренней вставкой 14 из материала с малым коэффициентом трения и высокой износостойкостью (полиамид). Вся конструкция дефлектора крепится к оголовку вентиляционной шахты с помощью фланца 15.

Дефлектор работает следующим образом.

При возникновении ветровой нагрузки колено 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 свободную верхнюю часть колена 2 и кольцеобразную щель между диффузором 1 и коленом 2. Под действием силы ветра на колено 2 и крылья 10, 11 колено 2 поворачивается в наиболее благоприятном для усиления эффекта эжекции направлении. При расположении верхней части колена 2 по оси действия ветра возникает срыв воздушного потока на кромке выходного сечения колена, в результате чего создается более сильное разрежение и, как следствие, увеличивается тяга. При описанном выше расположении колена удаляемый воздушный поток выходит из свободного сечения колена по траектории, совпадающей с траекторией обтекающего дефлектор воздушного потока, что уменьшает аэродинамическое сопротивление колена и облегчает для обтекающего дефлектор воздушного потока вытяжку воздуха из помещений.

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_B - скорость потока воздуха, обтекающего дефлекетор, 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 дефлекетора, м/с.

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

Указанные меры способствуют увеличению разрежения, создаваемого на кромках обечайки, увеличивая эжекционный эффект, а также снижению аэродинамического сопротивления дефлектора.

К достоинствам представленного дефлектора относятся независимость действия от направления ветра, малое аэродинамическое сопротивление по сравнению 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 и обечайку и дополнительно содержит устройство поворота обечайки, выполненной в виде колена, при этом устройство содержит вертикальную ось, жестко прикрепленную к диффузору с помощью распорок, а в верхней части оси имеется углубление с расположенным в нем шариком, на который опирается пластина, жестко прикрепленная к верхней части колена. Техническим результатом является уменьшение аэродинамического сопротивления обечайки, увеличение эжекционного эффекта. 2 ил.

Дефлектор, содержащий диффузор и обечайку, отличающийся тем, что дополнительно содержит устройство поворота обечайки, выполненной в виде колена, при этом устройство содержит вертикальную ось, жестко прикрепленную к диффузору с помощью распорок, а в верхней части оси имеется углубление с расположенным в нем шариком, на который опирается пластина, жестко прикрепленная к верхней части колена.