Стабилизатор расхода воздуха Российский патент 2023 года по МПК F24F13/08 F24F11/00 

Стабилизатор относится к системам вентиляции зданий различного назначения, и в частности к естественной вытяжной вентиляции.

Известно устройство для стабилизации расхода воздуха, содержащее корпус, с регулирующим клапаном в виде цилиндра с прорезями в боковой поверхности и плунжера с ограничителем перемещения, установленного в цилиндр с возможностью возвратно-поступательного перемещения. Плунжер воспринимает давление воздушного потока, под действием которого он перемещается в цилиндре. Цилиндр установлен на диафрагме, неподвижно закрепленной на корпусе. Упругий элемент закреплен одним концом на плунжере, а другим на винте настройки натяжения, установленном на стойке. Винт натяжения регулирует необходимое натяжение упругого элемента (патент РФ №2547602, опубл.10.04.2015).

Недостатком данного изобретения является: сложность в разработке и изготовлении упругого элемента с заранее определенной нелинейной характеристикой жесткости, в точности отвечающей изменяющемуся воздействию воздушного потока.

Наиболее близким по своей технической сути является стабилизатор расхода воздуха, содержащий корпус, закрепленную в корпусе диафрагму и плунжер, закрепленный на оси с ограничителями и с выступом, имеющей возможность перемещаться возвратно-поступательно во втулках, установленных на стойках, закрепленных в корпусе, стабилизатор снабжен последовательностью упругих стержней с заданными характеристиками жесткости, одним концом каждый упругий стержень закреплен на корпусе, а с противоположной стороны может касаться выступа на оси при ее перемещении (патент РФ №2773592, опубл.06.06.2022).

Недостатком данного изобретения является малая чувствительность к воздействию воздушного потока при его небольшой скорости, особенно характерной для систем естественной вентиляции.

Задача изобретения - сконструировать стабилизатор расхода воздуха, который может работать при любой пространственной ориентации; может встраиваться в каналы без выступающих частей; работает без привлечения внешнего источника энергии; содержит упругий элемент, отвечающий требуемой характеристике жесткости, обладает большей чувствительный к небольшой скорости набегающего воздушного потока.

Технический результат - использование плавно сужающегося канала на стороне входа воздушного потока в корпуса стабилизатора, использование плавно расширяющегося канала на выходе воздушного потока из диафрагмы. Такая форма проточной части стабилизатора позволяет в суженной части стабилизатора, где перемещается плунжер, создавать повышенную скорость воздушного потока по сравнению со скоростью на входе в устройство. При этом плавное сужение корпуса, а затем плавное расширение снижают начальное аэродинамическое сопротивление устройства, расширяя возможный диапазон его применения. А также исключение пространственной ориентированности стабилизатора расхода воздуха, работа без внешнего источника энергии, возможность встраивания в каналы без выступающих частей устройства, наличие составного упругого элемента, обеспечивающего требуемую характеристику жесткости упругого элемента.

Результат достигается тем, что в стабилизаторе расхода воздуха, содержащем корпус закрепленную в корпусе диафрагму, плунжер, закреплен на оси с ограничителями и с выступом, имеющей возможность перемещаться возвратно-поступательно во втулках, установленных на стойках, одна стойка закреплена в корпусе, стабилизатор снабжен последовательностью упругих стержней с заданными характеристиками жесткости, одним концом каждый упругий стержень может касаться выступа на оси при ее перемещении, к корпусу прикреплен плавно сужающийся канал, к диафрагме прикреплен плавно расширяющийся канал, другая стойка закреплена в плавно расширяющемся канале, каждый упругий стержень с противоположной стороны закреплен в плавно расширяющемся канале.

На чертеже схематично показана конструкция предлагаемого стабилизатора. Стабилизатор расхода воздуха, содержит корпус 1, закрепленную в корпусе диафрагму 2, плунжер 3, воспринимающий давление воздушного потока, закрепленный на оси 4, с ограничителями 5 на одном конце и на другом конце, перемещающейся возвратно-поступательно во втулках 6, установленных на стойках 7-1,7-2, одна из стоек 7-1 закреплена в корпусе 1, стабилизатор снабжен последовательностью упругих стержней 8-1 … 8-3 (может состоять из другого количества упругих стержней, на рисунке их показано 3) с заданными линейными характеристиками жесткости, каждый стержень может касаться выступа 9 на оси 4 при ее перемещении. К корпусу 1 прикреплен плавно сужающийся канал 10, к диафрагме 2 прикреплен плавно расширяющийся канал 11. Другая стойка 7-2 закреплена в плавно расширяющемся канале 11. Другими концами каждый упругий стержень (8-1 … 8-3) закреплен в плавно расширяющемся канале 11.

Стабилизатор расхода воздуха работает следующим образом.

Воздушный поток проходит через плавно сужающийся канал 10, увеличивает скорость и скоростное давление на плунжер 3. При расчетном расходе воздуха скоростное давление воздушного потока, действующее на плунжер 3, компенсируется начальным натяжением первого из последовательности упругого стержня 8-1. Плунжер 3 находится в расчетном крайнем положении, максимально открывая проход для воздуха в пространстве между собой, корпусом 1 и диафрагмой 2 для прохода расчетного расхода воздуха. С возрастанием расхода воздуха увеличивается давление воздушного потока, воздействующее на плунжер 3, он перемещается вместе с осью 4 вдоль корпуса 1, сокращая площадь прохода воздуха в этом пространстве (повышая сопротивление), чем уменьшает расход воздушного потока, возвращая его к величине, близкой к расчетному расходу. При перемещении плунжера 3 вместе с осью 4 во втулках 6, выступ 9 будет растягивать (отгибать) стержень 8-1 с меньшей жесткостью, пока этот стержень 8-1 растянется до расчетного положения. Это положение задается вертикальным расположением стержня 8-2. Дальнейшее повышение давления воздушного потока и соответствующее перемещение плунжера с осью и фиксатором будет растягивать стержни 8-1 и 8-2, имеющий большую жесткость. При этом происходит дальнейшее сокращение площади прохода воздуха между корпусом плунжером и диафрагмой, что возвращает расход воздуха к расчетной величине. При дальнейшем повышении давления плунжер перемещается, растягивая последовательность упругие стержни, достигая крайнего положения, соответствующего расчетному растяжению всех упругих стержней. Перемещение плунжера с осью в корпусе ограничено положениями ограничителей 5. Постоянство стабилизируемого расхода воздуха достигается правильным (расчетным) выбором жесткостей упругих стержней 8-1…8-3 и местами их закрепления на плавно расширяющемся канале 11. При снижении давления воздушного потока работа стабилизатора происходит в обратном порядке: упругие стержни сжимаются (разгибаются), передавая свое воздействие на выступ 9 и перемещая ось с плунжером, открывая большую площадь для прохода воздуха, снижая сопротивление стабилизатора и возвращая расход воздуха к расчетной величине. За счет плавно сужающегося канала 10 возрастает скорость и скоростное давление воздействующее на плунжер, по сравнению с меньшей скоростью и скоростным давлением на входе в стабилизатор - повышается чувствительность устройства. Плавно сужающийся канал 10 и плавно расширяющийся канал 11 снижают потери давления в стабилизаторе при расчетном расходе воздуха.

Предложенная конструкция стабилизатора расхода воздуха достигает поставленных целей: конструкция не требует определенной пространственной ориентированности; обеспечивает возможность встраивания в каналы без выступающих частей; обеспечивает работу стабилизатора без внешнего источника энергии; содержит составной упругий элемент, отвечающий требуемой характеристике жесткости; обладает большей чувствительный к небольшой скорости набегающего воздушного потока.

Стабилизатор относится к системам вентиляции зданий различного назначения, в частности к естественной вытяжной вентиляции. Стабилизатор расхода воздуха, содержит корпус 1, закрепленную в корпусе диафрагму 2, плунжер 3, воспринимающий давление воздушного потока, закрепленный на оси 4, с ограничителями 5 на одном конце и на другом конце, перемещающейся возвратно-поступательно во втулках 6, установленных на стойках 7-1,7-2, одна из стоек 7-1 закреплена в корпусе 1, стабилизатор снабжен последовательностью упругих стержней 8-1 … 8-3 с заданными линейными характеристиками жесткости, каждый стержень может касаться выступа 9 на оси 4 при ее перемещении. К корпусу 1 прикреплен плавно сужающийся канал 10, к диафрагме 2 прикреплен плавно расширяющийся канал 11. Другая стойка 7-2 закреплена в плавно расширяющемся канале 11. Другими концами каждый упругий стержень (8-1 … 8-3) закреплен в плавно расширяющемся канале 11. Технический результат заключается в исключении пространственной ориентированности стабилизатора расхода воздуха, возможности встраиваться в каналы без выступающих частей, возможности работать без внешнего источника энергии, в наличии составного упругого элемента, отвечающего требуемой характеристике жесткости, в большей чувствительный к небольшой скорости набегающего воздушного потока. 1 ил.

Стабилизатор расхода воздуха, содержащий корпус, закрепленную в корпусе диафрагму, плунжер, закреплен на оси с ограничителями и с выступом, имеющей возможность перемещаться возвратно-поступательно во втулках, установленных на стойках, одна стойка закреплена в корпусе, стабилизатор снабжен последовательностью упругих стержней с заданными характеристиками жесткости, одним концом каждый упругий стержень может касаться выступа на оси при ее перемещении, отличающийся тем, что к корпусу прикреплен плавно сужающийся канал, к диафрагме прикреплен плавно расширяющийся канал, другая стойка закреплена в плавно расширяющемся канале, каждый упругий стержень с противоположной стороны закреплен в плавно расширяющемся канале.