Устройство для распределения воздуха Советский патент 1992 года по МПК F24F13/06 

Изобретение относится к вентиляции и может быть использовано в системах приточной вентиляции помещений.

Известен воздухораспределитель, содержащий расширяющийся по ходу воздуха патрубок, снабженный кольцевым диском, расположенным по периметру патрубка в его выходном сечении, и установленный под ним с зазором на резьбовом штоке отражательный диск, в обоих дисках выполне- ны прорези, образующие радиальные лепестки, отогнутые в зазор.

Недостатками воздухораспределителя являются недостаточная эжекция внутреннего воздуха, обусловленная, с одной сторо- ны, большим сопротивлением прорезей в дисках, а с другой, тем, что количество этих прорезей ограничено и отсутствие возможности саморегулирования расхода воздуха.

Известна конструкция воздухораспре- делительного устройства, содержащая со- осно расположенные кольцевые диски, один из которых присоединен к патрубку, а второй - подпружинен относительно первого, на которых соосно патрубку закреплены объемные элементы, образующие круговое сопло.

Однако недостаточная эжекция внутреннего воздуха не обеспечивает выравнивания температуры полученной воздушной смеси, что влечет конденсацию водяных паров, а это позволяет использовать приточный воздух с более низкой температурой.

Потоки воздуха, двигающиеся по образующим объемных элементов при выходе пересекаются между собой, что ведет к резкому увеличению аэродинамического сопротивления и к снижению скорости истечения приточного воздуха.

Целью изобретения является повыше- ние эффективности саморегулирования расхода воздуха путем выравнивания температуры смеси и снижения аэродинамического сопротивления.

Указанная цель достигается тем, что в устройстве для распределения воздуха, содержащем патрубок, объемные элементы, образующие круговое сопло, и соосно с зазором расположенные кольцевые диски, причем нижний кольцевой диск с закреп- ленным на нем объемным элементом установлен с возможностью аксиального перемещения относительно верхнего, дополнительно содержится завихрителль потока, установленный в патрубке, при этом объемные элементы выполнены криволинейной формы, на верхнем из них выполне- ны прорези, с отогнутыми во внутрь козырьками, расположенные перпендикулярно оси движения потока, на нижнем эжектирующее отверстие, ось которого совпадает с осью патрубка, а радиусы кривизны объемных элементов связаны соотношением

RH (2,0-2,5)RB,

где RH - радиус кривизны нижнего объемного элемента;

RB - радиус кривизны верхнего объемного элемента.

А завихритель потока выполнен в виде лопаток, изогнутых в радиальном и осевом направлениях,

На фиг.1 изображена схема устройства для распределения воздуха, продольный разрез; на фиг.2 - то же, вид сверху

Устройство для распределения воздуха содержит патрубок 1 в котором установлен завихритель 2 потока. На патрубке 1 закреплен верхний объемный элемент 3, выполненный криволинейной формы, с радиусом RB. По периметру объемного элемента 3 в его выходном сечении с образованием кольцевой щели А, закреплен кольцевой диск 4 и установленный под ним с зазором В кольцевой диск 5, на котором посредством кронштейнов 6 закреплен соосно объемному элементу 3 нижний объемный элемент 7 с отверстием С, ось которого совпадает с осью объемного элемента 3 и патрубка 1.

Объемный элемент 7 выполнен криволинейной формы с радиусом RH и закреплен на кольцевом диске 5 с образованием кольцевой щели D.

Кольцевой диск 5 совместно с объемным элементом 7 установлен с возможностью аксиального перемещения относительно кольцевого диска 4 посредством шпилек 8, пружин 9 и подвижных упоров 10.

Верхний объемный элемент 3 и нижний объемный элемент 7 образуют круговое сопло Е.

На верхнем объемном элементе 3 выполнены прорези 11 с отогнутыми во внутрь козырьками, причем прорези 11 расположены перпендикулярно оси закручивания потока (фиг.2).

Завихритель потока 2 выполнен в виде лопаток 12, изогнутых в радиальном и осевом направлениях.

Кольцевой диск 4 закреплен на патрубке 1 при помощи кронштейнов 13.

Патрубок 1 присоединен к воздуховоду 14.

Радиус кривизны RH нижнего объемного элемента 7 превышает радиус кривизны RB верхнего объемного элемента 3 в 2,0-2,5 раза.

Такое соотношение выбрано из условий: во-первых, гарантированного сжатия

воздушного потока, что позволяет увеличить скорость истечения из кругового сопла Е, а это увеличивает дальнобойность воздухораспределителя и эжекцию воздуха помещения через щели А и D;

во-вторых, наименьшего коэффициента сопротивления, при истечении воздуха через сопло Е, так как такое соотношение позволяет получить угол сжатия, близкий к 30°;

в-третьих, такое соотношение снижает сопротивление при движении закрученного потока, так как поверхность нижнего объемного элемента 7 расположена таким образом, что уменьшает угол между вектором направления движения потока и поверхностью объемного элемента 7.

Устройство для распределения воздуха работает следующим образом.

Перед началом работы подвижными упорами 10, которые перемещаются по шпилькам 8, и пружинами 9 производится регулирование зазора А (между кольцевыми дисками 4 и 5) и кругового сопла Ё (между объемными элементами 3 и 7) на требуемый расход воздуха.

Нагнетаемый приточный (наружный) воздух гн из воздуховода 14 подается в патрубок 1, где при помощи лопаток 12 завих- рителя потока 2 приобретает вращательное движение. При дальнейшем движении закрученного потока между объемными элементами 3 и 7 происходит его сжатие и повышение скорости и через круговое сопло Е закрученный поток с постоянной скоростью поступает в зазор В между дисками 4 и 5.

При движении закрученного потока tH в полость, образованной объемными элементами 3 и 7, под завихрителем 2 по оси патрубка 1 образуется зона разрежения и через отверстие С происходит подсос воздуха из помещения tn. Эжекция воздуха помещения происходит также через прорези 11, расположенные перпендикулярно оси движения закрученного потока, что приводит к снижению энергоемкости, так как направление движения эжектируемого через прорези 11 из помещения воздуха tn совпадает с направлением движения приточного воздуха.

Поэтому при выходе из кругового сопла Е приточный воздух 1н уже смешан с некоторым количеством воздуха помещения tn и образует воздушную смесь ti.

Выходя из кругового сопла Е, закрученный по всему сечению лопатками 12 воздушный поток увеличивает скорость, так как происходит сужение потока за счет того, что радиус кривизны нижнего объемного элемента 7 больше радиуса кривизны верхнего объемного элемента 3.

В связи с увеличением скорости выходящей воздушной смеси ti с внешней стороны

объемных элементов 3 и 7 создается пониженное давление и воздух помещения tn через кольцевые щели А и D эжектируется в пространство между кольцевыми дисками 4 и 5, где перемешивается с воздушной

0 смесью ti с образованием смеси t2.

При выходе из устройства смеси t2 происходит ее смешивание с воздухом помещения tn с образованием воздушной смеси ta. При увеличении расхода приточного

5 воздуха tH, проходящего через устройство, увеличивается давление на нижний объемный элемент 7, под действием чего пружины 9 сжимаются, что ведет к увеличению рас0 стояния между дисками 4 и 5 (зазор В) и объемными элементами 3 и 7 (круговое сопло Е).

При уменьшении расхода приточного воздуха tH давление на объемный элемент 7

5 уменьшается, пружины 9 расжимаются и зазор В, и круговое сопло Е уменьшаются. В результате этого поток воздушной смеси из устройства поступает в помещение с постоянной скоростью, не зависящей от расхода

0 приточного (наружного) воздуха tn, что позволяет постоянно поддерживать требуемую температуру смеси t3.

Таким образом, повышение эффективности предлагаемого устройства путем вы5 равнивания температуры смеси достигается в три этапа.

Первый этап. Эжекция воздуха помещения tn через отверстие С и прорези 11 и смешивание его с приточным воздухом tH в

0 полости, образованной объемными элементами 3 и 7. В результате при выходе из кругового сопла Е образуется воздушная смесь ti.

Второй этап. Эжекция воздуха помеще5 ния tn через кольцевые щели А и D и смешивание его со смесью ti между дисками 4 и 5 с образованием воздушной смеси t2.

Третий этап. Смешивание смеси t2, выходящей из устройства, с воздухом помеще0 ния tn с образованием воздушной смеси ta. В известных воздухораспределителях смешивание приточного воздуха с воздухом помещения происходит в два этапа.

Так как смешивание приточного возду5 ха tH с внутренним tn происходит в три этапа, то достигается повышение интенсивности перемещения приточного воздуха tH с воздухом помещения tn, что ведет к повышению эффективности устройства за счет выравнивания температуры смеси, выходящей из устройства.

Предлагаемое устройство позволяет по сравнению с известными использовать наружный воздух с более низкой температурой, так как он перемешивается с большим количеством внутреннего воздуха.

Саморегулирование расхода воздуха обеспечивает в рабочей зоне постоянство температурных и скоростных полей, гидравлического сопротивления при изменяющемся расходе воздуха.

Предлагаемое устройство позволяет уменьшить величину камеры смешивания (образованную кольцевыми дисками 4 и 5), так как воздушный поток движется по спирали и проходит более длинный путь, чем при радиальном движении воздушного потока. А это ведет к снижению металлоемкости устройства.

Истечение воздушной смеси из устройства по спирали позволяет более интенсив- но перемещать воздух, что ведет к уменьшению застойных явлений в помещении (особенно в углах).

Выполнение объемных элементов криволинейной формы позволяет повысить скоро- сть истечения и снизить аэродинамическое сопротивление, так как потоки воздуха, двигающиеся по образующим, при выходе не пересекаются, а это приводит к увеличению дальнобойности и повышению степени эжек- ции воздуха из помещения.

Повышение радиуса кривизны нижнего объемного элемента радиуса кривизны верхнего позволяет гарантировано сжать воздушный поток, что позволяет увеличить скорость истечения, а это ведет к повышению эжек ции воздуха из помещения и увеличению дальнобойности устройства,

При использовании предлагаемого устройства повышается экономичность вентиляционной системы.

Формула изобретения

1.Устройство для распределения воздуха, содержащее патрубок, объемные элементы, образующие круговое сопло и соосно с зазором расположенные кольцевые диски, причем нижний кольцевой диск с закрепленным на нем объемным элементом, установлен с возможностью аксиального перемещения относительно верхнего, отличающееся тем, что, с целью повышения эффективности саморегулирования расхода воздуха путем выравнивания температуры смеси и снижения аэродинамического сопротивления, оно дополнительно содержит завихритель потока установленный в патрубке, при этом объемные элементы выполнены криволинейной формы, на верхнем из них выполнены прорези, с отогнутыми во внутрь козырьками, расположенные перпендикулярно оси движения потока, на нижнем - эжектирующее отверстие, ось которого совпадает с осью патрубка, а радиусы кривизны объемных элементов связаны соотношением

RH (2,0-2,5)RB,

где RH - радиус кривизны нижнего объемного элемента;

RB - радиус кривизны верхнего объемного элемента.

2.Устройство по п.1, о т л и ч а ю щ е е- с я тем, что завихритель потока выполнен в виде лопаток, изогнутых в радиальном и осевом направлениях.

Использование: в системах приточной вентиляции помещений. Сущность изобретения: объемные элементы 3 и 7 образуют круговое сопло. Соосно с зазором расположены кольцевые диски 4 и 5. Нижний диск 5 с закрепленным на нем элементом 3 аксиально перемещается относительно верхнего диска 4. Завихритель потока 2 установлен в патрубке 1. Элементы 3 и 7 выполнены криволинейной формы. На элементе 3 выполнены прорези 11с отогнутыми внутрь козырьками, расположенные перпендикулярно оси движения потока.,На элементе 7. выполнено эжектирующее отверстие; Радиус кривизны элемента 7 превышает радиус кривизны элемента 3 в 2,0-2,5 раза. 1 з.п. ф-лы, 2 ил.