Воздушно-струйное укрытие источника выделения вредностей Советский патент 1992 года по МПК B08B15/00 

Изобретение относится к вытяжной вентиляции от источников выделения вредных веществ и может быть использовано в различных областях техники для локализации источников вредностей и улучшения санитарно-гигиенических условий труда на рабочих местах.

Наиболее близким к предлагаемому является кольцевое воздушно-струйное ограждение источника выделения вредностей, представляющее воздушно- Струйное укрытие компенсационного типа. Это укрытие включает в себя расположенный аксиально по оси над источником вред- ностей вытяжной зонт с экраном, пристроенный к вытяжной вентсистеме, и приточную щель в виде кольцевого патрубка, направленного под заданным углом к оси источника. Вытяжной зонт представляет собой корпус в виде усеченного конуса с камерой разрежения и с центральным круглым экраном, расположенным в плоскости всасывания и образующего с кромками зонта всасывающую кольцевую щеяь. Приточный-кольцевой патрубок .имеет в сечении прямоугольную форму, а приточная щель - кольцевыю форму. Патрубок присоединен к кольцевому приточному каналу прямоугольного сечения, подключенного к приточной вентсистеме. Это укрытие компенсационного типа, активированное кольцевыми струями, обеспечивает достаточно эффективную локализацию источника выделения, снижает объем удаляемого воздуха, доп; екает подачу необработанного приточного воздуха и улучшает санитарно-гигиенические условия.

Недостатками в-конструкции и принципе действия укрытия является то, что подача приточного воздуха потенциальным кольцевым потоком не обладает достаточной дальнобойностью факела и не обеспечивает надежного укрытия источника вследствие недостаточной аэродинамической стабильности при возмущающих воздействиях внешней среды, например при отклонении конвективного потока от оси, его размывании, при сносящих потоках воздуха в цеху или случайных - хаотических вихревых потоках при нарушении оптимального режима воздухообмена.

Хотя эффективность вытяжного зонта с диском и кольцевой щелью выше зффективности обычных зонтов конического типа, его дальнобойность, т.е, длина спектра всасывания, в ряде случаев недостаточна для эф- фективного взаимодействия с приточной кольцевой струей. Приближение всасывающей щели к источнику и приточной щели не всегда возможно по технологическим соображениям (загрузка-выгрузка изделий, зона обслуживания подъемно-транспортных устройств, габариты и форма изделий и т.п.). В

этих случаях, т.е. в случае необходимости достаточно удаленного расположения зонта от приточной щели, а также в случаях возмущающих аэродинамических явлений в воздушном пространстве рабочей зоны

производственного помещения, для достижения требуемой эффективности конструкции известного ограждения есть только один путь - увеличение подачи приточного воздуха и объема удаляемого через зонт

воздуха. Это делает такое укрытие неэкономичным и громоздким и резко снижает его эффективность по аэродинамическим и санитарно-гигиеническим параметрам.

Цель изобретения - повышение эффективности локализации и удаления вредностей и повышение аэродинамической устойчивости укрытия при нестабильности потока вредностей и возмущающих воздействиях внешней среды.

Поставленная цель достигается тем, что коллектор выполнен тороидальным, патрубок - криволинейным, а соединение их выполнено в виде спиралеобразного участка воздуховода, при этом патрубок .снабжен

лопастным завихрителем, размещенным в нижней части зонта между стенками его корпуса и обтекателем. Зонт установлен с возможностью вращения вокруг вертикальной оси, обтекатель выполнен в виде соединенных основаниями акколады, вершина которой направлена в сторону источника выделения вредностей, и гиперболоида вращения.

На фиг. 1 изображено предлагаемое роторно-струйное укрытие, общий вид,- на фиг.

2 - сечение А-А на фиг. 1; на фиг. 3 - вид Б на фиг. 1; на фиг. 4 - сечение В-В на фиг. 1; на фиг. 5 - узел I на фиг. 1.

Воздушно-струйное кольцевое укрытие источника выделения вредностей содержит размещенные по оси источника теплогазо- выделений на некотором расстоянии один от другого (h) два основных элемента - вытяжной зонт 1 (отсасывающее устройство) и приточную щель 2 (подающее устройство). Приточная щель 2 образована между криволинейными внутренними поверхностями 3 приточного изогнутого кольцевого патрубка 4. Последний спиралеобразным участком 5 соединен с тороидальным кольцевым приточным коллектором 6. Подача приточного воздуха производится в колектор 6 через тангенциальные кольцевые вводы (патрубки) 7 от компрессорной сети с побудителями тяги типа ВВН, ТВ или 2АФ или от вентси- стемы высокого давления с вентиляторами ВВД. В кольцевой приточной щели 2 размещен кольцевой лопастный завихритель 8, отстоящий из размещенных по периметру щели с равномерным шагом изогнутых пластин 9. Описанная приточная система (подающая) концентрично охватывает источник теплогазовыделений и расположе-- на в одной с ним плоскости или несколько выше (в зависимости от вида технологического оборудования и его компоновки с подъемно-транспортными устройствами). Вытяжной зонт 1 (отсасывающая система) представляет собой корпус в виде усеченного конуса, внутреннее пространство которого представляет собой камеру 10 разрежения. Верхняя кромка 11 зонта соединена с выходным патрубком 12, имеющим фланец 13. В плоскости нижней кромки корпуса зонта размещен обтекатель 14, между кромкой 15 которого и кромкой 16 зонта 1 образована кольцевая воздухоцриемная щель 17, в которой размещен лопастный завихритель 18, состоящий из расположенных с равномерным шагом прямолинейных пластин 19 трапецеидального профиля.

С наружной стороны к обтекателю 14 прикреплен обтекатель 20, выполненный в виде акколады, обращенной вершиной навстречу потоку отсасываемого воздуха. С внутренней стороны к диску-экрану 14 прикреплена внутренняя вставка 21, размещенная в камере 10 разрежения и выполненная в виде гиперболоида вращения. За выходным патрубком 12 зонта 1 расположен на одной оси с ним входной патрубок 22 вытяжной вентсистемы с фланцем 23. Между фланцами 23 и 13 размещен роликовый упорный подшипник 24, а к фланцу 13 прикреплено гибкое кольцевое уплотнение 25

зазора, выполненное, например, из бель- тин га.

Система привода зонта 1 во вращение образована круговым желобом 26, прикреп5 ленным к наружной нижней кромке 16 зонта 1. С внутренней поверхностью 27 желоба 26 контактируют приводные ролики 28, а его наружная поверхность 29 опирается на опорные ролики 30, что в целом образует

0 фрикционную передачу. Прижим роликов28

регулируется винтовыми Парами 31. Ролики

28 выполнены обрезикенными, а ролики 30

могут быть выполнены из термостойких и

1 прочных пластмасс (тефлон, фторопласт).

5 Внутренняя поверхность 27 желоба 26 может быть выполнена с искусственной шероховатостью (насечкой, абразивом и т.п.) для улечшения контакта.

Предлагаемое укрытие работает следу0 ющим образом.

Конвективный поток от источника теп- логазо(пыле)выделений поднимается вертикально вверх.

В кольцевой тороидальный коллектор 6

5 подается приточный воздух, который, проходя через спиральный канал 5. попадает в приточный патрубок 4, где закручивается завихрителем 8. Закрученный приточный поток через щель 2 истекает вертикально

0 вверх. Так как закрученный поток обладает высокой энергией и устойчивой внутренней структурой, а также высокой аэродинамической устойчивостью к воздействиям внешней среды, он эффективно препятствует

5 проникновению вредных веществ сквозь приточную струю в воздух производственного помещения и размыванию и скосу кон- вективного пдтока от источника теплогазовыделения. Закрученная приточ0 ная струя обладает также высокой дальнобойностью факела. Для реализации эффективной закрутки потока неприменимы вентиляторы обычного исполнения, поэтому целесообразно использовать для

5 подачи приточного воздуха вакуум-компрессоры типа ВК, 2АФ, трубовоздуходувки типа ТВ или, в ряде случаев, вентиляторы высокого давления. Некоторое увеличение энергопотребления компенсируется в этом

0 , случае резким (в десятки и сотни раз) снижением объемов подаваемого приточного воздуха, что показал, например, опыт внедрения вакуумных систе м.вентиляции в сборочно-сварочных цехах. Приточной воз5 дух от вакуумной сети подается в коллектор 6 через тангенциальные вводы (врезки) - патрубки 7, что способствует дополнительной закрутке потока.

Вытяжной зонт 1 расположен над источником выделений по его оси на некотором

расстоянии h от приточной системы, описанной выше, и взаимодействует с нею. При работе вытяжкой вентсистемы обычного разрежения воздух отсасывается через патрубки 12 и 22, при этом в камере 10 создается разрежение. Проходя через завихрите ль 18, поток закручивается и удаляется через воздухоприемную щель 17. Обтекатель 20 в виде акколады способствует более плавному обтеканию обтекателя 14, а внутренняя вставка 21 в виде гиперболоида вращения препятствует образованию вредной области вихревых обратных токов в мертвой зоне камеры 10 разрежения, что стабилизирует закрученный поток и снижает гидравлическое сопротивление зонта 1.

Зонт 1 с определенной окружной скоростью приводится во вращение фрикционной передачей за счет контакта приводных роликов 28 с внутренней поверхностью 27 желоба 26 и вращения относительно фланца 23.

. При вращении зонт 1 опирается на ролики 30 Степень прижатия регулируется винтовыми парами 31. Фланец 23 неподвижен, а фланец 13 вращается. Сочленение фланцев осуществляется через подшипник 24. Уплотнение 25 препятствует подсосу воздуха в систему.

Выполнение приточного канала-коллектора тороидальным и соединение его спира- леобразным участком воздуховода (каналом)с криволинейным изогнутым кольцевым приточным патрубком, в котором размещен кольцевой лопастный завихри- тель, способствует созданию коаксиально круглому источнику вредностей газодинамически устойчивого закрученного восходящего потока значительной дальнобойности, что увеличивает эффективность и надежность работы укрытия источника, препятствует размыванию потока вредностей при его неустойчивости и возмущающих воздействиях окружающей воздушной среды цеха. При этом закрученный кольцевой поток приточного воздуха обладает большей дальнобойностью, чем плоский кольцевой, что позволяет увеличить расстояние h no технологическим требованиям.

Размещение в воздухоприемной щели вытяжного Зонта также кольцевого лопастного завихрителя способствует увеличению эффективности отсоса вредностей за счет большей аэродинамической устойчивости и плотного потока закрученного газа и большей глубины спектра всасывания вихревого отсоса. Выполнение вихревого зонта-отсоса роторным (вращающимся) при помощи системы фрикционных ведущих и ведомых

катков способствует более эффективному взаимодействию приточного и удаляемого потока, увеличивает надежность и эффективность укрытия и позволяет увеличить

расстояние h в случае выполнения специфических требований технологического процесса и наличия в этом пространстве .строительных конструкций и подъемно- транспортных устройств.

0 Размещение с наружной стороны диска-экрана обтекателя в виде акколады, а с внутренней стороны - вставки в виде гиперболоида вращения способствует более плавному обтеканию диска-экрана закру5 ценным потоком и ликвидации мертвых циркуляционных зон в пристенной области. Это способствует снижению аэродинамического сопротивления зонта. Соединение зонта с вытяжной системой при помощи

0 фланцев с подшипником и гибким кольцевым уплотнением позволяет реализовать вращение зонта при незначительном подсосе окружающего воздуха.

Технико-экономические преимущества

5 предлагаемого устройства заключаются в том, что создается роторный закрученный отсасывающий поток, обладающий высокой эффективностью отсоса, большой длиной спектра всасывания и аэродинамической

0 устойчивостью. Взаимодействие этого потока с закрученным приточным потоком создает роторное воздушно-струйное укрытие компенсационного типа, которое обеспечивает высокую эффективность локализации и

5 удаления теплогазо(пыле)выделений от источника вредностей в случаях нестандартности и неустойчивости структуры потока выделения при возмущающих воздействиях в воздушной среде помещений. Такое укры0 тие особенно эффективно в тех случаях, когда по технологическим или иным условиям процесса размещение вытяжного зонта возможно лишь на некотором, достаточно значительном, расстоянии h, что требует в

5 известных конструкциях значительного уве: личения объемов удаляемого и приточного воздуха. В данной конструкции объемы воздуха за счет применения закрученных потоков могут быть значительно снижены. Таким

0 образом, предлагаемое роторно-струйное воздушное укрытие (ограждение) источника вредностей обладает высокой эффективностью локализации и удаления вредностей и аэродинамической стабильностью при воз5 мущающих воздействиях внешнего воздуха. Это позволяет достичь значительного экологического и санитарно-гигиенического эффекта при снижении объемов удаляемого и приточного воздуха создании норми-. руемых параметров микроклимата в зоне

дыхания воздушной среды производственных помещений.

Формула изобретения

1. Воздушно-струйное укрытие источника выделения вредностей, содержащее размещенный по оси источника вытяжной зонт с обтекателем, размещенным в плоскости его воздухоприемной щели по оси зонта, и средство подачи приточного воздуха, выполненное в виде сообщенных между собой кольцевого коллектора и патрубка, соединенных с приточной вентиляционной системой, отличающееся тем, что, с целью повышения эффективности локализации и удаления вредностей и повышения аэродинамической устойчивости укрытия при не- стабильности потока вредностей и возмущающих воздействиях внешней ере-

ды, коллектор выполнен тороидальным, патрубок - криволинейным, а соединение их выполнено в виде спиралеобразного участка воздуховода, при этом патрубок снабжен лопастным завихрителем.

2.Укрытие по п. 1,отл иче ю щеес я тем, что оно снабжено кольцевым лопастным завихрителем, размещенным в нижней части зонта между стенками его корпуса и обтекателем.

3.Укрытие по пп, 1и2, отличающееся тем, что зонт установлен с возможностью вращения вокруг вертикальной оси.

4.Укрытие по пп. 1 - 3, о т л и ч а ю щ е- е с я тем, что, с целью снижения аэродинамического сопротивления, обтекатель выполнен в виде соединенных основаниями акколады, вершина которой направлена в. сторону источника выделения вредностей, и гиперболоида вращения.

Область применения: изобретение относится к вытяжной вентиляции от источников выделения вредных веществ и может быть использовано в различных областях техники для локализации источников вредностей и улучшения санитарно-гигиенических условий Труда на рабочих местах. Цель изобретения - повышение эффективности работы устройства путем увеличения дальнобойности действия потока за счет совместного (взаимодействующего) закручивания удаляемого и приточного вихревых потоков. Сущность изобретения: устройство содержит вытяжной зонт 1, приточную щель 2, патрубок 4, спиралеобразный канал 5, соединенный с тороидальным кольцевым при

А-А

Фиг. 2

19

Фиг. 4

Л& А Л л хЧ V v Л Ч

л .x3-Фиг. з

х

26