СТАБИЛИЗАТОР РАСХОДА ВОЗДУХА
AIR FLOW STABILIZER

Стабилизатор относится к системам вентиляции зданий различного назначения, и в частности к естественной вытяжной вентиляции.
Известно устройство для регулирования расхода воздуха, содержащее корпус, одна из стенок которого выполнена с криволинейной поверхностью, с установленным внутри клапаном в виде створки и рычага с грузом, ось которых закреплена на стенке корпуса, противоположной стенки с криволинейной поверхностью, поверхность стенок корпуса в рабочей зоне створки выполнена перфорированной. Груз выполнен из нескольких кинематически связанных элементов (патент РФ №2277206, опубл. 27.05.2006).
Известное устройство обладает недостатками. Его действие требует пространственной ориентированности, так как груз из нескольких кинематически связанных элементов действует определенным образом при его вертикальной ориентации в пространстве; невозможность его применять в горизонтальных впускных каналах (клапанах), устанавливаемых в стенах домов с плотными окнами, которые широко применяются в настоящее время.
Наиболее близким по своей технической сути является устройство стабилизации расхода воздуха, содержащее корпус, с регулирующим клапаном в виде неподвижного цилиндра с прорезями в боковой поверхности, закрепленного в корпусе посредством диафрагмы, и плунжера с ограничителем перемещения, установленного в цилиндре с возможностью возвратно-поступательного перемещения. Плунжер под действием давления воздушного потока перемещается в цилиндре. Упругий элемент закреплен одним концом на плунжере, другим - на винте настройки натяжения, установленном на стойке, закрепленной в корпусе. Винт настройки 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, отвечающей изменяющемуся воздействию воздушного потока.
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 нелинейной характеристике жесткости.
Технический результат - упрощение конструкции - использование вместо упругого элемента со сложной нелинейной характеристикой жесткости сочетания простых упругих элементов с линейными характеристиками жесткости, а также исключение пространственной ориентированности стабилизатора расхода воздуха, работа без внешнего источника энергии, возможность встраивания в каналы без выступающих частей устройства.
Результат достигается тем, что в стабилизаторе расхода воздуха, содержащем корпус, цилиндр с прорезями в боковой поверхности, закрепленный в корпусе посредством диафрагмы, имеется плунжер, с возможностью возвратно-поступательного перемещения в цилиндре, согласно изобретению, стабилизатор снабжен цепочкой звеньев с упругими элементами с заданными линейными характеристиками жесткости, каждое из звеньев содержит пластину основания, на которой с помощью фиксаторов закреплены ограничители перемещения отдельного упругого элемента, одним концом каждый упругий элемент закреплен на своей пластине основания, к другому концу каждого упругого элемента с помощью фиксатора присоединена тяга, соединяющая его посредством фиксатора с пластиной основания следующего звена в цепочке, пластина основания первого звена цепочки упругих элементов неподвижно крепится к корпусу стабилизатора, с противоположной стороны цепочки последняя тяга с помощью фиксатора прикрепляется к плунжеру стабилизатора.
На чертеже схематично показана конструкция предлагаемого стабилизатора. Стабилизатор расхода воздуха, содержит корпус 1, неподвижный цилиндр 2 с прорезями в боковой поверхности 3, закрепленный в корпусе посредством диафрагмы 5, неподвижно закрепленной на корпусе 1 и плунжер 4, установленный в цилиндре 2 с возможностью возвратно-поступательного перемещения. Плунжер 4 воспринимает давление воздушного потока, под действием которого он перемещается в цилиндре 2. Цепочка звеньев с упругими элементами с заданными линейными характеристиками жесткости 6-1, 6-2 (может состоять из большего числа звеньев, на рисунке показано 2 звена), каждое из звеньев содержит пластину основания 7-1,7-2, на которой с помощью фиксаторов 10 закреплены ограничители перемещения отдельного упругого элемента 8-1, 8-2. Одним концом каждый упругий элемент 6-1, 6-2, закреплен на своей пластине основания 7-1,7-2, к другому концу каждого упругого элемента с помощью фиксатора 11 присоединена тяга 9-1, 9-2, соединяющая его посредством фиксатора 11 с пластиной основания следующего звена в цепочке. Пластина основания первого звена цепочки упругих элементов 7-1 неподвижно крепится к корпусу стабилизатора 1, с противоположной стороны цепочки последняя тяга 9-2 с помощью фиксатора 11 прикрепляется к плунжеру стабилизатора 4.
Стабилизатор расхода воздуха работает следующим образом.
При расчетном расходе воздуха давление воздушного потока, действующее на плунжер 4, компенсируется начальным натяжением упругих элементов 6-1, 6-2, причем в основном растягивается элемент с наименьшей расчетной жесткостью 6-1. Плунжер находится в расчетном крайнем положении, максимально открывая прорези 3 цилиндра 2 для прохода расчетного расхода воздуха. С возрастанием расхода воздуха увеличивается давление воздушного потока, воздействующее на плунжер 4, он перемещается по цилиндру 2, сокращая площадь прохода воздуха через прорези 3 в боковой поверхности цилиндра 2 (повышая сопротивление), чем уменьшает расход воздушного потока, возвращая его к величине, близкой к расчетному расходу. При некотором положении плунжера упругий элемент первого звена 6-1 с меньшей жесткостью растянется максимально до расчетного положения, которое задается ограничителем 8-1 и регулируется при монтажной настройке фиксаторами 10. Дальнейшее повышение давления воздушного потока и соответствующее перемещение плунжера будет растягивать только упругий элемент второго звена 6-2, имеющего большую жесткость. При этом происходит дальнейшее сокращение площади прохода воздуха через прорези 3 в боковой поверхности цилиндра 2, что возвращает расход воздуха к расчетной величине. При максимально расчетном повышении давления плунжер переместится в крайнее положение, определяемое суммарной длиной растяжения упругих элементов 6-1 и 6-2, которое задается расчетным максимально возможным перемещением в ограничителях 8-1 и 8-2 и устанавливается их фиксаторами 10. Постоянство стабилизируемого расхода воздуха достигается правильным расчетным выбором жесткостей и длин упругих элементов 6-1 и 6-2, правильными установками ограничителей 8-1 и 8-2, с помощью фиксаторов 10, правильным выбором длины тяг 9-1 и 9-2, которые устанавливаются фиксаторами 11, что обеспечивает возможность создать нужное предварительное натяжение упругих элементов и поддерживать близкое к расчетному натяжение упругих элементов во всем цикле работы стабилизатора от минимально расчетного давления воздушного потока до максимально расчетного давления. При снижении давления воздушного потока работа стабилизатора происходит в обратном порядке: упругие элементы сжимаются, перемещая плунжер в цилиндре, открывая площади прохода воздуха через прорези в боковой поверхности цилинра, снижая сопротивление стабилизатора и возвращая расход воздуха к расчетной величине.
Предложенная конструкция стабилизатора расхода воздуха достигает поставленных целей: использование вместо упругого элемента со сложными нелинейными характеристиками жесткости сочетания простых упругих элементов с линейными характеристиками жесткости, исключает необходимость определенной пространственной ориентированности стабилизатора расхода воздуха, обеспечивает работу стабилизатора без внешнего источника энергии и возможность встраивания в каналы без выступающих частей.