УСТРОЙСТВО ДЛЯ СНИЖЕНИЯ ПОДСОСА ВОЗДУХА ЧЕРЕЗ ЩЕЛЕВОЙ ПРОЕМ

Техническое решение относится к области аспирации, аэродинамики и гидравлики. Может быть использовано в промышленности строительных материалов, химической, металлургической, горнорудной и других производственных областях. Устройство предназначено для снижения объема воздуха, поступающего через бесконтактные уплотнения щелевого типа.
Известно устройство для управления отрывом воздушного потока на входе во всасывающие каналы (Аверкова О.А., Логачев А.К., Логачев И.Н., Логачев К.И. Способ управления отрывом воздушного потока на входе во всасывающие каналы. Патент Ru 2503891 С2, 11.04.2012), которое достигается использованием механического прямоугольного или круглого щита, установленного на входе в канал перпендикулярно его оси, и механическим экраном с центральным отверстием, расположенным перед всасывающим каналом на одной оси и перпендикулярно оси канала. Данное изобретение направлено на повышение гидравлического сопротивления входу во всасывающий канал и на наибольшее снижение расхода воздуха, поступающего в него, при сохранении площади входного отверстия канала. Недостатком этого изобретения является применение его только к каналам круглого и прямоугольного сечения и не рассмотрено влияние на бесконтактные уплотнения щелевого типа, а также малая эффективность используемого механического экрана.
Наиболее близким по технической сущности и достигаемому результату, принятым за прототип, является устройство для снижения подсосов воздуха через открытые проемы укрытия (Логачев К.И., Логачев И.Н., Овсянников Ю.Г., Овсянников Р.Ю., Семиненко А.С. Устройство для снижения подсосов воздуха через открытые проемы укрытия. Ru 97811 U1, 20.09.2010), которое позволяет за счет эффекта отрыва потока всасываемого воздуха с козырька (фланца), устанавливаемого над открытым проемом щелевидного всасывающего канала, снизить расход поступающего в него воздуха. Длина козырька при этом должна составлять 0,3-0,7 ширины всасывающего канала. Недостатком данного устройства является его низкая эффективность.
Задачей полезной модели является максимальное снижение подсоса воздуха через бесконтактное уплотнение щелевого типа в аспирационной системе, за счет увеличения локализованной зоны разряжения перед входом в щелевой проем аспирационной системы.
Поставленная задача решается тем, что устройство для снижения подсоса воздуха через щелевой проем содержит козырек, устанавливаемый над открытым щелевым проемом под прямым углом к корпусу укрытия и механический экран в виде прямого двугранного уголка. Ребро механического экрана, образованное взаимно перпендикулярными длинной и короткой гранями направлено в сторону щелевого проема. Короткая грань механического экрана находится в одной плоскости с козырьком, длинная грань направлена в сторону зоны повышенного давления. Расстояние между механическим экраном и козырьком равно 0,5-1,1 ширины щелевого проема. Козырек и механический экран по длине равны длине щелевого проема и жестко соединены с обоих концов стабилизирующими поток воздуха стенками, которые перекрывают две образующие щелевой проем плоскости, перпендикулярны им и расположены в зоне всасывания воздуха. Козырек выполнен в виде прямоугольного листа. Для достижения максимального снижения подсоса воздуха через щелевой проем предлагается соблюдать следующие размерные соотношения. Ширина козырька должна составлять от 0,5 до 1,0 ширины щелевого проема. Ширина короткой грани механического экрана должна быть равна 0,15-0,35 ширины щелевого проема, ширина длинной грани механического экрана должна быть равна 0,65-1,1 ширины щелевого проема. Длина и ширина стабилизирующих стенок должны быть равны между собой и по величине быть больше 3,0 ширины щелевого проема.
Совокупность представленных конструктивных признаков обеспечивает возможность максимального снижения подсоса воздуха через бесконтактное уплотнение щелевого типа в аспирационной системе, при сохранении конструктивной площади щелевого проема.
Сущность полезной модели поясняется графическим материалом, где на фиг. 1 изображен общий вид устройства для снижения подсоса воздуха через щелевой проем; на фиг. 2 - пример установки устройства для снижения подсоса воздуха через щелевой проем на аспирационное укрытие.
Устройство для снижения подсоса воздуха через щелевой проем содержит козырек 1, выполненный в виде прямоугольного листа, устанавливаемый над открытым щелевым проемом под прямым углом к корпусу укрытия, механический экран 2 в виде прямого двугранного уголка. Козырек 1 и механический экран 2 по длине равны длине щелевого проема и жестко соединены с обоих концов стабилизирующими поток воздуха стенками 3, например, болтовым соединением 4. Стабилизирующие стенки 3 перекрывают две образующие щелевой проем плоскости, перпендикулярны им и расположены в зоне всасывания воздуха. Ребро механического экрана, образованное взаимно перпендикулярными длинной 5 и короткой 6 гранями направлено в сторону щелевого проема. Короткая грань 5 механического экрана 2 находится в одной плоскости с козырьком 1, длинная грань 6 направлена в сторону зоны повышенного давления. Расстояние между механическим экраном 2 и козырьком 1 равно 0,5-1,1 ширины щелевого проема. Стенка аспирационного укрытия 7 и лента транспортера образуют между собой щелевой проем. Для достижения максимального снижения подсоса воздуха через щелевой проем предлагается соблюдать следующие размерные соотношения. Ширина козырька должна составлять от 0,5 до 1,0 ширины щелевого проема. Ширина короткой грани механического экрана должна быть равна 0,15-0,35 ширины щелевого проема, ширина длинной грани механического экрана должна быть равна 0,65-1,1 ширины щелевого проема. Длина и ширина стабилизирующих стенок должны быть равны между собой и по величине быть больше 3,0 ширины щелевого проема.
Устройство работает следующим образом.
При образовании разрежения, например, в аспирационном укрытии (фиг. 2) через щелевой проем, образованный стенкой аспирационного укрытия 7 и лентой транспортера, в него поступает атмосферный воздух. Наличие жестко закрепленного козырька 1 над открытым проемом под прямым углом к плоскости всасывающего отверстия создает эффект отрыва потока воздуха, образуется аэродинамически локализованная зона разрежения на внутренней поверхности козырька 1. В результате чего снижается площадь живого сечения всасывания воздуха, увеличивается гидравлическое сопротивление на входе, и, соответственно, уменьшается объем подсасываемого через щелевой проем воздуха. Наличие стабилизирующих стенок 3 позволяет стабилизировать этот эффект, исключая с двух сторон подсосы воздуха, которые разрушают локализованную зону разряжения под козырьком 1, направляя, тем самым, весь поток всасываемого воздуха на прохождение созданных преград. Жесткое соединение 4, выполненное в качестве примера болтовым соединением 4 позволяет зафиксировать детали устройства неподвижно относительно друг друга и щелевого проема. Механический экран 2 в виде прямого двугранного уголка находящийся на расстоянии 0,5-1,1 ширины щелевого проема от козырька 1 позволяет еще более увеличить поджатие потока воздуха под ним, за счет увеличения локализованной зоны разряжения. При меньшем заявленного диапазона значений расстоянии будет происходить сужение локализованной зоны разряжения под козырьком, что приведет к увеличению подсоса воздуха через щелевой проем. При большем заявленного диапазона значений расстоянии механический экран перестает оказывать влияние на образующуюся под козырьком локализованную зону разряжения, вследствие чего не происходит заявленного увеличения локализованной зоны разряжения, снижающей подсос воздуха через щелевой проем. Короткая грань 6 механического экрана 2 приводит к созданию эффекта отрыва потока воздуха под экраном 2. Сопротивление для потока воздуха в этой части увеличивается, и часть воздуха направляется к всасывающему щелевому проему, проходя над механическим экраном 2. Длинная грань 5 также создает отрыв потока воздуха. В результате чего траектория движения части воздушного потока приобретает зигзагообразный характер. После прохождения механического экрана 2, два воздушных потока встречаются друг с другом под близким к прямому углом. Воздушный поток, который проходил над механическим экраном 2 сбивает поток, который прошел под ним, тем самым, прижимая его к поверхности ленты транспортера. Таким образом, локализованная зона разряжения под козырьком 1 увеличивается и при прохождении под ним потока воздуха происходит еще большее поджатие последнего. Живое сечение всасывания воздуха уменьшается, при этом конструктивные размеры щелевого проема не изменяются. Увеличение локализованной зоны разряжения под козырьком 1 обуславливает большее снижение подсосов воздуха, по сравнению с действием устройства, принятого за прототип.
Использование данной полезной модели позволяет на 35-40% увеличить гидравлическое сопротивление на входе в щелевой проем, по сравнению с открытым отверстием. И на 15-20% увеличить сопротивление, по сравнению с устройством, выбранным в качестве прототипа. Подтверждением этого служат экспериментальные данные, выборка результатов которых представлена в таблице 1. Эффективность работы устройства оценивалась по коэффициенту местного сопротивления (кмс). В таблице представлена нумерация опытов и соответствующие для каждого эксперимента значения кмс для открытого щелевого проема, щелевого проема, оснащенного устройством, принятым за прототип и щелевого проема, оснащенного данным устройством для снижения подсосов воздуха через щелевые проемы. Как видно из таблицы при использовании устройства для снижения подсосов воздуха через щелевые проемы происходит значительно большее увеличение кмс на входе в щелевой проем по сравнению с прототипом. Данный эффект свидетельствует о снижение объемов подсасываемого воздуха через щелевой проем при сохранении его конструктивной площади.
Причем из-за отсутствия контакта устройства для снижения подсоса воздуха через щелевой проем с материалом, движущимся по ленте транспортера, обеспечивается долговечность устройства и стабильная работа аспирационной системы.