ВЕНТИЛЯЦИОННОЕ ШУМОЗАЩИТНОЕ УСТРОЙСТВО (ВАРИАНТЫ)

Полезная модель относится к области вентиляции жилых помещений, к устройствам позволяющим защитить помещение от проникающего снаружи шума при вентиляции.
В настоящее время, в жилых помещениях часто используются пластиковые окна со стеклопакетами. Часто, жилые дома не имеют специальных каналов для приточной вентиляции, поскольку приточная вентиляция обеспечивалась за счет поступления воздуха через негерметичные окна. Установка герметичного пластикового окна нарушает естественную приточную вентиляцию через окно, и требует установки дополнительного устройства для обеспечения приточной вентиляции помещения.
В помещение, не подключенное к центральной вентиляции, воздушный приточный поток попадает обычно через специальные вентиляционные отверстия в наружной стене комнаты или в окне. Приток воздуха обеспечивается механически нагнетанием с помощью вентилятора или естественным путем за счет работы вытяжки и ветрового давления. Вместе с приточным воздухом в помещение через вентиляционные отверстия попадает шум снаружи. Шум усиливается при использовании вентилятора. Поэтому возникает проблема понижения уровня шума, попадающего в помещение при вентиляции.
Известны методы снижения шума, поступающего в помещение из приточного воздуховода, использующие глушители шума. В частности, трубчатый глушитель, имеющий перфорированную оболочку воздуховода, которая снаружи покрыта слоем звукопоглощающего материала, находящегося в герметичном кожухе. (Г.Л.Осипов, Е.Я.Юдин и др. - М.: Стройиздат, 1987).
Другие известные устройства для снижения уровня шума основаны на установке внутри воздуховода пластин различной формы содержащих звукопоглощающие материалы (Патент РФ №2182688, 06.08.2001, МПК F 24 F 13/24). Однако, для вентиляции жилых помещений, при отсутствии системы центральной вентиляции, использование таких шумозащитных устройств оказалось не эффективным и неудобным.
Наиболее функционально близким к предложенному является вентиляционное шумозащитное устройство устанавливаемое на окнах (Патент РФ №2183720,
01.02.2001, МПК Е 06 В 7/02). Это устройство содержит полый корпус, имеющий отверстия в наружной и внутренней стенке корпуса и клапанный механизм запирания вентиляционного отверстия. Для механического притока воздуха в корпусе установлен вентилятор в слое теплоизоляционного материала.
Недостатком известного вентиляционного шумозащитного устройства является неэффективная изоляция помещения от шума снаружи во время вентиляции
Наиболее близким по технической сущности к заявляемому вентиляционному шумозащитному устройству, является вакуумный насос, описанный в Патенте РФ №2116510, 05.03.1996, МПК F 04 В 43/06. Этот насос содержит корпус цилиндра с впускной и выпускной полостями и установленными в них впускными и выпускными клапанами. Поршень с гибкой тягой и перекатывающейся диафрагмой размещен в цилиндре. Гибкая тяга поршня перекинута через направляющий ролик и свободным концом соединена с шарниром, закрепленным на кривошипе привода.
Недостатком этого известного насоса является отсутствие конструктивных элементов необходимых для шумозащитной вентиляции помещения. Он не имеет звукоизолированного корпуса ограничивающего внутренний объем цилиндра и звукоизолированных клапанов. Отсутствует в нем и разделение диафрагмой внутреннего объема цилиндра на приточную и вытяжную части.
Целью настоящего изобретения является обеспечение жилого помещения притоком свежего воздуха и вытяжкой через воздуховоды, проходящие через наружное ограждение, и при этом изолирование помещения от шума снаружи.
Дополнительную вытяжку необходимо делать, например, при плохо функционирующей центральной вытяжке, или, если требуется выполнить звукоизоляцию одного помещения от других помещений в квартире.
Технический результат заключается в шумозащите приточного и вытяжного потоков воздуха, проходящих через наружное ограждение помещения. Он достигается с помощью предлагаемого вентиляционного шумозащитного устройства (насоса). Технический результат достигается за счет того, что воздушные потоки от наружных воздуховодов к внутренним воздуховодам проходят через одну рабочую шумоглушительную камеру и через поочередно закрытые внутренние или внешние звукоизолированные клапаны. С помощью насоса вентиляция осуществляется механически. Объем вентилируемого воздуха, при этом, мало зависит от погодных условий снаружи.
Предлагаемый вентиляционный шумозащитный насос содержит
звукоизолированный корпус рабочей камеры и четыре воздуховода, по которым воздух подается в рабочую камеру и удаляется из нее. Воздухонепроницаемая горизонтальная диафрагма разделяет рабочую камеру на две части. Одна часть рабочей камеры, например, нижняя, используется для прохождения приточного воздуха. Назовем ее приточной частью камеры. Другая часть рабочей камеры используется для прохождения вытяжного потока воздуха. Назовем ее вытяжной частью камеры. Гибкая диафрагма защемлена на внутренней поверхности корпуса рабочей камеры, в ее средней части. Диафрагма имеет плоскую жесткую центральную часть.
Привод, совершающий вращательное движение обеспечивает прямой ход диафрагмы с помощью гибкой тяги, проходящей через направляющие ролики. Гибкие тяги, используемые для осуществления возвратно-поступательного движения диафрагмы, крепятся к жесткой центральной части диафрагмы. Электродвигатель вращает привод с помощью передаточного механизма, понижающего скорость вращения. На приводе установлен кривошип, совершающий круговое движение. Гибкая тяга, двигающая диафрагму в прямом направлении, крепится к кривошипу с помощью шарнира. Механизм, обеспечивающий прямой ход диафрагмы, аналогичен механизму, описанному в Патенте РФ №2116510, 05.03.1996, МПК F 04 В 43/06. Звукоизолирующим кожухом закрыт привод с кривошипом, передаточный механизм и электродвигатель. Возвратная пружина обеспечивает обратный ход диафрагмы. Будем для определенности полагать, что диафрагма совершает возвратно-поступательное движение в вертикальном направлении.
В корпусе цилиндра установлены четыре звукоизолированных воздушных клапана, т.е. в закрытом состоянии они не нарушают звукоизоляцию корпуса цилиндра. Место установки и предназначение этих клапанов следующее. Внешний приточный впускной клапан устанавливается в корпусе приточной части камеры и перекрывает воздуховод, по которому приточный воздух поступает снаружи в приточную часть камеры. Внутренний приточный выпускной клапан устанавливается в корпусе приточной части камеры и перекрывает воздуховод, по которому приточный воздух поступает из приточной части камеры в помещение. Внешний вытяжной выпускной клапан устанавливается в корпусе вытяжной части камеры и перекрывает воздуховод, по которому вытяжной воздух поступает из вытяжной части камеры наружу. Внутренний вытяжной впускной клапан устанавливается в корпусе вытяжной части камеры и перекрывает воздуховод, по которому вытяжной воздух из
помещения поступает в вытяжную часть камеры.
Действует вентиляционный шумозащитный насос следующим образом. Насос работает циклично. Каждый цикл притока и вытяжки воздуха осуществляется в четыре такта.
Первый такт. Открыты внешние клапаны, т.е. внешний приточный впускной клапан и внешний выпускной вытяжной клапан. Закрыты внутренние клапаны, т.е. внутренний выпускной приточный клапан и внутренний впускной вытяжной клапан. Диафрагма под действием привода и гибкой тяги движется таким образом, что увеличивается объем приточной части камеры, и, одновременно, уменьшается объем вытяжной части камеры. Приточный воздух поступает снаружи в приточную часть камеры, и, одновременно, вытяжной воздух выдавливается наружу из вытяжной части камеры. Шумозащита помещения обеспечивается за счет закрытых внутренних клапанов.
Второй такт. Все внутренние и внешние клапаны закрыты. Происходит затухание звука в рабочей камере. Направление движения диафрагмы меняется на обратное.
Третий такт. Открыты внутренние клапаны, т.е. внутренний приточный выпускной клапан и внутренний вытяжной впускной клапан. Внешние клапаны закрыты. Диафрагма под действием обратной пружины движется таким образом, что уменьшается объем приточной части камеры, и, одновременно, увеличивается объем вытяжной части камеры. Приточный воздух выдавливается из приточной части камеры в помещение, и, одновременно, вытяжной воздух поступает из помещения в вытяжную часть камеры. Шумозащита помещения происходит за счет закрытых внешних клапанов.
Четвертый такт. Все внутренние и внешние клапаны закрыты. Происходит смена направления движения диафрагмы.
Отметим некоторые особенности устройства звукоизолированного корпуса рабочей камеры. Он может быть однослойным или многослойным, исходя из конкретного исполнения с учетом требуемого качества шумозащита и цены. При однослойном исполнении можно использовать металлический лист. При многослойном исполнении целесообразно сочетать массивные и жесткие материалы для звукоотражения, и легкие материалы для звукопоглощения. Для звукоотражения можно использовать, например, стальной лист, стекло и т.п. Для звукопоглощения применяются, например, минвата, мягкая резина и т.п. Рабочая камера может быть
произвольной формы, в частности, иметь форму цилиндра или параллелепипеда. Внутренняя поверхность звукоизолированного корпуса рабочей камеры частично или полностью покрыта звукопоглощающими материалами. Предпочтительнее звукопоглощающим материалом покрывать внутреннюю поверхность корпуса вытяжной камеры, чтобы в приточной камере не нарушалась чистота приточного воздуха.
Рассмотрим устройство диафрагмы. Форма диафрагмы соответствует форме рабочей камеры. Например, для цилиндра и параллелепипеда используются круглая и прямоугольная диафрагмы соответственно. Жесткая центральная часть диафрагма, может быть выполнена, например, их листового металла, стекла и т.п. Край жесткой части диафрагмы крепится к корпусу растяжимыми гибкими тягами, обеспечивающими центрирование жесткой пластины диафрагмы в средней части рабочей камеры при движении диафрагмы. Это можно сделать, например, соединив края жесткой пластины диафрагмы с корпусом в его нижней части, с помощью четырех пружин, или растяжимых нитей.
Поверхность диафрагмы, между краем центральной жесткой пластины и линией закрепления диафрагмы к корпусу, выполнена из гибкой воздухонепроницаемой мембраны. Гибкая часть мембраны может быть растяжимой или нерастяжимой. При этом форма и размер гибкой части диафрагмы, выбираются таким образом, чтобы жесткая плоская центральная часть диафрагмы могла, при крайних положениях движения вверх или вниз, близко подходить к верхней или нижней внутренней поверхности корпуса. Гибкая мембрана крепится к жесткой центральной пластине, например, с помощью жесткой рамки. Предпочтительнее использовать нерастяжимую мембрану, т.к. она медленнее изнашивается. Ее можно сделать, например, из плотной капроновой ткани.
Двигающий диафрагму механизм состоит из следующих элементов. Для движения диафрагмы используются одна или несколько гибких тяг. Один конец гибкой тяги прикреплен к жесткой центральной горизонтальной пластине диафрагмы, например, к ее верхней поверхности. Другой конец этой гибкой тяги закреплен к шарниру, установленному на кривошипе, прикрепленным к вращающемуся приводу. Назовем его диафрагменным кривошипом. Привод вращается посредством электродвигателя и передаточного механизма, понижающего скорость вращения. С помощью одного или нескольких направляющих роликов гибкая тяга преобразует вращательное движение кривошипа привода в вертикальное возвратно-
поступательное движение центральной жесткой пластины диафрагмы. Снизу к жесткой пластине диафрагмы прикреплен конец другой гибкой тяги, связанной с возвратной пружиной. В качестве возвратной пружины можно использовать пружины, центрирующие положение жесткой центральной пластины диафрагмы в рабочей камере.
Возвратно-поступательное движение диафрагмы в вертикальном направлении происходит следующим образом. При прямом ходе, диафрагма поднимается под действием привода, которому противодействует возвратная пружина. Действие привода передается на жесткую центральную пластину диафрагмы с помощью гибкой тяги и кривошипа привода. При обратном ходе диафрагма опускается под действием возвратной пружины. Гибкая тяга от возвратной пружины к диафрагме может проходить через направляющие ролики. Вместо возвратной пружины может быть использована массивная центральная пластина диафрагмы. При этом возвратной силой будет сила тяжести массивной пластины. Положение рабочей камеры может быть и таким, что возвратно-поступательное движение диафрагмы будет происходить в горизонтальном направлении. При этом для обратного хода может быть использована лишь возвратная пружина.
На кривошипе привода может быть установлен вместо шарнира направляющий ролик, а конец гибкой тяги, проходящей через этот ролик, прикреплен неподвижно к корпусу. Тогда при вращении кривошипа гибкая тяга будет двигать диафрагму с помощью подвижного блока - ролика на кривошипе. При этом можно уменьшить радиус кривошипа привода для обеспечения необходимой амплитуды возвратно-поступательного движения диафрагмы.
Рассмотрим устройство звукоизолированных клапанов и механизма, управляющего их работой. Клапаны устанавливаются на звукоизолированном корпусе рабочей камеры. Клапаны имеют подвижную и неподвижную части, которые соединяются через эластичные уплотнители (например, резиновые). Неподвижная часть клапана соединяет корпус камеры и воздуховод. Снаружи неподвижная часть клапана может быть выполнена, например, из массивной металлической трубы, соединенной с корпусом резьбовым соединением. Подвижная металлическая часть клапана делается массивной для обеспечения звукоизоляции рабочей камеры при закрытом состоянии клапана. Подвижная часть прижимается к неподвижной части клапана с помощью прижимной пружины клапана или под действием собственного веса.
Для открытия клапана используется растяжимая гибкая тяга. Один конец гибкой тяги прикреплен к подвижной части клапана, а другой конец, через направляющие ролики, прикреплен к другому подвижному кривошипу (не кривошипу привода). Назовем его клапанным кривошипом. Клапанный кривошип установлен на подшипнике, соосном с приводом, таким образом, что может вращаться независимо от вращения кривошипа привода, или вместе с ним. Клапанный кривошип в исходном положении фиксируется упором, прикрепленным к корпусу, и возвратной пружиной, прижимающей клапанный кривошип к упору исходного положения. Возвратная пружина клапанного кривошипа прикреплена к корпусу. Упор исходного положения устанавливается таким образом, чтобы исходное положение клапанного кривошипа совпадало с положением кривошипа привода, при котором диафрагма уже незначительно продвинулась в направлении прямого хода.
На кривошипе привода установлен пружинный зацеп, позволяющий при вращении кривошипа привода захватить клапанный кривошип и вращать его вместе с кривошипом привода. Жесткость растяжимой гибкой тяги клапана такова, что при вращении клапанного кривошипа растяжимая гибкая тяга противодействует возвратной пружине клапана без заметного растяжения гибкой тяги. Она начинает растягиваться лишь после полного открытия клапана, т.е. жесткость растяжимой гибкой тяги клапана больше, чем у возвратной пружины клапана. К корпусу прикреплен возвратный ограничительный упор таким образом, чтобы, не доходя до положения смены направления движения диафрагмы, клапанный кривошип останавливался этим ограничительным упором. Положение ограничительных упоров для клапанного кривошипа может регулироваться.
Работа механизма управления клапаном происходит следующим образом. При вращении кривошипа привода происходит возвратно-поступательное движение диафрагмы. В начале прямого хода кривошип привода подходит близко к клапанному кривошипу, положение которого зафиксировано с помощью упора исходного положения и возвратной пружины. Пружинный зацеп, установленный на кривошипе привода, захватывает клапанный кривошип, и он начинает вращаться вместе с кривошипом привода. При этом, растяжимая гибкая тяга, прикрепленная к клапанному кривошипу, открывает клапан, противодействуя прижимной пружине клапана. Не доходя до положения смены направления движения диафрагмы, клапанный кривошип останавливается возвратным упором. Пружинный зацеп, продолжающий движение вместе с кривошипом привода, освобождает клапанный
кривошип. Клапанный кривошип возвращается в исходное положение под действием своей собственной возвратной пружины. При этом освобождается гибкая тяга клапана и происходит ее сжатие. Клапан быстро закрывается под действием своей прижимной пружины.
Управление клапанами вентиляционного шумозащитного насоса для притока и вытяжки воздуха осуществляется двумя клапанными кривошипами. Первый клапанный кривошип используется при прямом ходе диафрагмы для управления внешними клапанами. К первому кривошипу крепятся гибкие тяги управляющие открытием и закрытием внешнего приточного впускного клапана и внешнего вытяжного выпускного клапана. Второй клапанный кривошип используется при обратном ходе диафрагмы для управления внутренними клапанами. Ко второму кривошипу крепятся гибкие тяги, управляющие открытием и закрытием внутреннего приточного выпускного клапана и внутреннего вытяжного впускного клапана. Внешние клапаны открываются одновременно, и закрываются тоже одновременно. Аналогично действуют и внутренние клапаны.
Следует отметить, что поскольку подвижная часть клапана массивная, а для плотного ее прижима используется возвратная пружина, то управлять открытием клапана с помощью давления воздушного потока проходящего через клапан не целесообразно.
Предлагается еще один вариант конструкции вентиляционного шумозащитного насоса. Его конструкция отличается от описанного выше насоса тем, что впускные и выпускные клапаны сделаны из легких материалов и открываются под действием давления воздушных потоков. При этом шумозащита осуществляется за счет того, что каждый клапан располагается в звукоизолированной клапанной полости, содержащей звукопоглощающее материалы.
Корпус, ограничивающий клапанную полость, выполнен из жесткого звукоизолирующего материала, например, из металла, чтобы шум снаружи мог попасть в полость только через отверстие воздуховода. Клапанные полости, содержащие внешний приточный впускной клапан и внешний вытяжной выпускной клапан, могут быть закрыты одним звукоизолирующим кожухом. Клапанные полости, содержащие внутренний приточный выпускной клапан и внутренний вытяжной впускной клапан, могут быть закрыты одним звукоизолирующим кожухом.
Ослабление шума достигается и путем использования щелевой формы в поперечном сечении у воздуховода, примыкающего к корпусу клапанной полости.
Щелевая часть воздуховода изготовлена из жесткого, отражающего звук материала, а внутренняя поверхность этого щелевого воздуховода покрыта звукопоглощающим материалом. Отверстия, соединяющие рабочую камеру насоса с клапанными полостями, сделаны также в форме щели.
Действие этого варианта вентиляционного шумозащитного насоса происходит аналогично описанному выше насосу, но отличается действием клапанов. Клапаны открываются под давлением воздушных потоков, которые создаются возвратно-поступательным движением диафрагмы. Поскольку клапаны выполнены из легкого материала, то ослабление шума осуществляется за счет изготовления клапанных полостей в виде поглощающих шум камер. Дополнительное ослабление шума происходит за счет щелевой формы воздуховодов, и изготовления их из звукоотражающих и звукопоглощающих материалов. Шумозащита помещения достигается тем, что шум поступающий по воздушному каналу снаружи ослабляется последовательно: во внешнем щелевом воздуховоде, во внешней клапанной полости, в рабочей камере, во внутренней клапанной полости и во внутреннем щелевом воздуховоде.
Для дополнительного ослабления шума воздуховоды могут разделяться дополнительными, поглощающими шум камерами.
Рассмотренные выше вентиляционные шумозащитные насосы - постоянно действующие, т.е. вентилируют помещение без остановки, поскольку обеспечивают поток приточного и вытяжного воздуха значительно меньший по сравнению с обычными вентиляторами. При этом источник шума может быть постоянным, например, транспортный шум, или эпизодическим. В ситуации, когда шум возникает эпизодически можно использовать предлагаемое ниже устройство.
Вентиляционное шумозащитное устройство, содержащее приточный или(и) вытяжной внешний воздуховод, проходящий через наружное ограждение помещения, с хотя бы одним обратным клапаном, а также приточный или(и) вытяжной вентилятор, отличающееся тем, что содержит внешний микрофон, и электронный блок управления работой звукоизолирующих обратных клапанов и включением вентиляторов, позволяющий включать это вентиляционное устройство только при условии, что электронный сигнал от микрофона соответствует незначительному уровню шума снаружи.
Целесообразно использовать в каждом внешнем воздуховоде по два звукоизолирующих обратных клапана. Звукоизолирующие клапаны следует делать
металлическими и массивными, а располагать их по возможности подальше друг от друга. В часть воздуховода, находящегося между клапанами помещается звукопоглощающий материал, чтобы в закрытом состоянии клапаны и этот воздуховод образовывали камеру для поглощения шума. Электронный блок управления работой обратных клапанов состоит из электрического привода двигающего крышку клапана и командного блока, выдающего электронный сигнал на открытие и(или) закрытие клапана. Командный блок соединен с внешним микрофоном. Командный блок имеет регулировку допустимого уровня шума, выставляемого по мощности или(и) амплитуде электрического сигнала от микрофона.
Действует устройство следующим образом. После включения устройства включаются вентиляторы и сразу открываются обратные клапаны. Происходит вентилирование помещения. Если при возникновении шума электрический сигнал от внешнего микрофона превышает установленный регулировкой уровень по мощности или(и) по амплитуде, то с помощью электронного блока автоматически закрываются обратные клапаны и выключаются вентиляторы. При уменьшении шума ниже установленного уровня, электронный блок снова автоматически включает вентиляторы и открывает обратные клапаны.
Предлагается вариант вентиляционного шумозащитного насоса, у которого клапаны открываются и закрываются с помощью электромагнитов и электронного коммутирующего блока. Электронный коммутирующий блок размыкает или замыкает электрические цепи, используя подвижные и неподвижные электрические контакты. Подвижные электрические контакты прикрепляются, например, к движущейся диафрагме или к кривошипу привода. Неподвижные электрические контакты прикрепляются к корпусу. Электронный коммутирующий блок одновременно открывает внешний приточный впускной клапан и внешний вытяжной выпускной клапан в начале прямого хода диафрагмы, и эти клапаны одновременно закрывает в конце прямого хода диафрагмы. Одновременное открытие внутреннего приточного выпускного клапана и внутреннего вытяжного впускного клапана происходит в начале обратного хода диафрагмы, и их одновременное закрытие происходит в конце обратного хода диафрагмы.