ЗАВЕСА ВОЗДУШНАЯ ШИБЕРУЮЩАЯ ЦИРКУЛЯЦИОННОГО ТИПА ДЛЯ ЗАЩИТЫ ПРОЕМА ЖЕЛЕЗНОДОРОЖНЫХ ВОРОТ

Полезная модель относится к вентиляции и предназначена для защиты от проникновения наружного холодного воздуха через проем открытых ворот железнодорожных производственных помещений, в том числе депо.
Известно устройство для создания воздушной завесы (патент RU 1783250, A1 F24F 9/00, опубл. 27.02.2004), содержащее установленные по обеим сторонам проема ворот помещения воздухораздаточные короба, снабженные выпускными насадками, расположенными под углом к плоскости проема на высоте, соответствующей высоте крупногабаритного транспортного средства. Воздухораздаточные короба соединены с вентиляторными установками и с калориферами. Воздухораздаточные короба представляют собой напорные короба, выпускающие в виде узкой струи теплый воздух, нагретый калориферами. Кроме того, устройство содержит дополнительные воздухораздаточные короба, снабженные выпускными насадками, расположенными на высоте, соответствующей высоте малогабаритного транспортного средства, преимущественно, полувагонов и платформ. Дополнительные воздухораздаточные короба соединены с дополнительными вентиляторными установками и с калориферами. Каждая вентиляторная установка снабжена вентилятором с приводом. Устройство также содержит шторку, выполненную из эластичного материала и закрепленную в верхней части проема на барабане, снабженном приводом, а также автоматические устройства, преимущественно, фотоэлементы, размещенные с двух сторон проема внутри и снаружи помещения и связанные с приводами барабана и вентиляторных установок.
Недостатками указанного известного устройства являются:
1. Неэффективная защита проема ворот от проникновения холодного воздуха, так как калорифер, используемый для нагрева воздуха, создает огромное сопротивление при формировании воздушной струи, значительно снижая скорость и объем подаваемого воздуха в проем ворот. Кроме того, при нагреве воздуха снижается его плотность, а значит и масса, в результате образуется воздушный поток с более низкой суммарной кинетической энергией по сравнению с суммарной кинетической энергией уличного холодного воздуха, стремящегося через открытый проем внутрь отапливаемого помещения.
2. Несовершенная схема организации воздушных потоков в проеме ворот, так как воздух подается с двух сторон проема ворот, при этом два встречных потока гасят друг друга и создают в центральной части проема зону проникновения холодного воздуха, имеющего большую скорость, чем при отключенной завесе.
3. Воздушная тепловая завеса фактически не предотвращает проникновения наружного воздуха, а всего лишь подогревает проникающий воздух, смешивая нагретый воздух калориферов с холодным уличным воздухом.
4. Высокая стоимость завесы, так как требуется подводка теплоносителя, дорогостоящие калориферы, вентиляторы больших размеров, большие сечения воздуховодов.
5. Большие эксплуатационные расходы на теплоноситель и электроэнергию, так как теплоноситель расходуется круглосуточно, даже если ворота закрыты.
6. Ненадежность конструкции, поскольку при снижении температуры близ проема ворот до отрицательных температур появляется риск размораживания калориферов, возникновение коррозии на трубчатой части калорифера, забивание пылью калориферных пластин.
Технической задачей предлагаемой полезной модели является создание воздушной завесы, способной полностью исключить проникновение уличного холодного воздуха через открытый проем железнодорожных ворот, обеспечивая длительную работу при открытых воротах, а также добиться значительной экономии тепловой и электрической энергии, расходуемой обычно при защите ворот классическими тепловыми завесами и при подогреве проникающего холодного воздуха.
Технический результат предлагаемого технического решения - повышение способности воздушной завесы эффективно защищать проем ворот железнодорожных производственных помещений от проникновения наружного воздуха в течение холодного периода года с сокращением потребления тепловой и электрической энергии.
Для решения поставленной технической задачи и достижения технического результата в завесе воздушной шиберующей циркуляционного типа для защиты проема железнодорожных ворот, содержащей напорный короб, соединенный с вентиляторной установкой, включающей центробежный вентилятор, согласно полезной модели, завеса содержит всасывающий короб, оснащенный щелью забора воздуха, выполненной с расширением книзу, в вентиляторную установку включен дополнительный центробежный вентилятор, соединенный с запорным клапаном, установленным на воздуховоде всасывающего короба, при этом в напорном коробе установлены поворотные сегментарные сопла, формирующие воздушный шибер и оснащенные регулирующими тягами, задающими ширину и угол атаки каждого сопла, а в качестве рабочего тела при формировании воздушного шибера использован холодный плотный воздух. Щель забора воздуха всасывающего короба снабжена защитной решеткой. Регулирующие тяги выполнены в виде талрепов.
Предлагаемая завеса воздушная шиберующая циркуляционного типа для защиты проема железнодорожных ворот обеспечивает решение поставленной задачи и достижение технического результата за счет следующих факторов:
Использование более плотного и тяжелого холодного воздуха, имеющего более высокую суммарную кинетическую энергию, что позволяет сформировать плотный воздушный шибер, пересекающий весь проем ворот.
Отсутствие в устройстве воздушной завесы теплоносителя (калориферов) позволяет снизить сопротивление при подаче и заборе воздуха и создать воздушную струю с высокой скоростью истечения и большим расходом воздуха. Кроме этого, отсутствие в устройстве воздушной завесы теплоносителя экономит тепловую энергию, а также позволяет использовать вентиляторы меньшей мощности, чем в известных воздушных завесах, что ведет к экономии электроэнергии.
3. Наличие в завесе всасывающего короба позволило создать схему организации воздушных потоков в открытом проеме ворот, заключающуюся в последовательной подаче центробежным вентилятором (вентиляторами) воздушной струи из напорного короба в щель всасывающего короба через весь проем ворот, поэтому она исключает взаимно гасящие встречные потоки воздуха.
4. Наличие в напорном коробе поворотных сегментарных сопел позволяет посредством поворота последних регулировать направление, объем и скорость истекающего из каждого сопла воздуха в зависимости от колебаний температуры наружного воздуха, силы и направлений ветра. Поворотом сопел можно индивидуально настроить каждую конкретную завесу - задать угол атаки воздушной струи в каждом конкретном случае в зависимости от разрежения в помещении при дисбалансе вентиляции и разницы температур.
5. Оснащение вентиляторной установки дополнительным вентилятором, соединенным с запорным клапаном, позволяет в случае низких температур воздуха прокачивать через завесу вдвое больше воздуха, повышая тем самым эффективность перекрытия поступления холодного воздуха в помещение.
6. Оснащение воздушной завесы запорным клапаном, отсекающим второй (дополнительный) вентилятор от всасывающей магистрали, способствует повышению экономии электроэнергии, поскольку позволяет использовать один вентилятор при небольшой разнице температур уличного и внутреннего воздуха, и только с увеличением разницы температур (похолоданием) включать в параллельную работу второй вентилятор.
7. Наличие в составе вентиляторной установки двух вентиляторов и одновременной их работе способствует увеличению скорости и объема выбрасываемого воздуха, что позволяет поддерживать необходимые характеристики воздушной струи в пространстве проема ворот при более высокой разнице температур, повышая тем самым эффективность завесы.
Сущность полезной модели поясняется чертежами.
На фиг. 1 представлена завеса воздушная шиберующая циркуляционного типа, защищающая проем ворот железнодорожного производственного помещения, и форма воздушной щели завесы (вид Б); на фиг. 2 - вид А на фиг. 1; на фиг. 3 изображено поворотное сегментарное сопло напорного короба; на фиг. 4 - завеса в работе (без транспортного средства в проеме); на фиг. 5 - часть всасывающей магистрали с основным и дополнительным центробежными вентиляторами при работе завесы с закрытым запорным клапаном; на фиг. 6 - часть всасывающей магистрали с основным и дополнительным центробежными вентиляторами при работе завесы с открытым запорным клапаном.
Завеса воздушная шиберующая циркуляционного типа для защиты проема железнодорожных ворот (фиг. 1) содержит напорный короб 1, установленный с одной стороны проема ворот 12, всасывающий короб 2, установленный с противоположной стороны проема ворот 12, и всасывающую магистраль 3. Всасывающая магистраль 3 представляет собой воздуховод, соединенный одним концом с всасывающим коробом 2, а другой конец всасывающей магистрали 3 разветвлен на две ветки (фиг. 1-2). На конце одной ветки установлен основной центробежный вентилятор 4, а на конце другой ветки - дополнительный центробежный вентилятор 5, соединенный с запорным клапаном 6. При температуре воздуха до -10°C достаточно использовать только основной центробежный вентилятор 4. При этом запорный клапан 6 закрыт.При температуре воздуха ниже -10°C кроме основного центробежного вентилятора 4 к работе подключают дополнительный центробежный вентилятор 5, открыв запорный клапан 6. Напорный короб 1 оснащен поворотными сегментарными соплами 7, предназначенными для формирования воздушного шибера (фиг. 1). Поворотное сопло 7 (фиг. 3) состоит из двух щек, оснащенных направляющими 13, и прикрепленных к выпускной щели напорного короба 1 посредством шарниров 14. Поворотные сегментарные сопла оснащены регулирующими тягами 8, позволяющими регулировать ширину и угол атаки каждого сопла. Регулирующие тяги 8 могут быть выполнены, например, в виде талрепов. При этом один конец напорного короба 1 соединен с вентиляторами 4 и 5 вентиляторной установки через мягкие вставки 10 (фиг. 1). Конструкцией всасывающего короба 2 предусмотрена щель забора воздуха 9 (фиг. 1 - вид Б), форма которой выполнена с расширением книзу и ориентирована в сторону напорного короба 1. Для защиты от попадания посторонних предметов щель забора воздуха 9 всасывающего короба 2 снабжена защитной решеткой 11.
Завеса воздушная шиберующая циркуляционного типа для защиты проема железнодорожных ворог работает следующим образом.
Завеса рассчитана на два режима работы: 1) при температуре воздуха до -10°C; 2) при температуре воздуха ниже -10°C.
Рассмотрим режим работы завесы при температуре воздуха до -10°C. При открытии ворот включается основной центробежный вентилятор 4 (фиг. 4-5). При этом дополнительный центробежный вентилятор 5 отсечен от всасывающей магистрали 3 с помощью запорного клапана 6. Запорный клапана 6 закрыт (фиг. 5). Через щель забора воздуха 9 всасывающего короба 2 основной центробежный вентилятор 4 забирает прорывающийся с улицы холодный воздух и по всасывающей магистрали 3 нагнетает его в напорный короб 1 (фиг. 4-5). При этом воздух выбрасывается через поворотные сегментарные сопла 7 (фиг. 3-4) под заданным углом. Поворотными сегментарными соплами 7 формируется воздушный шибер, пересекающий весь проем ворот, направленный в сторону всасывающего короба 2. При прохождении железнодорожного транспорта, в частности локомотива или вагона, со стороны напорного короба 1 проем перекрывается воздушным шибером, как над, так и под железнодорожным транспортом. Со стороны всасывающего короба 2 проникающий холодный воздух улавливается через щель забора воздуха 9 за счет разрежения, создаваемого центробежным вентилятором 4. При установке завесы с помощью регулирующих тяг 8 (фиг. 3) задают определенные характеристики, а именно ширину и угол атаки каждого сопла, которые обеспечивают в конечном итоге необходимую кривизну и плотность воздушного потока, препятствующего прохождению уличного воздуха внутрь помещения. Этот воздушный поток удерживается в пространстве дополнительно с помощью зоны разрежения, создаваемой всасывающим коробом 2 (фиг. 4).
Рассмотрим режим работы завесы при температуре воздуха ниже -10°C. При открытии ворот включаются основной центробежный вентилятор 4 и дополнительный центробежный вентилятор 5 (фиг. 4, фиг. 6), которые через щель забора воздуха 9 всасывающего короба 2 (фиг. 4) захватывают уличный холодный плотный воздух и по всасывающей магистрали 3 нагнетают его в напорный короб 1 (фиг. 4, фиг. 6). При этом запорный клапан 6 открыт (фиг. 6). Поворотные сегментарные сопла 7 (фиг. 4) напорного короба 1 формируют воздушный шибер, выпуская воздушную струю с заданными характеристиками - углом атаки, определенным объемом воздуха в каждом сопле. Характеристики воздушного шибера задаются в процессе пуско-наладки опытным путем с помощью регулирующих тяг 8 (фиг. 3), то есть воздушный шибер должен попадать во всасывающий короб 2 (фиг. 4). Таким образом, воздушный шибер устремляется к всасывающему коробу 2, который, создавая зону разряжения перед собой, является своеобразной «ловушкой» с пониженным давлением, помогающей удерживать шибер под заданным углом. При такой организации потоков воздуха наружный холодный воздух не проникает в помещение и теплый воздух не выходит наружу. В момент, когда в проеме ворот находится железнодорожный транспорт, например, вагон, со стороны напорного короба 1 проем перекрывается воздушным шибером, как над вагоном, так и под ним. Воздушный шибер выстраивается так же, как и при свободном проеме ворот. А на участке проема ворот, где прохождению воздушной струи препятствует корпус вагона, защита проема организована иначе: со стороны напорного короба 1 часть проема шиберуется воздушной струей, которая, отражаясь от корпуса вагона, устремляется наружу, а со стороны всасывающего короба 2, холодный воздух, стремящийся в отапливаемое помещение, улавливается всасывающим коробом.
Благодаря тому, что в конструкции нет калорифера, снижается сопротивление при работе центробежных вентиляторов. Поэтому через завесу прокачивается большее количество воздуха в единицу времени, что обеспечивает более эффективную защиту проема ворот. Кроме того, использование холодного воздуха с высокой плотностью позволяет сделать защиту более эффективной.
При включении в работу второго вентилятора через завесу прокачивается вдвое больше воздуха, что позволяет с высокой эффективностью перекрывать доступ холодного воздуха через открытый проем. При работе двух вентиляторов увеличивается скорость выбрасываемого воздуха, что позволяет поддерживать необходимые характеристики воздушной струи в пространстве проема при более высокой разнице температур. При этом скорость воздушной струи достигает 40 м/сек.
Сопоставительный анализ с известными в данной области техники решениями показал, что предлагаемая конструкция воздушной завесы отличается:
- высокой эффективностью перекрытия проема ворот, невысокой стоимостью изготовления, обеспечивает экономию потребления тепловой и электрической энергии, так как не требует ни подвода теплосети, ни мощных вентиляторов, ни калориферов;
- низкими эксплуатационными затратами, так как не требует обслуживания теплоносителя по причине его отсутствия, а вентиляторы работают только в момент открытых ворот;
- высокой надежностью, так как из конструкции исключен калорифер, поэтому нет опасности размораживания;
- длительным сроком службы, так как вентиляторы работают только в момент открытых ворот, тем самым продлевая ресурс завесы.