Воздухораспределитель
AIR DISTRIBUTOR

Изобретение относится к области вентиляции и может быть использовано для равномерного распределения воздуха системой с механическим побуждением.
При вентиляции помещений промышленных, гражданских и сельскохозяйственных зданий одной из проблем является равномерное распределение воздуха и обеспечение его движения в заданном направлении, например ортогонально относительно оси потока.
Известен воздухораспределитель (патент РФ на полезную модель №33804, F24F 13/06 от 10.11.2003 г. Бюл. №31), содержащий корпус с впускным и выполненным в основании выпускным отверстиями, перекрывающий выпускное отверстие П-образный экран. Экран снабжен распределительными элементами, установленными с образованием воздухонаправляющих каналов, сориентированных в направлении от одного торцового отверстия к другому. Высота h ширина b воздухонаправляющих каналов связаны между собой соотношением h=(0,6-l,4)b, а распределительные элементы выполнены в виде пластин, прикрепленных к экрану.
Недостатком указанного технического решения является низкая эффективность воздухораспределения и невозможность обеспечения требуемых воздушно-влажностных или воздушно-газовых условий в складах, например зернохранилищах, картофелехранилищах и т.п.
Известен воздухораспределитель (патент РФ на изобретение №2154240, F24F 13/06. 10.08.2000. Бюл. №22), содержащий корпус, в котором на одной или нескольких его сторонах поперек воздухораспределителя расположены лункообразные отверстия, образованные во внешней стороне воздухораспределителя, и рядом расположены лункообразные отверстия, образованные на внутренней стороне воздухораспределителя.
Недостатком указанного технического решения является невозможность подачи приточного воздуха с равномерным его распределением по длине воздуховода.
Известно устройство для вентиляции сельскохозяйственной продукции при хранении (патент РФ на полезную модель №86840, A01F 25/08. 20.09.2009 г. Бюл. №26), состоящее из секций, выполненных в виде арки с профилированной поверхностью и перфорацией на верхней или нижней волнах профиля, которая может иметь разнообразные форму и размеры, при этом секции выполнены с шагом по диаметру, а перфорация выполнена на боковых поверхностях секции, форма профиля может быть разнообразной, секция может иметь различную правильную форму и выполнена из оцинкованной стали или другого материала. Указанное техническое решение может быть использовано для вентиляции различной сельскохозяйственной продукции, но преимущественно корнеплодов.
Недостатком известного устройства является невозможность обеспечения равномерного распределения воздуха при его подаче в рабочую зону, т.к. перфорация выполнена на боковых поверхностях секции, в то время как остальная часть остается сплошной и непроницаемой для воздуха.
Прототипом заявляемого технического решения является устройство для распределения воздуха (патент РФ №2052732, F24F 13/06. 20.01.1996), состоящее из короба с перфорированной панелью, в котором установлен подвижный экран с отбортовками. Между экраном и панелью установлена П-образная вставка, рабочий экран имеет окно и боковые отбортовки. При этом подвижный экран выполнен перфорированным.
Недостаток прототипа заключается в невозможности обеспечения равномерного выпуска воздуха в направлении, перпендикулярном продольной оси потока.
Техническим результатом является повышение равномерности потока приточного воздуха, подаваемого из воздухораспределителя.
Технический результат достигается за счет того, что воздухораспределитель состоит из короба, перфорированных панелей, П-образной вставки, при этом прямоугольный короб с незамкнутым профилем поперечного сечения выполнен с пазами на краях боковых стенок по всей их длине, в которые установлены фронтальные панели. Фронтальные панели состоят из рамы, выполненной из П-образных профилей, между полками которых установлены П-образные элементы. Перекладины указанных элементов выполнены с перфорацией. Одна полка выполнена прямой и короче другой на размер ее поперечного сечения, которая выполнена с отгибом во внешнюю сторону, при этом размер отгиба находится в пределах от величины размера поперечного сечения полки до величины расстояния между полками. Высота П-образных элементов h связана с высотой короба Н соотношением от h=0,01H до h=0,9H. П-образные элементы установлены без зазора между собой так, что прямая полка оперта на отгиб, а перекладина с перфорацией параллельна продольной оси короба, один торец короба снабжен заглушкой, а на противоположном его торце установлен присоединительный фланец.
Технический результат достигается также за счет того, что фронтальная панель установлена заподлицо с краями боковых стенок короба.
Обоснование принятых решений.
Воздухораспределитель состоит из прямоугольного короба, перфорированной панели и П-образной вставки и в таком составе представляет единое целое технического решения. Короб выполнен прямоугольным с незамкнутым поперечным сечением, края боковых стенок которого выполнены с пазами по всей их длине. Такое решение принято для того, чтобы иметь возможность установки фронтальных панелей с перфорацией, имеющей различный размер и форму отверстий в зависимости от решения поставленной инженерной задачи.
Короб снабжен заглушкой на одном из торцов для того, чтобы воздух выходил через отверстия перфорации панели. Короб воздухораспределителя может быть установлен в любое положение: горизонтальное, наклонное или вертикальное.
Панели состоят из П-образных элементов, установленных в раму без зазора между собой. Рама выполнена из П-образного профиля, например швеллера, так, что его полки обращены внутрь рамы, а перекладины ориентированы наружу. Панели выполнены из П-образных элементов, перекладины которых снабжены отверстиями перфорации, а полки имеют высоту h. Это необходимо для того, чтобы создать условия для выхода воздуха с максимальным приближением к нормали относительно продольной оси потока. Высота полки h связана с высотой лотка зависимостью от h=0,01H до h=0,9H для того, чтобы на проектном уровне была возможность варьировать гидравлическим сопротивлением, потерями давления по длине и потерями давления в местных сопротивлениях.
Нижнее значение высоты полки h обусловлено тем, что при меньшей величине гидравлическое сопротивление полки не сможет оказать заметного влияния на направление истечения воздуха из лотка через отверстия перфорации в обслуживаемое помещение. Это не позволит создать условия для равномерного распределения воздуха по длине воздухораспределителя.
Верхний уровень размера полки h=0,9H обусловлен тем, что при большем его значении поток воздуха в лотке будет практически перекрыт и устройство будет не в состоянии выполнять свои функции.
П-образная вставка выполнена из одного или нескольких элементов, которые установлены в рамы с закреплением без зазора между собой. Количество устанавливаемых элементов зависит от длины воздухорапределителя.
Одна из полок П-образных элементов выполнена прямой и короче другой полки на величину, равную ее толщине в поперечном сечении. Другая полка выполнена с отгибом во внешнюю сторону. Размер отгиба находится в пределах от значения толщины полки в поперечном сечении до величины расстояния между полками в свету. Такое решение позволяет составлять без зазоров панель из П-образных элементов с перфорацией в полке. Прямая полка соприкасается с отгибом последующего элемента, который занимает часть пространства между полками текущего элемента. Таким образом формируется фронтальная панель с перфорацией. Отгиб на полке П-образного элемента и его расположение в пространстве между полками предшествующего элемента необходимы для того, чтобы создать условия для выхода воздушного потока из отверстий перфорации перпендикулярно продольной оси короба (продольной оси потока воздуха в воздухораспределителе).
Обоснование принятых размеров и формы П-образных элементов.
Длина прямой полки меньше, чем длина полки с отгибом, на величину ее толщины, обусловлена необходимостью установки П-образных полок рядом друг с другом без зазоров между собой при соприкосновении торца прямой полки предшествующего П-образного элемента с отгибом последующего П-образного элемента.
Отличие размера длины прямой полки на меньшее значение, чем толщина полки, приведет к невозможности установки П-образных элементов в раму с учетом указанных выше условий. Если прямая полка будет короче на величину больше, чем толщина стенки П-образного элемента, то установка указанных элементов в раму будет не плотной и без соприкосновения торца прямой полки предыдущего П-образного элемента с отгибом полки последующего П-образного элемента.
Длина отгиба полки принята от размера толщины до полки размера, меньшего, чем расстояние между полками.
Если размер отгиба принят меньше, чем толщина полки, то монтаж и фиксация П-образных элементов невозможны, т.к. прямая полка не будет соприкасаться с отгибом или будет соскальзывать с него.
Если длина отгиба принята равной расстоянию между полками или больше, то П-образные элементы с перфорацией не будут выполнять возложенные функции по выпуску воздуха из воздухораспределителя, т.к. проходные каналы в П-образных элементах перекрыты отгибами.
Высота полки h П-образных элементов и высота короба Н находятся в соотношении от h=0,01H до h=0,9H. Для фронтальной панели воздухораспределителя приняты не гладкие листы с перфорацией, а панели из П-образных элементов с перфорацией. Набранные в раму П-образные элементы, снабженные перфорацией в перекладинах, своими полками образуют некоторую гребенку, посредством которой воздух истекает через перфорацию почти перпендикулярно к оси короба.
Если высота полки h принята меньше нижнего предела, то местное сопротивление практически не оказывает влияния на завихрение потока и его спрямление на выходе из перфорации.
Если высота полки h принята больше верхнего значения, то поток воздуха в коробе оказывается практически блокированным и работа воздухораспределителя невозможна.
Фронтальные панели с перфорацией установлены в пазы короба заподлицо с краями его стенок. Это необходимо для того, чтобы воздухораспределитель имел ровную фронтальную поверхность для удобства эксплуатации.
Один торец короба воздухораспределителя снабжен заглушкой для того, чтобы подаваемый воздух выходил через отверстия перфорации во фронтальной панели.
На торце, противоположном от заглушенного, установлен присоединительный фланец, который необходим для присоединения к вентилятору или к воздуховоду вентиляционной системы.
На фиг. 1 представлена схема короба воздухораспределителя. На фиг. 2 представлена схема общего вида воздухораспределителя. На фиг. 3 представлена схема фронтальной панели с перфорацией. На фиг. 4 представлена схема П-образных элементов.
Воздухораспределитель состоит из прямоугольного короба 1 с незамкнутым профилем поперечного сечения, на краях боковых стенок которого выполнены пазы 2. В пазы 2 установлены фронтальные панели 3 заподлицо с краями стенок короба 1. Один торец короба 1 снабжен заглушкой 4, а на противоположном торце установлен присоединительный фланец 5. Фронтальные панели 3 состоят из П-образных элементов 6, выполненных с перфорацией 7 на перекладинах 8. П-образные элементы 6 установлены в рамы 9, выполненные из П-образных профилей 10. П-образные элементы 6 выполнены так, что прямая полка 11 короче полки с отгибом 12 на величину ее толщины. П-образные элементы 6 установлены в рамы 9 так, что прямая полка 11 последующего элемента соприкасается с отгибом 12 предыдущего элемента. Указанные элементы 6 установлены в рамы 9 так, что их перекладины 8 параллельны продольной оси короба 1.
Воздухораспределитель работает следующим образом.
Воздух из системы вентиляции подается в прямоугольный короб 1 через входное отверстие в его торце, снабженном присоединительным фланцем 5. Дойдя до заглушки 4 на противоположном торце короба 1, воздух сначала сжимается, а затем направляется сквозь перфорацию 7 фронтальных панелей 3 в обслуживаемое пространство. Наиболее эффективное воздухораспределение происходит при истечении воздуха из отверстий фронтальной панели 3 в направлении, нормальном к продольной оси короба 1. Для этого предназначены полки 11 и отгиб 12 П-образных элементов 6. Воздух, обтекая полки 11 и отгиб 12, изменяет первоначальное направление под острым углом к оси потока на более прямой угол. Это явление объясняется тем, что струйки воздуха, движущиеся со средней скоростью потока, выталкиваются в отверстия перфорации под статическим давлением. При действии только статического давления струйки вытекали бы в направлении, нормальном к стенке, в которой сделаны отверстия. Под влиянием же продольной скорости направление струек изменяется тем больше, чем больше продольная скорость. Следовательно, направление и равномерность истечения воздуха из воздухораспределителя обусловлены соотношением статического и динамического давлений в сечениях воздухораспределителя. В связи с этим для придания струйкам воздуха направления, нормального к оси короба, применены прямые полки 11 и полки с отгибом П-образных элементов 12. В заявляемом техническом решении воздухораспределителя потери на трения компенсируются уменьшением динамического давления, что позволяет струе воздуха круто поворачиваться перед истечением через перфорацию.
Совокупность новых существенных признаков позволяет получить заявленный технический результат.