Защитное устройство системы вентиляции

Полезная модель относится к средствам защиты систем вентиляции атомных электростанций при воздействии воздушной ударной волны детонационного взрыва и волны сжатия дефлаграционного взрыва.
Известно «Противовзрывное устройство» (патент RU №2240476 от 26.03.2002, кл. F24F 13/08) содержащее опорную раму с фланцем, выполненную в виде опорной решетки, к которой шарнирно прикреплены подпружиненные пружинами лопасти под фиксированным углом к решетке, например, 45°, и рамку фиксации указанного угла. Подпружиненные лопасти выполнены с профилем кромок, которые при сопряжении друг с другом в закрытом положении образуют лабиринтные каналы. Длина лабиринтного канала составляет 0,10-0,25 ширины лопастей, т.е. L=(0,10-0,25) В; где L - длина лабиринтного канала; В - ширина лопасти. Лопасти после воздействия ударной волны фиксируются захватами в закрытом положении.
Недостатком данного устройства является сложность конструкции - наличие пружин, тяг, штоков, рычагов, при воздействии на которые в ходе эксплуатации различных внешних факторов, таких, например, как: пыль, обледенение и т.п., приведет либо к отказу устройств, либо к увеличению основной характеристики - времени срабатывания устройства, а, следовательно, к пропуску недопустимой величины давления. Кроме того, данная конструкция обладает высоким коэффициентом гидравлического сопротивления и не рассчитана на отрицательную фазу воздействия.
Известно устройство того же назначения «Устройство перекрытия воздушного канала» (патент на полезную модель RU №53402 от 22.11.2005 кл. F16K 17/34), содержащее модуль из перекрывающих элементов, выполненных в виде пластин, установленных с возможностью поворота под действием давления воздушного потока и взаимодействующих с приводным механизмом, соединенным с удерживающим приспособлением, отличающееся тем, что устройство содержит дополнительный модуль из противоположно направленных по отношению к первому модулю перекрывающих элементов, при этом каждый перекрывающий элемент модулей, ориентирован передней кромкой параллельно направлению движения воздушного потока и упруго нагружен по длине, по крайней мере, двумя автономными упругими элементами приводного механизма, перекрывающие элементы каждого модуля соединены между собой подвижной тягой с взаимодействующим с ней устройством одновременного принудительного закрывания пластин.
Недостатками данной полезной модели является сложность конструкции, наличие тяг, кронштейнов, пружин. При воздействии, в ходе эксплуатации, различных внешних факторов, таких, например, как: пыль, обледенение и т.п., приведет либо к отказу устройств, либо к увеличению основной характеристики - времени срабатывания устройства, а, следовательно, к пропуску недопустимой величины давления. Кроме того, данная конструкция обладает высоким коэффициентом гидравлического сопротивления.
Известно «Защитное устройство системы вентиляции» (патент на полезную модель № RU 134299 от 09.08.2913, кл. F24F 13/08), представляющее собой устройство перекрытия воздушного канала и содержащее раму, модуль из перекрывающих элементов (Λ-образных лопаток), установленных с возможностью поворота под действием давления воздушного потока, причем каждая лопатка нагружена по длине автономным элементом, при этом лопатки расположены под углом к потоку воздуха и прикреплены к осям, которые установлены в боковинах рамы, с возможностью совершения вращения, причем для ограничения поворота лопаток внизу рамы установлен упор, а вверху рамы установлены две прижимные планки, при этом нагрузочные автономные элементы выполнены в виде противовесов, закрепленных с одной стороны каждой оси при помощи фиксаторов на регулировочных шпильках.
Недостатком данной конструкции, как и приведенных выше является несоответствие требованиям по ветровой нагрузке, а именно, устройство при воздействии ветра со скоростью до 35 м/с перекрывает проходное сечение воздушного канала, тем самым нарушая нормальную работу вентиляционной системы.
Техническим результатом является создание защитного устройства системы вентиляции, лишенного указанного недостатка, и обеспечивающего нормальную работу вентиляционной системы при воздействии ветра со скоростью до 35 м/с и защиту вентиляционных проемов, каналов, помещений и оборудования, расположенного в них, от избыточного давления или разрежения при воздействии воздушной ударной волны.
Технический результат достигается тем, что защитное устройство системы вентиляции, содержащее раму, лопатки JI-образной формы, установленные с возможностью поворота под действием давления воздушного потока на осях, установленных в боковинах рамы, снабжено на одной боковине кулачками, закрепленными на осях, при этом кулачки с двух сторон поджаты планками с помощью пружин, расположенных в верхней и нижней частях боковины рамы.
С одной из сторон кулачков в верхней и нижней частях боковины рамы установлены дополнительные пружины большей жесткости и меньшей длины по сравнению с основными пружинами устройства.
Кулачки имеют симметричный рабочий профиль, представляющий собой две плоские параллельные поверхности, верхняя и нижняя части которого выполнены по радиусу так, что при вращении лопаток нагружена только одна из прижимных планок.
Предлагаемая полезная модель поясняется чертежами, на которых изображены:
на фиг. 1 - общий вид предлагаемого защитного устройства системы вентиляции;
на фиг. 2 - вид А фиг. 1 в увеличенном масштабе;
на фиг. 3 - положение лопаток защитного устройства при скорости ветра 35 м/сек;
на фиг. 4 - профиль кулачка устройства.
Защитное устройство системы вентиляции содержит опорную раму 1, в боковины 2 которой установлены с возможностью поворота оси 3, на которых закреплены Л-образные лопатки 4. На одной из боковин 2 рамы 1 к осям 3 прикреплены кулачки 5, которые с обеих сторон сжимают планки 6, поджатые в верхней и нижней частях боковины 2 пружинами 7. Каждый из кулачков 5 имеет симметричный рабочий профиль, представляющий собой две плоские параллельные поверхности 8, верхняя и нижняя части 9 которого выполнены по радиусу так, что при вращении лопаток 4 нагружается только одна из прижимных планок 6. При этом вторая планка 6 остается незадействованной. Планки 6 имеют возможность перемещения вдоль направляющей 10, сжимая и разжимая пружины 7. Со одной из сторон кулачков 5 (со стороны выхода воздуха из устройства) на направляющей 10 внутри пружин 7 установлены дополнительные пружины 11. Направляющая 10 закреплена на раме 1 с помощью кронштейна 12. Усилием пружин 7 планки 6 прижаты к плоским поверхностям 8 кулачков 5, тем самым оказывая сопротивление вращению лопаток 4. Для ограничения вращения нижней лопатки 4 на раме 1 предусмотрен упор 13.
Устройство работает следующим образом.
При нормальной эксплуатации - работе приточной (или вытяжной) системы вентиляции - поток воздуха со скоростью до 10-15 м/с проходит через устройство, обтекая лопатки 4, стремится повернуть их и закрыть. При этом кулачки 5 удерживаются от поворота планками 6, поджатыми пружинами 7 к плоским параллельным поверхностям 8.
При превышении скорости потока воздуха в канале свыше 15 м/с лопатки 4 устройства начинают вращение и, соответственно, кулачки 5, вращаясь, нижней частью 9, выполненной по радиусу, перемещают одну из планок 6 вдоль направляющей 10, сжимая пружины 7. При приближении к скорости потока воздуха в канале 35 м/с, планка 6 устройства начинает сжимать дополнительные пружины 11, тем самым увеличивая величину противодействующей силы, которая препятствует дальнейшему закрытию лопаток 4 - они остаются прикрытыми на определенный угол (см. фиг. 3). Величина увеличившегося гидравлического сопротивления устройства, снижает скорость воздуха в канале до проектных значений (не более 10-15 м/с).
При воздействии на устройство ударной волны, в воздушном канале и на лопатках устройства образуется градиент давления. Под действием этого градиента давления лопатки 4 преодолевают усилие от действия пружин 7 и 11 кулачкового механизма, поворачиваются и перекрывают сечение воздушного канала.
При воздействии на устройство волны разрежения, приходящей после ударной волны, образуется градиент давления обратного направления, в результате которого лопатки 4 поворачиваются в обратную сторону, перекрывая сечение воздушного канала.
Техническим результатом является способность устройства при экстремальном воздействии, скорости ветра до 35 м/с, не перекрывать проходное сечение, тем самым, не нарушая нормальную работу системы вентиляции и, в тоже время, обеспечить защиту вентиляционных проемов, каналов, помещений и оборудования, расположенного в них, от избыточного давления или разрежения при воздействии воздушной ударной волны.
Кроме того, созданное устройство имеет меньшую массу по сравнению с аналогами и компактнее в осевом направлении.