Устройство перекрытия воздушного канала

Полезная модель относится к оборудованию для автоматического экстренного перекрытия воздушного канала, в том числе и вентиляционного, при воздействии критического давления воздушного потока, возникающего также и от действия ударной волны или волны разрежения.
3
Известно устройство для перекрытия воздушного канала - противовзрывное устройство УЗС-8 (Справочник по устройствам систем и оборудования запорных сооружений гражданской обороны. М., 1985, стр. 41). Это устройство представляет собой раму, в которой под определенным углом к потоку воздуха друг над другом расположены в один ряд перекрывающие элементы в виде поворотных пластин. Пластины шарнирно закреплены на осях, каждая пластина подпружинена. Угол установки пластин задается рычагом, шарнирно закрепленным на раме, который одновременно служит удерживающим устройством и механизмом принудительного закрывания пластин. Номинальная производительность устройства 800 м/ч, а скорость потока воздуха в номинальном режиме эксплуатации - 8,2 м/с.
К недостаткам этого устройства относится следующее:
1. Невозможность перекрытия воздушного канала под действием волны разрежения из-за наличия одного ряда поворотных пластин.
2. Низкая скорость потока воздуха через устройство в номинальном режиме эксплуатации.
Известно также устройство, предназначенное для перекрытия воздушного канала при воздействии воздушной ударной волны или волны разрежения (патент России №53402, опубл. 10.05.2006 г., МПК F16K 17/34). Это устройство принято в качестве прототипа. Устройство состоит из модуля и жестко соединенного с ним дополнительного модуля. Каждый модуль представляет собой металлическую раму, внутри которой на осях шарнирно установлен ряд подпружиненных перекрывающих элементов в виде поворотных пластин, которые установлены под определенным углом к направлению потока воздуха, соединены между собой подвижной тягой. Каждый модуль включает в себя приводной механизм принудительного закрывания пластин, состоящий из кронштейнов, тяги, кулачка и пружин. Перемещение тяги ограничивается регулируемым упором. При помощи упора устанавливается угол пластин. Тяга опирается на кулачок, упруго нагруженный пружиной и имеющий возможность поворота вокруг своей оси под действием усилия от внешней принудительной силы, при этом ось кулачка закреплена жестко на раме модуля.
Пластины первого модуля остаются открытыми до тех пор, пока давление воздушного потока меньше, чем установочное закрывающее давление. При превышении закрывающего давления пластины поворачиваются и перекрывают сечение канала. При спаде давления пластины под действием пружин автоматически возвращаются в исходное положение, т.е. в открытое состояние. Пластины второго модуля открыты перед и после воздействия ударной волны и закрываются при воздействии волны разрежения. В обычном режиме эксплуатации воздушного канала устройство способно пропускать воздушный поток со скоростью 20 м/с.
Недостатками этого устройства являются:
1) большая масса устройства, низкая технологичность и высокая себестоимость его изготовления из-за наличия двух рам модулей;
2) отсутствие возможности регулировки положения кулачка механизма принудительного закрывания пластин, что требует доработки кулачка при неполном прилегании пластин друг к другу.
Решаемой технической задачей является создание устройства, лишенного указанных недостатков, а именно уменьшение массы устройства, повышение его технологичности изготовления и уменьшение себестоимости.
Одновременно устройство должно сохранить такие достоинства прототипа, как способность перекрывать сечение воздушного канала при воздействии не только воздушной ударной волны, но и волны разрежения, высокую пропускную способность по скорости воздушного потока в номинальном режиме эксплуатации и высокую надежность срабатывания пластин при превышении давления выше заданного, быстродействие, возможность принудительного закрытия пластин.
Указанная техническая задача решается устройством, содержащим модуль из перекрывающих элементов, выполненных в виде упруго нагруженных по длине пластин, ориентированных передней кромкой параллельно направлению движения воздушного потока, шарнирно прикрепленных кронштейнами к опирающейся на кулачок подвижной тяге с возможностью поворота под действием давления воздушного потока. Перемещение тяги ограничено регулируемым упором, кулачок упруго нагружен пружиной и выполнен с возможностью вращения вокруг своей оси под действием внешней силы.
Устройство отличается от прототипа тем, что модуль содержит два ряда аналогично установленных друг за другом внутри металлической рамы противоположно направленных перекрывающих элементов, при этом положение оси вращения кулачка выполнено регулируемым.
Выполнение устройства в виде одного модуля, состоящего из двух рядов противоположно направленных перекрывающих элементов, обеспечивает снижение погрешности взаимного расположения перекрывающих элементов, их полное прилегание друг к другу, позволяет надежно перекрыть воздушный поток первым рядом элементов при воздействии воздушной ударной волны, вторым - при воздействии волны разрежения, уменьшить массу устройства, повысить его технологичность и снизить себестоимость его изготовления из-за наличия только одной рамы.
Выполнение устройства с регулируемым положением оси вращения кулачка повышает технологичность сборки устройства: обеспечивает возможность устранения неполного прилегания пластин друг к другу, позволяет надежно перекрыть воздушный поток через сечение воздушного канала.
На фиг. 1 изображено заявляемое устройство, на фиг. 2 - сечение А-А устройства.
Устройство представляет собой модуль в виде металлической рамы 1, внутри которой на осях 4 шарнирно установлены друг за другом противоположно направленные два ряда перекрывающих элементов в виде пластин 2. Модуль включает в себя также для каждого ряда пластин 2 приводной механизм, состоящий из осей 4, упругих элементов в виде пружин 5, кронштейнов 6 и тяги 7; удерживающего приспособления, состоящего из осей 4, кронштейнов 6, регулируемых упоров 8; механизма одновременного принудительного закрывания пластин, состоящего из кронштейнов 6, тяги 7, кулачка 9, пружины 10.
Каждая пластина 2 упруго нагружена двумя пружинами 5 и при помощи кронштейна 6 шарнирно прикреплена к тяге 7. Перемещение тяги 7 ограничивается регулируемым упором 8. При помощи упора 8 устанавливается угол пластин 2.
Тяга 7 опирается на кулачок 9, упруго нагруженный пружиной 10 и имеющий возможность поворота вокруг своей оси под действием усилия от внешней принудительной силы. Ось кулачка 9 закреплена на пластине 3 и выполнена с возможностью регулируемого перемещения за счет перемещения пластин 3. Выполнение устройства с регулируемым положением оси вращения кулачка 9 повышает технологичность сборки устройства, обеспечивает возможность устранения неполного прилегания пластин 2 друг к другу, обеспечивает надежность перекрытия сечения воздушного канала.
Устройство устанавливается в воздушные каналы, в том числе в вытяжные и приточные вентиляционные каналы атомных электростанций, производственных зданий и сооружений.
Заявляемое устройство работает следующим образом: в обычном режиме эксплуатации воздушного канала поток воздуха проходит через устройство, обтекая пластины 2 первого и второго рядов, заданное усилие пружин 5 достаточно для удержания пластин 2 в открытом состоянии.
При воздействии на устройство ударной волны в воздушном канале и на пластинах первого ряда устройства образуется градиент давления. Под действием этого градиента давления пластины 2 первого ряда (по направлению движения ударной волны) преодолевают усилие пружин 5, поворачиваются и перекрывают сечение воздушного канала. При этом пластины 2 второго ряда остаются открытыми.
При воздействии на устройство волны разрежения, приходящей после ударной волны, образуется градиент давления обратного направления, в результате которого пластины 2 первого ряда открываются, а пластины 2 второго ряда закрываются. После прекращения действия градиента давления пластины 2 второго ряда под действием усилия пружин 5 возвращаются в открытое положение.
От внешнего усилия, приложенного к кулачкам 9 механизмов принудительного закрывания, пластины первого и второго рядов устройства поворачиваются и перекрывают сечение канала. При снятии усилия с кулачков 9 пластины автоматически, под действием пружин 5, возвращаются в исходное положение.
Производственным процессом подтверждено снижение себестоимости заявляемого устройства на 15% по сравнению с прототипом.
Экспериментально установлено, что заявляемое устройство при воздействии воздушной ударной волны или волны разрежения надежно перекрывает сечение канала, в обычном режиме эксплуатации воздушного канала устройство способно пропускать воздушный поток со скоростью 20 м/с.
Таким образом, заявляемое устройство обеспечивает надежное перекрытие сечения воздушного канала при воздействии на него ударной волны или волны разрежения (за счет обеспечения снижения погрешности взаимного расположения перекрывающих элементов, устранения неполного прилегания пластин друг к другу), а также повышает технологичность сборки устройства и снижает его себестоимость устройства.