Стабилизатор расхода воздуха
AIR FLOW STABILIZER

Стабилизатор относится к системам вентиляции зданий различного назначения,  и  в частности  к  естественной вытяжной вентиляции.
Известно устройство для стабилизации  расхода воздуха, содержащее корпус, с регулирующим клапаном в виде цилиндра с прорезями в боковой поверхности и плунжера с ограничителем перемещения, установленного в цилиндр с возможностью возвратно-поступательного перемещения.   Плунжер  воспринимает давление воздушного потока, под действием которого он перемещается в цилиндре. Цилиндр установлен на диафрагме, неподвижно закрепленной на корпусе. Упругий элемент закреплен  одним концом на плунжере, а другим на винте настройки натяжения, установленном на стойке. Винт натяжения регулирует необходимое натяжение упругого элемента (патент РФ №2547602, опубл.10.04.2015).
Недостатком  данного изобретения является: сложность в разработке и изготовлении упругого элемента с заранее определенной нелинейной характеристикой жесткости, в точности отвечающей  изменяющемуся воздействию воздушного потока.
Наиболее близким по своей технической сути  является устройство стабилизации расхода воздуха, содержащее корпус, цилиндр с прорезями в боковой поверхности, закрепленный в корпусе посредством диафрагмы,  имеется плунжер, с возможностью возвратно-поступательного перемещения в цилиндре, который совместно с  диафрагмой образует клапан для регулирования расхода  воздуха. Стабилизатор снабжен цепочкой звеньев с упругими элементами с заданными линейными характеристиками жесткости. Каждое из звеньев содержит пластину основания, на которой с помощью фиксаторов закреплены ограничители перемещения отдельного упругого элемента. Одним концом каждый упругий элемент  закреплен на своей пластине основания, к другому концу каждого упругого элемента с помощью фиксатора присоединена тяга, соединяющая его с пластиной основания следующего звена в цепочке. Пластина основания первого звена цепочки упругих элементов неподвижно крепится к корпусу стабилизатора, с противоположной стороны цепочки последняя тяга с помощью фиксатора  прикрепляется к плунжеру стабилизатора. (патент РФ № 2689295, опубл.24.05.2019).
Недостатком  данного изобретения является: наличие большого числа элементов, большое число мест трения,  сложность  изготовления цепочки упругих элементов с заранее определенной характеристикой жесткости, их настройке, отвечающей  изменяющемуся воздействию воздушного потока.
Задача изобретения – сконструировать стабилизатор расхода воздуха, который может работать при любой пространственной ориентации; может встраиваться в каналы без выступающих частей; работает без привлечения внешнего источника энергии; содержит упругий элемент, отвечающий требуемой характеристике жесткости, содержит меньшее число деталей и меньше узлов трения.
Технический результат – упрощение конструкции – использование вместо сложной по конструкции цепочкой звеньев с упругими элементами с заданными линейными характеристиками жесткости,   последовательность из  упругих стержней с линейными характеристиками жесткости, уменьшение количества элементов и мест трения,  а также исключение пространственной ориентированности стабилизатора расхода воздуха, работа без внешнего источника энергии, возможность встраивания в каналы  без выступающих частей устройства.
Результат достигается тем, что в стабилизаторе расхода воздуха, содержащем корпус, закрепленную в корпусе диафрагму,  плунжер, с возможностью возвратно-поступательного перемещения,  согласно изобретению,   плунжер закреплен на оси, имеющей ограничители на одном и другом концах, свободно перемещающейся во втулках, установленных на стойках, закрепленных в корпусе,  стабилизатор снабжен последовательностью из упругих стержней, с заданными линейными характеристиками жесткости, одним концом каждый упругий стержень закреплен в корпусе а с противоположной стороны может касаться выступа  на оси.
На чертеже схематично показана конструкция предлагаемого стабилизатора. Стабилизатор расхода воздуха, содержит корпус 1, закрепленную в корпусе диафрагму 2,  плунжер 3, воспринимающий давление воздушного потока, закрепленный на оси 4,   с ограничителями  5 на одном конце  и на другом конце, перемещающейся возвратно-поступательно во втулках 6, установленных на стойках 7, закрепленных в корпусе,  стабилизатор снабжен последовательностью упругих стержней 8-1… 8-3 (может состоять из другого количества упругих стержней, на рисунке их показано 3) с заданными линейными характеристиками жесткости, одним концом каждый упругий стержень закреплен на корпусе, а с противоположной стороны может касаться выступа 9 на оси 4 при ее перемещении.
Стабилизатор расхода воздуха работает следующим образом.
При расчетном расходе воздуха давление воздушного потока, действующее на плунжер 3, компенсируется начальным натяжением первого из последовательности упругого стержня 8-1. Плунжер 3 находится в расчетном крайнем положении, максимально открывая проход для воздуха в пространстве между собой, корпусом 1  и диафрагмой  2 для прохода расчетного расхода воздуха.  С возрастанием расхода воздуха увеличивается давление воздушного потока, воздействующее на плунжер 3, он перемещается вместе с осью 4 вдоль корпуса 1, сокращая площадь прохода воздуха в этом пространстве (повышая сопротивление), чем уменьшает расход воздушного потока, возвращая его к величине, близкой к расчетному расходу. При перемещении плунжера 3 вместе  с осью 4 во втулках 6, выступ 9  будет растягивать (отгибать) стержень 8-1  с меньшей жесткостью, пока этот стержень 8-1 растянется до расчетного положения. Это положение задается вертикальным расположением стержня 8-2. Дальнейшее повышение давления воздушного потока и соответствующее перемещение плунжера с осью и фиксатором будет растягивать стержни 8-1 и 8-2, имеющий большую жесткость. При этом происходит дальнейшее сокращение площади прохода воздуха между корпусом плунжером и диафрагмой, что возвращает расход воздуха к расчетной величине. При дальнейшем повышении давления плунжер перемещается,  растягивая последовательность упругие стержни,  достигая крайнего положения, соответствующего расчетному растяжению всех упругих стержней. Перемещение плунжера с осью в корпусе ограничено положениями  ограничителей 5.  Постоянство стабилизируемого расхода воздуха достигается правильным (расчетным) выбором жесткостей упругих стержней 8-1…8-3 и местами их закрепления на корпусе.  При снижении  давления воздушного потока работа стабилизатора происходит в обратном порядке: упругие стержни  сжимаются (разгибаются), передавая свое воздействие на выступ  9 и перемещая ось с плунжером, открывая большую площадь для прохода воздуха, снижая сопротивление стабилизатора и возвращая расход воздуха к расчетной величине.
Предложенная конструкция стабилизатора расхода воздуха достигает поставленных целей: снижается количество деталей – использование последовательности из упругих стержней вместо цепочки звеньев упругих элементов сложной конструкции, за счет снижения количества подвижных деталей устройства уменьшается количество узлов трения. Конструкция не требует определенной пространственной ориентированности, обеспечивает работу стабилизатора без внешнего источника энергии и возможность встраивания в каналы без выступающих частей.