Воздухораспределитель для подачи воздуха в зону дыхания человека

Полезная модель относится к области вентиляции и кондиционирования и может быть использована в качестве распределителя приточного воздуха в помещениях умственного труда с постоянными (фиксированными) рабочими местами. Системы вентиляции и кондиционирования воздуха служат для создания требуемого воздушно-теплового режима в рабочей зоне различных помещений и поддержания нормируемых (в том числе комфортных) санитарно-гигиенических условий.
Нормируемые (комфортные) метеорологические условия в помещениях зависят от правильного определения расхода приточного воздуха и способа его подачи на рабочее место (в рабочую зону), значений параметров приточного воздуха.
При правильно разработанной схеме организации воздухообмена в зоне дыхания человека должны создаваться и поддерживаться нормируемые (комфортные) параметры микроклимата.
Типовые конструкции воздухораспределителей позволяют создавать требуемые параметры микроклимата в помещениях разного назначения (см! Справочник проектировщика. Внутренние санитарно-технические устройства. Ч.З. Вентиляция и кондиционирование воздуха / Под ред. Н.Н. Павлова и Ю.И. Шиллера - М.: Стройиздат, 1992). Однако, зачастую воздухораспределители предназначены для создания нормируемых параметров в общем объеме помещения смешивающей или вытесняющей системами вентиляции, что ограничивает их применение в системах персональной (индивидуальной) вентиляции с возможностью индивидуального изменения геометрии струи и ее параметров, зависящих от индивидуальных особенностей человека и его предпочтений в данный момент времени.
Известен воздухораспределитель Новосельцева Б.П. (А.С. СССР №1725033. Воздухораспределитель. Бюл. №13 от 07.04.92.), в котором выпускной насадок выполнен из упругого эластичного материала с соосным впускным и выпускным отверстиями, а регулирующий механизм, выполненный в виде муфты, охватывает насадок в зоне отверстия; при этом насадок выполнен в виде гофрированного диффузора, а присоединительный патрубок выполнен с поперечными гибкими гофрами из эластичного материала. Муфта присоединена к ребрам гофр гайками и винтами. Указанное устройство принято за аналог.Недостатками известного устройства являются не жесткая конструкция корпуса воздухораспределителя (выполнен из эластичного материала), механизм регулирования которой сложно прикрепить неподвижно к воздуховоду и невозможность регулировать расход приточного воздуха.
Наиболее близким по технической сущности и достигаемому результату является воздухораспределитель Сафиуллина Р.Г., Хафизовой М.Р. по патенту №2490562, опубликованном 20.08.2013 Бюллетень №23. В известном воздухораспределителе с изменяемым профилем выпускного отверстия и механизмом регулирования формы и параметров приточной струи корпус выполнен из набора установленных внахлест и подпружиненных пластин-лепестков, изнутри подпираемых управляющей упорной пластиной, перемещаемой на штоке вдоль оси за счет действия магнитной катушки. Изменением положения штока и упорной пластины достигается установка одного из двух вариантов выпуска воздуха - веерной или компактной струей. Регулирование параметров струи осуществляется в автоматическом режиме, в зависимости от сигналов регулирующих элементов приточной установки. Воздухораспределитель преимущественно предназначен для систем с переменным расходом воздуха.
Указанный прототип имеет ряд недостатков, не позволяющих использовать его в системах персональной вентиляции с возможностью индивидуального регулирования: во-первых, конструкция предусматривает крепление корпуса воздухораспределителя непосредственно к торцевой стороне воздуховода, без возможности установки дроссельных заслонок и шиберов для аэродинамической увязки расходов воздуха по воздухораспределителям, во-вторых, регулирование параметров струи осуществляется в автоматическом режиме (степенью открытия выпускного отверстия управляет исполнительный механизм воздухораспределителя, связанный с регулирующими элементами приточной установки), что не позволяет выполнить индивидуальную (локальную) настройку, учитывающую потребности конкретного человека в заданный промежуток времени. Известное устройство предназначено для систем вентиляции и кондиционирования воздуха с целью подачи и распределения значительных объемов приточного воздуха с высокой дальнобойностью. При этом придание приточному воздуху требуемых параметров осуществляется в приточной камере (установке), снабженной системой автоматического регулирования для изменения и регулирования параметров приточной струи (выпуск воздуха осуществляется веерной или компактной струей) в зависимости от сигналов элементов приточной установки. Известное устройство имеет не только большие капитальные и эксплуатационные затраты, связанные с наличием магнитной катушки и управлением ею, но и дорогостоящую систему автоматического регулирования, не позволяющую регулировать расход воздуха на каждом воздухораспределителе по индивидуальной потребности.
Отмеченные недостатки не позволяют использовать известное устройство при организации персональной (индивидуальной) вентиляции для людей умственного труда с постоянными (фиксированными) рабочими местами (например, работающих за компьютерами), так как в процессе эксплуатации системы вентиляции для создания нормируемых (комфортных) параметров воздушной среды необходимо изменять расход приточного воздуха, регулировать скорость движения и изменять направление движения струи и угол ее расширения.
Техническим результатом полезной модели является упрощение конструкции, расширение функциональных возможностей воздухораспределителя с регулируемыми параметрами струи путем локального (местного) регулирования расхода воздуха и индивидуальной настройки геометрических характеристик струи.
Сущность полезной модели заключается в том, что воздухораспределитель, содержащий корпус, выполненный из набора установленных внахлест и подпружиненных пластин-лепестков, отличающийся тем, что воздухораспределитель содержит корпус, выполненный в виде полусферы, к которому с одной стороны присоединен воздуховод со встроенным локальным регулирующим устройством представляющим собой дроссельный клапан для подачи воздуха, а с другой стороны насадок для выпуска воздуха с изменяемым профилем выпускного отверстия, выполненный в виде полусферы с перфорированной стенкой, а по оси указанных полусферы и воздуховода расположен металлический стержень, жестко закрепленный в воздуховоде таким образом, что правый торец стержня ограничивает поворот заслонки дроссельного клапана, а для перемещения распорного кольца на левом конце стержня установлено устройство в виде трубы с внутренней резьбой.
Такое конструктивное выполнение обеспечивает регулирование угла раскрытия (расширения) и скорости движения приточной струи по желанию работника.
На фиг.  1 показан общий вид воздухораспределителя. На фиг.  2 представлен продольный разрез по центральной оси фиг.  1 при разных размерах воздуховыпускного отверстия (Dmin, Dmax). На фиг.  3 показан механизм для индивидуальной (персональной) настройки формы и параметров приточной струи.
Предлагаемый воздухораспределитель содержит полый полусферический корпус 1 к которому жестко прикреплен воздуховод 2 для подачи воздуха, в котором расположено устройство для регулирования расхода приточного воздуха 3 (таким устройством может быть дроссельный клапан), а с противоположной стороны к основанию корпуса 1 присоединен насадок 4. Насадок 4 выполнен из набора установленных внахлест и подпружиненных пластин-лепестков 5 на перфорированном основании 6; насадок 4 присоединен на защелках 7 к корпусу 1, с применением уплотнительного материала (на фиг.  1, 2 не показан) по периметру стыка. По оси воздуховода 2, корпуса 1 и насадка 4 (оси указанных элементов 2, 1, 4 расположены на одной прямой линии) размещен металлический стержень 8, который правым торцом (если смотреть на фиг.  1) практически касается (зазор 0,2-0,3 мм) дроссельного клапана 3, когда он находится в закрытом положении, т.е. в закрытом положении поворотная заслонка дроссельного клапана 3 перпендикулярна своей боковой плоскостью правому торцу металлического стержня 8 и расположена в непосредственной близости от него. При повороте заслонки дроссельного клапана (т.е. при его открывании) на 90 градусов, ее поверхность касается металлического стержня 8, т.е. правый конец металлического стержня 8 ограничивает поворот заслонки дроссельного клапана более, чем на 90 градусов. Левый конец металлического стержня 8 снабжен резьбой, по которой перемещается рукоятка 9. Рукоятка 9 (см. фиг.  3) представляет собой металлическую трубку с внутренней резьбой. Правый торец трубки 9 (см. фиг.  3) соединен с распорным кольцом 10 жесткими связями 11, а левый торец трубки 9 используется в качестве рукоятки для перемещения распорного кольца 10. Следует отметить, что металлический стержень 8 жестко закреплен в воздуховоде 2 с помощью связей 12.
Воздухораспределитель работает следующим образом: приточный вентиляционный воздух по воздуховоду 2 в требуемом количестве, задаваемым работником (пользователем) при помощи регулирующего устройства 3, поступает в корпус 1, проходит через перфорированное основание 6, позволяющее выровнить поле скоростей на входе в воздухораспределительный насадок 4; затем воздух поступает в объем, ограниченный установленными внахлест подпружиненными пластинами-лепестками 5 и перфорированным основанием 6 и выходит в помещение в виде воздушной струи через выходное отверстие 13 (на фиг.  2 выходное отверстие может иметь размер Dmin и Dmax). Если в воздухораспределительном насадке 4 установлен минимальный диаметр (Dmin) выходного отверстия 13 (см. фиг.  2), то формируется воздушная струя с максимальной дальнобойностью и скоростью движения воздуха. Для уменьшения дальнобойности и скорости движения приточной струи на рабочем месте, необходимо увеличить диаметр выходного отверстия 13. Для этого необходимо рукоятку (трубку) 9 повернуть против часовой стрелки, при этом металлическая трубка, имеющая внутреннюю резьбу, перемещается по металлическому стержню 8 (который жестко закреплен), а т.к. трубка 9 (см. фиг.  3) жестко соединена связями 11 с распорным кольцом 10, то вместе с трубкой 9 перемещается и распорное кольцо 10, т.е. распорное кольцо отодвигается от перфорированного основания 6, а подпружиненные пластины-лепестки 5 перемещаются (раздвигаются), при этом диаметр выходного отверстия 13 увеличивается (см. фиг. 2) до максимального значения (Dmax), а скорость приточной струи уменьшается (на фиг. 2 трубка 9, распорное кольцо 10 и пластины-лепестки 5 изображены пунктиром). Если необходимо увеличить скорость движения приточной струи (увеличить ее дальнобойность) на выходе из отверстия 13, то необходимо, рукоятку 9 повернуть по часовой стрелке. При этом рукоятка 9 будет перемещаться по металлическому стержню 8, а т.к. рукоятка 9 жестко соединена связями 11 с распорным кольцом 10, то и распорное кольцо будет перемещаться вправо в сторону перфорированного основания 6, и одновременно будут перемещаться (сдвигаться) подпружиненные пластины-лепестки 5, а диаметр выходного отверстия 13 будет уменьшаться до Dmin (см. фиг. 2).
В предлагаемом воздухораспределителе механизмом для индивидуальной (персональной) настройки формы и параметров приточной струи служит распорное кольцо 10, соединенное жесткими связями 11 с трубкой 9, которые перемещаются по металлическому стержню 8, закрепленному неподвижно в воздуховоде 2 жесткими связями 12 (см. фиг. 1, 3).
Таким образом, в предлагаемом воздухораспределителе для подачи воздуха в зону дыхания человека регулирование расхода воздуха а также настройка формы и параметров струи осуществляется индивидуально, в зависимости от текущих потребностей конкретного работника (пользователя) в данный момент времени.