САМОРЕГУЛИРУЕМАЯ МЕХАНИЧЕСКАЯ ВЕНТИЛЯЦИОННАЯ СЕТЬ

Полезная модель относится к области механической вентиляции принудительного типа, а именно к устройствам автоматического регулирования расхода воздуха.
Цель изобретения заключается в автоматическом регулировании расхода воздуха при работе механической вентиляционной сети за счет применения самонастраивающегося газодинамического регулятора расхода воздуха.
Настройка устройств регулирования расхода подаваемого воздуха в магистральную ветвь вентиляционной сети вручную требует участия квалифицированных специалистов и соответствующего инструментального обеспечения.
Автоматическое регулирование подразумевает установку дополнительных элементов автоматики (сервоприводы, датчики расхода, систему обеспечения работы автоматики).
Из перечисленных способов наладки в первом случае возникают проблемы организационного характера, а во втором случае требуются значительные капитальные вложения.
Поэтому взамен существующим устройствам и способам регулирования расхода воздуха предлагается самонастраивающийся газодинамический регулятор расхода воздуха, принцип действия которого основан на особенностях распределения воздушных потоков в тройнике.
Сущность изобретения: в процессе эксплуатации вентиляционной сети возникает необходимость регулирования количества подаваемого воздуха в помещении. Принципиальная схема подачи воздуха в помещения приведена на фигуре 1. Принципиальная схема содержит: 1 - устройство для забора наружного воздуха; 2 - вентилятор; 3 - воздухораспределитель; 4 - обслуживаемое помещение; 5 - устройство регулирования расхода подаваемого воздуха; 6 - тройник; 7 - магистральная ветвь; 8 - ответвление В этом случае используются устройства, наладка которых производится вручную или путем автоматического регулирования [1].
Самонастраивающийся газодинамический регулятор расхода воздуха, принципиальная схема которого изображена на фигуре 2. В зависимости от величины и направления результирующего аэродинамического момента изменяется степень перекрытия «живого» сечения воздуховода в ответвлении тройника и тем самым автоматически регулируется расход воздуха в ответвлении.
В тройнике - 1 на оси - 2 жестко посажены: флюгер - 3, крыльчатка - 4 и осесимметричный поворотный сектор - 5. Осесимметричный неподвижный сектор - 6 жестко закреплен к стенкам тройника - 1. Ось - 2 закреплена на 2-х подшипниках скольжения - 9 которые расположены в стенке тройника - 1 и в осесимметричном неподвижном секторе - 6. Флюгер - 3 закреплен на оси так, что при его повороте жестко связанный с ним осесимметричный поворотный сектор - 5 перекрывает проходные отверстия осесимметричного неподвижного сектора - 6, что приводит к уменьшению «живого» сечения для прохода воздушного потока в ответвление - 8. Диффузор - 7 устанавливается на ответвлении тройника, поэтому расход воздуха в ответвлении всегда меньше, чем в магистрали.
Фрагмент воздуховода с самонастраивающегося газодинамическим регулятором расхода воздуха представлен на фигуре 3, а конструкция устройства - на фигуре 4.
Заявляемый эффект работы самонастраивающегося газодинамического регулятора расхода воздуха происходит следующим образом.
Согласно схеме движения воздуха (см. фигуру 5) на флюгер будет воздействовать газодинамическая сила, определяемая по зависимости:
2
где  - миделево сечения пластины флюгера; φ - коэффициент формы флюгера; ρ - плотность воздуха; υ - скорость движения воздушного потока.
2
Площадь миделевого сечения в рассматриваемой схеме зависит от угла поворота пластины (флюгера) β (см. фиг.5). При увеличении угла β увеличивается  соответственно увеличивается сила N.
2
Флюгер - 3, помещенный в поток воздуха, под действием силы N будет стремиться повернуться в сторону движения потока.
2
2
2
3
2
Таким образом, результирующая сила N, умноженная на плечо (расстояние от оси вращения до центра приложения силы), создает крутящий момент М, который передается на ось - 2, жестко соединенную с флюгером - 3 (см. фиг.2), и далее на осесимметричный поворотный сектор - 5. Поворот сектора - 5, относительно неподвижного сектора - 6, частично перекрывает сечение для прохода потока воздуха в ответвление- 8. Для противодействия крутящему моменту М на ось - 2 жестко посажена крыльчатка - 4, которая представляет собой установленные под углом к оси потока пластины и развернутые в сторону, обеспечивающую возникновение крутящего момента М, противоположного моменту М.
2
3
Совокупность моментов М и М дает результирующий момент, определяющий угол поворота оси - 2 и сектора - 5. В зависимости от угла поворота сектора - 5 изменяется площадь сечения для прохода воздуха в ответвлении и соответственно расход воздуха.
2
3
Таким образом, изменение расхода воздуха в магистральном направлении воздуховодов приводит к изменению скорости движения воздуха в тройнике и изменению величин моментов М и М.
В зависимости от величины и направления результирующего момента изменяется степень перекрытия «живого» сечения в ответвлении тройника, тем самым, автоматически обеспечивая регулируемый расход воздуха и, следовательно, саморегулируемую работу механической вентиляционной системы.
Экспериментальная установка, представленная на фигуре 6 (а, б), успешно прошла испытания и подтвердила свою работоспособность.
Литература:
1. Блюменкранц Б.А. и др. Справочник монтажника. Монтаж вентиляционных систем / под. ред. Староверова И.Г. изд.3, переработанное. - М.: Стройиздат, 19778. - 591 с.