Аэродинамический обратный клапан

 

Изобретение относится к вентиляторостроению и касается вентиляторных установок главного проветривания шахт и рудников, преимущественно газоотсасывающих установок, в частности к устройствам регулирования давления среды. Аэродинамический обратный клапан содержит корпус с установленным в нем запорным органом, выполненным с профилем аэродинамического крыла и имеющим несимметричную ось вращения. Ось вращения запорного органа снабжена грузами, установленными на направляющих с возможностью перемещения. Техническим результатом является уменьшение аэродинамического сопротивления и потерь мощности, повышение уровня взрывозащищенности вентилятора. 1 з.п. ф-лы, 4 ил.

Изобретение относится к области вентиляторостроения и касается устройств переключения потоков рабочей среды (воздуха, газа и пр.) вентиляторных установок главного проветривания шахт и рудников, преимущественно газоотсасывающих установок, в частности к устройствам регулирования давления среды.

Известно устройство, в котором для регулирования и поддержания давления среды в процессе работы вентилятора (насоса) используются грузы, установленные на направляющих (Патент Великобритании N 2022215, кл. F 16 K 17/12, 1979 г.).

Однако имеющееся устройство регулируется вручную с помощью винта, что влечет за собой присутствие обслуживающего персонала.

Известно устройство, в котором для регулирования воздушного потока (среды) использован установленный на оси клапан с размещенными на нем в определенном порядке органами, имеющими форму крыла, а ось вращения снабжена грузами, неподвижно расположенными на направляющих (Патент Германии N 545879, кл. 47 G8, 1932 г., 3 л.).

Однако установленные на клапане управляющие органы, имеющие форму крыла, создают в трубопроводе большое аэродинамическое сопротивление, что значительно снижает мощность вентилятора или насоса, особенно при малом давлении (угле наклона).

Наиболее близким по конструкции к заявляемому изобретению является устройство переключения потока, имеющее аэродинамический обратный клапан, содержащий корпус, и уравновешенный статическим давлением запорный орган, установленный на несимметричной оси вращения и имеющий профиль аэродинамического крыла (Патент России N 2063580, кл. F 24 F 13/08, 1996 г.).

Однако недостатком данного устройства является повышенное аэродинамическое сопротивление при работе вентилятора с малым динамическим давлением, т.е. в режиме депрессии.

Все вышеперечисленные недостатки устраняются предлагаемым изобретением.

Техническая задача, решаемая изобретением, - уменьшение аэродинамического сопротивления и потерь мощности, повышение уровня взрывозащищенности вентилятора.

Указанная техническая задача достигается тем, что аэродинамический обратный клапан содержит корпус с установленным в нем запорным органом, выполненным с профилем аэродинамического крыла и имеющим несимметричную ось вращения, при этом ось вращения запорного органа снабжена грузами, установленными на направляющих с возможностью перемещения, вместе с тем клапан снабжен упорами и ограничителями.

Сущность изобретения поясняется чертежом, где на фиг.1 изображено устройство клапана, кинематика перемещений и действие сил, на фиг.2 - схема клапана, на фиг.3 - характеристики вентиляторной сети, а на фиг.4 - установка клапана в газоотсасывающем вентиляторе.

Аэродинамический клапан содержит корпус 1, уравновешенный статическим давлением запорный орган (ляду) 2, имеющий профиль аэродинамического крыла и установленный на несимметричной оси вращения 3, закрепленный в опорах 4, направляющие 5 с грузами 6, установленными с возможностью перемещения, подвижные ограничители 7 и упоры 8.

Аэродинамический обратный клапан работает следующим образом.

Газообразующая смесь поступает в корпус 1, при этом запорный орган 2, под действием динамического давления потока и возникающей подъемной силы P, поворачивается вокруг оси вращения 3 и устанавливается в горизонтальном положении, ограниченном упором 8, аэродинамическое лобовое сопротивление потоку имеет минимальное значение, т.е. соблюдается неравенство Pxl₁ > G¹ x l₁ + G x L¹, где крутящий момент от силы P больше суммы моментов сил тяжести правой части запорного органа 2-G¹ и груза 6 - G, установленного на направляющей 5.

Для преодоления аэродинамического лобового сопротивления при любом заданном режиме работы вентилятора на оси вращения 3, за пределами корпуса 1, в опорах 4 закреплены тарированные направляющие 5 с грузами 6, имеющие подвижные ограничители 7.

Ограничители 7 крепятся на направляющих 5 в соответствии с заданным режимом работы, грузы 6 устанавливаются вплотную к ним.

При пуске вентилятора запорный орган 2 принимает горизонтальное положение, направляющие 5 поднимаются вверх, а грузы 6 соскальзывают в нижнее положение, т.е. к оси вращения 3, при этом соблюдается неравенство P x l₁ > G¹ x l₁ + G x L''.

Таким образом, крутящий момент P x l₁ становится минимально допустимым с точки зрения вредных затрат мощности, но достаточным для опускания запорного органа 2 после выключения вентилятора.

При выключении двигателя и прекращении работы вентилятора запорный орган 2 с направляющими 5 под действием крутящего момента от сил тяжести (G¹ x l₁ + G x L''), при стремлении крутящего момента от действия подъемной силы P к нулю, опускается и грузы 6 соскальзывают до ограничителей 7.

При полной остановке вентилятора запорный орган 2 плотно перекрывает корпус 1 и, соответственно, устье скважины.

На фиг.3 даны характеристики вентилятора и сети. Точки пересечения А, Б, В характеристик соответствуют значениям минимально допустимого динамического давления P'dv, P''dv, Р'''dv, необходимого для установки запорного органа 2 в горизонтальное положение с минимальной потерей мощности. Согласно этим данным тарируются направляющие 5 грузов 6 и выставляются их ограничители 7.

Для повышения уровня взрывозащищенности вентилятора и аэродинамического обратного клапана упоры 8, кромки запорного органа 2, грузы 6 и ограничители 7 выполнены из материала, обеспечивающего фрикционную безопасность, например из латуни.

Таким образом, наличие несимметричной оси вращения запорного органа, грузов, установленных на тарированных направляющих с возможностью перемещения, упоров и ограничителей обеспечивает минимальные потери мощности на преодоление лобового сопротивления, а изготовление упоров, кромок запорного органа, грузов, ограничителей и направляющих из материала, обеспечивающего фрикционную искробезопасность, повышает уровень взрывобезопасности конструкции и вентилятора в целом.

Формула изобретения

1. Аэродинамический обратный клапан, содержащий корпус с установленным в нем запорным органом, выполненным с профилем аэродинамического крыла и имеющим несимметричную ось вращения, отличающийся тем, что ось вращения запорного органа снабжена грузами, установленными на направляющих с возможностью перемещения.

2. Клапан по п.1, отличающийся тем, что снабжен упорами и ограничителями, при этом упоры, кромки запорного органа, грузы, ограничители и направляющие выполнены из материала, обеспечивающего фрикционную искробезопасность.

РИСУНКИ

Рисунок 1, Рисунок 2, Рисунок 3, Рисунок 4