Устройство индикации распределения воздушных потоков регулятором расхода воздуха газодинамического типа
Владельцы патента RU 2757893:
Федеральное государственное казенное военное образовательное учреждение высшего образования "Михайловская военная артиллерийская академия" Министерства Обороны Российской Федерации (RU)
Изобретение относится к области механической вентиляции принудительного типа, а именно к устройствам индикации количества расхода воздуха. Задача изобретения - осуществлять индикацию на приборную панель расхода воздуха, при работе механической вентиляционной сети, за счет применения устройства, позволяющего формировать сигнал от регулятора расхода воздуха газодинамического типа. Саморегулируемая механическая вентиляционная сеть с индикаторным автоматическим устройством регулирования расхода воздуха, который содержит устройство для забора наружного воздуха, вентилятор, воздухораспределители, устройства регулирования расхода подаваемого воздуха, тройники, магистральную ветвь и ответвления. Вместо существующих устройств и способов контроля за регулированием расхода воздуха в магистрали и в ответвлениях сети воздуховодов, а также за контролем в помещениях арсенала комплексного хранения предлагается индикационный регулятор расхода воздуха газодинамического типа, принцип действия которого основан на особенностях распределения воздушных потоков в тройнике, обеспечивающий автоматическое регулирование расхода воздуха и формирования управляющего сигнала, который выводится на панель приборов. 7 ил.
1. Область техники, к которой относится полезная модель
Использование: изобретение относится к области механической вентиляции принудительного типа, а именно к устройствам индикации регулирования расхода воздуха.
2. Уровень техники
Индикация об изменении расхода подаваемого воздуха в магистральную ветвь вентиляционной сети требует дополнительных сил и средств для отслеживания состояния в том или ином помещении (например, система управления вентиляцией - щит с автоматикой). Установка систем индикации подразумевает установку дополнительных элементов (сервоприводы, датчики расхода, систему обеспечения работы автоматики). Принимая во внимание эту потребность, прилагались и прилагаются многообразные усилия по разработке надлежащих индикаторов об изменении расхода подаваемого воздуха («Модуль автоматики» RU 102980 U1 - заявка: 2010112273/08, 2010.03.31; «Структурированная система мониторинга и управления инженерными системами зданий и сооружений»; «Лабораторный испытательный стенд средств автоматики управления вентиляционными системами).
Из перечисленных способов ведения контроля в первом случае возникают проблемы организационного характера, а во втором случае требуются значительные капитальные вложения.
С целью минимизации затрат и оптимизации работы материально-обслуживающего персонала взамен существующим устройствам и способам индикации в помещении расхода воздуха предлагается устройство расхода воздуха газодинамического типа, принцип действия которого основан на особенностях распределения воздушных потоков в тройнике. Содержание этой ранней патентной заявки в полном объеме включено в настоящую заявку посредством ссылки (заявка 2018138424, 2018.10.30, Патент РФ на изобретение №270950).
3. Сущность изобретения
С учетом вышеназванных проблем с известными из уровня техники индикаторами, в настоящим изобретением поставлена задача создания устройства самонастраивающегося регулятора воздуха газодинамического типа, обеспечивающего в зависимости от величины и направления результирующего аэродинамического момента изменения угла поворота оси с передаточной муфтой и позволяющего создать управляющий сигнал для регулирования вентиляционной системы с индикацией на панели приборов.
Описание изобретения: в процессе эксплуатации вентиляционной сети возникает необходимость организации контроля 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].
Индикатор, контролирующий расход количества воздуха газодинамического типа, принципиальная схема которого изображена на фигуре 2, 3 и 4, в зависимости от величины и направления результирующего аэродинамического момента, создаваемого воздушным потоком, изменяется угол поворота оси 25 с муфтой и тем самым позволяет направить сигнал в индикационную панель, обеспечивающую контроль и мониторинг. Панель может быть выносной, мобильной или стационарной.
Фрагмент воздуховода с индикатором расхода воздуха представлен на фигуре 5, а конструкция устройства на фигуре 6. В тройнике 22 на оси - 25 жестко посажены: пластина - 26, крыльчатка - 27 и передаточная муфта - 24. Ось - 25 закреплена на 2-х подшипниках скольжения - 23 которые расположены в стенке тройника - 1 и в ответвлении тройника 28.
Сущность изобретения заявляемого эффекта индексации расхода воздуха заключается в подаче сигнала об аварийной ситуации в помещении на пульт управления регулятором.
Согласно схеме движения воздуха (см. фигуру 2, 3, 4 и 6) Воздушный поток, воздействуя на пластину - 26, создает крутящий момент M1 относительно оси - 25 равный
где сх - коэффициент аэродинамической формы пластины; R - радиус пластины; ρ - плотность воздуха; υv- осевая скорость потока в стволе тройника; β - угол поворота пластины на оси.
Вращательная составляющая потока момента количества движения - М2, создаваемого крыльчаткой - 27 на оси, равна:
где R - радиус канала; r - текущий радиус; ρ плотность воздуха; υϕ - вращательная составляющая скорости потока, создаваемая потоком в ответвлении тройника при осевой скорости V3.
При движении воздуха в тройнике крыльчатка -27 и пластина -26. жестко посаженные на ось - 25, создают противоположно направленные крутящие моменты M1 и М2.
При равенстве крутящих моментов M1 и М2 ось с передаточной муфтой - 24 будет находиться в неподвижном положении. Изменение соотношения между крутящими моментами приведет к повороту оси - 25 с передаточной муфтой - 24 в сторону с большим моментом. Поворотом передаточной муфты можно регулировать воздушными потоками в других частях обслуживаемой вентиляционной сети или и в другой системе путем либо непосредственного поворота, дроссельного клапана, либо изменением величины электрического сигнала на сервоприводе регулирующего устройства.
Представленная конструкция позволяет заменить установленные сложные и дорогостоящие вентиляционные системы индикации с датчиками, находящиеся в производственных помещениях, где требуется регулируемая вентиляция.
В зависимости от величины и направления результирующего момента изменяется угол поворота оси - 25 с передаточной муфтой - 24 и позволяет создавать управляющий сигнал для регулирования вентиляционной системы и вывода их на приборную панель.
Экспериментальная установка, представленная на фигуре 7, успешно прошла испытания и подтвердила свою работоспособность.
4. Заключение
Ответ на вопрос о необходимости широкомасштабного перехода на механическую вытяжную вентиляцию в производственных зданиях является положительным, а ее сочетание с индикацией об изменении расхода подаваемого воздуха в магистральную ветвь вентиляционной сети требует необходимость организации контроля количества подаваемого воздуха в производственные помещения и цеха арсенала комплексного хранения.
К настоящему времени выявлены следующие требования к микроклимату производственных помещений арсенала комплексного хранения:
- понятие "вредности помещений" включает в себя большой комплекс показателей: окись углеродов (продукты сгорания), оксиды азота, биологические загрязняющие вещества, неорганические летучие соединения, радон, запахи людей, формальдегиды, бытовые химические вещества, частицы пороха в арсеналах комплексного хранения и т.д.;
- обеспечение условий микроклимата помещения включает в себя усредненные данные для больших групп людей, а также индивидуальные потребности каждого человека, то есть системы вентиляции должны предусматривать возможности индивидуального регулирования параметров микроклимата в пределах нормативного диапазона;
- при проектировании систем вентиляции необходимо ориентироваться не только на нейтрализацию постоянно действующих возмущений, но также учитывать кратковременные изменения возмущений.
Индексации расхода воздуха заключается в подаче сигнала об аварийной ситуации в производственном помещении арсенала комплексного хранения на пульт управления регулирующим подачу воздуха в магистральную ветвь вентиляции.
Саморегулируемая механическая вентиляционная сеть с индикаторным регулятором расхода воздуха газодинамического типа, содержащая устройство для забора наружного воздуха, вентилятор, воздухораспределители, устройства регулирования расхода подаваемого воздуха, тройники, магистральную ветвь, отличается тем, что имеет индикаторный регулятор расхода газодинамического типа воздуха, который изменяет угол поворота оси с передаточной муфтой, в зависимости от величины и направления результирующего аэродинамического момента и позволяет создавать управляющий сигнал для регулирования вентиляционной системы, передаваемый на панель приборов для сигнализации о неисправности в производственных помещениях.
