Устройство вытяжной вентиляции

 

Изобретение относится к устройству вытяжной вентиляции для удаления газов, в частности воздуха или дыма. Устройство выполнено с вихревой камерой в одном корпусе с по крайней мере одним приточным проемом, по крайней мере с двумя соединенными с вихревой камерой всасывающими патрубками и по крайней мере с одной системой удаления, которая представляет собой коллектор как часть корпуса, причем вихревая камера соединена с коллектором всасывающими патрубками, причем во время работы в вихревой камере между всасывающими патрубками образуется установившийся вихревой поток и ведущая в приточный проем внешняя сторона коллекторов по крайней мере частично является направляющей поток поверхностью. Для аэродинамической оптимизации корпусу в области коллекторов и вихревой камере придана S-образная в сечении форма. Техническим результатом является создание оптимизированного с точки зрения аэродинамики устройства вытяжной вентиляции. 2 с. и 18 з.п.ф-лы, 6 ил.

Изобретение относится к устройству вытяжной вентиляции для удаления газов, в частности воздуха и/или дыма, которое имеет вихревую камеру, находящуюся в корпусе и имеющую по крайней мере одно приточное отверстие, по крайней мере с двумя соединенными с вихревой камерой отсасывающими отверстиями, и систему удаления, которая имеет по крайней мере один коллектор, являющийся частью корпуса, причем вихревая камера соединена с коллектором через отсасывающие отверстия, причем во время работы устройства в вихревой камере между отсасывающими отверстиями создается установившийся вихревой поток, а внешняя сторона коллектора, по крайней мере частично, является направляющей поток поверхностью.

Вытяжное устройство описанного типа, названное вихревым колпаком, уже известно из европейского патента ЕР 0998986. В конструкции известного вытяжного устройства коллектор и вихревая камера являются составными частями одного общего корпуса. Всасывание воздуха осуществляется известным образом через приточное отверстие, причем входящий поток воздуха подводится с одной стороны через внешнюю закругленную сторону корпуса в области коллектора, а с другой - через внешнюю скошенную сторону коллектора, ведущую к приточному отверстию. Вышеназванная направляющая поток поверхность заканчивается на стороне, противоположной коллектору, на расположенной под углом к ней торцовой перегородке, которая может также служить для крепления вытяжного устройства. В принципе, описанная выше конструкция вытяжной камеры со скошенной направляющей поток поверхностью и отбортованной торцовой перегородкой имеет форму прямоугольного треугольника.

Известное вытяжное устройство применимо не во всех случаях при удалении газов. В некоторых ситуациях при удалении может случиться, что всасываемый воздух ударяется в заднюю торцовую перегородку и срывается с острого края между приточным отверстием и направляющей поток поверхностью, которая ведет к приточному отверстию. Этот срыв потока и отклонение всасываемого воздуха отрицательно сказываются не только на эффективности вытяжки в зоне приточного отверстия, то есть на производительности вытяжного устройства, но и приводят к тому, что отсасываемый газ будет отводиться от приточного отверстия. С точки зрения аэродинамики, такое вытяжное устройство является неудачным.

Задачей данного изобретения является создание оптимизированного с точки зрения аэродинамики устройства вытяжной вентиляции указанного типа.

В соответствии с изобретением эта задача в основном решена за счет того, что корпус в области коллектора и вихревой камеры имеет в сечении S-образную форму. S-образная форма корпуса в области коллектора и вихревой камеры способствует тому, что отсасываемый воздух подводится к вихревой камере с обеих сторон приточного отверстия, причем корпус коллектора S-образной формы точно так же служит направляющей поток поверхностью, как и закругленная внешняя сторона вихревой камеры. Благодаря этому не возникают нежелательные срывы потока и отклонение потока воздуха на вихревом колпаке в области вытяжного канала. Отсосанный воздух оптимально проходит по внешней стороне корпуса в области коллектора к приточному отверстию. Это в особенности важно, если вытяжное устройство используется для вытяжки дыма в случае пожара. В частности, изобретение позволяет быстро и эффективно отсасывать дым, в то время как при использовании прототипа может случиться, что отсасываемый дым будет отражаться от торцовой перегородки и снова попадать в очищаемое помещение, что в случае пожара пагубно.

В связи с приданием S-образной формы корпусу в области коллектора, в частности оказывается, что удаленная от вихревой камеры внешняя сторона коллектора скошена относительно плоскости крепления, преимущественно под углом меньшим 80^o. Таким образом и эта внешняя сторона служит также поверхностью притока или направляющей поверхностью.

С точки зрения аэродинамики, преимущество состоит еще и в том, что примыкающий к внешней стороне коллектора участок является выпуклым и переходит в приточный проем. Таким образом создается единая сплошная поверхность притока, на которой не могут возникать нежелательные отклонения от приточного проема. Однако в этом месте следует указать на то, что на внешней стороне коллектора в принципе также можно предусмотреть по крайней мере одно ребро. Таким образом, при сохранении S-образной, благоприятной для подведения потока, формы, корпус в области коллектора и вихревой камеры может иметь многоугольную форму.

Тем не менее, как уже говорилась раньше, внешняя сторона вихревой камеры, ведущая к приточному проему, должна иметь закругленную и/или скошенную направляющую поток поверхность, чтобы реализовать удаление из зон, которые находятся по обе стороны от вытяжного устройства.

При альтернативном, также аэродинамически оптимизированном исполнении вихревая камера и коллектор расположены рядом друг с другом таким образом, что внутренний участок вихревой камеры является стенкой коллектора и что корпус в области внешней стороны коллектора и во внутренней области вихревой камеры, которая граничит с коллектором, имеет в сечении форму клюва. И при таком исполнении внешний участок внешней стороны коллектора также скошен относительно плоскости крепления или выгнут наружу под углом, преимущественно меньшим 80^o. При такой форме исполнения внешняя сторона коллектора непосредственно переходит в приточный проем, причем край внешней стенки граничит с внешним краем приточного проема. Таким образом, внешний участок представляет собой лишь отрезок дуги или скос, переходящие непосредственно в приточный проем.

В зависимости от случая применения размещенная напротив коллектора часть корпуса может также быть выполнена в форме клюва, в частности, как было описано ранее, однако с расширением в направлении от коллектора. Между этой частью и коллектором образуется вихревая камера. Такая конструкция также допускает двустороннее отсасывание, то есть и со стороны коллектора, и со стороны вихревой камеры, причем отсутствует нежелательное отклонение отсасываемой среды.

При другой форме исполнения, которая в особенности пригодна для установки в местах перехода потолка в поверхность, образующую с ним угол, противоположный коллектору участок вихревой камеры выполняется приблизительно под прямым углом к плоскости крепления. Такая конструкция в принципе соответствует ранее названной в ЕП 0998986 А2 (Фиг.10 и 11) форме исполнения, однако имеет то преимущество, что благодаря выгнутой или скошенной внешней стороне коллектора получается удобная для направления потока поверхность и размеры всего колпака очень маленькие, что в особенности важно в том случае, если речь идет про тесные или низкие помещения.

С точки зрения оптимизации потока при маленькой высоте потолка преимущество состоит еще и в том, что устройство вытяжной вентиляции сконструировано так, что вихревые камеры и коллекторы размещены рядом. Именно в этих случаях благодаря изобретению оказывается возможным двустороннее отсасывание, которое имеет особые преимущества для многих сооружений. В особенности предпочтительной областью применения устройства вытяжной вентиляции в соответствии с изобретением являются подземные гаражи. В случае таких гаражей речь идет, как правило, о больших помещениях без внутренних перегородок и с маленькой высотой потолка. В случае пожара необходима гарантия достаточной защиты от пожара и дыма. Чтобы оптимально использовать всю полезную площадь подземных гаражей, не устанавливая перегородок для отсечения зоны пожара, предлагается применение описанного вытяжного устройства, так как, как уже было сказано, благодаря одному вытяжному устройству можно осуществлять вытяжку из двух соседних с вытяжным устройством помещений, обеспечивая эффективное и надежное удаления дыма, причем не требуется установки стенок для отсечения дыма. Благодаря применению вытяжного устройства в соответствии с изобретением отсос является исключительно экономичным, так как на два помещения, которые необходимо обездымить, достаточно одного вытяжного устройства.

Благодаря тому, что вихревая камера и коллектор размещены рядом, удобно, что приточный проем направлен в основном вниз, в объем, откуда ведется отсос. Таким образом обеспечивается достаточное удаление дыма из соседних с вытяжным устройством помещений данного сооружения.

В принципе вытяжное устройство в соответствии с изобретением может быть помещено в замкнутом или закрытом корпусе, причем в этом случае коллектор подключается к вытяжному устройству для создания пониженного давления. Возможно также, чтобы участок и/или поверхность потолка помещения служили частью корпуса. В этом случае корпус, по крайней мере частично, остается открытым в области плоскости крепление. Тогда корпус можно изготовить из нескольких элементов. То же относится и к описанной выше конструкции с корпусом клювообразной формы, причем корпус может быть открытым, по крайней мере частично. При этом само собой понятно, что устанавливаемые на стенке или потолке элементы корпуса соответственно уплотняются.

В принципе возможно (поскольку коллектор и вихревой канал находятся непосредственно рядом), чтобы всасывающие отверстия были выполнены как простые окна между вихревым каналом и коллектором. Эти окна при работе устройства представляют собой стоки, между которыми образуются установившиеся вихревые потоки. Тем не менее для всасывающих отверстий желательно предусмотреть патрубки, входящие в вихревой канал. Благодаря этим всасывающим патрубкам, входящим в вихревой канал, можно лучше управлять центром вихревого потока внутри вихревого канала.

В одной из предпочтительных конструкций данного изобретения, в частности, предусмотрены два отсасывающих канала, причем в этом случае вытяжное устройство более гибко управляется и позволяет эксплуатировать отсасывающие каналы по отдельности или вместе. Применение двух отсасывающих каналов, между которыми расположен вихревой канал, обеспечивает ряд преимуществ. Чтобы гарантировать достаточную производительность вытяжки, при удалении необходимы соответственно большие сечения и объемные расходы. Это предполагает соответственно большой размер коллектора. Как правило, такая мощная вытяжка нужна лишь в особых случаях, например при пожаре. В остальных случаях для вытяжки воздуха или для вентиляции какого-нибудь помещения используются меньшие сечения для отсоса. В случае, если предусмотрены два отсасывающих канала разного сечения, при потребности в меньшей производительности вытяжки можно использовать канал меньшего сечения, а для большей - соответственно большего. В случае пожара, если нужна максимальная производительность вытяжки, работают оба канала. В этом случае оказывается удобным то, что всасывающие отверстия одного отсасывающего канала расположены со сдвигом относительно всасывающих отверстий другого отсасывающего канала. Таким образом, образуются вихревые стоки попеременно на противоположных сторонах вихревого канала, приводящие к созданию вихревого потока между всасывающим отверстием одного отсасывающего канала и соседним всасывающим отверстием другого отсасывающего канала.

Лучшие варианты исполнения данного изобретения представлены в нижеследующем описании примеров конструкции на основании чертежей.

На Фиг.1 схематическое изображение первого варианта устройства вытяжной вентиляции в соответствии с изобретением в случае пожара; на Фиг.2 схематическое изображение второго варианта устройства вытяжной вентиляции в соответствии с изобретением в случае пожара; на Фиг.3 схематическое изображение третьего варианта устройства вытяжной вентиляции в соответствии с изобретением в случае пожара; на Фиг.4 вид снизу устройства вытяжной вентиляции, показанного на Фиг.3; Фиг.5 схема поперечного сечения другого варианта устройства вытяжной вентиляции в соответствии с изобретением; Фиг. 6 схема поперечного сечения еще одного варианта устройства вытяжной вентиляции в соответствии с изобретением.

На фигурах показано устройство вытяжной вентиляции 1, предназначенное для отсоса газов, в частности воздуха и/или дыма. Под "воздухом" имеется в виду более или менее загрязненный воздух. Устройство вытяжной вентиляции 1 имеет корпус 2, в котором размещена вихревая камера 3. Вихревая камера 3 открыта наружу через приточный проем 4.

Как видно, в частности, из Фиг.4, в вихревую камеру 3 входит множество всасывающих патрубков 5, 6. Отдельные всасывающие патрубки 5 или 6 расположены на одинаковом расстоянии один от другого. Кроме того, предусмотрен (не показан) побудитель тяги, с которым через коллекторы 7, 8 соединены всасывающие патрубки 5, 6. Во время работы побудитель тяги создает пониженное давление, так что всасывающие патрубки 5, 6 в вихревой камере являются стоками. При этом между соседними стоками в вихревой камере 3 создается установившийся вихревой поток. Благодаря вихревому потоку в вихревой камере 3 возникает высокое динамическое давление, следствием чего является соответственно низкое статическое давление, так что воздух всасывается через приточный проем 4.

В показанном примере конструкции предусмотрено множество всасывающих патрубков 5, 6. Благодаря множеству всасывающих патрубков 5, 6 длину вытяжного устройства 1 можно увеличивать сколь угодно. Коллекторы 1, 8, из которых в принципе необходим по крайней мере один, являются также частью корпуса 2. При этом ведущие к приточному проему 4 внешние стороны 9, 10 коллекторов 7, 8, соответственно, выполнены как направляющие поток поверхности.

Существенным является, и это касается вариантов исполнения согласно Фиг. 1-4, что корпус 2 в области коллектора 7 и вихревой камеры 3 имеет S-образное сечение. Варианты конструкции Фиг.1 и 2 отличаются формой внешнего, удаленного от вихревой камеры 3 участка 11 внешней стороны 9 коллектора 7. Этот участок 11 при варианте конструкции согласно Фиг.1 расположен приблизительно под прямым углом к плоскости крепления 12, в то время как участок 11 в варианте по Фиг. 2 размещен относительно плоскости крепления 12 под углом, меньшим 45^o. Прилегающая к участку 11 внешней стороны 9 коллектора 7 зона 13 является выпуклой относительно поверхности крепление 12 и переходит в приточный проем 4. Уже упомянутая S-образная форма создается в основном за счет формы вихревой камеры 3 и прилегающей к ней выпуклой зоны 13.

На Фиг. 5 и 6 показанные другие, также оптимизированные с точки зрения аэродинамики, варианты исполнения устройства вытяжной вентиляции 1. Как и в ранее описанных конструкциях вихревая камера 3 и коллектор 8 расположены непосредственно рядом и прилегают друг к другу таким образом, что внутренний участок 14 вихревой камеры 3 является стенкой коллектора 8, причем корпус 2 на участке внешней стороны 10 корпуса 2 коллектора 8 и сопредельный с коллектором 8 внутренний участок 14 вихревой камеры 3 имеют в сечении клювообразную форму. Что подразумевается под "клювообразной" формой, видно на Фиг.5 и 6. В связи с этим нужно указать на то, что участок 14 не обязательно должен быть стенкой коллектора 8. Имеется в виду только непосредственно близкое расположение внутреннего участка 14 и стенки коллектора 8. Благодаря расположению коллектора 8 рядом с вихревой камерой 3, как показано на Фиг. 5 и 6, оптимально используется место, при отсутствии застойных зон с внешней стороны вихревой камеры 3 при оптимальном потоке.

Как видно из Фиг.5 и 6, внешняя сторона 10 коллектора 8 выгнута наружу относительно плоскости крепления и, в частности, гиперболически. Гиперболическая внешняя зона переходит непосредственно в приточный проем 4.

На показанном на Фиг.5 варианте исполнения противоположный коллектору 8 участок 15 корпуса 2 также имеет форму клюва, однако с противоположным, по сравнению с коллектором 8, направлением. Внешняя сторона 16 участка 15 имеет также гиперболическую форму или форму сегмента дуги. В принципе возможен и скос стенки 15 для создания направляющей поток поверхности. То же касается и внешней стороны 10 коллектора 8, которая вместо гиперболической формы может быть скошенной и/или выгнутой.

На Фиг.6 представлен вариант исполнения, предназначенный для установки в области перехода стена/потолок или в области перегородки. При этом противоположная коллектору 8 ограничивающая стенка 17 вихревой камеры 3 располагается приблизительно под прямым углом к поверхности крепления 12.

При этом все варианты воплощения изобретения выполнены в основном так, что внешняя сторона коллекторов 7, 8 не имеет кромок, которые аэродинамически возмущают поток, и, по крайней мере в основном, свободна от застойных зон.

Кроме того, во всех вариантах исполнения вихревая камера 3 и коллекторы 7, 8 размещены рядом. Такое расположение вихревой камеры 3 и коллекторов 7, 8 позволяет использовать вытяжное устройство в соответствии с изобретением и в помещениях с низким потолком. Вдобавок, чтобы обеспечить хороший отсос, приточный проем 4 должен быть направлен в объем, из которого производится вытяжка.

Не показано, что частями корпуса могут быть участки стен и потолка. В этом случае корпус 2 в этих местах соответственно отсутствует.

Как видно из отдельных рисунков, для отсасывающих отверстий предусмотрены всасывающие патрубки 5, 6, входящие в вихревую камеру 3. При этом само собой разумеется, что вместо всасывающих патрубков между вихревой камерой 3 и коллекторами 7, 8 могут быть предусмотрены просто окна.

В показанном на Фиг.3 варианте исполнения в корпусе 2 предусмотрены два коллектора 7, 8, между которыми расположена вихревая камера 3. Этот вариант имеет также важное преимущество - высота вытяжного устройства 1 в этом случае очень маленькая, что разрешает применять устройство вытяжной вентиляции 1 в соответствии с изобретением при очень маленькой высоте помещений. В этом случае используются (не показаны) устройства управления, которые обеспечивают раздельную или совместную работу коллекторов 7, 8. В приведенном примере исполнения коллекторы 7, 8 имеют разные сечения отсасывания. Устройство вытяжной вентиляции 1 может очень просто использоваться в трех режимах. Если вытяжка ведется обоими коллекторами 7, 8, между всасывающими патрубками 5 коллектора 7 и соседними всасывающими патрубками 6 другого коллектора 8 возникает установившийся вихревой поток. Отдельные всасывающие патрубки расположены со сдвигом, но всегда на одинаковом расстоянии.

Само собой разумеется, что и в показанном на Фиг.5 варианте исполнения возможна также реализация второго коллектора на участке 15.

В заключение. Фиг.1-3 показывают, что при применении устройства вытяжной вентиляции 1 в соответствии с изобретением возможна вытяжка воздуха или дыма с оптимальным отводом из двух соседних помещений или участков задымленности, например в подземном гараже.

Формула изобретения

1. Устройство вытяжной вентиляции (1) для удаления газов, в частности воздуха и/или дыма, с размещенной в корпусе (2) вихревой камерой (3), имеющей по крайней мере один проточный проем (4), по крайней мере с двумя вмонтированными в вихревую камеру (3) всасывающими патрубками (5, 6) и с системой удаления, которая имеет по крайней мере один коллектор (7, 8), являющийся частью корпуса (2), причем вихревая камера (3) соединена с коллектором (7, 8) посредством всасывающих патрубков (5, 6), причем во время работы устройства в вихревой камере (3) между всасывающими патрубками (5, 6) образуется установившийся вихревой поток и внешняя сторона (9, 10) коллектора (7, 8), ведущая к приточному проему (4), является, по крайней мере частично, направляющей поток поверхностью, отличающееся тем, что корпус (2) в области коллектора (7, 8) и вихревой камеры (3) имеет в сечении S-образную форму.

2. Устройство вытяжной вентиляции по п.1, отличающееся тем, что внешний, удаленный от вихревой камеры участок внешней стороны (9) коллектора (7) наклонен к поверхности крепления (12) преимущественно под углом, меньшим 80^o.

3. Устройство вытяжной вентиляции по п.1 или 2, отличающееся тем, что прилегающая к внешнему участку (11) внешней стороны (9) коллектора (7) зона (13) выполнена выпуклой и переходит в приточный проем (4).

4. Устройство вытяжной вентиляции по одному из предшествующих пунктов, отличающееся тем, что ведущая к приточному проему (4) внешняя сторона (10) вихревой камеры (3) выполнена в виде закругленной и/или скошенной направляющей поток поверхности.

5. Устройство вытяжной вентиляции (1) для удаления газов, в частности воздуха и/или дыма, с размещенной в корпусе (2) вихревой камерой (3), имеющей, по крайней мере один приточный проем (4), по крайней мере с двумя вмонтированными в вихревую камеру (3) всасывающими патрубками (5, 6) и с системой удаления, которая имеет по крайней мере один коллектор (7, 8), являющийся частью корпуса (2), причем вихревая камера (3) соединена с коллектором (7, 8) посредством всасывающих патрубков (5, 6), причем во время работы устройства в вихревой камере (3) между всасывающими патрубками (5, 6) образуется установившийся вихревой поток и внешняя сторона (9, 10) коллектора (7, 8), ведущая к приточному проему (4), является, по крайней мере частично, направляющей поток поверхностью, отличающееся тем, что вихревая камера (3) и коллектор (8) расположены рядом так, что внутренний участок (14) вихревой камеры (3) представляет собой стенку коллектора (8) и корпус (2) в зоне соединения внешней стороны (10) коллектора (8) и внутреннего участка (14) вихревой камеры (3), граничащего с коллектором (8), имеет в сечении клювообразную форму.

6. Устройство вытяжной вентиляции по п.5, отличающееся тем, что внешний, удаленный от вихревой камеры (3), участок внешней стенки (10) коллектора (8) скошен в сторону плоскости крепление (12) и/или выгнут наружу преимущественно под углом, меньшим 80^o.

7. Устройство вытяжной вентиляции по п.5 или 6, отличающееся тем, что внешний участок внешней стороны коллектора (10) переходит в приточный проем (4).

8. Устройство вытяжной вентиляции по одному из пп.5-7, отличающееся тем, что противоположной коллектору (8) части (15) корпуса (2) также придана клювообразная форма, однако с расширением в обратном, по сравнению с коллектором (8), направлении.

9. Устройство вытяжной вентиляции по одному из пп.5-7, отличающееся тем, что противоположная коллектору (8) ограничивающая стенка (17) вихревой камеры (3) выполнена приблизительно под прямым углом к плоскости крепления (12).

10. Устройство вытяжной вентиляции по одному из вышеназванных пунктов, отличающееся тем, что внешняя сторона (9, 10) корпуса (2) выполнена, по крайней мере в основном, аэродинамически обтекаемой, свободной от застойных зон и/или кромок, возмущающих поток.

11. Устройство вытяжной вентиляции по одному из вышеназванных пунктов, отличающееся тем, что вихревая камера (3) и коллекторы (7, 8) в собранном виде расположены рядом друг с другом.

12. Устройство вытяжной вентиляции по одному из вышеназванных пунктов, отличающееся тем, что в собранном состоянии приточный проем (4) направлен в объем, который очищается, по крайней мере в основном, вниз.

13. Устройство вытяжной вентиляции по одному из вышеназванных пунктов, отличающееся тем, что корпус (2) в области плоскости крепления (12), по крайней мере частично, открыт, так, что обращенный к плоскости крепления (12) участок вихревой камеры (3) и/или коллекторов (7, 8), по крайней мере частично, является участком стены или потолка.

14. Устройство вытяжной вентиляции по одному из вышеназванных пунктов, отличающееся тем, что корпус (2) в области ограничивающей стенки (17), по крайней мере частично, открыт, так, что ограничивающая стенка (17), по крайней мере частично, является участком стены или потолка.

15. Устройство вытяжной вентиляции по одному из вышеназванных пунктов, отличающееся тем, что всасывающие патрубки (5, 6) выполнены удлиненными внутрь вихревой камере (3).

16. Устройство вытяжной вентиляции по одному из вышеназванных пунктов, отличающееся тем, что предусмотрены по крайней мере два коллектора (7, 8).

17. Устройство вытяжной вентиляции по одному из вышеназванных пунктов, отличающееся тем, что вихревая камера (3) расположена между коллекторами (7, 8).

18. Устройство вытяжной вентиляции по одному из вышеназванных пунктов, отличающееся тем, что в нем предусмотрены устройства управления для приведения в действие обоих коллекторов (7, 8) совместно или любого в отдельности.

19. Устройство вытяжной вентиляции по одному из вышеназванных пунктов, отличающееся тем, что коллекторы (7, 8) имеют разные поперечные сечения.

20. Устройство вытяжной вентиляции по одному из вышеназванных пунктов, отличающееся тем, что всасывающие патрубки (5) одного коллектора (7) смещены относительно всасывающих патрубков (6) другого коллектора (8), так, что между всасывающим патрубком одного коллектора и соседним патрубком другого коллектора возникает вихревой поток.

РИСУНКИ

Рисунок 1, Рисунок 2, Рисунок 3, Рисунок 4, Рисунок 5, Рисунок 6