RU2709950C1

RU2709950C1 - Gas-dynamic flow rate controller

Info

Publication number: RU2709950C1
Application number: RU2018138424A
Authority: RU
Inventors: Евгений Александрович Мельников; Валентин Иванович Горшков; Сергей Николаевич Курков; Дмитрий Петрович Гасюк; Юрий Александрович Лукашин; Федор Николаевич Любарчук; Иван Дмитриевич Казенов; Евгений Анатольевич Кулешов; Павел Георгиевич Гладков; Валентин Викторович Ларькин
Priority date: 2018-10-30
Filing date: 2018-10-30
Publication date: 2019-12-23

Abstract

FIELD: ventilation.SUBSTANCE: invention relates to mechanical ventilation of forced type, namely to devices for automatic control of air flow rate. Self-regulating mechanical ventilation system with gas-dynamic flow rate regulator includes external air intake device, fan, air distributors, supply air flow rate control devices, tees, main branch, at that, has self-tuning gas-dynamic flow rate controller, which provides, depending on the value and direction of the resulting aerodynamic moment, the angle of rotation of the axis with the transfer clutch and enables to create a control signal for controlling the ventilation system.EFFECT: automatic control of air flow rate during operation of mechanical ventilation network due to application of gas-dynamic type self-tuning controller of air flow.1 cl, 7 dwg

Description

Изобретение относится к области механической вентиляции принудительного типа, а именно к устройствам автоматического регулирования расхода воздуха.The invention relates to the field of mechanical ventilation of a forced type, namely, devices for automatically controlling air flow.

Цель изобретения заключается в автоматическом регулировании расхода воздуха при работе механической вентиляционной сети за счет применения самонастраивающегося регулятора расхода воздуха газодинамического типа.The purpose of the invention is to automatically control the air flow during operation of the mechanical ventilation network through the use of a self-adjusting gas flow regulator of gas-dynamic type.

Настройка устройств регулирования расхода подаваемого воздуха в магистральную ветвь вентиляционной сети вручную требует участия квалифицированных специалистов и соответствующего инструментального обеспечения.Manual configuration of devices for controlling the flow rate of the supplied air into the main branch of the ventilation network requires the participation of qualified specialists and appropriate tooling.

Автоматическое регулирование подразумевает установку дополнительных элементов автоматики (сервоприводы, датчики расхода, систему обеспечения работы автоматики).Automatic control implies the installation of additional automation elements (servos, flow sensors, automation system).

Из перечисленных способов наладки в первом случае возникают проблемы организационного характера, а во втором случае требуются значительные капитальные вложения.Of the above setup methods, in the first case, organizational problems arise, and in the second case, significant capital investments are required.

Поэтому взамен существующим устройствам и способам регулирования расхода воздуха предлагается самонастраивающийся регулятор расхода воздуха газодинамического типа, принцип действия которого основан на особенностях распределения воздушных потоков в тройнике.Therefore, instead of existing devices and methods for regulating air flow, a self-adjusting gas flow type air flow regulator is proposed, the principle of which is based on the characteristics of the distribution of air flows in the tee.

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].The essence of the invention: during the operation of the ventilation network there is a need to control the amount of air supplied in the room. The schematic diagram of the air supply to the premises is shown in figure 1. The schematic diagram contains: 1 - a device for intake of outdoor air; 2 - fan; 3 - air distributor; 4 - served premises; 5 - a device for controlling the flow rate of the supplied air; 6 - tee; 7 - trunk branch; 8 - branch. In this case, devices are used, the adjustment of which is done manually or by automatic regulation [1].

Самонастраивающийся регулятор расхода 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 10 с муфтой и тем самым позволяет автоматически регулируется расход воздуха.A self-adjusting gas flow regulator of gas-dynamic type, the schematic diagram of which is shown in Figures 2, 3 and 4. Depending on the size and direction of the resulting aerodynamic moment created by the air flow, the angle of rotation of the axis 10 with the clutch changes and thereby automatically adjusts the air flow.

Фрагмент воздуховода с самонастраивающимся газодинамическим регулятором расхода воздуха представлен на фигуре 5, а конструкция устройства - на фигуре 6. В тройнике - 23 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.A fragment of an air duct with a self-adjusting gas-dynamic air flow regulator is shown in Figure 5, and the design of the device is shown in Figure 6. In the tee - 23, the axis - 25 is firmly seated: the plate - 26, the impeller - 27 and the transfer clutch - 24. The axis - 25 is fixed to 2 sliding bearings - 23 which are located in the wall of the tee - 1 and in the branch of the tee 28.

Заявляемый эффект работы самонастраивающегося газодинамического регулятора расхода воздуха происходит следующим образом.The claimed effect of the self-adjusting gas-dynamic air flow controller is as follows.

Согласно схеме движения воздуха (см. фигуру 2, 3, 4 и 6) Воздушный поток, воздействуя на пластину-26, создает крутящий момент M1 относительно оси - 25 равныйAccording to the scheme of air movement (see figure 2, 3, 4 and 6), the air flow, acting on the plate-26, creates a torque M1 relative to the axis - 25 equal

где с_х - коэффициент аэродинамической формы пластины; R - радиус пластины; ρ - плотность воздуха; υ_x - осевая скорость потока в стволе тройника; β - угол поворота пластины на оси.where c _x is the aerodynamic shape coefficient of the plate; R is the radius of the plate; ρ is the air density; υ _x is the axial flow velocity in the tee barrel; β is the angle of rotation of the plate on the axis.

Вращательная составляющая потока момента количества движения - М₂, создаваемого крыльчаткой - 27 на оси, равна:The rotational component of the flow of angular momentum - M ₂ created by the impeller - 27 on the axis is:

где R - радиус канала; r - текущий радиус; ρ плотность воздуха; υ_ϕ - вращательная составляющая скорости потока, создаваемая потоком в ответвлении тройника при осевой скорости V3.where R is the radius of the channel; r is the current radius; ρ air density; υ _ϕ is the rotational component of the flow velocity created by the flow in the tee branch at the axial speed V3.

При движении воздуха в тройнике крыльчатка -27 и пластина -26, жестко посаженные на ось -25, создают противоположно направленные крутящие моменты M1 и М2.When the air moves in the tee, the impeller -27 and the plate -26, rigidly set on the axis -25, create oppositely directed torques M1 and M2.

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.If the torques M1 and M2 are equal, the axis with the transmission clutch -24 will be in a stationary position. Changing the relationship between the torques will cause the -25 axis to rotate with the -24 gearbox to the side with high torque. By turning the transfer clutch, you can adjust the air flow in other parts of the serviced ventilation network or in another system by either directly turning the throttle valve or by changing the magnitude of the electrical signal on the servo drive of the control device.

Такая конструкция позволяет заменить более сложные и дорогие системы автоматического регулирования вентиляционных систем с датчиками и т.п.This design allows you to replace the more complex and expensive automatic control systems of ventilation systems with sensors, etc.

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.Depending on the magnitude and direction of the resulting moment, the angle of rotation of the axis -25 changes with the transfer clutch -24 and allows you to create a control signal to regulate the ventilation system.

Экспериментальная установка, представленная на фигуре 7, успешно прошла испытания и подтвердила свою работоспособность.The experimental setup shown in figure 7, successfully passed the test and confirmed its performance.

Claims

A self-regulating mechanical ventilation network with a gas-dynamic type air flow regulator, comprising a device for intake of external air, a fan, air distributors, air-supply flow control devices, tees, a main branch, characterized in that it has a self-adjusting gas-dynamic type air flow regulator, depending on the size and the direction of the resulting aerodynamic moment to change the angle of rotation of the axis with the gear clutch and allows create a control signal to regulate the ventilation system.