CN105135456A - 万向烟筒防风装置 - Google Patents

Abstract

本发明涉及烟筒防风技术领域，尤其是涉及一种万向烟筒防风装置，包括：防风圈、挡风盖以及烟筒管；烟筒管位于防风圈内，烟筒管的出气口在防风圈的中间，挡风盖悬空设置在烟筒管的上方，挡风盖与烟筒管均通过支架固定在防风圈的内壁；防风圈的为圆筒形，其上下两端的边缘为形状相同的空间曲线；述防风圈的上端边缘最高点为点A，最低点为点B，则与均为单调上升或单调下降的曲线，且与在竖直平面内的投影不重合。本发明将烟道口隐蔽起来，实现了全方位防风的效果；利用“伯努利”风速大、压力小的原理，使经过防风帽的风速产生抽力，更有利于排烟；整个结构简单实用，易于批量生产，价格低廉。

Description

万向烟筒防风装置

技术领域

本发明涉及烟筒防风技术领域，尤其是涉及一种万向烟筒防风装置。

背景技术

生炉取暖，已是很多家庭的防寒取暖措施，但每年冬季因燃烧煤炭取暖和燃气热水器使用不当而致人中毒的事故不断发生。据世界卫生组织公布，世界上每年有超过250万人死于煤气中毒，我国每年也发生10万多宗煤气中毒事故。

防风帽，也叫排气帽或通风帽，已是社会上工业场合使用的成熟产品，它主要是安装在各种通气管道终端的出气口上，作用是只允许管道里的气体通过它顺利排出，而不允许室外气流倒灌回管道内，简单的说，就是相当于止回阀，只出不进。

纵观国内外各种防风帽，在使用过程中往往有所限制，这是因为自然界的风向变化无常，想要完全避开是很不容易的。另外，这些防风帽在工业应用方面已经比较普及了，但在民用方面推广较为艰难，主要是因为现在市场上的防风帽结构加工要求高、制作工艺复杂、加工难度大、价格高，让人们难以接受。

有些原始的简易的烟道防风帽是用砖砌成，一是阻力较大，二是根本不能实现防风效果。风一旦进入烟道就会给烟道排烟添加阻力，破坏烟道的热压效应，造成往各支道串烟的现象。

所有，有一种方案是在眼到内增加一个抽风机来解决排烟问题。一是能够将倒进风造成排烟有阻力的问题彻底清除，二是能够增加烟道的吸拔力，更有利于排烟。但增加抽风机关系到噪音、震动、维护、成本等问题，适用性较低。

近年来，有企业推出了民用防风帽，其外表层是圆筒形的防风圈，中间是烟筒管，烟筒管出气口在防风圈的中间，烟筒管上面设有一个扁平的碟形挡风盖。防风圈能够挡住水平方向的风刮向烟筒管内，烟筒管的两头由于风的流动，在其内外出现了压力差，让烟筒管内产生了负压、形成了空吸作用，更有利于烟筒的排烟效果，通过采用“伯努利”原理，避免了不同风向的风倒灌回烟筒内。

这种防风帽虽然能够做到不错的防风效果，但防风圈只是简单的圆筒结构，并不能完全的将各方面的来风都挡住或加以利用，尤其是风速较大的时候，防风效果会变差。因此，这种结构仍有很大的改进空间。

发明内容

本发明的目的在于提供一种万向烟筒防风装置，以解决现有技术中存在的防风帽不能彻底防风的技术问题。

本发明提供的万向烟筒防风装置，包括：防风圈、挡风盖以及烟筒管；

所述烟筒管位于防风圈内，烟筒管的出气口在防风圈的中间，所述挡风盖悬空设置在烟筒管的上方，挡风盖与烟筒管均通过支架固定在防风圈的内壁；

所述防风圈的为圆筒形，其上下两端的边缘为形状相同的空间曲线；

设所述防风圈的上端边缘最高点为点A，最低点为点B，则与均为单调上升或单调下降的曲线，且与在竖直平面内的投影不重合。

本方案通过对防风圈的结构和形状做进一步的设计，两次采用了流体力学中的“伯努利”原理，能够将各个方向的来风均转化为对烟筒管的吸力，在做到防风的同时，有效的将倒进风利用起来，使烟筒管内的压力总是低于环境大气压力值，形成负压，防止风倒灌，并达到抽风的目的。

进一步的，所述在竖直平面内的投影的曲线方程为：

其中，0≤x₁≤D，D为防风圈的直径；

所述在竖直平面内的投影的曲线方程为：

其中，0≤x₂≤D，D为防风圈的直径。

进一步的，所述防风圈的横截面积为烟筒管的横截面积的2～4倍。

进一步的，所述烟筒管由圆筒部分和圆筒部分顶端的球台面部分组成，球台面的底面与圆筒部分的半径相同，球台面顶面的一条直径与球心的夹角θ为85°～95°。

进一步的，所述挡风盖为球冠，且所述球冠与烟筒管的球台面同球心，所述球冠底面的一条直径与球心的夹角α大于θ。

进一步的，所述α为100°～120°。

进一步的，所述烟筒管的球台面部分的半径与圆筒部分的半径均为r，所述挡风盖的半径为1.8r～2.2r。

进一步的，所述挡风盖的最高点在竖直方向上的高度低于点B的位置。

进一步的，所述烟筒管的直径为5～10cm，防风圈的点A和点B的高度差不超过2cm。

进一步的，所述支架为直板，或为向同一方向弯曲的弯板。

本发明的有益效果为：

本发明采用遮挡方式，将烟道口隐蔽起来，实现了全方位防风的效果，以保证烟道始终保持畅通；利用“伯努利”风速大、压力小的原理，使经过防风帽的风速产生抽力，更有利于排烟；用扩大排烟空间的方法，将防风帽阻力系数降到了目前最低的0.35ζ，以拥有最大排气量；用双向利用风能的方法，在室外4级风的情况下产生的负压值高达-8pa，具有很大的吸拔力。

整个结构简单实用，易于批量生产，价格低廉，适合民用。

附图说明

为了更清楚地说明本发明具体实施方式或现有技术中的技术方案，下面将对具体实施方式或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本发明的一些实施方式，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本发明实施例提供的万向烟筒防风装置的立体结构示意图；

图2为图1所示的万向烟筒防风装置的俯视图；

图3为图1所示的万向烟筒防风装置的主视图；

图4为防风圈上端边缘在垂直面的投影示意图；

图5为防风圈上端边缘的在竖直平面内的投影示意图；

图6为防风圈上端边缘的在竖直平面内的投影示意图；

图7为烟筒管与挡风盖的位置及尺寸关系示意图；

附图标记：

1-防风圈；2-烟筒管；3-挡风盖；

4-支架。

具体实施方式

下面将结合附图对本发明的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

在本发明的描述中，需要说明的是，术语“中心”、“上”、“下”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。此外，术语“第一”、“第二”、“第三”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性。

在本发明的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。

图1为本发明实施例提供的万向烟筒防风装置的立体结构示意图；图2为图1所示的万向烟筒防风装置的俯视图；图3为图1所示的万向烟筒防风装置的主视图。

本实施例提供的万向烟筒防风装置，包括：防风圈1、挡风盖3以及烟筒管2；烟筒管2位于防风圈1内，烟筒管2的出气口在防风圈1的中间位置，挡风盖3悬空设置在烟筒管2的上方，挡风盖3与烟筒管2均通过支架4固定在防风圈1的内壁；防风圈1的为圆筒形，其上下两端的边缘为形状相同的空间曲线。

参见图4，设所述防风圈1的上端边缘最高点为点A，最低点为点B，则与均为单调上升或单调下降的曲线，且与在竖直平面内的投影不重合。

本方案通过对防风圈的结构和形状做进一步的设计，两次采用了流体力学中的“伯努利”原理，能够将各个方向的来风均转化为对烟筒管的吸力，在做到防风的同时，有效的将倒进风利用起来，使烟筒管内的压力总是低于环境大气压力值，形成负压，防止风倒灌，并达到抽风的目的。

在本发明的优选实施例中，还可以对与进行优化设计。根据仿真模拟及实际工程检验，可以得到以下曲线方程：

在竖直平面内的投影的曲线方程为：

其中，0≤x₁≤D，D为防风圈的直径；

在竖直平面内的投影的曲线方程为：

其中，0≤x₂≤D，D为防风圈的直径。

在本发明的优选实施例中，防风圈1的横截面积为烟筒管2的横截面积的2～4倍。一般情况下，防风圈1的横截面积为烟筒管2的横截面积的2倍即可。

对于绝大多数民用烟筒来说，烟筒管2的直径为5～10cm，根据这一尺寸，防风圈1的点A和点B的高度差不超过2cm。对于某些烟筒较大的情况，需要相应的增加烟筒管2的直径，同时也相应的增加防风圈1上点A和点B的高度差。

为保证在来风时，烟筒管内的负压空吸效果，还需要对烟筒管及挡风盖的结构做进一步的优化设计。

图7为烟筒管与挡风盖的位置及尺寸关系示意图。

烟筒管2由圆筒部分和圆筒部分顶端的球台面部分组成，球台面的底面与圆筒部分的半径相同，均为r，球台面顶面的一条直径与球心的夹角θ为85°～95°。

挡风盖3为球冠，且所述球冠与烟筒管2的球台面同球心，所述球冠底面的一条直径与球心的夹角α大于θ，一般设置为100°～120°。

图7中，点O为烟筒管2的球台面部分及挡风盖3的球心。

挡风盖3的半径为1.8r～2.2r。且挡风盖3的最高点在竖直方向上的高度低于点B的位置。

下面通过一个具体的方案对本发明做进一步的说明。

本方案中，烟筒管2的直径选为10cm(即r＝5cm)，根据防风圈1的横截面积为烟筒管2横截面积2倍的关系，防风圈1的直径选为14cm。根据上述尺寸，选取挡风盖3的半径为10cm，∠θ选为90°，∠α选为100°

防风圈1上下两端的边缘为形状相同的空间曲线，且上下边缘在垂直面上的投影曲线相同。

以上边缘曲线为例，设最高点为点A，最低点为点B，点A与点B之间的高度差为2cm。与均为单调上升或单调下降的曲线，且与在竖直平面内的投影不重合。

图5为防风圈上端边缘的在竖直平面内的投影示意图。可知，在竖直平面内的投影的曲线方程为：

$y_1=\frac{1.985}{1+e^{(x_1-5.45)/1.47}}+0.015,$ 其中，0≤x₁≤14。

图6为防风圈上端边缘的在竖直平面内的投影示意图。可知，在竖直平面内的投影的曲线方程为：

$y_2=\frac{1.985}{1+e^{(x_2-8.55)/1.47}},$ 其中，0≤x₂≤14。

对本实施例进行防风性能检测，其结果如下表所示：

由上表可知，即使在最不利的使用条件下，本发明防风帽也不会发生倒灌，在不同的室外风速下，烟筒管内能产生不同的抽力，也就是烟筒管内的压力总是低于环境大气压力值。

本发明可以广泛的应用在煤炉取暖、住宅烟道、锅炉灶具、抽油烟机、公用烟道、燃气热水器、排烟烟筒等一切需要自然通风或机械通风的末端管道装置上，可以大大提高排烟效率，实现环保、节能、安全的目的。

最后应说明的是：以上各实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述各实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分或者全部技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的范围。

Claims (10)

1.一种万向烟筒防风装置，其特征在于，包括：防风圈、挡风盖以及烟筒管；

所述烟筒管位于防风圈内，烟筒管的出气口在防风圈的中间，所述挡风盖悬空设置在烟筒管的上方，挡风盖与烟筒管均通过支架固定在防风圈的内壁；

所述防风圈的为圆筒形，其上下两端的边缘为形状相同的空间曲线；

设所述防风圈的上端边缘最高点为点A，最低点为点B，则与均为单调上升或单调下降的曲线，且与在竖直平面内的投影不重合。

2.根据权利要求1所述的万向烟筒防风装置，其特征在于，所述在竖直平面内的投影的曲线方程为：

其中，0≤x₁≤D，D为防风圈的直径；

所述在竖直平面内的投影的曲线方程为：

其中，0≤x₂≤D，D为防风圈的直径。

3.根据权利要求1或2所述的万向烟筒防风装置，其特征在于，所述防风圈的横截面积为烟筒管的横截面积的2～4倍。

4.根据权利要求1或2所述的万向烟筒防风装置，其特征在于，所述烟筒管由圆筒部分和圆筒部分顶端的球台面部分组成，球台面的底面与圆筒部分的半径相同，球台面顶面的一条直径与球心的夹角θ为85°～95°。

5.根据权利要求4所述的万向烟筒防风装置，其特征在于，所述挡风盖为球冠，且所述球冠与烟筒管的球台面同球心，所述球冠底面的一条直径与球心的夹角α大于θ。

6.根据权利要求5所述的万向烟筒防风装置，其特征在于，所述α为100°～120°。

7.根据权利要求5所述的万向烟筒防风装置，其特征在于，所述烟筒管的球台面部分的半径与圆筒部分的半径均为r，所述挡风盖的半径为1.8r～2.2r。

8.根据权利要求1或2所述的万向烟筒防风装置，其特征在于，所述挡风盖的最高点在竖直方向上的高度低于点B的位置。

9.根据权利要求3所述的万向烟筒防风装置，其特征在于，所述烟筒管的直径为5～10cm，防风圈的点A和点B的高度差不超过2cm。

10.根据权利要求1或2所述的万向烟筒防风装置，其特征在于，所述支架为直板，或为向同一方向弯曲的弯板。