CN1111746A - 可组装成各种场所排烟或通风设备的改进单元装置 - Google Patents

Abstract

一种改进的排烟装置，其静态和动态元件的形状 是流线型的，从而改善了负压降因数的稳定性，使之 符合AFNOR新标准。这主要在于提供基座的外壁 形状是双弯曲线，基座形成静态单元和动态单元的共 有基准元件，它们可按场所的气候条件或要求的负压 水平而不加区别地和基座结合，动态单元由圈环构 成，圈环的基底部分是圆柱形，通过一截锥形部分而 向上延伸，截锥形部分本身终止于向外弯折的边缘 上。如此造成的圈环包住涡轮；置于圈环之上的是截 锥形槽，其小基面通过颈向上延伸，颈包住驱动涡轮 的电动机。

Description

申请人03/06/85提交的专利号No.85-08697的内容是保持和控制通风管或排烟管口负压的单元装置。

该装置包括-截锥形弧线台阶式的静态部件，它安装在通风管的顶部，通风管内由于抽风的单独作用而产生负压，这就是静态单元。此静态单元上可加上一机械通风单元，无缺风或者为获得较大的负压，机械单元在静压部件处产生人造气流或补充现有的风以获得目前标准所要求的各类场所排烟或通风所需要的负压。

两个单元的组合就构成了机械-静态通风机组。

但是，对居住用房和工业用房的排烟和通风设备的效率要求越来越高，以便提高安全性和降低设备成本。因此，1993年8月AFNOR P-50413号标准规定了这些设备的性能。

为了满足此新制定的标准而导致改变先前所制造设备的结构和形状。结构和形状的改变，是长期内对空气动力学探索的成果，此成果的重要性仅能在专门的实验室中用风洞机进行实验的过程中观察到。从这些形状的差异，事实上尽管这种差异只是较小的形状变化，也就导致仅在试验过程中得以证实的空气动力学的重大成果。

因此，尽管新提出来的形状并不显示出巨大的变化，但空气动力学的成果却是巨大的。

以下即陈述通过利用一些形状而取得的新成果。它构成了本发明的内容，它涉及到一含有由静态元件构成基准单元的单元式装置，静态元件置于通风管或烟道的顶部，从而通过在管内抽风的风力影响下的文氏管单独效应下，而在通风管内部产生负压，其效率来自于新采用的形状。

这样组装成的单元装置能满足多种条件下的需要。但在其它例如无风等许多条件下，所获得的自然负压是不够满足需要的，于是构成了一种新颖的机械通风单元和静态单元的组合，以便通过由机械通风单元产生的人造风而获得恒定的负压，这种机械通风单元的特征在于主要的是机械驱动的部件和与通过自身参与机械-静态装置效率的部件的结合。

这样的一种系统，在场所通风条件许可时，仅使用静态单元。该系统也容许在组装成的机械-静态单元装置安装后，随意地或自动地，或由于缺风或风力不足或增加其效应而使用机机单元，这就是说，机械单元的存在不影响基准静态单元效率。

于是，本发明涉及到各个单元的不同元件的新流线型形状，而在EIFFEL实验室风同中进行实验过程中所观察到的新结果取决于这些新流线型形状，提供的图表表明了为满足新的要求而实现的进展。

本发明涉及的单元装置，含有主要是由置于通风管或排烟管顶部的外形呈截锥状的基座的静态元件构成的，其特征在于基座外壁吻合所研究设计的双曲线特定形状，以便使层状空气得以在基座的水平面上流动，基座与位于所述截锥形元件有适当距离的顶部圆盘合作，产生文氏管效应，导致在有这样装置的通风管中获得所寻求的负压。整个装置的效率取决于其各个部件的特殊形状，以下就详尽叙述这些不同的部件。

这样的一种装置已足以在冬季2～20帕斯卡条件下确保通风管中的负压。

在某些其它条件下，单独的静态单元就不能满足要求，或由于暂时缺风的，或者一直需要30～300Pa负压。

为了满足这些特殊条件，构成了组件装置的基准元件的截锥形基座可与不同的补充元件结合。补充元件中包括下文叙述的由电动机驱动的机械通风元件形成的机械单元，它有助于产生替代交流或补充风的人造气流循环以获得文氏管效应，从而确保在所有条件下所需要的负压。

当机械元件停转时，由于静态单元自己的多静态部件，将机械单元添加在基准静态单元所获得的压降结果与在同一的大气压力条件下使用单独静态模所获得的结果实际上不会有所变动的。

本发明的特征还在于各种细节，下文有此图来说明这些细节。

图1是基准静态单元的垂直径向剖面示意图;

图2是在上述静态单元中含有的基座的局部垂直径向剖视图;

图3是可与基座合作的机械单元的垂直径向剖面示意图;

图4是构成系统的机械元件的开式离心涡轮的等角投影示意图;

图5A是由EIFFEL实验室正式试验过程中获得的负压图，表明了上文说及的前专利装置，在不同风向条件下取得的结果;

图5B是由EIFFEL实验室正式试验过程中获得的负压图，表明了本发明的装置在不同风的条件下取得的结果;

图6是一机械单元的变体实例正视图，它所含有的笼仅用垂直径向剖面表示之;

图7是按所述变体实例取AA线段的水平剖面示意图;

图8是电动机和涡轮的连接装置的仰视投影形图，它可降低该两元件之间的热电桥。

如图1所示，通风管或排烟管（1）由一环构成的基座（2）覆盖在与管的上口的同一水平面上，基座（2）的内径至少等于管（1）的内径，具有通常呈截锥形的外壁，其特征在于基座具有吻合双弯曲线（3）的形状。双弯曲线外形是试验的成果，可由图2表示之，图中明确地指出所示的标号与组成图1的元件标号是一致的，由图5B的曲线图1所揭示的成果，得出给定直径的通风管（1），有助于对所有相似曲线的形状进行类似的试验。

内壁4稍呈锥形。并按照图2所给出的比率向上张开。

水平圆盘（5）被放置在离基座（2）的开口上面的适当高度上，因此，相对于假想柱环的面积基座孔而言，包括在基座（2）的上边缘6和所述水平圆盘下表面之间的假想圆柱环的面积，至少等于所述基座顶孔面积的1 1/2 倍。

水平盘（5）的直径显然是等于基底（2）的外径，它在其下表面的中心具有一低凸入度的球窝（7），球窝的外部的壳是向外部开口的稍微呈锥形冠（8），冠本身的外壳是一个圆环（9）。

所述水平盘（5）的外周壁（10）具有向顶部张开的锥度。

球窝7在其中心具有一个以刚性方式支撑其距离等于所述球窝挠度二倍的偏向盘（11）。

这样所形成的静态单元可根据各个角度的风朝向获得负压，负压对应于由EIFFEL实验室利用此装置进行试验所引出的曲线1，试验时的风是水平面的-90°～+90°之间变化。

AFNOR P-50413标准规定了一定的静态元件，流量为零（0＝dp/pd）时的负压系数，风的取向在-30°～+30°之间不应低于-0.65，在风的取向为-60°～+60°（虚线所形成的灰色区）不低于0.5。人们观察到在图5B的曲线图中，当曲线I对应了上文所述静态元件的利用，如果曲线正切于准许的限制区，即+60°和+30°之间的上升风（稀有情况），它会产生比标准对在30°～0°的上升风区以及在0°～-60°的下降风所要求负压高得多的负压，这些优良的结果甚至可保持在下降风为-75°的。这样就构成了标准的B级。

人们注意到最常见的风向是从+20°～-20°，这时的负压因数平均值为0，84。特别注意到对应于水平风的风向为0°时，负压因数达到一最高值0.95。这些结果表示了各元件的新颖性结构。符合当今公布的最高要求的标准。

静态单元包括上述元件（图1），不管其在风季具有固有的效率，但在无风和在通风管中无补充热作用的状态下，这静态单元对有效通风是不够的。

这就是机械单元（12）被重新改建的理由，这是为了当它替代水平盘（5）而与基座（2）结合时，机械单元中由电机（14）驱动的开式离心涡轮（13）产生的人造风而引起的负压取代静态元件水平上自然风产生的负压，在此情况下，静态元件就是基座（2），它与机械单元（12）本身的新静态元件合作，例如与涡轮（13）外接的圈环和涡轮上面的槽（19）。

如同上述试验的记录所示，当该两单元，即机械单元和静态单元结合在一起以及离心涡轮停转时，人们看到由于新颖形式的基座（2）而改善了由其建立的负压，正如机械单元的静态元件的新形状（圈环（15）和置于其上的槽（19））一样可以保持上述成果。

为此，包住涡轮（13）的圈环（15），在其底部有圆柱形圈（16）占有的高度为圆环（15）的1/3。

置于圈（16）上面的是一截锥体（17），它稍微向上张开，其高度等于圈环（15）的一半高度，且其顶座外边是锥度扩大的向外翻折的边缘（18）。

圆柱形圈（16）的直径显然是等于基座（2）8/5的内径。圈（16）的配置相对于底座而言是这样的，即包括在圆环（15）的内表面和基座（2）的顶孔面之间假想的圆柱圆（16）的外周面积等于基座（2）的开口面积的一倍半。

圈环（15）在其各端是开启的，置于其上的是一具有大钝角、锥度向下张开的槽（19），其下部直径显然是较大于圈环（15）的顶部直径。槽（19）的底部是垂直边缘（20），所述槽（19）的底部仅在圆柱圈（23）的水平面上开启。而槽（19）的顶部开口是与颈（21）邻接的，颈（21）产生围绕电动机（14）的空气循环，电动机（14）位于槽（19）的中部，且借助于位于所述圆柱圈（23）内部的耐热连接件（22）而驱动涡轮（13），圆柱圈（23）在刮风时使烟雾偏转，从而防止烟雾进入槽（19）和槽外，以及更进一步可避免电动机（14）和其内含烟雾容量的堵塞。所述连接件可防止搅拌热烟的涡轮（13）的变热传递给电动机（14），使电动机会受到损坏。

电动机（14）和颈（21）是由半球状球窝的罩（24）所覆盖，罩（24）处于这样的位置，即槽（19）的顶部截锥形壁和其下边缘之间留有空间以便使空气按箭头方向进入以冷却马达。

专门由图4所示的开式离心涡轮（13），含有与圆盘（25）顶面连接的若干直线形叶片（26），叶片的高度短于其长度，叶片相对于圆盘而言是处于倾斜的位置，以及相对于由箭头F_A所示的旋转方向而言是处于后缘的位置。在此同一圆盘下面设有若干主叶片（27），主叶片相对于圆盘（25）的半径而言具有一与顶叶片（26）相同的取向且吻合特定形状，可清楚地从图4的底部的叶片27_A的水平面上看到。

正如图中所示的这些主叶片（27）具有纵向开启呈半圆筒（36）形状，且在其纵向上棱边水平面上与圆盘（25）固定，而其纵向下棱边（28）则对着所述半圆筒向外弯折，这显然是其直径的延伸。

爪（27）被拉紧在每一主叶片（2地）的边缘（28）圆盘（25）的下表面之间，以避免这些主叶片在空气压力的效应下以高速度旋转时不会被拉开。

主叶片（27）的这种新形状，不仅简化了制造过程，而且当涡轮起转时，还可增加20%的负压和流量。另一方面，它的空气动力高性能可使涡轮远离基座（2）的孔而不降低主叶片对静态元件的作用。这种布置具有的优点是容许在外接所述涡轮（B）的圈环（15）和基座（2）之间留有较大的空间，这样，当涡轮（13）停转时，穿过有关静态元件的气流仅产生少量的压力损失，因此，有利于整个装置的静态性能。

要注意到位于涡轮（13）的圆盘（25）的顶表面上的叶片（26），参预吸入穿过圈23和颈21流入罩（24）下面的空气以冷却电动机（14），吸入的空气则穿过留在槽（19）和圆环（15）之间的空间而被排除。

连接件（22）（图8）由一隔热盘（29）构成。在圆盘（29）中心的顶面设有与电动机（14）连接的穿孔心轴（30），而圆盘的底面至少设有远离心轴30的圆周上的等距离分布的三个圆柱（31）。涡轮13则被固定在三个圆柱（31）上。在隔热圆盘（29）上的穿孔（32）用于确保扩散烟雾传送的热量，并将这些热量传送到用于搅动烟雾的涡轮（3）。涡轮在无连接件存在的情况下，由于电动机轴的作用而使电动机变热。

因此可观察到，这样构成的机械单元（12）同时含有由电动机（14）带动的开式离心涡轮（13）构成的机械部件，机械单元配合由圈环（15）等构成的一套静态元件，在圆环（15）内部有涡轮机，槽（19）和罩（24），与来自静态单元的基座（2）协作，整体地形成一装置，它在静止状态，在电动机和涡轮的停转时整体能够运转，或在机械状态下，借助于电动机和涡轮的转动以产生必需的人造风而保持所需的负压。

人们观察到，通过由EIFFEL实验室用上述这种含有两个单元的装置进行实验，其结果构造成圆5_B的曲线图11，在纯静态工作条件下，涡轮（B）停转时，负压因素在风向从+60°～-60°范围内很接近于由单独的静态元件（图1）所获得的，并表明如属需要，机械单元（12）具有可产生人造风的优点以替以缺风或补充风，因此，涡轮停转时，不会干扰该系统的自然文氏管效应。

由于机械单元和静态单元中每个单元的各部件的新形状而产生的成果可与图5A中的曲线进行有用的对比，这一曲线是申请前专利时在相同条件下由同一试验室进行试验而得出的，而本次申请则是对这一装置的改进。有关前专利设计和提出的所有部件，人们可从图5A的曲线中观察到负压因素的极大改善，本发明所取得的负压因素在+20°和-20°之间的平均值是0.86。而用的前各部件的形状，负压因素在+15°～-15°之间的平均值仅仅是0.55。

由两个单元组合中的单独静态元件获得的负压代数值已比使用前形状所获得的大得很多。

人们理解到当缺风时，涡轮起转，它将按箭头F所示的方向产生人造气流循环，而这气流在基座（2）孔的水平面上产生离心和文氏管效应，从而产生了与风穿过装置的静态元件时的类似负压。

就这样，当涡轮缓慢旋转时，它所产生的负压类似于由风自然地穿过装置的静态文件而产生的负压，随着转速加大而产生的负压高于前者所产生的负压。这样就可在总是高于现有标准要求条件下，在通风和排风需求的各种情况下都可以使用这一装置。

按照一变型实施例（图6），包住涡轮（13）的圈环（15）内靠在基座上，支撑槽（19）和罩（24）的两同心固定笼（32）和（33）所替代。

内笼（32）由若干分布在涡轮（13）周围的成钝角的垂直二面角（34）所构成，其棱边最好是向外定向，且彼此之间均匀地间隔，相互距离是低于其各自的宽度。要注意到，为了满足不同的和特殊要求，二面角（34）可按照很不同的定向而布置。

外笼（33）和内笼（32）是隔开的，具由若干垂直圆柱扇形体（36）构成，其凸面是向外定向的，且彼此之间间隔大于其各自的宽度，其定向也可按照所寻求结果的特性而有所不同。

如此完成的装置，负压是在自然风或由于涡轮（13）的转动的人造气流效应而在通风管（1）顶孔的水平面上产生的，上述气流连续地穿过图7所示的各个笼的间隔，这一负压接近于前述条件下所实现的负压。

由此获得的负压可根据要求结果的不同而改变，可以通过将外笼的杆（35A）或多或少地弯曲成向外突出的纵向拱形。

本发明可用于住宅用房或工业用房通风和排烟，以确保加热器的通风或净化有排放的蒸汽或不受欢迎的气体的设施的场所，所获得的高效率可大量地减少组装设备的数量，从而节约投资或经营成本。两个相关联的单元的组合可错开静态运转和机械运转，这样就可经济地使用这一套设备。容许经济地使用该装置，且根据场所通风或拔风所需要的瞬时条件以及有风或无风的外界气候条件，使用恒温调节器和压力控制器对马达的运转进行调节。

Claims (8)

1、各场所排烟或通风装置的改善，是在不同的下降风和上升风的效应下，借助于单元装置可确保在场所的排烟管或通风管孔上获得较佳的恒定负压因数，单元装置主要有由置于所述通风管孔上的一般外形为截锥状的环所构成的基准元件，以及按照场所条件和所寻求的性能，通风管可与其静态元件结合以构成静态单元，静态单元可在通风管抽风的单独效应下使所述通风管减压；所述基准元件主要由置于排烟管或通风孔上的一般外形为截锥形的环所构成，而且它可以在某些条件下与机械通风元件结合；机械通风元件主要由电动机传动的开式离心涡轮构成，且形能产生必需的气流或补充的空气流的动态单元，机械通风元件与所述基准元件的组合确保较大负压，其特征在于基座(2)由于其流线型，加之，它与形成静态单元与形成动态模元件的组合而显得更恰当，基座(2)一般具有呈截锥状外形(3)，其轮廓具有按图2所规定比率扩展的双弯曲线外形。

2、按照权利要求1的场所排烟或通风装置的改善，其特征在于构成静态单元（5）的元件与所述基座（2）组合，静态单元元件（5）被置于基座（2）的上面，它与基座（2）合作以便在管子抽风的风效应下，在所述基座（2）的出口水平面上产生文氏管效应。静态单元（5）具有一直径等于所述环形基座（2）的外径，它在其中心的内表面上具有呈凹度球窝的（7）以便按刚性方式支撑偏向盘（11），部接在所述凹度上的外冠（8）是向外张开且呈截锥状的，外冠（8）和所述基座（2）在基座和所述圆盘（5）之间留出的空间中产生文氏管效应，空间是这样的，即包括在基座（2）的顶边缘（6）和圆盘（5）的内表面之间的假想的圆柱环外周面积至少等于基座孔的面积的一倍半。

3、按照权利要求1的场所排烟或通风装置的改善，其特征在于为在某些条件下获得较大负压，组成动态单元（12）的元件可替代静态单元（5）加到基座（2）上，动态单元有由电动机（14）驱动的开式涡轮（13），这一涡轮在开式圈环的（15）的内部转动，圈环（15）通过置于其底部的圆柱形圈（16）之上面的截锥体（17）而构成的，截锥体（17）的顶缘（18）按较张开的锥度向翻折，在所述圈环（15）和置于其下面的基座（2）之间的自由空间是这样的，即包括在圈环（15）的下表面和所述基座顶孔面之间的假想圆柱环的外周面积等于顶孔面积的一倍半。

4、按照权利要求（3）的场所排烟或透风装置的改善，其特征在于圈环（15）和具有按钝角向下张开的截锥形槽（19）合作，置于圈环（15）之上的槽（19）的大基面直径等于圈环的直径，槽除了中间开口之外是闭合的，中间开口部分配有一圈（23），涡轮（13）电动机（14）的连接件（22）在圈（23）的中央旋转，电动机（14）位于颈（21）的顶部，颈（21）朝着这一槽（19）的小基面向上延伸，且在槽（19）的大基面和圈环（15）的顶缘之间留有一空气自由通道。

5、按照权利要求3的场所排烟或通风装置的改善，其特征在于机械单元（12）由半球形罩（24）所覆盖，且在其下边缘和槽（19）之间留有自由空间。

6、按照权利要求4或5之一的场所排烟或通风装置的改善，其特征在于开式离心涡轮（13）有与圆盘（25）连接的直线形叶片（26），直线形叶片的高度相对于其长度而言是短的，它相对所述圆盘而言是处于倾斜位置以及相对于所述涡轮旋转方向而言是处于后缘位置，主叶片（27）按直线形叶片的同一取向定位，且具有纵向开启的半圆柱筒，它被圆盘（25）固定在其纵向上棱边水平面上，而其纵向下棱边（28）则对着半圆柱筒向外弯折，是其直径的延伸。

7、按照权利要求1的场所排烟或通风装置的改善，其特征在于机械单元（12）有一个位于槽（19）和基座之间的、具有两固定同心笼（32）（33）所包住的由电动机（14）驱动的开式离心涡轮（13）;笼（32）是由若干分布在涡轮（13）周围的成钝角的垂直二面角（34）构成的，其棱边向外定向，它们之间均匀地间隔，距离小于其各自宽度;笼（33）是由若干垂直圆柱扇形（35）构成，其凸面向外定向，它们之间的间隔大于其各自的宽度。

8、按照权利要求6或7，场所排烟或通风装置的改善，其特征在于电动机（14）借助于由刚性隔热盘（29）构成的连接件（22）而驱动涡轮（13），隔热盘在其中心的顶面上具有装配在电动机转轴上的穿孔心轴（30），而在其底面上至少有三个均匀分布在远离心轴（30）的圆周上的柱（31），涡轮被固定在三个柱上，此外、在上述隔热盘上打了一些孔（32）。

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