CN214370744U - 一种排气装置 - Google Patents

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Abstract

本实用新型提供了一种排气装置，包括通气管、防护罩、支撑体，在通气管与防护罩之间设有整流罩，整流罩是一平截圆锥壳体，通气管是一两端通气的管体，通气管的上端口外缘尺寸小于整流罩的下端口外缘尺寸，整流罩的上端口与防护罩下部连接，通气管的上端口插入整流罩的下端口，通气管与整流罩之间通过支撑体连接，通气管、整流罩与防护罩之间构成的空间形成排气通道。整流罩与通气管对来流具有导流整流作用，对室内气体有抽吸作用。该装置能利用自然风力和室内热空气浮力排气，气流不会倒灌，无转动部件，无需外加风向跟踪装置，结构简单、成本低、寿命长、无噪声、排气效率高。用于构筑物需要排气或通风散热的场所。

Description

一种排气装置
技术领域
本实用新型涉及空气动力学、热力学领域，特别涉及利用自然风及构筑物内热空气自然排气的装置。
背景技术
随着化石能源的消耗殆尽及其污染环境，人们越来越重视对可再生能源的利用，风能等作为可再生能源在诸多方面得到利用，其中，在通风排气方面已得到一定推广。
现在，人们常见的几种利用自然风的排气装置包括：（1）球形“无动力风机”，这种排气装置利用自然来风推动风轮旋转，产生离心作用，加上建筑空间内的热气浮力作用，排出室内污浊气体。它的优点：一是造型美观；二是对水平各向来风自动适应。它的缺点：一是连续转动的轴承易损且易产生较大噪声；二是排风量较低；三是制造工艺较复杂，材料用量较多；四是容易产生气流倒灌。（2）文丘里管式排气装置，这种装置利用自然来风经过喷管或拉瓦尔喷管时产生的低压区抽吸室内的污浊空气。它的优点：一是结构简单，制造工艺简单；二是成本较低。它的缺点是一般要加风向跟踪装置。（3）翼型排气装置，例如本发明人发明的：专利号201010594258.0的一种抽排风装置，它的优点：一是结构较简单；二是不需要高速转动，基本不用维护。它的缺点是要加风向跟踪装置。（4）聚风抽吸式排气装置，例如本发明人发明的：专利号201010241209.9的一种产生有序流装置，具有换风功能，它的优点：一是结构较简单，无需对风装置；二是无转动部件，不用维护。它的缺点是工艺较复杂，材料用量较多。（5）直管+防护罩式：这是一种最传统的排气装置，它的优点是结构十分简单。缺点：一是来风切入方向或安装方向不合适时会产生倒灌风现象；二是排气效率较低。（6）筒形风帽：已经实现国家标准化产品，但结构复杂，需要加滴水接水装置。（7）伞形风帽：已经实现国家标准化产品，结构简单，但由于伞形防护罩的底部外缘与通气筒出气口之间需要留有较大过流空间，造成防雨雪、防虫、防鸟效果差；来风切入方向或安装方向不合适时会产生倒灌风现象。（8）锥形风帽：已经实现国家标准化产品，但防虫防鸟及防杂物进入效果差，需要设置接水装置。（9）百叶窗式：优点：无转动部件、寿命长，但易产生倒灌风现象，抽风效果差。（10）百叶窗+挡风围栏式：优点是无转动部件，但这种产品易进入杂物，体积大、材料用量多、造价高。
现在各种多层住宅遇到的头痛问题之一是：各层之间的卫生间和厨房相互“串气”问题。分析其根本原因是现有建筑物顶部的排气楼不能有效产生负压，导致抽排气效果差，以及排气风帽结构设计不合理造成来风产生“倒灌”现象。
发明内容
本实用新型解决的技术问题是：寻求一种能利用自然风力和室内热气体排气的结构简单、易于制造、成本低廉、无转动易损部件、免维护、启动风速低、效率高、不倒灌风、防护功能齐全的装置。
为达到上述目的和解决上述技术问题，本实用新型提出的技术方案是：
一种排气装置，包括通气管、防护罩、支撑体，所述通气管是一上端口和下端口可通气的管体，所述防护罩是一壳体，该壳体可以是弧形或正球冠形或正锥形壳体或平板形或其它形状的壳体；在通气管与防护罩之间装有整流罩，所述整流罩是一平截圆锥壳体或平截圆锥多面壳体或类似壳体；整流罩的上端口外缘尺寸小于或等于防护罩的下部外缘尺寸，所述通气管的上端口外缘尺寸小于整流罩的下端口外缘尺寸，整流罩的上端口与所述防护罩下部连接，通气管的上端口插入整流罩的下端口，通气管的上端口与整流罩的下端口之间的距离大于3毫米，通气管与整流罩之间通过支撑体连接，通气管的下端口穿过构筑物壁与构筑物内空间连通；通气管内及通气管与整流罩、防护罩之间的空间形成排气通道。通气管的外壁周边可以直接或通过基座与构筑物之间密封安装。
整流罩的作用：当整流罩是一平截倒圆锥壳体或平截倒圆锥多面壳体时，其作用：一是整流罩可以使水平来流的二维层流的流动转换成三维流动，即产生向下的轴向气流流动分量，以提高整流罩与通气管之间的排气口的抽吸效果。二是整流罩与插入其内的通气管的上端口及防护罩一起配合防止气流倒灌和防止雨雪、鸟类等进入通气管内。根据空气动力学的附壁效应或科恩达效应原理，该装置具有对外来气流导流和对室内气体抽排双重作用，室内需要的新风从构筑物的其它通道中进入。该装置不同于已有的“无动力风机”和塔形自然通风装置的新风从导风通气管一侧进入，污浊气体从导风通气管另一侧排出，造成新风和污浊气体在通气管内及进口附近混合，所排气体中既有新风又有污浊气体的现象。当整流罩是一平截正圆锥壳体或平截正圆锥多面壳体时，水平来流也会在整流罩与通气管之间产生负压和抽吸作用。
所述通气管是一上端口和下端口可通气的管体，可以是上端口和下端口开放，也可以是通气管的上下端口封闭，而在上下端口处的侧壁上开有若干通气口。可以是圆形管筒或多边形管或锥形管，其各端部是与管中部等径或缩径或扩径的异形管；根据工程工况的需要，整体管路沿轴线可以是直管也可以是弯管。防护罩可以是非透明材料，也可以是透明材料，特别是当防护罩采用透明材料、整流罩和通气管内壁设有反光面、通气管下端口间隔一定通气距离安装漫射器时，该装置具有导光作用。该装置的工作过程是：当外部有任意方向的来风吹向该装置，经整流罩导流后，来风流过整流罩的下端口时，产生负压和抽吸作用，室内的气体经通气管的进气口进入通气管内，再经通气管的上端口、整流罩与防护罩和通气管之间的排气通道，最终从整流罩的下端口排到外空间；当外部无风，室内有热空气时，热空气会产生浮力，使气体通气管上升并经排气通道排到外空间，浮力大小遵循气体方程的要素关系。经计算机仿真和实物实验该装置不会产生“倒灌风”、“串风”现象。该装置还可用于室外箱体内的通风散热。该装置的各种零部件可以是金属件、非金属复合材料、混凝土水泥等。所述支撑体是指若干均布与整流罩内壁与通气管外壁之间的支撑杆或支撑板。
上述的一种排气装置，可供选择的技术方案是：所述整流罩是一上端口截面积大于下端口截面积的平截倒圆锥壳体或平截倒圆锥多面壳体。平截倒圆锥整流罩可以使水平来流的二维层流的流动转换成三维流动，即产生向下的轴向气流流动分量，以提高整流罩与通气管之间的排气口的抽吸效果。该装置与不带整流罩的伞形风帽相比具有明显的防气流“倒灌”作用和防雨雪、防虫、防鸟作用。
上述的一种排气装置，可供选择的技术方案是：所述整流罩是一上端口截面积小于下端口截面积的平截正圆锥壳体或平截正圆锥多面壳体。水平来流也会在平截正圆锥整流罩与通气管之间产生负压和抽吸作用。
上述的一种排气装置，可供选择的技术方案是：在所述排气通道内安装有动力抽气风扇。所述动力抽气风扇，可以是电动抽气风扇，也可以是气动或液动抽气风扇；可以是外转子风扇，也可以是内转子风扇；抽气风扇可以安装在通气管内，也可以安装在整流罩与通气管之间。
上述的一种排气装置，可供选择的技术方案是：在所述排气通道内安装有气体开关阀。所述气体开关阀，根据不同工况和结构要求，可以采用手动阀，也可以采用电动、气动或液动阀；可以是蝶形阀，也可以是旋转叶片阀或旋启阀。可以是普通气体开关阀，也可以是保温防火气体开关阀。当通气管下端口封闭、通气管下端口外壁周围开设若干通气口时，还可以采用安装在通气管下端口外壁上的波纹管式伸缩阀。
上述的一种排气装置，改进的技术方案是：所述通气管是一上端口截面积小于下端口截面积的扩张管。这种结构便于室内气体的聚集流动。
上述的一种排气装置，改进的技术方案是：所述通气管是一上端口和下端口截面积大于中间段截面积的两端扩张的管筒。这种结构既便于室内气体的聚集流动，又便于气流扩压，提高排气效率。
上述的一种排气装置，可供选择的技术方案是：在排气通道内设有防护网，防护网防止无外来风和室内温度低时虫类等微小生物的进入。
上述的一种排气装置，可供选择的技术方案是：在排气通道内设有过滤网，过滤网可过滤室内污浊气体。
上述的一种排气装置，可供选择的技术方案是：在所述排气通道内设有环形空气放大器，环形空气放大器的出气喷射方向朝向排气方向，空气放大器的进气口通过管路及风速传感控制器连接到压缩空气源。所述空气放大器又称空气倍增器或称无叶风扇或空气诱导器。根据科恩达效应原理，空气放大器喷出的高速气体可以带动其周边的空气流动排气。所述空气放大器是单面翼形或双面翼形空气诱导器或由多个喷嘴组成的环形空气诱导器。
上述的一种排气装置，改进的技术方案是：所述通气管的上端口是向外卷曲扩张的管口。这种结构有利于减小风阻，提高排气效果。
上述的一种排气装置，改进的技术方案是：在防护罩的底部与通气口上端口之间的中轴线上设有导流锥，所述导流锥是一倒圆锥体，倒圆锥体上部与防护罩底部连接。导流锥对内部气流有整流导流作用。
上述的一种排气装置，改进的技术方案是：所述整流罩是由两个或两个以上尺寸不同的平截倒圆锥壳体叠置而成，叠置的两个相邻整流罩之间留有通气空间并设有支撑体。该方案对于大型排气装置具有提高来流利用率，增加排气量的作用。
有益效果：（1）在结构特性方面，该装置能实现利用自然风力排气，无转动部件，无需风向跟踪装置，只要装置采用的材料有足够强度，可适应高风速要求；另外，该装置因结构简单、体积小、成本低、寿命长、无噪声。（2）在排气性能方面，启动风速低，经实物测试，该装置的通风管有效直径200mm与市场上普遍使用的通风管有效直径500mm的球形旋转“无动力风机”相比，本装置在外来风速1.3m/s时就可启动排气，排气速度达1.0m/s，而“无动力风机”的启动风速需1.7m/s以上才可启动旋转；外来风速在2.5m/s时，该装置的排气速度达到1.6m/s，而球形“无动力风机”只达到1.5m/s；在外来风速4.5m/s时，该装置的排气速度达到2.7m/s，而球形“无动力风机”只达到2.5m/s；在外来风速11m/s时，该装置的排气速度达到6.5m/s，而球形“无动力风机”只达到6m/s，相比“无动力风机”，通风效率得到了提高。另外，该装置具有对外来气流导流和对室内气体抽排作用，倾斜正负30°也不会产生气流倒灌现象。（3）在生态节能方面，该装置的广泛应用可节约化石能源，减少污染物排放，还可加快被排气空间内的生物体的生长速度，提高生物的免疫力等。
下面结合附图和具体实施方式对本实用新型做进一步说明。
附图说明：
附图1为本实用新型的一种排气装置的结构示意图。
图中：1.通气管,2.防护罩，3.支撑体，4.整流罩，5.构筑物壁。
图中：带箭头的实线代表外部来流流线；带箭头的两点划线代表室内气体流线。
具体实施方式
下面结合具体实施例对本实用新型做进一步说明，以下实施例旨在说明本实用新型，而不是对本实用新型的进一步限定。
图1所示的一种排气装置，包括通气管1、防护罩2、支撑体3，所述通气管1是一上端口和下端口开放的并向外扩张的管体，所述防护罩2是一正球冠形壳体；在通气管1与防护罩之间装有整流罩4，所述整流罩4是一上端口截面积大于下端口截面积的平截倒圆锥壳体，锥体外表面与中心轴线之间的夹角30°，整流罩4的上端口外缘尺寸小于防护罩2的下部外缘尺寸，所述通气管1的上端口外缘尺寸小于整流罩4的下端口外缘尺寸，整流罩4的上端口与所述防护罩2下部内壁连接，通气管1的上端口插入整流罩4的下端口，通气管1的上端口与整流罩4的下端口之间的距离6毫米，通气管1与整流罩4之间通过支撑体3连接，通气管1的下端口穿过构筑物壁5，并与构筑物壁5的内空间连通，通气管1内及通气管1与整流罩4、防护罩2之间的空间形成排气通道。通气管1的外壁周边与构筑物壁5之间密封安装。该装置的工作过程是：当外部有任意方向的来风吹向该装置，经整流罩4导流后，来风流过整流罩4的下端口时，产生负压和抽吸作用，室内的气体经通气管1的下端口的进气口进入通气管内，再经通气管1的上端口、及整流罩4与防护罩2和通气管1之间的排气通道，最终从整流罩1的下端口排到外空间；当外部无风，室内有热空气时，热空气会靠浮力使其通过通气管1上升，并经排气通道排到外空间。经计算机仿真和实物实验该装置不会产生“倒灌风”、“串风”现象。该装置还可用于室外的箱体内的通风散热，例如变电箱的通风散热等。
尽管已结合优选实施方案描述了本实用新型装置，但是本实用新型不限于本文及附图中所表述的具体结构形式，相反，其目的在于覆盖所述权利要求书限定的本实用新型范围内的各种替代方式、各种特征要素的再组合所衍生的等同体和装置。

Claims (10)

1.一种排气装置，包括通气管、防护罩、支撑体，所述通气管是一上端口和下端口可通气的管体，所述防护罩是一壳体，其特征在于：在通气管与防护罩之间装有整流罩，所述整流罩是一平截圆锥壳体或平截圆锥多面壳体，整流罩的上端口外缘尺寸小于或等于防护罩的下部外缘尺寸，所述通气管的上端口外缘尺寸小于整流罩的下端口外缘尺寸，整流罩的上端口与所述防护罩下部连接，通气管的上端口插入整流罩的下端口，通气管的上端口与整流罩的下端口之间的距离大于3毫米，通气管与整流罩之间通过支撑体连接，通气管的下端口穿过构筑物壁与构筑物壁内空间连通，通气管内及通气管与整流罩、防护罩之间的空间形成排气通道。
2.根据权利要求1所述的一种排气装置，其特征在于：所述整流罩是一上端口截面积大于下端口截面积的平截倒圆锥壳体或平截倒圆锥多面壳体。
3.根据权利要求1所述的一种排气装置，其特征在于：所述整流罩是一上端口截面积小于下端口截面积的平截正圆锥壳体或平截正圆锥多面壳体。
4.根据权利要求1或2或3所述的一种排气装置，其特征在于：在所述排气通道内安装有动力抽气风扇。
5.根据权利要求1或2或3所述的一种排气装置，其特征在于：在所述排气通道内安装有气体开关阀。
6.根据权利要求1或2或3所述的一种排气装置，其特征在于：所述通气管是一上端口和下端口截面积大于中间段截面积的两端扩张的管筒。
7.根据权利要求6所述的一种排气装置，其特征在于：在所述排气通道内设有环形空气放大器，环形空气放大器的出气喷射方向朝向排气方向，空气放大器的进气口通过管路及风速传感控制器连接到压缩空气源。
8.根据权利要求1或2或3所述的一种排气装置，其特征在于：所述通气管的上端口是向外卷曲扩张的开口。
9.根据权利要求1或2或3所述的一种排气装置，其特征在于：在防护罩的底部与通气口上端口之间的中轴线上设有导流锥，所述导流锥是一倒圆锥体，倒圆锥体上部与防护罩底部连接。
10.根据权利要求1或2所述的一种排气装置，其特征在于：所述整流罩是由两个或两个以上尺寸不同的平截倒圆锥壳体叠置而成，两个相邻整流罩之间留有通气空间并设有支撑体。
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