[1]Полезная модель относится к устройствам для усиления тяги при сжигании топлива. Существует проблема разжигания отопительных приборов, когда холодный воздух из прямого дымохода через топку поступает в помещение, в этом случае необходимо усилить тягу в прямом дымоходе, создать движение воздуха вверх, через трубу.
[2]Устройство предназначено для создания искусственной тяги или усиления естественной тяги в дымоходах каминов или печей со сложной конфигурацией дымоходов, для создания тяги во время разжигания огня в каминах или печах до появления устойчивой естественной тяги, после чего устройство может быть отключено, для создания вытяжки и удаления дыма при устройстве мангалов, барбекю на дровах или углях в замкнутых помещениях, для удаления выброса едких веществ из лабораторных шкафов, которые могут разрушить вентилятор, для вытяжки из небольших окрасочных камер.
[3]Известно изобретение, описанное в патенте России №2124163, опубликованном 27.12.1998 г. Сущностью изобретения является то, что в ствол дымовой трубы введен нагнетательный воздуховод, направленный соплом в сторону выхода дымовых газов, а ствол за соплом может принимать форму конфузора, который может завершаться камерой смешения или диффузором, а также камера смешения может располагаться между конфузором и диффузором. Получаемый технический результат заключается в создании разрежения, достаточного для удаления дымовых газов через дымовые каналы, имеющие большое аэродинамическое сопротивление.
[4]Недостатками данного патента являются, то, что дымоход имеет большие габариты, что потребует высокое энергопотребление и затруднит естественную тягу.
[5]Известна полезная модель, описанная в патенте России №18843, опубликованном 20.07.2001. Система для усиления тяги отопительной пламенной печи, включающая дымовую трубу, в которой установлено устройство усиления тяги отопительной пламенной печи, содержащее вентилятор, соединенный с источником электроэнергии, при этом он снабжен выключателем, расположенным в помещении, где установлена отопительная печь.
[6]Недостатками данного патента являются, то, что высокая температура в дымоходе выведет из рабочего состояния осевой вентилятор и затруднит естественную тягу, установка центробежного вентилятора в ответвлении газохода в верхней части трубы так же не добавит тяги.
[7]Известен патент на полезную модель №113558, опубликованный 26.07.2011 г. Устройство для отвода дымовых или промышленных газов в атмосферу, состоящее из дымовой трубы, установленной на фундаментном основании, и нагнетателя воздуха, выполненного в виде, по крайней мере, одного вентилятора, причем поток воздуха из нагнетателя направлен вверх вдоль внешней образующей трубы.
[8]Применяется в промышленности для снижения проектной высоты трубы.
[9]Известен патент на изобретение №2213906, опубликованный 29.07.2002 г. Устройство вывода в атмосферу дымовых газов и потоков вентиляционного воздуха, содержит дымовую трубу с сопловым участком, имеющий осесимметричный канал и выходное окно, вентиляционный короб с патрубком, оборудованным также выходным окном, дополнительно оснащено смесительной камерой с осесимметричным каналом, выведенным в атмосферу выходным окном и подключенным к выходным окнам вентиляционного патрубка и соплового участка трубы входным окном, причем в сопловой участок встроен вентиляционный патрубок с образованием кольцевого канала для прохода вентиляционного воздуха, а каналы смесительной камеры, вентиляционного патрубка и соплового участка трубы установлены вдоль общей оси симметрии.
[10]В смесительной камере 8 выходящая из канала 3 сопла 2 струя дымовых газов эжектирует близ размещенные слои среды вентиляционных потоков, создавая скачок разрежения вблизи сопла 2 и дополнительный перепад давления (тяги) между выходным окном 10 смеси газов в атмосферу и окном 15 забора вентиляционных потоков воздуха.
[11]При работе устройства активизируется процесс вентиляции воздуха в помещении, повышается эффективность использования энергии (динамического напора) отводимого потока дымовых газов.
[12]Недостатком устройства вывода в атмосферу дымовых газов и потоков вентиляционного воздуха является то, что в случае попытки сброса потоков вентиляционного воздуха из помещения с подветренной стороны непосредственно в дымовую трубу, приводит к тому, что газы из дымовой трубы инвертируют в вентиляционный короб и в помещение.
[13]Известен патент США на изобретение №4512264 опубликованный 31.10.1983 г., в котором решается задача выведения в атмосферу дымовых или промышленных газов с помощью эжекторов. В этой конструкции горячий воздух подается в ствол трубы, а воздух из окружающей среды - через эжектор.
[14]Изобретение позволяет снизить высоту дымовой трубы, что не способствует дожиганию несгоревшего топлива, кроме того, материал из которого изготавливают трубу должен быть термостойким, что так же является недостатком
[15]Известен патент на изобретение №2203453, опубликованный 17.07.2001 г. Устройство для отвода дымовых и/или промышленных газов в атмосферу содержит нагнетатель воздуха, выход которого подсоединен к нижней части вертикальной трубы. В стволе трубы установлено, по меньшей мере, два эжектора, разнесенных по ее высоте, при этом всасывающий вход, по меньшей мере, одного эжектора через газопроводы сообщен с устройствами забора отводимых газов.
[16]В качестве нагнетателя воздуха может использоваться какое-либо высоконапорное устройство, например центробежный вентилятор, который гонит холодный, по сравнению с дымовыми или промышленными газами, воздух из окружающей атмосферы в ствол трубы. Этот воздух создает в стволе трубы поток, который увлекает подводимые в всасывающие входы эжекторов газы далее. При этом за эжектором происходит разбавление и перемешивание дымового или промышленного газа холодным воздухом.
[17]Особенностью предлагаемого устройства является также то, что в стволе трубы установлено по меньшей мере две ступени эжекции, что позволяет, с одной стороны, забирать загрязненный воздух из разных точек производственного помещения и разных точек, где образуются промышленные или дымовые газы, с другой стороны, несколько ступеней эжекции позволяют лучше перемешивать газы между собой и с холодным воздухом и добиваться снижения концентрации вредных примесей уже в стволе трубы.
[18]При этом не все ступени эжекции могут быть подсоединены к устройствам для отвода промышленных и/или дымовых газов. Некоторые всасывающие входы эжекторов могут быть соединены с атмосферой для подсоса атмосферного воздуха и снижения концентрации вредных веществ в газовом потоке ствола трубы, а также для создания ускоряющегося потока. Такая конструкция будет применяться в том случае, если отводить газы необходимо с малого числа точек, но при этом необходимо добиться малой концентрации вредных веществ на выходе трубы в атмосферу
[19]Наиболее близким аналогом, выбранным в качестве прототипа, является патент на изобретение России №2365819, опубликованный 27.08.2009 г. Устройство безлопастного усиления тяги дымовых и вентиляционных каналов состоит из вихревой воронки-конуса (вихревой камеры), установленной вершиной на всасывающий конус (приемную камеру), связанный с дымоходом (дымовые и агрессивные газы) и имеющей в нижней части тангенциальный патрубок для подвода сжатого воздуха, в верхней части на него установлен конус-карман, улавливающий конденсат и шлам. Конус-карман сопряжен со сборным конусом (смесительная камера), имеющим фланец для соединения с отводящим трубопроводом. Изобретение позволяет перемещать агрессивные и дымовые газы с высокой температурой за счет вихревых восходящих турбулентных потоков, используя энергетические ресурсы самих потоков.
[20]Недостатками данного устройства безлопастного усиления тяги дымовых и вентиляционных каналов являются сложность устройства и недостаточная скорость удаления продуктов горения.
[21]Задачей усилителя тяги дымохода является интенсификация процесса горения, повышение аэродинамической стабилизации путем улучшения степени смешения дыма с воздухом и повышение скорости удаления его, за счет сочетания эжекции и вихревых восходящих турбулентных потоков.
[22]Технический результат в усилителе тяги дымохода достигается тем, что усилитель тяги дымохода содержит приемную камеру, связанную с дымоходом, вихревую камеру с отверстием для подвода воздуха, смесительную камеру, согласно полезной модели, приемная камера выполнена в виде приемной трубы, вихревая камера выполнена в виде воронки - конуса, одетой сверху на приемную трубу, с длиной меньшей длины приемной трубы, с диаметром меньшего основания больше диаметра приемной трубы, смесительная камера выполнена цилиндрической и установлена сверху в продолжение вихревой камеры, при этом между приемной трубой и местом соединения вихревой камеры со смесительной камерой образовано кольцевое сопло эжектора, а вихревая камера установлена большим основанием на плоскость крыши, и выполнена с центробежным вентилятором, который установлен ближе к большему основанию вихревой камеры, тангенциально к ее наружной поверхности, в которой сделано входное отверстие для воздуха, поступающего от центробежного вентилятора.
[23]За счет того, что в усилителе тяги дымохода приемная камера выполнена в виде приемной трубы, вихревая камера выполнена в виде воронки - конуса, одетой сверху на приемную трубу, с длиной меньшей длины приемной трубы, с диаметром меньшего основания больше диаметра приемной трубы, смесительная камера выполнена цилиндрической и установлена сверху в продолжение вихревой камеры, при этом между приемной трубой и местом соединения вихревой камеры со смесительной камерой образовано кольцевое сопло эжектора, а вихревая камера установлена большим основанием на плоскость крыши, и выполнена с центробежным вентилятором, который установлен ближе к большему основанию вихревой камеры, тангенциально к ее наружной поверхности, в которой сделано входное отверстие для воздуха, поступающего от центробежного вентилятора, интенсифицируется процесс горения, повышается аэродинамической стабилизации путем улучшения степени смешения дыма с воздухом повышается скорость удаления его за счет сочетания эжекции и вихревых восходящих турбулентных потоков.
[24]Таким образом, совокупность заявляемых признаков позволяет интенсифицировать процесс горения, повысить аэродинамическую стабилизацию путем улучшения степени смешения дыма с воздухом, повысить скорость удаления его за счет сочетания эжекции и вихревых восходящих турбулентных потоков.
[25]Заявляемый усилитель тяги дымохода обладает новизной, отличаясь от прототипа перечисленными выше признаками, и обеспечивает достижение усматриваемого заявителем технического результата.
[26]Заявляемый усилитель тяги дымохода может найти применение для усиления тяги при сжигании топлива. Существует проблема разжигания отопительных приборов, когда холодный воздух из прямого дымохода через топку поступает в помещение, в этом случае необходимо усилить тягу в прямом дымоходе, создать движение воздуха вверх, через трубу.
[27]Сущность усилитель тяги дымохода поясняется чертежами, где представлены:
[28]на фиг. 1 - усилитель тяги дымохода, общий вид с вырезом;
[29]на фиг. 2 - то же, вид спереди в разрезе;
[30]на фиг. 3 - то же, вид сверху.
[31]Усилитель тяги дымохода содержит приемную трубу 1, вихревую камеру 2 с длиной меньшей длины приемной трубы 1, в виде воронки - конуса, установленной большим основанием на плоскость крыши, центробежный вентилятор 3 и смесительную камеру 4, смесительная камера 4 выполнена в продолжение вихревой камеры 2, цилиндрической, соединена с ней неподвижно. Диаметр приемной трубы 1 меньше диаметра вихревой камеры 2 в месте соединения со смесительной камерой 4. Приемная труба 1 выходит в смесительную камеру 4. Между приемной трубой 1 вихревой камерой 2, смесительной камерой 4 в месте соединения вихревой камеры 2 со смесительной камерой 4 образовано кольцевое сопло 5 эжектора. Приемная труба 1 одевается на дымоход 6 печи, закрепляется на нем любым известным способом, например хомутом (на фиг. не показан).
[32]Центробежный вентилятор 3 установлен ближе к основанию вихревой камеры 2, тангенциально к ее наружной поверхности, в которой сделано входное отверстие 7 для воздуха, поступающего от центробежного вентилятора 3, для вторичного тангенциального вихревого восходящего потока повышенного давления.
[33]Размеры (диаметры и длины вихревой камеры 2, приемной трубы 1, смесительной камеры 4) выбирают исходя из конструкции помещения, печи и крыши на которую устанавливают усилитель тяги дымохода. Как правило, длина приемной трубы 1 больше длины вихревой камеры 2, длина смесительной камеры 4 меньше длины вихревой камеры 2.
[34]Работа усилителя тяги дымохода. При подаче электропитания на центробежный вентилятор 3, расположенный на боковой стенке вихревой камеры 2, воздух из центробежного вентилятора 3 через отверстие 7 по касательной поступает в полость вихревой камеры 2, где за счет вращения струи выравнивается ее давление на всех участках и формируется первичный тангенциальный воздушный поток. Через кольцевое сопло 5 эжектора вращающаяся струя воздуха повышенного давления выбрасывается в полость смесительной камеры 4. Благодаря этому, в прилегающей к кольцевому соплу 5 эжектора полости приемной трубы 1 создается разряжение, которое и обеспечивает эжектирование среды дымовых газов из подсоединенного к приемной трубе 1 дымохода 6, формируя вторичный поток газов.
[35]Выходящий из кольцевого сопла 5 эжектора спиралевидный восходящий первичный поток за счет силы трения закручивает вторичный поток дымовых газов в смесительной камере 4. С помощью центробежной силы смесь первичного и вторичного потоков прижимается к наружным стенкам смесительной камеры 4, усиливая разряжение, а также тягу в приемной трубе 1 и дымоходе 6.
[36]В техническом решении прототипа патента на изобретение №2365819 описан энергообмен потоками с точки зрения первого закона термодинамики, применимый и к нашему техническому решению.
[37]Первичный поток, попав в зону турбулентности вторичного тангенциального вихревого восходящего потока повышенного давления, имея значительные температурные перепады (Δ Т), участвует в турбулентном энергообмене и совместном закручивании восходящего потока, увеличивая их линейные скорости вращения и увлекая все новые теплые потоки газа. Эти явления энергообмена и создаваемой дополнительной работы можно объяснить согласно первому закону термодинамики:
[38]dq=dh+d(c2/2), где dq - теплота, подведенная к рабочему телу, движущемуся со скоростью с, идет на увеличение его энтальпии dh и кинетической энергии;
[39]d(c2/2)=-Vdp - кинетическая энергия рабочего тела равна технической работе в данном случае по увеличению скорости вращения совместных потоков.
[40]Таким образом, используя энергетические ресурсы самих потоков и их кинетическую энергию, интенсифицируется процесс горения, повышается аэродинамическая стабилизация путем улучшения степени смешения дыма с воздухом и повышается скорость удаления его за счет вихревых восходящих турбулентных потоков.
[41]В заявляемой полезной модели интенсифицируется процесс горения, повышается аэродинамическая стабилизация путем улучшения степени смешения дыма с воздухом, повышается скорость удаления его сочетанием эжекции и вихревых восходящих турбулентных потоков, за счет того что, приемная камера выполнена в виде приемной трубы, вихревая камера выполнена в виде воронки - конуса, одетой сверху на приемную трубу, с длиной меньшей длины приемной трубы, с диаметром меньшего основания больше диаметра приемной трубы, смесительная камера выполнена цилиндрической и установлена сверху в продолжение вихревой камеры, при этом между приемной трубой и местом соединения вихревой камеры со смесительной камерой образовано кольцевое сопло эжектора, а вихревая камера установлена большим основанием на плоскость крыши, и выполнена с центробежным вентилятором, который установлен ближе к большему основанию вихревой камеры, тангенциально к ее наружной поверхности, в которой сделано входное отверстие для воздуха, поступающего от центробежного вентилятора.
