PL 221143 B1 RZECZPOSPOLITA POLSKA (12) OPIS PATENTOWY (19) PL (11) 221143 (13) B1 (21) Numer zgłoszenia: 399235 (51) Int.Cl. F24F 11/00 (2006.01) F24F 13/14 (2006.01) Urząd Patentowy Rzeczypospolitej Polskiej (22) Data zgłoszenia: 18.05.2012 (54) Klapa upustowa (43) Zgłoszenie ogłoszono: 25.11.2013 BUP 24/13 (45) O udzieleniu patentu ogłoszono: 29.02.2016 WUP 02/16 (73) Uprawniony z patentu: BH-RES MĘDREK I WSPÓLNICY SPÓŁKA JAWNA, Rzeszów, PL (72) Twórca(y) wynalazku: JANUSZ ŚWIĘTONIOWSKI, Rzeszów, PL STANISŁAW MĘDREK, Rzeszów, PL (74) Pełnomocnik: rzecz. pat. Tadeusz Warzybok
2 PL 221 143 B1 Opis wynalazku Przedmiotem wynalazku jest klapa upustowa, stosowana do zabudowy w ścianach kanałów wentylacyjnych oraz innych przewodów powietrznych w układach klimatyzacji, wentylacji i ogrzewania powietrznego o niskich ciśnieniach i dużych przepływach tego czynnika i zabezpieczająca te kanały przed ich zniszczeniem wywołanym niepożądanym wzrostem ciśnienia lub podciśnienia poza progowe wartości dopuszczalne. Znana jest upustowa klapa nadciśnieniowa typu merpl1 firmy MERCOR S.A. stosowana w systemach nadciśnienia klatek schodowych i chroniąca przed zadymianiem poprzez wytwarzanie nadciśnienia oraz mająca za zadanie utrzymywanie odpowiedniej różnicy ciśnień przed i za swoją przegrodą uniemożliwiając wzrost ciśnienia powyżej zadanej wartości. Klapa ta składa się z prostokątnej obudowy wykonanej z blachy ocynkowanej, wewnątrz której osadzona jest przegroda w postaci łopatek obrotowych o odpowiednio dobranym kształcie, które zaopatrzone są w ciężarki obciążające tę przegrodę tak, że łopatki te nie wychodzą poza obudowę tej klapy. Ciężarki te wykonane są w kształcie pasków stalowych o odpowiedniej masie i kształcie, zapewniając w ten sposób wymagany punkt pracy oraz szybkość działania i reakcji tej klapy na zmieniające się ciśnienie w kanale. Na całej szerokości klapy wklejone są listwo we uszczelki polietylenowe zapewniające wymaganą szczelność urządzenia, które podczas normalnej pracy jest zamknięte. Dopiero w przypadku gdy różnica ciśnień przed lub za przegrodą przekracza wartość progową ustawioną przez producenta tej klapy, zwykle wynoszącą 50 Pa jej łopatki gwałtownie otwierają się powodując wyrównanie ciśnień. Po obniżeniu się ciśnienia w chronionej przestrzeni łopatki tej klapy pod wpływem ich ciężarków automatycznie powracają do stanu spoczynkowego, powodując zamknięcie klapy, przy czym gwałtowna reakcja tych łopatek na zmieniające się ciśnienie umożliwia odpowiedni przepływ strumienia powietrza. Układem napędowym tej klapy są odpowiednio dobrane ciężarki stalowe mocowane na jej łopatkach oraz siła grawitacji. Znana jest również klapa nadciśnieniowa zwrotna typ ARK austriackiej firmy TROX przeznaczona do montażu w systemach wentylacyjnych gdzie występuje ryzyko wystąpienia nadciśnienia i służąca do automatycznego zamykania pojedynczego odcinka kanału wentylacyjnego. Klapa ta składa się również z prostokątnej obudowy metalowej, w której zamontowane są obrotowo dwie żaluzje wyposażone w magnesy służące do ich zamykania. W przypadku wystąpienia przekroczenia ustalonego fabrycznie ciśnienia otwarcia, żaluzje te automatycznie otwierają przekrój czynny obudowy tej klapy, obniżając to ciśnienie, przy czym wartość ciśnienia otwarcia tych żaluzji ustalona jest za pomocą tych magnesów. Znana jest również klapa nadciśnieniowa typ ÜK firmy SCHAKO KLIMA LUFT samoczynnie otwierająca się i zamykająca w wykonaniu ssawnym i tłocznym, którą stanowi prostokątna rama stalowa z którą połączone są obrotowo przysłaniające jej otwór profilowe lamele aluminiowe lub tworzywowe. Celem wynalazku jest opracowanie konstrukcji uniwersalnej klapy zabezpieczającej kanały wentylacyjne przed ich zniszczeniem, wywołanym niepożądanym wzrostem ciśnienia lub podciśnienia panującego w nich poza wartości optymalne. Dalszym celem wynalazku jest opracowanie takiej konstrukcji klapy, która będzie otwierana automatycznie z wykorzystaniem układu sterowania wentylatorami oraz zamykana ręcznie lub mechanicznie po uprzednim usunięciu powodu wzrostu ciśnienia i zadziałania klapy. Klapa upustowa według wynalazku składa się z czterobocznej ramy metalowej wykonanej z elementów profilowych, której jeden bok połączony jest obrotowo z drzwiczkami zaopatrzonymi w zaczep współpracujący z zaczepem mechanizmu zwalniającego, natomiast pomiędzy ścianą boczną jej drzwiczek i ich ścianą wewnętrzną oraz powierzchnią zewnętrzną ściany czołowej kanału wentylacyjnego umieszczone są uszczelki elastyczne, przy czym jej mechanizm zwalniający wyposażony jest w elektromagnes połączony elektrycznie ze źródłem zasilania oraz ze sterującym nim presostatem. Korzystnym jest, gdy w stanie zamontowanym w ścianie czołowej kanału wentylacyjnego klapa ta wyposażona jest w siatkę osłonową, przymocowaną do tej ściany. Korzystnym jest również gdy drzwiczki tej klapy na przedłużeniu ich powierzchni zewnętrznej wyposażone są w zewnętrzny zaczep usytuowany symetrycznie w jej osi symetrii oraz na zaczepie mechanizmu zwalniającego, a także gdy drzwiczki te wyposażone są w zaczep usytuowany w pobliżu końca ich powierzchni oraz pod zaczepem mechanizmu zwalniającego. Korzystnym jest także gdy mechanizm zwalniający tej klapy sprzężony jest
PL 221 143 B1 3 elektrycznie z układem sterowania wentylatorami, a drzwiczki wyposażone są w co najmniej jedną sprężynę połączoną z ramą metalową wspomagającą ich otwieranie i zamykanie. Klapa upustowa według wynalazku posiada prostą i zwartą konstrukcję i odznacza się dużą uniwersalnością jej działania, gdyż dostosowana jest zarówno do wysokich jak i niskich ciśnień i przepływów powietrza przez zabezpieczane przez nią kanały wentylacyjne, klimatyzacyjne i ogrzewcze. Otwieranie drzwiczek tej klapy za pomocą mechanizmu zwalniającego może być dodatkowo wspomagane działaniem sprężyn, a uszczelnienie tych drzwiczek za pomocą uszczelek elastycznych zapewnia pełną jej powietrznoszczelność. Przedmiot wynalazku został uwidoczniony w przykładach jego wykonania na rysunku, na którym fig. 1 przedstawia fragment kanału wentylacyjnego z zamontowanymi w jego ścianie bocznej dwóch klap upustowych w widoku perspektywicznym, fig. 2 ten sam fragment kanału wentylacyjnego z jedną klapą upustową w widoku z przodu, fig. 3 ten sam fragment kanału wentylacyjnego z klapą, której drzwiczki otwierane są siłą wywołaną nadciśnieniem powietrza panującym w tym kanale w przekroju pionowym wzdłuż linii A A, fig. 4 fragment kanału wentylacyjnego z klapą której drzwiczki otwierane są siłą wywołaną podciśnieniem powietrza panującym w kanale wentylacyjnym, w przekroju wzdłuż linii B B na fig. 1, a fig. 5 schemat połączeń elektrycznych elementów wyzwalających otwarcie klapy. P r z y k ł a d 1 Klapa upustowa (1) uruchamiana działaniem siły nadciśnienia (F 1 ) panującego wewnątrz kanału wentylacyjnego (2) składa się z kwadratowej ramy metalowej (3), wykonanej z elementów profilowych (4), której górny poziomy bok (5) połączony jest obrotowo za pomocą zawiasów (6) z drzwiczkami (7) zaopatrzonymi w zaczep płytkowy (8) usytuowany na przedłużeniu zewnętrznej ich powierzchni naprzeciw zawiasów (6) i w osi symetrii (9) tej klapy, przy czym zaczep ten w stanie spoczynku drzwiczek (7) opiera się o ruchomy zaczep (10) mechanizmu zwalniającego (11), przymocowany do ramy metalowej (3) i wyposażonego w elektromagnes (12) połączony przewodami elektrycznymi (13) ze źródłem zasilania (14) o napięciu 24 V, przy czym w obwód tego elektromagnesu włączony jest sterujący nim presostat (15) i spełniający funkcję czujnika różnicy ciśnień. Poza tym klapa upustowa (1) pomiędzy górnym bokiem (16) drzwiczek (7) oraz górnym bokiem ramy (3) od strony zawiasów (6) oraz pomiędzy zewnętrzną powierzchnią ściany czołowej (17) kanału wentylacyjnego (2) i wewnętrzną powierzchnią drzwiczek (7) w pobliżu końca od strony ich zaczepu (8) wyposażona jest w uszczelki elastyczne (18 i 19), zapewniające powietrznoszczelność tej klapy, a ponadto klapa ta w stanie zamontowanym w ścianie (17) tego kanału wyposażona jest w siatkę osłonową (20), przymocowaną do zewnętrznej powierzchni ściany (17) tego kanału wokół ramy metalowej (3) tej klapy. P r z y k ł a d 2 Klapa upustowa (1) uruchamiana działaniem siły podciśnienia (F2) wywołanej podciśnieniem powietrza panującym w kanale wentylacyjnym (2) składa się z prostokątnej ramy metalowej (21) wykonanej z elementów profilowych (22), której górny poziomy bok (5) połączony jest obrotowo za pomocą zawiasów (6) z drzwiczkami (7), zamocowanych do wewnętrznych końców ramy metalowej (21) tych drzwiczek, zaopatrzonych w zaczep kątownikowy (23) przymocowany do zewnętrznej ich powierzchni (24), do którego poziomej półki (25) w stanie spoczynku drzwiczek (7) przylega ruchomy zaczep (10) mechanizmu zwalniającego (11) wyposażonego również w elektromagnes (12) połączony przewodami elektrycznymi (13) ze źródłem zasilania (14) o napięciu 24 V, przy czym w obwód tego elektromagnesu włączony jest również sterujący nim presostat (15). Poza tym w wykonaniu tej klapy upustowej również pomiędzy górnym bokiem (16) drzwiczek (7) oraz górnym bokiem ramy (21) od strony zawiasów (6) oraz pomiędzy górnym bokiem (16) drzwiczek (7) od strony tych zawiasów zamocowane są uszczelki elastyczne (18"), natomiast pomiędzy zewnętrzną powierzchnią drzwiczek (7) w pobliżu ich końca od strony zaczepu kątownikowego (23) i poziomą półką (26) ramy metalowej (21) oraz pomiędzy górną półką tej ramy i zewnętrzną powierzchnią ściany czołowej (17) kanału wentylacyjnego (2) osadzone są uszczelki elastyczne (19') zapewniające także powietrznoszczelność tej klapy. P r z y k ł a d 3. W przypadku wystąpienia w kanale wentylacyjnym (2) niskich ciśnień klapę upustową (1) wyposażono w nie pokazaną na rysunku jedną lub dwie sprężyny wspomagające otwieranie drzwiczek (7) tej klapy, która połączona była także z układem sterowania wentylatorami zaopatrzonymi w wyłącznik krańcowy również nie pokazany na rysunku.
4 PL 221 143 B1 P r z y k ł a d 4. W innym wykonaniu klapy upustowej (1) nie pokazanej na rysunku, zamiast elektromagnesu (12) współpracującego z mechanizmem zwalniającym (11) zastosowano zamek uruchamiany siłown i- kiem pneumatycznym zasilanym ciśnieniem panującym w kanale wentylacyjnym (1). Zasada działania klapy upustowej polega na tym, że po zamontowaniu jej w otworze (27) ściany czołowej (17) kanału wentylacyjnego (2) w czasie prawidłowej pracy instalacji wentylacyjnej klapa ta jest zamknięta szczelnie i przysłania ten otwór. Wówczas zaczep płytkowy (8) drzwiczek (7) spoczywa na zaczepie (10) mechanizmu zwalniającego (11) lub na poziomej półce (25) zaczepu kątownik o- wego (23) spoczywa zaczep (10) tego mechanizmu. Z kolei przy wzroście ciśnienia lub podciśnienia w kanale wentylacyjnym (2) ponad wielkości progowe następuje zadziałanie elektromagnesu (12) lub siłownika pneumatycznego oraz wysunięcie zaczepu (10) mechanizmu zwalniającego spod zaczepu (8) drzwiczek (7) lub jego wysunięcie z poziomej półki (25) zaczepu (23) tych drzwiczek, w wyniku czego pod wpływem działania sił (F1) lub (F2) wywołanych działaniem dużego ciśnienia lub podciśnienia drzwiczki (2) zostają natychmiast otwarte odpowiednio na zewnątrz w kierunku siatki ochronnej (20) lub do wnętrzna kanału wentylacyjnego (2). Otwarcie drzwiczek (7) klapy upustowej (1) powoduje wystąpienie dużej nieszczelności w kanale wentylacyjnym (2) i wypuszczenie na zewnątrz ciśnienia powietrza z nadciśnieniowego kanału wentylacyjnego (2), lub zassanie z zewnątrz niedoboru powietrza do kanału podciśnieniowego (2), w wyniku czego destrukcyjnie działająca różnica ciśnień pomiędzy wnętrzem tego kanału i jego otworami zostaje zmniejszona, przy czym otwarcie tej klapy powiązane jest także z nie pokazanym na rysunku układem sterowania wentylatorami obsługującymi zabezpieczony odcinek instalacji wentylacyjnej tak, że po jej otwarciu wentylatory te są automatycznie wyłączone z ruchu, w wyniku zadziałania wyłącznika krańcowego sterującego ich zasilaniem elektrycznym. Po usunięciu przyczyny otwarcia klapy upustowej (2) i zamknięciu ręcznym lub mechanicznym za pomocą siłownika nie pokazanego na rysunku tej klapy układ wentylacyjny powraca do stanu normalnej pracy. Poza tym w zależności od wielkości kanału wentylacyjnego (2) i ilości powietrza przesyłanego tym kanałem dobiera się odpowiednią ilość klap upustowych (1), tworzących baterię klap zapewniającą wymagane rozszczelnianie tego kanału. Zastrzeżenia patentowe 1. Klapa upustowa stosowana w układach klimatyzacji, wentylacji i ogrzewania powietrznego i zabezpieczająca je przed szkodliwym działaniem wzrostu ciśnienia lub podciśnienia w tych układach posiadająca obudowę metalową i połączony z nią obrotowo element przysłaniający jej otwór, współpracujący z mechanizmem otwierającym ten element, znamienna tym, że składa się z czterobocznej ramy metalowej (3) wykonanej z elementów profilowych (4) i (22), której jeden bok połączony jest obrotowo z drzwiczkami (7) zaopatrzonymi w zaczep (8) lub (23) współpracujący z zaczepem (10) mechanizmu zwalniającego (11), natomiast pomiędzy ścianą boczną (16) drzwiczek (8), ich ścianą wewnętrzną i powierzchnią zewnętrzną ściany czołowej (17) kanału wentylacyjnego (2) umieszczone są uszczelki elastyczne (18 i 18') oraz (19 i 19'), przy czym mechanizm zwalniający (11) wyposażony jest w elektromagnes (12) połączony elektrycznie ze źródłem zasilania (14) oraz ze sterującym nim presostatem (15). 2. Klapa upustowa według zastrz. 1, znamienna tym, że w stanie zamontowanym w ścianie czołowej (17) kanału wentylacyjnego (2) wyposażona jest w jej siatkę osłonową (20), przymocowaną do tej ściany. 3. Klapa według zastrz. 1, znamienna tym, że jej drzwiczki (7) na przedłużeniu ich powierzchni zewnętrznej wyposażone są w zewnętrzny zaczep (8) usytuowany symetrycznie w osi (9) jej symetrii oraz na zaczepie (10) mechanizmu zwalniającego (11) oraz wyposażone są w zaczep (23) usytuowany w pobliżu końca na zewnętrznej ich powierzchni oraz pod zaczepem (10) mechanizmu zwalniającego (11). 4. Klapa według zastrz. 1, znamienna tym, że mechanizm zwalniający (11) sprzężony jest elektrycznie z układem sterowania wentylatorami. 5. Klapa według zastrz. 1, znamienna tym, że drzwiczki (7) korzystnie wyposażone są w co najmniej jedną sprężynę połączoną z ramą metalową (3) wspomagającą ich otwieranie i zamykanie.
PL 221 143 B1 5 Rysunki
6 PL 221 143 B1 Departament Wydawnictw UPRP Cena 2,46 zł (w tym 23% VAT)