УСТРОЙСТВО ДЛЯ УВЛАЖНЕНИЯ ВОЗДУХА
AIR HUMIDIFIER

Изобретение относится к области вентиляции и кондиционирования воздуха и может быть использовано в системах, обеспечивающих в автоматическом режиме комфортные условия воздушной среды в помещениях, а также для обеспечения различных технологических процессов.
Известно устройство для обработки воздуха (а.с. СССР №484366, кл. F24F 3/14), состоящее из корпуса с поддоном и воздушными каналами, образованными капиллярно-пористым материалом, концы которого опущены в поддон с водой. Воздушные каналы расположены вертикально, внутри каналов имеются патрубки, один из которых снабжен завихрителем. Уровень воды в поддоне поддерживается регулятором уровня. Перемещение воздуха осуществляется вентилятором.
Недостатками такого устройства являются:
- невозможность регулирования влажности воздуха на выходе из устройства;
- не обеспечивается распределение воздуха, выходящего из устройства, в помещение;
- невозможность использования в системах, поддерживающих заданные параметры воздушной среды в помещениях в автоматическом режиме.
Известно устройство для увлажнения воздуха (патент РФ №2263849, кл. F24F 3/14) - ближайший аналог, содержащее цилиндрический корпус, переходной патрубок, закрепленный вокруг последнего поддон с водой и размещенным в нем регулятором уровня воды, установленную внутри корпуса конфузорную вставку, нижний край которой расположен выше нижнего края корпуса и выше уровня воды в поддоне, причем диаметр переходного патрубка меньше диаметра корпуса, но больше диаметра нижнего края конфузорной вставки, и прикреплен к корпусу с помощью двух взаимно перпендикулярных стержней, таким образом, между корпусом, конфузорной вставкой и переходным патрубком образован канал для прохода воздуха из помещения, при этом нижняя часть конфузорной вставки охвачена конусообразным шибером, имеющим возможность перемещения вдоль конфузорной вставки вплоть до полного перекрытия канала для прохода воздуха из помещения; к переходному патрубку присоединена воздухораспределительная решетка, выполненная в форме полусферы, а на минимальном расстоянии от полусферы внутри нее размещена полусферическая вторая решетка, имеющая возможность вращения вокруг оси устройства, связанная валом с крыльчаткой, расположенной внутри переходного патрубка, при этом все перечисленные выше элементы устройства выполнены из коррозионно-стойкого материала.
Недостатком данного устройства является невозможность применения его в системах обеспечения условий воздушной среды, работающих в автоматическом режиме, т.к. устройство не имеет элементов для автоматического управления влажностью воздуха на выходе из распределительной решетки и его расходом.
Целью предлагаемого изобретения является создание устройства, позволяющего осуществлять регулирование влажности воздуха на выходе из устройства и его расход с помощью средств автоматического регулирования, т.е. поддерживать параметры воздушной среды в помещении в автоматическом режиме.
Поставленная цель достигается за счет того, что в предлагаемом устройстве для увлажнения воздуха (в дальнейшем «устройство») используется цилиндрический корпус, переходной патрубок, закрепленный вокруг последнего поддон с водой и размещенным в нем регулятором уровня воды, в корпусе установлена конфузорная вставка, нижний край ее расположен выше нижнего края корпуса и выше уровня воды в поддоне. Диаметр переходного патрубка меньше диаметра корпуса, но больше диаметра нижнего края конфузорной вставки, а верхний край этого патрубка расположен выше нижнего края конфузорной вставки и прикреплен к корпусу с помощью двух взаимно перпендикулярных стержней. Таким образом, между корпусом, конфузорной вставкой и переходным патрубком образован канал для прохода воздуха из помещения. При этом нижняя часть конфузорной вставки охвачена конусообразным шибером, имеющим возможность перемещения вдоль конфузорной вставки вплоть до полного перекрытия канала, через который проходит воздух из помещения. К переходному патрубку присоединен диффузорный патрубок, к которому присоединена воздухораспределительная решетка, выполненная в форме полусферы, а на минимальном расстоянии от полусферы внутри нее размещена полусферическая вторая решетка, имеющая возможность вращения вокруг оси устройства, вторая решетка связана валом с крыльчаткой, расположенной внутри переходного патрубка. Все перечисленные выше элементы устройства выполнены из коррозионно-стойкого материала. Во входном патрубке, соединяющем устройство с магистральным воздуховодом, размещен створчатый клапан, оснащенный исполнительным механизмом, закрепленным кронштейном на входном патрубке. Исполнительный механизм соединен электрически с регулятором расхода воздуха, к которому подключен датчик расхода, расположенный на выходе воздуха из устройства. Цилиндрический корпус охвачен кольцом с внутренней резьбой, соответствующая резьба нарезана на корпусе. Нижняя поверхность кольца контактирует с шаровыми наконечниками двух стержней из коррозионно-стойкого материала, размещенных по противоположным концам диаметра корпуса и проходящих через прикрепленные к корпусу втулки внутрь корпуса, и прикрепленных торцами к конусообразному шиберу. На стержнях между шаровыми наконечниками и втулками размещены цилиндрические пружины сжатия, примыкающие крайними витками к шаровым наконечникам и втулкам. Нижняя поверхность кольца выполнена так, чтобы та ее часть, которая контактирует с шаровыми наконечниками, была перпендикулярна стержням. Боковая поверхность кольца плотно контактирует с боковой поверхностью диска, на которой закреплена лента из фрикционного материала любой марки толщиной 4-5 мм. Таким образом, кольцо и диск образуют фрикционную передачу, при этом диск закреплен на оси, скрепленной с валом исполнительного механизма, установленного на прикрепленном к корпусу кронштейне, соединенного электрически с регулятором относительной влажности воздуха, к которому подключен датчик влажности, размещенный в помещении.
Такая конструкция позволяет осуществлять регулирование влажности воздуха на выходе из устройства и его расход с помощью средств автоматического регулирования, при этом обеспечивается и равномерное распределение воздуха в помещении.
Таким образом, при реализации данного технического решения достигается технический результат, заключающийся в обеспечении возможности регулирования влажности воздуха и его расхода в автоматическом режиме с помощью средств автоматики, использующихся в системах обеспечения условий воздушной среды в помещениях - в системах вентиляции и кондиционирования воздуха.
Анализ аналогов показал, что заявляемое техническое решение является новым. Новизна решения заключена в том, что размещенный во входном патрубке створчатый клапан оснащен исполнительным механизмом, соединенным электрически с регулятором расхода воздуха, к которому подключен датчик расхода; цилиндрический корпус охвачен кольцом с внутренней резьбой, соответствующей резьбе, нарезанной на корпусе; нижняя поверхность кольца контактирует с шаровыми наконечниками двух стержней из коррозионно-стойкого материала, размещенных по противоположным концам диаметра корпуса, проходящих через втулки прикрепленные к корпусу внутрь последнего и прикрепленных торцами к конусообразному шиберу, на стержнях между шаровыми наконечниками и втулками размещены цилиндрические пружины сжатия, примыкающие крайними витками к шаровым наконечникам и втулкам; нижняя поверхность кольца выполнена так, чтобы та ее часть, которая контактирует с шаровыми наконечниками, была перпендикулярна стержням; боковая поверхность кольца плотно контактирует с боковой поверхностью диска, на которой закреплена лента из фрикционного материала толщиной 4-5 мм; кольцо и диск образуют, таким образом, фрикционную передачу; диск закреплен на оси, скрепленной с валом исполнительного механизма, установленного на прикрепленном к корпусу кронштейне и соединенном электрически с регулятором относительной влажности воздуха, к которому подключен датчик влажности, размещенный в помещении. Наличие полусферических решеток (одна из которых неподвижна, а вторая имеет возможность вращения вокруг оси устройства) обеспечивает, как и в ближайшем аналоге, быстрое затухание пульсирующих увлажненных струй воздуха, распространяющихся в помещении по полусферическому фронту, при этом относительная влажность приточных струй и их скорость (расход воздуха) регулируется в автоматическом режиме.
Таким образом, заявляемое техническое решение характеризуется новой совокупностью существенных признаков, дающих положительный эффект, и обладает признаками соответствия критерию «изобретательский уровень».
На чертеже изображено предлагаемое устройство для увлажнения воздуха. Устройство содержит цилиндрический корпус 1, соединенный с магистральным воздуховодом 2 через входной патрубок 3, в котором размещен створчатый клапан 4, рычаг 5 клапана 4 присоединен к исполнительному механизму, присоединенному электрически к регулятору расхода воздуха 7, к которому подключен датчик расхода 8. К корпусу 1 присоединен с помощью двух взаимно перпендикулярных стержней 9 переходной патрубок 10, вокруг которого закреплен поддон 11 с водой 12 и регулятором уровня воды 13. Корпус 1 охвачен кольцом 14 с внутренней резьбой 15. Внутри корпуса 1 установлена конфузорная вставка 16, вокруг которой размещен конусообразный шибер 17, к верхнему торцу которого прикреплены стержни 18, выходящие наружу из корпуса 1 через втулки 19 и снабженные шаровыми наконечниками 20. Между втулками 19 и шаровыми наконечниками 20 размещены цилиндрические пружины 21, примыкающие крайними витками к наконечникам 20 и втулкам 19. Шаровые наконечники 20 контактируют с нижней поверхностью кольца 14, которая выполнена так, чтобы та часть ее, которая находится в контакте с наконечниками 20, была перпендикулярна стержням 18. Боковая поверхность кольца 14 плотно контактирует с боковой поверхностью диска 22, на которой закреплена полоса 23 из фрикционного материала. Диск 22 закреплен на оси 24, скрепленной с валом 25 исполнительного механизма 26, соединенного электрически с регулятором относительной влажности воздуха 27, к которому подключен датчик температуры 28. К переходному патрубку 10 присоединен диффузорный патрубок 29, к которому присоединена воздухораспределительная полусферическая решетка 30. На минимальном расстоянии от этой решетки внутри нее размещена вторая полусферическая решетка 31, связанная с помощью стержней 32 и муфтой 33 с валом 34, проходящим через муфту 35, прикрепленную стержнями 36 к диффузору 29. На валу в переходном патрубке 10 закреплена крыльчатка 37. Вал 34 имеет возможность вращения (вместе с решеткой 31) в муфте 35. Исполнительные механизмы 6 и 26 крепятся к корпусу 1 с помощью кронштейнов 38 и 39 соответственно.
Устройство для увлажнения воздуха работает следующим образом. Настраивается регулятор уровня воды 13 в поддоне 11 так, чтобы между уровнем воды 12 в поддоне 11 и нижним краем корпуса 1 оставался зазор для прохода воздуха из помещения в корпус 1 и далее в переходной патрубок 10, затем подается вода из водопровода (не показан) в поддон 11; регулятор расхода воздуха 7 настраивается на заданный (необходимый) расход воздуха; регулятор относительной влажности воздуха 27 настраивается на заданный параметр. В магистральный воздуховод 2 подается воздух от вентилятора (не показан), который, проходя через входной патрубок 3 и далее, проходя через конфузорную вставку 16, несколько увеличивает свою скорость (за счет формы вставки 16) и приводит во вращение крыльчатку 37. В диффузорном патрубке 29 воздух немного теряет скорость. Крыльчатка вращается вместе с валом 34 и скрепленной с ним муфтой 33 и решеткой 31. Это приводит к образованию на выходе из устройства импульсных прерывистых струй, которые, распространяясь по помещению, быстро теряют скорость. Установленный на выходе из устройства датчик расхода воздуха 8 подает сигналы о величине расхода на регулятор расхода 7, который управляет работой створчатого клапана 4 с помощью исполнительного механизма 6, приоткрывающего либо прикрывающего створки клапана 4 до достижения заданного расхода воздуха. Выходящий из конфузорной вставки 16 воздух (с несколько увеличенной скоростью) создает разрежение между нижним краем вставки 16 и корпусом 1, что приводит к подсасыванию (эжектированию) воздуха из помещения через канал между корпусом 1, переходным патрубком 10 и конфузорной вставкой 16. Подсасываемый из помещения воздух проходит над поверхностью воды 12, залитой в поддон 11, забирает испаряющуюся с поверхности воды влагу и, пройдя через канал, подмешивается к воздуху, выходящему из конфузорной вставки 16. Количество подмешиваемого к основному потоку увлажненного воздуха, а следовательно, и относительная влажность основного потока регулируется автоматически при поступлении сигнала от датчика влажности 28 к регулятору 27, который подает команды исполнительному механизму 26 на вращение в ту или иную сторону. Вместе с валом 25 исполнительного механизма 26 вращается скрепленная с ним ось 24 и закрепленный на ней диск 22, который плотно примыкает своей боковой поверхностью к боковой поверхности кольца 14. При поступлении сигнала на уменьшение относительной влажности кольцо поворачивается по резьбе вокруг корпуса 1 (фрикционная полоса 22 обеспечивает лучшее сцепление с кольцом), при этом, перемещаясь по резьбе вниз, нижняя поверхность кольца 14 оказывает давление на примыкающие к ней шаровые наконечники 20 стержней 18, в результате надетые на стержни 18 цилиндрические пружины 21 перемещают вниз конусообразный шибер 17, уменьшая площадь канала для подсасываемого из помещения воздуха, при этом уменьшается количество подмешиваемого увлажненного воздуха к основному потоку, уменьшая его относительную влажность. При поступлении сигнала на увеличение относительной влажности вращение кольца 14 перемещает его вверх по корпусу, при этом под действием разжимающихся пружин 21 стержни перемещают конусообразный шибер 17 вверх, увеличивая площадь канала для подсасываемого увлажненного воздуха. За счет испарения уровень воды 12 в поддоне 11 уменьшается, что приводит к срабатыванию регулятора уровня 13, который подает сигнал на открытие водопровода (не показан) и на его закрытие при достижении водой заданного уровня.
Предлагаемое устройство является промышленно применимым, т.к. не содержит в себе элементов, которые представляют сложность при изготовлении и монтаже, а элементы автоматики (регуляторы, исполнительные механизмы и датчики) выпускаются промышленностью.
Предлагаемое устройство для увлажнения воздуха по принципу действия, обеспечиваемому новой совокупностью существенных признаков, позволяет осуществлять регулирование влажности воздуха на выходе из устройства и его расход с помощью средств автоматического регулирования, поддерживая параметры воздушной среды в помещении в автоматическом режиме, при этом обеспечивается и распределение воздуха, при котором воздушные струи быстро теряют свою скорость.