УВЛАЖНИТЕЛЬ И КАМЕРА УВЛАЖНЕНИЯ С НИМ

Группа полезных моделей относится к области вентиляторостроения, а именно, к устройствам для увлажнения воздуха и камерам увлажнения с таким устройством, и может использоваться как в виде самостоятельных изделий, так и в качестве комплектующих приточных камер (промышленных кондиционеров).
Из уровня техники известны устройства для увлажнения воздуха и камеры увлажнения с ними.
В авторском свидетельстве СССР №896333, F24F 6/00, дата публикации 07.01.1982 г., [1], представлено устройство для увлажнения воздуха, содержащее распылитель воздуха и форсунку подачи воды к нему, при этом распылитель содержит лопасти, изготовленные из воздухопроницаемого материала, например, сетки, и установлен перед вентилятором и на одном валу с ним. В канале за вентилятором, который выполнен вертикальным, установлен каплеуловитель. Недостатком изобретения [1] является установка распылителя и вентилятора на одном валу, что затрудняет регулирование заданных уровней влажности и производительности увлажнителя воздуха.
В Международной заявке №W02008/132278, МПК F24F 6/16, F24F 3/14, F24F 1/02, дата публикации 06.11.2008 г., [2], представлен увлажнитель, содержащий радиальное рабочее колесо, кинематически связанное с энергоприводом, и средство подачи воды в радиальное рабочее колесо. При этом радиальное рабочее колесо выполнено с назад загнутыми лопатками, а средство подачи воды содержит перфорированную трубу, размещенную внутри радиального рабочего колеса. Недостатком данного увлажнителя является недостаточно эффективное перемешивание капель с окружающим воздухом в связи с отсутствием взаимодействия образованных капель с набегающим воздушным потоком, а также дробление воды на недостаточно мелкие капли.
В патенте США №2294221, НПК 299/63, дата публикации 25.08.1942 г., [3], представлен увлажнитель, содержащий установленные на диске вперед загнутые лопатки и средство подачи воды на диск. Недостатком разбрызгивателя [3] является отсутствие спрямляющего аппарата, что не позволяет создавать достаточно мелкие капли.
В качестве наиболее близкого аналога увлажнителя принят увлажнитель по заявке [2]. В качестве наиболее близкого аналога камеры увлажнения принято авторское свидетельство [1].
Решаемой технической задачей является получение капель с малыми размерами и увеличение пути движения капель в воздухе. Технический результат состоит в повышении эффективности увлажнения воздуха.
Сущность заявленных полезных моделей состоит в следующем.
Увлажнитель, как и в наиболее близком аналоге [2], содержит радиальное рабочее колесо, кинематически связанное с энергоприводом, и средство подачи воды в радиальное рабочее колесо, но в отличие от наиболее близкого аналога [2], радиальное рабочее колесо выполнено с вперед загнутыми лопатками, средство подачи воды выполнено в виде форсунки, установленной перед входом в радиальное рабочее колесо, при этом увлажнитель оснащен спрямляющим аппаратом, выполненным в виде пластин, установленных на неподвижном диске.
Увлажнитель характеризуется тем, что спрямляющий аппарат расположен соосно радиальному рабочему колесу.
Увлажнитель характеризуется тем, что пластины спрямляющего аппарата установлены под углом 8°…10° относительно касательной к окружности и наклонены по высоте на угол 40°…45° от осевого направления.
Увлажнитель характеризуется тем, что перед входом в рабочее колесо увлажнителя установлен входной коллектор.
Камера увлажнения, как и в наиболее близком аналоге [1], содержит увлажнитель, корпус и каплеуловитель, увлажнитель содержит радиальное рабочее колесо и средство подачи воды, но в отличие от наиболее близкого аналога [1], радиальное рабочее колесо увлажнителя выполнено с вперед загнутыми лопатками, средство подачи воды выполнено в виде форсунки, установленной перед входом в радиальное рабочее колесо, при этом увлажнитель оснащен спрямляющим аппаратом, выполненным в виде пластин, установленных на неподвижном диске.
Камера увлажнения характеризуется тем, что корпус камеры увлажнения выполнен цилиндрической формы с окружностью в основании, причем длина корпуса составляет не менее 7,5 его диаметра.
Камера увлажнения характеризуется тем, что перед увлажнителем установлены пластины вихреобразователей.
При этом пластины вихреобразователей наклонены под углом 45 град. в направлении вращения радиального рабочего колеса увлажнителя.
Камера увлажнения характеризуется тем, что в корпусе увлажнителя установлен источник излучения ультрафиолетового спектра.
Группа полезных моделей поясняется чертежами.
На фиг.1 представлен продольный разрез увлажнителя.
На фиг.2 представлен продольный разрез увлажнителя с рабочим колесом с передним диском.
На фиг.3 представлен продольный разрез увлажнителя с рабочим колесом с передним диском и входным коллектором
На фиг.4 показан вид А на фиг.1.
На фиг.5 представлен продольный разрез камеры увлажнения.
На фиг.6 представлен разрез Б-Б на фиг.5.
На фиг.7 представлен продольный разрез элемента приточной камеры с камерой увлажнения.
Группа полезных моделей устроена следующим образом. Увлажнитель содержит радиальное рабочее колесо 1, кинематически связанное с энергоприводом, спрямляющий аппарат, и средство подачи воды в радиальное рабочее колесо 1. Радиальное рабочее колесо 1 содержит основной диск 2 и закрепленные на них вперед загнутые лопатки 3. Спрямляющий аппарат выполнен в виде пластин 4, установленных на неподвижном диске 5 с внешней стороны вперед загнутых лопаток 3. Неподвижный диск 5 установлен соосно рабочему колесу 1. Средство подачи воды содержит трубопровод 6, соединенный с источником воды (на фиг. не показано), и форсунку 7, установленную перед входом 8 в радиальное рабочее колесо 1. Радиальное рабочее колесо 1 может выполняться с передним диском 9, при этом вперед загнутые лопатки 3 расположены между основным 2 и передним 9 дисками и соединены с ними. Перед входом в радиальное рабочее колесо увлажнителя для улучшения аэродинамики может быть установлен входной коллектор 10, имеющий плавные обводы. Входной коллектор может устанавливаться на неподвижном диске посредством тяг 11. Для регулировки положения входного коллектора 10 относительно переднего диска 9 рабочего колеса 1 тяги 11 могут соединяться с входным коллектором 10 посредством пар гаек (на фиг. не показано).
В предпочтительном варианте выполнения в качестве энергопривода использован электродвигатель 12, спрямляющий аппарат расположен соосно радиальному рабочему колесу 1, пластины 4 спрямляющего аппарата установлены под углом α=8°…10° относительно касательной к окружности и наклонены по высоте на угол β=40°…45° от осевого направления. Форсунка 7 выполнена центробежной, с направлением закрутки против вращения радиального рабочего колеса 1, и установлена с возможностью перемещения вдоль оси радиального рабочего колеса 1, например, путем размещения форсунки 7 на каретке 13, оснащенной приводом для перемещения вдоль направляющих (на фиг. не показано). При использовании одной форсунки 7, она расположена на оси вращения радиального рабочего колеса 1.
Камера увлажнения содержит увлажнитель, корпус 14, каплеуловитель 15 со сливом 16 (фиг.5). Увлажнитель содержит радиальное рабочее колесо 1 с вперед загнутыми лопатками 3, спрямляющий аппарат и средство подачи воды, включающее форсунку 7, установленную перед входом 8 в радиальное рабочее колесо 1 с возможностью перемещения вдоль оси вращения радиального рабочего колеса 1. Корпус 14 камеры увлажнения выполнен цилиндрической формы с окружностью в основании, причем длина корпуса 14 составляет не менее 7,5 его диаметра. В корпусе 14 установлены пластины 17 вихреобразователей. В корпусе 14 установлен источник 18 излучения с ультрафиолетовым спектром.
Корпус 14 камеры увлажнения должен соединяться с другими агрегатами (например, корпусом вентилятора 19, фильтра 20 и т.п.с уплотнением, и в корпусе 14 должен быть предусмотрен небольшой уклон от входа в камеру увлажнения с сторону каплеуловителя 15, оснащенного сливом 16 или бачком (на фиг. не показан) для сбора отработанной воды. Электродвигатель 12 радиального рабочего колеса 1 должен быть примерно в 1,5 раза большей мощности, чем требуется для радиального рабочего колеса такого же диаметра, предназначенного для перемещения только воздуха.
В предпочтительном варианте выполнения камеры увлажнения соединенные с корпусом 14 пластины 17 вихреобразователей наклонены под углом 45 град. в направлении вращения радиального рабочего колеса 1 увлажнителя, направление вращения радиального рабочего колеса 1 совпадает с направлением вращения рабочего колеса 21 вентилятора 19, подающего воздух в камеру увлажнения.
Увлажнитель и камера увлажнения работают следующим образом. Увлажнение воздуха происходит при испарении с поверхности капель воды. Для повышения насыщения воздуха влагой капли должны быть мелкодисперсными и находиться в воздухе максимально долго. Этого можно добиться путем разбивания воды на мелкие капли и закручивания капель потоком воздуха для увеличения пути прохождения капель в камере увлажнения.
При подаче воды по трубопроводу 6 к форсунке 7 происходит распыл воды с достаточно большим диаметром капель. Конус распыла должен попадать на вход 8 радиального рабочего колеса 1. Для соответствия диаметра конуса распыла диаметру входа 8 радиального рабочего колеса 1 каретку 13 с установленной на ней форсункой 7 посредством привода перемещают вдоль направляющих (на фиг. не показано). При вращении радиальное рабочее колесо 1 с вперед загнутыми лопатками 3 образует мощное вихревое течение воздуха с сильной закруткой вокруг радиального рабочего колеса 1. За счет этого поток будет частично циркулировать через вход 8 в радиальное рабочее колесо 1. Для этого радиальное рабочее колесо 1 может быть дополнительно оснащен входным коллектором 10. Выполнение радиального рабочего колеса 1 с передним диском 9 увеличивает интенсивность вихревого движения. При прохождении через радиальное рабочее колесо 1 капли воды ускоряются и, попадая на вперед загнутые лопатки 3 радиального рабочего колеса 1 разбиваются на более мелкие. Капли воды, проходя через спрямляющий аппарат, частично пролетают его без контакта, частично ударяются о пластины 4 спрямляющего аппарата, дробятся, меняют направление на близкое к касательному и дополнительно сталкиваются с другими каплями. Пластины 4 одновременно исполняют функции спрямляющего аппарата для потока воздуха на выходе из радиального рабочего колеса 1, а также - функцию отбойников и распылителей капель воды, вылетающих из радиального рабочего колеса 1. Неподвижный диск 5 спрямляющего аппарата защищает электродвигатель 12 радиального рабочего колеса 1 от попадания в него воды.
Таким образом, возникает объемный, а не конусный факел мелких капель со значительной закруткой, капли висят в воздухе и уносятся воздушным потоком. При этом увеличивается размер (объем) факела, скорость движения капель и путь каждой капли. В результате обеспечивается насыщение воздуха водой в большей степени, чем в наиболее близком аналоге [2].
Увлажнитель, установленный в камере увлажнения, создает объемный факел мелких капель со значительной закруткой. Расположение рабочего колеса 21 вентилятора перед камерой увлажнения обеспечивает движение воздуха через нее. При этом воздух насыщается водой, причем благодаря закрутке мелких капель в объемном факеле распыла, происходит интенсивное испарение воды с поверхности капель и увлажнение воздуха. Цилиндрическая форма корпуса 14 камеры увлажнения является предпочтительной, поскольку обеспечивает закрутку воздуха и лучшее его увлажнение. Пластины 17 вихреобразователя воздушного потока за рабочим колесом 21 вентилятора дополнительно закручивают поток в камере увлажнения перед факелом мелких капель в сторону вращения рабочего колеса 21 вентилятора. В результате длина траектории капель увеличивается, что повышает насыщение воздуха водой.
Для увлажнения воздуха перед камерой увлажнения располагаю корпус вентилятора 19 и воздушного фильтра 20, между корпусами 14, 19 соответственно увлажнителя и вентилятора размещают уплотнитель (на фиг. не показан), и соединяют между собой корпуса 14, 19. При работе рабочего колеса 21 вентилятора воздух подается в камеру увлажнения, дополнительно закручивается пластинами 17 вихреобразователя, и перемешивается с каплями воды выбрасываемыми увлажнителем.
Как показали проведенные эксперименты, для получения наибольшей эффективности насыщения воздуха влагой, пластины 16 вихреобразователя целесообразно устанавливать под углом примерно 45° в направлении закрутки в самом корпусе 14 камеры увлажнения, пластины 4 спрямляющего аппарата радиального рабочего колеса 1 увлажнителя следует устанавливать примерно на угол α=8°…10° относительно касательной к окружности (фиг.4) и наклонять по высоте на угол β=40°…45° от осевого направления (фиг.3). Корпус 14 камеры увлажнения выполнен цилиндрическим с длиной, равной примерно 1,5 диаметрам корпуса 14. Диаметр корпуса 14 следует выбирать из условия обеспечения среднерасходной скорости в корпусе 14 камеры увлажнения при максимальных производи-тельностях не превышающей 2,0…2,5 м/с (предпочтительно - 2 м/с).
Не испарившиеся капли воды, двигающиеся вместе с воздухом, попадают на поверхность каплеуловителя 15, стекают в поддон и удаляются через слив 16 или стекают в бачок для отработанной воды (на фиг. не показано) для ее использования после очистки.
Для обеспечения обеззараживания воздуха в корпусе 14 камеры увлажнения устанавливается источник 18 излучения с ультрафиолетовым спектром.
Представленные в описании группы полезных моделей сведений достаточно для разработки и изготовления увлажнителя и камеры увлажнения.
ПЕРЕЧЕНЬ ПОЗИЦИЙ И ОБОЗНАЧЕНИЙ В ОПИСАНИИ ПОЛЕЗНЫХ МОДЕЛЕЙ «УВЛАЖНИТЕЛЬ И КАМЕРА УВЛАЖНЕНИЯ С НИМ»
1 - радиальное рабочее колесо увлажнителя;
2 - основной диск радиального рабочего колеса 1;
3 - вперед загнутые лопатки радиального рабочего колеса 1;
4 - пластина спрямляющего аппарата;
5 - неподвижный диск спрямляющего аппарата;
6 - трубопровод средства подачи воды;
7 - форсунка подачи воды;
8 - вход в радиальное рабочее колесо 1;
9 - передний диск радиального рабочего колеса 1;
10 - входной коллектор радиального рабочего колеса 1;
11 - тяги крепления входного коллектора 10 на неподвижном диске 5;
12 - электродвигатель;
13 - каретка для установки форсунки 7;
14 - корпус камеры увлажнения;
15 - каплеуловитель;
16 - слив воды из корпуса 14;
17 - пластины вихреобразователя камеры увлажнения;
18 - источник излучения в ультрафиолетовом спектре;
19 - корпус вентилятора;
20 - корпус воздушного фильтра;
21 - рабочее колесо вентилятора.