ВОЗДУШНЫЙ ФИЛЬТР
AIR FILTER

Область техники, к которой относится изобретение
Изобретение относится к усовершенствованному воздушному фильтру согласно ограничительной части пункта 1 формулы изобретения.
Уровень техники
Из опубликованной ранее европейской патентной заявки EP 2275187, автором которой является настоящий заявитель, известен воздушный фильтр, предназначенный для системы кондиционирования воздуха и содержащий дисковый фильтрующий элемент, а также приводной узел, предпочтительно - электрический двигатель, который соединяется с фильтрующим элементом для обеспечения его вращения. Фильтрующий элемент связан с вентиляционным трубопроводом, в частности установлен снаружи от отверстия вентиляционного трубопровода, на расстоянии от него и концентрично с вентиляционным трубопроводом. Воздух поступает в вентиляционный трубопровод через воздушный фильтр и указанное отверстие.
Проблема воздушного фильтра заключается в том, что вращающийся фильтрующий элемент возвращает основную часть загрязнений в воздух, вызывая, таким образом, их циркуляцию, например, в воздухе помещения.
Одним из вариантов решения этой проблемы является установка около воздушного фильтра сборного бака, в частности, описанного в вышеуказанной европейской патентной заявке. Это дает возможность собирать и удалять при помощи сборного бака жидкие каплеобразные загрязнения, однако мелкие твердые частицы завихряются в воздушных потоках сборного бака и фильтрующего элемента и снова распространяются в воздухе помещения. В худшем случае по меньшей мере часть отверстий фильтрующего элемента засоряется мелкими частицами загрязнений.
Раскрытие изобретения
Задачей изобретения является устранение недостатков, связанных, в частности, с вышеуказанным воздушным фильтром. Другой задачей изобретения является обеспечение нового усовершенствованного воздушного фильтра, при помощи которого воздух, подаваемый в систему вентиляции, можно эффективно очистить от мелких твердых частиц.
Усовершенствованный воздушный фильтр согласно изобретению отличается признаками, представленными в пункте 1 формулы изобретения. Предпочтительные варианты осуществления изобретения представлены в зависимых пунктах формулы изобретения.
Изобретение относится к воздушному фильтру, который предназначен для системы кондиционирования воздуха и содержит дисковый фильтрующий элемент и приводной узел, предпочтительно - электрический двигатель, который соединен с фильтрующим элементом для обеспечения его вращения, при этом указанный фильтрующий элемент установлен относительно вентиляционного трубопровода таким образом, что он расположен снаружи от отверстия вентиляционного трубопровода на первом расстоянии от него, концентрично с вентиляционным трубопроводом, при этом в указанный вентиляционный трубопровод через отверстия поступает воздух, очищенный воздушным фильтром. Согласно изобретению воздушный фильтр содержит также кольцевой буртик, который расположен снаружи от отверстия вентиляционного трубопровода на втором расстоянии от него, концентрично с вентиляционным трубопроводом.
В первом предпочтительном варианте осуществления изобретения один конец буртика имеет диаметр, который является равным или большим, чем диаметр вентиляционного трубопровода, в частности чем диаметр отверстия.
Во втором предпочтительном варианте осуществления изобретения буртик выполнен расширяющимся в направлении отверстия.
В третьем предпочтительном варианте осуществления изобретения буртик имеет форму усеченного конуса.
В четвертом предпочтительном варианте осуществления изобретения первое расстояние превышает второе расстояние, при этом фильтрующий элемент установлен внутри области/пространства, ограниченного буртиком.
Достоинством изобретения является эффективное удаление твердых частиц, в частности пыли, из отработанного воздуха. Изобретение является особенно эффективным в случае высокого содержания загрязнений, при этом воздушный фильтр не засоряется загрязнениями. Вместо этого они могут быть отведены от фильтрующего элемента вместе с воздушным потоком в радиальном направлении через зазор между буртиком и вентиляционным трубопроводом.
Другое достоинство изобретения заключается в том, что фильтрующий элемент может быть изготовлен из любого воздухопроницаемого фильтровального материала.
Еще одним достоинством изобретения является простота очистки воздушного фильтра.
Достоинством изобретения является также простая и легкая конструкция.
Краткое описание чертежей
Ниже приведено более подробное описание изобретения и его преимуществ со ссылками на прилагаемые чертежи, на которых представлены:
фиг. 1 - частичный поперечный разрез воздушного фильтра согласно изобретению, который соединяется с вентиляционным трубопроводом, и
фиг. 2 - частичный вид спереди в поперечном разрезе воздушного фильтра с фиг. 1.
Одинаковые детали обозначены на чертежах одинаковыми ссылочными номерами.
Осуществление изобретения
Предпочтительный воздушный фильтр для системы кондиционирования воздуха показан на фиг. 1. Воздушный фильтр 1 содержит дисковый фильтрующий элемент 2 и приводной узел 3, который соединяется с фильтрующим элементом 2 для обеспечения его вращения. Фильтрующий элемент 2 установлен в соединении с вентиляционным трубопроводом 4. В этом примере осуществления фильтрующий элемент 2 выполнен в виде перфорированной пластины 20.
В варианте осуществления, показанном на фиг. 1, приводной узел 3, предпочтительно представляющий собой электрический двигатель 31, имеет вращающийся вал 32, который присоединен к центральной части дискового фильтрующего элемента 2, в частности круглой перфорированной пластины 20. Приводной узел 3, перфорированная пластина 20 и, таким образом, весь воздушный фильтр 1 при помощи крепежных элементов 10 прикреплены к вентиляционному трубопроводу 4, предпочтительно - на центральной оси A-A вентиляционного трубопровода. При этом воздушный фильтр устанавливается концентрично с вентиляционным трубопроводом 4.
Фильтрующий элемент 2 воздушного фильтра 1, в частности перфорированная пластина 20, установлена в соединении с вентиляционным трубопроводом 4, в данном случае соединяется с отверстием 4a или с выходом вентиляционного трубопровода, при этом фильтрующий элемент расположен снаружи от отверстия 4a на небольшом расстоянии s от него таким образом, чтобы пространство или зазор 41, определяемый первым расстоянием s, в то же время был расположен между кромкой 4b выходного отверстия 4a и стеной w или аналогичной поверхностью. В этом иллюстративном варианте осуществления воздух должен отводиться из помещения при помощи вытяжного воздухопровода 4.
В одном предпочтительном варианте осуществления воздушный фильтр 1 содержит крепежные элементы 7, включающие первую крепежную втулку или трубку 71, в центре которой при помощи соответствующих рычагов 72, в частности четырех рычагов, имеющих сдвиг на 90 градусов относительно друг друга, прикреплена вторая крепежная втулка или трубка 73, внутри которой установлен и закреплен приводной узел 3, в частности электрический двигатель 31. Первая крепежная втулка 71 имеет диаметр, который позволяет расположить ее внутри вентиляционного трубопровода 4 и опереть на внутреннюю стенку вентиляционного трубопровода 4, к которой она может быть неподвижно прикреплена (а также отсоединена и освобождена, соответственно). В плоскости, перпендикулярной центральной оси A-A вентиляционного трубопровода 4 и направлению воздушного потока, рычаги 72 имеют относительно малую площадь поверхности и не противодействуют потоку, поэтому аэродинамическое сопротивление, создаваемое рычагами для воздушного потока в трубопроводе, является низким. Очевидно, что можно также использовать другие известные способы применения крепежных элементов 7.
Кроме того, воздушный фильтр 1 согласно изобретению содержит кольцевой буртик 5. Буртик 5 расположен снаружи от отверстия 4a вентиляционного трубопровода 4 на втором расстоянии k от отверстия 4a, или от плоскости отверстия, или стены, или какой-либо иной конструкции. Таким образом, между буртиком 5 и отверстием 4a вентиляционного трубопровода 4, в частности кромкой 4b отверстия, образуется кольцевой зазор 6, ширина которого равна указанному второму расстоянию k. Буртик 5 установлен в вентиляционном трубопроводе 4 концентрично, в частности, относительно отверстия 4a и, следовательно, фильтрующего элемента 2; 20. Поэтому вентиляционный трубопровод 4, в частности его отверстие, имеет центральную ось A-A, совпадающую с перпендикулярной центральной осью как фильтрующего элемента 2, в частности перфорированной пластины 20, так и буртика 5.
Буртик 5 имеет внутри свободное пространство 50 от центральной оси A-A до самого буртика. Сквозь это пространство 50 и вращающийся фильтрующий элемент 2; 20 воздух проходит из воздушного фильтра 1 в вентиляционный трубопровод 4 через его отверстие 4a и в то же время через зазор 6. Вращающийся фильтрующий элемент 2; 20 установлен в пространстве, образованном буртиком 5 и отверстием 4a.
В предпочтительном варианте осуществления изобретения буртик 5 выполнен расширяющимся от первого конца 51 ко второму концу 52 в направлении вентиляционного трубопровода 4, в частности в направлении отверстия 4a. Первый конец 51 буртика 5 имеет диаметр h1, меньший, чем диаметр b2 второго конца 52. Второй конец 52 буртика 5 расположен близко к отверстию 4a вентиляционного трубопровода, т.е. на втором расстоянии k от отверстия 4a или от плоскости, касательной к отверстию 4a. Соответственно, первый конец 51 буртика 5 удален от отверстия 4a на расстояние, которое представляет собой сумму ширины буртика le и второго расстояния k. При этом между вторым концом 52 буртика и отверстием 5a вентиляционного трубопровода или между соответствующей плоскостью и кромкой 4b отверстия образуется кольцевой зазор 6, ширина которого равна указанному второму расстоянию k.
В предпочтительном варианте осуществления изобретения второй конец 52 буртика 5 имеет диаметр h2, равный или больший диаметра b вентиляционного трубопровода 4, в частности диаметра отверстия 4a. Это позволяет получить кольцевой зазор 6 по периферии отверстия 4a, т.е. вдоль кромки 4b отверстия и снаружи от отверстия, при этом тангенциальный воздушный поток, создаваемый вращающимся фильтрующим элементом, будет, несомненно, направлен на выход из вентиляционного трубопровода 4, в частности из отверстия 4a.
В предпочтительном варианте осуществления изобретения буртик 5 имеет форму усеченного конуса.
В наиболее предпочтительном варианте осуществления изобретения фильтрующий элемент 2; 20 и буртик 5 расположены относительно друг друга таким образом, чтобы расстояние от фильтрующего элемента 2; 20 до отверстия 4a, т.е. первое расстояние s, было большим, чем расстояние от буртика до отверстия 4a, т.е. чем второе расстояние k. В результате этого фильтрующий элемент 2; 20 расположен в пространстве 50, ограниченном буртиком 5, т.е. внутри буртика 5.
В принципе воздушный фильтр 1 функционирует следующим образом. Фильтрующий элемент 2, в частности перфорированная пластина 20, при помощи приводного узла 3, в частности электрического двигателя 31, приводится во вращение с большой скоростью, например 500-3000 об/мин, при этом в случае одновременно работающей системы вентиляции воздух проходит через отверстия фильтрующего элемента 2 в вентиляционный трубопровод 4, и в то же время воздух через зазор 6 выходит из воздушного фильтра. Переносимые по воздуху загрязнения, например частицы, сталкиваются с кромками отверстий 23 вращающегося фильтрующего элемента 2 или с воздушной подушкой, создаваемой вращающимся фильтрующим элементом. Воздушная подушка, создаваемая вращающимся фильтрующим элементом, состоит из тангенциального воздушного потока tv (см. фиг. 2), с которым загрязнения под действием центробежной силы радиально перемещаются к периферии 22 фильтрующего элемента 2 и отбрасываются через зазор 6 от фильтрующего элемента. Поскольку тангенциальный воздушный поток, который возникает при вращении фильтрующего элемента 2, в частности, перфорированной пластины 20, вблизи периферии фильтрующего элемента 2 или в пределах пространства 41, является более мощным, чем обходной поток iv, создаваемый всасыванием отработанного воздуха в этой конкретной области, результатом будет являться уплотняющий поток в периферийной области вращающегося фильтрующего элемента 2, предотвращающий поступление обходного потока неочищенного воздуха через зазор 41 в вытяжной воздухопровод 4. Таким образом, не допускается попадание загрязнений за фильтрующий элемент 2; 20 и в вентиляционный трубопровод 4. С другой стороны, загрязнения - по меньшей мере часть из них - сцепляются с фильтрующим элементом и накапливаются на нем, поэтому их необходимо периодически удалять.
Что касается воздушного потока, входящего через отверстие в первом конце 51 буртика 5, то часть общего воздушного потока, проходящая через зазор 6, составляет порядка 5-20%, в то время как остальные 95-80% проходят через фильтрующий элемент 2; 20 и в очищенном виде перемещаются по вентиляционному трубопроводу 4.
Буртик 5 оказывает влияние на тангенциальный воздушный поток tv вращающегося фильтрующего элемента 2; 20. При помощи буртика 5 воздушный поток tv и загрязнения, содержащиеся в нем, например твердые и легкие частицы, выводятся из воздушного фильтра 1 по кольцевому зазору 6 между буртиком и поверхностью здания, в частности поверхностью стены или крыши, совпадающей по направлению с отверстием 4a.
Поскольку фильтрующий элемент 2; 20 расположен в пространстве 50, ограниченном буртиком 5, т.е. внутри буртика 5, тангенциальный воздушный поток, создаваемый вращающимся фильтрующим элементом 2; 20, и загрязнения, возможно, содержащиеся в нем, направляются буртиком 5 в кольцевой зазор 6 и далее выводятся из воздушного фильтра 1.
В представленных выше вариантах осуществления изобретения, важно предотвратить доступ мелких частиц загрязнений, например частиц класса крупности 0,1-10 мкм, в вентиляционный трубопровод. В соответствии с этим воздушный фильтр 1 устанавливается, например, в воздухозаборнике на входе воздухопровода снаружи здания, при этом важно эффективно и немедленно удалять загрязнения в непосредственной близости от воздушного фильтра. Следует отметить, что даже при высоком содержании частиц, например частиц пыли, воздушный фильтр не будет засоряться, поскольку частицы имеют четко определенный маршрут выхода наружу из воздушного фильтра через кольцевой зазор 6, например, во внешнее пространство. Кроме того, воздушный поток, выходящий через зазор 6 из воздушного фильтра, является сильным и поэтому уносит с собой легкие и твердые частицы, предпочтительно - далеко от воздушного фильтра. Если воздушный фильтр представляет собой закрытый блок, он подвержен засорениям большим количеством частиц.
В альтернативном предпочтительном варианте осуществления изобретения кольцевой зазор 6 соединяется с соответствующим коллекторным каналом, который, в свою очередь, соединяется со сборником частиц или аналогичной ловушкой частиц. Коллекторный канал может содержать, например, кольцевой канал, расположенный вокруг зазора 6, и дополнительный канал, соединенный с кольцевым каналом и включающий сборник частиц, который наиболее предпочтительно является простым для замены и/или очистки.
В предпочтительном варианте осуществления изобретения, перфорированная пластина 20 представляет собой прямолинейную панель 21 постоянной толщины. Ее периферия 22 является круглой и снабжена отверстиями 23. Перфорированная пластина имеет отверстия 23, наиболее предпочтительно расположенные на панели 21 в области 231, которая ограничена радиусами R, r (см. фиг. 2), при этом радиус R меньше, чем радиус a/2 панели (a = диаметр перфорированной пластины). Первый радиус составляет, например, порядка 70-90% диаметра панели, а второй радиус, например, 10-20% диаметра а панели.
В предпочтительном варианте осуществления изобретения перфорированная пластина 20 изготавливается из металла, в частности из листовой нержавеющей стали. Альтернативно этому перфорированная пластина может быть изготовлена, например, из алюминиевого листа. Следует отметить, что другие обычно применяемые металлы и/или металлические сплавы также могут быть использованы. Кроме того, следует отметить, что для изготовления перфорированной пластины также могут быть использованы другие твердые, предпочтительно гибкие, материалы, в частности такие пластмассы, как акрил и поликарбонат.
В целом перфорированная пластина 20, образующая фильтрующий элемент 2, может быть использована различными способами. Форма, размер, количество и расположение отверстий в перфорированной пластине 20 могут изменяться, так же как отношение диаметров перфорированной пластины и отверстий, в зависимости от конкретного применения. Различные варианты конфигураций перфорированной пластины описаны в европейской патентной заявке EP 2275187, автором которой является настоящий заявитель.
В предпочтительном варианте осуществления изобретения дисковый фильтрующий элемент 2 выполнен из воздухопроницаемого жесткого материала. Проницаемость для воздуха обеспечивается наличием в материале мелких структурных отверстий, т.е. отверстий, который имеют диаметр в пределах, например, от 10 мкм до 10 мм, при этом количество отверстий является достаточным для того, чтобы не создавать большую разность давлений между сторонами фильтрующего элемента во время работы воздушного фильтра. Примерами материалов для фильтрующего элемента являются, в частности, плотная металлическая или пластмассовая сетка и фильтровальная ткань или т.п.
Изобретение не ограничено только вышеописанными примерами вариантов осуществления, напротив, возможно множество видоизменений в пределах концепции изобретения, которая определяется формулой изобретения.