КОНДИЦИОНЕР И ТРУБЧАТО-ПЛАСТИНЧАТЫЙ УВЛАЖНИТЕЛЬ ДЛЯ НЕГО

Группа полезных моделей относится к устройствам для обработки воздуха путем его увлажнения, охлаждения и очистки, а также к агрегатам для увлажнения, охлаждения и очистки воздуха, и может быть использовано для обработки воздуха в жилых и производственных помещениях.
Из уровня техники известны устройства для обработки воздуха и их агрегаты для увлажнения, охлаждения и очистки воздуха.
Из описания к авторскому свидетельству СССР №484366, МПК F24F 6/04, дата публикации 15.09.1975 г, [1], известно устройство для обработки воздуха, содержащее корпус, установленное в корпусе рабочее колесо и увлажнитель, рабочее колесо оснащено приводом для соединения с двигателем, увлажнитель содержит нижний бачок для воды, патрубок для подачи воды, испарительные пластины из гигроскопического материала, размещенные с образованием между ними воздушных каналов, рабочее колесо для подачи воздуха в каналы между гигроскопичными пластинами.
В устройстве, представленном в изобретении [1], испарительные пластины расположены вертикально, а рабочее колесо находится внизу, и, кроме того, отсутствует сливной патрубок. Это является недостатком устройства для обработки воздуха, поскольку ограничивает площадь соприкосновения воздуха с поверхностью испарительных пластин, определяемую высотой капиллярного поднятия жидкости.
Устройство для обработки воздуха представленном в изобретении [1], принято за наиболее близкий аналог заявленного кондиционера.
Из описания изобретения к авторскому свидетельству СССР №1706899, МПК В60Н 3/04, F24F 6/02, F28B 5/00, дата публикации 23.01.1992 г, [2], известен увлажнитель, содержащий корпус с верхним и нижним
бачками, оснащенных патрубками для соединения с коллектором подачи и слива воды, и соединенных между собой боковинами, в корпусе установлены испарительные пластины. Известный из описания изобретения [2] увлажнитель принят за наиболее близкий аналог заявленного увлажнителя.
Техническим результатом группы полезных моделей является повышение эффективности обработки воздуха путем его увлажнения, очистки и охлаждения с использованием только вентилятора и увлажнителя, вместе образующих кондиционер.
Раскрытие группы полезных моделей.
Устройство для обработки воздуха (далее - кондиционер), как и в наиболее близком аналоге [1], содержит корпус, установленное в корпусе рабочее колесо и увлажнитель, рабочее колесо оснащено приводом для соединения с двигателем, увлажнитель содержит нижний бачок для воды, патрубок для подачи воды, испарительные пластины из гигроскопического материала, размещенные с образованием между ними воздушных каналов, но в отличие от наиболее близкого аналога, увлажнитель дополнительно оснащен верхним бачком, патрубок для подачи воды размещен в верхнем бачке, патрубок для слива воды - в нижнем бачке, в днищах верхнего и нижнего бачков выполнены дренажные отверстия, испарительные пластины выполнены с дренажными отверстиями и соединены с бачками посредством шпилек, проходящих через дренажные отверстия в их днищах, при этом испарительные пластины относительно шпилек расположены под углом, равным или близким к 90 градусам.
Кондиционер характеризуется тем, что испарительные пластины выполнены с рифлением в виде цилиндрических поверхностей и площадок, толщина которых превосходит толщину испарительной пластины, а размеры площадок больше размеров дренажных отверстий, расположенных на концевых участках испарительной пластины.
Кондиционер характеризуется тем, что в корпусе установлено несколько увлажнителей, верхние бачки которых соединены с подающим
коллектором, а штуцеры нижних бачков - со сливным коллектором, подающий коллектор соединен с источником чистой воды и оснащен устройством для подачи воды.
При этом источником чистой воды выполнен в виде резервуара, расположенного выше уровня самого верхнего бачка увлажнителя.
Кроме того, источник чистой воды выполнен в виде резервуара, а устройство для подачи воды в виде насоса, установленного в подающем коллекторе.
Кондиционер характеризуется также тем, что в корпусе установлено несколько увлажнителей, и каждый из увлажнителей оснащен собственным рабочим колесом.
Увлажнитель, как и в наиболее близком аналоге [1], содержит корпус с верхним и нижним бачками, оснащенных патрубами для соединения с коллекторами подачи и слива воды, и соединенных между собой боковинами, в корпусе установлены испарительные пластины с образованием воздушных каналов между ними, но в отличие от наиболее близкого аналога аналоге [1], в днищах верхнего и нижнего бачков выполнены дренажные отверстия, испарительные пластины выполнены с дренажными отверстиями, расположенными соосно дренажным отверстиям в днищах и соединенными с бачками посредством проходящих через дренажные отверстия шпилек, причем количество шпилек меньше, чем количество дренажных отверстий, испарительные пластины выполнены с рифлением в виде цилиндрических поверхностей и площадок, толщина которых превосходит толщину испарительной пластины, а размеры площадок больше размеров дренажных отверстий.
Увлажнитель характеризуется тем, что испарительные пластины расположены перпендикулярно шпилькам.
При этом рифление на пластине расположены на одной стороне, а высота рифлений на концевых и средних участках одинаковая.
Увлажнитель характеризуется тем, что дренажные отверстия выполнены на концевых участках испарительных пластин.
Увлажнитель характеризуется тем, что испарительные пластины собраны в пакеты, соседние пакеты соединены между собой шпильками, при этом испарительные пластины в соседних пакетах установлены с рифлениями, расположенными на противоположных поверхностях пластины.
Увлажнитель характеризуется тем, что шпильки выполнены в виде трубок, торцы трубок расположены над днищем верхнего бачка.
Увлажнитель характеризуется тем, что в дренажных отверстиях установлены жгуты из гигроскопичного, например хлопчато-бумажного, материала.
Увлажнитель характеризуется тем, что на днище верхнего бачка установлены перегородки.
Увлажнитель характеризуется тем, что к подающему коллектору подсоединено несколько увлажнителей, выходной коллектор каждого из увлажнителей соединен с отводящим коллектором.
Группа полезных моделей поясняется чертежами.
На фиг.1 представлен продольный разрез кондиционера.
На фиг.2 показана испарительная пластина при виде сбоку.
На фиг.3 показан выносной элемент А на фиг.2.
На фиг.4 показан продольный разрез кондиционера, оснащенного несколькими увлажнителями.
На фиг.5 показан продольный разрез кондиционера, оснащенного несколькими увлажнителями с собственными рабочими колесами.
На фиг.6 показан общий вид увлажнителя.
На фиг.7 показана схема технологического членения увлажнителя.
На фиг.8 показана схема блочного увлажнителя.
На фиг.9 показан график зависимости температуры и относительной влажности на входе и выходе кондиционера (и увлажнителя) от скорости проходящего через него воздуха.
На фиг.10 показан график зависимости аэродинамического сопротивления увлажнителя от расхода проходящего через него воздуха.
Реализация группы полезных моделей.
Кондиционер, как показано на фиг.1, содержит корпус 1, установленное в нем рабочее колесо 2 и увлажнитель 3. Рабочее колесо 2 оснащено приводом (например, втулкой, ременной передачей и п.т., на фиг. не показано) для соединения с двигателем 4, и может выполняться радиальным, осевым и других типов. Увлажнитель 3 содержит верхний 5 и нижний 6 бачки для воды с патрубки соответственно 7 и 8 для подачи и слива воды, испарительные пластины 9 из гигроскопического материала, например, микопласта, размещенные с образованием между ними воздушных каналов 10. В днищах 11 и 12 соответственно верхнего 5 и нижнего 6 бачков выполнены дренажные отверстия 13. Испарительные пластины 9 также выполнены с дренажными отверстиями 14. Испарительные пластины 9 соединены с бачками 5 и 6 посредством шпилек 15. Шпильки 15 могут соединяться с днищами 11 и 12 бачков 5 и 6 посредством опорных пластин 16 и резьбового соединения, включающего резьбу на концах шпилек (на фиг. не обозначено), шайбы 17 и гайки 18, или иным образом. Благодаря такому соединению испарительные пластины 9 могут устанавливаться относительно шпилек 15 под углом, равным или близким к 90 градусам.
Испарительные пластины 9 выполнены с рифлением в виде цилиндрических поверхностей 19 и площадок 20, толщина которых превосходит толщину испарительной пластины 9, а размеры площадок 20 больше размеров (например, диаметра) дренажных отверстий 14 (фиг.2, 3). При этом шпильки 15 целесообразно располагать на концевых участках испарительных пластин 9.
Кондиционер может выполняться, как показано на фиг.4, с несколькими увлажнителями 3, установленными в корпусе 1, и одним рабочим колесом 2. В этом случае кондиционер дополнительно оснащается подающим 21 и сливным 22 коллекторами, соединенными соответственно с
патрубками 7 и 8 верхнего 5 и нижнего 6 бачков. При этом подающий коллектор 21 соединен с источником чистой воды и оснащен устройством для подачи воды. Источник чистой воды может выполняться в виде резервуара 23. При расположении резервуара 23 выше самого верхнего бачка 5 увлажнителя (фиг.4) вода самотеком подается в верхние бачки 5. При другой установке резервуара 23 устройство для подачи воды выполняется в виде насоса 24, установленного в подающем коллекторе 21.
Кондиционер может выполняться, как показано на фиг.5, в виде соединенных между собой или с корпусом 1 нескольких увлажнителей 3, при этом каждый из увлажнителей 3 оснащен собственным рабочим колесом 2.
Увлажнитель для кондиционера, общий вид которого представлен на фиг.6, содержит корпус 25, образованный верхним 5 и нижним 6 бачками, соединенными между собой боковинами 26, и установленные в корпусе испарительные пластины 9 с дренажными отверстиями 14. Верхний 5 и нижний 6 бачки, как показано на фиг.7, выполнены соответственно с днищами 11 и 12, крышками 27 и 28, подающим 7 и сливным 8 патрубками. В днищах 11 и 12 бачков 5 и 6 выполнены дренажные отверстия 13. Испарительные пластины 9 установлены таким образом, что их дренажные отверстия 14 расположены соосно с дренажными отверстиями 13 в днищах 11 и 12 бачков 5 и 6, а через часть отверстий 13 и 14 проходят шпильки 15, соединенные с днищами 11 и 12 бачков 5 и 6. Шпильки 15 могут соединяться с днищами 11 и 12 как неразъемным, так и разъеным соединением. При выполнении соединения разъемным, например, резьбовым, на концах шпилек нарезана резьба (на фиг. не показана), шпильки проходят через опорные пластины 16, выполненные с дренажными отверстиями (на фиг. не обозначены), соосными дренажным отверстиям 13, и на шпильки 15 завернуты гайки 18, опирающиеся на шайбы 17. Испарительные пластины 9 выполнены с рифлением в виде цилиндрических поверхностей 19 и площадок 20, толщина которых превосходит толщину испарительной
пластины 9, а размеры больше размеров дренажных отверстий 13 и 14 (фиг.2, 3).
Испарительные пластины 9 относительно шпилек 15 могут располагаться перпендикулярно или под углом, близким к 90 градусов, и выполнением дренажных отверстий 14 на концевых участках испарительных пластин 9 (фиг.7).
Испарительные пластины 9 могут выполняться в виде пакетов, при этом соседние пакеты. Через часть совмещенных дренажных отверстий 14 соседних испарительных пластин 9 проходят шпильки 15, соединяющие испарительные пластины 9 между собой и с днищами 11 и 12 бачков 5 и 6 корпуса 25. Рифление на испарительных пластинах 9, расположенных в соседних пакетах, выполнено с разных сторон. При одинаковой высоте рифлений это позволяет образовывать сквозные каналы между испарительными пластинами 9, а благодаря соприкосновению рифлений и другой стороной вышележащих испарительных пластин 9 повышается жесткость корпуса 25 увлажнителя 3. Место стыка соседних пакетов испарительных пластин 9 закрываются, например, посредством пайки, приклеивания полос 29 и другим образом (фиг.6).
Шпильки 15 увлажнителя могут выполняться в виде трубок, торцы которых расположены над днищем 11 верхнего бачка 5. Для более равномерного распределения воды по поверхности испарительных пластин через дренажные отверстия 13 и 14 могут протягиваться жгуты из гигроскопичного, например хлопчато-бумажного, материала (на фиг. не показано), а на днище 11 верхнего бачка 5 могут устанавливаться перегородки, в качестве которых могут использоваться опорные пластины 16.
Увлажнители можно объединять между собой, образуя модульный увлажнитель. При этом, как показано на фиг.8, такой модульный увлажнитель оснащается подающим 21 и сливным 22 коллекторами, соединенными соответственно с подающими 7 и сливными 8 патрубками,
подающий патрубок соединен с источником, например, резервуаром 23 чистой воды. Резервуар 23 чистой воды может располагаться выше верхнего ряда модулей увлажнителей, и чистая вода подается в верхние бачки 5 и 6 самотеком. При другом расположении резервуара 23 чистой воды в подающий коллектор 21 встраивается насос 24.
Кондиционер и увлажнитель работают следующим образом.
Через входной патрубок 7 чистая вода подается в верхний бачок 5, и через дренажные отверстия 13 и 14 попадает на поверхность испарительных пластин 9 и растекается по ней. Проходящий через воздушные каналы 10 воздух, нагнетаемый рабочим колесо 2, насыщается парами воды. При этом воздух охлаждается, а находящаяся в нем пыль оседает в водяной пленке на испарительных пластинах 9. Неиспарившаяся вода вместе с осевшей в ней пылью через дренажные отверстия 14 стекает в нижний бачок 6 и удаляется через выходной патрубок 8.
При расположении поверхности площадки 20 испарительной пластины 14 по отношению к шпилькам 15 под углом, близким к 90 градусам, вода быстрее распространяется по поверхности испарительной пластины 9, что увеличивает расход чистой воды и способствует более интенсивному ее испарению и более высокой фильтрации воздуха. При расположении испарительных пластин 9 перпендикулярно шпилькам 15 снижается расход чистой воды.
Достижение технического результата, а именно, обеспечение увлажнения, охлаждения и очистки воздуха, подтверждено экспериментально. Увлажнение и охлаждение воздуха при прохождении через увлажнитель при высокой и низкой температуре продемонстрировано на графике на фиг.9. При прохождении воздуха через увлажнитель 3 воздух не только насыщается парами воды, но и изменяет свою температуру, причем разница между влажностью и температурой на входе и выходе из кондиционера (или увлажнителя) изменяется с ростом скорости течения Va (а следовательно, и расхода L) проходящего через увлажнитель воздуха.
Экспериментально установлено, что при прохождении через увлажнитель 3 воздух не только увлажняется, но и очищается, причем степень очистки близка к степени очистки воздуха, проходящего через сухой фильтр из гофрированного фильтрующего материала (карманный фильтр), что подтверждается нижеприведенными результатами эксперимента:
Параметры эксперимента
Единица измерения
Карманный фильтр
Предлагаемый увлажнитель
Расход при испытании
L, куб.м/час
700
700
Аэродинамическое сопротивление
ΔP, Пa
34
80
Масса пыли
грамм
104,5
95,19
Масса абсолютная фильтра
грамм
19,884
20,131
Масса абсолютная фильтра после испытаний
грамм
41,507
40,311
Масса пыли проскочившей
грамм
41,507-19,884=21,623
40,311-20,131=20,180
Коэффициент проскока
%
21,623/104,5=20,8%
20,180/95,19=21,2%
Аэродинамическое сопротивление воздуха (или потери напора), проходящего через увлажнитель 3, выше по сравнению с сухим карманным фильтром из тканного материала. Представленные на фиг.10 потери напора проходящего через заявленный увлажнитель воздуха, по всей видимости, не будут превышать потери напора при прохождении воздуха через последовательно расположенные карманный фильтр, увлажнитель и охладитель.
Таким образом, представленные в заявке кондиционер и увлажнитель обеспечивают как увлажнение, так и охлаждение и очистку воздуха.
Полнота раскрытия представленных в описании полезной модели кондиционера и используемого в нем увлажнителя позволяет изготовить их на любом специализированном предприятии. При этом увлажнитель может изготавливаться в качестве изделия, которое может использоваться и в других, кроме представленного в описании кондиционера, устройствах для обработки воздуха.
Перечень позиций и обозначений к описанию группы полезных моделей «Кондиционер и трубчато-пластинчатого увлажнитель для него»
1 - корпус кондиционера;
2 - рабочее колесо;
3 - увлажнитель;
4 - двигатель рабочего колеса 2;
5 - верхний бачок;
6 - нижний бачок;
7 - входной штуцер;
8 - выходной штуцер;
9 - испарительная пластина;
10 - воздушные каналы между испарительными пластинами 9;
11 - днище верхнего бачка 5;
12 - днище нижнего бачка 6;
13 - дренажные отверстия в днищах 11 и 12 бачков 5 и 6;
14 - дренажные отверстия в испарительной пластине 8;
15 - шпилька;
16 - опорная пластина;
17 - шайба;
18 - гайка;
19 - рифление на поверхности испарительной пластины 8 в виде цилиндрических поверхностей;
20 - рифление на поверхности испарительной пластины 8 в виде площадок;
21 - подающий коллектор;
22 - сливной коллектор;
23 - резервуар чистой воды;
24 - насос;
25 - корпус увлажнителя;
26 - боковины корпуса 25;
27 - крышка верхнего бачка 5;
28 - крышка нижнего бачка 6;
29 - полосы, расположенные в местах соединения соседних пакетов фильтрующих пластин 9.
ВХ
φ - влажность воздуха на входе в кондиционер;
ВЫХ
φ - влажность воздуха на выходе их кондиционера;
ВХ
t - температура воздуха на входе в кондиционер;
ВЫХ
t - температура воздуха на выходе их кондиционера;
Va, м/сек - скорость течения воздуха через увлажнитель;
L, куб.м/час - расход воздуха, проходящего через увлажнитель;
ΔР, Па - аэродинамическое сопротивление (или потери напора) увлажнителя в рабочем состоянии.