Гидроаэроионизатор

Полезная модель относится к устройствам медицинской и бытовой техники, и предназначена для улучшения аэроионного состава воздуха в помещении.
Известно устройство для гидроаэроионизации ГИ-59, в котором используется эффект образования гидроаэроионов за счет механического дробления частиц воды. В нем вода из вращающегося конуса отбрасывается на распылитель, где раздробляется на мельчайшие капли. При этом образуются гидроаэроионов, выносящиеся потоком воздуха из устройства через выходные отверстия. Устройство, использующее высокоскоростной электрический двигатель, создает шум и значительно увеличивает влажность воздуха. Концентрацией отрицательных и положительных гидроаэроионов нельзя управлять («Аэроионизация и гидроаэроионизация в медицине». Материалы всесоюзной конференции по аэро- и гидроаэроионизации, Ташкент, 25-29 мая 1960 г. Ташкент-1962, стр.279).
Известно лабораторное устройство для ионизации воздуха помещений [патент RU № 79785, МПК A61N 1/00, опубл. 20.01.2009], содержащее погруженный в жидкость генератор пузырьков воздуха из тонкопористого керамического материала, на который подается  воздух из компрессора с регулируемым давлением, работающее путем использования баллоэлектрического эффекта, причем, микроразделение зарядов гидрозолей осуществляется путем самопроизвольного разрушения барботажных пузырьков на границе раздела жидкость – газ, при котором с мелкими каплями от поверхности воды отделяется часть двойного электрического слоя, существенно отличающаяся ионным составом от состава объемной жидкости, причем, чем мельче капли аэрозоля, тем более выражен эффект микроразделения зарядов капель.
Однако названные устройства имеют следующие недостатки:
1 – Устройства имеют малую производительность и не эффективны для больших помещений.
2 – Неудобны в обращении, так как требуют наличия автономного  насоса, нагнетающего воздух в воду через специальные пористые пластинки в основании сосуда с жидкостью.
3 - При большом расходе воздуха осуществляется барботаж крупными пузырями, и выбрасываются более крупные капли, при которых баллоэлектрический эффект значительно ограничивается.
Задача: достижение высокой производительности устройства с одновременной высокой униполярностью гидрозоля и, как следствие, наибольшим приближением качества, получаемой воздушной среды к гигиеническим требованиям.
Технический результат: максимальная степень диспергирования воды в воздухе с целью реализации баллоэлектрического эффекта (микроразделения зарядов путем дробления капель и одновременного формирования вторичных из тонкой части двойного электрического слоя, характеризующегося разделением зарядов, причем отрицательные заряды ориентированы в сторону воздушной фазы).
Технический результат достигается за счет того, что идроаэроионизатор включает корпус в виде ванны с крышкой и окнами, электропривод, центробежный насос, диски, трубки, отражатели-распылители.
Особенность данного устройства состоит в том, что отражатели-распылители расположены нормально к траекториям первичных капель, отрываемых от дисков в касательном, к краю последних, направлении.
Другая особенность данного устройства состоит в том, что в качестве электропривода установлен асинхронный двигатель.
Еще одна особенность данного устройства состоит в том, что трубки выполнены из изоляционного материала.
На фиг.1 представлен гидроаэроионизатор.
На фиг.2 представлена схема расположения отражателей-распылителей.
Предлагаемое устройство включает корпус 1 в виде ванны 2 с крышкой и окнами, электропривод 3 с центробежным насосом 4 и дисками 5 на общей оси, трубки 6 для подачи воды из центробежного насоса 4 на диски 5, отражатели-распылители 7 на кольцевом выступе 8 внутри корпуса 1.
Сущность полезной модели заключается в том, что гидроаэроионизатор работает с использованием баллоэлектрического эффекта, наблюдающегося при распылении воды (фонтаны, водопады, морские брызги).
Гидроаэроионизатор включает корпус 1 в виде ванны 2 с крышкой и окнами, электропривод 3 с центробежным насосом 4, диски 5, трубки 6, отражатели-распылители 7. Особенностью устройства является то, что отражатели-распылители 7 расположены нормально к траекториям первичных капель, отрываемых от дисков 5 в касательном, к краю последних, направлении. Также тем, что в качестве электропривода 3 установлен асинхронный двигатель, а трубки 6 выполнены из изоляционного материала.
Диски 5 в области близкой к оси имеют углубления.
Устройство работает следующим образом.
Технически в предлагаемой полезной модели распыление воды осуществляется в 4 этапа: 1- капли из трубок 6, падающие на диски 5, 2 – пленки воды на диске 5 (пленки и капли не показываются), 3 - капли, отрываемые от дисков 5 под действием центробежных сил (первичные), 4 - капли – результат дробления первичных капель при падении их на отражатели-распылители 7.
Центробежный насос 4 подает воду через трубки 6 на диски 5. Вода накапливается в углублениях вблизи оси дисков 5, а при быстром вращении диска 5 растекается в виде пленок по поверхности дисков 5 и вытесняется к их краю. Под действием центробежных сил от краев дисков 5 отрываются отдельные капли (первичные) и движутся по касательной к отражателям-распылителям 7, расположенным нормально к траекториям первичных капель (фиг. 2). При таком расположении эффект распыления максимален. Также максимален и баллоэлектрический эффект, результатом которого является поток ионизированного гидрозоля.
Воздух в устройство подается через отверстие «вход» в крышке корпуса 1, затем, увлекая ионизированный гидрозоль, выходит в среду помещения через отверстие «выход».
Примечание: наибольший эффект дробления капель достигается при падении первичных (отрываемых от диска 5) перпендикулярно к поверхности отражателей-распылителей 7. Фиг. 2 поясняет траектории капель после отрыва от диска 5 до момента удара об отражетели-распылители 7.
Нетрудно видеть, что размер отражетеля-распылителя 7 (b) можно вычислить по формуле:
<mrow><mi>b</mi><mo>=</mo><mn>2</mn><mi>l</mi><mo>⋅</mo><mi>t</mi><mi>g</mi><mfrac><mrow><msub><mi>α</mi><mn>2</mn></msub></mrow><mn>2</mn></mfrac></mrow>
,
где: l- длина пути капли от точки отрыва на диске 5 до точки расположения отражателя-распылителя 7 на кольцевом выступе вычисляется по формуле:
<mrow><mi>l</mi><mo>=</mo><msqrt><mrow><msubsup><mi>R</mi><mn>2</mn><mn>2</mn></msubsup><mo>−</mo><msubsup><mi>R</mi><mn>1</mn><mn>2</mn></msubsup></mrow></msqrt></mrow>
,
таким образом
<mrow><mi>b</mi><mo>=</mo><mn>2</mn><msqrt><mrow><msubsup><mi>R</mi><mn>2</mn><mn>2</mn></msubsup><mo>−</mo><msubsup><mi>R</mi><mn>1</mn><mn>2</mn></msubsup></mrow></msqrt><mo>⋅</mo><mi>t</mi><mi>g</mi><mfrac><mrow><msub><mi>α</mi><mn>2</mn></msub></mrow><mn>2</mn></mfrac></mrow>
,
где:
1
R- радиус диска,
2
R- радиус кольцевого выступа,
2
α- угол рассеяния первичных капель при отрыве от отдельной точки на краю диска 5,
1
α- угол поворота точки отрыва (удовлетворяющий условию полного перекрытия потока первичных капель отражателями-распылителями 7).
Примечание:
2
Угол α- представляет предмет отдельного экспериментального исследования.