РЕЦИРКУЛЯТОР ВОЗДУХА
AIR RECIRCULATOR

Изобретение относится к области медицины, а именно к устройствам для ультрафиолетовой очистки и обеззараживания воздуха [A61L 9/20].
Бактерицидный облучатель - это устройство для очистки и обеззараживания воздуха, которое предназначено для кварцевания (обеззараживания) воздуха ультрафиолетовыми лучами бактерицидного эффекта (253,7 нм). Убивает (инактивирует) вирусы, бактерии, плесень, грибки, дрожжи, споры и прочие инфекционные микроорганизмы. Рабочим органом таких устройств являются ртутных излучающих УФ-лучи ламп, что и обычный облучатель бактерицидного типа.
Одним из существенных недостатков облучателей является вредное воздействие прямого ультрафиолетового излучения на организм человека, прежде всего кожу и глаза.
Воздействие УФ-излучения на кожу, превышающее естественную защитную способность кожи к загару, приводит к ожогам разной степени и к образованию мутаций (ультрафиолетовый мутагенез). Образование мутаций, в свою очередь, может вызывать рак кожи, меланому кожи и ее преждевременное старение.
Ультрафиолет коротковолнового диапазона (100-280 нм) может проникать до сетчатки глаза. Так как ультрафиолетовое коротковолновое излучение обычно сопровождается ультрафиолетовым излучением других диапазонов, то при интенсивном воздействии на глаза гораздо ранее возникнет ожог роговицы (электроофтальмия), что исключит воздействие ультрафиолета на сетчатку по вышеуказанным причинам. В клинической офтальмологической практике основным видом поражения глаз ультрафиолетом является ожог роговицы (электроофтальмия).
С целью использования полезного бактерицидного действия ультрафиолетовых лучей и минимизации их опасного прямого воздействия на человека и животных, бактерицидные лампы размещают в закрытом корпусе. Такие устройства называются бактерицидными рециркуляторами воздуха или рециркуляторами.
РЕЦИРКУЛЯЦИЯ - РЕЦИРКУЛЯЦИЯ (от ре... и циркуляция) - многократное полное или частичное возвращение потока газов, жидких или твердых веществ в технологический процесс с целью регулирования температуры, концентрации компонентов в смесях, увеличения выхода целевого вещества.
Рециркулятор воздуха представляет собой закрытый корпус, внутри которого находятся УФ-лампы. Воздух забирается из помещения вентиляторами и проходит через камеру с ультрафиолетовыми бактерицидными лампами. Высокая степень обеззараживания воздуха (до 99,9 %) достигается оптимальным соотношением мощности бактерицидного потока ламп и скорости прохождения воздушного потока, причем, для увеличения эффективности использования бактерицидного потока, поверхность камеры имеет специальное покрытие с высоким коэффициентом отражения.
Рециркулятор не выпускает лучи наружу, а наоборот, порционно захватывает вентиляторами воздух внутрь и уже там его обеззараживает. После этого чистый воздух выходит наружу, а цикл повторяется заново снова и снова.
Направление потока воздуха, создаваемого рециркулятором, по возможности, должно совпадать с направлением основных конвективных потоков воздуха в помещении.
Для прохождения воздуха внутри корпуса и обеззараживания его при этом прямым ультрафиолетовым излучением для потока воздуха внутри корпуса рециркулятора реализуют лабиринты, соединяющие входное и выходное отверстия, основная часть которых включает в себя область, в которой размещен источник излучения. При такой конструкции исключен выход из рециркулятора прямого ультрафиолетового излучения, но имеется падение давления воздуха внутри рециркулятора, вызванное сопротивлением, оказываемым потокам воздуха перегородками лабиринтов.
Из уровня техники известен РЕЦИРКУЛЯТОР ВОЗДУХА [RU 125471 U1, опубл.: 10.03.2013], включающий корпус с входными и выходными отверстиями, установленные в корпусе ультрафиолетовые лампы, и вентилятор, отличающийся тем, что корпус состоит из четырех деталей, выполненных попарно одинаковыми из термопластичного полимерного материала литьем под давлением, при этом каждая из соединенных друг с другом деталей первой пары выполнена с внешними и внутренними стенками, образующими соответственно внешнюю стенку и единые внутренние перегородки корпуса, препятствующие распространению ультрафиолетового излучения, а каждая из деталей второй пары выполнена с отверстиями, являющимися на одной из них входными, а на другой - выходными отверстиями корпуса и соединена с деталями первой пары.
Другой аналога, выбранный в качестве прототипа - РЕЦИРКУЛЯТОР-ОБЛУЧАТЕЛЬ ДЛЯ ДЕЗИНФЕКЦИИ И ОБЕЗЗАРАЖИВАНИЯ ВОЗДУХА [RU 203330 U1, опубл.: 31.03.2021], содержит продолговатый корпус, с противоположных торцов которого образованы входное и выходное окна, а внутри - камера облучения с двумя ультрафиолетовыми лампам, закрепленными на монтажной пластине вдоль корпуса, и расположенными по обе стороны от этих ламп со стороны входного и выходного окон защитными экранами, при этом в корпусе со стороны выходного окна установлен вентилятор, а на монтажной пластине закреплен блок управления, электрически связанный с ультрафиолетовыми лампами и вентилятором, отличающийся тем, что корпус состоит из основания и крышки, имеющих боковые стенки, образующие двойные боковые стенки корпуса, а монтажная пластина имеет П-образную форму, при этом ультрафиолетовые лампы закреплены на верхней стороне ее горизонтальной полки, а блок управления лампами и вентилятором закреплен на нижней стороне этой полки.
Такая схема размещения ламп и защитных экранов частично реализована в ОБЛУЧАТЕЛЕ-РЕЦИРКУЛЯТОРЕ БАКТЕРИЦИДНОМ РО-2-08-02-1 от ATESY [Руководство по эксплуатации РВ 01.000.000 РЭ изм.00]. Отличием производимого ATESY облучателя-рециркулятора от приведенного выше прототипа является выполнение экранов не в виде парных пластин, расположенных с зазором между друг другом, а в виде одиночно стоящих пластин с одного и другого торца ламп.
Основной технической проблемой аналогов является высокое сопротивление воздушному потоку внутренних элементов рециркулятора воздуха, таких как, перегородки корпуса, расположенных перпендикулярно прямым потокам воздуха, что существенно снижает его удельную производительность и, соответственно, эффективность.
Основной задачей изобретения является устранение недостатков прототипа.
Технический результат изобретения заключается в повышении удельной производительности рециркулятора воздуха.
Указанный технический результат достигается за счет того, что рециркулятор воздуха, содержащий продолговатый корпус, с противоположных торцов которого образованы входное и выходное отверстия, а внутри корпуса образована камера облучения с ультрафиолетовыми лампами, смонтированными вдоль корпуса, и расположенными по обе стороны от этих ламп со стороны входного и выходного отверстий защитными экранами, при этом в корпусе со стороны входного отверстия смонтирован вентилятор, отличающийся тем, что сверху и снизу ультрафиолетовых ламп вдоль их торцов и поперек корпуса к его внутренним стенкам смонтированы боковые экраны, выполненные с возможностью исключения прохождения наружу корпуса отраженного от внутренних стенок корпуса ультрафиолетового излучения, а с торцов ультрафиолетовых ламп сверху и снизу и в противоположные стороны от ультрафиолетовых ламп смонтированы центральные экраны, направленными под углом к продольной плоскости размещения ламп от 15 до 30 градусов и перекрывающие собой зазоры между ультрафиолетовыми лампами и боковыми экранами с возможностью исключения прохождения через упомянутый зазор ультрафиолетового излучения, в центральных экранах на всю их длину с отступами от боковых краев выполнены продолговатые отверстия, с возможностью прохождения сквозь образованные отверстия потоков воздуха, упомянутые отверстия перекрыты смонтированными вдоль отверстий и направленными в стороны от ультрафиолетовых ламп под углом к продольной плоскости расположения ультрафиолетовых ламп от 15 до 30 градусов пластинами, выполненными с возможностью исключения прохождения сквозь них прямого ультрафиолетового излучения, при этом центральные экраны выполнены П-образными, с симметрично разведенными боковыми полками в стороны от ультрафиолетовых ламп.
В частности, отверстия в центральных экранах выполнены вырубкой.
В частности, пластины центральных экранов образованы частичной вырубкой и отгибом материала центральных экранов.
Краткое описание чертежей.
На фиг.1 показан вид сбоку рециркулятора воздуха.
На фиг.2 показан вид сверху рециркулятора воздуха.
На фиг.3 показан увеличенный вид сбоку заслонки.
На фиг.4 приведен график зависимости падения давления воздуха на изгибах в трубопроводах.
На фигурах обозначено: 1 - корпус, 2 - ультрафиолетовые лампы, 3 - пускорегулирующая аппаратура, 4 - боковые экраны, 5 - центральные экраны, 6 - отверстия, 7 - пластина, 8 - вентиляторы.
Осуществление изобретения.
В дальнейшем будут описаны варианты осуществления настоящего изобретения со ссылкой на прилагаемые чертежи. Изобретение может иметь различные варианты исполнения, в него можно вносить корректировки и изменения и следует понимать, что нет намерения ограничивать различные его варианты реализации приведенными, но следует понимать, что настоящее изобретение охватывает различные варианты реализации и все эквиваленты и/или альтернативы в пределах объема формулы изобретения.
Рециркулятор воздуха содержит прямоугольной в поперечном сечении формой корпус 1 (см.Фиг.1). Внутри корпуса 1 по центру между боковыми и стенками смонтированы ультрафиолетовые лампы 2, при этом количество упомянутых ламп 2 может быть различным в зависимости от требуемой удельной производительности рециркулятора воздуха. Например, в небольших помещениях для обеззараживания воздуха, достаточно использование рециркулятора воздуха с одной ультрафиолетовой лампой мощностью, например, 15 Вт. Для более объемных помещений возможно использование рециркулятора воздуха с размещением внутри него 2-х, 4-х, 6-и, 8-и и т.д. ультрафиолетовых ламп 2.
Ультрафиолетовые лампы 2 подключены к пускорегулирующей аппаратуре 3 (ПРА), выполненной с возможностью пуска и поддержания рабочего режима ультрафиолетовых ламп 2. Пускорегулирующая аппаратура 3 смонтирована между ультрафиолетовыми лампами 2 как в ряд на все лампы 2, так и между парами ламп 2.
Сверху и снизу ультрафиолетовых ламп 2 вдоль их торцов и поперек корпуса 1 к его внутренним стенкам смонтированы боковые экраны 4 (см.Фиг2), выполненные с возможностью исключения прохождения наружу корпуса 1 отраженного от внутренних стенок корпуса 1 ультрафиолетового излучения.
Новым является то, что с торцов ультрафиолетовых ламп 2 сверху и снизу смонтированы центральные экраны 5, предпочтительно, металлические, выполненные П-образными с симметрично разведенными боковыми полками в стороны от ультрафиолетовых ламп 2 под углом к продольной плоскости расположения ламп 2 от 15 до 30 градусов. При этом боковые полки центральных экранов 5 закрывают собой зазор от края ультрафиолетовых ламп 2 до, как минимум, краев боковых экранов 4 с возможностью исключения прохождения через этот зазор ультрафиолетового излучения и образуют между собой камеру облучения. При уменьшении угла расположения центральных экранов 5 менее 15 градусов потребуется большая их ширина для обеспечения перекрытия зазора между ними и боковыми экранами 4. При увеличении данной величины более 30 градусов их сопротивление воздушному экрану будет возрастать и, соответственно, снижаться удельная производительность, что влияет на достижение технического результата.
В боковых полках центральных экранов 5 вдоль на всю их длину с отступами от боковых краев центральных экранов выполнены продолговатые отверстия 6 (см.Фиг.3). В одном из вариантов реализации изобретения отверстия 6 выполнены частичной вырубкой материала центральных экранов 5, а образованные вырубкой пластины 7 центральных экранов 5 отогнуты внутрь навстречу друг другу под углом к продольной плоскости расположения ламп 2 от 15 до 30 градусов. Отверстия 6 выполнены с возможностью свободного прохождения сквозь образованные отверстия потоков воздуха, а отогнутые пластины 7 выполняют роль экранов и исключают прохождение ультрафиолетового излучения, что также является новым в техническом решении. При уменьшении угла расположения пластин 7 менее 15 градусов они не обеспечат перекрытие отверстия в центральных экранах 5 и тем самым не защитят от лучей ультрафиолетового излучения. При увеличении данной величины более 30 градусов их сопротивление воздушному экрану будет возрастать и, соответственно, снижаться удельная производительность, что в конечном итоге, опять же, повлияет на достижение технического результата.
С торцов корпуса 1 выполнена отверстия (на фигурах не показаны), являющимися на одном из них входными, а на другом - выходными отверстиями корпуса 1. К входным отверстиям корпуса 1 смонтированы вентиляторы 8, а выходные отверстия могут быть закрыты диффузорами (на фигурах не показаны).
Рециркулятор воздуха работает следующим образом.
Воздух вентиляторами 8 нагнетается внутрь корпуса 1 от входных отверстий. Проходя между ближайшими к вентиляторам 8 боковыми 4 и центральными 5 экранами, центральными экранами 5 и боковыми стенками корпуса 1 и через отверстия 6 упомянутых центральных экранов 5 поступает в камеру облучения с работающими ультрафиолетовыми лампами 2 (потоки воздуха показаны стрелками на фиг.1). В камере облучения воздух обеззараживается ультрафиолетовым излучением и проходя между вторыми боковыми 4 и центральными 5 экранами, центральными экранами 5 и боковыми стенками корпуса 1 и через продолговатые отверстия 6 упомянутых центральных экранов 5 через выходные отверстия поступает в обеззараживаемое помещение.
Технический результат - повышение удельной производительности рециркулятора воздуха достигается за счет выполнения центральных экранов 5 П-образными, с симметрично разведенными боковыми полками в стороны от ультрафиолетовых ламп 2 под углом к продольной плоскости расположения ламп 2 от 15 до 30 градусов и выполнения в их боковых полках на всю длину отверстий 6 с отогнутыми также в стороны от ультрафиолетовых ламп 2 под углом к продольной плоскости расположения ламп 2 от 15 до 30 градусов образованными вырубкой пластинами 7. Такое расположение центральных экранов 5 и их конструкция обеспечивает наименьшее сопротивление воздушному потоку, но при этом исключает возможностью прохождения прямых и отраженных лучей ультрафиолетового излучения от ультрафиолетовых ламп 2 наружу корпуса 1.
Для подтверждения достижения технического результата автором изобретения были изготовлены рабочие макеты рециркулятора воздуха. Первый макет был изготовлен с экранами, расположенными с торцов ламп 2 поперек перпендикулярно корпуса 1. Второй макет содержал боковые 4 и центральные 5 экраны с отогнутыми пластинами 7 согласно описанию изобретения. Корпус 1 был изготовлен прямоугольной в поперечном сечении формой. Размеры корпуса 1 (ДхШхВ) - 740х320х125 мм. У трех входных отверстий смонтировано три вентилятора 8. Внутри корпуса 1 смонтированы четыре ультрафиолетовые лампы 2 и две пускорегулирующие аппаратуры 3 по схеме: лампа - ПРА - лампа - лампа - ПРА - лампа).
Результаты испытаний макета приведены в таблице.
Таблица.
№ п/п
Конструктивные особенности макетов
Воздушный поток на выходе, м³/час
1
Корпус 1 без расположенных внутри элементов конструкции
201
2
Образец без экранов с ультрафиолетовыми лампами 2, ПРА 3
162
3
Образец с перпендикулярно расположенными экранами с четырьмя ультрафиолетовыми лампами 2 и двумя ПРА 3, смонтированными по схеме лампа - ПРА - лампа - лампа - ПРА - лампа.
30
4
Образец с боковыми 4 и центральными 5 экранами с отогнутыми пластинами 7 согласно описанию, четырьмя ультрафиолетовыми лампами 2 и двумя ПРА 3, смонтированными по схеме лампа - ПРА - лампа - лампа - ПРА - лампа.
150
Как видно из таблицы, наибольшая величина выходного воздушного потока (150 м³/час) соответствует образцу рециркулятора воздуха, изготовленному согласно описания, что незначительно меньше воздушного потока образца, испытанного без экранов (162 м³/час), но значительно превышает производительность установки, в которой экраны были расположены перпендикулярно поперек корпуса 1 (30 м³/час).
На фиг.4 приведен график зависимости падения давления воздуха на изгибах в трубопроводах.
Как видно из графика, для трубы диаметром 100-125 мм², что является эквивалентом для прямоугольного в поперечном сечении корпуса изготовленных образцов, падение давления при потоке воздуха от 50 до 200 м³/час для перпендикулярного расположения экранов составит от 1 до 5 Па, а для конструкции рециркулятора воздуха согласно описания с центральными экранами 5 с симметрично разведенными боковыми полками в стороны от ультрафиолетовых ламп 2 под углом к продольной плоскости расположения ламп 2 от 15 до 30 градусов и пластинами 7, отогнутыми также в стороны от ультрафиолетовых ламп 2 под углом к продольной плоскости расположения ламп 2 от 15 до 30 градусов, тот же параметр при прочих равных условиях будет варьироваться 0,2 до 1,7 Па, что в 3-5 раз меньше при перпендикулярном расположении экранов. Эти величины приближенные, так как определены для изгибов воздуховодов, но с учетом принятых упрощений и допусков, наглядно демонстрируют обоснование достигаемого технического результата.
Таким образом, за счет расположения центральных экранов 5 под углом к плоскости расположения ультрафиолетовых ламп 2 и к набегающему потоку воздуха, и за счет выполнения в упомянутых экранах 5 продолговатых отверстий 6 с отогнутыми образованными вырубкой пластинами 7 обеспечивается высокая удельная производительность рециркулятора воздуха.
Несмотря на то, что техническое решение было подробно описано с целью иллюстрации на основе вариантов осуществления, которые в настоящий момент считаются наиболее практичными и предпочтительными, следует понимать, что подобные детали служат исключительно указанной цели, при этом изобретение не ограничено раскрытыми вариантами осуществления, а охватывает эквивалентные варианты, не выходящие за рамки объема притязаний формулы изобретения.