ВОЗДУХОРАСПРЕДЕЛИТЕЛЬ С ОЧИСТКОЙ ВОЗДУХА

Полезная модель относится к оборудованию для подачи очищенного стерильного воздуха внутрь помещения и может быть использована в медицинских учреждениях (операционные залы больниц, реанимационные помещения), а также в фармацевтической, электронной и пищевой промышленности, т.е. в тех отраслях, где необходим чистый стерильный воздух.
Известны аналоги заявляемого технического решения, например, приточно-вытяжное устройство, описанное в патенте RU 2099645, МПК F24F 7/06, опубл. 20.12.7997 г., содержащее установленный над источником выделения вредных веществ корпус вытяжного зонта с воздуховодом и приточным воздуховодом с камерой, установленной по наружному периметру вытяжного зонта и имеющей выходные каналы, ограниченные со стороны рабочего сечения вытяжного зонта шарнирно установленными экранами. Данное устройство предназначено для удаления загрязненного воздуха от технологического процесса (например, пыли, дыма либо частиц аэрозоля), происходящего под вытяжным зонтом и его применение, например, в операционном зале больницы не представляется возможным, поскольку из-за разрежения, создаваемого в рабочем сечении вытяжного зонта, в вытяжной воздуховод попадает практически весь воздух из операционного зала, в связи с чем оперируемый пациент, находящийся под вытяжным зонтом, будет постоянно «омываться» воздушным потоком, с которым в операционную рану могут попасть частицы пыли, наличие которых не исключено в воздухе операционного зала и на его поверхностях. Это и является основным недостатком аналога. Следует отметить, что, например, для операционных залов больниц необходима принципиально другая схема вентиляции, а именно, необходимо устройство для создания надежной защиты от окружающей среды в операционной асептической зоны (в которую входят операционный стол, столы для материалов и инструментов и стерильно одетые сотрудники операционной) путем создания достаточного сильного вытесняющего течения чистого воздуха с малой турбулентностью, направление распространения которого происходит от потолка к полу. В этом случае оперируемый будет находиться в постоянном потоке специально подготовленного чистого (стерильного) воздуха и попадание частиц пыли и микробов в операционную рану исключено.
Известно также устройство для стерилизации и дезодорации воздуха и помещений, описанное в заявке на изобретение RU 93041489, МПК A61L 9/015, опубл. 10.03.1996 г., содержащее фотоозонатор и вентилятор, создающий поток воздуха в воздухопроводе, снабженным реакционным объемом, причем воздушно-озоновая смесь из озонатора поступает в реакционный объем, который служит для увеличения времени взаимодействия озона в высокой концентрации с загрязненным воздухом, обеспечивая тем самым эффективную дезодорацию и стерилизацию воздуха. Далее воздушно-озоновая смесь поступает либо прямо в помещение (в случае отсутствия в нем людей), либо в регулируемый деструктор озона, в котором остатки озона разрушаются до безопасных для людей концентраций. Недостатком данного устройства является существенная неоднородность потока на его выходе как по величине скорости, так и по давлению, поскольку в нем отсутствуют выравнивающие скорость и давление в потоке элементы, например, жалюзи, сетки и т.д., что делает применение подобных устройств непригодным для операционных залов больниц.
В качестве прототипа, как наиболее близкого по своей технической сути к заявляемой полезной модели, выбрана конструкция модуля воздухораспределительного типа MB разработки ООО «НПП «Фолтер», г.Москва (см. сайт www.folter.ru). Схема модуля воздухораспределительного, взятая с упомянутого сайта, приведена на фиг.1. Модуль состоит из корпуса, изготавливаемого из листового металла, внутри которого расположена опорная поверхность (рамка), к которой с помощью винтов и герметизирующего уплотнителя (резины) крепится фильтрующий элемент по его периметру. На выходе воздуха из фильтрующего элемента устанавливается воздухораспределительная решетка, которая может быть выполнена из перфорированного листа, продуваемой синтетической ткани либо жалюзи с раздачей воздуха на несколько сторон. Входной патрубок (для подачи в модуль воздуха) может располагаться в корпусе модуля сверху вертикально, сбоку горизонтально, а также сбоку в виде щели. На корпусе модуля расположены скобы с отверстиями для крепления модуля к конструкциям потолка, а также штуцеры для подключения манометров контроля сопротивления фильтрующего элемента в процессе эксплуатации. Данный модуль может быть применен для подачи чистого (отфильтрованного) воздуха в помещение, например, операционный зал больницы, однако ему присущ недостаток, на котором необходимо остановиться более подробно. Воздух в модуль может подаваться как из помещения операционной, так и из-за ее пределов (с улицы). В первом случае, учитывая относительную герметичность помещения операционной, а также довольно большую продолжительность некоторых операций (несколько часов), содержание в циркулирующем по замкнутому контуру воздухе кислорода уменьшается, что создает дискомфортные условия для работы медицинского персонала операционной. При подаче воздуха в модуль из-за пределов операционной (с улицы) для восстановления содержания кислорода в операционной в холодное время года его необходимо подогревать (либо охладить в жаркое время года), что существенно усложняет систему воздухоподготовки. Кроме этого, использование только воздуха с улицы приводит к быстрому загрязнению дорогостоящих фильтров модуля, поскольку в этом воздухе присутствует достаточно большое количество пыли. Компромиссным решением в этом случае являлось бы частичное «подмешивание» к теплому воздуху из операционной (рециркуляционному воздуху) свежего воздуха с улицы, однако в холодное время года прохладный и теплый воздух, поступающие в модуль, например, через два входных патрубка, не успевают перемешаться настолько, чтобы на выходе из модуля поток воздуха имел однородную температуру. В результате перепад температур в одном и том же сечении нисходящего из модуля потока воздуха, в особенности при достаточно больших линейных размерах его воздухораспределительной решетки, может составлять 3-5°С, что является недопустимым. Это и является основным недостатком прототипа.
Задачей, решаемой полезной моделью, является улучшение технических и эксплуатационных характеристик воздухораспределителя, а именно, создание такой его конструкции, которая позволяет восполнять недостаток кислорода в помещении и обеспечивает однородное температурное поле нисходящего потока чистого воздуха.
Достигается это тем, что в известном воздухораспределителе с очисткой воздуха, содержащем корпус с открытым проемом, рамку с опорной поверхностью, к которой с одной стороны крепится корпус воздухораспределителя, а с другой посредством уплотнительной прокладки и элементов крепления фильтрующий элемент, при этом рамка с фильтрующим элементом находится внутри корпуса вблизи его открытого проема, воздухораспределительную решетку, установленную с возможностью ее съема на открытом проеме корпуса за фильтрующим элементом по потоку воздуха и, по меньшей мере, один воздухоприемный патрубок, выполненный на одной из поверхностей корпуса и расположенный перед фильтрующим элементом по потоку воздуха, согласно полезной модели:
- воздухораспределитель содержит дополнительную камеру-коллектор, сообщающуюся с воздухоприемным патрубком воздухораспределителя, состоящую из герметично состыкованных между собой смесительной камеры с двумя расположенными взаимно перпендикулярно входными патрубками и коллектора, выполненного в виде прямой трехгранной призмы, в основании которой лежит неравнобедренный прямоугольный треугольник;
- коллектор стыкуется со смесительной камерой меньшей катетной гранью;
- один из входных патрубков смесительной камеры расположен перпендикулярно плоскости большей катетной грани коллектора и выполнен в виде цилиндрического стакана с газонепроницаемым дном, боковая поверхность которого, расположенная внутри смесительной камеры и обращенная к меньшей катетной грани коллектора, выполнена с перфорацией;
- другой входной патрубок смесительной камеры расположен на ее стенке, параллельной грани меньшего катета коллектора, при этом входящий через него воздух обтекает цилиндрическую поверхность и дно стакана первого входного патрубка;
- большая катетная грань коллектора имеет, по меньшей мере, один присоединительный патрубок, герметично стыкуемый с воздухоприемным отверстием воздухораспределителя;
- внутри коллектора жестко установлена перегородка, имеющая в плане форму прямоугольного неравнобедренного треугольника и являющаяся продолжением дна смесительной камеры, делящая объем коллектора на два объема, сообщающихся между собой посредством щели, образованной между перегородкой и гипотенузной гранью коллектора, при этом край перегородки, примыкающий к большей катетной грани коллектора, отогнут вверх относительно плоскости дна смесительной камеры и крепится по периметру к большей катетной грани коллектора выше расположения присоединительного патрубка коллектора.
Кроме этого, по периметру открытого проема корпуса вниз по потоку воздуха могут быть вертикально установлены воздухонаправляющие экраны.
Кроме этого, внутри корпуса воздухораспределителя перед фильтрующим элементом по потоку воздуха может устанавливаться ультрафиолетовый облучатель.
Суть полезной модели поясняется на фиг.2, фиг.3 и фиг.4, на которых приведены соответственно отдельный модуль воздухораспределителя, общий вид воздухораспределителя в сборе и камера-коллектор.
Воздухораспределитель (см. схему на фиг.2) содержит корпус 10 с открытым проемом 11, рамку 12 с опорной поверхностью, к которой с одной стороны жестко крепится корпус 10, а с другой посредством уплотнительной прокладки 13 и элементов крепления, например, винтов (на фиг.2 не показан) фильтрующий элемент 14. Корпус 10 выполняется либо из листовой жести, либо из пластика с последующей окраской, рамка 12 может быть изготовлена из алюминиевого профиля. В качестве уплотнительной прокладки 13 может быть использована мягкая силиконовая резина, а в качестве фильтрующего элемента 14 обычно используются фильтры типа ФяС (фильтр ячеистый складчатый). Рамка 12 и фильтрующий элемент 14 находятся внутри корпуса 10 вблизи его открытого проема 11, на котором установлена воздухораспределительная решетка 15 с возможностью ее съема, расположенная за фильтрующим элементом 14 по потоку воздуха. В качестве воздухораспределительной решетки 15 может быть использован металлический лист со сквозной перфорацией 16, либо продуваемая синтетическая ткань. Корпус 10 содержит на одной из своих поверхностей, по меньшей мере, один воздухоприемный патрубок 17, расположенный перед фильтрующим элементом 14 по потоку воздуха. Внутри корпуса воздухораспределителя может устанавливаться ультрафиолетовый облучатель 18, предназначенный для бактерицидной обработки воздуха. По периметру открытого проема корпуса 10 вниз по потоку воздуха могут устанавливаться вертикальные воздухонаправляющие экраны 19, которые в простейшем случае могут представлять собой прямоугольные рамки, обтянутые прозрачной полиамидной пленкой. В соответствии с требованиями заказчика отдельные модули воздухораспределителя, приведенного на фиг.2, могут стыковаться в секции из 2, 4, 6 и т.д. штук. Вариант четырехмодульного воздухораспределителя приведен на фиг.3. При этом воздушные полости модулей (полости перед фильтрующими элементами по потоку) сообщаются между собой посредством стыковочных герметичных патрубков (на фиг.2 такие патрубки не показаны). К воздухоприемному патрубку 17 воздухораспределителя стыкуется камера-коллектор, показанная на фиг.4, которая состоит из герметично состыкованных между собой смесительной камеры 20, на которой расположены два взаимно перпендикулярных патрубка 21 и 22 и коллектора 23, выполненного в виде прямой трехгранной призмы, в основании которой лежит неравнобедренный прямоугольный треугольник. Входной патрубок 21 предназначен для забора теплого (рециркуляционного) воздуха из помещения операционного зала, а патрубок 22 для забора прохладного свежего воздуха с улицы. Коллектор 23 герметично стыкуется со смесительной камерой 20 меньшей катетной гранью. Входной патрубок 21 расположен перпендикулярно плоскости большей катетной грани коллектора 23 и выполнен в виде цилиндрического стакана 24 с газонепроницаемым дном 25. Боковая поверхность стакана 24, расположенная внутри смесительной камеры 20 и обращенная к меньшей катетной грани коллектора 23, выполнена с перфорацией 26. Входной патрубок 22 расположен на стенке смесительной камеры 20, параллельной грани меньшего катета коллектора. Большая катетная грань коллектора имеет, по меньшей мере, один присоединительный патрубок 27 (на фиг.4 показаны два патрубка 27 прямоугольной формы), который герметично стыкуется с воздухоприемным патрубком 17. Внутри коллектора 23 жестко установлена перегородка 28, имеющая в плане форму неравнобедренного прямоугольного треугольника и являющаяся продолжением дна 29 смесительной камеры 20. Перегородка 28 делит объем коллектора на два объема, которые сообщаются между собой посредством щели 30, образованной между перегородкой и гипотенузной гранью коллектора. Край перегородки 28, примыкающий к большей катетной грани коллектора, отогнут вверх относительно плоскости дна 29 смесительной камеры 20 и крепится по периметру к большей катетной грани коллектора выше расположения присоединительного патрубка 27 (линия 31 на фиг.4). К гипотенузной грани коллектора перегородка 28 крепится с помощью жестких перемычек 32. Все детали и узлы камеры-коллектора выполняются из металла с последующим окрашиванием. Движение воздуха на фиг.2 и фиг.4 показано стрелками. Воздухораспределитель крепится на потолке.
Работает заявляемое устройство следующим образом. В смесительную камеру 20 по воздуховодам (на фиг.2-4 не показаны) подается предварительно очищенный воздух, причем к патрубку 21 подводится теплый (рециркуляционный) воздух, забираемый из операционного помещения, а к патрубку 22 свежий прохладный воздух с улицы. Воздух из патрубка 22 обтекает цилиндрический стакан 24 и его дно 25 и смешивается с воздухом, истекающим через множество отверстий перфорации 26 стакана 24, вследствие чего происходит интенсивное перемешивание результирующего потока и выравнивание его температуры. Далее результирующий поток воздуха попадает в верхний (относительно дна 29 смесительной камеры 20) объем и через щель 30 перетекает в нижний объем коллектора, после чего через присоединительные патрубки 27, стыкуемые к воздухоприемным патрубкам 17, попадает в воздухораспределитель и через фильтрующий элемент 14 и отверстия 16 воздухораспределительной решетки 15 выходит наружу. Ультрафиолетовый облучатель 18 и фильтрующий элемент 14 проводят окончательную очистку и бактерицидную обработку воздуха. Экраны 19 формируют нисходящий поток чистого (стерильного) воздуха, который создает асептическую зону, расположенную под воздухораспределителем. Благодаря подводу к камере-коллектору свежего и рециркуляционного воздуха, в операционном помещении восполняется содержание кислорода в воздухе, а наличие в конструкции камеры-коллектора стакана с перфорацией и перегородки внутри коллектора позволяет создать поток с однородной температурой за счет интенсивного перемешивания свежего и рециркуляционного воздуха.
Испытания опытного образца воздухораспределителя с камерой - коллектором, разработанного и изготовленного заявителем, показали, что при разности температур свежего и рециркуляционного воздуха в 7°С, колебание температуры потока на выходе из воздухораспределительной решетки (на расстоянии 0,3 м, количество точек измерения температуры 36) не превышает 1°С, что не уступает параметрам аналогичных устройств зарубежных производителей. Таким образом, предлагаемое техническое решение, обладающее новизной и промышленной применимостью, по мнению заявителя может быть защищено патентом на полезную модель.