ФИЛЬТРЫ СУШИЛКИ ДЛЯ РУК
HAND DRYER FILTERS

Настоящее изобретение относится к области сушилок для рук.
На рынке имеются различные конструкции сушилок для рук, которые обычно устанавливают в общественных уборных в качестве альтернативы бумажным полотенцам.
Сушилки для рук основаны на использовании потока воздуха для сушки рук пользователя. Поток воздуха обычно выходит через одно или несколько воздуховыпускных отверстий в сушилке для рук, а пользователь держит руки вблизи от воздуховыпускного(ых) отверстия(й) так, чтобы поток воздуха был направлен на руки пользователя для обеспечения эффекта сушки.
Основной механизм сушки различных типов сушилок для рук может отличаться. Механизм сушки может быть испаряющим, в этом случае поток воздуха предпочтительно нагревают. Как вариант, механизм сушки может быть основан в основном на импульсном эффекте сушки поверхности рук, в этом случае поток воздуха предпочтительно выходит с высокой скоростью (свыше 80 м/с, обычно свыше 140 м/с).
В каждом случае воздушный поток часто создается с помощью приводимого в действие мотором вентиляторного блока, находящегося внутри сушилки для рук. Воздух затягивается в вентиляторный блок через воздухозаборник во внешнем корпусе сушилки для рук. Воздух часто фильтруется по потоку перед вентиляторным блоком при помощи воздушного фильтра таким образом, чтобы воздух, выпускаемый через воздуховыпускное отверстие, был отфильтрованным воздухом. Это делает сушилку для рук более гигиеничной при эксплуатации.
Настоящим изобретением предлагается сушилка для рук, предназначенная для сушки рук пользователя воздушным потоком, выпускаемым через воздуховыпускное отверстие в сушилке для рук, причем воздушный поток создается вентиляторным блоком, приводимым в действие мотором, при этом сушилка для рук содержит несколько воздухозаборников, причем воздухозаборники соединены с вентиляторным блоком, образуя множество параллельных входных путей для воздуха, каждый из которых снабжен отдельным воздушным фильтром, причем фильтры расположены вокруг вентиляторного блока.
Согласно изобретению в сушилке для рук используется множество параллельных входных путей. Каждый соответствующий входной путь снабжен отдельным воздушным фильтром. Использование множества воздушных фильтров означает, что физический размер индивидуальных фильтров можно уменьшить по сравнению с физическим размером сопоставимого единственного фильтра, что позволяет располагать их более компактно внутри сушилки для рук. Это позволяет уменьшить общие габариты сушилки для рук. Это может быть особенно удобно, если необходимо ограничить глубину устанавливаемой на стене сушилки для рук, поскольку некоторые из действующих в настоящее время в США законодательных норм в отдельных случаях ограничивают расстояние, на которое сушилка для рук может выступать от стены.
Фильтры могут быть планарными, в том числе криво-планарными или прямо-планарными («плоскими») наподобие кассеты.
В одной из наиболее компактных компоновок два или более фильтров могут быть расположены таким образом, чтобы их плоскости были обращены в направлении друг друга. Например, фильтры могут быть расположены в направлении друг друга (возможно в виде плоскопараллельной пары) с противоположных сторон вентиляторного блока.
Фильтры можно менять по отдельности. Преимущество этого заключается в том, что некоторые, но не все, фильтры можно менять по мере необходимости, что снижает расходы.
Фильтры расположены вокруг вентиляторного блока. Если вентиляторный блок является цилиндрическим, то в этом случае целесообразно использовать криво-планарные фильтры, в то время как прямо-планарные фильтры более предпочтительно использовать для простой компоновки.
Фильтры могут быть расположены рядом с вентиляторным блоком.
Каждый из фильтров содержит вход фильтра для воздушного потока, входящего в фильтр, и выход фильтра, соединенный через фильтр с входом фильтра, для выхода воздушного потока из фильтра. Вход фильтра и выход фильтра могут быть расположены со смещением для того, чтобы линия прямой видимости не проходила через вход и выход (предполагая, что непосредственно сам фильтр отсутствует). Это помогает предотвратить распространение шума из вентиляторного блока наружу через фильтры и в то же время обеспечивает проход воздушного потока через фильтр.
По одному из конкретных вариантов осуществления воздухозаборники расположены с противоположных сторон сушилки для рук (при виде спереди), а соответствующие фильтры обращены в направлении друг друга и расположены с соответствующих сторон вентиляторного блока. Каждый из фильтров может иметь внешнюю крышку фильтра с внешней стороны фильтра (между фильтром и соответствующим воздухозаборником). Данная крышка фильтра может включать в себя одно или несколько отверстий, определяющих вход фильтра. Каждый из фильтров дополнительно может иметь внутреннюю крышку фильтра с внутренней стороны фильтра (между фильтром и вентиляторным блоком). Внутренняя крышка фильтра может включать в себя одно или несколько отверстий, определяющих выход фильтра, соединенный с входом фильтра через фильтр. Отверстия предпочтительно расположены в соответствующих крышках для того, чтобы ни одна из линий прямой видимости не проходила через фильтр, таким образом, чтобы путь воздушного потока, соединяющий вход фильтра с выходом фильтра, был извилистым путем. Это точно также помогает снизить распространение шума из вентиляторного блока наружу, через фильтры и воздухозаборники.
Сушилка для рук может быть выполнена в виде воздушного ножа, в котором воздуховыпускное отверстие является выпускным отверстием для воздушного ножа. Выпускное отверстие для воздушного ножа может содержать одно или несколько выпускных отверстий в виде прорезей. Подобное выпускное отверстие для воздушного ножа предпочтительно выполнено с возможностью охвата руки пользователя; например, выпускное отверстие может иметь охват в 80 мм или более.
Скорость выхода воздушного потока через воздуховыпускное отверстие может превышать 80 м/с.
Теперь на примере будут описаны варианты осуществления изобретения со ссылкой на прилагаемые чертежи.
На фиг. 1 показана параллельная проекция, показывающая сушилку для рук в соответствии с настоящим изобретением;
на фиг. 2 – параллельная проекция той же сушилки для рук с обратного угла;
на фиг. 3 – вид спереди сушилки для рук, показывающий выход воздушного потока через воздуховыпускное отверстие в сушилке для рук при ее использовании;
на фиг. 4 – вид спереди сушилки для рук, но при этом внешний корпус показан в разрезе, чтобы сделать видимыми внутренние компоненты сушилки для рук;
на фиг. 5 – параллельная проекция вида, соответствующего фиг. 4;
на фиг. 6 – параллельная проекция сушилки для рук с удаленным бортом, показывающая установку различных внутренних компонентов на заднем щитке сушилки для рук;
на фиг. 7 – параллельная проекция, показывающая различные внутренние компоненты сушилки для рук, в частности воздушный фильтр на пути основного воздушного потока;
на фиг. 8 – вид, соответствующий фиг. 7, но с удаленным фильтром;
на фиг. 9 – параллельная проекция, соответствующая фиг. 8, но частично в разрезе, чтобы показать вентиляторный блок и надувную опору внутри моторного отсека;
на фиг. 10 – параллельная проекция, соответствующая фиг. 9, но с обратного угла;
на фиг. 11 – параллельная проекция, соответствующая фиг. 9, но при этом моторный отсек удален полностью, чтобы показать несколько точек крепления вентиляторного блока;
на фиг. 12 – параллельная проекция некоторых внутренних компонентов сушилки для рук, в частности, вентиляторного блока и сечения надувной опоры;
на фиг. 13 – вид вентиляторного блока с пространственным разделением деталей, показывающий крыльчатку, установленную вдоль оси вентилятора, и диффузор, ограничивающий кольцеобразный выход вентиляторного блока;
на фиг. 14 – параллельная проекция компонента внутри сушилки для рук, используемого для установки вентиляторного блока;
на фиг. 15а – схематичная иллюстрация реактивной тяги, оказывающей воздействие непосредственно на вентиляторный блок;
на фиг. 15b – схематичная иллюстрация результирующей силы давления, оказывающей воздействие непосредственно на вентиляторный блок;
на фиг. 16а – схематичная иллюстрация реактивной тяги, оказывающей воздействие непосредственно на надувную опору, поддерживающую вентиляторный блок;
на фиг. 16b – схематическая иллюстрация результирующей силы давления, оказывающей воздействие непосредственно на надувную опору; и
ΔP
ΔM
на фиг. 17 – графическая иллюстрация силы F(Duct) давления и реактивной тяги F(Duct) как функции площади a отверстия на фиг. 16b.
Сушилка для рук
На фиг. 1-3 показана устанавливаемая на стену сушилка 1 для рук в соответствии с изобретением.
Сушилка 1 для рук выпускает воздушный поток, чтобы высушить руки пользователя. Воздушный поток выпускают с высокой скоростью (> 80 м/с) через два воздуховыпускных отверстия 3, 5 в сушилке 1 для рук. Каждое воздуховыпускное отверстие 3, 5 имеет форму выпускного отверстия для воздушного ножа: в данном случае форму узкой щели, менее 2 мм шириной, которую выполняют непосредственно во внешнем корпусе 7 сушилки 1 для рук. Таким образом, воздушный поток выпускают в виде двух тонких, имеющих высокую скорость полос воздуха (фиг. 3) или "воздушных ножей" 3а, 5а.
Режим работы сушилки 1 для рук аналогичен устоявшемуся применению воздушных ножей в промышленности для удаления частиц или жидкости с поверхности продукта (см., например, EP 2394123A1, в котором описано удаление частиц с листа стекла с использованием воздушных ножей): каждый воздушный нож перемещается по поверхности соответствующей руки и, по мере продвижения, убирает или счищает воду с поверхности руки.
Руки с открытыми ладонями помещают под выпускные отверстия 3, 5 для воздушных ножей – по одной руке к каждому выпускному отверстию – а затем медленно убирают, чтобы произвести эффект требуемого относительного перемещения рук относительно воздушных ножей. Этот процесс повторяют для обеих сторон рук. Чтобы сделать сушилку 1 для рук более удобной в использовании, выпускные отверстия 3, 5 для воздушных ножей расположены в виде V-образной конфигурации, если смотреть спереди сушилки 1 (фиг. 3). Это помогает предотвратить излишний изгиб предплечья при использовании.
Воздушный поток получают с помощью вентиляторного блока, приводимого в действие мотором, в виде центробежного вентилятора (или компрессора) 9. Центробежный вентилятор 9 расположен внутри моторного отсека 11, расположенного внутри внешнего корпуса 7 сушилки 1 для рук. Центробежный вентилятор 9 и моторный отсек 11 можно увидеть на фиг. 9.
Двойные воздухозаборники с фильтрами
Центробежный вентилятор 9 затягивает воздушный поток через воздухозаборники 13, 15 во внешнем корпусе 7 сушилки 1 для рук. Один из этих воздухозаборников 15 можно увидеть на фиг. 1, а другой воздухозаборник 13 – на фиг. 2. Оба воздухозаборника видны на фиг. 4, на которой также показан ряд защитных створок 17 на внутренней стороне каждого воздухозаборника: предназначенных для того, чтобы предотвратить попадание посторонних объектов через воздухозаборники 13, 15.
Воздухозаборники 13, 15 подают воздух в моторный отсек 11 через два планарных HEPA фильтра 19, расположенных с каждой стороны моторного отсека 11. Каждый фильтр 19 расположен между соответствующей внутренней крышкой 21 фильтра и внешней крышкой 23 фильтра. Фильтры 19, таким образом, расположены в плоскопараллельной конфигурации с каждой стороны моторного отсека 11.
В каждом случае внутренняя крышка 21 фильтра представляет собой прямоугольную крышку, которая образует часть моторного отсека 11. У фильтра 19 имеется жесткая рама, которая защелкивается на эту внутреннюю крышку (на фиг. 4 можно увидеть скобы 25). На внутренней крышке 21 фильтра выполнены два отверстия: верхнее круглое отверстие 27 и нижнее в целом прямоугольное отверстие 29. Эти два отверстия 27, 29 фактически образуют выход фильтра, через который воздух, выходящий из соответствующего фильтра 19, может проходить в моторный отсек 11.
Внешняя крышка 23 представляет собой отдельную прямоугольную крышку, которая сдвигается на наружную часть рамы соответствующего фильтра 19. Два параллельных прямоугольных паза 31 выполнены во внешней крышке 23. Эти два паза 31 эффективно образуют вход фильтра, через который воздух из воздухозаборников 13, 15 может попасть в соответствующий фильтр 19.
Фильтр 19 и внешняя крышка 23 расположены так, что между передней стороной фильтра 19 и внешней крышкой 23 имеется пространство, или канал. Это помогает предотвратить неравномерную нагрузку на фильтр 19 при использовании. Внутренняя крышка 21 может аналогично образовывать пространство, или канал, у задней поверхности фильтра 19.
Вход фильтра и выход фильтра в каждом случае объединяются, чтобы образовать входной путь к вентилятору 9 внутри моторного отсека 11. Таким образом, имеется два параллельных пути: по одному через каждый из двух воздушных фильтров 19.
В каждом случае вход фильтра смещен относительно выхода фильтра так, что нет линии прямой видимости через выход фильтра и соответствующий вход фильтра: нижнее прямоугольное отверстие 29 во внутренней крышке 21 расположено немного ниже вертикальных пазов 31, образующих соответствующий вход фильтра, в то время как верхнее круглое отверстие 27 расположено между вертикальными пазами 31, образующими соответствующий вход фильтра. Фактически, каждый входной путь воздуха к вентилятору 9 следует по изогнутому пути через соответствующий фильтр 19.
Фильтры 19 могут заменяться по отдельности: каждый можно удалить, просто открепив его от внутренней крышки 21, а после удаления затем к внутренней крышке 21 на его место можно прикрепить новый фильтр (внешнюю крышку 23 также можно открепить и использовать заново, либо она может быть одноразовой).
Устройство упругого крепления для вентиляторного блока
На фиг. 13 показан вид центробежного вентилятора 9 с пространственным разделением деталей. Он содержит приводной блок 33, содержащий электромотор (не показан), крыльчатку 35 центробежного вентилятора, которая присоединена к выходному валу мотора, и диффузор 37. Диффузор содержит диффузорное кольцо 39, содержащее множество закручивающих лопаток для восстановления статического давления, и диффузорную крышку 41, которую насаживают на диффузорное кольцо 39 и которая проводит воздушный поток от крыльчатки 35 наружу через кольцеобразный выход 41а вентилятора, как показано стрелками (при использовании будет иметь место некоторая степень остаточного закручивания воздушного потока, когда он выходит через выход вентилятора 41а, что не показано на фиг. 13).
Центробежный вентилятор 9 упруго установлен вертикально внутри моторного отсека 11, при этом выход 41а вентилятора направлен вниз, а ось А вращения крыльчатки 35 проходит вертикально.
Устройство упругого крепления центробежного вентилятора 9 содержит верхний узел упругого крепления и нижний узел упругого крепления.
Нижний узел упругого крепления имеет форму эластомерного канала 43, который проходит впритык к центробежному вентилятору 9. Канал 43 имеет воронкообразную форму, у которой имеется сравнительно большое поперечное сечение сверху (возле выхода 41а вентиляторного блока), но сужающуюся до сравнительно малого поперечного сечения внизу.
Верхний конец канала 43 насажен на диффузор 37 как рукав и зажат на месте с использованием стяжки (не показана).
Нижний конец надувного канала 43 прикреплен к основанию 45, которое жестко установлено на основном заднем щитке 48 сушилки (фиг. 6) для обеспечения опоры, несущей нагрузку.
Основание можно увидеть на фиг. 14. Оно содержит центральный соединительный канал 47, окруженный монтажной платформой 49. Нижний конец надувного канала 43 сажают на вход соединительного канала 47 и прикрепляют к монтажной платформе 49 с помощью зажимного кольца 51. Это зажимное кольцо 51 привинчивают к монтажной платформе 49 (выступы для винтов можно увидеть на фиг. 14), и оно прижимает фланец 43а, образующий часть нижнего конца надувного канала, который затем выступает также в качестве компрессионного уплотнения между зажимным кольцом 51 и монтажной платформой 49.
Верхний узел упругого крепления содержит четыре "точки крепления", имеющие вид эластомерных конических опорных элементов 55.
Каждый из опорных элементов 55 своим основанием установлен на моторном отсеке 11 и расположен так, чтобы проходить радиально внутрь – относительно оси А вращения крыльчатки – так что коническая вершина опорного элемента 55 контактирует с внешним корпусом центробежного вентилятора 9. Верхний узел упругого крепления, таким образом, имеет четыре "точки контакта" с внешним корпусом центробежного вентилятора 9, по одной для каждого из четырех опорных элементов 55.
V-образный канал 57 предназначен для распределения воздушного потока по двум выпускным отверстиям 3, 5 для воздушных ножей. Канал 57 привинчивают к внутренней стороне корпуса 7 над верхом выпускных отверстий 3, 5 для воздушных ножей. Чтобы получить компрессионное уплотнение между каналом 57 и корпусом сушилки для рук, используют упругую уплотнительную прокладку 59.
Канал 57 соединен с нижним концом соединительного канала 47 на основании 45 гибким шлангом 61, который предназначен для того, чтобы компенсировать монтажные допуски между основанием 45 и каналом 57. Один конец гибкого шланга 61 плотно посажен на нижний конец соединительного канала 47, а другой конец шланга 61 аналогично плотно посажен на входной канал 61а, образующий часть канала 57. На каждом конце гибкого канала 61 могут использоваться стяжки (не показаны), чтобы удерживать гибкий канал 61 на месте.
Объединенная площадь выпускных отверстий 3, 5 для воздушных ножей сравнительно мала по сравнению с площадью выхода 41а вентиляторного блока. Следовательно, выпускные отверстия 3, 5 для воздушных ножей представляют собой значительное ограничение потока в основном пути воздушного потока после выхода 41а вентиляторного блока. Поэтому при запуске центробежного вентилятора 9 имеет место значительное повышение статического давления по потоку после вентилятора 9. В результате этого происходит создание давления в надувном канале 43, который, соответственно, выступает в качестве пневматической несущей опоры для центробежного вентилятора 9, помогая ограничить смещение вентилятора 9 и демпфировать вибрации мотора, вызванные дисбалансом ротора и т.д.
Так как для создания давления в надувном канале 43 при запуске вентилятора 9 используется основной воздушный поток, то устройство сравнительно простое: не требуется путей утечки, клапанов или отдельного пневматического контура.
Для заданной спецификации вентилятора скорость создания давления в надувном канале 43 будет зависеть от эффективного объема между выходом 41а вентиляторного блока и воздуховыпускными отверстиями 3, 5 ("рабочего объема"), а также от объединенной площади воздуховыпускных отверстий 13, 15 ("выходной площади"). Следовательно, создание давления в надувной опоре 43 будет в целом более быстрым в сушилках типа воздушного ножа, у которых в целом сравнительно небольшая выходная площадь. Здесь, надувание опоры будет очень быстрым для заданного рабочего объема, обеспечивая очень быстрый начальный отклик демпфирования.
При использовании опорные элементы 55 обеспечивают эффективную боковую опору для центробежного вентилятора 9 (опора, противодействующая осевому смещению вентилятора 9, почти полностью обеспечивается надувной опорой 43). В то же время, опорные элементы 55 снижают внешнюю передачу вибрации, значительно ограничивая площадь контакта между приводным блоком 33 и моторным отсеком 11.
В сочетании, опорные элементы 55 и надувная опора 43 вместе образуют эффективное устройство упругого крепления вентилятора 9, которое снижает передачу шума на внешние части сушилки 1 для рук.
Надувная опора
Blower
Blower
Blower
При использовании будет иметь место разность ΔM импульсов через вентилятор 9 между входом 33а вентилятора на приводном блоке 33 (фиг. 10) и выходом 41а вентиляторного блока. Это схематично показано на фиг. 15а. В дополнение к этой разнице ΔM импульсов, будет иметь место значительная разность ΔP статических давлений между входом и выходом вентиляторного блока после создания давления в рабочем объеме по потоку после выхода вентиляторного блока. Это схематично показано на фиг. 15b.
Blower
ΔP
Разность ΔM импульсов приводит к повышению "реактивной тяги" F(Blower), которая стремится подать вентилятор 9 вертикально вверх.
Blower
ΔP
Blower
Разность ΔP давлений действует на вектор площади A диффузорной крышки 41, фактически соответствующий вектору площади надувного канала 43 возле выхода 41а вентиляторного блока, и, следовательно, воздействует на вентилятор 9 направленной вверх результирующей силой давления F(Blower) = ΔP A. Эта сила давления также стремится подать вентилятор 9 вертикально вверх.
ΔM
ΔP
И реактивная тяга F(Blower), и сила давления F(Blower), воздействующие на вентилятор 9 ограничены надувным каналом 43 под давлением, который прикрепляет вентилятор 9 к основанию 45. В свою очередь, это дает нагрузку на зажимное кольцо 51, которое прикрепляет надувной канал 43 к основанию 45.
Duct
Duct
Между входом вентилятора и нижним концом надувного канала 43 также будет иметь место разность ΔM импульсов и разность ΔP давлений. Это показано на фиг. 16а и 16b.
Duct
Duct
В этом случае разность ΔM импульсов и разность ΔP давлений оказывают усилие непосредственно на надувной канал 43, а не непосредственно на вентилятор 9.
Duct
ΔM
Со ссылкой на фиг. 16а, разность ΔM импульсов приводит к повышению реактивной тяги F (Duct), которая стремится толкать надувной канал 43 вверх к зажимному кольцу 51.
Duct
ΔP
Со ссылкой на фиг. 16b, разность ΔP давлений воздействует на вектор площади a соединительного канала 47 и, следовательно, воздействует направленной вверх результирующей силой давления F(Duct) = ΔPa на надувной канал 43. Она также стремится толкать надувной канал 43 вверх к зажимному кольцу 51, оказывая дополнительную нагрузку на зажимное кольцо 51.
ΔP
ΔP
ΔP
ΔP
Если бы соединительный канал 47 имел вектор площади A, соответствующий вектору площади диффузорной крышки 41, то сила давления F(Duct), действующая непосредственно на надувной канал 43, была бы по существу такой же величины, что и сила давления F(Blower), воздействующая на вентилятор 9, и результирующая нагрузка на зажимное кольцо 51 была бы значительной. Для решения этой задачи диаметр соединительного канала 47 устанавливают таким, чтобы величина вектора площади a соединительного канала 47 была меньше, чем величина вектора площади A диффузорной крышки 41. Соединительный канал 47, таким образом, фактически ограничивает фиксированное отверстие 47а, имеющее уменьшенную площадь по сравнению с площадью диффузорной крышки 41 (по сути, преднамеренное ограничение воздушного потока). Это дает преимущество снижения величины силы давления F(Duct), действующей непосредственно на надувной канал 43, по сравнению с силой давления F(Blower), действующей непосредственно на вентилятор 9. Этого снижения достигают независимо от площади А диффузора, которую, следовательно, можно оптимизировать как часть спецификации вентилятора.
ΔM
ΔM
ΔP
ΔM
ΔP
ΔM
Реактивная тяга F (Duct) также будет стремиться толкать надувной канал 43 вверх. Тем не менее, величина реактивной тяги F (Duct) в целом сравнительно мала и фактически остается постоянной для широкого диапазона площадей отверстия. Следовательно, снижения силы давления F(Duct), действующей на надувную опору 43, в целом можно достичь без какого-либо соответствующего увеличения реактивной тяги F(Duct), действующей на надувную опору 43. Это видно на фиг. 17, на которой показаны F(Duct) и F (Duct) как функции площади a отверстия.
1
ΔM
ΔP
ΔM
ΔP
При очень малых площадях отверстия (a < a), реактивная тяга F (Duct) может стать значительной. Если единственной целью является снизить нагрузку на зажимное кольцо 51, то следует позаботиться, чтобы не компенсировать какое-либо снижение силы давления F(Duct) увеличением соответствующей реактивной тяги F (Duct). Тем не менее, все еще можно преимущественно достичь снижения силы давления F(Duct) самой по себе, даже при таких малых площадях отверстия.