ВЕНТИЛЯТОР-ОЗОНАТОР Российский патент 1998 года по МПК F24F3/16 

Изобретение относится к системам продувки, охлаждения и очистки воздуха в производственных помещениях от пылевидных загрязнений, ультрадисперсной пыли, от газообразных примесей, от бактериальных загрязнений, а также озонирования воздуха.

Известно устройство для обработки воздуха (А.С. СССР N 1691663, кл. 5 F 24 F 3/16, опублик. 15.10.91), включающее корпус с входными и выходными патрубками и расположенными внутри него многоступенчатым фильтром и вентилятором, а также дополнительно содержит влагоотделитель, калорифер, озонатор.

Недостатком этого устройства является сложность конструкции, ненадежность в работе, так как много движущихся частей. Это устройство вызывает шум, инфразвуковые колебания, поэтому для таких устройств требуются отдельные помещения, а в связи с этим и систем вытяжных труб.

Наиболее близким по технической сущности и достигаемому результату к заявляемому устройству является воздухоочиститель электрический "Суперплюс" (руководство по эксплуатации воздухоочистителя "Суперплюс"), состоящий из корпуса с крышкой с одной кассеты с коронирующими проводами и осадительными пластинами. Для движения воздуха используется эффект, возникающий при коронном электрическом разряде.

Недостатком прототипа является сравнительно большой расход электроэнергии при небольших скоростях потока воздуха, причем увеличение потока воздуха также приводит к увеличению габаритов воздухоочистителя.

Основной технической задачей предлагаемого изобретения является уменьшение расхода электроэнергии при условии получения максимальной скорости потока через заданное рабочее сечение.

Как показали результаты проведенных испытаний макетного образца предлагаемой конструкции вентилятора-озонатора, при потребляемой мощности устройства 10-11 Вт обеспечивается производительность по воздушному потоку 120 м³/ч, между тем как прототип при потребляемой мощности 22 Вт обеспечивает производительность только 20 м³/ч. Поставленная задача достигается тем, что в вентиляторе, выполненном в виде закрепленных в корпусе нескольких рядов пластинчатых электродов и прикрепленных к ним излучателей, согласно предложенному решению пластинчатые электроды выполнены в аэродинамически профилированном виде, а к заостренному ребру каждой пластины прикреплены стержневые острийные излучатели. При этом основные геометрические параметры взяты в соотношении

где
H - расстояние между рядами пластин, мм;
L₁ - расстояние между соседними пластинами в ряду, мм;
L₂ - расстояние между излучателями на пластине, мм;
h - высота излучателя, мм.

Пример. На приведенном чертеже (фиг. 1 и 2) показана конструкция вентилятора-озонатора. Вентилятор-озонатор состоит из корпуса 1 с оградительной решеткой 2, в нижней части которого размещен блок источника питания 3 с ручкой управления 4 и индикаторными лампочками 5. Корпус 1 вентилятора-озонатора выполнен из изоляционного материала в виде отрезка полой трубы прямоугольной формы во внутренней части которой закреплено несколько рядов пластинчатых электродов 6 с прикрепленными к ним стержневыми острийными излучателями 7. В каждом ряду пластинчатые электроды 6 скреплены металлическими коллекторными пластинами 8, причем все пластинчатые электроды 6 выполнены в аэродинамически профилированном виде и четные и нечетные ряды электродов имеют между собой отдельное электрическое соединение. Расстояние H между рядами пластинчатых электродов 6 составляет 25 мм. при прикладываемом к ним постоянном напряжении 15 кВ. Для обеспечения условия создания максимального воздушного потока через заданное рабочее сечение S корпуса 1 вентилятора-озонатора, при условии минимальных затратах электроэнергии, расстояние между пластинчатыми электродами L₁ и расстояние между острийными излучателями L₂ сделаны одинаковыми и равными - 8 мм.

Работа вентилятора-озонатора осуществляется следующим образом. На четные и нечетные ряды пластинчатых электродов от источника питания подавалось постоянное напряжение 15 кВ. Образующийся коронный разряд на стержневых острийных излучателях создает направленный поток ускоряемых ионов в сторону пластинчатых электродов соседнего ряда, которые вовлекают в поступательное движение молекулы воздушной среды, создавая лавинообразный расширяющийся от острийного излучателя поток воздушной среды, причем количество молекул воздушной среды, увлекаемое в процессе соударения с ускоряемыми ионами в пространстве между рядами пластинчатых электродов на 4 - 5 порядков больше числа самих ускоряемых ионов. При выбранных оптимальных расстояниях L₁ между пластинчатыми электродами 6 и расстояниях L₂ между острийными излучателями 7 по отношению к расстоянию H между рядами пластинчатых электродов (H/L₁ = 2,0 - 4,0), образующиеся около острийных излучателей одного ряда локальные лавинообразные расширяющиеся воздушные потоки пространственно частично перекрывают друг друга вблизи следующего ряда пластинчатых электродов таким образом, что обеспечивают максимальный общий воздушный поток вентилятора-озонатора при минимальных затратах электрической энергии. При уменьшении этого отношения образующийся вблизи острийных излучателей вихревой обратный воздушный поток начинает создавать обратный напор воздуха и через заданное рабочее сечение S уже при отношениях H/L₁ = 0,5 обратный вихревой воздушный поток практически сравнивается с локальным лавинообразным потоком воздуха около каждого острийного излучателя вентилятора-озонатора.

В табл. 1 приведены результаты исследования, показывающие зависимость величины скорости V_п потока воздуха через рабочее сечение S корпуса вентилятора-озонатора от отдельной двухрядной секции в % от максимальной скорости V_м потока (или пропорционально зависящей от скорости V_м потока воздуха производительности P = V_мS, где S = const), от величины отношения H/L₁ и H/L₂ при условии минимальной затраты электрической энергии.

В табл. 2 представлена зависимость величины скорости V_об обратного воздушного вихревого потока через рабочее сечение S корпуса вентилятора-озонатора от отдельной двухрядной секции (в % от скорости V_м прямого основного потока воздуха) от величины отношения H/L₁, H/L₂, из которой следует, что уже при отношении H/L = 2,0 скорость V_об обратного потока воздуха оказывается равной практически нулю и при отношениях H/L в диапазоне 2 - 4 находятся оптимальные условия для полного подавления отрицательных эффектов от обратных вихревых потоков воздуха вблизи острийных излучателей.

В табл. 3 представлена зависимость величины скорости V_м потока воздуха от вентилятора-озонатора через заданное рабочее сечение S от относительной длины L₂/h острийных излучателей по отношению к расстоянию L₂ между ними.

Из таблицы видно, что длина острийных электродов, при неизменном их количестве в заданном рабочем сечении S, в общем, увеличивает эффективность работы вентилятора-озонатора, однако при отношениях L₂/h больших 4 несоразмерно начинает увеличиваться линейный по потоку размер рабочего объема, что уменьшает эффективную производительность W_эф вентилятора-озонатора, отнесенную к единице рабочего объема этого вентилятора-озонатора (табл. 4).

Как видно из табл. 4, оптимальная величина эффективности работы каждой отдельной двухрядной секции вентилятора-озонатора находится в диапазоне отношений H/L = 2,0 - 4,0. При отношениях H/L больших 4,0 (при неизменном рабочем сечении S потока), значительно увеличивается расход электрической энергии. Проведенные экспериментальные работы показали, что если прототип при потребляемой мощности 22 Вт обеспечивает производительность 20 м³/ч, то предложенное устройство при потребляемой мощности 10-11 Вт обеспечивает производительность 120 м³/ч.

Изобретение относится к системам продувки, охлаждения и очистки воздуха в производственных помещениях от пылевидных загрязнений, ультрадисперсной пыли от газообразных примесей, от бактериальных загрязнений, а также озонирования воздуха. Устройство состоит из закрепленных в корпусе нескольких рядов пластинчатых электродов и прикрепленных к ним излучателей, причем пластинчатые электроды выполнены в аэродинамически профилированном виде, а к заостренному ребру каждой пластины прикреплены стержневые излучатели, причем основные геометрические параметры взяты в соотношении: где Н - расстояние между рядами пластин, мм, L₁ - расстояние между соседними пластинами в ряду, мм, L₂ - расстояние между излучателями на пластине, мм, h - высота излучателя, мм. Технической задачей является получение большей производительности по воздушному потоку и уменьшение расхода электроэнергии при минимальных геометрических размерах устройства. 1 з.п.ф-лы, 4 табл., 2 ил.

1. Вентилятор, выполненный в виде закрепленных в корпусе нескольких рядов пластинчатых электродов и прикрепленных к ним излучателей, отличающийся тем, что пластинчатые электроды выполнены в аэродинамически профилированном виде, а к заостренному ребру каждой пластины прикреплены стержневые острийные излучатели. 2. Вентилятор по п. 1, отличающийся тем, что основные геометрические параметры взяты в соотношении

где H - расстояние между рядами пластин, мм;
L₁ - расстояние между соседними пластинами в ряду, мм;
L₂ - расстояние между излучателями на пластине, мм;
h - высота излучателя, мм.