ЭКОСИСТЕМА ОЧИСТКИ ВОЗДУХА Российский патент 2008 года по МПК B60H3/06 F24F3/16 

Изобретение относится к машиностроению, а именно к установкам очистки воздуха, и может быть использовано для очистки воздуха в салонах (кабинах) и обитаемых отсеках легковых, грузовых машин, строительно-дорожной техники, трамваев, троллейбусов и другой техники, в первую очередь в городах, объектах промышленного назначения, горно-добывающей промышленности, а также в помещениях бытового и производственного назначения.

Известна система очистки воздуха в кабинах транспортных средств, содержащая корпус с входным и выходным окнами, нагнетатель воздуха, электродвигатель, блок очистки воздуха с фильтрующими элементами от пыли и углеводородов /1/. Однако известная система очистки воздуха сложна конструктивно, имеет большие вес и габариты, не очищает воздух от оксида углерода и оксидов азота, запаха и других вредных веществ, потребляет большую энергию на свой привод, отличается большими стоимостью и трудоемкостью в обслуживании и эксплуатации и по этим причинам не нашла широкого массового применения в гражданском автотранспорте.

Известна система очистки воздуха, содержащая корпус с входным и выходным окнами, электродвигатель, вентилятор, сблокированный с валом электродвигателя, блок очистки воздуха с фильтрующе-очищающим элементом /2/. С помощью известной системы осуществляется очистка воздуха в кабинах транспортных средств. Однако известная система очистки воздуха не предназначена для очистки воздуха от газообразных вредных веществ (оксида углерода, оксидов азота, углеводородов (в т.ч. акролеина, формальдегида и др. вредных веществ), отличается сложностью конструкции, большей трудоемкостью в обслуживании и эксплуатации, имеет большой расход эксплуатационных материалов, небольшой ресурс работы. По этим причинам она также не нашла широкого промышленного применения.

Известна также система очистки воздуха, содержащая корпус с входным и выходным окнами, электродвигатель, вентилятор, сблокированный с валом электродвигателя, по меньшей мере один блок очистки воздуха с фильтрующе-очищающим элементом, корпус которой разделен поперечной перегородкой с по меньшей мере одним отверстием, а блок очистки содержит по меньшей мере два фильтрующе-очищающих элемента /3/. Данная система является прототипом настоящего изобретения. Она имеет высокую эффективность очистки воздуха от вредных веществ, меньшие вес и габариты и более проста конструктивно (в сравнении с другими аналогами). Но она также имеет недостатки, основными из которых являются недостаточная компактность (исходя из совокупности следующих параметров - производительность по очищаемому воздуху, габариты и вес), недостаточная герметичность внутренних проточных элементов (крепления блока очистки воздуха в корпусе, вентилятора), недостаточно точная центровка блока очистки в корпусе - все это приводит к подсосу воздуха в очищенный поток воздуха и снижает эффективность работы экосистемы. Недостатками прототипа являются также не оптимизированные параметры по газодинамическому сопротивлению блока очистки воздуха и напора вентилятора, производительность вентилятора по очищаемому в системе воздуху.

Задачей изобретения является повышение эффективности очистки воздуха, оптимизация ее основных параметров (газодинамического сопротивления блока очистки воздуха, напора и производительности работы вентилятора), повышение компактности конструкции, а также упрощение сборки и обслуживания системы очистки при производстве и в эксплуатации, герметичности основных элементов.

Поставленная задача реализуется тем, что в экосистеме очистки воздуха, содержащей корпус с входным и выходными окнами, электродвигатель, вентилятор, сблокированный с валом электродвигателя, по меньшей мере один блок очистки воздуха с фильтрующе-очищающим элементом, корпус которой разделен поперечной перегородкой с по меньшей мере одним отверстием, а блок очистки содержит по меньшей мере два фильтрующе-очищающих элемента, внутри корпуса дополнительно размещена вторая поперечная перегородка с по меньшей мере одним отверстием, делящая вместе с первой перегородкой корпус на три части, в средней из которых размещены электродвигатель с вентилятором, а в двух крайних частях размещены блоки очистки воздуха с фильтрующе-очищающими элементами, причем вентилятор выполнен напорным, например в виде радиального колеса с лопатками, охватываемого с двух сторон улитками с центральными отверстиями, и по меньшей мере один блок очистки выполнен разборным, состоящим из двух частей, первая из которых по направлению движения потока очищаемого воздуха содержит по меньшей мере фильтрующий элемент, выполненный, например, из гофрированной фильтровальной бумаги, а вторая часть содержит сорбирующий элемент, и/или поглотитель, и/или низкотемпературный катализатор и выполнена из охватывающего фильтрующе-очищающие элементы корпуса с газопроницаемыми входной и выходной стенками фронтальными по отношению к направлению движения потока очищаемого воздуха, причем первая часть блока очистки прижата к поперечной перегородке корпуса через вторую часть блока с помощью прижимного устройства, выполненного, например в виде упругого замка или винтового соединения, а между двумя частями блока очистки воздуха и между второй частью блока очистки и перегородкой корпуса по периметру корпусов размещены дополнительные герметичные прокладки, выполненные, например, из прорезиненного материала или пенополиуретана.

В экосистеме очистки воздуха газодинамическое сопротивление по меньшей мере одного блока очистки воздуха находится в диапазоне от 20 до 700 Па, напор вентилятора больше газодинамического сопротивления блока очистки воздуха не менее, чем на 10 Па, а производительность вентилятора по очищаемому в экосистеме воздуху составляет не менее 10 м³/час.

Кроме того, в экосистеме очистки воздуха между корпусом экосистемы и блоком очистки в зоне размещения второй части блока очистки размещены направляющие, выполненные, например, в виде ребер, крепящихся к внутренним стенкам корпуса экосистемы.

Сущность предложения поясняется чертежами, где на фиг.1 дан продольный разрез экосистемы, а на фиг.2 - вид по разрезу А-А на фиг.1.

Экосистема очистки воздуха состоит из корпуса 1 с входным 2 и выходным 3 окнами, электродвигателя 4, вентилятора 5, причем последний сблокирован с валом 6 электродвигателя 4. В корпусе 1 экосистемы установлены блоки очистки воздуха 7, внутри которых размещены фильтрующе-очищающие элементы 8. Корпус 1 разделен двумя поперечными перегородками 9 и 10 на три части. Вентилятор 5 экосистемы выполнен напорным в виде радиального колеса с лопатками и охватывается с двух сторон улитками 11 (см. фиг.1 и 2) с центральными отверстиями 12. Блоки очистки 7 выполнены разборными, состоящими из двух частей - первой 13 и второй 14, первая 13 из которых (по направлению движения потока очищаемого воздуха) содержит фильтрующий элемент от пыли и др. вредных веществ (частичек сажи, пыльцы растений и др. частичек и капель), выполненный из гофрированной фильтровальной бумаги, а вторая часть 14 содержит элементы 8, разделенные снаружи и между собой газопроницаемыми стенками 15. Элементы 8 могут содержать сорбирующий материал (уголь и его модификации), поглотитель, низкотемпературный катализатор в исполнении возможного применения как в раздельном, так и совместном виде.

При этом первая часть 13 блока очистки 7 прижата к поперечной перегородке (9 или 10) корпуса 1 через вторую часть 14 блока очистки 7 с помощью прижимного устройства 16, а между двумя частями 13 и 14 блока очистки 7 и между второй частью 14 и перегородкой (9 или 10) корпуса 1 по периметру корпусов 1 и 7 размещены дополнительные герметичные прокладки 17, выполненные, например, из прорезиненного материала или пенополиуретана.

Между корпусом 1 экосистемы и блоком очистки 7 в зоне размещения второй части 14 блока очистки 7 установлены направляющие 18 (фиг.1), выполненные, например, в виде продольных ребер, прикрепленных к внутренним стенкам корпуса 1 экосистемы.

В корпусе 1 размещены также переключатель 19 и датчик 20 давления или газоанализатора, либо совмещенный датчик, измеряющий параметры давления и концентрации нескольких вредных веществ после очистки воздуха в блоках 7.

В экосистеме газодинамическое сопротивление по меньшей мере одного блока очистки 7 воздуха должно находиться в диапазоне от 20 до 700 Па, напор вентилятора 5 должен быть больше газодинамического сопротивления блока очистки 7 воздуха не менее чем на 10 Па, а производительность вентилятора 5 по очищаемому в экосистеме воздуху должна быть не менее 10 м³/час.

Экосистема очистки воздуха работает следующим образом.

При включении переключателя 20 электродвигатель 4 начинает вращать вентилятор 5 и воздух из салона (кабины) транспортного средства, или механизма, или помещения - далее салона, либо наружный воздух по отношению к салону поступает через входное окно 2, газопроницаемую стенку 15 в блок очистки 7. В последнем проходя последовательно через первую 13 и вторую 14 его части воздух очищается от пыли и других вредных веществ, находящихся в твердой и жидкой фазах (с помощью гофрированной фильтровальной бумаги), от несгоревших и др. углеводородов (в т.ч. полициклических ароматических углеводородов, канцерогенов, акролеина, формальдегида и др. вредных веществ, включая отравляющие вещества) на сорбирующем элементе 8 (гранулы угля и/или его модификаций), от оксидов азота на элементе 8 из поглотителя (например, перманганата калия), от оксида углерода на низкотемпературном катализаторе (например, палладии и/или его оксидов, нанесенных на носитель). Набор очищающих элементов 8 в блоке очистки 7 может быть подобран в различных сочетаниях в зависимости от того, какие вредные вещества подлежат очистке в воздухе салона.

Далее очищенный воздух из блока очистки 7 через отверстия в перегородках 9 и 10 и через центральные отверстия 12 улиток и 11 поступает к лопаткам вентилятора 5 и из последнего через выходное окно 3 подается в салон.

С помощью экосистемы воздух в салоне может очищаться как при подаче в салон приточного (наружного) воздуха, так и в режиме рециркуляции (т.е. воздух забирается из салона, очищается в экосистеме и очищенный возвращается обратно в салон), а также при одновременной очистке как приточного, так и рециркулируемого воздуха в различных их пропорциях. В зависимости от схемы работы экосистемы и исполнения фильтрующе-очищающих элементов 8 в блоках очистки 7 (конструктивного и подбора материалов) эффективность очистки по каждому вредному веществу может быть доведена практически до 100%.

Разделение корпуса 1 экосистемы с помощью двух перегородок 9 и 10 с отверстиями на три части, из которых в средней размещены электродвигатель 4 и вентилятор 5, а в двух крайних - блоки очистки 7 (через два блока очитки 7 воздух прокачивается с помощью одного вентилятора 5) позволяет добиться максимально возможной компактности устройства. При этом прижатие первых частей 13 блоков очистки 7 к поперечным перегородкам 9 и 10 корпуса 1 через вторые части 13 блоков очистки 7 с помощью прижимных устройств 16 позволяет также добиться максимальной компактности устройства, простоты его монтажа и разборки, возможности раздельной замены первой 13 и второй 14 частей блоков 7 в эксплуатации, чем обеспечивается реализация максимально возможной выработки ресурса каждой из частей 13 и 14 блоков очистки 7. В свою очередь само прижимное устройство 16 может быть выполнено как в виде упругого замка, так и в виде винтового либо другого соединения, а размещение между обеими частями 13 и 14, а также между вторыми частями 14 блоков очистки 7 и перегородками 9 и 10 дополнительных герметичных прокладок 17 позволяет надежно устранить возможность перетечек неочищенного воздуха в зоне блоков очистки 7, повышая тем самым эффективность работы экосистемы.

Также исполнение вентилятора 5 напорным путем выбора его радиальной конструкции и повышения оборотов вала 6 электродвигателя 4 позволяет обеспечить прокачку очищаемого воздуха через значительную толщину элементов 8 в блоках очистки 7 (реализуя тем самым высокую эффективность очистки воздуха по каждому вредному компоненту) при газодинамическом сопротивлении блоков очистки от 20 до 700 Па, который может встретиться на практике. Эти же приемы обеспечивают возможность реализации напора вентилятора не менее чем на 10 Па выше, чем газодинамическое сопротивление блоков очистки 7. Реализация этих параметров в указанных диапазонах также приводит к достижению максимальной компактности устройства, упрощению его конструкции при одновременно высокой эффективности очистки воздуха и производительности установки по расходу очищаемого воздуха, который должен составлять не менее 10 м³/час для данной конструкции экосистемы при объеме салона более 2 м³.

Достижению поставленных задач в предложенной конструкции экосистемы способствует также размещение улиток 11 с центральными отверстиями 12 с двух сторон радиального колеса вентилятора 5, чем достигается повышение коэффициента полезного действия последнего и снижение энергозатрат на его привод.

Наконец, размещение с внутренней стороны корпуса 1 продольных направляющих 18 в зоне размещения вторых частей 14 блоков очистки 7 способствует упрощению обслуживания экосистемы, повышению надежности сборки и центровки блоков 7 в корпусе 1, что также направлено на достижение поставленных задач.

Внутри корпуса 1 экосистемы предусмотрено размещение датчика 20 давления либо газоанализатора для исключения отвлечения водителя машины на управление работой экосистемы путем автоматизации процедур включения, выключения экосистемы и режимов ее работы с помощью электронных систем управления по сигналам датчика 20.

Предлагаемая экосистема очистки воздуха является универсальной, может быть исполнена в различных модификациях для применения как в салонах (кабинах) транспортных средств, так строительно-дорожной, специальной карьерной техники, в кабинах промышленных механизмов, например различного типа кранов, а также для очистки воздуха в помещениях бытового и производственного назначения в режимах очистки приточного и рециркулируемого воздуха и при совместном применении этих режимов.

Источники информации

1. П.Д.Ларюшин. Система обеспечения микроклимата в кабине. «Грузовик», №1, 1996 г., стр.40, рис.6.

2. Авторское свидетельство SU №1233915 А1. Устройство для обеспыливания воздуха. В01D 45/12, В60Н 3/06. Опубл. 30.06.86., Бюл. №20.

3. Патент РФ PU №2173639 С1. Система очистки воздуха. 7 В60Н 3/06, F24F 3/16. Опубл. 20.09.2001, Бюл.№26.

Изобретение относится к машиностроению, а именно к установкам для очистки воздуха, и может быть использовано для очистки воздуха в салонах транспортных средств и помещениях бытового и промышленного назначения. Корпус (1) экосистемы с входным и выходным окнами (2, 3) содержит электродвигатель (4), вентилятор (5), сблокированный с валом (6) электродвигателя (4), блоки (7) очистки воздуха с фильтрующе-очищающими элементами (8). Корпус (1) экосистемы разделен двумя поперечными перегородками (9, 10) на три части, в средней из которых размещены электродвигатель (4) с вентилятором (5), а в двух крайних частях размещены блоки (7) очистки воздуха с фильтрующе-очищающими элементами (8). Блоки (7) очистки воздуха выполнены разборными и состоят из двух частей (13, 14). Первая часть (13) содержит фильтрующий элемент. Вторая часть (14) содержит сорбирующий элемент и выполнена из охватывающего фильтрующе-очищающие элементы (8) корпуса с газопроницаемыми входной и выходной стенками (15). Первая часть (13) блока (7) очистки воздуха прижата к одной из поперечных перегородок (9, 10) корпуса (1) экосистемы через вторую часть (14) блока (7) очистки воздуха с помощью прижимного устройства (16). Между двумя частями (13, 14) блока (7) очистки воздуха и между второй частью (14) блока (7) очистки воздуха и одной из поперечных перегородок (9, 10) корпуса (1) экосистемы по периметру упомянутых корпусов размещены дополнительные герметичные прокладки (17). Технический результат заключается в повышении эффективности очистки воздуха, повышении компактности конструкции, упрощении сборки и обслуживания экосистемы. 2 з.п. ф-лы, 2 ил.

1. Экосистема очистки воздуха, содержащая корпус экосистемы с входным и выходным окнами, электродвигатель, вентилятор, сблокированный с валом электродвигателя, по меньшей мере один блок очистки воздуха с фильтрующе-очищающим элементом, корпус экосистемы разделен поперечной перегородкой с по меньшей мере одним отверстием, а блок очистки воздуха содержит по меньшей мере два фильтрующе-очищающих элемента, отличающаяся тем, что внутри корпуса экосистемы дополнительно размещена вторая поперечная перегородка с по меньшей мере одним отверстием, делящая вместе с первой поперечной перегородкой корпус экосистемы на три части, в средней из которых размещены электродвигатель с вентилятором, а в двух крайних частях размещены блоки очистки воздуха с фильтрующе-очищающими элементами, причем вентилятор выполнен напорным, например, в виде радиального колеса с лопатками, охватываемого с двух сторон улитками с центральными отверстиями, и по меньшей мере один блок очистки воздуха выполнен разборным, состоящим из двух частей, первая из которых по направлению движения потока очищаемого воздуха содержит по меньшей мере фильтрующий элемент, выполненный, например, из гофрированной фильтровальной бумаги, а вторая часть содержит сорбирующий элемент, и/или поглотитель, и/или низкотемпературный катализатор и выполнена из охватывающего фильтрующе-очищающие элементы корпуса с газопроницаемыми входной и выходной стенками фронтальными по отношению к направлению движения потока очищаемого воздуха, причем первая часть блока очистки воздуха прижата к одной из поперечных перегородок корпуса экосистемы через вторую часть блока очистки воздуха с помощью прижимного устройства, выполненного, например, в виде упругого замка или винтового соединения, а между двумя частями блока очистки воздуха и между второй частью блока очистки воздуха и одной из поперечных перегородок корпуса экосистемы по периметру упомянутых корпусов размещены дополнительные герметичные прокладки, выполненные, например, из прорезиненного материала или пенополиуретана.2. Экосистема очистки воздуха по п.1, отличающаяся тем, что газодинамическое сопротивление по меньшей мере одного блока очистки воздуха находится в диапазоне от 20 до 700 Па, напор вентилятора больше газодинамического сопротивления блока очистки воздуха не менее чем на 10 Па, а производительность вентилятора по очищаемому в экосистеме воздуху составляет не менее 10 м³/час.3. Экосистема очистки воздуха по п.1, отличающаяся тем, что между корпусом экосистемы и блоком очистки воздуха в зоне размещения второй части блока очистки воздуха размещены направляющие, выполненные, например, в виде ребер, крепящихся к внутренним стенкам корпуса экосистемы.