СИСТЕМА ДОУВЛАЖНЕНИЯ ВОЗДУХА Российский патент 2008 года по МПК F24F6/14 

Изобретение относится к технике кондиционирования воздуха и может быть использовано для создания комфортных условий микроклимата в бытовых, офисных и производственных помещениях, в частности в качестве систем местного доувлажнения воздуха, систем распыливания ароматизированных и лекарственных растворов.

Наиболее близким техническим решением к заявляемому объекту является система увлажнения по патенту РФ №2293923, кл. F24F 3/06 от 10.10.96, содержащая распылитель в виде пневматической форсунки и блок управления.

Недостатком его является сравнительно невысокая эффективность процесса пневматического распыления.

Технический результат - повышение эффективности и надежности процесса пневматического распыления воды.

Это достигается тем, что в системе доувлажнения воздуха, состоящей из пневматических форсунок, сетей трубопроводов, служащих для подачи к ним воды и сжатого воздуха и блока управления работой пневматических форсунок, пневматическая форсунка выполнена акустической, содержащей корпус с размещенным внутри генератором акустических колебаний в виде сопла и резонатора, и трубки для подвода распыливающего агента и жидкости, при этом корпус выполнен в виде стакана с днищем, с размещенным внутри корпуса генератором акустических колебаний в виде полого стержня с клиновой щелью и соплом, при этом жидкость поступает к кольцевому зазору, выполненному между внешней поверхностью резонатора и внутренней поверхностью сопла, причем канал для подвода жидкости расположен тангенциально к внутренней поверхности стакана и выполнен в форме прямоугольной щели, при этом воздух подается через штуцер в корпусе и отверстию резонатора, а затем поступает по крайней мере в одну клиновую щель, расположенную под углом по отношению к оси резонатора, причем величина угла находится в оптимальном интервале величин 30÷60°, а в кольцевом зазоре между внутренней поверхностью стакана и внешней поверхностью резонатора размещено винтовое направляющее устройство, способствующее созданию вихревого потока жидкости, поступающей по каналу.

На фиг.1 представлен фронтальный разрез пневматической форсунки системы увлажнения, на фиг.2 - блок управления работой пневматических форсунок.

Пневматические системы увлажнения состоят из форсунок (фиг.1), сетей трубопроводов, служащих для подачи к ним воды и сжатого воздуха и блока управления работой пневматических форсунок (фиг.2). Кроме того, имеются предохранительные устройства, исключающие возможность выливания воды из форсунок при прекращении подачи к ним сжатого воздуха (на чертеже не показано).

Пневматическая акустическая форсунка (фиг.1) содержит корпус 12, выполненный в виде стакана с днищем 13, с размещенным внутри корпуса генератором акустических колебаний в виде полого стержня 5 с клиновой щелью 6 и соплом 1. Жидкость поступает к кольцевому зазору, выполненному между внешней поверхностью резонатора 5 и внутренней поверхностью сопла 1, а затем в кольцевой зазор 2 между внутренней поверхностью корпуса 12 и внешней поверхностью стакана 15. После чего по каналу 16, выполненному в боковой стенке стакана 15, установленного соосно корпусу 12, жидкость поступает в кольцевой зазор между внутренней поверхностью стакана 15 и внешней поверхностью резонатора 5, причем канал 16 расположен тангенциально к внутренней поверхности стакана 15 и выполнен в форме прямоугольной щели.

Воздух подается через штуцер 7, расположенный соосно корпусу 12 форсунки по трубке 3 с отверстием 8, отверстию 10, выполненному в клапане 9, соосно штуцеру 7 и отверстию 4 резонатора 5, а затем поступает по крайней мере в одну клиновую щель 6. Клиновая щель 6 расположена под углом по отношению к оси резонатора 5, причем величина угла находится в оптимальном интервале величин 30÷60°. Клапан 9 взаимодействует с седлом 11, выполненным заодно целое с резонатором 5, и опирающимся на упругую прокладку 14, расположенную между торцевыми поверхностями стакана 15 и седла 11. В кольцевом зазоре между внутренней поверхностью стакана 15 и внешней поверхностью резонатора 5 размещено винтовое направляющее устройство 17, способствующее созданию вихревого потока жидкости, поступающей по каналу 16.

Для оптимальной работы и снижения энергозатрат пневматическая форсунка выполнена со следующими соотношениями размеров ее основных элементов, которые находятся в оптимальном интервале величин:

отношение расстояния h₂ от внешней поверхности днища 13 корпуса 12 до нижнего торца клапана 9 к расстоянию h от внешней поверхности днища 13 корпуса 12 до точки пересечения осей внутреннего отверстия 4 резонатора 5 с клиновой щелью 6 лежит в оптимальном интервале величин: h₂/h=6÷10;

отношение расстояния h₂ от внешней поверхности днища 13 корпуса 12 до нижнего торца клапана 9 к расстоянию h₁ от внешней поверхности днища 13 корпуса 12 до оси канала 16 подвода жидкости лежит в оптимальном интервале величин: h₂/h₁=1,5÷3;

отношение диаметра d внутреннего отверстия 4 резонатора 5 к диаметру d₄ внутренней поверхности корпуса 12 лежит в оптимальном интервале величин: d/d₄=0,1÷0,3;

отношение диаметра d внутреннего отверстия 4 резонатора 5 к диаметру d₁ внешней поверхности резонатора 5 лежит в оптимальном интервале величин: d/d₁=0,3÷0,7;

отношение диаметра d₂ сопла 1 к диаметру d₁ внешней поверхности резонатора 5 лежит в оптимальном интервале величин: d₂/d₁=1,3÷1,7;

отношение диаметра d₂ сопла 1 к расстоянию h₁ от внешней поверхности днища 13 корпуса 12 до оси канала 16 подвода жидкости лежит в оптимальном интервале величин: d₂/h₁=3,5÷4,5;

отношение диаметра d внутреннего отверстия 4 резонатора 5 к расстоянию h от внешней поверхности днища 13 корпуса 12 до точки пересечения осей внутреннего отверстия 4 резонатора 5 с клиновой щелью 6 лежит в оптимальном интервале величин: d/h=0,3÷0,7.

На фиг.2 представлен блок управления работой пневматических форсунок. Он содержит волосяной регулятор влажности 20, мембранные клапаны 19 и 22, запорные вентили 18, игольчатый дроссель 21 для регулирования давления сжатого воздуха перед мембранными клапанами, трансформатор напряжения 23, контрольные лампы 24 и 27, выключатель 26 и электропневматическое реле 25.

Система увлажнения работает следующим образом.

Пневматические форсунки (фиг.1) распыляют воду с помощью сжатого воздуха, который подается по отверстию 8 трубки 3, затем отверстию 10, выполненному в клапане 9 и отверстию 4 резонатора 5, после чего поступает по крайней мере в одну клиновую щель 6. Жидкость по каналу 16, выполненному в боковой стенке стакана 15, поступает в кольцевой зазор между внутренней поверхностью стакана 15 и внешней поверхностью резонатора 5. В результате прохождения резонатора 5 распыливающим агентом (например, воздухом) в последнем возникают пульсации давления, создающие акустические колебания, частота которых зависит от параметров резонатора. Акустические колебания распыливающего агента способствуют более тонкому распыливанию раствора, подаваемого в кольцевой зазор, при этом, ударяясь, создают звуковые колебания, воздействующие на струю жидкости. Указанная форсунка обеспечивает хорошее качество распыления при малых расходах воздуха. Опыты показали, что при давлении воздуха 100 кПа средний диаметр капель составляет 90 мкм, при увеличении давления воздуха примерно в 4 раза (до 400 кПа) средний диаметр капель уменьшается незначительно и составляет 87 мкм.

Блок управления (фиг.2) работой пневматических форсунок работает следующим образом. При подводе сжатого воздуха в полости над мембранами клапанов 19 и 22 вначале открывается подача сжатого воздуха, а затем воды. После выключения подачи сжатого воздуха клапаны закрываются в обратном порядке; это предохраняет от опасности вытекания через форсунки остатка нераспыленной воды, находящейся в трубах. Описанное предохранительное устройство используется также и для автоматического управления работой форсунок, которое осуществляется с помощью регулятора влажности 20, воздействующего на электропневматическое реле (электромагнитный клапан) 25, установленное над мембранным клапаном 19, расположенным на линии подачи воды. Это реле в зависимости от включения или выключения электрического тока открывает или закрывает узкое отверстие в крышке клапана 19, открывая или закрывая выход в атмосферу воздуху, находящемуся под мембраной. Одновременно изменяется и давление на соответствующие мембраны, а следовательно, подача воды и сжатого воздуха к форсункам. В некоторых случаях к каждому мембранному клапану устанавливают свое электропневматическое реле, которое включается через самостоятельное реле времени. Электропневматические реле отрегулированы таким образом, чтобы подача воды выключалась на 10 сек раньше прекращения подачи сжатого воздуха, а включалась на 10 сек позже возобновления подачи воздуха.

Система предназначена для создания комфортных условий микроклимата в производственных помещениях. В системе, состоящей из пневматических форсунок, сетей трубопроводов, служащих для подачи к ним воды и сжатого воздуха, и блока управления работой пневматических форсунок, пневматическая форсунка выполнена акустической, содержащей корпус с размещенным внутри генератором акустических колебаний в виде сопла и резонатора, и трубки для подвода распыливающего агента и жидкости, при этом корпус выполнен в виде стакана с днищем, с размещенным внутри корпуса генератором акустических колебаний в виде полого стержня с клиновой щелью и соплом, при этом жидкость поступает к кольцевому зазору, выполненному между внешней поверхностью резонатора и внутренней поверхностью сопла, причем канал для подвода жидкости расположен тангенциально к внутренней поверхности стакана и выполнен в форме прямоугольной щели, при этом воздух подается через штуцер в корпусе и отверстию резонатора, а затем поступает, по крайней мере, в одну клиновую щель, расположенную под углом по отношению к оси резонатора, а в кольцевом зазоре между внутренней поверхностью стакана и внешней поверхностью резонатора размещено винтовое направляющее устройство. Технический результат - повышение эффективности и надежности процесса пневматического распыления воды. 2 з.п. ф-лы, 2 ил.

1. Система доувлажнения воздуха, состоящая из пневматических форсунок, сетей трубопроводов, служащих для подачи к ним воды и сжатого воздуха и блока управления работой пневматических форсунок, отличающаяся тем, что пневматическая форсунка выполнена акустической, содержащей корпус с размещенным внутри генератором акустических колебаний в виде сопла и резонатора и трубки для подвода распиливающего агента и жидкости, при этом корпус выполнен в виде стакана с днищем, с размещенным внутри корпуса генератором акустических колебаний в виде полого стержня с клиновой щелью и соплом, при этом жидкость поступает к кольцевому зазору, выполненному между внешней поверхностью резонатора и внутренней поверхностью сопла, причем канал для подвода жидкости расположен тангенциально к внутренней поверхности стакана и выполнен в форме прямоугольной щели, при этом воздух подается через штуцер в корпусе и отверстию резонатора, а затем поступает по крайней мере в одну клиновую щель, расположенную под углом по отношению к оси резонатора, причем величина угла находится в оптимальном интервале величин 30÷60°, а в кольцевом зазоре между внутренней поверхностью стакана и внешней поверхностью резонатора размещено винтовое направляющее устройство, способствующее созданию вихревого потока жидкости, поступающей по каналу.2. Система доувлажнения воздуха по п.1, отличающаяся тем, что блок управления работой пневматических форсунок содержит волосяной регулятор влажности, мембранные клапаны, запорные вентили, игольчатый дроссель для регулирования давления сжатого воздуха перед мембранными клапанами, трансформатор напряжения, контрольные лампы, выключатель и электропневматическое реле.3. Система доувлажнения воздуха по п.1, отличающаяся тем, что пневматическая акустическая форсунка выполнена со следующими соотношениями размеров ее основных элементов: отношение расстояния h₂ от внешней поверхности днища корпуса до нижнего торца клапана к расстоянию h от внешней поверхности днища корпуса до точки пересечения осей внутреннего отверстия резонатора с клиновой щелью лежит в оптимальном интервале величин h₂/h=6÷10; отношение расстояния h₂ от внешней поверхности днища корпуса до нижнего торца клапана к расстоянию h₁ от внешней поверхности днища корпуса до оси канала подвода жидкости лежит в оптимальном интервале величин h₂/h₁=1,5÷3; отношение диаметра d внутреннего отверстия резонатора к диаметру d₄ внутренней поверхности корпуса лежит в оптимальном интервале величин d/d₄=0,1-0,3; отношение диаметра d внутреннего отверстия резонатора к диаметру d₁ внешней поверхности резонатора лежит в оптимальном интервале величин d/d₁=0,3÷0,7; отношение диаметра d₂ сопла к диаметру d₁ внешней поверхности резонатора лежит в оптимальном интервале величин d₂/d₁=1,3÷1,7; отношение диаметра d₂ сопла к расстоянию h₁ от внешней поверхности днища корпуса до оси канала подвода жидкости лежит в оптимальном интервале величин d₂/h₁=3,5÷4,5, отношение диаметра d внутреннего отверстия резонатора к расстоянию h от внешней поверхности днища корпуса до точки пересечения осей внутреннего отверстия резонатора с клиновой щелью лежит в оптимальном интервале величин d/h=0,3÷0,7.