УСТРОЙСТВО ДЛЯ ТЕПЛОВЛАЖНОСТНОЙ ОБРАБОТКИ ВОЗДУХА Российский патент 2014 года по МПК F24F3/00 

Изобретение относится к области вентиляции и кондиционирования воздуха и может быть использовано в системах, обеспечивающих комфортные условия в помещениях, а также для обеспечения различных технологических процессов.

Известно «Устройство для тепловлажностной обработки воздуха» (а.с. СССР №1423864, кл. F24F 3/14), содержащее корпус с поддоном, заполненным жидкостью и воздушными патрубками, пакет вращающихся дисков, погруженных нижней частью в поддон и закрепленных на горизонтальном валу, установленным на поплавках и снабженным крыльчатками, установленными по обе стороны дисков.

Недостатками такого устройства являются:

- не обеспечивается работа в автоматическом режиме, так как отсутствуют механизмы регулирования температуры воздуха и его расход на выходе из устройств;

- не исключена опасность замерзания влаги на дисках и жидкости в поддоне при отрицательных температурах входящего воздуха.

Известно «Устройство для увлажнения воздуха» (а.с. СССР №595595, кл. F24F 3/14), содержащее воздуховод, вентилятор и поддон, заполненный жидкостью, примыкающий к нижней части воздуховода и сообщенный с ним при помощи поперечных щелей.

Данное устройство имеет те же недостатки, что и описанное выше.

Известно «Устройство для увлажнения воздуха» (а.с. СССР №2250418, кл. F24F 3/14 - ближайший аналог), содержащее цилиндрический корпус с поддоном, патрубком со створчатым клапаном, входным и выходным патрубками, теплообменные пластины из капиллярнопористого материала, частично опущенные в поддон с водой, в корпусе размещена конфузорная вставка, в поверхности корпуса вырезаны эжектирующие окна, расположенные напротив стенок конфузорной вставки, теплообменные пластины частично перекрывают эжектирующие окна, выходной патрубок корпуса имеет цилиндрическую форму, оканчивающуюся диффузором, причем выходной патрубок имеет возможность перемещения в корпусе, перекрывая частично либо полностью эжектирующие окна.

Недостатки этого устройства заключаются в ограниченности обработки воздуха только изменением его расхода и относительной влажности, а также невозможностью управления параметрами воздуха в автоматическом режиме и опасностью замерзания воды в поддоне при отрицательных температурах входящего в устройство воздуха.

Целью заявляемого изобретения является создание «Устройства для тепловлажностной обработки воздуха», позволяющего осуществлять процесс обработки воздуха в автоматическом режиме управления, обеспечивая при этом работу устройства при отрицательных температурах входящего (наружного) воздуха - недопущение замерзания воды в поддоне устройства.

Поставленная цель достигается за счет того, что в «Устройстве для тепловлажностной обработки воздуха», содержащем вентилятор и цилиндрический корпус с примыкающим к нему поддоном с водой, снабженном переливным патрубком и датчиком уровня воды, размещенные в корпусе створчатый воздушный клапан и конфузорную вставку, вырезанное в корпусе под конфузорной вставкой эжектирующее окно, на входе воздуха в корпус установлены последовательно перед створчатым клапаном: противопылевой фильтр и электрокалорифер, выход корпуса присоединен к всасывающему патрубку вентилятора, а к нагнетательному патрубку вентилятора присоединен через воздуховод, в горизонтальном участке которого смонтирован закручиватель воздуха, диффузор, в поддоне установлен электронагреватель (ТЭН), вода в поддон подается через вентиль с исполнительным механизмом, эжектирующее окно оснащено заслонкой, имеющей форму полуцилиндра, оснащенной электроприводом, на входе воздуха в устройство установлен датчик температуры наружного воздуха, в поддоне установлен датчик температуры воды, а на выходе воздуха из диффузора размещены датчики расхода, температуры и относительной влажности воздуха, управление работой устройства осуществляется в автоматическом режиме с помощью контроллера, работающего по заданной программе, размещенного в щите управления, к контроллеру подключены все датчики и исполнительные механизмы устройства; все элементы устройства выполнены из антикоррозийных материалов.

Такая конструкция позволяет осуществлять регулирование расхода, температуры и относительной влажности воздуха на выходе из устройства в автоматическом режиме. Регулирование осуществляется с помощью работающего по заданной программе контроллера. Расход воздуха регулируется с помощью створчатого воздушного клапана, электропривод которого получает команды от контроллера, получающего сигналы от датчика расхода. Регулирование относительной влажности осуществляется частичным либо полным перекрытием эжектирующего окна заслонкой, электропривод которой получает команды от контроллера по мере поступления сигналов от датчика относительной влажности. Поддержание заданной температуры воздуха на выходе из устройства осуществляется по сигналам от датчика температуры воздуха на выходе из диффузора, поступающего на контроллер, который выдает команды на включение ТЭНа, а при необходимости и на включение электрокалорифера. При отрицательных температурах наружного воздуха от датчика температуры (размещенного на входе воздуха в устройство), сигнал поступает к контроллеру, который дает команду на включение электрокалорифера. Распределение воздуха на выходе из диффузора в помещение осуществляется закручивателями воздуха и диффузором. Регулирование уровня воды в поддоне осуществляется по сигналам датчика уровня - контроллер дает команду на открытие (либо закрытие) электроприводу вентиля, через который в поддон поступает вода.

Анализ аналогов показал, что заявляемое техническое решение является новым. Новизна решения заключается в обеспечении автоматического управления параметрами воздуха с помощью контроллера, работающего по заданной программе и автоматического недопущения замерзания воды в поддоне при отрицательных температурах наружного воздуха путем его подогрева в электрокалорифере. Кроме того, в устройстве предусмотрена очистка обрабатываемого наружного воздуха от пыли с помощью, установленного на входе устройства фильтра, а также быстрое затухание приточных струй в помещении благодаря закручивателям воздуха и диффузору, размещенных на выходе воздуха из устройства.

Таким образом, заявляемое техническое решение характеризуется новой совокупностью существенных признаков, дающих положительный эффект, и обладает признаками соответствия критерию «изобретательский уровень».

Предлагаемое устройство представлено на чертеже 1, на которой приведены вентилятор 1 с электроприводом 2, к всасывающему патрубку вентилятора 1 присоединен выход корпуса 3, к корпусу 3 примыкает заполненный водой поддон 4 с переливным патрубком 5, датчиком уровня воды 6 и ТЭНом 7. На входе воздуха в корпус 3 установлены пылевой фильтр 8, электрокалорифер 9 и воздушный створчатый клапан 10 с электроприводом 11. В корпусе 3 размещена конфузорная вставка 12, под которой в нижней части корпуса 3 вырезано эжектирующее окно 13, оснащенное полуцилиндрической задвижкой 14 с электроприводом 15. К нагнетательному патрубку вентилятора 1 присоединен через воздуховод с закручивателями 16 диффузор 17. В поддоне 4 размещен датчик температуры воды 18, вода в поддон 4 подается через вентиль 19 с электроприводом 20. На выходе воздуха из диффузора 17 размещены: датчик относительной влажности воздуха 21, датчик температуры воздуха 22 и датчик расхода 23, а на входе воздуха в устройство (перед пылевым фильтром 9) установлен датчик температуры наружного воздуха 24. Пульт управления 25 оснащен кнопками 26 включения-выключения электропитания, сигнальной лампочкой 26 «пульт включен», магнитным пускателем 28 вентилятора 1 с кнопками включения-выключения 29 и сигнальной лампочкой 30 «вентилятор включен». В пульте 24 размещен также контроллер 31, магнитный пускатель 32 (для включения электропитания на ТЭН 7), сигнальная лампочка 33 «ТЭН включен», магнитный пускатель 34 (для подачи электропитания на электрокалорифер 9) и сигнальная лампочка 35 «электрокалорифер включен».

Устройство для тепловлажностной обработки воздуха работает следующим образом. Поддон 4 заполняется водой. Включается пульт управления 25 кнопкой 26, при этом загорается сигнальная лампочка 27 «пульт включен». При этом подается электропитание на контроллер 31. Включается вентилятор 1 кнопкой 29, срабатывает магнитный пускатель 28, подающий питание электроприводу 2 вентилятора 1, загорается сигнальная лампочка 30 «вентилятор включен». Далее работа устройства осуществляется в автоматическом режиме. В зависимости от заданного в программе контроллера расхода воздуха по сигналу от датчика расхода 23 к контроллеру 31 поступает сигнал и от контроллера 31 поступает команда исполнительному механизму 11 створчатого клапана 10 на приоткрытие или перекрытие створок клапана 10. При работе в теплый период года наружный воздух, всасываемый вентилятором 1, поступает через фильтр 8, через элетрокалорифер 9 (в теплый период года он выключен) и, пройдя через створчатый клапан 10, поступает в конфузорную вставку 12, скорость потока воздуха, выходящего из конфузорной вставки 12 в корпус 3, увеличивается, между стенками конфузорной вставки 12 и стенками корпуса 3 создается разрежение, которое обеспечивает подсос через эжектирующее окно 13 увлажненного парами воды воздуха из поддона 4 в корпус 3, где этот увлажненный воздух подмешивается к потоку воздуха в корпусе 3 и через воздуховод с закручивателями 16 и диффузор 17 поступает в помещение. В соответствии с исследованиями В.М. Эльтермана («Вентиляция химических производств», Москва, Химия, 1980, стр.3, 4) закрученные струи воздуха, проходящие через диффузор, теряют дальнобойность и быстро затухают. В программе, заложенной в контроллер 31, установлены определенные для данного помещения температура, относительная влажность и расход воздуха. От датчиков 21, 22 и 23 параметров воздуха, размещенных на выходе из диффузора 17, непрерывно поступают к контроллеру сигналы. При отклонении этих параметров от заданных значений контроллер выдает соответствующие команды исполнительным механизмам. При отклонении относительной влажности от заданного значения контроллер подает команду исполнительному механизму 15 заслонки 14 на частичное прикрытие или открытие эжектирующего окна 13. Если при полном открытии окна 13 относительная влажность воздуха, фиксируемая датчиком 20 все еще меньше заданной в программе, то контроллер включает размещенный в поддоне 4 ТЭН 7, который подогревает воду в поддоне 4, увеличивая тем самым испарение влаги, пары которой через эжектирующее окно 13 подмешиваются к потоку воздуха, проходящего через корпус 3 и, пройдя через закручиватель 16, поступает в помещение, диффузор 17, увеличивая влажность поступающего в помещение воздуха. Если наружный воздух имеет достаточную для подачи в помещение относительную влажность, то фиксируемый датчиком 21 параметр передает сигнал контроллеру 31, от которого поступает команда исполнительному механизму 15 на полное закрытие заслонкой 14 эжектирующего окна 13. В холодный период года работа устройства осуществляется при полностью или частично включенной мощности электрокалорифера 9 и ТЭНа 7 в зависимости от сигналов датчика 23 температуры наружного воздуха, что обеспечивает не только подогрев наружного воздуха, но и гарантирует незамерзание воды в поддоне. Уровень воды в поддоне 4 контролируется датчиком уровня 6, сигнал от которого поступает к контроллеру 31, подающего команду на открытие (при понижении уровня воды) исполнительному механизму 20 вентиля 19. Переливной патрубок 5 предназначен для предотвращения превышения необходимого уровня воды в поддоне 4. Датчик температуры воды 18 необходим для поддержания температуры воды в поддоне на несколько более высоком значении по сравнению с температурой воздуха, проходящего через корпус для обеспечения достаточного испарения воды, что обеспечивается ее подогревом с помощью ТЭНа 7, либо подмешиванием воды из водопровода через вентиль 19.

Предлагаемое «Устройство для тепловлажностной обработки воздуха» по принципу действия, обусловленного новой совокупностью существенных признаков, позволяет осуществлять в автоматическом режиме заданные параметры воздуха в помещении (температуру и относительную влажность), обеспечивая при этом быстрое затухание приточных струй в помещении.

Предлагаемое устройство является промышленно применимым, так как не содержит элементов, которые не могут быть изготовлены и не выпускаются промышленностью.

Устройство относится к области вентиляции и кондиционирования воздуха и может быть использовано в системах, обеспечивающих комфортные условия в помещениях, а также для обеспечения различных технологических процессов. Устройство позволяет поддерживать в автоматическом режиме расход, температуру и относительную влажность воздуха в заданных пределах с помощью пульта управления, оснащенного контроллером, работающем по заданной программе. Контроллер получает сигналы от датчиков, контролирующих параметры воздуха, и подает команды исполнительным механизмам устройства, состоящего из вентилятора, корпуса с примыкающим к нему поддоном с водой. На входе воздуха в корпусе установлены: противопылевой фильтр, электрокалорифер и створчатый клапан. Увлажнение воздуха, проходящего через корпус осуществляется за счет эжектирования паров воды из поддона через окно в корпусе, сообщенное с поддоном и оснащенное заслонкой с исполнительным механизмом. Эжектирующее окно расположено под конфузорной вставкой, размещенной в корпусе, эжектирование водяных паров происходит за счет разрежения, создаваемого над эжектирующим окном при выходе потока воздуха из конфузорной вставки. Размещенные на выходе воздуха нагнетательного патрубка вентилятора закручиватели и диффузор обеспечивают быстрое затухание приточных струй в помещении. 1 ил.

Устройство для тепловлажностной обработки воздуха, содержащее вентилятор и цилиндрический корпус с примыкающим к нему поддоном с водой, снабженным переливным патрубком и датчиком уровня воды, размещенные в корпусе створчатый воздушный клапан и конфузорную вставку, в корпусе под конфузорной вставкой вырезано эжектирующее окно, отличающееся тем, что на входе воздуха в корпус установлены последовательно перед створчатым клапаном: противопылевой фильтр и электрокалорифер; выход корпуса присоединен к всасывающему патрубку вентилятора, а к нагнетательному патрубку присоединен через воздуховод, в горизонтальной части которого смонтированы закручиватели воздуха, диффузор, в поддоне установлен электроподогреватель (ТЭН), вода в поддон подается через вентиль с исполнительным механизмом, при этом эжектирующее окно оснащено заслонкой, имеющей форму полуцилиндра и снабженной исполнительным механизмом, на входе воздуха в устройство установлен датчик температуры наружного воздуха, в поддоне установлен датчик температуры воды, а на выходе воздуха из диффузора размещены датчики расхода, температуры и относительной влажности воздуха; управление работой устройства осуществляется в автоматическом режиме с помощью работающего по заданной программе контроллера, размещенного в пульте управления, к которому подключены все датчики и исполнительные механизмы устройства; все элементы устройства выполнены из антикоррозионного материала.