Гидрофильтр Российский патент 2017 года по МПК B01D47/12 

Заявленное изобретение относится к системам дымоудаления и воздухоочистки на предприятиях общественного питания (выбросы от мангалов, печей, тандыров и т.п. оборудования) для гашения искр, охлаждения воздуха, улавливания сажи и жира, защиты воздуховодов и дымоходов от отложения внутри них сажи, жира и предотвращения их возгорания.

Гидрофильтр также применяется в любых ситуациях, в которых необходимо охладить раскаленные газы и/или воздух, очистить его от твердых частиц и/или аэрозолей, это могут быть печи сжигания мусора и/или топлива, камеры-сушилки и т.п. оборудование.

Аналогом заявленного изобретения является устройство для охлаждения и очистки дымовых газов, содержащее корпус с впускным и выпускным отверстиями, как минимум один дырчатый лист, оросительную систему с набором форсунок, сливную систему и осушитель газов, установленный перед выпускным отверстием, отличающееся тем, что корпус выполнен таким образом, что в рабочем состоянии устройства на дне корпуса имеется слой воды, а впускное отверстие расположено так, что входящий поток дымовых газов направлен ко дну корпуса (патент на полезную модель РФ №74690, дата публикации: 10.07.2008 г. Бюл. №19).

Установка, например, дырчатого листа под углом к потоку дымовых газов, наличие второго дырчатого листа, второго набора форсунок с водоподводящими трубками усложняют устройство и его работу в целом, добавляют ему громоздкости, что требует наличия квалифицированного персонала для его эксплуатации и обслуживания - это является основным объективным недостатком аналога.

Прототипом заявленного технического решения является устройство для очистки воздуха, которое содержит корпус, включающий в себя бак для воды, воздушный насос, воздухозаборник, выходной канал для воздуха, воздушный насос, расположенный между входным и выходным каналами для воздуха, и циркуляционный канал для воздуха, расположенный между воздухозаборником и воздушным насосом. Секция циркуляции воздуха содержит несколько перегородок, ограждающих первый и второй турбулентные блоки, которые заключены между пенными фильтрами и активным слоем углерода. Корпус также имеет экран фильтра, расположенный между секцией циркуляции воздуха в системе впуска воздуха, и канал для распространения воды из водяного насоса во впускном канале для воздуха для последующей фильтрации на фильтрующей сетке и секцию циркуляции воздуха (патент на изобретение США №US 5509946, дата публикации: 23.04.1996 г.).

Существенным недостатком данного устройства является отсутствие в конструкции возможности работать в пассивном режиме, т.е. при аварийном отключении электропитания или выходе из строя двигателя вентилятора дым из печей не будет удаляться и попадет в помещение, в котором установлена, например, печь, что влечет за собой низкую эффективность и надежность работы устройства в целом.

Техническим результатом заявленного изобретения является упрощение конструкции и ее эксплуатации, повышение эффективности и надежности устройства в целом, которое имеет более высокую степень охлаждения и очистки воздуха, более совершенную защиту от проскока раскаленных искр, возможность защищать воздуховоды от возгорания в пассивном режиме (при выключении электричества и/или воды).

Поставленный технический результат достигается за счет гидрофильтра, который содержит корпус, по меньшей мере, входной и выходной патрубки, блок водяной очистки, блок охлаждения, блок инерционной очистки, блок осушения воздуха, насос, трубы, запорную арматуру, блок управления автоматикой. При этом корпус выполнен герметичным, входной и выходной патрубки расположены в верхней части корпуса, блок водяной очистки содержит, по меньшей мере, одну распылительную форсунку, образующую водяную завесу, блок охлаждения представляет собой мокрый лабиринт, расположенный горизонтально ниже уровня водяной завесы, датчик уровня воды, патрубок слива илового осадка, переливной патрубок, блок инерционной очистки состоит из слоя воды и непроницаемой перегородки, расположенной выше уровня воды, блок осушения воздуха представляет собой сухой лабиринт, расположенный горизонтально над выходом очищаемого воздуха, при этом в корпусе выполнена пассивная система защиты.

При этом блок охлаждения содержит клапан залива холодной воды, клапан слива горячей воды, датчик температуры воды.

При этом мокрый лабиринт образован слоем элементов, смоченных водой, высотой от 5 до 20 см, установленных на сетке, установленной в корпусе.

При этом сухой лабиринт образован слоем элементов высотой от 5 до 20 см, установленных на сетке, установленной в корпусе.

При этом пассивная система защиты напрямую подключена к водопроводу и снабжена, по меньшей мере, одной распылительной форсункой.

При этом содержит встроенную систему промывки сухого лабиринта, состоящую из, по меньшей мере, одной промывной форсунки, расположенной в корпусе над сухим лабиринтом.

Сущность изобретения поясняется чертежами.

На фиг. 1 показан главный вид в поперечном разрезе изобретения.

На фиг. 2 показан главный вид в поперечном разрезе изобретения, частный случай.

Где: 1 - корпус гидрофильтра; 2 - входной патрубок; 3 - водяная завеса; 4 - распылительная форсунка; 5 - мокрый лабиринт; 6 - металлическая сетка; 7 - непроницаемая перегородка; 8 - слой воды; 9 - сухой лабиринт; 10 - выходной патрубок; 11 - насос; 12 - трубопровод; 12.1 - клапан залива холодной воды; 12.2 - клапан слива горячей воды; 12.3 - датчик уровня воды «норма»; 12.4 - датчик уровня воды «перелив»; 12.5 - датчик температуры воды; 12.6 - промывная форсунка; 12.7 - патрубок слива илового осадка; 12.8 - переливной патрубок; 13 - пассивная система защиты. Запорная арматура и блок управления автоматикой позициями на чертежах не указана.

Гидрофильтр содержит металлический герметичный корпус (1), входной и выходной патрубки (2) и (10) расположены в верхней части корпуса, могут располагаться горизонтально (Фиг. 1) или вертикально (Фиг. 2). Могут быть прямоугольного или круглого сечения, могут иметь фланец для присоединения к воздуховодам.

Блок водяной очистки содержит, по меньшей мере, одну распылительную форсунку (4), установленную на конце трубы, создающую водяную завесу (3). Для обеспечения работы форсунок и для организации циркуляции воды в гидрофильтре используется насос (11), установленный, например, снаружи, над или под корпусом.

Блок охлаждения представляет собой мокрый лабиринт (5), расположенный горизонтально ниже уровня водяной завесы (3) и образованный слоем керамических или металлических элементов, например колец типа «Рашига», смоченных водой, стекающей из распылительных форсунок водяной завесы. Мокрый лабиринт, например, представляет собой слой керамических элементов высотой от 5 до 20 см, свободно насыпанных на металлическую сетку (6), укрепленную в корпусе гидрофильтра или упакованных в кассету из металлической сетки для простоты монтажа. Для обеспечения подачи воды на форсунки и контроля работы гидрофильтра по уровню воды и по циркуляции воды используются датчик уровня воды «норма» (12.3) и/или «перелив» (12.4), патрубок слива илового осадка (12.7) и переливной патрубок (12.8). Дополнительно блок охлаждения содержит клапан залива холодной воды (12.1), клапан слива горячей воды (12.2), датчик температуры воды (12.5).

Блок инерционной очистки состоит из слоя воды (8) и непроницаемой перегородки (7), выполненной вертикально ориентированной, жестко соединенной с корпусом, проходящей сверху вниз, составляющей, например, 1/2 или 1/3 высоты корпуса. Может быть выполнена из металла и иметь прямоугольное сечение.

Блок осушения воздуха представляет собой сухой лабиринт (9), расположенный в корпусе (1) устройства, который представляет собой такую же конструкцию, что и мокрый лабиринт (5). Сухой лабиринт расположен вертикально, над выходом очищаемого воздуха из разворота на 180 градусов над слоем воды. Элементы мокрого и сухого лабиринтов могут быть свободно насыпаны на сетку, могут быть упакованы в кассету с проницаемыми днищем и крышкой, могут быть закреплены относительно друг друга.

Пассивная система защиты от горячего воздуха искр и возгорания напрямую подключена к водопроводу и снабжена, по меньшей мере, одной распылительной форсункой (4).

Дополнительно гидрофильтр содержит встроенную систему промывки сухого лабиринта от загрязнения его смесью жиров, сажи, пепла, состоящую из, по меньшей мере, одной из промывной форсунки (12.6), расположенной в корпусе (1) над сухим лабиринтом (9).

Заявленное устройство работает следующим образом.

Раскаленный воздух попадает в герметичный корпус (1) гидрофильтра через входной патрубок (2), расположенный в верхней части корпуса, и попадает на первый этап очистки воздуха. Направление потока воздуха при входе в корпус гидрофильтра может быть горизонтальным, как показано вверху стрелкой на (Фиг. 1), или вертикальным сверху вниз, как - на (Фиг. 2).

Первый этап очистки воздуха в корпусе - пропускание его через водяную завесу (3), создаваемую, по меньшей мере, одной распылительной форсункой (4). При этом происходит контакт горячего воздуха и содержащихся в нем загрязнений (искры, пепел, сажа, аэрозоли жира, дым и т.п.) с крупными водяными каплями, составляющими водяную завесу, и первичный тепло-, массообмен воды и воздуха. Направление потока очищаемого воздуха - сверху вниз или горизонтальное. Далее воздух попадает на второй этап очистки.

Второй этап очистки представляет собой прохождение воздуха через мокрый лабиринт (5), который имеет значительно большую поверхность, смоченную водой, чем водяные капли при разбрызгивании на первом этапе очистки, дополнительно очищаемый воздух несколько раз меняет направление прохода при прохождении лабиринта и постоянно контактирует со смоченной поверхностью. Поток очищаемого воздуха через мокрый лабиринт - сверху вниз или горизонтально. Именно на этом этапе происходит основной процесс охлаждения газов, массо- и теплообмен между водой и воздухом, улавливание пепла, сажи и жира. После выхода из мокрого лабиринта воздух переходит на третий этап очистки.

Третий этап очистки воздуха - это инерционная очистка от взвесей, крупных капель и твердых частиц. Для этого в корпусе гидрофильтра организованы условия, создаваемые вентилятором, который стоит отдельно (вне корпуса), создающим поток воздуха через гидрофильтр, при которых воздух сначала идет сверху вниз, затем совершает резкий поворот вокруг непроницаемой перегородки (7) на 180 град над слоем воды (8) и далее идет вверх. При этом все тяжелые частицы, содержащиеся в воздухе, по инерции попадают в воду, а очищенный воздух перемещается вверх на следующий, четвертый этап очистки.

На четвертом этапе очистки воздух проходит через сухой лабиринт (9), размещенный в корпусе гидрофильтра, расположенный горизонтально над выходом очищаемого воздуха из разворота на 180 градусов над слоем воды. На этом этапе происходит очистка воздуха от капель воды (осушение воздуха) и аэрозолей жиров. После сухого лабиринта воздух выходит через выходной патрубок (10) в верхней части корпуса гидрофильтра.

На случай аварийного отключения электропитания гидрофильтр снабжен пассивной системой защиты от горячего воздуха, искр и возгорания. Слив воды, указано стрелками на (Фиг. 1-2), производится через патрубок перелива (12.8). При этом все этапы очистки повторяются так же, как и в циркуляционном варианте.

При работе гидрофильтра постепенно происходит его загрязнение смесью жиров, сажи, пепла и т.п. Особенно этому подвержен сухой лабиринт. В какой-то момент он становится настолько грязным, что его способность пропускать воздух снижается до «0». Для промывки гидрофильтр снабжен промывными форсунками (12.6), расположенными в корпусе гидрофильтра, непосредственно над сухим лабиринтом. При переключении потока воды от насоса (11) на промывные форсунки используется запорная арматура (краны и клапаны).

Таким образом, проведенный анализ и испытание опытного образца подтверждают достижение поставленного технического результата заявленного изобретения: упрощение конструкции и ее эксплуатации, повышение эффективности и надежности устройства в целом, которое имеет более высокую степень охлаждения и очистки воздуха, более совершенную защиту от проскока раскаленных искр, возможность защищать воздуховоды от возгорания в пассивном режиме (при выключении электричества и/или воды).

Заявленное изобретение является новым, поскольку вся совокупность признаков неизвестна из предшествующего уровня техники, приведенной в соответствующем разделе описания.

Заявленное техническое решение имеет изобретательский уровень, поскольку оно для специалиста явным образом не следует из уровня техники.

Является промышленно применимым по отношению к системам дымоудаления и воздухоочистки на предприятиях общественного питания.

Изобретение относится к системам дымоудаления и воздухоочистки на предприятиях общественного питания (выбросы от мангалов, печей, тандыров и т.п. оборудования) для гашения искр, охлаждения воздуха, улавливания сажи и жира, защиты воздуховодов и дымоходов от отложения внутри них сажи, жира и предотвращения их возгорания. Гидрофильтр содержит корпус, по меньшей мере, входной и выходной патрубки, блок водяной очистки, блок охлаждения, блок инерционной очистки, блок осушения воздуха, насос, трубы, запорную арматуру, блок управления автоматикой. Корпус выполнен герметичным. Входной и выходной патрубки расположены в верхней части корпуса. Блок водяной очистки содержит, по меньшей мере, одну распылительную форсунку, образующую водяную завесу. Блок охлаждения представляет собой мокрый лабиринт, расположенный горизонтально ниже уровня водяной завесы, датчик уровня воды, патрубок слива илового осадка, переливной патрубок. Блок инерционной очистки состоит из слоя воды и непроницаемой перегородки, расположенной выше уровня воды. Блок осушения воздуха представляет собой сухой лабиринт, расположенный горизонтально над выходом очищаемого воздуха. В корпусе выполнена пассивная система защиты. Технический результат: упрощение конструкции и эксплуатации, повышение эффективности и надежности устройства в целом. 5 з.п. ф-лы, 2 ил.

1. Гидрофильтр, содержащий корпус, по меньшей мере, входной и выходной патрубки, блок водяной очистки, блок охлаждения, блок инерционной очистки, блок осушения воздуха, насос, трубы, запорную арматуру, блок управления автоматикой, отличающийся тем, что корпус выполнен герметичным, входной и выходной патрубки расположены в верхней части корпуса, блок водяной очистки содержит, по меньшей мере, одну распылительную форсунку, образующую водяную завесу, блок охлаждения представляет собой мокрый лабиринт, расположенный горизонтально ниже уровня водяной завесы, датчик уровня воды, патрубок слива илового осадка, переливной патрубок, блок инерционной очистки состоит из слоя воды и непроницаемой перегородки, расположенной выше уровня воды, блок осушения воздуха представляет собой сухой лабиринт, расположенный горизонтально над выходом очищаемого воздуха, при этом в корпусе выполнена пассивная система защиты.

2. Гидрофильтр по п. 1, отличающийся тем, что блок охлаждения содержит клапан залива холодной воды, клапан слива горячей воды, датчик температуры воды.

3. Гидрофильтр по п. 1, отличающийся тем, что мокрый лабиринт образован слоем элементов, смоченных водой, высотой от 5 до 20 см, установленных на сетке, установленной в корпусе.

4. Гидрофильтр по п. 1, отличающийся тем, что сухой лабиринт образован слоем элементов высотой от 5 до 20 см, установленных на сетке, установленной в корпусе.

5. Гидрофильтр по п. 1, отличающийся тем, что пассивная система защиты напрямую подключена к водопроводу и снабжена, по меньшей мере, одной распылительной форсункой.

6. Гидрофильтр по п. 1, отличающийся тем, что содержит встроенную систему промывки сухого лабиринта, состоящую из, по меньшей мере, одной промывной форсунки, расположенной в корпусе над сухим лабиринтом.