Устройство для увлажнения воздуха
Устройство для увлажнения воздуха относится к области вентиляции и кондиционирования воздуха и позволяет осуществлять регулируемое увлажнение и поддерживает необходимый расход воздуха в автоматическом режиме. Устройство содержит цилиндрический корпус, размещенную в корпусе конфузорную вставку, соосно примыкающий к корпусу цилиндрический входной патрубок, регулятор уровня воды. Увлажнение воздуха осуществляется благодаря подмешиванию к основному потоку эжектированного воздуха, который через направляющий патрубок направляется по касательной к капиллярно-пористой пластине, закрепленной на поверхности конфузорной вставки. Регулирование расхода воздуха осуществляется с помощью вентилятора, снабженного электроприводом с регулируемым числом оборотов. Управление электродвигателем происходит с помощью регулятора числа оборотов, регулятора и датчика расхода воздуха. Распределение воздуха в помещении происходит через полусферический оголовок устройства, выходные отверстия которого поочередно открываются и перекрываются вращающимися дугами. Технический результат - поддержание влажности и расхода воздуха в автоматическом режиме. 1 ил.
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 обработки воздуха (а.с. СССР №484366, кл. F24F 3/14), состоящее из корпуса с поддоном и воздушными каналами, образованными гигроскопическим капиллярно-пористым материалом, концы которого опущены в поддон с водой. Воздушные каналы расположены вертикально. Внутри каналов имеются патрубки, один из которых снабжен завихрителями. Уровень воды в поддоне поддерживается регулятором уровня. Перемещение воздуха осуществляется вентилятором.
Недостатками такого устройства являются:
- невозможность регулирования влажности воздуха на выходе из устройства;
- не обеспечивается распределение воздуха, выходящего из устройства в помещении.
Известно устройство для увлажнения воздуха (патент РФ №2250418, кл. F24F 3/14 - ближайший аналог), содержащее цилиндрический корпус, в котором размещена конфузорная вставка, а на поверхности корпуса вырезаны эжектирующие окна, расположенные напротив стенок конфузорной вставки. Пластины из капиллярно-пористого материала расположены вертикально и перекрывают эжектирующие окна. Верхние концы пластин закреплены на поверхности корпуса выше эжектирующих окон, а нижние концы опущены в поддон с водой, примыкающий к корпусу. Выходной патрубок устройства имеет диффузорную форму на выходе воздуха и цилиндрическую форму в остальной части, при этом выходной патрубок, размещенный соосно с корпусом, имеет диаметр несколько меньший, чем внутренний диаметр корпуса и образует минимальный зазор между внутренней поверхностью корпуса и внешней поверхностью выходного патрубка, обеспечивающий перемещение выходного патрубка внутри корпуса вдоль его оси с небольшим усилием от руки для частичного либо полного перекрытия эжектирующих окон. Регулирование расхода воздуха через устройство осуществляется створчатым клапаном, расположенным во входном патрубке. Распределение воздуха осуществляется с помощью размещенных в диффузорной части выходного патрубка концентрично расположенных диффузоров меньшего диаметра. Между этими диффузорами размещены диаметрально перегородки, а каналы, образованные диффузорами и перегородками, снабжены завихрителями воздуха. Все элементы устройства, за исключением капиллярно-пористых пластин, выполнены из антикоррозионного материала.
Недостатками такого устройства являются:
- невозможность использования его в системе вентиляции и кондиционирования воздуха, снабженных системами автоматического регулирования;
- некомпактность конструкции устройства, что затрудняет его использование в помещениях с ограниченной свободной площадью.
Целью предлагаемого изобретения является создание устройства, позволяющего осуществлять поддержание влажности и расхода воздуха в автоматическом режиме (с использованием средств автоматического регулирования), а также создание более компактного устройства, занимающего меньше полезной площади, чем аналоги.
Поставленная цель достигается за счет того, что в предлагаемой конструкции устройство для увлажнения воздуха (в дальнейшем - устройства), содержащем цилиндрический корпус, размещенную в корпусе конфузорную вставку, соосно примыкающий к корпусу цилиндрический входной патрубок, корпус расположен вертикально, во входном патрубке размещен вентилятор, снабженный электроприводом с регулируемым числом оборотов в минуту, пластина из капиллярно-пористого материала закреплена на внешней поверхности конфузорной вставки, эжектирующее окно снабжено направляющим патрубком, расположенным так, чтобы выходящая из него струя воздуха была направлена по касательной к капиллярно-пористой пластине, выше конфузорной вставки в корпусе размещена с минимальным зазором от стенок корпуса для обеспечения возможности перемещения вдоль его оси кольцевая пластина, закрепленная на соосно установленной рейке, на которой нарезаны зубья, находящиеся в зацеплении с зубчатым колесом, насаженным на ось, выведенную за пределы корпуса и соединенную с валом исполнительного механизма, отверстие кольцевой пластины имеет диаметр, равный диаметру выходного отверстия конфузорной вставки; на поверхности корпуса ниже эжектирующего окна высверлено отверстие, в котором закреплена трубка, снабженная на внекорпусной части вентилем, с противоположной стороны корпуса несколько выше линии примыкания конфузорной вставки к корпусу высверлено отверстие, в котором закреплен кран, а пространство между корпусом и конфузорной вставкой заполнено водой до уровня трубки с вентилем, в воде размещен регулятор уровня, к верхней части корпуса присоединен оголовок, имеющий форму полусферы, поверхность которого снабжена отверстиями для выхода воздуха, а внутри полусферы на минимальном расстоянии от ее внутренней поверхности размещены две полосовые дуги под углом 90° друг к другу, концы дуг скреплены с концами лопастей четырехлопастной крыльчатки, насаженной на ось, закрепленную в подшипнике скольжения, который соосно закреплен в оголовке, электропривод вентилятора соединен электрически с регулятором числа оборотов в минуту, который присоединен к регулятору расхода воздуха, соединенного с датчиком расхода, расположенным на выходе воздуха из устройства, а исполнительный механизм, вал которого соединен с осью зубчатого колеса, электрически соединен с регулятором относительной влажности воздуха, к которому подключен датчик относительной влажности, установленный в помещении, при этом все элементы устройства, за исключением капиллярно-пористой пластины, а также исполнительного механизма, регуляторов и датчиков, покрыты противокоррозионным составом.
Такая конструкция позволяет осуществлять регулирование относительной влажности воздуха и его расход в автоматическом режиме с помощью исполнительного механизма, электропривода с регулируемым числом оборотов в минуту, регулятора числа оборотов в минуту, регуляторов и датчиков расхода и относительной влажности. Уровень воды в устройстве поддерживается с помощью размещенного в ней регулятора уровня. Вертикальное расположение корпуса и отсутствие поддона вне корпуса обеспечивает более компактную конструкцию устройства, занимающую меньшую, чем у аналогов, полезную площадь помещения.
Таким образом, при реализации данного технического решения достигается технический эффект, заключающийся в регулировании с помощью средств автоматики (регуляторов, датчиков, исполнительного механизма, электропривода с регулируемым числом оборотов в минуту, расхода и относительной влажности воздуха), при этом данная конструкция более компактна и занимает меньшую полезную площадь помещения по сравнению с аналогами.
Анализ аналогов показал, что заявляемое техническое решение является новым. Новизна решения заключается в том, что цилиндрический корпус расположен вертикально, во входном патрубке размещен вентилятор с регулируемым числом оборотов в минуту электропривода, капиллярно-пористая пластина закреплена на поверхности конфузорной вставки, эжектирующее окно снабжено патрубком, направляющим струю воздуха по касательной к капиллярно-пористой пластине, вода заполняет пространство между корпусом и конфузорной вставкой до уровня трубки с вентилем, в корпусе выше выходного отверстия конфузорной вставки размещена кольцевая пластина, имеющая возможность перемещения вдоль оси корпуса с помощью прикрепленной к ней рейки, на которой нарезаны зубья, находящиеся в зацеплении с зубчатым колесом, ось которого механически связана с валом исполнительного механизма, отверстие кольцевой пластины имеет диаметр, равный диаметру выходного отверстия конфузорной вставки. Внутри полусферического оголовка, имеющего отверстия для выхода воздуха, размещены с возможностью вращения вокруг оси две полосовые дуги под углом 90° друг к другу, концы дуг скреплены с концами лопастей четырехлопастной крыльчатки, соосно закрепленной в оголовке. Исполнительный механизм электрически присоединен к регулятору относительной влажности воздуха, к которому подключен датчик влажности. К электроприводу вентилятора подключен регулятор числа оборотов в минуту, связанный электрически с регулятором расхода воздуха, соединенного с датчиком расхода. Таким образом, заявляемое техническое решение характеризуется новой совокупностью существенных признаков, дающих положительный эффект и обладает признаками соответствия критерию «изобретательский уровень».
На чертеже изображено предлагаемое устройство. Устройство содержит расположенный вертикально цилиндрический корпус 1, входной патрубок 2, в котором размещен вентилятор 3 с электроприводом 4. В корпусе 1 закреплена конфузорная вставка 5, на внешней стороне которой закреплена пластина 6 из капиллярно-пористого материала. Эжектирующее окно 7 снабжено направляющим патрубком 8. Ниже окна 7 в корпусе 1 закреплена трубка 9 с вентилем 10. На противоположной стороне корпуса 1 закреплен несколько выше линии примыкания конфузорной вставки 5 к корпусу 1 кран 11 для слива воды 12, которой заполнено пространство между корпусом 1 и конфузорной вставкой 5 до уровня трубки 9. В воде 12 расположен регулятор уровня 13 поплавкового типа. Над выходным отверстием 14 конфузорной вставки 5 размещена с возможностью перемещения вдоль оси устройства кольцевая пластина 15 с отверстием 16. К пластине 15 прикреплена с помощью стержней 17 рейка 18 с зубьями 19. Верхняя часть рейки 18 проходит с возможностью скольжения через муфту 20, прикрепленную к корпусу стержнями 21. Муфта 20 предназначена для предотвращения отклонений рейки 18 от вертикальной оси при перемещениях вдоль последней (стержни 17, 21 и муфта 20 в предмет изобретения не входят). Зубчатая рейка 18 находится в зацеплении с зубчатым колесом 22, насаженным на ось 23, которая выведена за пределы корпуса 1, где она соединена с валом 24 исполнительного механизма 25. К корпусу 1 присоединен оголовок 26, имеющий форму полусферы, снабженной отверстиями 27 для выхода воздуха. На минимальном расстоянии от внутренней поверхности полусферы размещены две полосовые дуги 28 под углом 90° друг к другу. Концы дуг 28 скреплены с концами лопастей четырехлопастной крыльчатки 29, насаженной на ось 30, закрепленную в подшипнике скольжения 31, установленного соосно с оголовком 26 с помощью стержней 32 (стержни 32 в предмет изобретения не входят). Исполнительный механизм 25 соединен электрически с регулятором относительной влажности 33, к которому подключен датчик влажности 34. Электропривод 4 вентилятора 3 подключен электрически к регулятору числа оборотов в минуту 35, соединенного с регулятором расхода воздуха 36, к которому подключен датчик расхода воздуха 37. Трубка 38 предназначена для слива воды 12 из устройства, а трубка 39 служит для перелива избытка воды в случае отказа регулятора уровня 13. Кронштейн 40 предназначен для установки исполнительного механизма 25. Устройство устанавливается в помещении на ножках 41 (трубки 38, 39, кронштейн 40 и ножки 41 в предмет изобретения не входят).
Устройство для увлажнения воздуха работает следующим образом. К вентилю 10 подключается труба от водопровода (в предмет изобретения не входит и на чертеже не показана). Открывается вентиль 10, и вода поступает в устройство. Поплавковый регулятор уровня 13 настроен на закрытие встроенного в него клапана при достижении водой уровня трубки 9. Капиллярно-пористая пластина 6 насыщается влагой, так как ее нижний край находится в воде. Кран 11 на период работы устройства закрыт.Он открывается при необходимости слива воды из устройства. При работе устройства регулятор уровня 13 поддерживает заданный уровень воды 12. Включается электропривод 4 вентилятора 3, необходимый расход воздуха, нагнетаемого в устройство, устанавливается на регуляторе расхода 36, получающего сигналы от установленного в помещении на выходе из устройства датчика расхода 37. Регулятор 36 подает соответствующую информацию на регулятор числа оборотов в минуту 35 на их повышение или понижение, в соответствии с которой регулятор 35 изменяет число оборотов в минуту электропривода 4 вентилятора 3, изменяя соответственно расход воздуха, протекающего через устройство до достижения последним заданного на регуляторе 36 значения. В дальнейшем заданный расход воздуха поддерживается в автоматическом режиме. Воздух, нагнетаемый в корпус 1 вентилятором 3, проходит через конфузорную вставку 5 и на выходе из нее увеличивает свою скорость, при этом между конфузорной вставкой 5 и стенками корпуса 1 создается разрежение, обеспечивающее подсос воздуха из помещения через эжектирующее окно 7 в направляющий патрубок 8. Выходящий из патрубка 8 воздух, направленный по касательной к капиллярно-пористой пластине 6, закрепленной на поверхности конфузорной вставки 5, совершает минимум один оборот вокруг конфузорной вставки 5, насыщаясь при этом влагой от капиллярно-пористой пластины 6, и подмешивается к воздуху, выходящему из конфузорной вставки 5. Кроме того, за счет разрежения между корпусом 1 и конфузорной вствкой 5 испаряющаяся с поверхности воды 12 влага захватывается эжектированным воздухом и также подмешивается к основному потоку воздуха, выходящему из конфузорной вставки 5. Количество подмешиваемого воздуха, насыщенного влагой, обеспечивает определенное влагосодержание воздуха, выходящего из устройства, т.е. его относительную влажность, которая в дальнейшем поддерживается на заданном регулятором 33 уровне. При этом изменения влажности воздуха на выходе из устройства воспринимаются датчиком 34, сигналы от которого поступают к регулятору относительной влажности 33, который подает команды исполнительному механизму 25, в результате вал 24 исполнительного механизма 25 вращается в ту или иную сторону, вместе с валом вращается связанная с ним механически ось 23, на которой насажено зубчатое колесо 22, находящееся в зацеплении с зубьями 19 рейки 18. Рейка 18 при повороте зубчатого колеса 22 перемещается вдоль оси корпуса 1 и скрепленная с рейкой 18 кольцевая пластина 15, изменяя площадь для прохода подсасываемого из зоны разрежения увлажненного воздуха к основному потоку, изменяя, таким образом, относительную влажность основного потока воздуха. Если кольцевая пластина 15 полностью перекрывает в процессе регулирования площадь, через которую насыщенный влагой воздух подмешивается к основному потоку, то увлажнение этого потока практически прекращается (незначительное количество влаги поступает к основному потоку в этом случае только через минимальный зазор между стенками корпуса 1 и торцом кольцевой пластины 15, а так как диаметр отверстия 16 кольцевой пластины 15 равен диаметру выходного отверстия 14 конфузорной вставки 5, то пластина 15 плотно примыкает к торцу выходного отверстия 14). Поток воздуха из конфузорной вставки 5 проходит через отверстие 16 пластины 15. Поступающий из конфузорной вставки через отверстие 16 воздух с определенной (заданной регулятором 33) относительной влажностью поступает в верхнюю часть корпуса 1, где он теряет скорость, так как площадь сечения цилиндрического корпуса 1 больше площади отверстия 16 кольцевой пластины 15, и далее поступает в оголовок 26, приводя во вращение лопасти четырехлопастной крыльчатки 29. При этом приходят во вращение полосовые дуги 28, концы которых скреплены с концами лопастей крыльчатки 29. В результате вращения полосовые дуги 28 поочередно перекрывают отверстия 27 для выхода воздуха из оголовка 26. В результате воздух из оголовка 26 поступает импульсами в помещение, где он распространяется сферическим фронтом (благодаря форме оголовка) затухающими импульсными струями.
Предлагаемое устройство является промышленно применимым, так как не содержит в себе элементов, которые не могли бы быть изготовлены, а также содержит узлы, выпускаемые промышленностью (датчики, регуляторы, исполнительный механизм, вентилятор).
Предлагаемое устройство по принципу действия, обеспечиваемому новой совокупностью существенных признаков, позволяет осуществлять регулирование расхода и влажности воздуха в помещении в автоматическом режиме и осуществлять распределение воздуха, при этом конструкция устройства более компактна и занимает меньшую полезную площадь, чем аналоги.
Устройство для увлажнения воздуха, содержащее цилиндрический корпус, размещенную в корпусе конфузорную вставку, соосно примыкающий к корпусу цилиндрический входной патрубок, регулятор уровня воды, отличающееся тем, что цилиндрический корпус расположен вертикально, во входном патрубке размещен вентилятор, снабженный электроприводом с регулируемым числом оборотов в минуту, пластина из капиллярно-пористого материала закреплена на внешней поверхности конфузорной вставки, эжектирующее окно снабжено направляющим патрубком, расположенным так, чтобы выходящая из него струя воздуха была направлена по касательной к капиллярно-пористой пластине, выше конфузорной вставки в корпусе размещена с минимальным зазором от стенок корпуса для обеспечения возможности перемещения вдоль его оси кольцевая пластина, закрепленная на соосно установленной рейке, на которой нарезаны зубья, находящиеся в зацеплении с зубчатым колесом, насаженным на ось, выведенную за пределы корпуса и соединенную с валом исполнительного механизма, отверстие кольцевой пластины имеет диаметр равный диаметру выходного отверстия конфузорной вставки, на поверхности корпуса ниже эжектирующего окна высверлено отверстие, в котором закреплена трубка, снабженная на внекорпусной части вентилем, а с противоположной стороны корпуса несколько выше линии примыкания конфузорной вставки к корпусу высверлено отверстие, в котором закреплен кран, пространство между корпусом и конфузорной вставкой заполнено водой до уровня трубки с вентилем, в воде размещен регулятор уровня, к верхнему торцу корпуса присоединен оголовок, имеющий форму полусферы, поверхность которой снабжена отверстиями для выхода воздуха, а внутри полусферы на минимально возможном расстоянии от ее внутренней поверхности размещены две полосовые дуги под углом 90° друг к другу, концы дуг скреплены с концами лопастей четырехлопастной крыльчатки, насаженной на ось, закрепленную в подшипнике скольжения, который соосно закреплен в оголовке, электропривод вентилятора соединен электрически с регулятором числа оборотов в минуту, соединенному с регулятором расхода воздуха, к которому подключен датчик расхода, расположенного на выходе воздуха из устройства, а исполнительный механизм, вал которого соединен с осью зубчатого колеса, электрически соединен с регулятором относительной влажности воздуха, к которому подключен датчик относительной влажности, установленный в помещении, при этом все элементы устройства за исключением капиллярно-пористой пластины, а также исполнительного механизма, регуляторов и датчиков покрыты противокоррозионным составом.
