RU2354891C1

RU2354891C1 - Device for air purification

Info

Publication number: RU2354891C1
Application number: RU2007141553/06A
Authority: RU
Inventors: Дарвин Газизович Ахметов (RU); Дарвин Газизович Ахметов; Виктор Васильевич Никулин (RU); Виктор Васильевич Никулин
Original assignee: ИНСТИТУТ ГИДРОДИНАМИКИ им. М.А. Лаврентьева СО РАН (ИГиЛ СО РАН)
Priority date: 2007-11-08
Filing date: 2007-11-08
Publication date: 2009-05-10

Abstract

FIELD: heating.

SUBSTANCE: invention is related to devices for air purification in closed premises, mostly, from gaseous and organic contaminants, may be used, for instance, in chemical, pharmacological industry, in medicine, and also in service and domestic premises and makes it possible to increase efficiency of purification. Device comprises hollow body with inlet opening, inlet nozzle with installed filter of rough purification, filter of fine purification and centrifugal fan. Body consists of two parallel plates, between which outlet channel is formed, and inlet opening is located in one of plates. Centrifugal fan is installed inside outlet channel coaxially to inlet opening. Guide vanes are installed in outlet channel, which are arranged with the possibility of complete closure of outlet channel, and in case of its incomplete closure - flow swirling relative to axis of inlet opening. At that filter of fine purification is installed in outlet channel upstream guide vanes.

EFFECT: increased efficiency of purification.

5 cl, 4 dwg

Description

Изобретение относится к устройствам для очистки воздуха в замкнутых помещениях, преимущественно от газообразных и органических загрязнений, и может быть использовано в различных отраслях промышленности, например в химической, фармакологической, а также в медицине, в служебных, бытовых помещениях и т.д.The invention relates to devices for air purification in confined spaces, mainly from gaseous and organic contaminants, and can be used in various industries, for example, in the chemical, pharmacological, as well as in medicine, in office, household premises, etc.

Известны различные устройства аналогичного назначения: а.с. СССР №1707440 (1992 г.), патент РФ №2052731 (1996 г.), патент РФ №2156924 (2000 г.), патент РФ №2280473 (2004 г.) и др. Известен, например по а.с. СССР №1813998 (1993 г., F24F 3/16), бытовой воздухоочиститель, содержащий корпус с входными и выходными отверстиями и размещенным внутри него центробежным вентилятором, одним или несколькими фильтрами очистки воздуха. Однако он эффективно засасывает воздух лишь с небольших расстояний от всасывающего отверстия, так как скорости течения засасываемого воздуха быстро убывают с увеличением расстояния от стока (от всасывающего отверстия).There are various devices for a similar purpose: USSR №1707440 (1992), RF patent №2052731 (1996), RF patent №2156924 (2000), RF patent №2280473 (2004), etc. It is known, for example, as USSR No. 1813998 (1993, F24F 3/16), a household air purifier comprising a housing with inlet and outlet openings and a centrifugal fan located inside it, one or more air purification filters. However, it effectively sucks in air only from small distances from the suction inlet, since the flow rates of the sucked in air quickly decrease with increasing distance from the drain (from the suction inlet).

Наиболее близким по технической сущности к заявляемому является устройство для очистки воздуха по а.с. СССР №1060885 (F24F 3/16), принятое за прототип.Closest to the technical nature of the claimed is a device for air purification by AS USSR No. 1060885 (F24F 3/16), adopted as a prototype.

Известное устройство содержит корпус с входным и выходным воздушными патрубками, фильтры грубой и тонкой очистки, установленные соответственно вблизи входного и выходного патрубков, нагнетатель, имеющий рабочий элемент, установленный на валу, связанном с приводным двигателем, и выпускную решетку. При этом корпус снабжен перегородками, установленными с образованием камеры разрежения с размещенным в ней фильтром грубой очистки, камеры нагнетателя, камеры приводного двигателя и камеры давления с размещенными в ней фильтром тонкой очистки и выпускной решеткой. Рабочий элемент нагнетателя выполнен в виде пакета колец, соосно установленных с зазором между ними. Камера нагнетателя сообщена с камерой разрежения посредством отверстия, соосного с пакетом колец, а с камерой давления - посредством щелевидных отверстий, образованных в перегородках, примыкающим к торцевым поверхностям пакета колец. Кроме того, выпускная решетка выполнена сотовой и установлена между выходным патрубком и фильтром тонкой очистки с зазором относительно последнего и параллельно его рабочей поверхности, а камера приводного двигателя выполнена герметичной.The known device comprises a housing with inlet and outlet air nozzles, coarse and fine filters installed respectively near the inlet and outlet nozzles, a supercharger having a working element mounted on a shaft connected to the drive motor, and an exhaust grill. In this case, the housing is equipped with partitions installed to form a vacuum chamber with a coarse filter placed in it, a supercharger chamber, a drive motor chamber and a pressure chamber with a fine filter and an exhaust grill placed in it. The working element of the supercharger is made in the form of a package of rings coaxially mounted with a gap between them. The supercharger chamber is in communication with the rarefaction chamber through an opening coaxial with the ring pack, and with the pressure chamber through slit-like openings formed in the partitions adjacent to the end surfaces of the ring pack. In addition, the exhaust grille is made honeycomb and is installed between the outlet pipe and the fine filter with a gap relative to the latter and parallel to its working surface, and the drive motor chamber is sealed.

Однако известное устройство недостаточно хорошо вентилирует все помещение, в котором оно установлено, и плохо удаляет загрязненный воздух с больших расстояний от всасывающего отверстия (более значительных по сравнению с его диаметром). Это связано с тем, что при работе устройства возникает течение, характерное для стока, в котором скорости потоков воздуха быстро убывают (обратно пропорционально квадрату расстояния) при удалении от стокового отверстия, что способствует образованию застойных зон.However, the known device does not adequately ventilate the entire room in which it is installed, and poorly removes contaminated air from large distances from the suction port (more significant compared to its diameter). This is due to the fact that during the operation of the device a flow characteristic of the drain occurs, in which the air flow velocities rapidly decrease (inversely to the square of the distance) with distance from the drain hole, which contributes to the formation of stagnant zones.

Таким образом, для известного устройства характерны недостаточные эффективность и функциональные возможности.Thus, the known device is characterized by insufficient efficiency and functionality.

Задача, на решение которой направлено заявляемое изобретение, состоит в повышении эффективности и расширении функциональных возможностей.The problem to which the invention is directed, is to increase efficiency and expand functionality.

Для решения поставленной задачи сущность заявляемого изобретения состоит в том, что, в отличие от известного устройства для очистки воздуха, включающего полый корпус с входным отверстием, входной патрубок с установленным в нем фильтром грубой очистки, фильтр тонкой очистки и центробежный вентилятор, согласно изобретению корпус включает (содержит) две параллельные пластины, скрепленные между собой (состоит из двух, скрепленных между собою параллельных пластин), между которыми образован выходной канал, а в одной из пластин расположено входное отверстие, центробежный вентилятор установлен внутри выходного канала соосно с входным отверстием. В выходном канале вблизи выходного периметра (периметра выхода упомянутого выходного канала) расположены направляющие лопатки. Данные лопатки установлены с возможностью их поворота вокруг своих осей (каждая вокруг своей), на которых они закреплены, и с возможностью обеспечения полного перекрытия выходного канала, например при повороте лопаток в одну сторону; при этом в случае неполного перекрытия выходного канала (при повороте лопаток в одну сторону), выходящий поток приобретает закрутку относительно оси входного отверстия. Фильтр тонкой очистки расположен в выходном канале перед направляющими лопатками.To solve this problem, the essence of the claimed invention is that, in contrast to the known device for air purification, including a hollow body with an inlet, an inlet pipe with a coarse filter installed in it, a fine filter and a centrifugal fan, according to the invention, the housing includes (contains) two parallel plates fastened together (consists of two parallel plates fastened together), between which an output channel is formed, and in one of the plates there is an input bottom hole, a centrifugal fan is installed inside the outlet channel coaxially with the inlet. In the output channel near the output perimeter (output perimeter of said output channel), guide vanes are arranged. These blades are installed with the possibility of rotation around their axes (each around its own), on which they are fixed, and with the possibility of ensuring complete overlap of the output channel, for example, when the blades are turned in one direction; in the case of incomplete overlapping of the outlet channel (when the blades are turned in one direction), the outlet stream acquires a swirl relative to the axis of the inlet. The fine filter is located in the outlet channel in front of the guide vanes.

Кроме того, часть выходного канала перекрыта вставками, при этом направляющие лопатки расположены в части выходного канала, не закрытой вставками.In addition, part of the output channel is blocked by inserts, while the guide vanes are located in the part of the output channel not covered by the inserts.

Кроме того, в качестве фильтра тонкой очистки применен фотокаталитический фильтр.In addition, a photocatalytic filter was used as a fine filter.

Кроме того, на выходе из канала по всему его периметру может быть установлен дефлектор, загнутый в сторону расположения входного отверстия, для отклонения выходящего потока воздуха в сторону, с которой расположено входное отверстие.In addition, at the outlet of the channel along its entire perimeter, a deflector can be installed, bent towards the location of the inlet, to deviate the outgoing air flow to the side from which the inlet is located.

Технический результат, который может быть получен при использовании изобретения, заключается в повышении эффективности работы устройства и расширении его функциональных возможностей.The technical result that can be obtained by using the invention is to increase the efficiency of the device and expand its functionality.

Изобретение поясняется чертежами.The invention is illustrated by drawings.

На фиг.1 изображено устройство в осевом разрезе; на фиг.2 - то же, разрез А-А; на фиг.3 - устройство без вставок; на фиг.4 - устройство в осевом разрезе с дефлектором.Figure 1 shows the device in axial section; figure 2 is the same, a section aa; figure 3 - device without inserts; figure 4 - device in axial section with a deflector.

Устройство содержит полый корпус, включающий две параллельные пластины 1 и 2, входное отверстие 3, расположенное на одной из упомянутых пластин, выходной канал 4, входной патрубок 5, фильтр 6 грубой очистки, фильтр 7 тонкой очистки, центробежный вентилятор 8, направляющие лопатки 9, вставки 10, дефлектор 11.The device comprises a hollow body, including two parallel plates 1 and 2, an inlet 3 located on one of the said plates, an outlet channel 4, an inlet pipe 5, a coarse filter 6, a fine filter 7, a centrifugal fan 8, guide vanes 9, inserts 10, deflector 11.

Устройство работает следующим образом:The device operates as follows:

Загрязненный воздух через входной патрубок 5 и входное отверстие 3 втягивается в центральную часть центробежного вентилятора 8, откуда нагнетается в выходной канал 4, проходит через фильтр тонкой очистки 7 и вытекает из части выходного канала 4 (не перекрытого вставками 10), проходя между направляющими лопатками 9. При этом направляющие лопатки 9 повернуты относительно линий, соединяющих ось двигателя и оси лопаток 9 в одну сторону. В результате очищенный поток, вытекающий из выходного канала 4, закручивается и возвращается обратно в помещение, обладая моментом импульса относительно оси входного отверстия 3. Поэтому при засасывании упомянутого закрученного воздуха в помещении образуется вихревое течение, напоминающее движение воздуха в природных смерчах. Интенсивность вихря регулируется углом поворота лопаток 9. При этом направляющие лопатки 9 установлены таким образом, чтобы при их повороте, для полного открытия выходного канала 4, они (лопатки) не выступали из выходного канала наружу.Polluted air through the inlet pipe 5 and the inlet 3 is drawn into the central part of the centrifugal fan 8, from where it is pumped into the outlet channel 4, passes through a fine filter 7 and flows out of the part of the outlet channel 4 (not blocked by inserts 10), passing between the guide vanes 9 Thus, the guide vanes 9 are rotated relative to the lines connecting the axis of the engine and the axis of the vanes 9 in one direction. As a result, the cleaned stream flowing from the outlet channel 4 is twisted and returned back to the room, having a momentum relative to the axis of the inlet 3. Therefore, when the swirling air is sucked in, a vortex flow is formed in the room, resembling the movement of air in natural tornadoes. The intensity of the vortex is regulated by the angle of rotation of the blades 9. In this case, the guide vanes 9 are installed so that when they are rotated, to completely open the output channel 4, they (blades) do not protrude out of the output channel.

Предлагаемая конструкция имеет следующие преимущества. При возникновении вихревого течения вблизи оси, являющейся продолжением оси входного отверстия, образуется область, называемая ядром вихря, по форме близкая к цилиндрической, внутри которой существует интенсивное осевое, по направлению к всасывающему отверстию, и вращательное вокруг оси движение воздуха. Данная область в длину простирается вплоть до поверхности противоположной всасывающему отверстию так, что ее длина может в десятки раз превышать диаметр отверстия. На этой поверхности образуется приточный к оси пограничный слой, в котором воздух движется по направлению к оси. Таким образом, осуществляется эффективное удаление воздуха из помещения, в том числе с поверхности, удаленной от всасывающего отверстия на расстояние, в десятки раз превышающее его диаметр. Значительно возрастает скорость очистки помещений, уменьшается объем и количество застойных зон. Это позволяет существенно расширить функциональные возможности устройства, включая, например, его использование для обеззараживания помещения путем быстрого и эффективного удаления загрязнений, возникших в результате аварий или умышленных действий, и повысить эффективность его работы.The proposed design has the following advantages. When a vortex flow occurs near the axis, which is a continuation of the axis of the inlet, an area called the vortex core is formed, similar in shape to a cylindrical one, inside of which there is intense axial movement towards the suction hole and air movement rotates around the axis. This length region extends all the way to the surface opposite the suction hole so that its length can be tens of times the diameter of the hole. A boundary layer inlet to the axis is formed on this surface, in which air moves in the direction of the axis. Thus, effective removal of air from the room is carried out, including from a surface remote from the suction port at a distance tens of times its diameter. Significantly increases the speed of cleaning the premises, decreases the volume and number of stagnant zones. This allows you to significantly expand the functionality of the device, including, for example, its use for disinfection of the room by quickly and efficiently removing contaminants resulting from accidents or deliberate actions, and to increase its efficiency.

Эксперименты, проведенные в камере объемом 75 литров, подтверждают значительное увеличение эффективности очистки.Experiments conducted in a 75 liter chamber confirm a significant increase in cleaning efficiency.

Таким образом, использование изобретения позволяет значительно увеличить эффективность работы устройства и расширить его функциональные возможности.Thus, the use of the invention can significantly increase the efficiency of the device and expand its functionality.

Claims

1. A device for air purification, comprising a hollow body with an inlet, an inlet pipe with a coarse filter installed in it, a fine filter, a centrifugal fan, characterized in that the body contains two parallel plates, between which an outlet channel is formed, in one of the plates have an inlet, a centrifugal fan is installed inside the outlet channel coaxially with the inlet, guide vanes are installed in the outlet channel, which are installed with the possibility of complete overlap one channel, and at its partial overlapping - spin flow relative to the input axis of the hole, wherein the fine filter located in the outlet channel to the guide vanes.

2. The device according to claim 1, characterized in that the part of the output channel is blocked by inserts, and the guide vanes are located in the part of the output channel not covered by the inserts.

3. The device according to claim 1 or 2, characterized in that a photocatalytic filter is installed as a fine filter.

4. The device according to claim 1 or 2, characterized in that at the outlet of the channel around the entire perimeter of the deflector is installed.

5. The device according to claim 3, characterized in that a deflector is installed at the outlet of the channel along its entire perimeter.