Удосконалений повітряний фільтр

Реферат: Винахід стосується повітряного фільтра, призначеного для системи кондиціонування повітря. Повітряний фільтр (1) включає дисковий фільтрувальний елемент (2) та силовий агрегат (3), краще електромотор, приєднаний до фільтрувального елемента для його обертання. Фільтрувальний елемент (2) розміщений у сполученні з вентиляційним каналом (4), так щоб він був розташований ззовні отвору (4а) вентиляційного каналу (4) на першій відстані (s) від нього, так щоб він був співвісним з вентиляційним каналом. До вентиляційного каналу через отвір надходить повітря (А), яке очищається повітряним фільтром. Відповідно до винаходу, повітряний фільтр додатково включає кільцеву втулку (5), розташовану ззовні отвору (4а) вентиляційного каналу на другій відстані (k) від нього співвісно з вентиляційним каналом (4). Втулка (5) виконана з розширенням в напрямку до отвору (4а). Втулка (5) найкраще має форму зрізаного конуса. UA 110824 C2 (12) UA 110824 C2 UA 110824 C2 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 60 Винахід стосується удосконаленого повітряного фільтра, як він визначений у преамбулі п. 1 формули винаходу. Повітряний фільтр, раніше відомий з європейської патентної заявки ЕР 2275187, яка належить цьому самому заявнику, призначений для системи кондиціонування повітря, яка включає дископодібний фільтрувальний елемент та силовий агрегат, краще, електромотор, приєднаний до фільтрувального елемента для його обертання. Фільтрувальний елемент розміщений у сполученні з вентиляційним каналом, наприклад, ззовні отвору вентиляційного каналу, на відстані від нього та співвісно з вентиляційним каналом. Повітря надходить через повітряний фільтр та отвір у вентиляційний канал. Проблема з повітряним фільтром полягає в тому, що обертання фільтрувального елемента розсіює значну частину забруднень знов у повітря, тим самим сприяючи їх циркуляції, наприклад, у повітрі приміщення. Одна з можливостей вирішення проблеми передбачає забезпечення навколо повітряного фільтра збірного резервуара, такого як розкритий у вищезазначеній європейській патентній заявці. Це створює можливість збирання краплинок рідких забруднень у збірний резервуар та їх видалення з нього, але дрібні тверді частинки кружляють у потоках повітря збірного резервуара та фільтрувального елемента і повертаються назад у повітря приміщення. У найгіршому випадку, принаймні деякі отвори фільтрувального елемента забиваються дрібними частинками забруднень. Метою винаходу є усунення проблем, пов'язаних, поміж іншого, з вищеописаним повітряним фільтром. Іншою метою винаходу є створення нового удосконаленого повітряного фільтра, за допомогою якого повітря, що проходить по системі вентиляції, може бути ефективно очищене від дрібних твердих частинок. Удосконалений повітряний фільтр відповідно до винаходу характеризується так, як це описано у п. 1 формули винаходу. Кращі варіанти втілення винаходу представлені у залежних пунктах формули. Винахід стосується повітряного фільтра, призначеного для системи кондиціонування повітря, який включає дисковий фільтрувальний елемент та силовий агрегат, краще електромотор, приєднаний до фільтрувального елемента для його обертання, причому зазначений фільтрувальний елемент розташований по відношенню до вентиляційного каналу таким чином, щоб фільтрувальний елемент був розміщений ззовні отвору вентиляційного каналу на першій відстані від нього та співвісно з вентиляційним каналом, і до зазначеного вентиляційного каналу через отвір надходить повітря для очищення. Відповідно до винаходу, повітряний фільтр додатково включає кільцеву втулку, розташовану ззовні отвору вентиляційного каналу на другій відстані від нього співвісно з вентиляційним каналом. У першому кращому варіанті втілення винаходу, один кінець втулки має діаметр, який дорівнює або є більшим, ніж діаметр вентиляційного каналу, особливо його отвору. У другому кращому варіанті втілення винаходу, втулка виконана з розширенням в напрямку до отвору. У третьому кращому варіанті втілення винаходу, втулка має форму зрізаного конуса. У четвертому кращому варіанті втілення винаходу, перша відстань є більшою за другу, фільтрувальний елемент розташований усередині ділянки/простору, обмеженого втулкою. Корисним ефектом винаходу є ефективне видалення твердих частинок, таких як пил, з відхідного повітря. Винахід є особливо ефективним, коли присутня велика кількість забруднень; повітряний фільтр не забивається забрудненнями, і замість цього, останні можуть виводитися з потоком повітря через зазор між втулкою та вентиляційним каналом радіально в напрямку від фільтрувального елемента. Іншим корисним ефектом винаходу є те, що фільтрувальний елемент може бути виготовлений з будь-якого повітропроникного фільтрувального матеріалу. Додатковим корисним ефектом винаходу є те, що повітряний фільтр легко чистити. Корисним ефектом винаходу є також проста та легка конструкція. Винахід та інші його переваги будуть далі описані більш детально з посиланням на супровідні креслення, де Фіг. 1 зображує частковий поперечний розріз повітряного фільтра за винаходом, розташованого у сполученні з вентиляційним каналом, і Фіг. 2 зображує вид спереду з частковим поперечним розрізом фільтра відповідно до Фіг. 1. На фігурах подібні деталі позначені однаковими номерами позицій. Один з кращих повітряних фільтрів для системи кондиціонування повітря зображений на Фіг. 1. Повітряний фільтр 1 включає дисковий фільтрувальний елемент 2 та силовий агрегат 3, приєднаний до фільтрувального елемента 2 для його обертання. Фільтрувальний елемент 2 1 UA 110824 C2 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 60 розміщений у сполученні з вентиляційним каналом 4. У цьому типовому варіанті втілення, фільтрувальний елемент 2 виготовлений з перфорованої пластини 20. У варіанті втілення відповідно до Фіг. 1, силовий агрегат 3, краще електромотор 31, має вісь обертання 32, приєднану до центра дискового фільтрувального елемента 2, такого як кругла перфорована пластина 20. Силовий агрегат 3, перфорована пластина 20 і, тим самим, повітряний фільтр 1 у цілому, прикріплені за допомогою кріпильних засобів 10 до вентиляційного каналу 4, краще, на центральній осі А-А вентиляційного каналу. Це забезпечує його розташування співвісно з вентиляційним каналом 4. Фільтрувальний елемент 2 повітряного фільтра 1, такий як перфорована пластина 20, розміщений у сполученні з вентиляційним каналом 4, у цьому випадку, у сполученні з отвором 4а або випускним отвором вентиляційного каналу, так щоб він був розташований ззовні отвору 4а на маленькій відстані s від неї таким чином, що простір або зазор 41, створюваний першою відстанню s, в той же час був встановлений між краєм 4b випускного отвору 4а та стінкою w або подібною поверхнею. У цьому типовому варіанті втілення, повітря у приміщенні має видалятися зсередини приміщення назовні за допомогою витяжного повітроводу 4. В одному кращому варіанті втілення, повітряний фільтр 1 має кріпильні засоби 7, які включають першу кріпильну втулку чи трубку 71, в центрі якої закріплена за допомогою придатних спиць 72, таких як чотири спиці, розташовані під кутом 90 градусів одна до одної, друга кріпильна втулка чи трубка 73, усередині якої встановлений та закріплений силовий агрегат 3, такий як електромотор 31. Перша кріпильна втулка 71 має діаметр, який дозволяє розмістити її усередині вентиляційного каналу 4 та притиснути її до внутрішньої стінки вентиляційного каналу 4, на якій вона може бути зафіксована (та від'єднана і видалена, відповідно). У площині, перпендикулярній центральній осі А-А вентиляційного каналу 4 та напрямку руху потоку повітря, спиці 72 мають відносно малу площу поверхні та не перешкоджають потоку, так щоб опір повітря, створюваний внаслідок впливу спиць на потік повітря у повітроводі, був незначним. Зрозуміло, що існують також інші відомі perse шляхи реалізації кріпильних засобів 7. Крім того, повітряний фільтр 1 відповідно до винаходу включає кільцеву втулку 5. Втулка 5 розташована ззовні отвору 4а вентиляційного каналу 4 на другій відстані k від отвору 4а, або від площини отвору чи стінки чи якого-небудь іншого конструктивного елемента. Отже, між втулкою 5 та отвором 4а вентиляційного каналу 4, зокрема, краєм 4b отвору, утворюється кільцевий зазор 6, ширина якого дорівнює зазначеній другій відстані k. Втулка 5 вставляється концентрично у вентиляційний канал 4, зокрема, по відношенню до отвору 4а і, таким чином, до фільтрувального елемента 2; 20. Отже, вентиляційний канал 4, зокрема, його отвір, має центральну вісь А-А, що співпадає з перпендикулярною центральною віссю як фільтрувального елемента 2, такого як перфорована пластина 20, так і втулки 5. Втулка 5 має усередині відкритий простір 50 від центральної осі А-А аж до втулки. У цьому просторі 50 та через обертовий фільтрувальний елемент 2; 20 проходить повітря у вентиляційний канал 4 через його отвір 4а, і в той же час також через зазор 6, в напрямку від повітряного фільтра 1. Обертовий фільтрувальний елемент 2; 20 розташований у просторі, обмеженому разом втулкою 5 та отвором 4а. У кращому варіанті втілення винаходу, втулка 5 виконана з розширенням від першого кінця 51 до другого кінця 52 в напрямку до вентиляційного каналу 4, зокрема в напрямку до отвору 4а. При цьому перший кінець 51 втулки 5 має діаметр М, менший за діаметр h2 другого кінця 52. Втулка 5 має другий кінець 52, розташований поряд з отвором вентиляційного каналу 4а, тобто на другій відстані k від отвору 4а або від площини, тангенціальної до отвору 4а. Відповідно, перший кінець 51 втулки 5 розташований в напрямку від отвору 4а на відстані, яка дорівнює сумі ширини втулки Іе та другої відстані k. Отже, між другим кінцем 52 втулки та отвором 5а вентиляції, або між відповідною площиною та краєм 4b отвору, розташований кільцевий зазор 6, ширина якого дорівнює зазначеній другій відстані k. У кращому варіанті втілення винаходу, діаметр h2 другого кінця 52 втулки 5 дорівнює або є більшим за діаметр b вентиляційного каналу 4, особливо отвору 4а. Це дозволяє забезпечити кільцевий зазор 6 по окружності отвору 4а, тобто уздовж краю 4b отвору, та ззовні отвору, причому тангенціальний потік повітря, створюваний обертанням фільтрувального елемента, може бути напевно спрямований у напрямку назовні від вентиляційного каналу 4, особливо отвору 4а. У кращому варіанті втілення винаходу, втулка 5 має форму зрізаного конуса. У найкращому варіанті втілення винаходу, фільтрувальний елемент 2; 20 та втулка 5 розташовані один відносно одного у такий спосіб, щоб відстань фільтрувального елемента 2; 20 від отвору 4а, тобто перша відстань s, була більше відстані втулки від отвору 4а, тобто другої 2 UA 110824 C2 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 60 відстані k. В результаті, фільтрувальний елемент 2; 20 розташований у просторі 50, обмеженому втулкою 5, тобто усередині втулки 5. У принципі, повітряний фільтр 1 працює у такий спосіб. Фільтрувальний елемент 2, такий як перфорована пластина 20, приводиться у швидке обертання, таке як, наприклад, 500-3000 обертів/хвилину, силовим агрегатом 3, таким як електромотор 31, причому, якщо система вентиляції в цей самий час працює, то повітря проходить через отвори фільтрувального елемента 2 у вентиляційний канал 4 і, в той же час, повітря виходить через зазор 6 в напрямку від повітряного фільтра. Присутні у повітрі забруднення, такі як частинки, зштовхуються почасти з краями отворів 23 обертового фільтрувального елемента 2 та почасти з повітряною подушкою, створюваною обертовим фільтрувальним елементом. Повітряна подушка, створювана обертовим фільтрувальним елементом, складається з тангенціального потоку повітря tv (див. Фіг. 2), з яким рухаються забруднення під дією відцентрової сили радіально в напрямку до зовнішнього краю 22 фільтрувального елемента 2 та викидаються із зазору 6 в напрямку від фільтрувального елемента. Оскільки тангенціальний потік повітря, утворюваний обертанням фільтрувального елемента 2, зокрема перфорованої пластини 20, поблизу до зовнішнього краю фільтрувального елемента 2 або в межах простору 41, є більш потужним, ніж байпасний потік iv, створюваний всмоктуванням відхідного повітря в даній області, в результаті у периферичній області обертового фільтрувального елемента 2 буде виникати герметизуючий потік, який перешкоджає байпасному потоку неочищеного повітря через зазор 41 у витяжний повітровід 4. Отже, забруднення не можуть потрапити повз фільтрувальний елемент 2; 20 у вентиляційний канал 4. З іншого боку, забруднення - принаймні деякі з них - прилипають до та накопичуються на фільтрувальному елементі і мають періодично видалятися звідти. Що стосується потоку повітря, яке надходить через отвір на першому кінці 51 втулки 5, то частка, що надходить через зазор 6, складає приблизно 5-20 % від загального потоку повітря, у той час як решта 95-80 % проходить через фільтрувальний елемент 2; 20 та подається в очищеній формі у вентиляційний канал 4. Втулка 5 впливає на тангенціальний потік повітря tv обертового фільтрувального елемента 2; 20. Завдяки втулці 5, потік повітря tv та забруднення, що переносяться у ньому, особливо тверді та легкі частинки, спрямовуються назовні з повітряного фільтра 1 через кільцевий зазор 6 між втулкою та поверхнею будівлі, такою як стінка або криша, співвісно з отвором 4а. Оскільки фільтрувальний елемент 2; 20 розташований у просторі 50, обмеженому втулкою 5, тобто усередині втулки 5, тангенціальний потік повітря, створюваний обертовим фільтрувальним елементом 2; 20, та забруднення, що можуть переноситися з ним, спрямовуються за допомогою втулки 5 у кільцевий зазор 6 і далі з повітряного фільтра 1. У вищеописаних варіантах втілення винаходу, важливо запобігти потраплянню дрібних частинок забруднень, таких як, наприклад, частинки в діапазоні розмірів 0,1-10 мкм, у вентиляційний канал. Відповідно, повітряний фільтр 1 встановлюється, наприклад, у сполученні з повітрозабірником вхідного повітропроводу, поза будівлею, де важливо просто ефективно зміщати забруднення та спрямовувати їх в напрямку від ділянки, безпосередньо прилеглої до повітряного фільтра. Зокрема, слід відзначити, що, навіть при дуже великій кількості частинок, таких як частинки пилу, повітряний фільтр не буде забиватися, оскільки частинки матимуть визначену для них пряму траєкторію руху назовні через кільцевий зазор 6 та від повітряного фільтра, наприклад, у вільний простір. Крім того, потік повітря через зазор 6 в напрямку від повітряного фільтра є сильним, завдяки чому він буде виносити легкі та тверді частинки, краще, далеко в напрямку від повітряного фільтра. Якщо повітряний фільтр виконаний як закритий пристрій, він має схильність забиватися при великій кількості частинок. В альтернативному кращому варіанті втілення винаходу, кільцевий зазор 6 приєднаний до відповідного колекторного каналу, а останній, наприклад, до збірника частинок або подібної пастки для частинок. Колекторний канал включає, наприклад, кільцевий канал, встановлений навколо зазору 6, та з'єднаний з ним відхідний канал, де останній має збірник частинок, який, найкраще, легко замінити та/або почистити. У кращому варіанті втілення винаходу, перфорована пластина 20 є плоскою панеллю 21 рівномірної товщини. Вона має зовнішньої границі у формі окружності 22, та має отвори 23. Отвори 23 перфорованої пластини, найкраще, розташовані на панелі 21 на ділянці 231, обмеженій радіусами R, r (див. Фіг. 2), де R є меншим, ніж радіус а/2 панелі (а = діаметр перфорованої пластини). Перший радіус, наприклад, дорівнює приблизно 70-90 % діаметра а панелі, і другий радіус дорівнює, наприклад, 10-20 % діаметра а панелі. У кращому варіанті втілення винаходу, перфорована пластина 20 виготовлена з металу, такого як листова нержавіюча сталь. Альтернативно, перфорована пластина виготовлена, наприклад з алюмінієвого листа. Слід відзначити, що застосовними є також інші звичайно 3 UA 110824 C2 5 10 15 використовувані метали та/або металеві сплави. Слід також відзначити, що інші тверді, краще, гнучкі матеріали також є застосовними для перфорованої пластини, такі як, наприклад, пластики, такі як акрил та полікарбонат. Загалом, перфорована пластина 20, яка утворює фільтрувальний елемент 2, може бути застосована багатьма способами. Форма, розмір, число та розташування отворів у перфорованій пластині 20 може змінюватися, так само як діаметр та відносна загальна площа отворів перфорованої пластини, в залежності від конкретного застосування. Різні варіанти конфігурації перфорованої пластини були описані у європейській патентній заявці ЕР 2275187, поданій автором даного винаходу. У кращому варіанті втілення винаходу, дисковий фільтрувальний елемент 2 складається з повітропроникного жорсткого матеріалу. Проникність для повітря спричинена тим, що матеріал має дрібні структурні отвори, тобто отвори, що мають діаметр у діапазоні значень, наприклад, від 10 мкм до 10 мм, і число отворів є достатнім для того, щоб не створювати великого перепаду тиску на фільтрувальному елементі під час роботи повітряного фільтра. Прикладами матеріалів фільтрувального елемента є, поміж інших, щільна металева чи пластикова сітка та фільтрувальна тканина тощо. Винахід не обмежений у застосуванні лише вищеописаними типовими прикладами варіантів втілення, і можливі багато його модифікацій, які залишаються в межах обсягу ідеї винаходу, визначеної у формулі винаходу. 20 ФОРМУЛА ВИНАХОДУ 25 30 35 40 45 1. Повітряний фільтр (1), призначений для системи кондиціонування повітря з вентиляційним каналом (4), який включає дисковий фільтрувальний елемент (2; 20) та силовий агрегат (3), приєднаний до фільтрувального елемента для його обертання, причому зазначений фільтрувальний елемент розташований відносно вентиляційного каналу (4) таким чином, що фільтрувальний елемент (2) розміщений ззовні вхідного отвору (4а) вентиляційного каналу (4) на першій відстані (s) від нього та співвісно з вентиляційним каналом, до якого надходить через вхідний отвір (4а) повітря (А), очищуване повітряним фільтром, який відрізняється тим, що повітряний фільтр додатково включає кільцеву втулку (5), розташовану ззовні вхідного отвору (4а) вентиляційного каналу на другій відстані (k) від нього та співвісно з вентиляційним каналом (4), причому перша відстань (s) є більшою за другу відстань (k), прицьому фільтрувальний елемент (2; 20) розташований усередині простору (50), обмеженого втулкою (5). 2. Повітряний фільтр за п. 1, який відрізняється тим, що другий в напрямку до вхідного отвору (4а) кінець (52) втулки (5) має діаметр (h2), який дорівнює або є більшим, ніж діаметр (а) вентиляційного каналу (4). 3. Повітряний фільтр за п. 1 або п. 2, який відрізняється тим, що втулка (5) виконана з розширенням в напрямку до вхідного отвору (4а). 4. Повітряний фільтр за будь-яким із пп. 1-3, який відрізняється тим, що втулка (5) має форму зрізаного конуса. 5. Повітряний фільтр за будь-яким із пп. 1-4, який відрізняється тим, що дисковий фільтрувальний елемент (2) є перфорованою пластиною (20), яка є плоскою панеллю рівномірної товщини. 6. Повітряний фільтр за п. 5, який відрізняється тим, що перфорована пластина (20) складається з металу. 7. Повітряний фільтр за будь-яким із пп. 1-6, який відрізняється тим, що дисковий фільтрувальний елемент (2) складається з повітропроникного жорсткого матеріалу. 4 UA 110824 C2 5 UA 110824 C2 Комп’ютерна верстка А. Крижанівський Державна служба інтелектуальної власності України, вул. Василя Липківського, 45, м. Київ, МСП, 03680, Україна ДП “Український інститут інтелектуальної власності”, вул. Глазунова, 1, м. Київ – 42, 01601 6