Результат интеллектуальной деятельности: ОЧИСТИТЕЛЬ ВОЗДУХА ОТ ГАЗООБРАЗНЫХ ПРИМЕСЕЙ

Предлагаемое техническое решение относится к средствам очистки воздуха от вредных примесей, преимущественно в системах вентиляции и кондиционирования кабин транспортных средств, а также помещений стационарных и других объектов.

Известен очиститель воздуха кабины транспортного средства, содержащий встроенный в систему вентиляции блок, состоящий из размещенного в корпусе источника ультрафиолетового излучения и фотокаталитического элемента в виде ряда расположенных вдоль воздушного потока плоских пластин с нанесенным на их поверхности слоем порошка диоксида титана (см. патент ЕР №1118483 A1, Int. Cl⁷. В 60 Н 3/06, опубл. 25.07.2001 г.).

Недостатками известного устройства являются низкая эффективность очистки воздуха и высокая трудоемкость изготовления фотокаталитического элемента. Пониженная эффективность очистки воздуха обусловлена относительно небольшой (слаборазвитой) площадью поверхности фотокаталитического элемента и ламинарным характером течения воздушного потока в каналах между пластинами. Высокая трудоемкость изготовления вызвана тем, что слой порошка диоксида титана наносится на пластины жалюзи щелевого воздуховода самой системы вентиляции.

Известен очиститель воздуха для транспортного средства, принятый в качестве прототипа, содержащий встроенный в систему вентиляции блок, состоящий из размещенного в корпусе источника ультрафиолетового излучения и фотокаталитического элемента в виде пакета, набранного из отдельных тонкостенных пластин с выполненными на их поверхностях двухсторонними продольными выступами в виде волнообразных гибких гофр. Последние расположены параллельно на расстоянии друг от друга с возможностью взаимного контакта своими вершинами в смежных пластинах пакета и формирования каналов для прохода очищаемого воздуха (см. описание к патенту Японии, номер публикации 2002 - 253662 от 10.09.2002 г. Int. Cl. A 61 L 9/20, A 61 L 9/22, В 60 Н 3/00, В 60 Н 3/06).

Недостатками прототипа являются пониженная эффективность очистки воздуха, низкая устойчивость к вибрационным нагрузкам и высокая трудоемкость изготовления.

Пониженная эффективность очистки воздуха здесь даже при наличии довольно развитой площади поверхности фотокаталитического элемента обусловлена ламинарным характером течения воздушного потока в каналах между пластинами. Кроме того, в сотовой конструкции пакета высота и ширина воздушных каналов соизмеримы, что обуславливает значительное затенение поверхности пластин от воздействия ультрафиолетового излучения и вследствие этого снижение эффективности очистки воздуха.

Низкая устойчивость к вибрационным нагрузкам и высокая трудоемкость изготовления вызваны тем, что сборка пакета сотовой конструкции из отдельных тонкостенных пластин, не обладающих необходимыми жесткостью и прочностью, требует применения специального приспособления для исключения их повреждения при укладке в пакет, а также специальных технологических приемов для фиксации в местах контакта вершин параллельно расположенных гофр по всей длине (т.е. по линии) смежных пластин, например, их склеивания. В противном случае из-за вибрации при эксплуатации транспортного средства может произойти смещение вершин гофр смежных пластин относительно друг друга, и структура пакета нарушится.

Техническими задачами изобретения являются повышение эффективности очистки воздуха, обеспечение устойчивости пакета фотокаталитического элемента к вибрационным нагрузкам и снижение трудоемкости изготовления.

Сущность изобретения заключается в том, что в очистителе воздуха от газообразных примесей, содержащем встроенный в систему вентиляции блок, состоящий из размещенных в корпусе источника ультрафиолетового излучения и фотокаталитического элемента в виде по меньшей мере одного пакета, набранного из отдельных тонкостенных пластин с выполненными на их поверхностях двухсторонними продольными выступами, расположенными на расстоянии друг от друга с возможностью взаимного контакта своими вершинами в смежных пластинах пакета и формирования каналов для прохода очищаемого воздуха, согласно изобретению указанные двухсторонние выступы каждой из пластин в пакете выполнены в виде жестких ребер, наклоненных под углом к набегающему потоку очищаемого воздуха и перекрещивающихся в пространстве по отношению друг к другу с противоположных сторон пластины, причем пластины в пакете установлены с возможностью перекрещивания их ребер между собой в смежных пластинах. В варианте выполнения устройства выступы могут быть выполнены в виде веерных лучей, расходящихся на одной стороне пластины и сходящихся на другой.

Решение технических задач достигается за счет того, что перекрещивающиеся в смежных пластинах выступы формируют воздушные плоскощелевые каналы, в которых осуществляется искусственная турбулизация потока воздуха, в результате чего эффективность его очистки возрастает. Кроме того, жесткие перекрещивающиеся ребра на противоположных сторонах пластин обеспечивают необходимую прочность каждой пластины при сборке в пакет и устойчивость последнего к вибрационным нагрузкам, учитывая также, что выступы смежных пластин в пакете, перекрещиваясь, соприкасаются лишь в нескольких точках и поэтому не могут лишиться контакта при таких нагрузках. Последнее также упрощает монтаж пакета и снижает трудоемкость его изготовления.

Конструкция очистителя воздуха от газообразных примесей поясняется чертежами, где на фиг.1 показана общая схема устройства в составе системы вентиляции; на фиг.2 дана схема формирования параллельно расположенных на отдельной пластине выступов фотокаталитического элемента (вид сбоку); на фиг.3 представлена схема формирования выступов, расположенных в виде расходящихся и сходящихся лучей; на фиг.4 представлено сечение А-А на фиг.2; на фиг.5 изображено сечение Б-Б на фиг.3.

На чертежах приняты следующие обозначения:

α - угол между направлением набегающего потока очищаемого воздуха и продольными ребрами на одной стороне отдельной пластины в пакете;

h и b - геометрические параметры сечения каналов в пакете для прохода очищаемого воздуха.

Очиститель воздуха от газообразных примесей выполнен в виде блока 1 и содержит размещенные в корпусе 2 источник ультрафиолетового излучения, например, в виде двух ламп 3, и фотокаталитический элемент в виде по меньшей мере одного или, например, двух пакетов 4. Блок 1 встроен в систему вентиляции и кондиционирования (на чертеже не обозначена), оборудованную фильтром 5 для очистки воздуха от твердых частиц, теплообменником 6 отопителя, теплообменником 7 воздухоохладителя, камерой 8 и вентилятором 9.

Пакеты 4 фотокаталитического элемента набраны из установленных в них отдельных тонкостенных пластин 10, изготовленных, например, из пористой пластмассы или пористой керамики. На поверхностях каждой из пластин 10 выполнены двухсторонние продольные выступы 11 и 12. Последние расположены на расстоянии друг от друга с возможностью взаимного контакта своими вершинами 13 в смежных пластинах 10 пакета 4 и формирования щелевых каналов 14 для прохода очищаемого воздуха. Согласно изобретению указанные двухсторонние выступы 11 и 12 каждой из пластин 10 в пакете 4 выполнены в виде жестких ребер, имеющих сечение, например, в виде треугольника и наклоненных под углом α к направлению набегающего потока 15 очищаемого воздуха. При этом выступы 11 в виде ребер на одной стороне каждой из пластин 10 выполнены перекрещивающимися в пространстве по отношению к выступам 12 в виде ребер с противоположной стороны той же пластины. Выступы 11 и 12 на каждой стороне плоских пластин 10 пакета 4 могут располагаться параллельно друг другу, как это показано на фиг.2, т.е. под одинаковым углом α к направлению набегающего потока 15 очищаемого воздуха, как это описано в прототипе. Причем пластины 10 в пакете 4 установлены с возможностью перекрещивания их ребер между собой в смежных пластинах (см. фиг.4 и 5), в результате чего в пакете образуются воздушные щелевые каналы 14 шириной b и высотой h.

В варианте исполнения устройства выступы 11 и 12 могут быть выполнены в виде веерных лучей, расходящихся на одной и сходящихся на другой стороне пластины 10. При этом двухсторонние выступы 11 и 12 в пластинах 10 пакета 4 имеют каждый свое определенное значение угла наклона α к направлению набегающего потока 15 очищаемого воздуха.

Устройство работает следующим образом. Загрязненный поток воздуха 15 при включении вентилятора 9 проходит последовательно фильтр 5, где очищается от твердых примесей, и поступает в теплообменник 6 отопителя. Здесь в случае необходимости воздух нагревается и проходит затем в блок 1 собственно очистителя от газообразных примесей. Поверхности пластин 10 каждого из пакетов 4 покрыты активным фотокаталитическим порошком, например диоксида титана TiO₂, который при воздействии на него ультрафиолетового излучения от ламп 3 за счет явления фотокатализа разлагает и нейтрализует вредные газообразные примеси (оксид углерода, предельные и ароматические углеводороды, хлорсодержащие соединения, фенолы, альдегиды, спирты, кетоны), превращая их в безвредные вещества. Перекрещивающиеся в смежных пластинах выступы 11 и 12 в виде ребер формируют воздушные плоскощелевые каналы 14, в которых осуществляется интенсификация процесса массообмена загрязненного воздуха с поверхностью фотокаталитического элемента путем искусственной турбулизации воздушного потока при обтекании наклоненных к нему под углом α выступов 11 и 12 вследствие дросселирования проходного сечения воздушных каналов 14 около вершин 13 этих выступов и дополнительного "закручивания" потока как при встрече с выступами под углом α, так и в местах их перекрещивания. В результате эффективность очистки воздуха возрастает. При этом в плоскощелевых каналах 14, высота h которых существенно превышает их ширину b, создаются условия удовлетворительного, более равномерного воздействия ультрафиолетового излучения на поверхность пластин 10. В варианте веерного расположения выступов из-за уменьшения затененных участков создаются лучшие условия воздействия со стороны источника ультрафиолетового излучения, что также способствует повышению эффективности очистки воздуха. После обработки в блоке 1 воздушный поток проходит через теплообменник 7, например испаритель хладонового (фреонового) кондиционера, где в случае необходимости охлаждается. Затем, минуя камеру 8 выравнивания давления, воздушный поток засасывается вентилятором 9. Откуда воздушный поток 16 подается потребителю, в частности в кабину транспортного средства.

Снабжение каждой тонкостенной пластины 10 наклоненными жесткими ребрами, перекрещивающимися по отношению друг к другу на ее противоположных сторонах, обеспечивает необходимую прочность пластины на изгиб при сборке в пакет и достаточную устойчивость к вибрационным нагрузкам, чему способствует также то, что выступы смежных пластин при укладке в пакет, перекрещиваясь, соприкасаются лишь в нескольких точках. Последнее дает возможность упростить монтаж и собрать пакет путем свободной укладки пластин, не прибегая к специальной оснастке и тем более к их склеиванию, так как возможное смещение вершин выступов смежных пластин относительно друг друга не влияет на прочность всей конструкции.

Помимо указанного потребителя блок 1 может быть использован в системах вентиляции и кондиционирования помещений стационарных и других объектов, а также в качестве только очистителя воздуха при оснащении этого блока соответствующим вентилятором.

Таким образом, изобретение позволяет повысить эффективность процесса очистки воздуха за счет обеспечения интенсификации процесса массобмена воздуха с фотокаталитическим покрытием пластин в пакете, а также дает возможность обеспечить достаточную прочность собранного пакета и как следствие устойчивость к вибронагрузкам. При этом конструктивное выполнение устройства позволяет значительно снизить трудоемкость изготовления очистителя.