Патент на изобретение №2319907

(54) СИСТЕМА АВТОМАТИЧЕСКОГО ДОУВЛАЖНЕНИЯ ВОЗДУХА

(57) Реферат:

Изобретение относится к технике кондиционирования воздуха и может быть использовано для создания комфортных условий микроклимата в производственных помещениях, в частности в качестве систем местного доувлажнения воздуха. Система автоматического доувлажнения воздуха состоит из пневматических форсунок, сетей трубопроводов, служащих для подачи к ним воды и сжатого воздуха, и блока управления работой пневматических форсунок, причем она дополнительно включает мембранный бессальниковый клапан с электромагнитным управлением, одновременно выполняющий роль регулятора давления «после себя» и являющийся исполнительным механизмом в схеме регулирования влажности воздуха, а также фильтр и систему автоматики, включающую датчик влажности с регулятором, а мембранный бессальниковый клапан с электромагнитным управлением содержит катушку и вспомогательный клапан, связанный с основным посредством мембранного блока, причем электропневматический регулятор давления выполнен со следующими соотношениями размеров его основных элементов, которые находятся в оптимальном интервале величин: H/D=1,3…1,5; где: Н – высота корпуса регулятора давления в сборе, D – диаметр мембранного узла, форсунки выполнены в виде акустических форсунок для распыливания жидкостей, содержащих корпус с размещенным внутри генератором акустических колебаний в виде сопла и резонатора, выполненных в виде концентрических кольцевых щелей, расположенных в плоскости, перпендикулярной оси корпуса, кольцо с конической поверхностью, связанное с корпусом и служащее для формирования образующегося факела распыливаемой жидкости, и распылитель, служащий для образования жидкостной пленки, перекрывающей выход из генератора, и закрепленный в корпусе посредством полого стержня со шнековым завихрителем на конце и буртиком для размещения кольцевой площадки, на которую вытекает жидкость из распылителя, причем резонатор выполнен в виде, по крайней мере одной, сферической полости, расположенной в стенке кольца, причем сферическая полость соединена калиброванным отверстием с кольцевой щелью, образованной торцевыми плоскостями корпуса и кольца со стороны конической поверхности, а кольцо расположено с возможностью фиксированного перемещения вдоль оси корпуса посредством резьбового соединения. Технический результат – повышение эффективности и надежности процесса пневматического распыления воды. 2 з.п. ф-лы, 3 ил.

Изобретение относится к технике кондиционирования воздуха и может быть использовано для создания комфортных условий микроклимата в производственных помещениях, в частности в качестве систем местного доувлажнения воздуха.

Наиболее близким техническим решением к заявляемому объекту является система по патенту РФ №2067730, кл. F24F 3/06 от 10.10.96, содержащая распылитель и блок управления.

Недостатком его является сравнительно невысокая эффективность процесса пневматического распыления.

Технический результат – повышение эффективности и надежности процесса пневматического распыления воды.

Это достигается тем, что в системе автоматического доувлажнения воздуха, состоящей из пневматических форсунок, сетей трубопроводов, служащих для подачи к ним воды и сжатого воздуха, и блока управления работой пневматических форсунок, причем она дополнительно включает мембранный бессальниковый клапан с электромагнитным управлением, одновременно выполняющий роль регулятора давления «после себя» и являющийся исполнительным механизмом в схеме регулирования влажности воздуха, а также фильтр и систему автоматики, включающую датчик влажности с регулятором, а мембранный бессальниковый клапан с электромагнитным управлением содержит катушку и вспомогательный клапан, связанный с основным посредством мембранного блока, причем электропневматический регулятор давления выполнен со следующими соотношениями размеров его основных элементов, которые находятся в оптимальном интервале величин: H/D=1,3…1,5; где: Н – высота корпуса регулятора давления в сборе, D – диаметр мембранного узла, форсунки выполнены в виде акустических форсунок для распыливания жидкостей, содержащих корпус с размещенным внутри генератором акустических колебаний в виде сопла и резонатора, выполненных в виде концентрических кольцевых щелей, расположенных в плоскости, перпендикулярной оси корпуса, кольцо с конической поверхностью, связанное с корпусом и служащее для формирования образующегося факела распыливаемой жидкости, и распылитель, служащий для образования жидкостной пленки, перекрывающей выход из генератора, и закрепленный в корпусе посредством полого стержня со шнековым завихрителем на конце и буртиком для размещения кольцевой площадки, на которую вытекает жидкость из распылителя, причем резонатор выполнен в виде, по крайней мере одной, сферической полости, расположенной в стенке кольца, причем сферическая полость соединена калиброванным отверстием с кольцевой щелью, образованной торцевыми плоскостями корпуса и кольца со стороны конической поверхности, а кольцо расположено с возможностью фиксированного перемещения вдоль оси корпуса посредством резьбового соединения.

На фиг.1 представлен блок управления работой пневматических форсунок, на фиг.2 – фронтальный разрез электропневматического регулятора давления системы доувлажнения, на фиг.3 – общий вид пневматической акустической форсунки.

Система автоматического доувлажнения выполнена с питанием водой непосредственно от сети для случаев, когда давление воды в системе недостаточно для подачи ее в питающий бачок, находящийся под избыточным давлением. Система автоматического доувлажнения содержит мембранный бессальниковый клапан с электромагнитным управлением (фиг.2), одновременно выполняющий роль регулятора давления «после себя» и являющийся исполнительным механизмом в схеме регулирования влажности воздуха.

Схема автоматического регулирования доувлажнительной установки, показанная на фиг.1, состоит из трубопроводов воды 1 и сжатого воздуха 2, акустических пневматических форсунок (фиг.3), регулятора давления 4, фильтра 3 и системы автоматики. Сжатый воздух, очищенный от масла и пыли, подается к форсункам, а также через дополнительный фильтр 3 Ф-2 в верхнюю часть электропневматического регулятора давления 4 ЭПРД (фиг.2). Вода от водопровода поступает в нижнюю часть регулятора давления 4 и может попасть к доувлажнительным форсункам только при наличии давления в верхней части регулятора, достаточного для открывания клапана для подачи воды через редуктор. Электропневматический регулятор давления выполнен со следующими соотношениями размеров его основных элементов, которые находятся в оптимальном интервале величин: H/D=1,3…1,5; где: Н – высота корпуса регулятора давления в сборе, D – диаметр мембранного узла.

Акустическая форсунка (фиг.3) для распыливания жидкостей содержит корпус 10 с размещенным внутри генератором акустических колебаний в виде сопла 11 и резонатора 12. На корпусе 10 расположено кольцо 13 с конической поверхностью 14, связанное с корпусом и служащее для формирования образующегося факела распыливаемой жидкости, поступающей через канал полого стержня 15. Распыливающий агент, например воздух или любой другой газ, поступает в газовый канал 16, а из него через сопло 11, выполненное в виде кольцевой щели, концентрично расположенной кольцевому резонатору 17, в кольцо 13 навстречу распылителю 18, служащему для образования жидкостной пленки, перекрывающей выход из звукового генератора 12, образованного резонатором. Жидкость подается из полого стержня 15 со шнековым завихрителем 18 на конце и буртиком для размещения кольцевой площадки 19, на которую она и вытекает. Резонатор выполнен в виде, по крайней мере одной, сферической полости 12, расположенной в стенке кольца 13, причем сферическая полость соединена калиброванным отверстием 20 с кольцевой щелью, образованной торцевыми плоскостями корпуса 10 и кольца 13 со стороны конической поверхности 14, а кольцо 13 расположено с возможностью фиксированного перемещения вдоль оси корпуса 10 посредством его резьбового соединения 21.

Резонатор может быть выполнен с возможностью регулирования генерируемой частоты акустических колебаний за счет регулирования ширины кольцевой щели 17, образованной торцевыми плоскостями корпуса и кольца со стороны конической поверхности, посредством установки между корпусом 10 и кольцом 13 калиброванных прокладок 22, толщина которых соответствует заданной частоте акустических колебаний.

Резонатор может быть выполнен в виде тороидальной полости (на чертеже не показано), ось которой расположена соосно корпусу 10, а полость соединена, по крайней мере, одним калиброванным отверстием 20 с кольцевой щелью 17, образованной торцевыми плоскостями корпуса и кольца со стороны конической поверхности.

Система автоматического доувлажнения работает следующим образом.

При равенстве давлений сжатого воздуха (над мембраной) и воды (под мембраной) открывание клапана 1, пропускающего воду к форсункам, прекращается. Таким образом, за клапаном и у форсунок поддерживается постоянное давление воды с очень небольшими колебаниями, не превышающее давление сжатого воздуха. При понижении давления сжатого воздуха клапан регулятора освобождается и сокращает поступление воды к форсункам.

Акустическая форсунка для распыливания жидкостей работает следующим образом. Распыливающий агент, например воздух, подается по газовому каналу 16, где встречает на своем пути резонатор 12, выполненный в виде сферической полости, соединенной с соплом 11 посредством калиброванного отверстия 20. В результате прохождения резонатора 12 распыливающим агентом (например воздухом) в последнем возникают пульсации давления, создающие акустические колебания, частота которых зависит от параметров резонатора. Акустические колебания распыливающего агента способствуют более тонкому распыливанию раствора, подаваемого в канал 15. Из шнекового завихрителя 18 жидкость вытекает в виде пленки на площадку 19, а затем дробится под воздействием акустических колебаний воздуха на мелкие капли, в результате чего образуется факел распыленного раствора с воздухом, корневой угол которого определяется величиной угла наклона конической поверхности 14 кольца 13. Основные параметры, влияющие на эффективность работы такой системы газоочистки: полнота заполнения живого сечения воздуховода водяным туманом; продолжительность контакта воды и воздуха; плотность водяного тумана.

Акустические форсунки, применяемые для газоочистки выбросного воздуха, расходуют сжатого воздуха 0,6…0,8 м³/мин и воды 1,5…2,2 л/мин. Создаваемый им водяной факел позволяет устанавливать их в воздуховодах диаметром до 600 мм. Нижние рабочие давления сред: воды – 1,5 атм; сжатого воздуха – 1,5…2 атм (0,15…0,2 МПа).

При прекращении подачи сжатого воздуха полностью прекращается и подача воды к форсункам. В схему регулирования системы доувлажнения (фиг.1), помимо ЭПРД, входит датчик влажности 5 ЭВЧ с регулятором 6 СПР-104. Датчик регулятора устанавливается в характерной точке цеха. При влажности воздуха выше заданной регулятор СПР-104 подает командный импульс на катушку 7 регулятора ЭПРД (фиг.2), вспомогательный клапан 8 открывается, и пространство над мембраной сообщается с атмосферой, который связан с основным 9 посредством мембранного блока, состоящего из полостей А и Б.

Давление воздуха в этом пространстве падает, клапан 9 прикрывается и сокращает доступ воды к форсункам.

При влажности воздуха ниже заданной регулятор 6 СПР-104 снимает питание с катушки 7 регулятора ЭПРД, давление над мембраной клапана начинает повышаться. Клапан 9 открывается, и форсунки снова начинают работать.

Регулятор 4 ЭПРД монтируется на любой доступной для обслуживания высоте, но обязательно ниже уровня факела форсунок. Этой высотой определяется давление воздуха над мембраной, которое обычно не превышает 2…3 Н/см². Контроль давления осуществляется манометром на водяной линии после клапана. Давление сжатого воздуха, подаваемого к форсункам, не должно превышать 10…11 Н/см² (1,0…1,1 ати).

Формула изобретения

1. Система автоматического доувлажнения воздуха, состоящая из пневматических форсунок, сетей трубопроводов, служащих для подачи к ним воды и сжатого воздуха, и блока управления работой пневматических форсунок, причем она дополнительно включает мембранный бессальниковый клапан с электромагнитным управлением, одновременно выполняющий роль регулятора давления «после себя» и являющийся исполнительным механизмом в схеме регулирования влажности воздуха, а также фильтр и систему автоматики, включающую датчик влажности с регулятором, а мембранный бессальниковый клапан с электромагнитным управлением содержит катушку и вспомогательный клапан, связанный с основным посредством мембранного блока, причем электропневматический регулятор давления выполнен со следующими соотношениями размеров его основных элементов, которые находятся в оптимальном интервале величин: H/D=1,3…1,5; где Н – высота корпуса регулятора давления в сборе, D – диаметр мембранного узла, отличающаяся тем, что форсунки выполнены в виде акустических форсунок для распыливания жидкостей, содержащих корпус с размещенным внутри генератором акустических колебаний в виде сопла и резонатора, выполненных в виде концентрических кольцевых щелей, расположенных в плоскости, перпендикулярной оси корпуса, кольцо с конической поверхностью, связанное с корпусом и служащее для формирования образующегося факела распыливаемой жидкости, и распылитель, служащий для образования жидкостной пленки, перекрывающей выход из генератора, и закрепленный в корпусе посредством полого стержня со шнековым завихрителем на конце и буртиком для размещения кольцевой площадки, на которую вытекает жидкость из распылителя, причем резонатор выполнен в виде, по крайней мере, одной сферической полости, расположенной в стенке кольца, причем сферическая полость соединена калиброванным отверстием с кольцевой щелью, образованной торцевыми плоскостями корпуса и кольца со стороны конической поверхности, а кольцо расположено с возможностью фиксированного перемещения вдоль оси корпуса посредством резьбового соединения.

2. Система автоматического доувлажнения воздуха по п.1, отличающаяся тем, что резонатор форсунки выполнен с возможностью регулирования генерируемой частоты акустических колебаний за счет регулирования ширины кольцевой щели, образованной торцевыми плоскостями корпуса и кольца со стороны конической поверхности, посредством установки между корпусом и кольцом калиброванных прокладок, толщина которых соответствует заданной частоте акустических колебаний.

3. Система автоматического доувлажнения воздуха по п.1, отличающаяся тем, что резонатор форсунки выполнен в виде тороидальной полости, ось которой расположена соосно с корпусом, а полость соединена, по крайней мере, одним калиброванным отверстием с кольцевой щелью, образованной торцевыми плоскостями корпуса и кольца со стороны конической поверхности.

РИСУНКИ