RU160323U1 - Устройство кондиционирования воздуха для железнодорожного вагона - Google Patents

Abstract

1. Устройство кондиционирования воздуха для железнодорожного вагона, содержащее входной рециркуляционный воздуховод, входной воздуховод для наружного воздуха, последовательно расположенные и соединенные между собой камеру смешивания наружного и рециркуляционного воздуха, попадающего в нее из упомянутых воздуховодов, главный воздуховод, в котором установлены испарительный блок и приточный вентилятор, и выходной нагнетательный воздуховод, подающий воздух в салон железнодорожного вагона, а также содержащее источник ультрафиолетового излучения, при этом на элемент устройства нанесено покрытие, отражающее ультрафиолетовое излучение, отличающееся тем, что устройство снабжено блоком ультрафиолетовой обработки воздуха, образованным из корпуса-воздуховода, на внутреннюю поверхность которого нанесено покрытие, отражающее ультрафиолетовое излучение, при этом в блоке ультрафиолетовой обработки воздуха установлен источник ультрафиолетового излучения, в качестве которого использована амальгамная лампа, причем блок ультрафиолетовой обработки воздуха вмонтирован после испарительного блока перед приточным вентилятором.2. Устройство по п. 1, отличающееся тем, что на стенке корпуса-воздуховода блока ультрафиолетовой обработки воздуха закреплены лампоузлы с электроразъемами для источника бактерицидного ультрафиолетового излучения, при этом в качестве источника бактерицидного ультрафиолетового излучения использована амальгамная лампа U-образной формы.3. Устройство по п. 2, отличающееся тем, что при использовании двух амальгамных ламп U-образной формы лампоузлы попарно смонтированы друг под другом для установки

Description

Полезная модель относится к транспортному машиностроению, в частности к устройствам, предназначенным для вентиляции, кондиционирования и обеззараживания воздуха пассажирских салонов, в частности, железнодорожных вагонов, а также других видов общественного транспорта, с использованием бактерицидного ультрафиолетового (УФ) излучения для обеспечения эпидемиологической безопасности среды в пути следования.

Согласно санитарным требованиям инфицированный людьми рециркуляционный воздух, забираемый из пассажирских салонов и поступающий обратно в устройство для кондиционирования воздуха, с целью предотвращения распространения инфекций и бактериального заражения в пути следования поезда, подлежит обязательному обеззараживанию. Основным источником загрязнения воздуха микроорганизмами, в том числе болезнетворными, являются люди. В среднем один человек выделяет в окружающий воздух несколько тысяч микроорганизмов в час (при чихании - до нескольких десятков тысяч). В объеме воздуха выделяемые микроорганизмы распределяются в виде мельчайших капель жидкости с находящимися в них микроорганизмами, существенное количество которых оседает на поверхностях, а затем, после высыхания влаги, попадает в воздух.

Проблема снижения количества микроорганизмов в воздухе и исключения распространения инфекционных болезней через устройства вентиляции и кондиционирования воздуха, установленные в пассажирских салонах транспортных средств, решается за счет использования бактерицидного УФ излучения.

Из уровня техники известны различные установки для обеззараживания воздуха: СА 2879137 A1; CN 1772309 A; CN 2683130 Y; CN 201181064 Y; CN 201437322 U; RU 2340360 С2; RU 2416432 C1; RU 2506501 C1; RU 2008119428 (WO 2007045729 A1); SU 1210839 A1; SU 1351607 A1; TW 200422566 A; US 5505904 A; US 5817276 A; US 5894130 А; US 6438971 B1; US 2003099569 A1; US 2008053311 A1; US 2008152548 A1; US 2009123343 A1; US 2010041328 A1; US 2012076700 A1.

В частности, известно устройство кондиционирования воздуха пассажирского железнодорожного вагона, которое состоит из холодильной машины компрессионного типа, фильтров очистки воздуха, устройств подвода наружного и рециркуляционного воздуха, регулировочных заслонок, камеры смешивания потоков наружного и рециркуляционного воздуха, устройств распределения воздуха из нагнетательного воздуховода по пассажирским помещениям, устройств удаления воздуха из вагона, источника электропитания. В каналах воздушного тракта установки вентиляции установлены обеззараживающие приборы ультрафиолетового (УФ) облучения, которые подключены к источнику электропитания. Обеззараживающие приборы могут быть установлены в потоке рециркуляционного воздуха за фильтром очистки до входа воздуха в воздухоохладитель или вентилятор, или в потоке наружного воздуха за фильтром очистки до входа воздуха в воздухоохладитель или вентилятор, или установлены в потоке смеси наружного и рециркуляционного воздуха за фильтром очистки до входа воздуха в воздухоохладитель или вентилятор, или установлены в нагнетательном воздуховоде до устройств распределения воздуха по пассажирским помещениям, или во всех перечисленных местах одновременно (патент РФ №2278794, B61D 27/00, 2004 г.)

В качестве обеззараживающих воздух приборов используются источники света, которые образованы электрическими разрядами без использования паров ртути, например, матрица открытых электрических разрядов или одиночный открытый электрический разряд.

Недостатком известного технического решения является отсутствие средств защиты составных элементов устройства (фильтров, частей вентилятора и.т.п.) от разрушающего воздействия УФ излучения, так как обеззараживающие приборы установлены непосредственно в каналах воздуховодов, что в значительной степени снижает срок эксплуатации устройства. Кроме того, для обеспечения требуемой эффективности обеззараживания, требуются большие энергозатраты на создание разряда, обеспечивающего нормативную дозу УФ излучения. Монтаж и эксплуатация таких приборов в воздуховодах сложны и трудоемки, требуют значительного дополнительного пространства для установки устройства и ухудшает его эксплуатационные свойства.

Известно устройство вентиляции в установке кондиционирования воздуха пассажирского вагона, содержащее последовательно соединенные жалюзи забора наружного воздуха, смесительные камеры, воздушные фильтры, вентилятор, воздухоподогреватель и нагнетательный воздуховод с выпусками в купе вагона, рециркуляционный воздуховод с входными заборными решетками, подключенный выходами ко входам смесительных камер, и бактерицидные УФ лампы, установленные на крышке люка воздуховода, на его входе за заборными решетками, и отделенные от рециркуляционного воздуховода прозрачным экраном из кварцевого или увиолевого стекла, пропускающим УФ излучение. На внутренней стенке рециркуляционного воздуховода установлены экраны, многократно отражающие УФ излучение (патент РФ на полезную модель №29512, B61D 27/00, 2002 г.).

Недостатком известной полезной модели то, что элементы рециркуляционного воздуховода не защищены от разрушающего воздействия прямого и отраженного УФ излучения, другим недостатком является неудобство в монтаже и эксплуатации, так как УФ лампы подвешены на крышке люка.

Известно устройство обеззараживания вентиляционного воздуха с помощью ультрафиолетовых ламп, которая содержит климатическую установку, состоящую из двух вытяжных вентиляторов, компрессора, электрической распределительной коробки, имеющей отсеки высокого и низкого напряжений, из системы каналов циркуляции, включающей в себя потолочный канал приточного воздуха, спускные и напольные каналы, датчик содержания СО₂ и по меньшей мере две ультрафиолетовые лампы, которые установлены непосредственно в зоне смешивания воздуха перед фильтрами с возможностью воздействия ультрафиолетовым излучением на максимальное скопление микроорганизмов с простой структурой и их обезвреживания. При этом ультрафиолетовые лампы установлены таким образом, что их излучении частично перекрываются (патент РФ на полезную модель №134879, 2013 г., B61D 27/00).

Полезная модель направлена на обеспечение эпидемиологической безопасности рециркуляционного воздуха и его эффективное обеззараживание. УФ лампы установлены непосредственно перед фильтром воздушной смеси, который является одним из самых значительных мест размножения бактерий, и расположены таким образом, чтобы обеспечить оптимальное облучение и обеззараживания фильтра. Для обеспечения более длительного срока службы УФ лампы включаются только в нормальном режиме работы климатической установки.

Недостатком данного аналога, является отсутствие средств защиты узлов климатической установки, выполненных из материалов, нестойких к воздействию УФ излучения, от воздействия прямого и отраженного УФ излучения, а также возможность выхода УФ излучения через фильтр в пассажирский салон.

В качестве ближайшего аналога принято техническое решение по международной заявке WO 2004065148 А2 - устройство уничтожения микроорганизмов, обитающих внутри транспортных средств в установках отопления, вентиляции, и кондиционирования воздуха.

В международной заявке № WO 2004065148 описаны «Устройство и способ воздействия на микроорганизмы, обитающие в установках отопления, вентиляции, и кондиционирования воздуха транспортных средств». Изобретение по WO 2004065148 относится к установкам отопления, вентиляции и кондиционирования воздуха (HVAC) для транспортных средств, а более конкретно к устройству и способу для уменьшения количества микроорганизмов в установках вентиляции и кондиционирования. Установка вентиляции и кондиционирования содержит наружный воздухозаборник и рециркуляционный воздухозаборник, забирающий воздух из салона транспортного средства. Воздухозаборники обеспечивают подачу воздуха, забираемого снаружи транспортного средства, и воздуха из салона (рециркуляция воздуха), соответственно, также устройство содержит источники УФ излучения. Поверхности или материалы покрытия узлов и элементов устройства в каналах, трубопроводов между источником ультрафиолетового излучения и пассажирским салоном могут быть выполнены как поглощающими (не отражающими УФ излучение), так и отражающими УФ излучение. Источники ультрафиолетового излучения расположены в каналах наружного воздухозаборника и салонного воздухозаборника транспортного средства. Источники УФ излучения обеспечивают обработку ультрафиолетом воздуха, воздухозаборников и окружающих каналов устройства, при этом весь воздух на входе подвергается воздействию ультрафиолета.

В ближайшем аналоге подробно описаны различные схемы расположения источников УФ излучения, при этом упомянуто о материалах покрытий поглощающих или отражающих УФ излучение. Однако не приведено конкретное выполнение элементов устройства, позволяющее защитить узлы и элементы устройства от воздействия УФ излучения, при этом повысить эффективность обработки воздуха, снизить габариты устройства и обеспечить высокую производительность устройства.

Задачей (технической проблемой), решаемой заявленной полезной моделью, является улучшение эксплуатационных характеристик за счет повышения защиты людей (пассажиров, персонала) от болезнетворных микроорганизмов, повышения надежности защиты от воздействия УФ излучения элементов устройств вентиляции и кондиционирования воздуха, а также уменьшение габаритов устройства при обеспечении высокой производительности. Необходимость решения данной задачи обусловлена тем, что что обеззараженный воздух, прошедший устройство кондиционирования воздуха, непрерывно подается в салон, где перемешивается с объемом воздуха, инфицированного микробиологическими загрязнениями, выделяемыми присутствующими людьми. Для обеспечения гарантированного обеззараживания воздуха требуется использование достаточно мощных источников УФ излучения, чтобы при высоком расходе воздуха создать условия для его обеззараживания. Расход воздуха определяет производительность устройства («кратность рециркуляции» - количество обеззараженного воздуха в единицу времени, отнесенное к общему объему салона транспортного средства), а высокая производительность необходима для получения высокой степени очистки большого объема воздуха от микроорганизмов.

Технический результат, достигаемый при использовании полезной модели, заключается в увеличении эффективности обеззараживания воздуха, а также в надежной защите пассажиров и персонала от болезнетворных микроорганизмов. Кроме того, обеспечивается снижение габаритов устройства кондиционирования и повышение производительности обработки воздуха (кратность рециркуляции 2-27, что обеспечивает достаточное снижение обсемененности помещения микроорганизмами). Со всеми указанными техническими результатами связана причинно-следственной связью одна совокупность существенных признаков полезной модели, приведенная ниже.

Чтобы обеспечить защиту пассажиров транспортного средства от болезнетворных микроорганизмов, как отмечено выше, нужно обеспечить обеззараживание большого объема воздуха в единицу времени, при этом габариты, в которых устанавливается устройство кондиционирования воздуха, определяются конструкцией железнодорожного вагона или другого пассажирского транспортного средства, что налагает ограничения на размеры устройства. Чтобы достичь указанных выше результатов, нужно соблюсти эти условия: устройство кондиционирования должно обеспечивать высокую степень обеззараживания воздуха (уничтожать микроорганизмы, находящиеся, главным образом, в потоке рециркуляционного воздуха), и высокую производительность установки, при этом требуется вписать в ограниченные габариты предназначенного для него пространства железнодорожного вагона.

Устройство кондиционирования воздуха для железнодорожного вагона, как и ближайший аналог, содержит образующие общий воздушный канал (воздушный тракт) и соединенные между собой, предпочтительно фланцевым соединением с резьбовыми элементами, камеру смешивания, связанную с входным воздуховодом наружного воздуха и входным воздуховодом рециркуляционного воздуха, соединенный с камерой смешивания предпочтительно фланцевым соединением с резьбовыми элементами главный воздуховод, в котором установлены и неподвижно закреплены посредством резьбовых элементов испарительный блок и приточный вентилятор, жестко соединенный с главным воздуховодом предпочтительно фланцевым соединением с резьбовыми элементами выходной нагнетательный воздуховод, подающий воздух в салон, а также источники УФ излучения, при этом на элемент устройства нанесено покрытие, отражающее УФ излучение. Указанные признаки являются существенными признаками полезной модели в связи с тем, что без них устройство не будет выполнять свою функцию с достижением указанных результатов и реализовывать указанное назначение, т.е. не будет являться устройством для кондиционирования воздуха железнодорожного вагона, для которого, как отмечено выше, обеззараживание воздуха является одной из главных характеристик.

Отличительными признаками заявленной полезной модели является то, что устройство для кондиционирования воздуха снабжено блоком ультрафиолетовой обработки воздуха (блок УОВ), встроенным после испарительного блока перед приточным вентилятором, жестко соединенным со смежными частями главного воздуховода предпочтительно фланцевым соединением, образуя конструктивное единство (общий воздуховод - канал для прохода воздуха), при этом блок УОВ выполнен в виде корпуса-воздуховода), на внутреннюю поверхность которого нанесено покрытие отражающее ультрафиолетовое излучение, корпус-воздуховод имеет окна для входа и выхода обрабатываемого воздуха, при этом на стенке корпуса-воздуховода блока УОВ закреплены лампоузлы с электроразъемами для источника бактерицидного УФ излучения, в качестве которого использована амальгамная лампа U-образной формы. Использование для размещения источника УФ излучения блока УОВ описанной конструкции с заключенной внутри него амальгамной лампой U-образной формы позволяет создать условия для надежной обработки воздуха УФ излучением и позволяет при этом минимизировать габариты устройства и повысить производительность устройства. Выбор в качестве источника бактерицидного УФ излучения амальгамной лампы U-образной формы обеспечивает небольшие габариты при повышенной энергоэффективности, что обусловливает высокую степень обеззараживания в отношении широкого спектра микроорганизмов, включая вирусы и споры микроорганизмов, и высокую производительность устройства. Использование отражающего покрытия направлено на расширение зоны непрерывного воздействия на обрабатываемый воздух УФ излучения в местах, удаленных от источника излучения и находящихся за пределами блока УОВ. В этом случае распространение воздействия ультрафиолетового излучения по потоку воздуха и против потока воздуха за пределы блока УОВ делает более вероятным практически полное уничтожение живых микроорганизмов. Вследствие выбранного места установки блока УОВ позволяет защитить узлы и детали устройства кондиционирования воздуха, лежащие до испарительного блока и после приточного вентилятора, от воздействия УФ излучения.

Таким образом, существенными признаками полезной модели являются включение в общий воздушный канал устройства для кондиционирования воздуха путем встраивания блока УОВ после испарительного блока перед приточным вентилятором, при этом блок УОВ выполнен с внутренним покрытием из отражающего ультрафиолет материала и, с одной стороны, представляет собой неотъемлемую часть общего воздушного канала устройства, с другой стороны служит необходимым элементом обеззараживания воздуха, без которого заявленное техническое решение не реализует своего назначения как устройства для кондиционирования воздуха в пассажирских салонах железнодорожных вагонов. Существенными признаками полезной модели также являются признаки, характеризующие конструкцию блока УОВ, так как за счет амальгамных УФ ламп появилась возможность существенно повысить степень обеззараживания воздуха. Энергоэффективные амальгамные лампы могут размещены в блоке УОВ наиболее компактно - одна под другой или последовательно одна за другой (или иначе) в зависимости от необходимости. При этом каждый из элементов устройства по отдельности не является техническим решением, позволяющим обеспечить кондиционирование и обеззараживание воздуха в пассажирском салоне железнодорожного вагона. Эту функцию, т.е. реализацию назначения, без которой техническое решение не может быть признано соответствующим условию «промышленной применимости», выполняет вся совокупность существенных признаков, конструктивно связанных между собой, преимущественно, посредством фланцевых соединений и резьбовых элементов, и образующих устройство, части которого находятся в конструктивном и функциональном единстве, при этом вся указанная совокупность существенных признаков обеспечивает достижение каждого из указанных технических результатов.

Полезная модель поясняется чертежами, на которых изображено:

На фиг. 1 - схема устройства кондиционирования воздуха для железнодорожного вагона с блоком ультрафиолетовой обработки воздуха (блоком УОВ), встроенным после испарительного блока перед приточным вентилятором.

На фиг. 2 - один из вариантов выполнения амальгамной лампы

На фиг. 3 - пример выполнения блока ультрафиолетовой обработки воздуха (блока УОВ).

Устройство кондиционирования воздуха для железнодорожного вагона содержит входной рециркуляционный воздуховод 1, входной воздуховод 2 для наружного воздуха, подсоединенные, предпочтительно фланцевым соединением, к камере 3 смешивания наружного и рециркуляционного воздуха. За камерой 3 смешивания последовательно расположены и также соединенные, преимущественно фланцевым соединением, главный воздуховод 4, в котором посредством резьбовых элементов закреплены испарительный блок 5 и приточный вентилятор 6, причем приточный вентилятор установлен после испарительного блока, и выходной нагнетательный воздуховод 7, подающий обработанный обеззараженный воздух в салон.

Кроме того, устройство кондиционирования воздуха снабжено блоком 8 ультрафиолетовой обработки воздуха (блоком УОВ), в котором установлен источник УФ излучения. Блок 8 УОВ состоит из корпуса-воздуховода 9 с окнами 10 и 11 соответственно для входа и выхода обрабатываемого воздуха. На стенке корпуса-воздуховода блока УОВ закреплены лампоузлы 12 с электроразъемами для одного, двух или более источников бактерицидного УФ излучения - амальгамных ламп 13, преимущественно, U-образной формы. Блок 8 УОВ имеет фланцы 14 для крепления блока 8 после испарительного блока 5 перед приточным вентилятором 6, например, для крепления к главному воздуховоду 4, образуя конструктивное и функциональное единство с устройством для кондиционирования воздуха.

Если амальгамных ламп более одной, лампоузлы 12 для двух амальгамных ламп, монтируют попарно друг под другом, как показано на фиг. 3. Лампоузлы 12 могут также располагаться вдоль оси корпуса-воздуховода 9 со смещением по высоте. Можно также располагать лампоузлы 12 на одной высоте, т.е. на одной оси - прямой линии. Соответственно, амальгамные лампы 13 могут располагаться одна под другой, или последовательно одна за другой со смещением по или последовательно по одной линии (вдоль оси блока 8), что позволяет производить интенсивную обработку воздуха в небольшом объеме блока 8 и варьировать (минимизировать) габариты блока 8 по высоте и длине в зависимости от ограничений, заданных местом установки устройства для кондиционирования.

Покрытие, отражающее УФ излучение, нанесено на внутреннюю поверхность корпуса-воздуховода 9 блока 8 УОВ, вследствие чего удалось дополнительно повысить эффективность обеззараживания и очистки воздуха, а также производительность устройства, за счет того, что УФ излучение будет распространяться за пределы блока 8 УОВ, и обработке будут подвергаться поверхности, находящиеся как до блока 8, так и за блоком 8. Зона обработки воздуха также распространится за пределы блока 8, время обработки воздуха увеличится, что положительно скажется на результатах обеззараживания.

В конструкции устройства кондиционирования воздуха в зонах, прилегающих к блоку УОВ, должны использоваться материалы, устойчивые к воздействию УФ излучения.

Устройство работает следующим образом. При включении приточного вентилятора 6 воздух прокачивается по всей протяженности воздушного канала устройства кондиционирования воздуха, а именно из входных воздухозаборников 2 и 1 внешнего и рециркуляционного воздуха оба потока поступают в камеру 3 смешивания. Из камеры смешивания воздушный поток проходит в испарительный блок 5 и далее в блок 8 УОВ. В блоке УОВ, встроенном после испарительного блока перед приточным вентилятором, воздушный поток облучается ультрафиолетовой амальгамной лампой 13 или лампами, если их более одной, а конструктивное выполнение блока с покрытием на внутренней стороне корпуса-воздуховода 9 блока 8, отражающим УФ излучение, позволяет излучению выходить за пределы блока 8 в направлении по потоку воздуха и в противоположном направлении, что обусловливает обработку поверхностей, находящихся за пределами блока 8, а также воздуха, входящего в блок 8 и выходящего из него. Далее из блока УОВ по главному воздуховоду 4 через приточный вентилятор 6 воздушный поток поступает в нагнетательный воздуховод 7, откуда через выходное окно устройства очищенный и обеззараженный воздух подается в салон железнодорожного вагона.

Таким образом, использование блока УОВ улучшает такие эксплуатационные показатели устройства как высокая степень обеззараживания воздуха при высокой производительности устройства кондиционирования, и достигаются оптимальные габаритные характеристики устройства.

Claims (5)

1. Устройство кондиционирования воздуха для железнодорожного вагона, содержащее входной рециркуляционный воздуховод, входной воздуховод для наружного воздуха, последовательно расположенные и соединенные между собой камеру смешивания наружного и рециркуляционного воздуха, попадающего в нее из упомянутых воздуховодов, главный воздуховод, в котором установлены испарительный блок и приточный вентилятор, и выходной нагнетательный воздуховод, подающий воздух в салон железнодорожного вагона, а также содержащее источник ультрафиолетового излучения, при этом на элемент устройства нанесено покрытие, отражающее ультрафиолетовое излучение, отличающееся тем, что устройство снабжено блоком ультрафиолетовой обработки воздуха, образованным из корпуса-воздуховода, на внутреннюю поверхность которого нанесено покрытие, отражающее ультрафиолетовое излучение, при этом в блоке ультрафиолетовой обработки воздуха установлен источник ультрафиолетового излучения, в качестве которого использована амальгамная лампа, причем блок ультрафиолетовой обработки воздуха вмонтирован после испарительного блока перед приточным вентилятором.

2. Устройство по п. 1, отличающееся тем, что на стенке корпуса-воздуховода блока ультрафиолетовой обработки воздуха закреплены лампоузлы с электроразъемами для источника бактерицидного ультрафиолетового излучения, при этом в качестве источника бактерицидного ультрафиолетового излучения использована амальгамная лампа U-образной формы.

3. Устройство по п. 2, отличающееся тем, что при использовании двух амальгамных ламп U-образной формы лампоузлы попарно смонтированы друг под другом для установки амальгамных ламп одна под другой.

4. Устройство по п. 2, отличающееся тем, что при использовании двух амальгамных ламп U-образной формы лампоузлы расположены вдоль оси корпуса-воздуховода блока для установки амальгамных ламп одна за другой по ходу воздушного потока.

5. Устройство по п. 4, отличающееся тем, что при использовании двух амальгамных ламп U-образной формы лампоузлы расположены вдоль оси корпуса-воздуховода блока со смещением по высоте для расположения амальгамных ламп одна за другой по ходу воздушного потока со смещением по высоте.

Images