Фильтрующий вентилятор
Изобретение относится к вентиляторостроению, конкретно к фильтрующим вентиляторам, и обеспечивает при своей работе как можно более высокую подачу воздуха, как можно более высокую влагозащиту и высокую способность улавливания пыли при малой необходимой мощности всасывания. Указанный технический результат обеспечивается в фильтрующем вентиляторе электрошкафа или расположенного в корпусе электрического и/или электронного устройства, с создающим поток воздуха нагнетателем, и с фильтрующим элементом (3), который расположен в потоке воздуха и отделяет чистую сторону, на которой расположен вентилятор, от входной стороны, причем фильтрующий элемент (3) удерживается в рамке, которая может укрепляться на корпусе, покрывая проходящее сквозь стену корпуса отверстие для пропуска воздуха, и причем между фильтрующим элементом (3) и нагнетателем расположена защитная решетка (4), изобретение предлагает, что между поверхностью фильтрующего элемента (3) и защитной решеткой (4) предусмотрено не содержащее перемычек расстояние, причем это расстояние рассчитано так, что делает возможным стекание капель воды по чистой стороне поверхности фильтрующего элемента и предотвращает контакт капель воды с защитной сеткой. 17 з.п. ф-лы, 5 ил.
Изобретение касается фильтрующего вентилятора согласно ограничительной части пункта 1 формулы изобретения.
Из практики известны фильтрующие вентиляторы указанного рода. Фильтрующие материалы, например холст нетканого материала удерживается при этом в рамке, которая снаружи закрыта крышкой корпуса, а со стороны нагнетателя - защитной решеткой, причем холст нетканого материала удерживается между этими обеими решетками и прилегает к обеим решеткам. Фильтрующие вентиляторы используются, например, для электрошкафов и других корпусов, а именно вставляются в вырез соответствующей стены корпуса, чтобы охлаждать расположенные в корпусе электрические и, соответственно, электронные компоненты. При этом предусмотрено поддерживать попадание пыли в корпус насколько возможно незначительным, чтобы избежать непреднамеренного сокращения эффективности охлаждения из-за откладывающегося на электрокомпонентах слоя пыли. Далее, нагнетатели имеют, как правило, сравнительно незначительные мощности, так что падение давления в фильтровальной вставке нужно поддерживать как можно меньшим, чтобы избежать недопустимого сокращения эффективности охлаждения за счет самого фильтрующего материала. Наконец, предусмотрена влагозащита против водяных брызг, в частности, например, в устройствах телекоммуникации, которые установлены не в фирменных павильонах, а, например, под открытым небом.
На практике зарекомендовали себя конструкции, которые имеют класс защиты IP 54. Более высокой влагозащиты можно достигать, например, фильтрующими мембранами, которые известны из ЕР 1098692 B1. Однако такие фильтрующие мембраны имеют тот недостаток, что они вызывают сравнительно высокое падение давления и имеют, в частности, незначительную способность накопления пыли. Кроме того, соответствующие фильтрующие мембраны ламинируются на несущий материал, что негативно влияет на рентабельность производства фильтров. В частности, если предусмотрены определенные качества, которых не имеет либо материал основания, либо сама мембрана, то соответствующему материалу должны дополнительно придаваться соответствующие свойства, причем такое усовершенствование при необходимости двух составных частей ламината перед процессом ламинирования является трудоемким и в определенных случаях может затруднять процесс ламинирования, и вместе с тем опять-таки влиять экономически невыгодно.
В основе изобретения лежит задача улучшить фильтрующий вентилятор соответствующего типа таким образом, чтобы он мог изготовляться как можно более рентабельно, и при малой необходимой мощности нагнетателя и незначительной разнице давлений обеспечивал как можно более высокую подачу воздуха, как можно более высокую влагозащиту и высокую способность накопления пыли.
Эта задача решается посредством фильтрующего вентилятора с признаками пункта 1 формулы изобретения.
Изобретение предлагает, другими словами, чтобы фильтрующий элемент отстоял от защитной решетки так далеко, чтобы влага, которая попала в незначительном количестве сквозь фильтрующий элемент вследствие величины его пор, смогла безнапорно стекать по направленной к вентилятору чистой стороне фильтрующего элемента без попадания в нагнетатель вентилятора. Исключаются дистанцирующие перегородки или т.п., по которым протекающая влага могла бы направляться от фильтрующего элемента к защитной решетке, так что промежуток между ними выполнен свободным от перемычек. Таким образом может использоваться сравнительно недорогой фильтрующий элемент, который имеет высокую воздухопроницаемость вследствие большого объема его пор. Если за счет большого объема пор нежелательная влага должна была попадать сквозь фильтрующий элемент, то она может - как описано выше - безопасно стекать, так что для нагнетателя становится возможной желаемая влагозащита и, вместе с тем, - для всего фильтрующего вентилятора.
Между площадью фильтра и защитной решеткой предусмотрен промежуток, не содержащий перемычек, в частности, в области просачивания воздуха, где в противном случае всосанный вентилятором поток воздуха мог бы транспортировать влагу от поверхности фильтра к защитной решетке или соответственно благоприятствовать такой транспортировке.
Предпочтительно, фильтрующий элемент может иметь среднюю величину пор по меньшей мере 20 мкм, в частности, предпочтительно - между 20 мкм и 50 мкм, так что, с одной стороны, может гарантироваться хорошая производительность фильтра, в частности, отделение пыли, с другой стороны, однако, происходит как можно меньшее падение давления в фильтрующем элементе, так что становится возможной высокая подача воздуха через фильтрующий вентилятор и вместе с тем исключительная эффективность охлаждения посредством фильтрующего вентилятора.
В особенно простом и экономичном выполнении фильтрующего вентилятора может быть предусмотрено, чтобы расстояние между фильтрующим элементом и, в частности, его фильтрующей поверхностью и защитной решеткой определялось краевой областью фильтрующего элемента. Фильтрующий элемент вкладывается известным способом в рамку фильтрующего вентилятора. Рамка имеет, как правило, выступы или обегающую кромку или т.п., которые проходят параллельно поверхности фильтрующего элемента, и к этой кромке и соответственно к этим выступам прилегает элемент фильтра в его обегающей краевой области. Вследствие того, что на краю фильтрующего элемента предусмотрен выступ, может получаться промежуток между фильтрующей поверхностью и кромками или соответственно выступами рамки, который в соответствии с этим определяет также расстояние между фильтрующим элементом и, в частности, его поверхностью, с одной стороны, и защитной решеткой, с другой стороны.
В особенно простом и экономичном выполнении эта краевая область фильтрующего элемента, определяющая интервал, может быть образована полосой материала, которая кашированием нанесена на фильтрующий элемент. Как правило, такие полосы материала используются, просто чтобы придавать жесткость фильтрующему элементу, и согласно изобретению требуется лишь выполнять эту и так уже предусмотренную полосу материала на несколько миллиметров шире, так чтобы эта полоса материала образовывала определяющую расстояние краевую область фильтрующего элемента, которая определяет промежуток от фильтрующей поверхности до защитной решетки фильтрующего вентилятора.
Предпочтительно, фильтрующий элемент может быть выполнен как складчатый фильтр. Таким образом, становится возможной очень большая площадь фильтра при очень маленьких конструктивных габаритных размерах фильтрующего элемента. За счет этой сравнительно большой фильтрующей поверхности средняя величина пор фильтрующего элемента может быть рассчитана сравнительно небольшой, чтобы обеспечивать хорошую производительность фильтра и вместе с тем высокую способность удерживания фильтруемой из воздуха пыли, так что достигается лучшая производительность фильтра, чем с известными на практике холстами нетканого материала.
Крепление выполненного как складчатый фильтр фильтрующего элемента в рамке может происходить простым способом с помощью так называемых уплотнительных перемычек, которые предусмотрены на рамке и на которые насаживается складчатый фильтр, причем уплотнительные перемычки проходят в складках фильтрующего элемента. Для обеспечения как можнобольшей полезной фильтрующей поверхности, предпочтительно обе самые внешние складки фильтрующего элемента выполнить так, что уплотнительные перемычки соответствующим образом будут как можно дальше отстоять друг от друга на рамке.
Если фильтрующий элемент фильтрующего вентилятора находится в его рабочем положении, и фильтрующий вентилятор расположен соответствующим образом в его рабочем положении на корпусе, например, в электрошкафу, то складки фильтрующего элемента могут проходить предпочтительно вертикально, так что влага, которая попадает сквозь фильтрующий элемент и собирается на обратной стороне фильтрующего элемента в капельки, может особенно просто и с малым сопротивлением стекать по фильтрующему элементу.
Если расстояние от фильтрующего элемента до защитной решетки определяется полосой материала, как упомянуто выше, то при выполнении фильтрующего элемента в виде складчатого фильтра могут быть предпочтительно предусмотрены две таких полосы материала, которые проходят поперек относительно направления складок и предусмотрены на обоих расположенных напротив друг друга краях складчатого фильтра. Таким образом снижается гибкость фильтрующего элемента, которая в противном случае создавалась бы множеством складок, лежащих в одном направлении, так что за счет полос материала фильтрующий элемент станет в целом более легким в использовании, например, во время его монтажа в фильтрующем вентиляторе.
Предпочтительно фильтрующий элемент может быть образован из однослойного материала, например из фильтровальной бумаги или из нетканого полиэфирного полотна. В противоположность многослойным материалам, например ламинатам, изготовление фильтрующего элемента из однослойного полотна материала значительно более рентабельно, так что изготовление фильтрующего вентилятора может происходить как можно менее трудоемко и, в частности, фильтрующие элементы, которые должны регулярно проверяться и заменяться, могут изготовляться таким образом как можно более рентабельно, так что расходы по содержанию фильтрующего вентилятора могут поддерживаться как можно ниже.
Предпочтительно фильтрующий элемент может быть выполнен водоотталкивающим и/или не поддерживающим горение. За счет водоотталкивания обеспечивается, с одной стороны, устойчивость фильтрующего элемента, а также предотвращается набухание использованного для фильтрующего элемента материала, так что качества фильтрующего элемента, такие как величина пор и разница давлений, не подвержены негативному влиянию влажности. Выполнение не поддерживающим горение улучшает безопасность фильтрующего вентилятора.
Рамка на своей нижней стороне предпочтительно может иметь водосливные отверстия, так что сбегающая вниз с фильтрующего элемента вода может выводиться из фильтрующего вентилятора через эти водосливные отверстия. Причем водосливные отверстия предпочтительно выполнены так, что вода отводится к наружной стороне, и значит не может попадать к вентилятору или к электронике, которая расположена в корпусе, на котором находится фильтрующий вентилятор.
Рамка на своей нижней стороне предпочтительно может иметь водосливные поверхности, которые проходят наклонно вниз к наружной стороне и отводят воду из внутреннего пространства корпуса.
Рамка предпочтительно может способствовать соединению путем зажима фильтрующего элемента посредством того, что на рамке предусмотрены направленные к фильтрующему элементу выступы. В частности, если рамка в целях технического обслуживания является подвижной, например, с возможностью откидывания или поворачивания на остальной части фильтрующего вентилятора, то за счет этого соединение путем зажима может обеспечиваться, чтобы, с одной стороны, фильтрующий элемент мог заменяться в удобном положении для манипулирования, и затем рамка возвращалась обратно из ее положения для замены фильтра и, соответственно, положения для технического обслуживания, в ее рабочее положение, и во время этих перемещений было обеспечено, чтобы фильтрующий элемент оставался в предусмотренном для него месте в пределах рамки, так что затем, когда рамка находится в своем рабочем положении, было обеспечено надежное функционирование фильтрующего вентилятора и, в частности, фильтрующего элемента.
Предпочтительно, на наружной стороне элемента фильтра известным образом расположена защитная решетка, которая делает возможной, с одной стороны, механическую защиту фильтрующего элемента и нагнетателя, и которая, с другой стороны, выполнена так, что она затрудняет проникновение в фильтрующий вентилятор влаги, в частности, водяных брызг. Для этого может быть предусмотрено известным образом выполнять защитную решетку в форме нескольких пластинок, которые оставляют между собой свободными отверстия для прохождения воздуха. При этом пластинки расположены наклонно, чтобы избегать проникновения, в частности, воды, которая сверху под углом попадает на защитную решетку. При этом предпочтительно может быть предусмотрено снабжение пластинок соответственно на их верхней стороне барьером от влаги, который выполнен в форме ребра, которое проходит вдоль пластинки на ее верхней стороне. В противоположность более крутому расположению отдельных пластинок, за счет такого, при необходимости, дополнительного сопротивления потоку для влаги, которая стремится подняться по пластинке, создается дополнительное сопротивление потоку, так что затрудняется проникновение влаги в фильтрующий вентилятор, а именно - за защитную решетку.
При этом особенно предпочтительно может быть предусмотрено ориентирование ребра на верхней стороне пластинки подобно крючку, и значит, при рассмотрении в поперечном сечении, позволять проходить к наружной стороне так, что эффект заграждения от влаги повышается и образуется настоящий водосборный канал.
На нижней стороне рамки предпочтительно может быть предусмотрен водосливной канал. Он может быть выполнен предпочтительно как сифон. Попавшая за фильтрующий элемент вода, которая сбегает вниз и попадает в этот водосливной канал, таким образом надежно отводится от вентилятора. При выполнении водосливного канала в виде сифона вода автоматически запирает водосливной канал, так что создается надежный затвор против проникающей снаружи пыли. При этом расчет гидравлического затвора сифона происходит предпочтительно с адаптацией к производительности вентилятора, так что надежно исключается засасывание влаги из водосливного канала за счет создаваемого вентилятором низкого давления.
Пример выполнения изобретения разъясняется в дальнейшем более подробно посредством чисто схематических представлений. При этом на чертежах показано:
фиг.1 - рамка фильтрующего вентилятора при рассмотрении с чистой стороны;
фиг.2 - рамка по фиг.1 с демонтированной защитной сеткой в похожей проекции, как на фиг.1;
фиг.3 - фрагмент рамки по фиг.1, в разрезе по вертикали;
фиг.4 - вид фрагмента рамки по фиг.2, в разобранном представлении;
фиг.5 - вид снаружи, т.е. от входной стороны, на защитное покрытие фильтрующего вентилятора.
На фиг.1 защитное покрытие фильтрующего вентилятора в целом обозначено как 1. Защитное покрытие 1 содержит внешнюю, противоположную от наблюдателя фиг.1 крышку корпуса 2, от которой на фиг.1 видна лишь обратная сторона окружающей рамки. Далее, защитное покрытие 1 содержит фильтрующий элемент 3, который выполнен как складчатый фильтр, покрытый задней защитной решеткой 4, которая находится на чистой стороне фильтрующего элемента 3. За защитной решеткой, рассматривая в направлении потока воздуха, значит на фиг.1 на обращенной к наблюдателю стороне защитного покрытия 1, предусмотрен нагнетатель фильтрующего вентилятора.
Фиг.2 показывает защитное покрытие 1 со снятой защитной решеткой. Отчетливо видны отдельные складки фильтрующего элемента 3 и можно видеть две боковые стенки 5, которые отформованы на обратной стороне крышки корпуса 2 и между которыми находится фильтрующий элемент 3. В направлении к фильтрующему элементу 3 проходят перегородки на боковых стенках 5, которые обеспечивают соединение путем зажима фильтрующего элемента 3, так что можно манипулировать крышкой корпуса 2 вместе с фильтрующим элементом 3. На наружных поверхностях боковых стенок 5, внизу каждой из них предусмотрены направляющие цапфы 6, причем направляющие цапфы 6 скошены к чистой стороне, т.е. в направлении к защитной решетке 4, так что упрощается движение, при котором крышка корпуса 2 насаживается на защитную решетку 4 или соответственно вдвигается в защитную решетку 4. При этом соответствующие направляющие пазы в пределах защитной решетки 4 направляют обе направляющие цапфы 6. Направляющие цапфы 6 при смонтированном фильтрующем вентиляторе служат как шарнирные штифты, так что при неподвижно установленном фильтрующем вентиляторе передняя крышка корпуса 2 может поворачиваться вокруг шарнирных штифтов в форме направляющих цапф 6 и раскрываться наружу, так что снаружи корпуса, в который вставлен фильтрующий вентилятор, создается доступ к фильтрующему элементу 3, за счет чего делается возможной быстрая и несложная замена фильтрующего элемента 3 с как можно меньшими издержками.
В нижней области крышки корпуса на ее обратной стороне, под фильтрующим элементом 3, предусмотрено расположение двух водосливных отверстий 7, причем вода попадает к водосливным прорезям 8, которые предусмотрены в нижней области крышки корпуса 2, так что вода, которая попала за фильтрующий элемент 3, т.е. на чистую сторону фильтрующего элемента 3, стекает вниз и через водосливные отверстия 7 и водосливные прорези 8 проводится на наружную сторону корпуса, в который вставлен фильтрующий вентилятор.
На фиг.3 показан вертикальный разрез верхней области защитного покрытия 1: крышка корпуса 2 снабжена множеством пластинок 9. Пластинки 9 расположены косо и поднимаются в направлении фильтрующего элемента 3, так что попадающие на пластинки 9 водяные брызги или вода от выпадения осадков в основном отводятся от фильтрующего элемента 3 к передней стороне, или соответственно, наружной стороне и, соответственно, к входной стороне фильтрующего вентилятора.
Все пластинки 9, кроме одной верхней, снабжены ребром 10, которое предусмотрено на верхней стороне, а именно в верхнем конце каждой пластинки 9 и отформовано в поперечном сечении подобно крючку, так что дополнительно к наклонному положению пластинки 9 создается дополнительное сопротивление для восходящей воды.
Фильтрующий элемент 3 имеет наклеенные на его обеих сторонах полосы 11 материала, которые придают жесткость фильтрующему элементу 3. Полосы 11 материала по ширине рассчитаны так, что они проходят дальше наружу над чистой стороной фильтрующего элемента 3. Эти полосы материала создают интервал от фильтрующей поверхности фильтрующего элемента 3 до защитной решетки 4, так что вода, которая преодолела пластинки 9 и ребра 10, попала в элемент фильтра 3 и прошла сквозь фильтрующий элемент, может теперь безнапорно стекать по задней стороне фильтрующего элемента 3. Влага, которая сбегает как тонкая пленка влаги на фильтрующем элементе 3, не находит никакого контакта с защитной решеткой 4. Однако также и большие капли воды, которые в определенных случаях образуются на задней стороне фильтрующего элемента 3, не попадают в контакт с защитной сеткой из-за интервала между поверхностью фильтрующего элемента 3 и защитной сеткой, так что они не могут проникать сквозь все защитное покрытие 1 и попадать на поверхность защитной решетки 4 с чистой стороны или к нагнетателю. Защитная решетка 4 имеет несколько зажимных элементов 12, которыми она может соединяться с нагнетателем и/или с корпусом электрошкафа без инструмента, так что с помощью этих зажимных элементов 12 весь фильтрующий вентилятор может монтироваться в корпусе без инструмента. Установочное отверстие корпуса уплотняется одним из показанных на фиг.1 и 3 уплотнений, так что доступ воздуха во внутреннюю область корпуса происходит по существу исключительно через фильтрующий элемент 3.
Далее, на фиг.3 видно, что на крышке корпуса 2 предусмотрены уплотнительные перегородки 15, причем представлена верхняя уплотнительная перегородка 15. Уплотнительная перегородка 15 служит для базирования фильтрующего элемента 3 и проходит в направлении, в котором проходят также складки фильтрующего элемента 3, так что элемент уплотнения может насаживаться на уплотнительные перегородки 15 простым способом и без инструмента.
На фиг.4 можно видеть конструкцию фильтрующего элемента 3 с его обеими боковыми полосами 11 материала, причем фильтрующий элемент 3 представлен в разрезе, так что представлена только одна из этих полос 11 материала. Направленный к чистой стороне выступ полосы 11 материала, который определяет интервал от поверхности фильтра до защитной решетки 4, можно отчетливо видеть на фиг.4.
Далее, фиг.4 показывает перегородку на боковой стенке 5, обозначенную как 16, которая обеспечивает зажимное размещение фильтрующего элемента 3 между обеими боковыми стенками 5, и фиг.4 показывает дополнительный зажимной элемент 17, который служит для прикрепления крышки корпуса 2 к защитной решетке 4 и выполнен в соответствии с этим со скосом, чтобы сделать возможной легкую фиксацию защитной решетки 4 на крышке корпуса 2. Крышка корпуса 2 и защитная решетка 4 образуют совместно рамку, огибающую фильтрующий элемент 3.
1. Фильтрующий вентилятор электрошкафа или расположенного в корпусе электрического и/или электронного устройства с создающим поток воздуха нагнетателем, и с фильтрующим элементом (3), который расположен в потоке воздуха и отделяет чистую сторону, на которой расположен нагнетатель, от входной стороны, причем фильтрующий элемент (3) удерживается в рамке, которая закреплена на корпусе, покрывая проходящее сквозь стену корпуса отверстие для пропуска воздуха, и причем между фильтрующим элементом (3) и вентилятором расположена защитная решетка (4), отличающийся тем, что между фильтрующей поверхностью фильтрующего элемента (3) и защитной решеткой (4) предусмотрено не содержащее перемычек расстояние, причем это расстояние рассчитано так, что обеспечивается отекание капель воды по чистой стороне поверхности фильтрующего элемента (3), с предотвращением контакта капель воды с защитной решеткой (4).
2. Фильтрующий вентилятор по п.1, отличающийся тем, что фильтрующий элемент (3) имеет среднюю величину пор, по меньшей мере 20 мкм.
3. Фильтрующий вентилятор по п.1 или 2, отличающийся тем, что фильтрующий элемент (3) имеет среднюю величину пор между 20 и 50 мкм.
4. Фильтрующий вентилятор по п.1 или 2, отличающийся тем, что расстояние до защитной решетки (4) определяется краевой областью фильтрующего элемента (3), которой фильтрующий элемент (3) прилегает к рамке.
5. Фильтрующий вентилятор по п.4, отличающийся тем, что эта краевая область фильтрующего элемента (3) образована полосой (11) материала, нанесенной кашированием на остальную часть фильтрующего элемента (3).
6. Фильтрующий вентилятор по п.1, отличающийся тем, что элемент фильтра (3) выполнен как складчатый фильтр.
7. Фильтрующий вентилятор по п.5 или 6, отличающийся тем, что по двум противоположным краям фильтрующего элемента (3) предусмотрены соответственно полосы (11) материала, причем полосы (11) материала проходят поперек складок фильтрующего элемента (3).
8. Фильтрующий вентилятор по п.6, отличающийся тем, что на рамке предусмотрены уплотнительные перегородки (15), которые проходят в складках фильтрующего элемента (3).
9. Фильтрующий вентилятор по п.8, отличающийся тем, что уплотнительные перегородки (15) проходят в обеих самых внешних складках фильтрующего элемента (3).
10. Фильтрующий вентилятор по п.6, отличающийся тем, что складки фильтрующего элемента (3) ориентированы в вертикальном направлении.
11. Фильтрующий вентилятор по п.1, отличающийся тем, что фильтрующий элемент (3) образован из однослойного полотна материала.
12. Фильтрующий вентилятор по п.11, отличающийся тем, что фильтрующий элемент (3) образован из нетканого полиэфирного полотна.
13. Фильтрующий вентилятор по п.1, отличающийся тем, что рамка на ее нижней стороне имеет водосливные отверстия.
14. Фильтрующий вентилятор по п.1 или 13, отличающийся тем, что рамка на ее нижней стороне имеет водосливные поверхности, проходящие косо вниз к входной стороне.
15. Фильтрующий вентилятор по п.1 или 13, отличающийся тем, что рамка имеет направленные к фильтрующему элементу (3) перегородки (16), которые удерживают с зажимом фильтрующий элемент (3) в рамке.
16. Фильтрующий вентилятор по п.1, отличающийся тем, что на входной стороне фильтрующего элемента (3) расположена крышка корпуса (2), которая содержит несколько отверстий для пропуска воздуха, отделенных пластинками (9) друг от друга, причем пластинки (9) проходят, соответственно поднимаясь, от входной стороны к чистой стороне, и на их верхней стороне имеют барьер от влаги в форме проходящего вдоль пластинки (9) ребра (10).
17. Фильтрующий вентилятор по п.16, отличающийся тем, что ребро (10) на верхней стороне пластинки (9) направлено, подобно крючку, к входной стороне.
18. Фильтрующий вентилятор по п.1 или 13, отличающийся тем, что на нижней стороне рамки предусмотрен оформленный, как сифон, водосливный канал.
