Система очистки воздуха, установленная на транспортное средство

(51) МПК (2006) НАЦИОНАЛЬНЫЙ ЦЕНТР ИНТЕЛЛЕКТУАЛЬНОЙ СОБСТВЕННОСТИ СИСТЕМА ОЧИСТКИ ВОЗДУХА, УСТАНОВЛЕННАЯ НА ТРАНСПОРТНОЕ СРЕДСТВО(71) Заявитель Горбачв Алексей Иванович(72) Автор Горбачв Алексей Иванович(73) Патентообладатель Горбачв Алексей Иванович(57) 1. Система очистки воздуха, установленная на транспортное средство, содержащая подсистемы очистки воздуха, поступающего в двигатель и в салон транспортного средства, отличающаяся тем, что дополнительно снабжена подсистемой очистки воздуха, обтекающего транспортное средство. 2. Система по п. 1, отличающаяся тем, что подсистема очистки воздуха, обтекающего транспортное средство, содержит фильтры механического и центробежного типа, расположенные, как минимум, в одной капсуле обтекаемой формы между ее входными и выходными отверстиями. 3. Система по п. 2, отличающаяся тем, что конструктивные параметры капсулы, определяющие ее рабочие характеристики, предварительно заданы под конкретный вид, условия и режимы эксплуатации транспортного средства. 4. Система по п. 2, отличающаяся тем, что капсула выполнена разъемной. 5. Система по п. 2, отличающаяся тем, что обтекаемая форма капсулы образована преимущественно поверхностями передней и нижней ее частей, причем радиус кривизны поверхности передней части капсулы меньше радиуса кривизны ее нижней части. 6. Система по п. 5, отличающаяся тем, что поверхность верхней части капсулы плоская. 7. Система по п. 5, отличающаяся тем, что поверхность верхней части капсулы криволинейная. 56832009.10.30 8. Система по п. 5, отличающаяся тем, что поверхность задней части капсулы плоская. 9. Система по п. 5, отличающаяся тем, что поверхность задней части капсулы криволинейная. 10. Система по п. 9, отличающаяся тем, что поверхность задней части капсулы выпуклая. 11. Система по п. 9, отличающаяся тем, что поверхность задней части капсулы вогнутая. 12. Система по п. 2, отличающаяся тем, что капсула выполнена с возможностью установки снаружи транспортного средства в его передней нижней части. 13. Система по п. 12, отличающаяся тем, что капсула соединена с бампером транспортного средства. 14. Система по п. 13, отличающаяся тем, что капсула установлена внутри бампера транспортного средства. 15. Система по п. 13, отличающаяся тем, что капсула выполнена за одно целое с бампером транспортного средства. 16. Система по п. 2, отличающаяся тем, что капсула снабжена датчиком своего засорения. 17. Система по п. 16, отличающаяся тем, что датчик засорения капсулы встроен в переднюю ее часть возле входных отверстий. 18. Система по п. 16, отличающаяся тем, что датчик засорения капсулы выполнен в виде мембраны со штоком. 19. Система по п. 2, отличающаяся тем, что входные отверстия капсулы выполнены в ее передней верхней части. 20. Система по п. 2, отличающаяся тем, что выходные отверстия капсулы выполнены в ее задней части. 21. Система по п. 2, отличающаяся тем, что снаружи и/или внутри капсулы установлены ребра жесткости. 22. Система по п. 2, отличающаяся тем, что, как минимум, две капсулы скреплены между собой. 23. Система по п. 22, отличающаяся тем, что капсулы скреплены своими короткими сторонами. 24. Система по п. 22, отличающаяся тем, что капсулы скреплены своими длинными сторонами. Полезная модель относится к транспортному машиностроению и касается устройств для очистки воздуха, устанавливаемых на транспортных средствах, в том числе для повышения экологической безопасности дорог. Известна система очистки воздуха, поступающего в двигатель транспортного средства 1, состоящая из всасывающего патрубка и воздушного фильтра. Однако такая система не обеспечивает очистку воздуха, поступающего в салон транспортного средства. 2 56832009.10.30 Известна наиболее близкая по сущности к полезной модели система очистки воздуха,установленная на транспортное средство 2, содержащая подсистему очистки воздуха,поступающего в двигатель, состоящую из всасывающего патрубка и воздушного фильтра,а также содержащая подсистему очистки воздуха, поступающего в салон транспортного средства, состоящую из салонного фильтра, диффузоров и дефлекторов. Однако недостатком такой системы является невозможность очистки воздуха над дорожным полотном, по которому двигается транспортное средство, что не улучшает экологическую безопасность в целом. Проблема загрязнения воздуха в больших городах и на оживленных трассах - одна из остро стоящих проблем на сегодняшний день. Особенно когда дороги в сухом состоянии,за движущимися транспортными средствами образуются пылевые облака. Данная пыль состоит из продуктов износа автомобильных шин, колодок автомобилей, выхлопных газов,смешанных с дорожной землей и пылью, сажи, асфальтовой пыли и т.д. Это постоянно образующиеся выбросы, которые оседают на дорожное полотно или вблизи его и представляют собой повышенную опасность для здоровья людей, растений, грунтовых вод и наносят огромный экологический ущерб. Экологами установлено, что резиновая, асбестовая и асфальтовая пыль опаснее выхлопных газов и при этом ее не отфильтруешь, как выхлопные газы, - только собирать. Уборочная техника малоэффективна по причине дороговизны и невозможности осуществлять постоянную и повсеместную уборку. Поэтому задачей полезной модели является расширение функциональных свойств системы очистки воздуха, установленной на автомобиле для обеспечения возможности очистки воздуха от постоянно образующихся вредных веществ над дорожным полотном. Поставленная задача решается тем, что система очистки воздуха, установленная на транспортное средство, содержащая подсистемы очистки воздуха, поступающего в двигатель и в салон транспортного средства, имеет отличительный признак она дополнительно снабжена подсистемой очистки воздуха, обтекающего транспортное средство. Такое дополнение системы подсистемой очистки воздуха, обтекающего транспортное средство, позволит независимо от двух стационарных подсистем обеспечить возможность очистки воздуха от вредных веществ над дорожным полотном, по которому будут двигаться транспортные средства, оборудованные такой дополнительной подсистемой, что улучшит экологическую безопасность в целом. Вариантами полезной модели являются нижеследующие отличительные признаки подсистема очистки воздуха, обтекающего транспортное средство, содержит фильтры механического и центробежного типа, расположенные как минимум, в одной капсуле обтекаемой формы между ее входными и выходными отверстиями конструктивные параметры капсулы, определяющие ее рабочие характеристики, предварительно заданы под конкретный вид, условия и режимы эксплуатации транспортного средства капсула выполнена разъемной обтекаемая форма капсулы образована преимущественно поверхностями передней и нижней ее частей, причем радиус кривизны поверхности передней части капсулы меньше радиуса кривизны ее нижней части поверхность верхней части капсулы плоская поверхность верхней части капсулы криволинейная поверхность задней части капсулы плоская поверхность задней части капсулы криволинейная поверхность задней части капсулы выпуклая поверхность задней части капсулы вогнутая капсула выполнена с возможностью установки снаружи транспортного средства в его передней нижней части 3 56832009.10.30 капсула соединена с бампером транспортного средства капсула установлена внутри бампера транспортного средства капсула выполнена за одно целое с бампером транспортного средства капсула снабжена датчиком своего засорения датчик засорения капсулы встроен в переднюю ее часть возле входных отверстий датчик засорения капсулы выполнен в виде мембраны со штоком входные отверстия капсулы выполнены в ее передней верхней части выходные отверстия капсулы выполнены в ее задней части для придания прочности корпусу капсулы снаружи и/или внутри ее установлены ребра жесткости как минимум, две капсулы скреплены между собой своими короткими или длинными сторонами. Сущность полезной модели поясняется иллюстрациями. На фиг. 1 показана общая схема системы. На фиг. 2 - общий вид подсистемы очистки воздуха, обтекающего транспортное средство. На фиг. 3 - внешний вид капсулы этой подсистемы. На фиг. 4 - продольный разрез капсулы по фиг. 3. На фиг. 5 - поперечный увеличенный разрез - по фиг. 3. На фиг. 6-10 - способы установки капсулы на транспортное средство. На фиг. 11-20 - устройства вариантов капсул с различными типами фильтрующих элементов. На фиг. 21 - общий вид сдвоенных капсул, соединенных своими короткими сторонами. На фиг. 22, 23 - общие виды сдвоенных капсул с вариантами их соединения своими длинными сторонами. Система очистки воздуха (фиг. 1), установленная на транспортное средство 1, содержит в себе подсистемы очистки 2, 3, 4 воздуха, поступающего потоками 5 через патрубок 6 и салонный фильтр 7, кондиционер (не показан) в салон 8 транспортного средства 1, а также через воздушный фильтр 9 - в двигатель 10 с последующим выпуском в атмосферу в виде отработавших газов через выхлопную трубу 11, а также поступающего потоками 12, обтекающего транспортное средство 1, с прохождением через входные и выходные отверстия 13, 14 (фиг. 2), как минимум, одной капсулы 15. Таких капсул 15 может быть установлено на транспортном средстве и более одной (не показано). Капсула 15 может быть выполнена как неразъемной (фиг. 2, 4), так и разъемной(фиг. 3), состоящей из двух половин 16 и 17, скрепленных между собой, например упругими защелками 18 половины 16, расположенными в просечках 19 (фиг. 5) половины 17. Конструктивные параметры, определяющие рабочие характеристики капсулы 14 (аэродинамическое сопротивление, фильтрующие свойства и др.), предварительно заданы под конкретный вид, условия и режимы эксплуатации транспортного средства 1. Основные параметры коробочки, такие как высота - , ширина - В, общий диаметр 1 зоны входных отверстий 13, их размеры, и диаметр 2 зоны выходных отверстий 14 и их размеры, зависят от вида транспортного средства 1, конструктивных особенностей его переднего бампера 20 (фиг. 2) и режимов эксплуатации. Аэродинамическое сопротивление капсулы 15 определяется ее обтекаемой формой,которая образована поверхностями передней и нижней ее частей 21, 22 (фиг. 4). Причем радиус кривизны 1 поверхности передней части 21 капсулы меньше радиуса кривизны 2 ее нижней части 22. Поверхность верхней части 23 капсулы 15 может быть плоской (не показано), или криволинейной (фиг. 3), или плоской и криволинейной (фиг. 4) с радиусом кривизны 3. Поверхность задней части 24 капсулы 15 может быть плоской (как показано) или криволинейной (не показано), а также выпуклой или вогнутой (не показано). Над входными отверстиями 13 может быть установлен козырек 25 (фиг. 3, 4) для обеспечения лучшего забора воздуха, а под этими отверстиями 13 - датчик засорения капсулы 15, выполненный в виде мембраны 26 со штоком 27, который в исходном положении утоплен в капсуле 15. 4 56832009.10.30 Аэродинамическое сопротивление капсулы 15 определяется также способом ее установки на транспортное средство 1 (фиг. 6-10). Капсула 15 может быть выполнена с возможностью установки снаружи транспортного средства 1 в его передней нижней части (фиг. 6-10). При этом она может быть не соединена с передним бампером 20 транспортного средства 1 (фиг. 7) и может быть соединена с этим бампером 20, располагаясь под ним (фиг. 6), над ним (фиг. 9) или внутри него (фиг. 8). Кроме того, капсула 15 может быть выполнена за одно целое с данным бампером 20. Фильтрующие свойства капсулы 15 определяются вариантами ее выполнения (фиг. 11-20) с различными типами фильтрующих элементов механического и центробежного типа,расположенными между ее входными и выходными отверстиями 13, 14 (фиг. 11-20). Самым простым вариантом выполнения капсулы может быть вариант (фиг. 2, 4) без специальных фильтрующих элементов, где функцию центробежной очистки воздуха обтекающих потоков 12, поступающего через впускные отверстия 13, выполняют внутренние криволинейные поверхности самой капсулы 15, на которых откладываются загрязнения 28(фиг. 2). Для усиления фильтрующих свойств капсула 15 (фиг. 11) может быть снабжена фильтрующим элементом 29 (сетчатым, керамическим и т.д.) и накопительным отделением 30 в нижней части 21 капсулы 15. Накопительное отделение устанавливается для того,чтобы увеличить задерживающую способность капсулы 15. Ребра 31 накопительного отделения 30 могут устанавливаться наклонно (фиг. 11) и вертикально (фиг. 16), быть равновысокими (фиг. 12, 14, 15) или разной высоты (фиг. 11, 16). Теоретически наибольшей эффективностью обладает конструкция с наклонными ребрами 31, увеличивающимися по высоте по направлению к выходу капсулы 15 (фиг. 11). Ребра 31 накопительного отделения 30 могут чередоваться с ребрами 32 верхнего отражательного отделения 33 (фиг. 12,14, 15), при этом ребра 31 и 32 могут располагаться наклонно (фиг. 12), изогнуто (фиг. 14) и параллельно (фиг. 15) друг к другу. Капсула 15 может быть только с накопительным отделением 30 (фиг. 16), или только с накопительным и отражательным отделениями 30, 33 (фиг. 12, 14, 15), или только с фильтрующим элементом 29 и накопительным отделением 30 (фиг. 11), или только с фильтрующим элементом 29 (фиг. 13, 17-20). Возможен вариант выполнения капсулы 15 с совместным расположением в ней всех перечисленных элементов и отделений (не показано). Фильтрующий элемент 29 должен обладать хорошей задерживающей и пропускной способностью, должен быть нечувствителен к влаге. В качестве материала фильтрующего элемента 29 можно порекомендовать металлическую вату (нержавеющие металлы), иглицу хвойных пород, пластик, природные или синтетические волокна и их смеси. Самым дешевым и доступным материалом для фильтрующего элемента может быть сухая трава. При этом фильтрующий элемент 29 может быть объемным (фиг. 11, 13, 17), плоским(фиг. 19), секционным в несколько плоских слоев 34 (фиг. 18), прямых или изогнутых, или в виде зигзагообразных линий 35 типа гармошка (фиг. 20). Для придания прочности корпусу капсулы 15 снаружи и/или внутри ее установлены ребра жесткости 36 (фиг. 20). Возможен вариант секционного соединения нескольких капсул 15. Например, когда две капсулы 15 скреплены между собой своими короткими сторонами (фиг. 21) с открывающимися боковыми стенками 37. Для повышения степени очистки загрязненного воздуха возможен вариант выполнения сдвоенных капсул 15, соединенных своими длинными сторонами (фиг. 22, 23). При этом в случае соединения капсул 15 своими длинными сторонами возможно сообщение выходных отверстий 14 одной из них со входными отверстиями 13 другой капсулы 15 с помощью патрубков 38 (фиг. 22). Для усиления прочности такого соединения рекомендуется обе капсулы 15 скрепить общими ребрами жесткости 39. Также возможно сообщение 5 56832009.10.30 выходных отверстий 14 обеих капсул 15 между собой (фиг. 23). Тогда функцию выхода очищенного воздуха из сдвоенных капсул 15 выполняют входные отверстия 13 задней капсулы 15. Принцип действия системы очистки воздуха, установленной на транспортном средстве, нижеследующий. При движении транспортного средства 1 (фиг. 1) оно попадает в транспортный поток. Впереди идущие транспортные средства (не показано) образуют пылевое облако, поднимаемое их колесами, воздушными завихрениями и образуемое переменными давлениями. При движении за ними идущего транспортного средства 1 воздух из встречного потока 5 забирается через патрубок 6 и попадает в салонный и воздушный фильтры 7, 9, где очищается и подается в салон 8 транспортного средства 1, а также в двигатель 10, от которого вместе с отработавшими газами поступает в атмосферу через выхлопную трубу 11. Загрязненный воздух потока 12, обтекающего транспортное средство 1 (фиг. 2), попадает через входные отверстия 13 вовнутрь капсулы 15, где замедляется, очищается от загрязнений 28 (фиг. 2), оседающих в нижней части 22 капсулы 15. Данные очистка воздуха и осаждение загрязнений 28 повышаются за счет применения механической и центробежной фильтрации загрязнений (фиг. 11-20) через фильтрующий элемент 29, накопительное и отражательное отделения 30, 33. Затем, ускоряясь, очищенный воздух выходит через выходные отверстия 14 капсулы 15 в атмосферу. При движении транспортного средства воздух обтекающего потока 12 (условно обозначен тонкими линиями со стрелками) непрерывно попадает во входные отверстия 13 капсулы 15, в том числе отражаясь от козырька 25. В этот момент скорость потока 12 воздушных масс приблизительно равна скорости движения транспортного средства 1 (при условии отсутствия встречного потока ветра). Попадая в капсулу 15, воздух замедляет свою скорость на величину, приблизительно равную отношению площади наименьшего сечения внутри капсулы 15 к общей площади его входных отверстий 13. Далее происходит процесс очистки воздуха от загрязняющих веществ за счет механической и центробежной фильтрации, который описан выше. При этом воздух, очищаясь в капсуле 15,теряет часть своей кинетической энергии за счет прохождения стадии фильтрации. По мере приближения к выходным отверстиям 14 скорость воздуха увеличивается и становится приблизительно равной скорости на входе в капсулу 15. Сзади капсулы, из-за появления преграды движению воздуха в виде задней части 24 (фиг. 4), образуется пониженное давление, которое также способствует ускорению потока воздуха на выходе. Очистка воздуха от загрязнений подсистемой 4 (фиг. 1) может быть реализована при помощи различных устройств капсулы 15, изображенных на фиг. 11-20. Если капсула 15 снабжена объемным фильтрующим элементом 29 и накопительным отделением 30 (фиг. 11), то при прохождении грязного воздуха, путь которого условно показан стрелками, более тяжелые частицы загрязнений оседают на днище капсулы 15 между ребрами 31 за счет центробежных сил. Центробежная фильтрация обеспечивается конструктивно за счет расположения входных и выходных отверстий 13, 14, которые обеспечивают поворот воздушных масс. Более легкие частицы задерживаются фильтрующим элементом 29 и за счет вибрации, при малых скоростях движения воздушных масс, могут также оседать в накопительном отделении 30. Накопительное отделение 30 устанавливается для того, чтобы увеличить задерживающую способность капсулы 15. Если капсула 15 снабжена только объемным фильтрующим элементом 29 (фиг. 13), то принцип ее действия аналогичен вышеприведенному принципу действия (фиг. 11), однако в этом случае необходимо применять фильтрующий элемент29 с повышенным сроком службы, так как здесь малоэффективна центробежная фильтрация. Если применена многореберная конструкция накопительного и отражательного отделений 30 и 33 (фиг. 12, 14, 15), то очистка воздуха от грязи и пыли в данной конструкции 6 56832009.10.30 происходит за счет центробежных сил, которые возникают при огибании воздухом ребер 31 и 32. Грязь скапливается между ребрами внизу капсулы 15, где находится зона с наименьшей скоростью движения потока воздуха. При этом предпочтительнее применять капсулу 15 с наклонными (фиг. 12) или изогнутыми (сферическими) (фиг. 14) ребрами 31, 32, так как в этом случае будет наблюдаться лучшая эффективность очистки. При применении в капсуле 15 только многореберной конструкции накопительного отделения 30 (фиг. 16) очистка воздуха будет происходить только за счет центробежных сил. При этом центробежная фильтрация, как и в варианте по фиг. 11, обеспечивается конструктивно за счет расположения входных и выходных отверстий 13, 14, которые обеспечивают поворот воздушных масс. Ребра 31 могут располагаться как вертикально(фиг. 16), так и под наклоном (фиг. 11). Большей задерживающей способностью теоретически обладает конструкция с наклонными накопительными ребрами 31 (фиг. 11). По мере накопления загрязнений 28 внутри капсулы 15 повышается избыточное давление, и при превышении его нормы мембрана 26 (фиг. 4) переместится, заставив шток 27 выйти наружу капсулы 1, информировав о том, что капсулу 15 пора менять или очищать. В том случае, если капсула 15 выполнена как одно целое (фиг. 4), то она снимается с транспортного средства и утилизируется. Взамен ставится новая капсула 15. Если же капсула 15 выполнена разборной (фиг. 3, 4), как и сдвоенные капсулы 15 (фиг. 21-23), то после съема с транспортного средства 1 производят их очистку. Например, (фиг. 3, 4) освобождают упругие защелки 18, разъединяют обе половины 16, 17 капсулы 15 и удаляют скопившиеся загрязнения 28 (фиг. 2) в безопасное место, например, их подают на очистку через катализатор и/или абсорбер (не показано) с последующим саморазложением остатков естественным путем. Затем, собрав вместе обе половины 16, 17 с помощью вхождения упругих защелок 18 в просечки 19 (фиг. 5), устанавливают капсулу 15 на транспортное средство 1. При выполнении капсулы с открывающимися боковыми стенками 37 (фиг. 21-23),производят открытие последних, а затем очистку машинным способом, например моющей жидкостью или сжатым воздухом в специальной машине. При необходимости ведут учет применения капсул 15, а также их очистку и замену фильтрующих элементов. В результате применения описанных выше конструкций капсулы 15 (фиг. 3-20) или сдвоенных капсул 15 (фиг. 21-23) в подсистеме 4 очистки воздуха потока 12 (фиг. 1), обтекающего каждое транспортное средство 1, произойдет снижение экологического ущерба причиняемого ими. При этом преимуществами полезной модели будут являться значительное улучшение экологического климата населенных пунктов и оживленных трасс при условии массового применения такой системы очистки на транспортных средствах уменьшение загрязнения сельскохозяйственных земель и грунтовых вод постоянная экономическая прибыль обеспечение постоянной и повсеместной уборки дорожного полотна отказ от применения дорогостоящей спецтехники для очистки дорожного полотна возможность сравнительно дешевого изготовления системы очистки и быстрого ее внедрения возможность использования вторичного сырья для изготовления капсул 15, например в виде пластиковой упаковки уменьшение постоянных капитальных вложений со стороны государства в экологическую безопасность страны возможность локализации загрязняющих веществ с дальнейшей их переработкой налаживание прибыльной и постоянно востребованной обслуживающей сети по установке и очистке капсул 15. 7 Национальный центр интеллектуальной собственности. 220034, г. Минск, ул. Козлова, 20. 10