УСТРОЙСТВО ДЛЯ АСЕПТИРОВАНИЯ ВОЗДУХА Российский патент 1997 года по МПК A61N1/44 A61L9/22 

Изобретение относится к устройствам для обеззараживания воздуха и может быть использовано в микробиологической, медицинской и пищевой промышленности.

Известно устройство для асептирования по /1/. Оно обладает рядом несовершенств, среди которых следует указать на невозможность использования без энергообеспечения /например, сети 220 или 380 В/. Наиболее близкое по технической сущности и достигаемому эффекту к предлагаемому изобретению устройство для асептирования воздуха по /2/, выбранное за прототип, которое содержит диэлектрический корпус, имеющий форму цилиндра, и размещенные в нем высоковольтные разнополярные электроды, один из которых выполнен в виде металлической крыльчатки, соосно установленной в корпусе, а другой в виде электропроводящего диска, снабженного конусообразными элементами, обращенными в сторону крыльчатки, которая установлена с возможностью вращения. Конусообразные элементы имеют усеченную форму и каналы для прохождения воздуха, причем они установлены на электроде диске с чередованием в шахматном порядке, шаг между элементами составляет 0,65 0,75 их высоты. Электрод-диск соединен с источником высокого напряжения 10 кВ, 50 гЦ. Электрод-крыльчатка заземлен.

Недостаток описанного устройства состоит в больших энергозатратах источника высокого напряжения, который смонтирован отдельно от устройства для асептирования, имеет сложную электрическую схему со стабилизацией напряжения, с необходимостью подводки электрообеспечения по низкой /сети 50 гЦ, 220 или 380 В/ и по высокой стороне /10 20 кВ/, качественно защищенной: по пробою цепи высоковольтного подводящего тракта, а также по изоляции и защите всего модуля, выполненного в диэлектрическом корпусе. Эти несовершенства преодолены в заявляемом решении.

Задача изобретения упрощение конструкции и снижение энергозатрат.

Поставленная задача решается тем, что источник высокого напряжения выполнен в виде электроимпульсного пьезоэлектрического генератора, состоящего из "п" модулей, каждый из которых представляет безрычажную спаренную конструкцию с единым эксцентриком и встречно включенными элементами сегнетопьезоэлектрических сборок, собранный в металлическом корпусе и установленный на проводящих опорах, отрицательным выходом связанный с осью электрода крыльчатки, а положительным с электропроводящим диском, при этом электропроводящий диск и крыльчатка установлены в корпусе с возможностью регулирования зазора между ними, а проводящий электрод крыльчатка выполнен восьми лопастным.

Таким образом техническое решение по использованию безрычажного, а следовательно потребляемого меньшую электрическую мощность пьезогенератора модульной конструкции, создающего на раздвигаемых /настраиваемых/ разноименных электродах решетке и крыльчатке, плазму электрического разряда, без каких-либо подводок высокого напряжения извне, а генерирующего свой собственный высокий потенциал, например 20 кВ. дает возможность получить фактор эффективного электрического пробоя и стекания электрических зарядов и образования в зоне плазмы нестойкого соединения кислорода O₃ и смешивания его с потоком воздуха в канале принудительной вентиляции, в котором целиком смонтировано все предлагаемое устройство, и обеспечивает высокоэффективное асептирование воздушного потока.

Сущность изобретения поясняется чертежом, где на фиг.1 представлен общий вид устройства секция с рабочим модулем; на фиг.2 разрез AA' и BB' на фиг.1; сечение электрода 3, с выбором по R на а/ сечение сегнетоэлектрической сборки, на б/; на фиг.4 а/, б/, с/ рабочий модуль пьезогенератора; на фиг.5 электрическая схема устройства, работающего по кинематической схеме фиг.4 б/; на фиг. 6 электрическая схема устройства, работающего при встречном включении /непараллельном/ сегнетоэлектрических сборок и двух крыльчаток.

Устройство содержит металлический рабочий модуль, в цилиндрическом корпусе 1 которого размещены высоковольтные разнополярные электроды 2 и 3. Электрод 2 выполнен в виде восьмилопастной крыльчатки из проводящего материала с возможностью вращения, а электрод 3 в виде диска, выполненного с возможностью перемещения вдоль корпуса 1 и снабженного конусообразными полыми элементами 4 и остриями 5 с каналами для прохождения воздуха и вершинами, обращенными в сторону крыльчатки. Конусообразные элементы 4 и 5 установлены на электроде 3 с чередованием в шахматном порядке с шагом между ними от 0,65 до 0,7 высоты этих элементов. Электрод 3 закреплен на корпусе 1 винтами 24 в прорезях 27 и соединен с положительным выходом 20 кВ источника электропитания, который выполнен в виде автономного пьезоэлектрического генератора 6 многосекционной модульной конструкции со скоммутированными сегнетоэлектрическими блоками. Блок пьезоэлектрического генератора 6 своим отрицательным выходом подключен к подвижному узлу устройства восьмилопастной крыльчатке 2, ось которой отрицательным потенциалом связана с элементами пьезоэлектрического генератора 6.

Основным рабочим узлом, создающим высокий импульсный потенциал, а в конечном итоге электроимпульсную плазму разряда, является сегнетопьезоэлектрический генератор 6. Генератор 6 имеет набор "п" модулей, каждый из которых состоит из сегнетопьезоэлектрических сборок, собранных с пружинами 13, опорными направляющими элементами 14, с сегнетопьезоэлектрическими элементами 15, опорными металлическими вставками 16, фиксирующими углублениями 17 и имеющими два рабочих состояния: сжатия и ослабления. Пьезогенератор 6 в свою очередь содержит металлический корпус, установленный на крепежных электропроводящих металлических опорах 7, закрепленных винтами 25 в одном из положений в продольных прорезях 28 верхней и нижней.

В корпусе по центру вращения закреплена изоляционная втулка 8 с контактным элементом 9 на оси 10, которая через элемент стыковки /разделение по напряжению/ изолятор 11 совмещена со стыкующим элементом оси 12 и укрепленным на ней рабочим эксцентриком 18. В установленных слева и справа фиксирующих углублениях 17 закреплена деформируемая сегнетопьезоэлектрическая сборка. В опорных внутренних 16, отводных электродов 19, пружин 13 и опорных элементов 14 закреплены пьезоэлементы 15 сегнетопьезоэлектрических сборок пьезогенератора, с коммутацией встречно; "+" на проводящем корпусе 6 и "-" на отводном электроде 19, вставками из отожженной меди 22 и изоляторах 23. Коммутационные цепи пьезогенератора подают в конечном итоге, "-" на крыльчатку 2 с изоляцией во втулке 8 и муфте 21, и подводкой "-" общего пьезогенератора через металлическую втулку 9, а "+" на дисковый электрод 3 с конусными сквозными элементами 4 и 5 через корпус пьезогенератора 6, стойки 7, элементы 13, 14, 16, 17, 18 и корпус воздухотрубопровода 1.

Устройство работает следующим образом:
Асептирование воздуха в устройстве происходит следующим образом.

Воздух, перемещаемый по трубопроводу, вращает крыльчатку. Ось крыльчатки, связанная со смещенными под углом 30^o "п" эксцентриками 18, в "п" пьезогенераторными модулями, имеет опорные втулки 8, /контактный "-"; и 20, контактный "+", соединенную с корпусом генератора 1. Эксцентрик 18 при вращении оси 12 перемещает опорный элемент 14, который, перемещаясь, сдвигает пьезоэлектрическую сборку элементов 15 в положение "сжатие". На фиг.4 б/ это положение сжатия, при этом между направляющими 17 опорными вставками 16, встречно установленными в левой и правой группах пьезоэлементов 15, отводным электродом 19 оказываются сжатые пружины 13. Таким образом блок из четырех пьезоэлементов 15 оказывается в состоянии сжатия фиг.4 б/ т.е. происходит деформация пьезоэлементов 15 и генерируется высокий потенциал, который подается "-" на крыльчатку 2, а "+" на корпус 6 стойки 7 и дисковый электрод 3, закрепленный в корпусе винтами 24, в одном из положений в продольных прорезях 27 верхней и нижней. При перемещении эксцентрика 18 происходит возвращение сегнетопьезоэлектрической сборки из состояния "сжатия" "а" в состояние "ослабления" "с", т.е. смена знака деформации пьезоэлементов, и пьезогенератор, сборки которого скоммутированы на фиг.6, вырабатывает импульсное двуполярное напряжение 20 кВ. которое на разнополярных электродах диска и гранях крыльев крыльчатки в местах их наиболее близкого расположения образуют плазму электрического разряда. Таким образом асептирование воздуха в устройстве осуществляется следующим образом: воздух, перемещаемый в канале воздуховода, проходит через плазму разряда, образованную электродом 3 и крыльчаткой 2. Шаг между элементами электрода 3 равный 0,065 0,75 их высоты обеспечивает перекрытие зон разрядов между электродами.

Крепежные элементы 24 и 25 в прорезях 27 и 28 позволяют настроить межэлектродное расстояние на режим пробоя или режим стекания зарядов с остриев электродов, т. е. режима ионизации. Эффективность заявляемого устройства по сравнению с прототипом состоит: а/ в использовании автономного энергосберегающего генератора, работающего от потока воздуха; б/ регулировки зазора между разнополярными электродами и получения оптимальных режимов ионизации потока или пробоя заряда в зоне рабочих электродов; в/ возможность сборки "п" рабочих асептирующих модулей для увеличения объема и качества асептирования; г/ в возможности оснащения подобными модулями любого воздуховода с принудительной вентиляцией.

Область использования: к устройствам для обеззараживания воздуха и может быть использовано в микробиологической, медицинской и пищевой промышленности. Сущность изобретения: упрощение конструкции и снижение энергозатрат. Устройство содержит металлический цилиндрический корпус, в котором установлен пьезоэлектрический генератор, отрицательным выходом жестко связанный с осью восьмилопастного электрода-крыльчатки, а положительным - с электродом в виде проводящего диска, снабженного конусообразными полыми элементами и каналами для прохождения воздуха, расположенными в шахматном порядке. Особенностью устройства является то, что пьезогенератор выполнен из "п" блоков, каждый из которых представляет собой безрычажную спаренную конструкцию со встречно включенными пьезоэлектрическими элементами выполненными из сегнето-пьезоэлектрической керамики систем: ЦТС НВ-1, ЦКР-7м и др. Электропроводящий диск и крыльчатка выполнены с возможностью раздвижения и приближения, кроме того, крылья выполнены заостренными. Устройство экономично, не потребляет внешней электроэнергии в отличии от известных устройств аналогичного назначения. Выполненное в автономном модульном варианте оно не требует тщательной изоляции участка воздуховода, в котором оно устанавливается. Конструкция устройства несложна и технологична в изготовлении, что делает возможным его широкое внедрение в медицинских, санаторно-курортных, спортивно-оздоровительных учреждениях, а также на предприятиях пищевой промышленности и в быту. 1 з.п. ф-лы, 6 ил.

1. Устройство для асептирования воздуха, содержащее цилиндрический корпус, оснащенный двумя высоковольтными разнополярными электродами, одни из которых выполнен в виде крыльчатки, соосно установленной в корпусе с возможностью вращения, а другой в виде проводящего диска, связанного с положительным выходом источника высокого напряжения, причем сторона диска, обращенная в сторону крыльчатки, снабжена конусообразными элементами усеченной формы с каналами для прохождения воздуха, при этом сплошные конусообразные элементы и элементы с каналами расположены в шахматном порядке, отличающееся тем, что источник высокого напряжения выполнен в виде электроимпульсного пьезоэлектрического генератора, состоящего из n модулей, каждый из которых представляет безрычажную спаренную конструкцию с единым эксцентриком и встречно включенными элементами сегнетопьезоэлектрических сборок, собранный в металлическом корпусе и установленный на проводящих опорах, отрицательным выходом связанный с осью электрода крыльчатки, а положительным с электропроводящим диском, при этом электропроводящий диск и крыльчатка установлены в корпусе с возможностью регулирования зазора между ними. 2. Устройство по п.1, отличающееся тем, что проводящий электрод-крыльчатка выполнен восьмилопастным.