СПОСОБ САНИТАРНО-ГИГИЕНИЧЕСКОЙ ОБРАБОТКИ ВОЗДУХА И УСТРОЙСТВО ДЛЯ ЕГО ОСУЩЕСТВЛЕНИЯ Российский патент 1997 года по МПК A61L9/00 

Группа изобретений относится к обеззараживанию и улучшению санитарно-гигиенических свойств воздуха и может быть применена в медицине, сельском хозяйстве и быту.

Известен способ обеззараживания воздуха путем пропускания его через пористые фильтрующие элементы. Воздух насыщают парами воды и пропускают через поровые каналы спеченного фильтрующего элемента (авт. св. СССР N 825086, кл. A 61 L 9/00, 1981).

К причинам, препятствующим достижению требуемого технического результата при использовании известного способа, относится то, что для продувания через пористый фильтрующий элемент воздух должен подаваться под большим давлением, поэтому данный способ обладает высокой энергоемкостью при сравнительно низкой производительности. Использование способа требует дополнительного оборудования для периодической продувки и стерилизации перегретым паром пористого фильтрующего элемента. Для изготовления пористого фильтрующего элемента необходимы специальные материалы и технология.

Наиболее близким способом того же назначения к заявленному способу в группе изобретений по совокупности признаков является способ фильтрации и обеззараживания воздуха путем диспергирования очищаемого воздуха в дезинфицирующей жидкости, реализованный в устройстве, содержащем корпус, выполненный в виде резервуара, в который залита дезинфицирующая жидкость, например водный раствор формалина, с патрубками для подачи воздуха (воздухозаборником). Воздухозаборник опущен в дезинфицирующую жидкость и снабжен на выходе фильтрующей сеткой, улучшающей диспергирование воздуха в жидкости. Для увеличения времени контакта воздуха с жидкостью воздухозаборник максимально приближен к дну резервуара с дезинфицирующей жидкостью (авт. св. СССР N 449731, кл. A 61 L 9/00, 1974).

Наиболее близким устройством того же назначения к заявленному устройству в группе изобретений по совокупности признаков является увлажнитель воздуха, содержащей корпус, присоединенный к впускному патрубку с образованием выпускной кольцевой щели, и размещенный в корпусе распылительный узел, состоящий из конического перфорированного полого ротора с приводом, погруженного сужающимся концом в поддон с водой. С целью увеличения степени распыла воды, корпус увлажнителя присоединен к поддону с водой и снабжен каплеотстойником, расположенным в зоне выпускной кольцевой щели (авт. св. СССР N 1221468, кл. F 24 F 3/14, 1986).

К причинам, препятствующим достижению требуемого технического результата при использовании известных способа и устройства, принятых за прототип, относится то, что реализация известных объектов изобретения не позволяет создать достаточно большую удельную поверхность контакта между воздухом и жидкостью, результатом чего является низкая эффективность обеззараживания и малая производительность.

Сущность изобретения заключается в следующем.

Единая задача, на решение которой направлена заявленная группа изобретений, заключается в повышении эффективности обеззараживания воздуха и увеличения производительности.

Единый технический результат, который может быть получен при осуществлении группы изобретений, выражается в повышении удельной поверхности контакта между обрабатываемым воздухом и дезинфицирующей жидкостью.

Указанный единый технический результат при осуществлении группы изобретений по объекту-способу достигается тем, что в известном способе санитарно-гигиенической обработки воздуха, включающем диспергирование очищаемого воздуха в дезинфицирующей жидкости, дезинфицирующую жидкость с диспергированным в ней воздухом приводят во вращение.

Указанный единый технический результат при осуществлении группы изобретений по объекту-устройству достигается тем, что в известном устройстве для санитарно-гигиенической обработки воздуха, содержащем корпус с брызгоотделителем, размещенным под его выпускным каналом, воздухозаборник, вентилятор с приводом и резервуар для дезинфицирующей жидкости, воздухозаборник размещен между корпусом и резервуаром и выполнен в виде спирали Архимеда с внутренними направляющими лопатками, снабжен центральным патрубком в его днище, погруженным в дезинфицирующую жидкость, при этом брызгоотделитель выполнен в виде диска, а выпускной канал образован посредством отверстия, выполненного в промежуточной стенке, над которым размещен вентилятор с приводом, и выходом для обработанного воздуха, выполненным в его верхней части, причем корпус снабжен дополнительным патрубком, размещенным в его донной части для сообщения с резервуаром.

Наличие причинно-следственной связи между совокупностью признаков, перечисленных выше из формулы изобретения, и вышеизложенным техническим результатом и, тем самым, доказательство существенности признаков формулы изобретения, обусловлено следующими причинами, препятствующими достижению требуемого технического результата при использовании известных способа и устройства, принятых за прототип.

Микроорганизмы, содержащиеся в воздухе, сосредоточены на частицах различных загрязнений, витающих в воздухе. Обеззараживание воздуха осуществляется за счет осаждения этих частиц на поверхность дезинфицирующего раствора, в котором микроорганизмы погибают. Эффективность осаждения частиц на поверхности зависит от расстояния частиц до поверхности, направления и величины скорости частицы относительно поверхности, удельной поверхности (площади поверхности раздела между газом и жидкостью в единице объема) и времени контакта газа с жидкостью.

В реальных условиях частицы успевают осесть только из тонкого слоя воздуха, непосредственно прилегающего к поверхности жидкости.

При пропускании воздуха через слой жидкости воздух образует пузыри. Чем меньше пузыри, тем ближе частицы, содержащиеся в воздухе, к поверхности раздела газ-жидкость и тем большая часть воздуха в пузыре будет обеззаражена. Кроме того, с уменьшением размера пузырей увеличивается поверхность контакта воздуха с жидкостью (увеличивается удельная поверхность контакта фаз), т.е. с улучшением диспергирования воздуха в жидкости повышается эффективность обеззараживания. Так путем несложных расчетов можно показать, что если одно и то же количество воздуха диспергировать в жидкости до размеров пузырей в 10 раз меньших, то поверхность контакта фаз увеличивается в 100 раз, соответственно из воздуха осядет в жидкость в 100 раз больше частиц при равных условиях.

Уменьшение размера пузырьков за счет уменьшения диаметров отверстий сетки, через которые выходит воздух, можно только до некоторого предела. При дальнейшем уменьшении отверстий размер пузырьков не уменьшается, а остается равным "отрывному диаметру" , где σ коэффициент поверхностного натяжения жидкости, r плотность жидкости, g ускорение поля массовых сил (ускорение свободного падения или центробежное ускорение) (Процессы переноса в энергохимических многофазных системах: Сб. науч. трудов: /Под ред. А.П. Бурдукова. Новосибирск: ИТФ СО АН СССР, 1983, с. 93).

В результате вращения двухфазной среды (дезинфицирующей жидкости с диспергированным в ней воздухом) под действием центробежных сил размер пузырьков газа в жидкости уменьшается (см. там же), что приводит к увеличению межфазной поверхности взаимодействия воздуха с жидкостью, следовательно, к более интенсивному обеззараживанию воздуха и увеличению газосодержания газожидкостной среды, следовательно, к увеличению производительности. Эффективность обеззараживания и производительность определяются удельной поверхностью контакта фаз (площадью поверхности контакта между жидкостью и газом в единице объема двухфазной среды). В известном способе (авт. св. СССР N 449731) диспергирование (разбивание струи газа на мелкие пузыри) осуществляется барботажем газа через жидкость, а, как известно, в барботажных аппаратах удельная поверхность контакта фаз лежит в пределах 100 500 м²/м³ (Рамм Р.М. Абсорбция газов: М. Химия, 1976, с. 502).

В известном устройстве (авт. свид. СССР N 1221468) осуществляется диспергирование жидкости в газе, при этом практически невозможно получить удельную поверхность контакта фаз более 10 м²/м³ даже при очень высоких энергетических затратах (Грин Х. Лейн В. Аэрозоли-пыли, дымы и туманы: Л. Химия, 1969).

Во вращающемся барботажном слое, реализованном в предлагаемом способе и устройстве, измеренные значения удельной поверхности контакта фаз достигают 2440 м²/м³ (Расчет тепломассообмена в энергетических процессах: Сб. науч. трудов /Под ред. А.П. Бурдукова. Новосибирск: ИТФ СО АН СССР, 1981, с. 54), что на порядок больше, чем в известном.

Приблизительно во столько же раз можно ожидать увеличение эффективности.

Заявленная группа изобретений соответствует требованию единства изобретения: один из заявляемых объектов (устройство) предназначен для осуществления другого (способа), при этом оба объекта заявленной группы изобретений направлены на решение одной и той же задачи с получением единого технического результата.

Проведенный заявителем анализ уровня техники, включающий поиск по патентным и научно-техническим источникам информации и выявление источников, содержащих сведения об аналогах заявленной группы изобретений как для объекта-способа, так и для объекта-устройства, позволяют утверждать, что заявляемые решения соответствуют требованию "новизна" и "изобретательский уровень".

На фиг. 1 изображена схема устройства для санитарно-гигиенической обработки воздуха в заявленной группе изобретений; на фиг. 2. сечение A-A на фиг. 1.

Сведения, подтверждающие возможность осуществления каждого из объектов заявленной группы изобретений с получением вышеуказанного технического результата, заключаются в следующем.

Устройство содержит корпус 1, в дне 2 которого выполнены центральное отверстие 3 и патрубок 4. К дну прикреплен воздухозаборник 5, выполненный в виде спирали Архимеда и установленный горизонтально. Внутри воздухозаборника 5 по окружности установлены направляющие лопатки 6. Под воздухозаборником 5 расположен резервуар 7, заполненный дезинфицирующей жидкостью 8 и сообщенный с воздухозаборником 5 патрубком 9, расположенным по оси корпуса. Внутри корпуса в верхней части установлен вентилятор 10. Под всасывающим отверстием 11 промежуточной стенки 12 вентилятора установлен брызгоотделяющий диск 13. Колесо вентилятора соединено с электродвигателем 14.

Устройство работает следующим образом.

В резервуар 7 заливают дезинфицирующую жидкость. Включают двигатель 14 и вентилятор 10 начинает прокачивать воздух через устройство. Обрабатываемый воздух засасывается через воздухозаборник 5, закручивается по спирали и, проходя между лопатками 6, приобретает вращательное движение. Под действием существующего перепада давлений в центре воздухозаборника 5 и в резервуаре 7 жидкость по патрубку 9 поступает в воздухозаборник 5, где раскручивается вращающимся воздухом и центробежными силами отбрасывается к лопаткам 6. Воздух, выходя из щелей, образованных лопатками, в виде плоских струй диспергируется в жидкости. В результате аэродинамического взаимодействия между воздухом и жидкостью и под действием центробежных сил на внутренней поверхности, ограниченной лопатками, формируется устойчивый кольцевой вращающийся слой пены, в котором частицы, являющиеся носителями микроорганизмов, эффективно осаждаются в жидкость. Очищенный воздух, выходя через отверстие 3, уносит часть жидкости в виде капель, которые осаждаются далее при ударе на брызгоотделяющем диске 13. С диска 13 жидкость стекает на дно аппарата и через патрубок 4 возвращается в резервуар 7. Обработанный воздух, освобожденный от капель жидкости, проходит через отверстие 11 и выбрасывается вентилятором 10 из устройства. Жидкость в резервуаре периодически заменяют.

Таким образом, вышеизложенные сведения свидетельствуют о выполнении при использовании каждого из объектов заявленной группы изобретений следующей совокупности условий:
средство, воплощающее каждый из объектов заявленной группы изобретений при их осуществлении, предназначено для использования в медицине, сельском хозяйстве, быту для обеззараживания и улучшения санитарно-гигиенических свойств воздуха в помещениях медицинских учреждений, в животноводческих, производственных и жилых помещениях;
для заявленного изобретения в том виде, как оно охарактеризовано в формуле изобретения, подтверждена возможность его осуществления с помощью описанных в заявке средств и методов;
средство, воплощающее заявленное изобретение при его осуществлении, способно обеспечить достижение усматриваемого заявителем технического результата.

Следовательно, заявленная группа изобретений соответствует требованию "промышленная применимость".

Использование: способ санитарно-гигиенической обработки воздуха и устройство для его осуществления могут быть использованы для обеззараживания и улучшения санитарно-гигиенических свойств воздуха помещений медицинских учреждений, в животноводческих, производственных и жилых помещениях. Сущность изобретения: при обеззараживания помещений очищаемый воздух после диспергирования в дезинфицирующей жидкости, например путем пропускания его в жидкость через щели или отверстия, приводят во вращение. Устройство для санитарно-гигиенической очистки воздуха содержит корпус с резервуаром для дезинфицирующей жидкости и воздухозаборник, сообщенный с резервуаром. Воздухозаборник выполнен в виде спирали Архимеда. Внутри воздухозаборника по окружности установлены направляющие лопатки, а в центре днища расположен патрубок, введенный в резервуар с жидкостью. Полость над воздухозаборником сообщена с резервуаром жидкости дополнительным патрубком. В верхней части корпуса установлен вентилятор, под всасывающим отверстием которого расположен брызгоотделительный диск. Корпус в верхней части выполнен открытым. 2 с.п. ф-лы, 2 ил.

1. Способ санитарно-гигиенической обработки воздуха, включающий диспергирование очищаемого воздуха в дезинфицирующей жидкости, отличающийся тем, что дезинфицирующую жидкость с диспергированием в ней воздухом приводят во вращение. 2. Устройство для санитарно-гигиенической обработки воздуха, содержащее корпус с брызгоотделителем, размещенный под его выпускным каналом, с воздухозаборником и приводом с вентилятором и резервуар для дезинфицирующей жидкости, отличающееся тем, что воздухозаборник размещен между корпусом и резервуаром и выполнен в виде спирали Архимеда, с внутренними направляющими лопатками и центральным патрубком в его днище для погружения в дезинфицирующую жидкость, при этом брызгоотделитель выполнен в виде диска, а выпускной канал образован посредством отверстия, выполненного в промежуточной стенке, под которым размещен привод вентилятора с выходом для обработанного воздуха, выполненного в верхней части, причем корпус снабжен дополнительным патрубком, размещенным в его донной части для сообщения с резервуаром.