ФИЛЬТРУЮЩЕЕ ОГРАЖДЕНИЕ
FILTERING GUARD

Изобретение относится к области строительства сооружений специального назначения и может быть использовано для оборудования усадьб, дачных и сельских участков, а также в качестве устройства отделения жилых зон от промышленных зон и транспортных коммуникаций. Кроме того, изобретение может быть использовано в местах, где необходимо огородить защищаемую зону от проникновения в нее аэрозольных загрязнений, включая туманы: решетки на окна зданий, решетки на входе в систему вентиляции, автомобильные дороги, аэропорты и пр.
Известна ограда, описание которой представлено в патенте РФ на изобретение №2035576. Известная ограда включает в себя секции в виде четырехугольных трубчатых рам с жестко прикрепленным к ним сетчатым заполнением. Устройство снабжено специальными приспособлениями, с помощью которых обеспечивается удобный быстрый монтаж ограды в любом удобном месте. Известная ограда обеспечивает формирование непреодолимого барьера для птиц и позволяет разместить птиц в летнем лагере. Воздух проходит через известную ограду практически без препятствий, и содержащиеся в воздухе различные аэрозольные загрязнения поступают на загороженную территорию.
Известна сборно-разборная ограда, содержащая установленные на основаниях панели, выполненные заодно со стойками, имеющими выступающие относительно нижних кромок панелей концы. Основания снабжены средствами крепления панелей и закрывают проемы под нижними кромками панелей между концами их стоек. См. патент 2366787 RU. Данная ограда является препятствием для свободного продвижения воздушных масс. Вместе с тем, как известно, воздушный поток огибает стоящее перед ним препятствие и далее натекает на огороженную территорию, принося на нее весь имеющийся в составе воздушного потока спектр аэрозольного загрязнения.
Наиболее близким техническим решение к заявляемому является ограда, описание которой представлено в патенте №2068924 RU. Известное устройства включает в себя закрепленные в грунте П-образные стойки, выполненные из труб или стержней. К стойкам прикреплены в плоскости стоек горизонтальные проволоки с заполнением из сеток. Известное изобретение решает задачу снижения материалоемкости. Однако, как и вышеописанные технические решения, известное техническое решение не обеспечивает изоляцию ограждаемого пространства от попадания на него аэрозольного загрязнения из прилегающих промышленных зон или транспортных магистралей, а также тумана на автомагистрали, в аэропорты и пр.
Целью предлагаемого изобретения является защита ограждаемого пространства от проникновения в него содержащегося во внешнем окружающем пространстве воздуха аэрозольного загрязнения.
Для достижения заявленной цели в известном ограждении, содержащем установленные с зазором между собой по периметру выполненные в виде цилиндрических конструкций стойки и установленную также по периметру сетку, сетка выполнена из электропроводного материала, заземлена и установлена с зазором относительно стоек, а стойки выполнены в виде цилиндрических конденсаторов, внутренняя поверхность которых заземлена, а наружная поверхность соединена с источником электрического питания;
наружная поверхность стоек покрыта электроизоляционным материалом;
фильтрующее ограждение снабжено дополнительной заземленной сеткой, установленной по периметру с противоположной от сетки стороны относительно стоек;
фильтрующее ограждение снабжено электропроводными сетчатыми перемычками, соединяющими между собой основную и дополнительную сетку в средней части промежутка между стойками;
сетка выполнена в виде окружающей стойку сотовой конструкции.
Конструкция предложенного фильтрующего ограждения обеспечивает формирование на поверхностях стоек электрического заряда, который создает вокруг каждой стойки неоднородное электрическое поле, замыкающегося на заземленные электропроводные сетки. Содержащиеся в проходящем через ячейки сеток воздухе аэрозольные частицы неоднородным электрическим полем увлекаются в сторону увеличения его градиента, т.е. к поверхности стоек. В результате, из проходящего через ограду воздуха будут сепарироваться аэрозольные частицы, и на огороженную предложенной конструкции оградой территорию будет поступать очищенный от аэрозолей воздух. Как известно, (см., например, http://www.power-center.ru/index_page_39.html) в домах, расположенных рядом с большой дорогой (до 10 м), жители болеют раком в 3-4 раза чаще, чем в домах, удаленных от дороги на расстояние 50 м. Использование предлагаемого ограждения позволит снизить вероятность аэрозольного загрязнения на огороженной территории.
На фиг.1 представлена схема предлагаемой конструкции фильтрующего ограждения. На фиг.2 представлен вид сверху варианта изготовления конструкции с сеткой в виде сот. Фильтрующее ограждение включает в себя установленные с определенным шагом Δ стойки 1, которые выполнены в виде цилиндрических конструкций, например труб. Стойки выполнены в виде цилиндрического конденсатора. Одна из пластин конденсатора, поверхность конструкции стойки 2 заземлена и на нее нанесен слой диэлектрического материала 3, поверх которого нанесен слой электропроводного материала 4, соединенный с источником электрического питания 5. Поверх слоя электропроводного материала 4 может быть нанесен слой электроизоляционного материала (на фиг.1 не показан). С зазором δ относительно стоек 1 с обоих сторон установлена заземленная электропроводная сетка 7, которая соединена электропроводными сетчатыми перемычками 8 в средней части промежутка между стойками 1. Высота сетки определяется в зависимости от конструкции ограждения и может устанавливаться практически по всей высоте стоек. При необходимости повышения степени очистки воздуха может быть установлено несколько рядов стоек, сетка в таком случае устанавливается не просто с двух сторон, а устанавливается в виде сотовой конструкции, окружающей каждую стойку вокруг по всей ее высоте (фиг.2).
Предлагаемое устройство работает следующим образом.
При подаче напряжения от источника электрического питания 5 на слой электропроводного материала 4 на его поверхности накопится электрически заряд. Электрический заряд в окружающем его пространстве формирует неоднородное электрическое поле, значение которого пропорционально величине заряда и обратно пропорционально квадрату расстояния от электрода. Электрическое поле индуцирует на поверхности аэрозольных частиц электрический дипольный момент. Аэрозольные частицы вследствие индуцированного дипольного момента втягиваются неоднородным электрическим полем в сторону увеличения его градиента, т.е. к стойке 1. Неэлектропроводные частицы притягиваются к поверхности стоек. Притягиваются к поверхности стоек и электропроводные аэрозольные частицы, в том числе и капельки тумана, в случае, когда наружная поверхность стоек покрыта электроизоляционным материалом. Когда слой электропроводного материала 4 не покрыт электроизоляционным материалом, электропроводные частицы при контакте с электропроводным материалом 4 получают электрический заряд и энергией электрического поля отталкиваются к заземленной электропроводной сетке 7. Данный механизм хорошо работает при рассеивании тумана. Организуется разнонаправленное движение капель, к поверхности стоек и от нее, что увеличивает вероятность столкновения капель, их коагуляцию и гравитационное выпадение. Мелкие же капельки, достигшие поверхности заземленной сетки, за счет сил поверхностного натяжения (смачивания) собираются на поверхности заземленной сетки, укрупняются и под действием гравитационных сил опускаются по поверхности сетки 7 вниз. Твердые же аэрозоли, отдав заземленной поверхности сетки свой электрический заряд, опять становятся нейтральными и могут быть увлечены неоднородным электрическим полем. Поэтому для сепарации электропроводных аэрозольных частиц желательно наружную поверхность стоек 4 покрывать электроизоляционным материалом (не показано). Таким образом, предложенная конструкция устройства собирает из окружающего электрод пространства аэрозоли.
Значение накопленного на слое электропроводного материала 4 электрического заряда определяется напряжением источника и емкостью электрода.
где С - емкость электрода; U - подаваемое на электрод напряжение.
Значение электрического поля Е, в предположении, что диэлектрическая проницаемость воздуха равна единице, определяется известным соотношением
0
где ε - диэлектрическая постоянная;
r - расстояние от оси цилиндрической поверхности.
1
2
е
Для обычной цилиндрической поверхности длиной L, радиусом R, установленной с зазором относительно заземленной сетки 7 (для наглядности и упрощения формул считает заземленную сетку 7 выполненной в виде цилиндрической поверхности) радиусом R, значение емкости С определяется выражением [Демирчан К.С., Нейман Л.Р., Коровкин Н.В., Чечурин В.Л. Теоретические основы электротехники, издание 4, том 4, М. 2004]
Так как поверхность стоек цилиндрическая, формируемое электрическим зарядом поле будет неоднородным с градиентом в сторону стоек. Установленные с зазором относительно стоек 1 заземленные сетки обеспечивают формирование электрического поля вокруг всей поверхности стоек и, кроме того, обеспечивают электробезопасность конструкции, исключают неконтролируемый доступ к электрически заряженным поверхностям стоек. Для увеличения электрической безопасности стойки могут быть покрыты слоем электроизоляционного материала с невысоким значением диэлектрической проницаемости.
Установка дополнительной заземленной сетки по периметру с противоположной от сетки стороны позволяет увеличить объем пространства, заполненного неоднородным электрическим полем, и повысить эффективность улавливания аэрозольных частиц. Аналогичную задачу выполняют также и электропроводные сетчатые перемычки, соединяющие между собой основную и дополнительную сетку в средней части промежутка между стойками. Наиболее эффективно окружить каждую стойку сеткой, выполненной в виде окружающей стойку сотовой конструкции, и установить несколько рядов стоек. Такое конструктивное решение позволяет во всем пространстве установленной изгороди сформировать неоднородные электрические поля и обеспечить сколь угодно высокую степень очистки проходящего газового потока от аэрозолей.
Предлагаемая конструкция устанавливается поперек проходящего газового потока. Газ (воздух) беспрепятственно проходит через ячейки электропроводной сетки, а содержавшиеся в нем аэрозольные частицы неоднородным электрическим полем сепарируются от потока.
Таким образом, предлагаемое техническое решение позволяет обеспечить сепарацию аэрозолей из проходящего газового потока и защитить ограждаемое пространство от проникновения в него содержащегося во внешнем окружающем пространстве воздуха аэрозольного загрязнения.