РАСПЫЛИТЕЛЬ АЭРОЗОЛЬНЫЙ ИГОЛЬЧАТЫЙ МАКСИМЦА ДЛЯ ПРОМЫШЛЕННОЙ ДЕЗИНФЕКЦИИ
MAXIMETS' AEROSOL NEEDLE-TYPE SPRAYER FOR INDUSTRIAL DISINFECTION

Изобретение может быть использовано для аэрозольной дезинфекции объектов по производству, переработке, хранению и транспортировке сельскохозяйственной и пищевой продукции (в том числе в присутствии животных и продукции), дезинфекции сырья, кормов, полуфабрикатов и готовой продукции на стадиях ее производства, переработки, хранения и транспортировки, аэрозольной вакцинации и антибиотикотерапии животных и поддержания микроклимата в помещениях объектов ветеринарного надзора, теплицах и хранилищах.
Термины и определения. Понятие промышленной дезинфекции. Дезинфекция является составным элементом системы биологической защиты объектов здравоохранения и ветеринарного надзора от инфекционных заболеваний человека и животных и относится к методам неспецифической защиты. Система биологической защиты дополнительно включает средства специальной защиты, к которым относятся средства профилактики и лечения инфекционных заболеваний - вакцины, сыворотки и антибиотики. В отдельных случаях дезинфекция становится единственным элементом системы защиты от инфекций. Это происходит в случаях:
- отсутствия эффективных средств вакцинопрофилактики и лечения известных инфекционных заболеваний;
- адаптации известных возбудителей к антибиотикам;
- появления ранее неизвестных возбудителей инфекций или мутированных штаммов возбудителей (например, птичьего гриппа, атипичной пневмонии, бешенства коров, цирковирусных инфекции животных, инфекций неизвестной этиологии человека и животных).
Промышленная дезинфекция отличается рядом особенностей. В частности, ее функции выходят за рамки биологической защиты только от возбудителей инфекционных заболеваний. Так, промышленная дезинфекция дополнительно является средством защиты скоропортящейся продукции от гнилостных и токсинобразующих микроорганизмов, а также посторонней микрофлоры производства.
В данном контексте промышленная дезинфекция трактуется как уничтожение патогенной и посторонней микрофлоры на всех стадиях и объектах промышленного производства, хранения и транспортировки сельскохозяйственной продукции.
Объекты и назначение промышленной дезинфекции. Технологическая цепь промышленного производства продовольственной продукции включает следующие стадии и объекты:
1. Производства кормов для животных (комбикормовые заводы);
2. Выращивания животных и птицы (комплексы промышленного и племенного животноводства и пушных зверей);
3. Предприятия переработки и хранения сельскохозяйственной продукции (объекты пищевой промышленности, кожевенное и меховое производство, ферментное производство, промышленные холодильники и хранилища, зернохранилища),
4. Крупногабаритные транспортные средства (морские суда);
5. Производства, частично использующие продукцию растительного и животного происхождения (объекты парфюмерно-косметической, фармацевтической и текстильной промышленностей, биотехнологические производства).
Актуальность проблемы создания средств промышленной дезинфекции для перечисленных объектов и стадий производства обусловлена необходимостью:
- предотвращения инфекционных заболеваний на животноводческих комплексах и связанных с этим падежа, низких привесов и репродуктивности, надоев и яйценоскости;
- предотвращения потерь сырья, кормов и готовой продукции (далее продукции) при производстве, транспортировке и хранении от действия плесневых грибов и гнилостных бактерий;
- снижения качества продукции, связанных с действием токсинопродуцирующих грибов;
- обеспечения санитарных норм на предприятиях по наличию посторонней микрофлоры.
В табл.1 перечислены типовые особенности объектов промышленной дезинфекции и вытекающие из них требования к средствам и методам промышленной дезинфекции.
Таблица 1
Отличительные особенности объектов промышленной дезинфекции и вытекающие из них требования к средствам промышленной дезинфекции
Отличительные особенности объектов промышленной дезинфекции
Требования к средствам промышленной дезинфекции
Микробиологические. 1. Высокие исходный уровень микробной контаминации (до 1×10<sup>9</sup> клеток/см<sup>2</sup> поверхности (для сравнения: в здравоохранении и биотехнологических производствах - не более 1×10<sup>4</sup> клеток/см<sup>2</sup>)). 2. Наличие широкого спектра возбудителей и посторонней микрофлоры (вирусы, бактерии, споры, грибки) с исходной высокой устойчивостью (споры и грибы), а также приобретенной дезинфектанто- и антибиотикоустойчивостью (фенотипически и генетически измененные штаммы бактерий). 3. Формирование мест локализации, накопления, роста и образования адаптогенной микрофлоры в труднодоступных для обработки местах (фильтровентиляции высоких потолков, ниш между стенами зданий, оборудованием, коммуникациями и вентиляционными системами)
Эффективность в отношении устойчивых форм микроорганизмов при повышенных уровнях микробной контаминации и наличии труднодоступных мест локализации микрофлоры. Обеспечение равномерного распределения дезинфектанта по объему помещений и поверхностям.
Конструкционные. Большие объемы объектов обеззараживания: малые - 1000-2500 м<sup>3</sup> (цеха и хранилища); типовые - 5000-8000 м<sup>3</sup> (животноводческие и птицеводческие комплексы); большие - свыше 10000 м<sup>3 </sup>(грузоотсеки морских судов, элеваторы). Высота помещений предприятий и животноводческих комплексов составляет от 3-4 м, птицекомплексов 6-12 м, зернохранилищ и трюмов морских судов - 10-70 м.
Производительность. Дезинфекция объемов - от 1000 м<sup>3</sup> до 10000 м<sup>3</sup> и выше. Универсальность для различных по объемам объектов дезинфекции
Технологические. Непрерывность циклов производства животноводческих комплексов и большинства перерабатывающих предприятий (выращивания животных и птицы, хранения продукции, стадий производства пищевых предприятий и т.д.) и невозможность освобождения помещений для дезинфекции (по СниП текущая дезинфекция проводится в присутствии животных и указанных видов продукции)
Безопасность для человека, животных и продукции. Ограничения по массогабаритам. Универсальность для видов (заключительной и текущей) и объектов дезинфекции (помещения (в т.ч. в присутствии животных и продукции), оборудование, корма, сырье и готовая продукция)
Технологические (для животноводства) Обязательное требование ветеринарных служб к отсутствию стрессовых факторов
Отсутствие стрессовых факторов для животных
Архитектурные. Различия объектов по архитектурному построению и геометрии помещений на объекты с несколькими помещениями, совмещенными линейно (анфилады и галереи с общим коридором) и нелинейно (пищевые предприятия и животноводческие комплексы); единые помещения с вытянутой по горизонтали или вертикали конфигурацией; единое помещение со сравнительно близкими по размеру гранями
Универсальность для различных по архитектуре и геометрической конфигурации объектов
Эксплуатационные. Отсутствие на предприятиях штата сотрудников для специализированного обслуживания технических средств
Эксплуатационные.Отсутствие дополнительных специальных требований к обучению и квалификации обслуживающего персонала, простота в эксплуатации и обслуживании
Экономические. Ограниченный лимит средств, выделяемых на проведение дезинфекции
Экономические. Низкая стоимость средств и издержек на эксплуатацию и обслуживание. Низкое энергопотребление
Достигнутый уровень развития промышленной дезинфекции и техническое противоречие. Особенности объектов промышленной дезинфекции и наличие широкого круга обязательных требований к средствам ее проведения накладывают ряд ограничений на использование большинства технических средств дезинфекции. Фактически ни одно из известных технических средств не удовлетворяет в полной мере всем требованиям промышленной дезинфекции. Характер противоречия и закономерности в области технических средств промышленной дезинфекции приобрело то обстоятельство, что высокопроизводительные и эффективные средства, пригодные для обработки промышленных объектов, не могут быть использованы в присутствии животных и продукции, а также для ее обработки. И наоборот, - экологичные и безопасные средства - малопроизводительны, малоэффективны и имеют узкое назначение. В области промышленной дезинфекции решены проблемы заключительной обработки только отдельных стадий или ограниченного круга объектов обработки. Практически отсутствуют экологически чистые и нетоксичные средства и методы дезинфекции производственных помещений в присутствии животных и продукции, а также высокоэффективные и экологически чистые средства непосредственной обработки продукции.
Цель изобретения. Перечень вариантов решения задачи групп для выбора аналога изобретения. Целью изобретения являлось создание эффективного, высокопроизводительного, безопасного, экологически чистого и экономичного технического средства или системы дезинфекции, универсального для объектов и условий промышленного производства, переработки, хранения и транспортировки сельскохозяйственной и пищевой продукции, в том числе в присутствии животных, сырья, кормов и готовой продукции и ее непосредственной дезинфекции, а также удовлетворяющих требованиям к средствам промышленной дезинфекции по технологическим, эксплуатационным и экономическим показателям.
Выбор аналога осуществлялся по критериям и требованиям, сформулированным для средств промышленной дезинфекции (см. табл.1), на основании анализа:
- 1. Технических средств дезинфекции и их использования а) по новому назначению (промышленной дезинфекции) или б) в качестве аналога для изобретения нового средства или системы промышленной дезинфекции;
- 2. Устройств, не применяемых в дезинфекции и их использования а) по новому назначению или б) в качестве аналога.
Технические средства дезинфекции возможно классифицировать по характеру биоцидного воздействия и метода дезинфекции на 4 класса устройств:
- группа А) средства дезинфекции с физико-химическим биоцидным действием (автоклавы, сухожаровые шкафы, ультрафиолетовые лампы, генераторы проникающего излучения, токов высоких частот и др.);
- В) устройства для генерирования биоцидных газов и электрохимического преобразования веществ (озонаторы, электрохимические установки СТЭЛ, устройства и приспособления для термической и химической возгонки, газонаполненные баллоны);
- С) устройства для применения жидкостных дезинфектантов методом прямоструйного орошения (устройства формирования непрерывной струи жидкости высокого давления, "факела" крупнокапельного потока жидкости (моторизованные ранцевые распылители и опрыскиватели, устройства с выбросом жидкости под давлением, пневматические и вентиляторные распылители с электроприводом и др.);
- D) устройства для применения жидкостных дезинфектантов методом высокодисперсного аэрозолирования (горячего (термогенераторы) и холодного (центробежные и пневматические форсунки и др.)).
Задача решена путем изобретения технического средства для применения жидкостных дензинфектантов методом пневматического холодного высокодисперсного аэрозолирования на основе аналога - технического устройства, не применяемого в дезинфекции (вариант (2б)).
Анализ вариантов решения задачи и выбор аналога изобретения. Вариант решения (1а) для групп А и В. Использование групп технических средств дезинфекции А и В по новому назначению (для промышленной дезинфекции) практически невозможно из-за невозможности использования средств в присутствии животных, противоречия требованиям к средствам промышленной дезинфекции по производительности, безопасности и универсальности. Устройства имеют узкоспециализированное назначение в связи со сложностями конструкции, высоким энергопотреблением, токсическими и повреждающими свойствами физико-химических факторов, озона и электрохимических растворов. Так, например, устройства, генерирующие проникающие излучения, применяются для стерилизации упакованных и одноразовых материалов, автоклавы - для стерилизации лабораторной посуды, материалов и отходов, озонаторы для дезинфекции бассейнов, сточных вод (реже замкнутых объемов, но со значительными ограничениями в связи с токсичностью озона), ультрафиолетовые лампы - для санации воздуха операционных помещений и обработки воды.
Для решения задачи дезинфекции в присутствии животных нетоксичными препаратами сформировалась группа методов с использованием растительных веществ (например, аллилгорчичное масло, пихтовое и/или мятное масло и др.) методами термической возгонки (RU 2169012 С1, Кл. A61L 2/00, 2/18, 20.06.2001; RU 2141846 С1, Кл. A61L 9/00, 9/02, 27.11.99). Однако недостатками этих препаратов является отсутствие спороцидной и фунгицидной активности. Они классифицируются главным образом в качестве средств бактериостатического (останавливающего и предотвращающего размножение микроорганизмов) действия, а также дезодорантов. Все препараты на основе растительных веществ как дезинфектанты рассматриваются в отношении ограниченного круга малоустойчивых микроорганизмов (Дезинфицирующие средства. Справочник. - М., 2004 г.).
Вариант решения (1б) для групп А и В. Изобретение новых технических средств промышленной дезинфекции на основе аналогов двух первых классов устройств нецелесообразно в связи с высокой опасностью физико-химических воздействий, озона и электрохимических хлорсодержащих растворов на человека и животных, неизбежным техническим усложнением конструкции для реализации защиты, увеличением энергопотребления. Любые вновь созданные средства на основе физико-химических воздействий могут применяться только в отсутствие животных и для отдельных видов продукции с существенными ограничениями. Так, для применения озона неизбежны проблема герметизации промышленных помещений, контроля содержания озона в помещениях после обработки, его выраженного коррозионного действия (при соединении с влагой) на изоляцию электропроводок и оборудование. Для электрохимически активированных растворов с генерацией хлорсодержащих соединений характерна выраженная коррозионная активность, токсичность в отношении животных и человека, а также характерное свойство хлорсодержащих препаратов к взаимодействию с органическими веществами с образованием супертоксикантов - диоксинов и хлорированных углеводородов.
Вариант решения (1а) и (1б) для группы С. Устройства для прямоструйного орошения широко применяются в различных областях промышленности по различному назначению (окраска, поливка и опрыскивание посевов, мойка, дезинсекция, дегазация), в том числе и для дезинфекции промышленных и непромышленных объектов.
Указанные устройства являются основными техническими средствами для традиционных сфер дезинфекции (здравоохранения) и оптимальны для дезинфекции сильнозагрязненных наружных и внутренних поверхностей небольших помещений, оборудования и транспортных средств. Это связано с формированием узконаправленной неразрывной струи или крупнокапельного "факела" дезинфектанта с высокой способностью к механической очистке поверхностей и удалению различных загрязнений и микроорганизмов (механической деконтаминации поверхностей), а также мобильностью устройств.
Большинство ранцевых опрыскивателей и распылителей формируют поток с "факелом" частиц жидкости до 3-5 метров, а распылители с высокоскоростным вентилятором или центробежным - до 1-3 м. К достоинствам опрыскивателей следует отнести возможность распыления термолабильных дезинфектантов (например, наиболее экологически чистых дезинфектантов на основе перекиси водорода, которая разлагается в термопотоке, а также целого класса высокоэффетивных дезинфектантов на основе этилового и изопропилового спирта, использование которых требуется в ряде случаев (низкие температуры обработки, гидрофобность поверхностей обработки и др.)). Однако полноценная и эффективная дезинфекция крупномасштабных объектов методом прямоструйного распыления невозможна из-за затруднений доступа к отдельным поверхностям и местам локализации микроорганизмов, лежащих вне пределов досягаемости "факела" жидкости (потолки и верхние ярусы стен, фильтровентиляцию промышленных цехов и животноводческих комплексов, поверхности оборудования, не попадающие в зону действия факела и т.д.).
Проблема дезинфекции животноводческих комплексов зданий и прилегающей к ним территории решается применением специальных дезинфекционных установок повышенной производительности (ДУК), предназначенных для разбрызгивания препаратов из цистерны. Использование из цистерн эффективных дезинфекционных средств позволяет эффективно решать проблемы обработки доступных для поливки поверхностей помещений и прилегающей территории, а также обработки транспортных средств. Для решения этих задач создаются новые машины (RU №2099088 С1, Кл. 7 A61L 2/00, 20.12.97).
Однако указанные высокопроизводительные промышленные дезинфекционные установки не могут применяться внутри большинства производственных помещений из-за массогабаритных характеристик, а также для дезинфекции в присутствии животных и продукции.
Создание новых средств промышленной дезинфекции на основе аналогов средств прямоструйного орошения представляется нецелесообразным из-за принципиального несоответствия этого метода требованиям к дезинфекции в замкнутых объемах и труднодоступных местах.
Вариант решения (1a) и (1б) для группы D. Устройства высокодисперсного аэрозолирования широко представлены различными конструкциями как горячего (термогенераторы аэрозолей, электростатические аэрозольные устройства), так и холодного диспергирования (центробежные и пневматические форсунки). Они применяются по различному назначению как для отдельных областей промышленной дезинфекции, так и по иному назначению (форсунки двигателей внутреннего сгорания печей котельных, устройства для получения парогазовых смесей в отопительных системах и химической промышленности, центробежных высокодисперсных распылителей для лиофильной сушки биопрепаратов, смешивания газов и жидкостей, аэрирования, дезодорации, поддержания микроклимата и др.).
Для объемной промышленной дезинфекции животноводческих комплексов предназначены машины на базе авиационного двигателя "АИСТ". Они используются для термической возгонки формальдегида, генерирования высокотемпературной струи выхлопных газов и термической дезинфекции (RU №2205031 С2, Кл. 7 A61L 2/06, 27.05.2003). Сочетание высокой производительности с высокой антимикробной активностью формальдегида позволяет в целом решить проблемы заключительной дезинфекции зданий по промышленному выращиванию животных и птицы.
Однако машины с авиационным двигателем не применимы в замкнутых объемах из-за токсичности выхлопов и выжигания кислорода, а также в присутствии животных и продукции, а также непосредственно для ее обработки. Те же факторы препятствуют использованию малогабаритных и переносных термогенераторов в присутствии животных и продукции.
Альтернативой дезинфекционным машинам и термогенераторам для промышленной дезинфекции внутри помещений являются методы химической и термической возгонки формальдегида. Однако все методы с использованием формальдегида из-за его токсичности и адсорбции на поверхностях не применимы для текущей дезинфекции в присутствии животных и продукции. Из-за высокой токсичности использование формальдегида для заключительной дезинфекции сокращается, а за рубежом использование формальдегида и его аналога - глютарового альдегида для дезинфекции запрещено.
Как было сказано выше, нетоксичные препараты на основе растительных веществ и их использование методами термической возгонки не могут рассматриваться в качестве универсального метода промышленной дезинфекции.
Среди известных групп химических соединений практически единственной альтернативой альдегидам по обеззараживающей эффективности являются перекисьсодержащие препараты. Кроме того, перекисьсодержащие дезинфектанты выгодно отличаются от прочих обеззараживающих средств по экологичности и отсутствию токсических остатков на поверхности, что делает их перспективными как дезинфектантов для обработки в присутствии животных и продукции и собственно средств дезинфекции продукции. Отдельные недостатки перекисных препаратов (низкая биоцидная активность в отношении отдельных устойчивых видов микроорганизмов и адаптировавшейся микрофлоры, а также в условиях повышенной контаминации объектов, высокая коррозионная активность в отношении конструкционных материалов производственного оборудования, КИПиА, токсичность) решены путем создания новых перекисьсодержащих "векторных" дезинфектантов (RU №2061497, Кл. 6 A61L 2/16 C1, 10.06.96; RU №2061498, Кл. 6 A61L 2/16 C1, 10.06.96; RU №2061499, Кл. 6 A61L 2/16 C1, 10.06.96).
В то же время недостатком перекисных дезинфектантов, ограничивающих области их применения в промышленности, является термолабильность. Это исключает их применение наиболее высокопроизводительными техническими средствами - термогенераторами, а также методами химической возгонки. Перекисьсодержащие препараты применяются только так называемыми "холодными" методами распыления или диспергирования, которые отличаются сравнительно низкой производительностью или не удовлетворяют требованиям по дисперсности растворов. Среди таких устройств выделяются центробежные распылители, используемые для применения электролитных растворов в здравоохранении и животноводстве, генерирующие аэрозоли в диапазоне дисперсности 5-100 мкм (RU №2241491 C1, 7 A61L 2/03, 2/22, 9/14, 10.12.2004). Следует отметить, что в указанный диапазон попадает аэрозоль с характеристиками, отимальными для дезинфекции, т.е. с дисперсностью 5-25 мкм (Лярский П.П., Цетлин В.М. Дезинфекция аэрозолями. - М., 1981).
Указанное устройство в сочетании с применением перекисьсодержащих препаратов представлялось перспективным для использования по новому назначению (использованию из него перекисьсодержащих препаратов взамен токсичным хлорсодержащим с последующим расширением области использования) в составе технической системы из нескольких устройств, а также рассмотрения в качестве аналога для создания более высокопроизводительного устройства для дезинфекции крупномасштабных объектов. Все перечисленные варианты решений теоретически и практически возможны. Однако создаваемые средства по стоимости и энергопотреблению малоприменимы для широкого внедрения в области промышленной дезинфекции.
3
3
Расчет величин производительности показал, что для достижения дезинфекционного эффекта в условиях повышенного уровня контаминации и устойчивости микроорганизмов, характерных для промышленных и животноводческих объектов, необходим расход высокодисперсного аэрозоля до 100 мл/м. Это означает, что для помещения с объемом 1000 м необходимо за минимально возможное время или приемлемое время (не более 30 мин в связи с оседанием аэрозоля) диспергировать 100 л раствора дезинфектанта. С учетом производительности промышленных образцов центробежных распылителей (установки СТЭЛ-ТУМАН с производительностью 0,5 л/мин (Методические рекомендации по применению аэрозольного комплекса «СТЭЛ-ТУМАН» для дезинфекции помещений. - С.-Петербург, 2001)) для указанных целей необходимо собрать систему из не менее 6 установок. Стоимость одной установки на коммерческом рынке составляет от 4,5 до 5,5 тыс. $, т.е. суммарная стоимость технической системы промышленной дезинфекции на основе комплекта центробежных диспергаторов без учета дополнительных затрат на техническую оснастку системы и энергопотребление составляет как минимум 25 тыс. $.
Возможность создания единого технического средства с повышенной производительностью для целей промышленной дезинфекции на современном уровне развития элементной базы представляется проблематичной в связи с увеличением опасности применения и повышения вероятности отрыва высокооборотистого диска, необходимости дополнительной защиты, неизбежного возрастания стоимости установки, увеличения энергопотребления.
Решение задачи. В качестве ближайшего прототипа выбрано устройство, не применяемое для целей дезинфекции - ДИСКОВЫЙ ИНЖЕКТОРНЫЙ СМЕСИТЕЛЬ (RU №2110320 С1, Кл. 6 B01F 5/04., 10.05.98).
Указанное устройство относится к струйным смесителям, а именно к инжекторам для смешения пара с жидкостью, и может быть использовано для быстрого разогрева жидкости в емкостях взамен барботажных устройств для конденсации воды в контейменте системы локализации аварий на АЭС. Одним из аналогов смесителя является устройство для аэрации жидкости с камерами, образованными терелками и расположенными внутри горизонтальными дисками. При этом тарелки и диски образуют щелевое сопло. Ближайшим аналогом дискового инжекторного смесителя является устройство для смешивания, содержащее верхний и нижний диски, камеру смешения, паровой патрубок и канал для подвода жидкости. Предложенное устройство по сравнению с его аналогами обеспечивает возможность смешения в широком диапазоне производительности, более компактно и технологично. Расширение диапазона производительности достигается использованием внутри смесителя дискового конусообразного обтекателя с выступами, обеспечивающего инжектирование воды с нижнего осевого отверстия с последующим ее смешиванием с паром в смесительной камере. Устройство запатентовано в 4 вариантах, различающихся конструкциями каналов и патрубков подачи жидкости и пара. Подача жидкости возможна как по эжекторному, так и принудительному принципу. Зазоры между выходными щелевыми отверстиями дисков определяются толщиной мерных прокладок.
Для создания технического средства промышленной дезинфекции использовался дисковый принцип камер подачи дисперсной среды и дисперсной фазы, обеспечивающий в дальнейшем:
- равномерное и разнонаправленное аэрозолирование дезинфектанта как в горизонтальной, так и вертикальной плоскостях;
- компактность и технологичность применения и изготовления устройства, простоту в обслуживании и надежность в эксплуатации, простоту объединения в технические системы;
- возможность как эжекторного, так и принудительного принципа подачи дисперсной фазы;
- универсальность крепления подводящих жидкостных линий - как через штуцер эжекторного втягивания жидкости из емкости, так и через патрубок принудительной подачи дезинфектанта из централизованной емкости.
Изменения конструкции определялись необходимостью:
- получения оптимальной фиксированной дисперсности аэрозоля (5-25 мкм);
- максимальным содержанием указанной фракции в общем количестве диспергируемой жидкости;
- направленности выброса жидкости в зависимости от крепления (стационарного потолочного и настенного и мобильного на канистрах);
- угла выброса жидкости от в зависимости от архитектурных и геометрических размеров объектов и их удлиненности по горизонтали или вертикали;
- обеспечения повышенной производительности по высокодисперсному аэрозолю при минимально возможных расходах воздуха и энергопотреблении при использовании стандартных промышленных компрессоров с минимально необходимой производительностью, энергопотреблением и стоимостью.
Оптимизация геометрических размеров основных элементов устройства проводилась в 2 этапа. На первом из них в результате многофакторного эксперимента и использования импакторно-щелевого пробоотборника аэрозолей установлена зависимость показателей дисперсности, коэффициента (доли) полезной фракции и производительности центробежных распылителей и пневматических форсунок по жидкости от скорости вращения, давления и расхода воздуха, размеров каналов подачи жидкости и воздуха, а также их соотношений. Установлено, что доля аэрозоля с фракцией 5-25 мкм для водных растворов с поверхностным натяжением и вязкостью, характерными для растворов дезинфектантов для центробежных диспергаторов при максимальных оборотах диска (24000 об/мин), составляет не более 35-50%, для пневмофорсунок доля полезной фракции аэрозоля варьируется в более широком интервале от 5 до 95% и зависит от ряда факторов.
На основании полученных результатов были изготовлены и испытаны экспериментальные образцы, выбран образец с фиксированными калиброванными размерами водяных и воздушных каналов применительно. В дальнейшем с положительным результатом проведены натурные испытания в условиях животноводческого комплекса и использования современных перекисьсодержащих препаратов.
Предлагаемые устройства по сравнению с аналогами обеспечивают возможность получения аэрозоля жидкости в оптимальном для объемной дезинфекции крупномасштабных объектов диапазоне дисперсности 5-25 мкм и с максимальным коэффициентом указанной полезной фракции (от 60-85 при эжекторном способе подвода жидкости и использования водных растворов дезинфектантов до 95% при принудительном подводе спиртосодержащих дезинфектантов). При этом конструкция диспергатора адаптирована к промышленным компрессорам малой производительности, энергопотребления и низкой ценовой категории и обеспечивает равномерное горизонтальное диспергирование дезинфектанта по круговому или сегментному контуру для различных вариантов использования и крепления в стационарном, мобильном, потолочном, настенном креплении и на канистрах, а также при наличии препятствий в непосредственной близости от места диспергирования (например, бетонных балок и столбов, характерных для животноводческих помещений). Устройства реализованы в двух вариантах, обеспечивающих формирование распределения аэрозоля равномерно в горизонтальной плоскости, что оптимально для объектов с низкими потолками, и вертикальной плоскости с угловым, расходящимся вверх факелом аэрозоля, оптимальным для объектов дезинфекции, удлиненных по вертикали. Конструкционное исполнение каждого из вариантов распылителей обеспечивает их закрепление на крышках стандартных полиэтиленовых канистр и эжекторное поступление дезинфектанта из канистр, так и крепление на кронштейнах и принудительное поступление дезинфектанта из централизованной емкости.
Распылители обладают производительностью, обеспечивающей объемную дезинфекцию замкнутых промышленных различных по архитектурному построению и геометрической конфигурации объектов холодными высокодисперсными аэрозолями дезинфектантов, используют экологически чистый пневматический способ диспергирования, могут использоваться в качестве мобильного или стационарного технического средства дезинфекции или в составе технической системы. Диспергаторы универсальны для условий применения на различных стадиях и объектах производства, переработки, хранения и транспортировки сельскохозяйственной и пищевой продукции, в том числе в присутствии животных и продукции и ее непосредственной дезинфекции, а также удовлетворяют требованиям к средствам промышленной дезинфекции по технологическим, эксплуатационным и экономическим показателям (см. табл.1).
Указанный эффект достигается за счет того, что распылитель аэрозольный игольчатый горизонтальный, содержащий верхний и нижний с центральным резьбовым отверстием диски, снабжен расположенной между дисками жидкостной камерой с радиально расходящимися из нее в горизонтальной плоскости калиброванными жидкостными каналами, входящими в расположенные в одном из дисков соосно с ними калиброванные пазы, образующие с жидкостными каналами и поверхностью второго диска распылительные сопла с геометрическими размерами, обеспечивающими выброс расходящихся в горизонтальной плоскости факелов аэрозоля раствора дезинфектанта с оптимальной для объемной дезинфекции крупномасштабных промышленных объектов среднемедианной дисперсностью 5-25 мкм и долей указанной фракции в общем объеме жидкости до 95% при использовании промышленных компрессоров с минимально необходимой производительностью и энергопотреблением, а нижний диск имеет резьбовое соединение, обеспечивающее подключение как канала эжекторного забора жидкости из емкости, так и патрубка принудительного поступления дезинфектанта в жидкостную камеру.
Во втором варианте распылитель аэрозольный игольчатый угловой, содержащий верхний и нижний с центральным резьбовым отверстием диски, входящими один в другой и образующими при соединении воздушную и жидкостную камеры с радиально расходящимися из жидкостной камеры в наклонной плоскости калиброванными жидкостными каналами, входящими в расположенные в одном из дисков соосно с ними калиброванные пазы, образующие с жидкостными каналами и поверхностью нижнего диска распылительные сопла с геометрическими размерами, обеспечивающими выброс расходящегося по конусу вверх факела аэрозоля раствора дезинфектанта с оптимальной для объемной дезинфекции крупномасштабных промышленных объектов среднемедианной дисперсностью 5-25 мкм и долей указанной фракции в общем объеме жидкости до 95% при использовании промышленных компрессоров с минимально необходимой производительностью и энергопотреблением, а нижний диск имеет резьбовое соединение, обеспечивающее подключение линий как эжекторного забора жидкости из емкости, так и патрубка принудительного поступления дезинфектанта в жидкостную камеру.
По первому варианту (фиг.1) распылитель игольчатый горизонтальный состоит из верхнего 1 и нижнего 2 с центральным резьбовым отверстием дисков, стянутых между собой винтами 3 и образующих воздушную камеру А. Подвод сжатого воздуха в камеру осуществляется через верхнее отверстие, снабженное резьбой для присоединения штуцера или линии подачи воздуха. Жидкостная камера Б образуется нижним диском и крышкой 4, прикрепленной к верхней части нижнего диска креплением 5. От жидкостной камеры радиально расходятся в горизонтальной плоскости несколько калиброванных жидкостных каналов 6, скрепленных с верхней частью нижнего диска 2 и входящих в расположенные в диске 1 соосно с ними калиброванные пазы, образующие с жидкостными каналами и верхней горизонтальной поверхностью нижнего диска 2 распылительные сопла с диаметрами воздушного и жидкостного сопел сопел d1 и d2. Верхний и нижний диски имеют угловую фаску с углублением l, обеспечивающую различные углы расхождения факела аэрозоля. Жидкость в диспергатор подается через нижнее отверстие с присоединяемым к нему штуцером и гибким шлангом для эжектирования жидкости из канистры или патрубком и линией принудительной подачи дезраствора.
По второму варианту (фиг.2) распылитель игольчатый угловой состоит из верхнего 1 и нижнего 2 с центральным резьбовым отверстием дисков, стянутых между собой винтами 3 и образующих воздушную камеру А. Подвод сжатого воздуха в камеру осуществляется через верхнее отверстие, снабженное резьбой для присоединения штуцера или линии подачи воздуха. Жидкостная камера Б образуется верхним 1 и нижним 2 дисками с герметизирующей прокладкой 4, соединяемыми креплением 5. От жидкостной камеры радиально расходятся несколько калиброванных жидкостных каналов 6, скрепленных с нижней наклонной плоскостью крышки 1 и входящих в расположенные в диске 1 соосно с ними калиброванные пазы, образующие с жидкостными каналами и верхней наклонной поверхностью нижнего диска 2 распылительные сопла с диаметрами воздушного и жидкостного сопел d1 и d2. Верхний и нижний диски имеют угловую фаску и углубление l, обеспечивающую различные углы расхождения факела аэрозоля. Жидкость в диспергатор подается через нижнее отверстие с присоединяемым к нему штуцером и гибким шлангом для эжектирования жидкости из канистры или патрубком и линией принудительной подачи дезраствора.
3
Устройства в помещениях крепятся на кронштейнах, а также могут крепиться непосредственно на крышках емкостей с диспергуриемой жидкостью через отверстие крышки. Один диспергатор с 20 жидкостными каналами и компрессором производительностью 1000 л сжатого воздуха в минуту предназначен для аэрозольной бработки 1000 м помещения. При повышенных объемах помещения диспергаторы используются в составе технической системы с линейно или параллельно соединенными устройствами. При этом воздушная линия оборудуется клапанами с ручным или автоматическим управлением с пульта, снабженного таймерами включения-выключения электрических клапанов подачи воздуха.
В зависимости от производительности компрессора на объекте количество жидкостных каналов может варьироваться от 10 до 50. При этом в зависимости от места крепления диспергаторов (на потолке, на боковой стене помещения) сегмент диспергирования может изменяться от 360° (круговое распыление) до 30°.
Распылители могут снабжаться дополнительной оснасткой. На фото 1 представлен распылитель аэрозольный игольчатый горизонтальный в комплекте со штуцерами 2 и 3, переходником 4, фильтром очистки жидкости 5 и гибким каналом эжектирования жидкости 6.
На фото 2 и 3 представлены варианты крепления распылителей и способов подачи дезинфектанта - соответственно на переносной канистре с инжекционным принципом подачи дезинфектанта и стационарное крепление на кронштейнах с принудительным способом подачи жидкости.
На фото 4 представлен угловой распылитель в комплекте с электромагнитным клапаном подачи воздуха.
На фото 5 показан пульт управления диспергированием.
Учитывая то обстоятельство, что оптимальные параметры для аэрозольной вакцинации и антибиотикотерапии животных и объемной дезинфекции составляют 5-25 мкм, а также возможность использования диспергаторов в присутствии животных и высокую стойкость создаваемых туманов жидкости, устройства могут применяться в животноводстве по двойному назначению - для аэрозольной вакцинации и антибиотикотерапии животных, а в сельском хозяйстве, пищевой промышленности и теплицах для поддержания микроклимата (влажности) помещений.
Распылители являются составным элементом новой гибкой адаптированной системы промышленной дезинфекции, применение которой в условиях животноводческих помещений позволяет предотвратить эпидемию на животноводческих предприятиях, сократить инфекционный падеж животных, повысить привесы при одновременном сокращении расходов дезинфектантов и стоимости обработок, сокращении времени на дезинфекцию, повышении технологичности дезинфекции и сокращения доли ручного труда (до полного исключения при автоматизированном управлении).