УСТРОЙСТВО ОБЕЗЗАРАЖИВАНИЯ ВОЗДУХА

МКИ В ОЗС 3/14, В ОЗС 3/38
УСТРОЙСТВО ОБЕЗЗАРАЖИВАНИЯ ВОЗДУХА
Полезная модель касается санитарно-гигиенической обработки воздуха и может быть использована как самостоятельно, так и в составе систем обеспечения чистоты воздуха помещений и технологических систем.
В основу используемых устройств для санитарно-гигиенической обработки и очистки воздуха заложены принципы фильтрации с помощью специальных заменяемых фильтров выполненных на основе синтетических материалов с последующим воздействием коротковолнового ультрафиолетового излучения или озонированием воздушного потока.
Известны устройства для очистки и обеззараживания воздуха в составе корпуса с приемником загрязненного воздуха и выходным отверстием с устройством вытяжки, камеры ионизации с двумя коронирующими катодами и осадительным электродом в виде емкости, размещенной в нижней части корпуса (1 ).
Недостатком известного решения является низкая эффективность обеззараживания, образование озона за счет коронирующих разрядов и недостаточная производительность, связанная с высоким сопротивлением воздушному потоку.
Известно также устройство для электрофильтрации воздуха содержащее цилиндрический корпус с входным патрубком для запыленного воздуха снабженным завихрителем, и выходным для очищенного, цилиндрические осадительные электроды выполненные в виде решетки и установленные коаксиально с образованием кольцевых каналов, бункер для сбора пыли и коронирующим электродом, выполненным из отдельных элементов с остриями (2 ).
Недостатком известногоустройства является зависимость
обеззараживающей эффективности от влажности воздуха ( напряженность коронирующего разряда понижается при увеличении влажности), отсутствие дезодорирующего свойства вследствие недостаточного окисления газообразных продуктов жизнедеятельности, при этом, ионизация молекул недоокисленных продуктов и пылевых частиц при воздействии коронным разрядом может быть причиной аллергических реакций у предрасположенных к такому заболеванию людей.
Наиболее близким по технической сущности является облучатель бактерицидный настенный «ОБН 2x15-01, содержащий воздуховод ограниченного пространства, внутри которого закреплен ультрафиолетовый источник излучения и вентилятор ( 3 ).
Недостатком известного решения является его низкая эффективность обеззараживания и образование озона и диоксидов в воздухе в процессе эксплуатации устройства, что связано с использованием источников ультрафиолетового излучения, выполненных из увиолевого стекла. Такие источники излучения не способны обеспечить достаточную мощность бактерицидного потока и в значительной степени пропускают излучение короче 195 нм, что сопровождается образованием озона и токсических диоксидов. Кроме того, техническое решение известных устройств не позволяет управлять процессом обеззараживания в зависимости от объема помещения или его загрязненности.
Технической сущностью полезной модели является устранение указанных недостатков, повышение эффективности обеззараживания воздуха, в зависимости от условий эксплуатации устройства.
Поставленная цель достигается тем, что в устройство обеззараживания воздуха, содержащее исполнительный орган в составе воздуховода, вентилятора, источника ультрафиолетового излучения и блока управления, в исполнительный орган введены, в качестве источника ультрафиолетового излучения дуговая ртутная лампа с колбой выполненной из кварца со
специальным покрытием, исключающим образование озона с мощностью суммарного бактерицидного потока не менее 10 Вт, а также защитные решетки входа и выхода воздуховода, закрепленные вместе с источником ультрафиолетового безозонового излучения в воздуховоде, а в блок управления содержащий схему включения источника ультрафиолетового излучения введен узел автоматического управления включением в составе формирователя сигнала задержки, элемента НЕ, элемента И, элемента ИЛИ, генератора тактовых импульсов, счетчика-делителя, коммутатора, схемы включения и электронного ключа, исполнительные выходы которого через выходы узла включения устройства соединены соответственно через схему включения источника ультрафиолетового излучения с источником ультрафиолетового излучения безозонового и со входами вентилятора, а управляющий вход электронного ключа соединен через схему включения ключа с выходом элемента ИЛИ, первый вход которого через коммутатор соединен с выходами счетчика-делителя, а второй вход соединен с выходом элемента НЕ и первым управляющим входом счетчика-делителя, второй тактовый вход которого соединен с выходом элемента И, первый вход элемента И соединен с выходом генератора тактовых импульсов, а второй вход со входом элемента НЕ и выходом формирователя задержки.
Устройство Фиг. 1, содержит исполнительный орган 1 в составе воздуховода 2, защитных решеток 3 входа и 4 выхода, источника 5 ультрафиолетового излучения безозонового и вентилятора 6, а также блок 7 управления в составе схемы 8 включения источника ультрафиолетового излучения и узла 9 автоматического включения.
Узел 9 автоматического включения Фиг. 2, содержит формирователь 10 задержки, элемент 11 НЕ, элемент 12 И, элемент 13 ИЛИ, генератор 14 тактовых импульсов, счетчик 15 делитель, коммутатор 16, схему 17 включения ключа, ключ 18 электронный.
Исполнительный орган 1 устройства выполнен из декоративного воздуховода 2, внутри которого по его длине закреплен источник 3
ультрафиолетового излучения безозоновый, представляющий собой дуговую ртутную кварцевую лампу со специальным покрытием, пропускающим излучение в диапазоне 205-315 нм с максимумом излучения 254-265 нм, и исключающим образование озона и вредных для человека диоксидов. Суммарная спектральная плотность потока излучения источника ультрафиолетового излучения ( Ф лбк ), то есть суммарный бактерицидный поток в диапазоне излучения 205-315 нм должен быть не менее 10 Вт. С этой целью может быть использована, например, кварцевая лампа низкого давления ДРБ-40 с селективно пропускающим покрытием, например, выполненным тетраэтоксисилан-тетрабутоксититановой композицией. Лампа может быть также выполнена с использованием кварцевой колбы, покрытой смесью окиси кремния и окиси титана, образующейся в процессе сжигания 4-х хлористого титана и 4-хлористого кремния при нанесении покрытия в направленной кислородно-водородной горелке.
Входное отверстие воздуховода закрыто защитной решеткой 3 входа, пропускающей в воздуховод воздух, но не пропускающей прямое коротковолновое ультрафиолетовое излучение во внешнее пространство. Для этого жалюзи решетки выполнены, например, под углом в 45 градусов. Выходное отверстие перед вентилятором также закрыто решеткой 4 выхода для защиты от попадания ультрафиолетового излучения на полимерные части вентилятора и его разрушения под действием ультрафиолетового излучения достаточно высокой мощности.
Вентилятор 6 служит для активной прокачки воздуха через установку и расположен у ее выхода таким образом, чтобы забирать уже обработанный воздух, прошедший непосредственно в зоне облучения источником ультрафиолетового излучения безозонового.
Блок 7 управления устройства содержит узел 9 автоматического включения, который представляет собой управляемый таймер периодического включения и заданной длительностью работы. Режимы работы схемы 9 задаются в зависимости от объема воздуха, подлежащего
обработке за определенный период времени или объема помещения, в котором необходимо постоянно поддерживать заданную чистоту воздуха.
Узел 9 с помощью исполнительного ключа в своем составе подключен к вентилятору 6 и схеме 8 включения источника 5 ультрафиолетового излучения, на которые он подает с заданной временной периодичностью нагрузку питания, например, 15 или 30 минут работы устройства в час.
Схема 8 включения источника 5 ультрафиолетового излучения безозонового может быть выполнена, например, по схеме генератора высокой частоты и достаточного напряжения для питания источника 5 или с использованием известной дроссельно-стартерной схемы запуска дуговых ртутных ламп, что в данном случае принципиального значения не имеет.
Узел 9 включения Фиг. 2 содержит формирователь 10 задержки, выполненный, например, по схеме емкостного накопителя, выход которого соединен со входом одновибратора. Выход одновибратора в составе формирователя 10 сигнала задержки подключен ко второму управляющему входу элемента 12 И и через элемент 11 НЕ подключен к управляющему входу счетчика 15 делителя и ко второму входу элемента 13 ИЛИ. Генератор 14 тактовых импульсов через первый вход элемента 12 И соединен со счетным входом счетчика 15 делителя. Выходы счетчика 15 делителя подключены ко входам коммутатора 16 для выбора продолжительности периода работы устройства, на выходе которого формируются сигналы окончания работы и повторного запуска устройства. Сигнал, определяющий продолжительность работы подается на первый вход элемента 13 ИЛИ, а на второй вход этой схемы поступает сигнал с выхода элемента 11 НЕ задержки включения, сформированный в момент первого включения устройства. С выхода элемента 13 ИЛИ управляющие сигналы подаются на вход схемы 17 включения ключа электронного.
Схема 17 включения ключа электронного выполнена, например, по схеме составного транзистора, который управляет тринистором,
включенным в диагональ диодного моста ключа 18 электронного. Когда на выходе элемента 13 ИЛИ уровень логической единицы, составной транзистор открыт, тринистор в это время закрыт и через диагональ моста ключа 18 ток нагрузки не поступает. При перемене на выходе элемента 13 ИЛИ сигнала на логический ноль, составной транзистор закрывается,
тринстор открывается током через резистор нагрузки по известной схеме составного транзистора. Тринстор включен в диагональ выпрямительного моста, поэтому через нагрузку протекает переменный ток питающий основные узлы устройства. Такая схема включения является в данном случае оптимальной, так как основным ее условием является защита от пиковых значений тока в момент включения устройства, что продлевает срок службы источника ультрафиолетового излучения в среднем в два-три раза.
Устройство работает следующим образом. При включении устройства напряжение подается на емкостной накопитель, а с него на вход формирователя-одновибратора в составе формирователя 10 задержки. После того, как напряжение на емкостном накопителе достигнет определенного уровня, например, через 0,5-1 сек. на выходе одновибратора, выполненного по схеме ждущего мультивибратора, формируется логическая единица, которая подается на второй вход элемента 11 И, через элемент 11 НЕ уже логический ноль подается на управляющий вход счетчика 15 делителя, обнуляя его сигналом установки, и на второй вход элемента 13 ИЛИ, с выхода которого сигнал логического нуля с помощью схемы 17 включения, запускает ключ 18 электронный.
В это время тактовые импульсы с генератора 14, с помощью разрешающего сигнала логической единицы на втором входе элемента 12 И, поступают на счетный вход счетчика 15 делителя, набирая определенное число импульсов, соответствующее времени работы устройства. После того, как количество импульсов достигнет определенной величины соответствующей заданному времени, с помощью коммутатора 16,
подключенного к соответствующему выходу счетчика 15, сигнал логической единицы подается через элемент 13 ИЛИ и схему 17 включения, выключая тем самым ключ 18 электронный и прекращая работу устройства. После набора количества импульсов соответствующего времени «молчания устройства, процесс его включения повторяется, но уже только сигналом с выхода счетчика 15 логического нуля.
Включением ключа 18 разрешается подача нагрузки на исполнительные органы установки: включается вентилятор 6 воздушного потока, проходящего через воздуховод 2 и с помощью схемы 8 включения запускается источник 5 ультрафиолетового излучения безозоновый.
Воздух в воздуховод поступает через защитную решетку 3 входа и попадает в ограниченное пространство воздуховода 2 облучаемое коротковолновым ультрафиолетовым излучением источника 5. Под действием ультрафиолетового излучения происходят химические реакции, приводящие к гибели и распаду микроорганизмов и вирусов, а также органических газообразных соединений.
Обработанный ультрафиолетовым излучением воздух содержащий продукты распада органических образований и соединений, насыщенный возбужденным, под действием коротковолнового излучения, кислородом выбрасывается во внешнее пространство вентилятором 6.
Биологический и физико-химический смысл обработки воздуха следующий.
Бактерицидная эффективность устройства связана со специфичностью действия ультрафиолетового излучения в диапазоне 205-315 нм, и определяется поглощением его квантов молекулами нуклеиновых кислот, белков, липидов и ряда других биохимических компонентов клеток микроорганизмов и фотохимическое повреждение молекул вирусов, что приводит к их разрушению.
Процессы очищения воздуха от газообразных органических соединений зависят от конкретных свойств веществ и их структуры.
Например, некоторые углеводородные соединения при мощности ультрафиолетового излучения не менее 10 Вт сопровождающегося образованием электронно возбужденного кислорода в воздушном потоке, вступают в фотохимические процессы, приводящие к образованию углеводородных олигомеров. Последние вместе с пылевыми частицами воздуха формируют большие взвешенные образования, которые достаточно быстро осаждаются.
Таким образом, под воздействием ультрафиолетового излучения достаточной мощности, в диапазоне излучения 205-315 нм, исключающего образование озона, происходит очищение ограниченного в пространстве воздуха от болезнетворных возбудителей, газообразных органических соединений и пылевых частиц с помощью устройства без фильтров, требующих замены. Очищенный воздух поступает в помещение, где при этом не только нормализуется ионное равновесие, но и под действием активированного кислорода уменьшается содержание естественных окислов азота, что делает его свежим и приятным.
Этот процесс происходит непрерывно и в присутствии людей, так как опасное коротковолновое ультрафиолетовое излучение не попадает во внешнее пространство.
Выполненные испытания устройства показали его исключительно высокую эффективность и изделие рекомендовано комитетом по медицинской технике МЗ России для промышленного производства.
Источники информации, принятые во внимание:
1.Патент РФ 11824240 М.кл. В ОЗС 3/14, опубл. Бюлл.24, 1993 г.
2.Патент РФ 11824240 М.кл. В ОЗС 3/14, опубл. Бюлл.24, 1993 г.
3.Технические условия РАЖС. 941542.003 ТУ, внесенные в Реестр за № 200 012163, зарегистрированные Госстандартом России 29.04.96 г.