CA2128140A1

CA2128140A1 - System for sterilizing compressed air and recovering energy

Info

Publication number: CA2128140A1
Application number: CA 2128140
Authority: CA
Inventors: Pierre Charbonneau
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 1994-07-13
Filing date: 1994-07-13
Publication date: 1996-01-14
Also published as: WO1996002281A1

Abstract

La présente invention est un système de stérilisation constitué d'un stérilisateur et d'un échangeur-récupérateur d'énergie qui propose une solution aux problèmes actuels inhérents à l'utilisation d'instruments pneumatiques et d'appareils respiratoires dans les domaines industriels et médicaux. En effet, la qualité de l'air comprimé consommé directement ou indirectement par l'humain est tributaire de l'atmosphère ambiante où le compresseur se trouve et de la nature même du réservoir du compresseur, qui constitue un incubateur idéal pour les micro-organismes pathogènes s'y trouvant. La présente invention est un appareil stérilisateur récupérateur d'énergie. L'air comprimé vicié passe à une pression moyenne de 100 à 150 Ibs/po2 et à un débit d'approximativement 100 cfm dans l'échangeur par une tubulure métallique d'entrée, enroulée en spirale, où il est préchauffé, puis circule dans le stérilisateur par le biais d'une tubulure métallique munie de chicanes internes, enroulée en double spirale à l'intérieur d'un élément électrique qui la chauffe à 400 .degree.C. L'air comprimé stérile repasse dans l'échangeur (avant de se diriger vers les instruments pneumatiques) par le biais d'une tubulure métallique de sortie enroulée en spirale autour de la tubulure d'entrée à laquelle il communique sa chaleur. Les deux montages (échangeur, stérilisateur) sont trempés individuellement dans du métal liquide et enfermés dans de la laine de céramique qui sert d'isolant thermique.The present invention is a sterilization system consisting of a sterilizer and an energy exchanger-recuperator which offers a solution to the current problems inherent in the use of pneumatic instruments and respiratory devices in the industrial and medical fields. . Indeed, the quality of the compressed air consumed directly or indirectly by humans is dependent on the ambient atmosphere where the compressor is located and on the very nature of the compressor tank, which constitutes an ideal incubator for microorganisms pathogens found there. The present invention is an energy recovery sterilizer. The stale compressed air passes at an average pressure of 100 to 150 Ibs / in2 and at a flow rate of approximately 100 cfm in the exchanger through a metal inlet tube, wound in a spiral, where it is preheated, then circulates in the sterilizer through a metal tube fitted with internal baffles, wound in a double spiral inside an electric element which heats it to 400 .degree.C. The sterile compressed air passes back into the exchanger (before going to the pneumatic instruments) through a metal outlet tube wound in a spiral around the inlet tube to which it communicates its heat. The two assemblies (exchanger, sterilizer) are individually dipped in liquid metal and enclosed in ceramic wool which serves as thermal insulation.

Description

~ 212814~

Système de stérilisation de l'air comprimé
et de recuperation d'énerg~e L~ présente invention se rapporte à un proGédé électro-mécanique de stérilisation de l'air dans les réseaux d'air con~primé, et notamment ceu~ utilisés pour les appareils respiratoires ainsi que les instruments pneumatiques chirurg~caux et industriels.

Présentement, l'utilisation de l'air comprimé aux fins de consommation humaine directe et indirecte est problématique de par la nature même du compresseur et de sa localisation. D'une part, le compresseur, dont l'entretien est le plus souvent néigligé est généralement installe dans une piè~e au sous-sol où s'~cumulent les débris, respire un air de qualité douteuse souvent chargé d'humidité, donc de moisissures et de bactéries pathogènes. D'autre part, I'air une fois comprime se retrouve en attente dans le réser-voir, qui subis~ant des variations de pression inhérentes aux départs et arrets suGccssifs de la pompe accumule une condensation d'humidité constituant ainsi un exceiUent incu-bateur pour les micro-organismes pathogènes s'y trouvant. L'air contaminé provenant de ces deux sources se trouve directement ou indirectement Gonsornmé par les hum~in.c qui font usage des i~struments pneumatiques ou appareils respiratoires.

L'idée créatrice de la présente invention porte sur le traitement préventif des deu~
sources de proliferation bactérienne decrites ci-avant ainsi que sur la récuperation de l'énergie générée dans un premier temps. En effet, cet appareil est inséré dans le circuit d'air comprim~e en~re le compresseur et les instruments pneumatiques ou les appareils respiratoires.
L air comprimé vicié passant à haute vélocité sous une pression moyenne de 100 à 150 Ibs~po2 et a un débit appro~cimatif de 100 cfm entre dans un é~;hangeur par une tubulure métallique d'entrée, cnrouJce cn spirale, où il est préchauf~é, puis circu~e dans lc ~terili~stenr par le biais d'unc tubulurc métallique munie de chicanes intemes, enroulée en double spiralc a l'intérieur d'un él~nent électrique qui la chauf~e a 4000C. L'air comprimé stérile repasse dans l'a;hangcl~r (avant de se diriger vcrs les instruments pneumatiques) par le biais d'unc tubulurc métsllique de sortic cnroulée en spirale autour dc la tubulurc d'entréc a laqucl~e il communique sa chaleur. Les deusc montages (cchangeur, stérilisateur) sont individuçll~m~nt trempes dan~ du méta~ liquide et enfermes dans un boîtier mét~llique doublé dc lainc de ~Ibre de c~éramique qui sert d'isolant thermique.

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La présente invention a été conçue pour résoudre les problemes inhérents à l'utilisation d'un compress~ur et peut être utilisee chaque fois que la qualité
de l'air comprimé est en cause. Par exemple, ce procédé pourra servir à stériliser l'air comprimé utilise dans les scaphandres et appareils respiratoires industriels, dans les bouteilles à o~ygène pour la plongée sous-marine, dans les chaînes de montages pour ac-tionner des instruments pneumatiques, là où des humains les manipulent, dans les usines de produits ph~ ceutiques et al~nentaires pour assécher les contenants avant l'em-boute~llage, dans la fabrication de plaquettes stériles ainsi que pour actionner des inslru.llcnts pneumatiques chirurgicaux dentaires et mPAi~s~
Bien que la presente invention ait été concue pour traiter la cont~Tnin~tion rnicro-biologique de l'air comprimé, elle peut aussi traiter les polluants chimiques grâce à sa haute t~crature de fonctionn~m~nt (400 oC).
En conclusion, la presente invention protège les utili~ateurs d'air comprimé
contre une cont~min~tion plus qu'évidente provenant du compresseur.

Rclativancnt au~c dc~ins qui illunrcnt la r~~ tion de l'in~cntion:

Le de~in 1 r~pr~se.lt3 une vue en coupe du sterilisateur proprement dit, avec Ies ~léments le cons~tuant Le de~in 2 Icpr~cnte une vue en coupe de l'échangeur d'énergie, avec les ~I~...e.lt~ le cG";.UhJant Le des~in 3 con3titue un soh~n~a du circuit que l'air comp.in~é effectue dans b sténlisateur et l'éch~n~eur.

" 21~81~0 ?

ESSIN 1: Le stérilisateur est constitué d'un ~ oant électrique (1 ) enroul~ en spirale à l'intérieur d'une tubulure métallique (5) enroulee en double spirale ladite tubulure étant munie de chicanes intemes (6). L'élément chauffe la tubulure à 400 oC température nécessAire a la sterilisation micro biologique et à l'élimination de certains polluants chimiques de l'air comprimé. Ce montage est trempé dans un metal liquéfié ~4) qui rend l'~l~n,ent ~b~A,iq.Je et la tubulure métallique solidaires,leur assurant une meilleure conductivité therrnique. Ce ".G"ta~e est enfin insére dans un boîtier (2) doublé d'une laine de fibre de céramique t3) servant d'isolant thermique.
ESSrN 2: L'échan~eur d'énergie est constitué d'une tubulure métallique d'entrée (7) enroulée en spirab à l'intérieur d'une tubulure métallique de sortie (8). La tubulure métallique d'entrée achemine l'air vicié en provenance du col"presseur en dir~tion du stérilisateur pendant que la tubulure métallique de sortie a-*,&..,i.'a l'air stérilisé en provenance du stérilisateur vers les instruments pneum^~nes Ce faisant il com-munique sa chaleur à la tubulure métallique d'entr~e qui sert de pré-chauffe. Ce montage est t~e"-pé dans un métal liquéfié (4) rendant les deux tubulures métalliques solidaires leur assurant un meilleur échan-ge thermique. Ce montage est inséré dans un boîtier métallique ~2) doublé d'une laine de fibre de céramique (3) qui sert d'isolant U,6".,i~lue.
ESSIN 3: Le circuit d'air cc"",,i.,.~ est le suivant:
L'air compfimé vici~ en provenanoe du cc. "presseur passe d'abord par l'~chan~ur (D2) par le bbis de b tubulure metallique d'entrée (7)~
sort de l'échangeur circule dans le st~ril~beur (D1) par le bbis de b tubulure métallique (5) enroulée en double spirab et munie de chica-nes intemes chauffée par l'~lérnent électrique (1). L'air sterib et chaud passe à nouveau dans rbchan~ur par le biais de la tubulure métallique de sortie (8) enroulee en spirab autour de b tubulure métallique d'entr~e ~ bquelb elb communique sa chaleur. L'air colnp.i.,.~ sort enfin de l'~chan~eur pour se diriqer vers les instru-ments pneumatiques. ~ 212814 ~

Compressed air sterilization system and energy recovery The present invention relates to an electro-mechanical sterilization process air in con ~ award-winning air networks, especially ceu ~ used for appliances respiratory as well as pneumatic surgical and industrial instruments.

Currently, the use of compressed air for human consumption direct and indirect is problematic by the very nature of the compressor and its location. On the one hand, the compressor, whose maintenance is most often neglected is generally installed in a room in the basement where debris accumulates, breathes a air of questionable quality often loaded with moisture, therefore mold and bacteria pathogens. On the other hand, once compressed air is found in standby in the tank see, which undergoes ~ pressure variations inherent to departures and stops suGccssifs of the pump accumulates a condensation of humidity thus constituting an incucible excuse donor for pathogenic microorganisms found there. Contaminated air from of these two sources is directly or indirectly Gonsornmé par les hum ~ in.c who make use of pneumatic instruments or breathing apparatus.

The creative idea of the present invention relates to the preventive treatment of deu ~
sources of bacterial proliferation described above as well as on the recovery of the energy generated at first. Indeed, this device is inserted in the circuit compressed air in ~ re the compressor and pneumatic instruments or devices respiratory.
Stale compressed air passing at high velocity at an average pressure of 100 to 150 Ibs ~ po2 and has an approximate flow of 100 cfm enters a é ~; hanger by a metal inlet tubing, cnrouJce cn spiral, where it is preheated ~ é, then circu ~ e in lc ~ terili ~ stenr through a metal tubing provided with baffles internal, wound in a double spiral inside an electric element which heats it up 4000C. The sterile compressed air returns to the a; hangcl ~ r (before heading vcrs the pneumatic instruments) by means of a metallic tube of sortic rolled in spiral around dc the inlet tubing has closed it communicates its heat. The deusc assemblies (exchanger, sterilizer) are individual ~ m ~ nt dan tempers ~ meta ~ liquid and enclosed in a metal case liquefied lc dc lainc de ~ Ibre of c ~ ceramic which serves thermal insulation.

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The present invention was designed to solve the inherent problems when using a compressor and can be used whenever the quality compressed air is involved. For example, this process could be used to sterilize the air tablet used in industrial suits and breathing apparatus, in o ~ ygene bottles for scuba diving, in assembly lines for ac-working pneumatic instruments, where humans handle them, in factories of ph ~ ceutical and al ~ nentary products to dry the containers before em-bott ~ llage, in the manufacture of sterile pads as well as for actuating dental surgical pneumatic inslru.llcnts and mPAi ~ s ~
Although the present invention has been designed to treat cont ~ Tnin ~ tion micro-biological of compressed air, it can also treat chemical pollutants thanks to its high operating temperature ~ m ~ nt (400 oC).
In conclusion, the present invention protects the users of compressed air.
against a cont ~ min ~ tion more than obvious from the compressor.

Rclativancnt au ~ c dc ~ ins which illustrates the re ~ tion of in ~ cntion:

The de ~ in 1 r ~ pr ~ se.lt3 a sectional view of the sterilizer itself, with Ies ~ elements the cons ~ killing The de ~ in 2 Icpr ~ cnte a sectional view of the energy exchanger, with the ~ I ~ ... e.lt ~ le cG ";. UhJant The des ~ in 3 con3titue a soh ~ n ~ a circuit that the air comp.in ~ é performs in b stenlateur and ech ~ n ~ eur.

"21 ~ 81 ~ 0 ?

ESSIN 1: The sterilizer consists of an ~ electric mantle (1) rolled up ~
spiral inside a metal tube (5) rolled up in double spiral said tubing being provided with internal baffles (6). The element heats the tubing to 400 oC temperature required for sterilization micro biological and the elimination of certain chemical pollutants from compressed air. This assembly is dipped in a liquefied metal ~ 4) which makes the ~ l ~ n, ent ~ b ~ A, iq.Je and the metal tubing integral, their ensuring better thermal conductivity. This ".G" ta ~ e is finally inserted in a housing (2) lined with ceramic fiber wool t3) serving as thermal insulation.
ESSrN 2: The energy exchanger consists of metal tubing inlet (7) wound in a spirab inside a metal tube outlet (8). The metal inlet manifold routes stale air into from the presser neck towards the sterilizer while the metal outlet tube a - *, & .., i.e. sterilized air from from the sterilizer to the pneumatic instruments In doing so it provides its heat to the metal inlet tubing which serves as a pre-heated. This assembly is t ~ e "-pé in a liquefied metal (4) making them two integral metal tubes ensuring better exchange thermal age. This assembly is inserted in a metal case ~ 2) lined with ceramic fiber wool (3) which serves as insulation U, 6 "., I ~ read.
ESSIN 3: The air circuit cc "" ,, i.,. ~ Is as follows:
Compressed air here ~ from the cc. "bailer goes first by the ~ chan ~ ur (D2) by the bbis of b metal inlet tubing (7) ~
out of the exchanger circulates in st ~ ril ~ beur (D1) by the bbis of b metal tubing (5) rolled up in double spirab and fitted with chica-nes intemes heated by the electric lérnent (1). Air sterib and hot again passes into rbchan ~ ur through the tubing metallic outlet (8) wrapped in spirab around b tubing metallic entry ~ e ~ bquelb elb communicates its heat. The air colnp.i.,. ~ finally leaves the singer to go towards the instru-pneumatic elements.

Claims

1. A device for sterilizing compressed air and recovering energy including:

a sterilizer consisting of:
an electric element wound in a spiral used to heat to 400 ° C
a metal tube wound in a double spiral around said electrical element, said tubing being provided internal baffles used to block pathogenic microorganisms present in compressed air, said tubing and said electrical element having undergone soaking in a liquefied metal, said soaking serving to unite and provide a better thermal conductivity between said electrical element and said tubing, said electrical element and said tubing being enclosed in ceramic fiber wool for thermal insulation;

and an energy exchanger made up:
d a metal inlet tube, wound in a spiral, used to preheat the air compressed from the compressor and to convey this air to said sterilizer, said metal inlet tube being wound inside a metallic outlet tube, wound in a spiral, conveying the compressed air hot and sterile from said sterilizer has pneumatic instruments by through pipes, said outlet pipe communicating its calorific energy fique to said inlet pipe allowing recovery of the energy generated by sterilization, said outlet tubing and said inlet tubing having undergone soaking in a liquefied metal, said soaking serving to unite and ensure a better thermal conductivity between said inlet manifold and said manifold exit, said inlet tubing and said outlet tubing, integral being enclosed in ceramic fiber wool for thermal insulation.

2. An apparatus, as defined in claim 1, wherein said tubing are made of stainless steel.

3. An apparatus, as defined in claim 1, wherein said tubing are made of copper.

4. An apparatus, as defined in claim 1, wherein said baffles are slats.

5. An apparatus, as defined in claim 1, wherein said baffles are spiral springs.

6. An apparatus, as defined in claim 1, wherein said dipping are done with liquid aluminum.

7. An apparatus as defined in claim 1, wherein said instruments tires are also respiratory devices.