CN113498358A - 用于清除空气流中颗粒的方法和装置 - Google Patents

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Abstract

用于清除空气流中颗粒，如细菌和其他微生物，的方法和装置。根据本发明，在空气流中产生液滴气溶胶，此后液滴与空气流混合，液滴与颗粒从空气流中离心分离。

Description

用于清除空气流中颗粒的方法和装置
技术领域
本发明涉及一种用于清除空气流中颗粒的方法和装置。
背景技术
例如，在外科手术中，保持手术伤口周围的空气中没有感染性细菌和其他微生物等有害颗粒是很重要的。手术室里的空气使用有效的过滤器进行了净化，但仍可能包含这些有害颗粒。因此，有必要在医疗和其他使用区域提供更清洁的空气。
发明内容
本发明的目的是提供一种能够有效清除空气中的颗粒，特别是微生物，尤其是细菌的方法和装置。
根据本发明的一个方面，该方法包括以下步骤：
在空气流中产生液滴气溶胶，
将气溶胶和空气流混合，
从空气流中离心分离液滴和颗粒，
将清除颗粒后的空气流供应到未清除的使用区域。
液滴和空气流混合使至少一部分颗粒被捕获或与液滴团聚，使颗粒在这一阶段已经从空气中分离。这使得小颗粒在分离步骤中是可被分离的。
离心分离过程从空气中分离出液滴和至少相对较大的残余非团聚颗粒，包括细菌。离心分离过程也以其固有的吸力作用产生必要的空气流。
气溶胶可以由与空气流接触的液体体积的振动产生。例如，压电振动发生器/雾化器可以因此被淹没在混合室底部的液体体积之下。
气溶胶也可以由一个或多个喷嘴产生，如不同类型的气溶胶形成喷雾嘴。
虽然当空气流夹带液滴时，混合在一定程度上是自然发生的，但其也可以通过紊流的产生，例如使流体绕过混合室中的筛，而产生。
在离心分离期间，可以使颗粒和液滴接触倾斜的表面元件。然后，颗粒和液滴可以被收集成更大的团聚体，其安全地与空气分离。不断增长的团聚体受到离心力的影响，被从表面元件抛向混合室的内壁，并在重力作用下从混合室的内壁向下流到液体体积。
颗粒也会被液滴吸引。这可以通过各种已知的方式来实现。例如，病毒和细菌是自然带电的，因此会被像水这样的双极性液体吸引。待净化的空气中的颗粒也可以带静电，这样就会被液体中的双极性分子吸引。也可以给液体/液滴充电。
使用领域可以是医学外科区域，如外科伤口。净化后的空气可以因此冲过该区域使其远离微生物。也可以想到许多其他需要清洁空气的应用，如通风橱和制造过程。
液体体积内的液体可包括医学允许的水或油，可能还添加了对细菌或病毒具有毒性的药剂。
根据本发明所述的装置包括
离心分离机，
混合室，所述混合室与离心分离机的吸入口连通，
气溶胶产生器，所述气溶胶产生器位于混合室的底部，用于在混合室中产生液滴气溶胶，
入口，所述入口位于离心分离机和液体体积之间，用于向混合室导入不洁净的空气，
出口，所述出口用于从离心分离机排出洁净的空气。
可以从权利要求书和下述具体说明书清楚得知本发明的其他特征和优势。
附图说明
图1是根据本发明在图示应用区域/使用区域运行的装置的部分剖面的侧视图。
图2是根据本发明的示出了改进装置的底部的与图1对应的部分视图。
具体实施方式
图1所示的装置包括垂直定向的封闭圆柱形外罩或外壳12。可以认为通过隔板14，将外罩12轴向分为上分离室20和下混合室40。
在分离室20中，离心分离机22安装在中央，由位于外罩12顶部的电动机25驱动。离心分离机22具有其开口朝向混合室40的下部中心入口24，和伸出外罩12的径向或切向出口26。离心分离机22还具有转子28，其包括一组堆叠的截头锥形表面元件30。
如图1的放大区域图解所示，通过适当的间隔元件32，例如在表面元件30上形成的径向凸缘的形式，表面元件30保持在相互较小的距离d。当离心分离机22运行时，悬浮在空气中的颗粒和通过入口24并集中通过分离机从混合室40吸入的液滴将在表面元件30的内面34累积和团聚，下面会更详细地描述。
在混合室40的底部内，将振动发生器60浸入液体体积70中，液体体积70可以是水或任何合适的杀菌液体溶液。通过改变液体的表面张力和粘度，可以实现合适的水滴大小分布。该振动发生器60，可以是已知的压电式，具有位于液体体积表面以下适当距离的振动元件62，以在其表面上方的预混室44中的空气中产生液滴气溶胶或液滴雾。
如图2所示的，气溶胶也可以由一个或多个合适的喷雾嘴64产生。
在离心分离机22运行期间，要被装置清洁的空气82通过预混室44上方的径向或切向入口42被吸入到混合室40。在入口42的高度上连接有环形入口室46，其具有下部环形壁48，下部环形壁48在入口42处，以与柱形外壳12的内部间隔的方式径向延伸，使吸入入口室46的空气82进入围绕外壳12内部的预混室44。空气82和空气中的颗粒84，如细菌和病毒，在预混室44中与液滴72预混在一起。然后，未清洁的空气82、颗粒84和悬浮液滴72的预混物通过由入口室46的壁限定的中心轴向通道50吸入后混室52。
在通道50以上，后混室52具有扰动产生器54，例如圆形筛，圆形筛迫使预混物流体向外径向偏离并通过狭窄的通道加速并在通过筛54时产生扰动，使得预混物在流体被吸入分离机22的入口24之前混合。筛或屏障54可以通过支撑腿56的同心环支撑在入口室46上方的一段距离上，其也会产生扰动并从入口室46的顶部延伸出去。
空气和液滴的预混物和后混物形成浓雾，使空气中的颗粒在趋向离心分离机22的流体中被有效吸收和夹带。
集中吸入离心分离机22的流体的液滴是由离心力造成的以碰撞表面元件30的倾斜内表面34。流体的固相和液相，例如那些还没有被液滴72捕获的颗粒84和已经捕获颗粒84的液滴72粘附和团聚在内表面34上，直到它们足够大而被径向离心甩出转子28的表面元件30之间的缝隙，并与外罩12的内壁接触。经过这些阶段净化后的更轻的空气86通过分离机22的出口26，以已知的方式，例如分离机外罩内的分离片束的风机作用，被施以过压。如图1中较粗的箭头所示，碰撞外罩12内部的团聚物可以在重力的作用下通过现有分区(例如位于腔室之间的隔墙14)内的开口16沿外壳12的内表面流下，直到它返回到位于外罩12底部的液体体积70。
在图1中，也如图示出了根据本发明的装置的使用区域。在这种情况下，待清洁的空气82是来自手术室80的空气，净化后的空气86是用来通过喷嘴出口管不断吹扫操作区域，如手术伤口，使其远离有害颗粒，特别是微生物，如细菌和病毒。如图所示的入口软管92可用于从手术室80吸气。装置10还可被封闭在一个密闭的、易于消毒的光滑外壳18中，而包括任何附件如出口喷嘴90的软管88、92可以是一次性或可重复使用的，并在密闭的塑料袋中进行消毒。
前面的详细描述主要是为了理解的清晰，而非进行任何不必要的限制。在阅读本公开后，对于本领域的技术人员，修改将变得显而易见并且可以在不偏离本发明精神或所附权利要求书范围的情况下进行。

Claims (15)

1.一种用于清除空气流中颗粒的方法，其特征在于
在所述空气流中产生液滴气溶胶；
将所述气溶胶和所述空气流混合；
从所述空气流中离心分离所述液滴和颗粒；
将清除颗粒后的空气流供应到未清除的使用区域。
2.根据权利要求1所述的方法，其中所述气溶胶由与所述空气流接触的液体体积的振动产生。
3.根据权利要求1所述的方法，其中所述气溶胶由一个或多个喷嘴产生。
4.根据前述权利要求中任一项所述的方法，其中所述混合包括产生扰动。
5.根据前述权利要求中任一项所述的方法，其中在所述离心分离期间，使所述颗粒和所述液滴碰撞倾斜的表面元件。
6.根据前述权利要求中任一项所述的方法，其中所述颗粒被所述液滴吸引。
7.根据前述权利要求中任一项所述的方法，包括从医学上允许的水和油中选择所述液滴的液体。
8.根据权利要求7所述的方法，包括在所述液体中添加对细菌或病毒具有毒性的药剂。
9.一种用于实施权利要求1所述方法的装置，其特征在于，包括
离心分离机(22)；
混合室(40)，与所述离心分离机(22)的吸入口(24)连通；
气溶胶产生器，位于所述混合室的底部，用于在所述混合室中产生液滴气溶胶；
入口(42)，位于所述离心分离机(22)和所述底部之间，用于向所述混合室(40)导入不洁净的空气(82)；以及
出口(26)，用于从所述离心分离机(22)排出洁净的空气(86)。
10.根据权利要求9所述的装置，其中所述气溶胶产生器包括振动发生器(60)，用于从所述底部的液体体积(70)中产生液滴气溶胶。
11.根据权利要求9所述的装置，其中所述气溶胶产生器包括气溶胶形成喷雾嘴(64)。
12.根据权利要求9至11中任一项所述的装置，包括位于所述离心分离机(22)内的多个间隔的表面(34)，用于捕获和团聚从所述空气流中分离的液滴和颗粒。
13.根据权利要求9至12中任一项所述的装置，包括位于所述入口(42)的入口室(46)，用于将所述混合室(40)分成下预混室(44)和上后混室(52)。
14.根据权利要求13所述的装置，其中入口室(46)是环形的，具有中心通道(50)，所述中心通道(50)用于所述预混室(44)和所述后混室(52)之间的流体连通。
15.根据权利要求14所述的装置，包括位于所述中心通道(50)和所述离心分离机(22)的吸入口(24)之间的中心布置的筛(54)。
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