PT2343090E - Dispositivo para inativar e filtrar finamente vírus e micro-organis-mos num fluxo de ar - Google Patents

Description

DESCRIÇÃO

DISPOSITIVO PARA ΙΝΑΤΙVAR E FILTRAR FINAMENTE VÍRUS EMICRO—ORGANISMOS NUM FLUXO DE AR O Campo da Técnica A invenção é referente à limpeza de micro-organismos,vírus, aerossóis sólidos e líquidos do ar ou de um gás erefere-se mais especificamente a um aparelho para a inativaçãoe filtragem fina de virus e micro-organismos num fluxo de ar.A Técnica Anterior É conhecido um aparelho para a inativação e filtragem finados virus e dos micro-organismos de acordo com a patente RU2026751, compreendendo este aparelho uma fonte de alimentaçãode alta tensão e, em série ao longo do fluxo, um meio depré-tratamento do fluxo de ar, uma câmara de inativação de doiscompartimentos, e um precipitador, o qual é incorporado naforma de placas com cargas elétricas opostas, feitas de ummaterial de alta porosidade condutor de corrente elétrica einstaladas paralelamente entre si, com placas feitas de ummaterial isolante de alta porosidade instalado entre as placascondutoras de corrente elétrica. Aqui, o meio de pré-tratamentodo fluxo de ar é formado por unidades de filtragem condutorasde corrente elétrica, com cargas elétricas opostas, com umaplaca feita de um material isolante permeável de altaporosidade instalado entre elas, e cada compartimento da câmarade inativação de dois compartimentos é incorporado como umelétrodo de agulha de efeito coroa e um elétrodo cilíndrico semefeito coroa, sendo os dois elétrodos instalados coaxialmenteentre eles e sendo cada um conectado eletricamente à placarespetiva feita de um material de filtragem condutor decorrente elétrica.

Neste aparelho, o meio de pré-tratamento do fluxo de ar é uma unidade de filtro grosso para limpar um fluxo de ar daspartículas mecânicas em suspensão e praticamente não teminfluência na inativação de vírus e de micro-organismos. Nestecontexto, a carga completa de inativação recai adequadamentena câmara de inativação, complicando deste modo o seudesempenho e reduzindo a eficiência do processo de inativação. 0 documento E.U. 2007/137486 Al refere-se a um dispositivode descontaminação fluída, filtragem e / ou purificação, quecompreende um pré-filtro eletrostático, um gerador de plasmapositivo, um gerador de plasma negativo, uma série de filtroseletrostáticos ativos e um catalisador, instalados nestaordem, em série, para passar sequencialmente através dos mesmosum fluido no estado gasoso como o ar. A finalidade da invenção é criar um aparelho para ainativação e a filtragem fina dos vírus e dos micro-organismosnum fluxo de ar, de forma a que os meios de pré-tratamento dofluxo de ar neste aparelho, aparte a limpeza das partículasmecânicas do fluxo, executem o pré-condicionamento dosbioaerossóis que ocorrem no fluxo antes de inativação,providenciando dessa forma as circunstâncias mais favoráveispara o funcionamento da câmara de inativação e do precipitadora jusante, uma melhoria do seu desenho, e finalmente ummelhoramento da eficiência do aparelho como um todo.Divulgação da invenção O objetivo é conseguido como se segue: um aparelho paraa inativação e a filtragem fina dos vírus e dos micro-organismosnum fluxo de ar, o qual compreende uma fonte de alimentação dealta tensão e, em série ao longo do fluxo: um meio de pré-tratamento do fluxo de ar, formado por unidades defiltragem condutoras de corrente elétrica, com cargaselétricas opostas, com uma placa feita de um material isolantepermeável de alta porosidade instalado entre as unidades defiltragem; uma câmara de inativação de dois compartimentos, sendo cada compartimento incorporado como um elétrodo de agulhade efeito coroa e um elétrodo cilíndrico sem efeito coroa, sendoos dois elétrodos instalados coaxialmente entre eles e sendocada um conectado eletricamente a uma placa feita de um materialde filtragem condutor de corrente elétrica; e um precipitadorincorporado na forma de placas com cargas elétricas opostas,feitas de um material de alta porosidade condutor de correnteelétrica e instaladas paralelamente entre si, com placas feitasde um material isolante permeável de alta porosidade instaladoentre estas placas, pelo menos a unidade de filtragem condutorade corrente elétrica do meio de pré-tratamento do fluxo de ara qual está primeiro ao longo do fluxo de ar, incorporada comoum elétrodo cilíndrico que tem uma base na forma de uma placafeita de um material condutor de corrente elétrica porosopermeável, sendo esta placa adjacente à placa feita de ummaterial isolante permeável de alta porosidade, um elétrodo deagulha instalado coaxialmente com o elétrodo cilíndrico no ladoda extremidade frontal do mesmo, e tendo a sua ponta orientadapara a placa isolante, e uma placa que é feita de um materialcondutor de corrente elétrica de alta porosidade e posicionadana frente, a uma distância do elétrodo de agulha e conectadaeletricamente ao mesmo, em que o elétrodo cilíndrico e oelétrodo de agulha são conectados aos polos opostos da fontede alimentação.

Convenientemente, a câmara de inativação de doiscompartimentos é incorporada como um elétrodo cilíndrico semefeito coroa individual dentro do qual está instaladatransversalmente ao fluxo, uma divisória feita de um materialcondutor de corrente elétrica permeável de alta porosidade. Aplaca feita de um material de filtragem condutor de correnteelétrica é instalada opostamente a cada uma das extremidadeslivres do elétrodo cilíndrico sem efeito coroa. Neste ponto,os elétrodos de agulha de efeito coroa do primeiro compartimento e do segundo compartimento da câmara deinativação têm ai as pontas orientadas na direção um do outroe estão conectados eletricamente entre si e à placacorrespondente. Os elétrodos de agulha de efeito coroa doprimeiro compartimento e do segundo compartimento da câmara deinativação estão conectados eletricamente ao polo da fonte dealimentação que é oposto ao polo conectado ao elétrodo de agulhados meios de pré-tratamento. A câmara de inativação de dois compartimentos pode serincorporada de forma a que os elétrodos de agulha de efeitocoroa do primeiro compartimento e do segundo compartimento dacâmara de inativação de dois compartimentos, tenham as suaspontas orientadas em sentidos opostos e estejam instaladoscoaxialmente com os elétrodos cilíndricos correspondentes noslados opostos de uma divisória feita de um material de filtragemcondutor de corrente elétrica permeável de alta porosidade,posicionados transversalmente ao fluxo entre os elétrodoscilíndricos sem efeito coroa do primeiro compartimento e dosegundo compartimento e sendo isolados dos mesmos, e as placasfeitas de um material de filtragem condutor de correnteelétrica e posicionadas adjacentemente às extremidades doselétrodos cilíndricos na entrada e na saída da câmara deinativação, estão conectadas eletricamente entre si e à placade filtragem condutora de corrente elétrica dos meios depré-tratamento colocada ao longo do fluxo, e os elétrodos deagulha de efeito coroa estão conectados eletricamente àdivisória feita de um material de filtragem condutor decorrente elétrica e instalada entre estes elétrodos.

Noutra incorporação da invenção, a câmara de inativaçãode dois compartimentos pode ser formada por dois elétrodoscilíndricos sem efeito coroa instalados em série e uma placafeita de um material de filtragem condutor de corrente elétricapermeável de alta porosidade, adjacente à primeira extremidade ao longo do fluxo de cada um destes elétrodos, em que oselétrodos cilíndricos sem efeito coroa são conectados aos polosopostos da fonte de alimentação e onde os elétrodos de agulhade efeito coroa têm ambos as suas pontas orientadascontrafluxo, em que o elétrodo de agulha do primeirocompartimento é conectado à placa condutora de correnteelétrica que é adjacente ao elétrodo cilíndrico do segundocompartimento e o elétrodo de agulha do segundo compartimentoda câmara de inativação é conectado à placa condutora decorrente elétrica do precipitador que está instaladoimediatamente depois deste elétrodo. É desejável instalar uma placa feita de um material defiltragem isolante permeável de alta porosidade, entre asegunda unidade de filtragem ao longo do fluxo dos meios depré-tratamento do fluxo de ar e do primeiro compartimento dacâmara de inativação.

Numa incorporação preferencial, o aparelho compreendeainda pelo menos mais uma câmara de inativação de doiscompartimentos, que é análoga à primeira câmara mas tempolaridade oposta na conexão dos elétrodos, sendo esta câmarainstalada em série com a primeira câmara ao longo do fluxo, como sentido dos elétrodos de agulha de efeito coroa de cada câmarade inativação seguinte idêntico ou oposto ao sentido doselétrodos de agulha da câmara precedente. É desejável instalar uma placa feita de um materialisolante de alta porosidade entre placas de filtragemcondutoras de corrente elétrica vizinhas, da câmara precedentede inativação e da câmara seguinte de inativação.

Além disso, pode ser primeiro conectado eletricamente umelétrodo de agulha à placa condutora de corrente elétrica doprecipitador ao longo do fluxo, tendo este elétrodo de agulhaa sua ponta orientada contrafluxo, em que um elétrodocilíndrico sem efeito coroa está instalado coaxialmente com este elétrodo de agulha com uma placa feita de um material defiltragem condutor de corrente elétrica que está posicionadaadjacentemente à extremidade frontal (ao longo do fluxo) doelétrodo cilíndrico, estando esta placa conectadaeletricamente aos elétrodos de agulha da câmara de inativaçãocolocada ao longo do fluxo. À placa condutora de corrente elétrica do primeiroprecipitador ao longo do fluxo, pode ser ligado um elétrodocilíndrico por uma extremidade, e oposta à outra extremidadedeste elétrodo cilíndrico, pode ser instalada mais uma placafeita de um material de filtragem condutor de corrente elétricaatravés do fluxo, em que um elétrodo de agulha de efeito coroaposicionado coaxialmente com o elétrodo cilíndrico é conectadoeletricamente a esta placa, tem a sua ponta orientada ao longodo fluxo, e é conectado ao polo da fonte de alimentação opostoao polo conectado ao elétrodo de agulha do último compartimento(ao longo do fluxo) da câmara de inativação.

Para igualar as concentrações de partículas a serprecipitadas, ozono, ou iões no fluxo, é desejável equipar oaparelho com pelo menos um agitador de fluxo. É aconselhável instalar o agitador a montante doprecipitador.

Além disso, é desejável equipar pelo menos uma das placascondutora de corrente elétrica do precipitador e / ou doagitador com um revestimento capaz de proporcionar adecomposição do ozono, de óxidos de azoto e / ou de outros gasesprejudiciais. 0 material de que as placas de filtragem isolantes sãofeitas pode conter um catalisador para catalisar a decomposiçãodo ozono, de óxidos de azoto, e / ou de gases prejudiciais.

Numa incorporação preferencial, o elétrodo de agulha deefeito coroa é incorporado como um fio instalado dentro de umtubo metálico coaxialmente com o mesmo e formando uma protuberância a partir daí. É também desejável conectar pelo menos um dos elétrodosde efeito coroa à fonte de alimentação através de umaresistência cujo valor é selecionado a partir do limite impostoao valor do pico de consumo de corrente elétrica para a tensãode referência.

Preferencialmente, a fonte de alimentação de alta tensãoé incorporada como tendo três fios condutores autônomos, em queuma ligação é conectada às placas condutoras de correnteelétrica do precipitador e às unidades de filtragem condutorasde corrente elétrica e tem tensão estabilizada e as outras duasligações são conectadas respetivamente ao elétrodo de agulhade efeito coroa e ao elétrodo cilíndrico sem efeito coroa decada respetivo compartimento e têm corrente estabilizada.

Também preferencialmente, a fonte de alimentação de altatensão está incorporada com uma possibilidade de comutarautomaticamente o modo de operação, de estabilização da tensãodo fio condutor conectado às placas condutoras de correnteelétrica do precipitador e às unidades de filtragem condutorasde corrente elétrica, para estabilização de corrente quando umvalor de referência do consumo de corrente é alcançado. A partirdo momento em que a fonte de alimentação tem a tensãoestabilizada, pode manter a corrente de consumo dentro dointervalo de referência, e pode automaticamente comutar-se asi mesma da estabilização da tensão para a estabilização dacorrente, quando um valor de referência do consumo de correnteé alcançado. É conveniente fazer placas condutoras de correnteelétrica no precipitador de um metal com espuma e instalá-lasde forma a que a distância entre elas diminua ao longo do fluxode ar, e para fazer as placas de filtragem isolante doprecipitador de espuma de poliuretano e para instalá-las numaordem de tal forma que o tamanho da célula do material das placas diminui ao longo do fluxo de ar. Além disso, as placascondutoras de corrente do precipitador podem ser feitas demetal com espuma, revestido com um revestimento isolante. A invenção será além disso ilustrada através da descriçãode incorporações particulares e de desenhos.

Breve descrição dos desenhos A FIG. 1 mostra esquematicamente uma secção do aparelho parainativação e filtragem fina dos vírus e dos micro-organismosnum fluxo de ar de acordo com a presente invenção; A FIG. 2 é o mesmo que a FIG. 1, com a câmara de inativaçãoem que os elétrodos de agulha do primeiro compartimento e dosegundo compartimento são orientados em sentidos opostos;A FIG. 3 é o mesmo que a FIG. 1, com a câmara de inativaçãoem que os elétrodos de agulha do primeiro compartimento e dosegundo compartimento são orientados contrafluxo; A FIG. 4 é o mesmo que a FIG. 2, mas com uma placa isolanteposicionada entre os meios de pré-tratamento e a câmara deinativação; A FIG. 5 mostra uma incorporação do aparelho de inativaçãoo qual tem duas câmaras idênticas de inativação de doiscompartimentos, instaladas em série entre si e que têm oselétrodos de agulha orientados em sentidos opostos; A FIG. 6 é o mesmo que a FIG. 5, mas com uma placa isolanteposicionada entre as câmaras de inativação; A FIG. 7 mostra uma incorporação do aparelho de inativaçãoem que o precipitador é também equipado com uma unidade deefeito coroa; A FIG. 8 é o mesmo que a FIG. 7, mas com uma outra incorporaçãodo precipitador; A FIG. 9 mostra uma incorporação do aparelho em que oselétrodos de agulha são conectados à fonte de alimentaçãoatravés de resistências; A FIG. 10 mostra uma incorporação de um elétrodo de agulha de efeito coroa na secção.

Incorporações da invenção 0 aparelho para a inativação e a filtragem fina dos víruse dos micro-organismos num fluxo de ar como mostrado na FIG.1, compreende os meios de pré-tratamento do fluxo de ar 1, umacâmara de inativação de dois compartimentos 2, e umprecipitador 3, sendo todos os três instalados em série ao longodo fluxo de ar A e conectados a uma fonte de alimentação decorrente contínua de alta tensão 4. Os meios de pré-tratamentodo fluxo de ar 1 contêm uma primeira unidade de filtragemcondutora de corrente elétrica e uma segunda unidade defiltragem condutora de corrente elétrica 7 e 7',respetivamente, carregados opostamente entre eles, e uma placa5 feita de um material isolante permeável de alta porosidade,por exemplo, de espuma de poliuretano com células abertas,posicionada entre as unidades de filtragem. Pelo menos aprimeira unidade de filtragem condutora de corrente elétrica(ao longo do fluxo A) nesta incorporação é incorporada como umelétrodo cilíndrico 6 que tem uma base porosa planar 7, a qualé adjacente à placa 5, e um elétrodo de agulha de efeito coroa8 é instalado coaxialmente com o elétrodo cilíndrico 6 no ladoda sua extremidade frontal, o elétrodo 8 de agulha de efeitocoroa que tem a sua ponta orientada para a placa isolante 5.Em frente ao elétrodo 8, há uma placa 9 feita de um materialcondutor de corrente elétrica de alta porosidade, por exemplo,espuma de Níquel, posicionado numa distância pequena doelétrodo 8 e conectado eletricamente ao mesmo. A câmara de inativação de dois compartimentos 2 nestaincorporação é incorporada como um elétrodo cilíndrico semefeito coroa 10 individual, em que uma divisória de fecho docaudal 11 feita de um material condutor de corrente elétricapermeável de alta porosidade, por exemplo, espuma de Níquel,é instalada no meio do elétrodo cilíndrico através do fluxo.

Os elétrodos de efeito coroa de agulha 12 do primeirocompartimento e do segundo compartimento têm as suas pontasorientadas na direção um do outro e são conectadoseletricamente uma ao outro e às placas 13 que são feitas de ummaterial condutor de corrente elétrica da alta porosidadepermeável e são instaladas de forma a que haja uma placa em cadaextremidade do elétrodo cilíndrico 10. Aqui, o potencial dasplacas 13 é oposto ao potencial do elétrodo de agulha 8 dos meiosde pré-tratamento 1. O precipitador 3 contém três placas 14 feitas de ummaterial condutor de corrente elétrica de alta porosidade,instalado paralelamente entre elas através do fluxo A, econectado alternadamente aos polos opostos da fonte dealimentação 4. Entre as placas 14, há placas 15 feitas de ummaterial isolante permeável de alta porosidade.

Na incorporação conforme mostrada na FIG. 2, ao contrárioda mostrada na FIG. 1, os elétrodos de efeito coroa de agulha12 no primeiro compartimento e no segundo compartimento dacâmara de inativação 2 têm as suas pontas orientadas em sentidosopostos e são conectadas eletricamente à divisória condutorade corrente elétrica 11. Aqui, os elétrodos de efeito coroa 12são conectados ao polo da fonte de alimentação 4 oposto ao poloconectado ao elétrodo de agulha de efeito coroa 8 dos meios depré-tratamento 1. A FIG. 3 mostra o aparelho de acordo com a invenção commais uma incorporação da câmara de inativação de doiscompartimentos. Nesta incorporação, ao contrário das duasincorporações descritas acima, a câmara de inativação de doiscompartimentos é formada por dois elétrodos cilíndricosinstalados em série 10' e 10", em que uma placa 16 feita de ummaterial condutor de corrente elétrica permeável de altaporosidade está adjacente à primeira extremidade (ao longo dofluxo) de cada elétrodo. Os elétrodos cilíndricos 10' e 10 " são conectados aos polos opostos da fonte de alimentação 4. Oselétrodos de efeito coroa de agulha 12 do primeirocompartimento e do segundo compartimento têm as suas pontasorientadas contrafluxo e conectadas de forma a que o elétrodo12 do primeiro compartimento seja conectado à placa condutorade corrente elétrica 16, a qual é adjacente ao elétrodocilíndrico do segundo compartimento e o elétrodo de agulha dosegundo compartimento é conectado à placa condutora de correnteelétrica 14 do precipitador 3, posicionado diretamente depoisdeste elétrodo. A incorporação do aparelho como mostrada na FIG. 4 édistinta da incorporação mostrada na FIG. 2, pelo facto de quecompreende ainda uma placa 17 feita de um material isolante(filtrante) permeável de alta porosidade e instalada entre asegunda unidade de filtragem (ao longo do fluxo) dos meios deinativação de pré-tratamento 1 e o primeiro compartimento dacâmara de inativação 2. 0 aparelho mostrado na Fig. 5, distinto dos descritosacima, contém, para além da câmara de inativação de doiscompartimentos 2, mais uma câmara de dois compartimentos 18instalada em série com a câmara 2 ao longo do fluxo de ar e tendouma construção análoga mas com a polaridade oposta da conexãodo elétrodo. Nesta incorporação, os elétrodos de efeito coroade agulha 12 da câmara 18 seguinte são orientados da mesmamaneira que os elétrodos de agulha 12 da câmara 2 precedente(isto é, em sentidos opostos) e são conectados eletricamenteentre si e à divisória 11 correspondente. A incorporação do aparelho como mostrada na FIG. 6 édistinta da incorporação mostrada na Fig. 5 pelo facto de que,entre as câmaras de inativação vizinhas 2 e 18, está ainda láinstalada uma placa 19 feita de um material isolante permeávelde alta porosidade, por exemplo, espuma de poliuretano decélula aberta.

Os elétrodos de agulha nas câmaras de inativaçãoanteriores e seguintes podem ser orientados em sentidosopostos; em caso afirmativo, no entanto, a condição dealternância obrigatória da polaridade da conexão do elétrodoem cada câmara seguinte deve também ser cumprida.

As incorporações do aparelho de acordo com a invenção,como mostrado nas FIGS. 7 e 8 são caracterizadas pelo facto deque o precipitador 3 está equipado com uma unidade de efeitocoroa agulha - cilindro. Na incorporação do aparelho deinativação como mostrado na FIG. 7, um elétrodo de agulha 20é conectado eletricamente à primeira (ao longo do fluxo) placacondutora de corrente elétrica 14 do precipitador 3, tendo esteelétrodo de agulha a sua ponta dirigida contrafluxo, e umelétrodo cilíndrico sem efeito coroa 21 é instaladocoaxialmente com este, com uma placa 22 feita de um materialde filtragem condutor de corrente elétrica, sendo adjacente àextremidade frontal (ao longo do fluxo) do elétrodo cilíndricoe conectado eletricamente aos elétrodos de agulha 12 da câmarade inativação 18.

Na incorporação do aparelho como mostrada na FIG. 8, umelétrodo cilíndrico 23 é conectado pela sua extremidade àprimeira (ao longo do fluxo) placa condutora de correnteelétrica 14 do precipitador 3 e uma placa 24 é instaladatransversalmente ao fluxo oposta à outra extremidade doelétrodo cilíndrico 23, sendo a placa 24 seguida por um elétrodode agulha de efeito coroa 25 instalado coaxialmente com oelétrodo cilíndrico 23. O elétrodo de agulha de efeito coroa25 tem a sua ponta orientada ao longo do fluxo, está conectadoeletricamente à placa 24, e conectado ao polo da fonte dealimentação 4 oposto ao polo conectado ao elétrodo de agulha12 do segundo compartimento da câmara de inativação 2. O precipitador 3 é incorporado de tal forma que a separaçãoentre as placas condutoras de corrente elétrica 14 diminui ao longo do fluxo de ar A, em que as placas condutoras de correnteelétrica 14 são feitas de, por exemplo, espuma de Níquel. Asplacas isolantes 15 do precipitador 3 são feitas de espuma depoliuretano, em que as referidas placas são instaladas de formaa que o tamanho da célula do material das placas 15 diminui aolongo do fluxo de ar A.

Os elétrodos 6, 10 (10' e 10 "), 21, e 23 do cilindro têmuma estrutura (celular) de favo de mel, em que cada um doselétrodos de agulha 8, 12, 20, e 25 contém uma pluralidade deagulhas, estando cada agulha instalada coaxialmente à célulacorrespondente.

Na incorporação do aparelho como mostrada na FIG. 9, cadauma das unidades de efeito coroa agulha - cilindro estáincorporada como um cilindro oco e um elétrodo de agulhaindividual que está posicionado concentricamente com ocilindro. Aqui, cada um dos elétrodos de agulha de efeito coroaé conectado à fonte de alimentação 4 através de uma resistênciade alta tensão 26, cujo valor é selecionado a partir do limiteimposto ao valor do pico de consumo de corrente elétrica paraa tensão de referência. 0 precipitador 3 é precedido por um agitador 27, porexemplo, tendo o desenho perfurado ou laminado, em que oagitador 27 é equipado com um revestimento que contém umcatalisador para catalisar a decomposição do ozono, do óxidode azoto, e / ou de outros gases prejudiciais (como por exemplo,um catalisador com base em alumina). A fonte de alimentação de alta tensão 4 (FIG. 1) pode serincorporada como tendo três fios condutores autônomos "a", "b",e "c". A ligação "a" é conectada aos elétrodos de agulha deefeito coroa e aos elétrodos cilíndricos sem efeito coroa das"coroas" positivas do aparelho; o fio condutor "c" é conectadoaos elétrodos de agulha de efeito coroa e aos elétrodoscilíndricos sem efeito coroa das "coroas" negativas; e o fio condutor "b" é conectado às placas condutoras de correnteelétrica 14 do precipitador ou das unidades de filtragemcondutoras de corrente elétrica 7 e 7 ' , tendo uma placa feitade um material de filtragem isolante instalado entre asunidades de filtragem. Agui, a fonte de alimentação 4 éincorporada de forma a gue os fios condutores "a" e "c" sejamde corrente estabilizada e difiram uma da outra no valor datensão e o fio condutor "b" seja de tensão estabilizada. Alémdisso, a fonte de alimentação 4 numa incorporação preferencialdestas está incorporada com uma possibilidade de comutarautomaticamente o seu modo de operação de estabilização datensão no fio condutor "b" para estabilização de correnteguando um valor de referência do consumo de corrente éalcançado. Embora esta incorporação da fonte de alimentaçãoseja mostrada apenas na Fig. 1, a gual é referente à primeiraincorporação da invenção, a mesma incorporação da fonte dealimentação é útil também noutras incorporações do aparelho. A FIGURA 10 mostra uma secção da incorporação preferencialde um elétrodo de agulha de efeito coroa que representa um fio28 montado dentro de um tubo metálico 29 coaxialmente com omesmo e formando uma protuberância a partir dai num valorsuficiente para que se forme uma coroa elétrica.

Em todas as incorporações do aparelho, os elétrodos semefeito coroa podem ser incorporados não só como cilindros mastambém como poliedros ou favos de mel. O aparelho funciona como se segue. O ar a ser tratado contém vários tipos demicro-organismos, virus e partículas que têm vários tamanhos,estruturas, propriedades e cargas elétricas.

Uma vez aplicada uma tensão aos elétrodos, aparece umacorrente de efeito coroa nas unidades de efeito coroa doaparelho, acompanhada pelas geração dos correspondentes iõesdos elétrodos de agulha de efeito coroa 8 e 12 (FIG. 1) . Sob a ação dos iões gerados, dentro dos meios de pré-tratamento 1,os bioaerossóis são carregados e sofrem o impacto de camposelétricos de várias forças e gradientes, dependendo do localonde as partículas residem dentro dos meios de pré-tratamento 1. Aparece plasma frio na ponta do elétrodo de agulha de efeitocoroa 8 e também há um impacto local nos bioaerossóis. Noprimeiro (ao longo do fluxo de ar) elétrodo poroso permeável(placa 9) , ocorre uma filtragem grossa para limpar partículasgrandes. Enquanto o fluxo de ar tratado passa através da unidadede efeito coroa dos meios de pré-tratamento 1, osmicro-organismos e as células virais são carregadas em primeirolugar por iões de um sinal (por exemplo, iões negativos) epassam então através da base porosa 7 do elétrodo sem efeitocoroa 6, o qual tem o sinal potencial oposto, adquirindo aquicargas opostas. Então, ao passar através da estruturapolarizada da placa isolante 5, os micro-organismos e ascélulas virais perdem parte da água das suas superfícies emcontacto com esta placa, facilitando desse modo o impactosubsequente de campos elétricos e de iões na estrutura celular,depois do qual as células alteram as suas cargas ao passarematravés da segunda placa da unidade de filtragem condutora decorrente elétrica dos meios de pré-tratamento 1. A incorporaçãoda primeira unidade de filtragem condutora de corrente elétricados meios de pré-tratamento 1, como uma unidade de efeito coroade agulha - cilindro, permite: - melhorar as condições para a precipitação de aerossóis nasuperfície da placa 5 feita de um material isolante de altaporosidade e aumentar a eficiência da desidratação dasuperfície de uma célula microbiana, em que dirigindo aponta do elétrodo de efeito coroa 8 para esta placa 5 provêa carga dos bioaerossóis simultaneamente cria melhorescondições para o funcionamento da ponta da agulha; - homogeneizar o potencial elétrico dos bioaerossóis contidos no fluxo de ar em tratamento; - enfraquecer ou danificar parcialmente membranas celularesdevido a uma mudança nos seus sinais de superfície edeformações estruturais locais causadas pela variação dosgradientes de campo elétrico dentro dos meios depré-tratamento, facilitando consideravelmente dessa formaa subsequente desintegração da estrutura celular.

Deixando os meios de pré-tratamento 1, o fluxo de ar quecontém bioaerossóis entra na câmara de inativação de doiscompartimentos 2, a qual é equipada com dois elétrodos de efeitocoroa 12, homopolares (FIGS. 1 e 2) ou heteropolares (FIG. 3) .

Dentro da câmara de inativação de dois compartimentos 2,num campo elétrico permanente que tem forças e gradientesvariáveis localmente, os bioaerossóis são multiplamenterecarregados sob o impacto de iões, contacto elétrico comelétrodos de sinais opostos, e a superfície do material defiltragem isolante polarizado. Este impacto tem comoconsequência a deformação ou a deterioração local da estruturacelular e a alteração das propriedades mecânicas, elétricas eoutras do material deformado (por exemplo, a constantedielétrica do material da membrana é alterada), o que induz adesintegração da estrutura celular e a inativação dosmicro-organismos. Depois de ter passado através da câmara deinativação 2, os micro-organismos e os vírus suspensos no fluxode ar estão num estado inativado.

As incorporações da câmara de inativação 2, como mostradonas FIGS. 1, 2 e 3 diferem uma da outra, de facto, apenas nageometria da variação da força do campo elétrico e dosgradientes ao longo do fluxo e através da área da secçãotransversal do mesmo e, consequentemente, no sentido dadeslocação e na velocidade dos iões, permitindo desse modo aseleção do desenho da câmara de inativação a partir dosparâmetros do fluxo de ar que se pretende inativar (a velocidade do fluxo, o tipo de aerossóis, os parâmetros físicos doscomponentes da mesma, e outros semelhantes).

Devido ao facto de que após a passagem através dos meiosde pré-tratamento do fluxo de ar 1, as partículas dosbioaerossóis entram na câmara de inativação 2, que temessencialmente cargas iguais e estando parcialmente deformadase danificadas, a desintegração final da estrutura celular dosmicro-organismos dentro da câmara de inativação 2 ocorre comuma eficiência mais elevada.

As incorporações do aparelho como mostradas nas FIGS. 5e 6 proporcionam um melhoramento do efeito de inativação e umaumento na taxa de tratamento do fluxo de ar, assim como umamelhoria da confiança do aparelho; estas incorporaçõescompreendem, para além da câmara de inativação de doiscompartimentos 2, pelo menos mais uma câmara de inativação dedois compartimentos 18 instalada ao lado da primeira câmara emsérie ao longo do fluxo, a qual é análoga à primeira câmara mastem a polaridade oposta da conexão do elétrodo. Aqui, o sentidodos elétrodos de agulha de efeito coroa (12) de cada câmara deinativação seguinte é idêntico ou oposto ao sentido doselétrodos de agulha da anterior. Esta incorporação proporcionaum efeito adicional através de um número maior de alternânciasda polaridade do elétrodo e de um maior tempo de impacto decampos de polaridades opostas nos bioaerossóis. A placa 17 (FIG. 4) , a qual é feita de um material isolantede alta porosidade e instalada entre a segunda unidade defiltragem dos meios de pré-tratamento 1 e o primeirocompartimento da câmara de inativação 2, proporciona uma melhoreficiência da desidratação dos aerossóis permitindo umaprecipitação adicional de partículas de bioaerossóis na suasuperfície.

Uma placa análoga 19 (FIG. 6) feita de um material isolantede alta porosidade e instalada entre as placas de filtragem 13 condutoras de corrente elétrica vizinhas das câmaras deinativação (2 e 18, respetivamente) anteriores e seguintes,oferece também uma superfície adicional despolarizada para aspartículas de bioaerossóis se precipitarem.

Depois de ter passado as câmaras de inativação 2 e 18 ede ter adquirido uma carga suficiente para a precipitação, aspartículas entram no precipitador 3 juntamente com o fluxo dear A (FIGS. 7, 8) . Aqui, as partículas inativadas em suspensãono fluxo de ar no precipitam-se nas placas 14 e 15 doprecipitador 3. Na medida em que a carga das partículas debioaerossóis é instável depois do fluxo A passar as câmaras deinativação 2 e 18 e que depende de um número de fatoresincontroláveis (as propriedades elétricas das partículas, acondição de elétrodos de efeito coroa e sem efeito coroa, ahumidade do ar, a taxa de fluxo do ar, entre outras) , paramelhorar a eficiência da filtragem fina e para proporcionar ograu necessário de ionização do ar, o precipitador 3 (FIG. 7)é equipado com uma unidade de efeito coroa agulha - cilindroem que o elétrodo de agulha 20 é orientado contra o fluxo A,ou com uma unidade de efeito coroa onde o cilindro suporte daagulha 25 é orientado ao longo do fluxo A (FIG. 8) . Depois dosmicro-organismos e dos vírus serem inativados nas câmaras deinativação 2 e 18, o fluxo de ar pode conter partículas não vivasde células microbianas ou seus fragmentos, vírus, aerossóis eoutras variedades que têm tamanhos até 0,08 mm, as quais podemser indesejáveis. A unidade de efeito coroa instalada naentrada do precipitador 3 aumenta a eliminação das partículasacima mencionadas do fluxo tratado. O agitador do fluxo 27, oqual está instalado nesta incorporação a montante doprecipitador 3, aumenta a eliminação da não uniformidade dadistribuição transversal de concentrações de iões, partículas,ozono, e outras variedades, surgindo esta não uniformidade dautilização de mais do que um efeito de coroa em paralelo no aparelho. 0 revestimento catalítico do agitador, assim como apresença de um catalisador apropriado para catalisar adecomposição do ozono, do óxido de azoto, e / ou de outros gasesprejudiciais no material isolante das placas de filtragem 15do precipitador 3, também, promovem uma diminuição nasconcentrações de ozono, de óxidos de azoto, e de outros gasesprejudiciais misturados. A fonte de alimentação 4 incorporada como sendo capaz deestabilizar o valor da tensão e de manter o valor do consumode corrente dentro do intervalo de referência, proporciona apossibilidade de controlar o curso do processo de inativaçãocom geração limitada de ozono pelas unidades de efeito coroa.

As resistências de alta tensão 26 (FIG. 9), cujo valor éselecionado a partir do limite imposto ao valor do pico deconsumo de corrente elétrica para a tensão de referência,instaladas entre cada elétrodo de agulha de efeito coroa e afonte de alimentação 4, proporcionam uma distribuição decorrente uniforme sobre as unidades de efeito coroa doaparelho.

Os elétrodos permeáveis porosos têm uma estruturatridimensional, por exemplo, a estrutura de um material decélula aberta (espuma de Niguel, espuma de cobre, e outros).

Os elétrodos de agulha de efeito coroa, incorporados comoo fio 28 instalado dentro do tubo metálico 29 coaxialmente comeste, como mostrado na FIG. 10, são caracterizados por umaconstrução de elevada resistência (resistência à vibração eresistência ao impacto). A instalação das placas condutoras de corrente elétrica14 do precipitador 3, com a separação entre elas a diminuir aolongo do fluxo de ar, promove o aumento da força do campoelétrico entre os elétrodos permeáveis porosos vizinhos(placas condutoras de corrente elétrica) ao longo do fluxo. É dessa forma melhorada a eficiência da filtragem em cada unidadede filtragem seguinte, proporcionando como consequência umaumento da eficiência total da filtragem e da vida doprecipitador. A diminuição dos tamanhos de célula no material das placasisolantes 15 do precipitador 3 ao longo do fluxo A, acentuamum aumento na eficiência da filtragem de partículas finas nofluxo de ar tratado.

DOCUMENTOS REFERIDOS NA DESCRIÇÃO

Esta lista de documentos referidos pelo autor do presentepedido de patente foi elaborada apenas para informação doleitor. Não é parte integrante do documento de patenteeuropeia. Não obstante o cuidado na sua elaboração, o IEP nãoassume qualquer responsabilidade por eventuais erros ouomissões.

Documentos de patente referidos na descrição • RU 2026751 [0002] • US 2007137486 Al [0004]

Lisboa, 10 de Fevereiro de 2016

Claims (15)

1. REIVINDICAÇÕES 1. Um aparelho para a inativação e a filtragem fina dos víruse dos micro-organismos num fluxo de ar que compreende uma fontede alimentação de alta tensão (4) e, em série ao longo do fluxode ar: meios de pré-tratamento do fluxo de ar (1) formados porunidades de filtragem condutoras de corrente elétricacarregadas opostamente (7, 7'), com uma placa (5) feita deum material isolante permeável de alta porosidade instaladaentre as unidades de filtragem; uma câmara de inativação de dois compartimentos (2), cadacompartimento dos quais é incorporado como um elétrodo deagulha de efeito coroa (12) e um elétrodo cilíndrico semefeito coroa (10) instalados coaxialmente entre si e cada umsendo conectado eletricamente a uma placa (13) feita de ummaterial de filtragem condutor de corrente elétrica; eum precipitador (3) incorporado como placas carregadasopostamente (14) instaladas paralelamente entre si e feitasde um material condutor de corrente elétrica de altaporosidade, com placas (15) entre elas feitas de um materialisolante permeável de alta porosidade,sendo o aparelho caracterizado pelo facto de que: pelo menos a unidade de filtragem condutora de correnteelétrica (7) dos meios de pré-tratamento (1) que estásituada em primeiro ao longo do fluxo de ar, é incorporadacomo - um elétrodo cilíndrico (6) que tem uma base em formade placa (7) feita de um material condutor de correnteelétrica poroso permeável e posicionada adjacentementeà placa (5) , a qual é feita de um material isolantepermeável de alta porosidade, - um elétrodo de agulha (8) instalado coaxialmente ao elétrodo cilíndrico (6) no lado da extremidade frontaldo mesmo, e tendo a sua ponta orientada para a placaisolante (5) , e - uma placa (9), que é feita de um material condutor decorrente elétrica de alta porosidade, posicionada emfrente ao elétrodo de agulha (8), a uma certa distânciae conectado eletricamente ao mesmo, em que o elétrodocilíndrico (6) e o elétrodo de agulha (8) são conectadosaos polos opostos da fonte de alimentação (4).
2. 2. 0 aparelho de acordo com a reivindicação 1, caracterizadopelo facto de que a câmara de inativação de dois compartimentos(2) é incorporada como um elétrodo cilíndrico individual semefeito coroa (10), dentro do qual uma divisória (11) feita de um material condutorde corrente elétrica permeável de alta porosidade é instaladatransversalmente ao fluxo, a placa (13) feita de um material de filtragem condutor decorrente elétrica é instalada opostamente a cada uma dasextremidades livres do elétrodo cilíndrico sem efeito coroa,e os elétrodos de agulha de efeito coroa (12) do primeirocompartimento e do segundo compartimento têm as suas pontasorientadas na direção um do outro e estão conectadoseletricamente entre si e à placa correspondente (13),em que os elétrodos de agulha de efeito coroa (12) do primeirocompartimento e do segundo compartimento são conectados ao poloda fonte de alimentação (4) que é oposto ao polo conectado aoelétrodo de agulha (8) dos meios de pré-tratamento (1).
3. 3. O aparelho de acordo com a reivindicação 1, caracterizadopelo facto de que os elétrodos de agulha de efeito coroa (12)do primeiro compartimento e do segundo compartimento da câmara de inativação de dois compartimentos (2) têm as suas pontasorientadas em sentidos opostos e estão instalados coaxialmentecom os elétrodos cilíndricos correspondentes (10', 10 ") noslados opostos de uma divisória (11), a qual é feita de ummaterial de filtragem condutor de corrente elétrica permeávelde alta porosidade, posicionadas transversalmente ao fluxoentre os elétrodos cilíndricos sem efeito coroa (10', 10 ") doprimeiro compartimento e do segundo compartimento, e isoladasdeles, em que as placas (13) feitas de um material de filtragemcondutor de corrente elétrica e posicionadas adjacentemente àsextremidades dos elétrodos cilíndricos na entrada e na saídada câmara de inativação (2) são conectadas eletricamente entresi e à placa de filtragem condutora de corrente elétrica (7')dos meios de pré-tratamento (1) que estão colocados ao longodo fluxo e em que os elétrodos de agulha de efeito coroa (12) sãoconectados eletricamente à divisória (11) feita de um materialde filtragem condutor de corrente elétrica e instalada entreeles.
4. 4. O aparelho de acordo com a reivindicação 1, caracterizadopelo facto de que a câmara de inativação de dois compartimentos(2) é formada por dois elétrodos cilíndricos sem efeito coroa(10', 10") instalados em série, uma placa (16) feita de materialde filtragem condutor de corrente elétrica permeável de altaporosidade que é adjacente à primeira extremidade de cadaelétrodo ao longo do fluxo, onde os elétrodos sem efeito coroa (10', 10 ") são conectadosaos polos opostos da fonte de alimentação (4) e em que oselétrodos de agulha de efeito coroa (12) têm as suas pontasorientadas contrafluxo, sendo o elétrodo de agulha (12) doprimeiro compartimento da câmara conectado eletricamente à placa condutora de corrente elétrica (16) que é adjacente aoelétrodo cilíndrico (10") do segundo compartimento e o elétrodode agulha (12) do segundo compartimento da câmara de inativação(2) sendo conectado eletricamente à placa condutora de correnteelétrica do precipitador (3) instalado imediatamente depoisdeste elétrodo.
5. 5. O aparelho de acordo com qualquer uma das reivindicações2 a 4, caracterizado pelo facto de que uma placa (17) feita deum material de filtragem isolante da alta porosidade permeávelé instalada entre a unidade de filtragem (7') dos meios depré-tratamento (1) em segundo lugar ao longo do fluxo e oprimeiro compartimento da câmara de inativação (2).
6. 6. O aparelho de acordo com a reivindicação 5, caracterizadopelo facto de que contém pelo menos mais uma câmara deinativação de dois compartimentos (18), que é análoga àprimeira câmara (2) mas tem a polaridade oposta da conexão doelétrodo, instalada em série com a primeira câmara ao longo dofluxo, em que o sentido dos elétrodos de agulha de efeito coroa(12) de cada câmara seguinte é idêntico ou oposto ao sentidodos elétrodos de agulha (12) da precedente.
7. 7. O aparelho de acordo com a reivindicação 6, caracterizadopelo facto de que uma placa (19) feita de um material isolantede alta porosidade é instalada entre as placas de filtragemcondutoras de corrente elétrica (13) vizinhas das câmaras deinativação (2, 18) anteriores e seguintes.
8. 8. O aparelho de acordo com as reivindicações 6 ou 7,caracterizado pelo facto de que um elétrodo de agulha (20) éconectado eletricamente à placa condutora de corrente elétrica(14) do precipitador (3) o primeiro ao longo do fluxo, tendo 0 elétrodo (20) a sua ponta orientada contrafluxo, e pelo factode que um elétrodo cilíndrico sem efeito coroa (21) estáinstalado coaxialmente com o elétrodo (20) e uma placa (22)feita de um material de filtragem condutor de corrente éadjacente à parte frontal do elétrodo cilíndrico (21) e éconectada eletricamente aos elétrodos de agulha (12) da últimacâmara de inativação (2) ao longo do fluxo.
9. 9. O aparelho de acordo com as reivindicações 6 ou 7,caracterizado pelo facto de que um elétrodo cilíndrico (23) éconectado por uma extremidade à placa condutora de correnteelétrica (14) do precipitador (3) o primeiro ao longo do fluxo,uma placa adicional (24) feita de um material de filtragemcondutor de corrente elétrica é instalada transversalmente aofluxo oposta à outra extremidade do elétrodo cilíndrico (23) ,em que um elétrodo de agulha de efeito coroa (25) é posicionadocoaxialmente com o elétrodo cilíndrico (23), tem a sua pontaorientada ao longo do fluxo, é conectado eletricamente àreferida placa adicional (24), e é conectado ao polo da fontede alimentação (4) oposto ao polo conectado ao elétrodo deagulha (12) do último compartimento da câmara de inativação(2) .
10. 10. O aparelho de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a 9, caracterizado pelo facto de que está equipado com pelomenos um agitador de fluxo (27), instalado a montante doprecipitador (3), que é capaz de nivelar as concentrações departículas a ser precipitadas, ozono ou iões no fluxo em quepelo menos uma das placas condutoras de corrente elétrica (14)do precipitador (3) e / ou o agitador (27) é equipado com umrevestimento que é capaz de proporcionar a decomposição doozono, do óxido de azoto, e / ou de outros gases prejudiciais.
11. 11. 0 aparelho de acordo com qualquer uma das reivindicações1 a 10, caracterizado pelo facto de que o elétrodo de agulhade efeito coroa (12) é incorporado como um fio (28) instaladodentro de um tubo metálico (29) coaxialmente com o mesmo eformando uma protuberância a partir dai.
12. 12. O aparelho de acordo com qualquer uma das reivindicaçõesprecedentes, caracterizado pelo facto de que pelo menos um doselétrodos de efeito coroa (8, 12, 20 e 25) é conectado à fontede alimentação através de uma resistência (26), cujo valor éselecionado a partir do limite imposto ao valor do pico deconsumo de corrente elétrica para a tensão de referência.
13. 13. O aparelho de acordo com qualquer uma das reivindicaçõesprecedentes, caracterizado pelo facto de que a fonte dealimentação de alta tensão (4) é incorporada como tendo trêsfios condutores autônomos (a, b, e c) , em que um fio condutor(b) é conectado às placas condutoras de corrente elétrica (14)do precipitador e às unidades de filtragem condutoras decorrente elétrica (7, 7 ' ) e é de tensão estabilizada e os outrasdois fios condutores (a e c) são conectados respetivamente aoelétrodo de agulha de efeito coroa (8 ou 12) e ao elétrodocilíndrico sem efeito coroa (6 ou 10) de cada compartimentorespetivo e são de corrente estabilizada.
14. 14. O aparelho de acordo com a reivindicação 13, caracterizadopelo facto de que a fonte de alimentação de alta tensão (4) éincorporada com a possibilidade de comutar automaticamente omodo de operação de estabilização da tensão do fio condutorconectado às placas condutoras de corrente elétrica (14) doprecipitador e às unidades de filtragem condutoras de correnteelétrica (7, 7'), para estabilização de corrente quando umvalor de referência do consumo de corrente é alcançado.
15. 15. 0 aparelho de acordo com qualquer uma das reivindicações precedentes, caracterizado pelo facto de que as placascondutoras de corrente elétrica (14) do precipitador são feitosespuma de metal revestida com um revestimento isolante. Lisboa, 10 de Fevereiro de 2016