RU205640U1

RU205640U1 - Электростатический фильтр

Info

Publication number: RU205640U1
Application number: RU2020139741U
Authority: RU
Inventors: Ольга Александровна Лещинская
Original assignee: Ольга Александровна Лещинская
Priority date: 2020-12-03
Filing date: 2020-12-03
Publication date: 2021-07-26

Abstract

Предлагаемая полезная модель относится к разделу медицины, точнее к средствам индивидуальной защиты дыхательных путей человека от дыма, пылевых частиц, болезнетворных микробов и вирусов. Особенно эффективно использование предложенного фильтра в медицинских защитных масках во время возникновения опасных эпидемических ситуаций для предотвращения распространения инфекционных заболеваний. Кроме того, новый фильтр может быть использован в составе вентиляционной системы больничной палаты. Целью настоящей работы является создание электростатического фильтра с повышенной пропускной способностью воздушного потока.Технический результат полезной модели выражается в расширении арсенала электростатических фильтров, предназначенных для индивидуальной защиты дыхательных путей человека. Он достигается тем, что в электростатическом фильтре, содержащем тубус, внутри которого закреплен фильтрующий элемент, выполненный из плексигласа, обладающего электретными свойствами с электрическим потенциалом 10-15 кВ, имеющего равномерную перфорацию, фильтрующий элемент выполнен в форме полой полусферы, а линии поляризации электрических зарядов противоположного знака (+), (-) в электрете повторяют кривизну полусферы.

Description

Полезная модель относится к разделу медицины, точнее к средствам индивидуальной защиты дыхательных путей человека от дыма, пылевых частиц, болезнетворных микробов и вирусов. Особенно эффективно использование предложенного фильтра в медицинских защитных масках во время возникновения опасных эпидемических ситуаций для предотвращения распространения инфекционных заболеваний. Кроме того, новый фильтр может быть использован в составе вентиляционной системы больничной палаты.

Известен фильтр, входящий в состав защитной маски для лица, представляющий собой плоский, серповидный полужесткий элемент и закрывающий лицо прозрачный элемент. Маска фиксируется на лбу пользователя с помощью упругого элемента (патент США N 4.852.185, кл. A61F 9/06, бюл. N 11, 1990 г. [1]).

Известен также трехслойный фильтр, входящий в состав санитарной маски для защиты дыхательных путей. Тройной фильтр изготовлен из высококачественного, экологически чистого, нетканого материала типа спанбонд, обладающего антибактериальными свойствами (верхний и нижний слой), и мелтблаун с высокой фильтрационной способностью (средний слой, выполняющий роль фильтра), (medfarm. org/katalog/ odnorazovaya-me [2]). Данные материалы обладают хорошими воздухопропускными свойствами и не стесняют дыхания.

Основным недостатком аналога [2] является то, что его конструкция не обеспечивает задержку наночастиц, например вирусов, имеющих размер около 100 нанометров.

Наиболее близким к заявляемому устройству является фильтр, содержащий тубус, на торце которого закреплен фильтрующий элемент, выполненный из плексигласа, обладающего электретными свойствами с электрическим потенциалом 10 - 15 кВ, имеющего равномерную перфорацию (патент РФ №158645 от 27.08.2015 [3]).

Аналог [3] был выбран нами в качестве прототипа.

Недостаток фильтра [3] проявляется в жаркую погоду и при длительном использовании фильтра, так как организму не хватает достаточного количества свежего воздуха для его нормальной работы. Для устранения этого недостатка необходимо увеличить диаметр перфорируемых отверстий в фильтре или увеличить площадь фильтра. Диаметр перфорируемых отверстий равен 0,5 - 1,0 мм. Увеличение их диаметра более 1,0 мм не желательно, так как через такие отверстия с потоком воздуха могут пролететь и наночастицы, например вирусы, для улавливания которых и предназначен электростатический фильтр.

Целью настоящей работы является создание электростатического фильтра с повышенной пропускной способностью воздушного потока.

Технический результат полезной модели выражается в расширении арсенала электростатических фильтров, предназначенных для защиты дыхательных путей человека. Он достигается тем, что в фильтре, содержащем тубус, на торце которого закреплен фильтрующий элемент, выполненный из плексигласа, обладающего электретными свойствами с электрическим потенциалом 10 - 15 кВ, имеющего равномерную перфорацию, фильтрующий элемент выполнен в форме полой полусферы, а линии поляризации электрических зарядов противоположного знака (+), (-) в электрете повторяют кривизну полусферы.

Далее описание сопровождается рисунками и пояснениями к ним.

На фиг. 1 показана конструкция предложенного электростатического фильтра в составе защитной маски (вид сбоку в разрезе), а на фиг. 2 - принцип работы фильтра.

Предложенный электростатический фильтр содержит фильтрующий элемент 1, выполненный из плексигласа в форме полой полусферы, которому при изготовлении были приданы электретные свойства с электрическим потенциалом 10 - 15 кВ. Линии поляризации электрических зарядов противоположного знака (+), (-) в электрете повторяют кривизну полусферы.

Электреты являются электрическими аналогами магнитов. Они создают постоянное электрическое поле в окружающем пространстве и обладают длительным действием (до многих лет) (Физический энциклопедический словарь. - М.: Сов. Энциклопедия, 1983. - С. 862).

Поверхность фильтрующего элемента 1 перфорирована. Перфорация выполнена в виде сквозных отверстий 2, например, цилиндрической формы диаметром 0,5÷1,0 мм, она равномерно нанесена по всей поверхности фильтрующего элемента 1 (фиг. 1).

Фильтрующий элемент 1 закреплен с возможностью съема на торце тубуса 3, выполненного из твердого материала, например полимера. Внутри тубуса 3 закреплен дополнительный трехслойный фильтр 4. Трехслойный фильтр 4 изготовлен из высококачественного, экологически чистого, нетканого материала типа спанбонд, обладающего антибактериальными свойствами (верхний и нижний слой) и мелтблаун с высокой фильтрационной способностью (средний слой, выполняющий роль фильтра).

Тубус 3 крепят на голове человека с помощью двух ушных фиксаторов 5, изготовленных из эластичного материала, например полимера.

Рассмотрим физический принцип работы электростатического фильтра.

При подлете наночастиц 6 к электростатическому фильтрующему элементу 1, на расстоянии 8÷10 см от него наночастицы 6 электрически нейтральны (фиг. 2). При движении наночастиц 6' в непосредственной близости от электростатического перфорированного элемента 1 (на расстоянии 1÷2 см) ситуация изменяется. Под действием электрического поля, создаваемого высоким электрическим потенциалом (+) электрета из которого изготовлен электростатический перфорированный фильтрующий элемент 1, на поверхности наночастиц 6' индуцируется заряд противоположного знака (-), в результате чего под действием кулоновой силы наночастицы 6'' оседают на внешней поверхности электростатического перфорированного фильтрующего элемента 1, имеющего высокий положительный (+) электрический заряд. Воздействию электрической индукции подвергаются все частицы, обладающие как диэлектрическими, так и электропроводящими свойствами, поэтому на внешней поверхности электростатического перфорированного фильтрующего элемента 1 будут оседать все частицы, движущиеся в воздушном потоке: пыльца растений, частицы продуктов горения, биологические нановирусы, микобактерии туберкулеза, радионуклиды, образованные, например, в результате аварии на атомной электростанции, и др. В составе защитной маски электростатический фильтр продлевает работу трехслойного фильтра 4, так как значительно уменьшает число частиц попадающих на него.

По завершении работы в опасной зоне внешнюю поверхность санитарной маски подвергают дезинфекции и сушки, после чего устройство вновь готово к эксплуатации.

Площадь поверхности полусферы S=2πR².

Площадь поверхности круга (прототип [3] S=πR².

Следовательно, при прочих равных условиях (диаметре сквозных отверстий, частоте перфорации) на поверхности полусферы возможно выполнить в два раза больше сквозных отверстий, чем в прототипе [3]. Это обстоятельство позволяет сделать заключение о том, что новый электростат По завершении работы в опасной зоне внешнюю поверхность санитарной маски подвергают дезинфекции и сушки, после чего устройство вновь готово к эксплуатации.

Площадь поверхности полусферы S=2πR².

Площадь поверхности круга (прототип [3] S=πR².

Следовательно, при прочих равных условиях (диаметре сквозных отверстий, частоте перфорации) на поверхности полусферы возможно выполнить в два раза больше сквозных отверстий, чем в прототипе [3]. Это обстоятельство позволяет сделать заключение о том, что новый электростатический фильтр облегчает дыхание человека.

Предлагаемая санитарная маска для защиты дыхательных путей найдет широкое практическое применение, как в быту, так и на вредных для человека производствах, поскольку повышает надежность защиты дыхательных путей человека от вредоносных частиц, включая биологические нановирусы и радионуклиды.

Claims

Электростатический фильтр индивидуальной защиты дыхательных путей человека, содержащий тубус, на торце которого закреплен фильтрующий элемент, выполненный из плексигласа, обладающего электретными свойствами с электрическим потенциалом 10-15 кВ, имеющий равномерную перфорацию, отличающийся тем, что фильтрующий элемент выполнен в форме полой полусферы, а линии поляризации электрических зарядов противоположного знака (+), (-) в электрете повторяют кривизну полусферы.