RU2344882C1 - Device for inactivation and fine filtration of viruses and microorganisms in air flow - Google Patents
Device for inactivation and fine filtration of viruses and microorganisms in air flow Download PDFInfo
- Publication number
- RU2344882C1 RU2344882C1 RU2007118919/12A RU2007118919A RU2344882C1 RU 2344882 C1 RU2344882 C1 RU 2344882C1 RU 2007118919/12 A RU2007118919/12 A RU 2007118919/12A RU 2007118919 A RU2007118919 A RU 2007118919A RU 2344882 C1 RU2344882 C1 RU 2344882C1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- plate
- conductive
- needle
- corona
- electrode
- Prior art date
Links
Images
Abstract
Description
Изобретение относится к области очистки воздуха или газа от микроорганизмов, вирусов, твердых и жидких аэрозолей, а более конкретно, касается устройства для инактивации и тонкой фильтрации вирусов и микроорганизмов в воздушном потоке.The invention relates to the field of purification of air or gas from microorganisms, viruses, solid and liquid aerosols, and more particularly, relates to a device for inactivation and fine filtering of viruses and microorganisms in the air stream.
Известно устройство для инактивации и тонкой фильтрации газа по патенту RU 2026751, содержащее высоковольтный источник питания и расположенные последовательно по ходу потока средство предварительной обработки воздушного потока, двухсекционную камеру инактивации и осадитель, выполненный из расположенных параллельно друг другу разноименно заряженных пластин из высокопористого токопроводящего материала, между которыми установлены пластины из высокопористого диэлектрического материала. При этом средство предварительной обработки воздушного потока образовано разноименными заряженными токопроводящими фильтрующими элементами, между которыми установлена пластина из диэлектрического высокопористого проницаемого материала, а каждая секция двухсекционной камеры инактивации выполнена в виде соосно расположенных игольчатого коронирующего и цилиндрического некоронирующего электродов, каждый из которых электрически связан с соответствующей пластиной из токопроводящего фильтрующего материала.A device for inactivation and fine filtering of gas according to patent RU 2026751 is known, comprising a high-voltage power source and means for preliminary processing of the air flow arranged in series along the flow, a two-section inactivation chamber and a precipitator made of oppositely charged plates of highly porous conductive material located parallel to each other, between which installed plates of highly porous dielectric material. In this case, the pre-treatment of the air flow is formed by oppositely charged conductive filter elements, between which a plate of dielectric highly porous permeable material is installed, and each section of a two-section inactivation chamber is made in the form of coaxially arranged needle-shaped corona and cylindrical non-corona electrodes, each of which is electrically connected to the corresponding plate from conductive filter material.
В данном устройстве средство предварительной обработки воздушного потока является фильтром грубой очистки от присутствующих в воздушном потоке механических частиц и практически не оказывает влияния на процесс инактивации вирусов и микроорганизмов. В связи с этим вся нагрузка по осуществлению процесса собственно инактивации приходится на камеру инактивации, что приводит к усложнению условий ее работы и к снижению эффективности процесса инактивации.In this device, the pre-treatment of the air stream is a filter for rough cleaning of mechanical particles present in the air stream and practically does not affect the process of inactivation of viruses and microorganisms. In this regard, the entire load on the implementation of the inactivation process itself falls on the inactivation chamber, which complicates its working conditions and reduces the efficiency of the inactivation process.
Задачей изобретения является создание такого устройства для инактивации и тонкой фильтрации вирусов и микроорганизмов в воздушном потоке, в котором средство предварительной обработки помимо извлечения механических частиц из обрабатываемого потока осуществляло бы предварительную подготовку к процессу инактивации присутствующих в потоке биоаэрозолей, что позволило бы создать наиболее благоприятные условия для работы расположенных далее по ходу потока камеры инактивации и осадителя, усовершенствовать их конструкцию и в итоге повысить эффективность работы устройства в целом.The objective of the invention is to provide such a device for the inactivation and fine filtering of viruses and microorganisms in the air stream, in which the pretreatment tool, in addition to extracting mechanical particles from the treated stream, would prepare for the inactivation of bioaerosols present in the stream, which would create the most favorable conditions for work further downstream of the inactivation chamber and precipitator, to improve their design and ultimately increase It is the efficiency of the whole device.
Поставленная задача решается тем, что в устройстве для инактивации и тонкой фильтрации вирусов и микроорганизмов в воздушном потоке, содержащем высоковольтный источник питания и расположенные последовательно по ходу потока средство предварительной обработки воздушного потока, образованное разноименными заряженными токопроводящими фильтрующими элементами, между которыми установлена пластина из диэлектрического высокопористого проницаемого материала, двухсекционную камеру инактивации, каждая секция которой выполнена в виде расположенных соосно игольчатого коронирующего и цилиндрического некоронирующего электродов, каждый из которых электрически связан с соответствующей пластиной из токопроводящего фильтрующего материала, и осадитель, выполненный из расположенных параллельно друг другу разноименно заряженных пластин из высокопористого токопроводящего материала, между которыми расположены пластины из высокопористого проницаемого диэлектрического материала, согласно изобретению, по меньшей мере, первый по ходу потока токопроводящий фильтрующий элемент средства предварительной обработки воздушного потока выполнен в виде цилиндрического электрода с основанием в виде пластины из токопроводящего высокопористого проницаемого материала, прилегающей к пластине из диэлектрического высокопористого проницаемого материала, и расположенной на расстоянии от свободного торца цилиндрического электрода пластины из токопроводящего высокопористого материала, к которой примыкает электрически связанный с ней игольчатый электрод, расположенный соосно цилиндрическому электроду и направленный острием в сторону диэлектрической пластины, при этом цилиндрический и игольчатый электроды подключены к противоположным полюсам источника питания.The problem is solved in that in a device for inactivation and fine filtering of viruses and microorganisms in an air stream containing a high-voltage power source and arranged in series along the stream, an air stream pre-treatment means formed by unlike charged conductive filter elements, between which a plate made of highly porous dielectric permeable material, two-section inactivation chamber, each section of which is made in the form of a distribution laid coaxially needle-shaped corona and cylindrical non-corona electrodes, each of which is electrically connected to a corresponding plate of conductive filtering material, and a precipitator made of oppositely charged plates of highly porous conductive material located parallel to each other, between which are plates of highly porous permeable dielectric material, according to the invention, at least the first upstream conductive filter element the air stream pre-treatment means is made in the form of a cylindrical electrode with a base in the form of a plate of conductive highly porous permeable material adjacent to the plate of dielectric highly porous permeable material and located at a distance from the free end of the cylindrical electrode of the plate of conductive highly porous material to which is electrically connected with it a needle electrode located coaxially with the cylindrical electrode and directed about triem towards a dielectric plate, with the cylindrical electrodes and a needle connected to opposite poles of the power source.
Целесообразно двухсекционную камеру инактивации выполнить в виде единого цилиндрического некоронирующего электрода, внутри которого поперек потока установлена перегородка из высокопористого проницаемого токопроводящего материала. При этом коронирующие игольчатые электроды первой и второй секций камеры остриями направлены один навстречу другому, другими концами электрически подсоединены к пластинам из токопроводящего фильтрующего материала, каждая из которых расположена напротив соответствующего торца цилиндрического некоронирующего электрода. Коронирующие игольчатые электроды первой и второй секций камеры электрически соединены между собой и подключены к полюсу источника питания, противоположному полюсу, соединенному с игольчатым электродом средства предварительной обработки.It is advisable to perform a two-section inactivation chamber in the form of a single cylindrical non-corona electrode, inside of which a partition from a highly porous permeable conductive material is installed across the flow. In this case, the corona needle electrodes of the first and second sections of the chamber with the tips directed one towards the other, the other ends are electrically connected to plates of conductive filtering material, each of which is located opposite the corresponding end of the cylindrical non-corona electrode. The corona needle electrodes of the first and second sections of the chamber are electrically connected to each other and connected to the pole of the power source, opposite to the pole connected to the needle electrode of the pre-treatment means.
Двухсекционная камера инактивации может быть выполнена таким образом, чтобы коронирующие игольчатые электроды первой и второй секций двухсекционной камеры инактивации были направлены в противоположные стороны и установлены соосно соответствующим цилиндрическим электродам с противоположных сторон пластины из токопроводящего фильтрующего материала, расположенной поперек потока между некоронирующими цилиндрическими электродами первой и второй секций и изолированной от них, а прилегающие к торцам цилиндрических электродов на входе и выходе камеры инактивации пластины из токопроводящего фильтрующего материала были бы электрически соединены между собой и с последней по ходу потока токопроводящей фильтрующей пластиной средства предварительной обработки, а коронирующие игольчатые электроды были бы электрически соединены с расположенной между ними пластиной из токопроводящего фильтрующего материала.The two-section inactivation chamber can be made so that the corona needle electrodes of the first and second sections of the two-section inactivation chamber are directed in opposite directions and are mounted coaxially with the corresponding cylindrical electrodes on opposite sides of the plate of conductive filter material located across the flow between the non-corona cylindrical electrodes of the first and second sections and isolated from them, and adjacent to the ends of the cylindrical electrodes at the entrance inactivation and outlet chamber of a conductive plate of the filter material would be electrically interconnected and the last downstream filter pretreatment conductive plate means, and corona needle electrodes were electrically connected to a plate situated between them of a conductive filtering material.
Еще в одном варианте осуществления изобретения двухсекционная камера инактивации может быть образована двумя расположенными последовательно некоронирующими цилиндрическими электродами, к первому по ходу потока торцу каждого из которых прилегает пластина из токопроводящего фильтрующего материала, при этом некоронирующие электроды подключены к противоположным полюсам источника питания, а игольчатые коронирующие электроды направлены оба остриями навстречу потоку и электрически соединены: игольчатый электрод первой секции - с токопроводящей пластиной, прилегающей к цилиндрическому электроду второй секции, а игольчатый электрод второй секции камеры - с пластиной из токопроводящего фильтрующего материала, расположенной непосредственно за этим электродом.In another embodiment, a two-section inactivation chamber can be formed by two consecutive non-corona cylindrical electrodes, a plate of conductive filtering material adjoining the first end of each of them, while the non-corona electrodes are connected to opposite poles of the power source, and the needle corona electrodes both points are directed towards the flow and are electrically connected: the needle electrode of the first section - with a current lead a conductive plate adjacent to the cylindrical electrode of the second section, and the needle electrode of the second section of the chamber with a plate of conductive filtering material located directly behind this electrode.
Желательно, чтобы между вторым по ходу потока фильтрующим элементом средства предварительной обработки и первой секцией камеры инактивации была установлена пластина из диэлектрического фильтрующего материала.It is desirable that between the second upstream filter element of the pre-treatment means and the first section of the inactivation chamber a plate of dielectric filter material is installed.
В предпочтительном варианте выполнения устройство содержит, по меньшей мере, одну дополнительную двухсекционную камеру инактивации, аналогичную первой, но с противоположной полярностью подключения электродов, установленную последовательно за первой по ходу потока, при этом направление игольчатых коронирующих электродов каждой последующей камеры инактивации идентично или противоположно направлению игольчатых электродов предыдущей.In a preferred embodiment, the device comprises at least one additional two-section inactivation chamber, similar to the first, but with the opposite polarity of the connection of the electrodes, mounted sequentially after the first upstream, the direction of the needle corona electrodes of each subsequent inactivation chamber is identical or opposite to the direction of the needle electrodes of the previous one.
При этом желательно между соседними токопроводящими фильтрующими пластинами предыдущей и последующей камер инактивации установить пластину из высокопористого диэлектрического материала.In this case, it is desirable to install a plate of highly porous dielectric material between adjacent conductive filter plates of the previous and subsequent inactivation chambers.
Кроме того, с первой по ходу потока токопроводящей пластиной осадителя может быть электрически соединен игольчатый электрод, направленный острием встречно потоку, при этом соосно ему установлен цилиндрический некоронирующий электрод, к переднему по ходу потока торцу которого прилегает пластина из токопроводящего фильтрующего материала, электрически соединенная с игольчатым электродом последней по ходу потока камеры инактивации.In addition, a needle electrode directed against the flow tip can be electrically connected to the first downstream conductive plate of the precipitator, while a cylindrical non-corona electrode is installed coaxially to it, a plate of conductive filtering material adjacent to the front end of the flow, electrically connected to the needle the electrode of the last downstream inactivation chamber.
Возможно также, чтобы к первой по ходу потока токопроводящей пластине осадителя был подсоединен торцом цилиндрический электрод, напротив второго торца которого поперек потока установлена дополнительная пластина из токопроводящего фильтрующего материала, с которой электрически соединен игольчатый коронирующий электрод, расположенный соосно цилиндрическому, направленный острием по потоку и подключенный к полюсу источника питания, противоположному полюсу, соединенному с игольчатым электродом последней по ходу потока секции камеры инактивации.It is also possible that a cylindrical electrode was connected to the first downstream conductive plate of the precipitator, opposite to the second end of which an additional plate of conductive filtering material was installed across the flow, to which a needle-shaped corona electrode located coaxially to the cylindrical one, directed by the tip along the flow and connected was electrically connected to the pole of the power source, opposite to the pole connected to the needle electrode of the last upstream section of the chamber and activation.
С целью выравнивания в потоке концентрации осаждаемых частиц, озона или ионов желательно оснастить устройство, по меньшей мере, одним турбулизатором потока.In order to equalize the concentration of deposited particles, ozone or ions in the stream, it is desirable to equip the device with at least one flow turbulator.
При этом турбулизатор целесообразно установить перед осадителем.In this case, it is advisable to install the turbulator in front of the precipitator.
Желательно, кроме того, чтобы, по меньшей мере, одна из токопроводящих пластин осадителя и/или турбулизатор были снабжены покрытием, способным обеспечить разложение озона, окиси азота и/или других вредных газов.It is also desirable that at least one of the conductive plates of the precipitator and / or turbulator is provided with a coating capable of decomposing ozone, nitric oxide and / or other harmful gases.
Материал диэлектрических фильтрующих пластин осадителя может содержать катализатор разложения озона, окислов азота и/или других вредных газов.The material of the dielectric filter plates of the precipitator may contain a decomposition catalyst for ozone, nitrogen oxides and / or other harmful gases.
В предпочтительном варианте выполнения коронирующий игольчатый электрод выполнен в виде проволоки, установленной в металлической трубке коаксиально ей и выступающей из нее.In a preferred embodiment, the corona-shaped needle electrode is made in the form of a wire mounted in a metal tube coaxially to and protruding from it.
Желательно также, чтобы, по меньшей мере, часть коронирующих электродов была подключена к источнику питания через резистор, величина сопротивления которого выбрана из условия ограничения максимальной величины потребляемого тока при заданном напряжении.It is also desirable that at least part of the corona electrodes be connected to the power source through a resistor, the resistance value of which is selected from the condition of limiting the maximum value of the current consumption at a given voltage.
В еще одном предпочтительном варианте выполнения источник питания выполнен стабилизированным по величине напряжения и с возможностью поддержания величины потребляемого тока в заданном диапазоне, а также с возможностью автоматического переключения из режима стабилизации напряжения в режим стабилизации тока при достижении заданного значения потребляемого тока.In another preferred embodiment, the power supply is made stabilized by the magnitude of the voltage and with the ability to maintain the magnitude of the current consumption in a given range, as well as with the ability to automatically switch from voltage stabilization mode to current stabilization mode when the specified value of the consumed current is reached.
Целесообразно токопроводящие пластины осадителя выполнить из пенометалла и расположить их так, чтобы расстояние между ними уменьшалось по ходу воздушного потока, а диэлектрические фильтрующие пластины осадителя выполнить из пенополиуретана, и установить их в таком порядке, чтобы размер ячеек материала пластин уменьшается по ходу воздушного потока.It is advisable to carry out the precipitating plates of the precipitator from the metal and arrange them so that the distance between them decreases along the air flow, and the dielectric filtering plates of the precipitator to make of polyurethane foam, and install them in such a way that the mesh size of the plate material decreases along the air flow.
В дальнейшем изобретение поясняется описанием конкретных вариантов его осуществления и прилагаемыми чертежами.The invention is further explained in the description of specific options for its implementation and the accompanying drawings.
На фиг.1 схематически изображено в разрезе устройство для инактивации и тонкой фильтрации вирусов и микроорганизмов в воздушном потоке согласно изобретению;Figure 1 schematically shows in section a device for inactivation and fine filtering of viruses and microorganisms in the air stream according to the invention;
на фиг.2 - то же, что и на фиг.1, с камерой инактивации, в которой игольчатые электроды первой и второй секций направлены в противоположные стороны;figure 2 is the same as in figure 1, with the inactivation chamber, in which the needle electrodes of the first and second sections are directed in opposite directions;
на фиг.3 - то же, что и на фиг.1, с камерой инактивации, в которой игольчатые электроды первой и второй секций направлены встречно потоку;figure 3 is the same as in figure 1, with the inactivation chamber, in which the needle electrodes of the first and second sections are directed counter to the flow;
на фиг.4 - то же, что и на фиг.2, но с диэлектрической пластиной между средством предварительной обработки и камерой инактивации;in Fig.4 is the same as in Fig.2, but with a dielectric plate between the pre-processing means and the inactivation chamber;
на фиг.5 изображен вариант выполнения устройства инактивации с двумя расположенными последовательно идентичными двухсекционными камерами инактивации с игольчатыми электродами, направленными в противоположные стороны;figure 5 shows an embodiment of the inactivation device with two sequentially identical two-section inactivation chambers with needle electrodes directed in opposite directions;
на фиг.6 - то же, что и на фиг.5, но с диэлектрической пластиной между камерами инактивации;in Fig.6 is the same as in Fig.5, but with a dielectric plate between the inactivation chambers;
на фиг.7 изображен вариант выполнения устройства инактивации, в котором осадитель дополнительно оснащен коронирующим узлом;Fig. 7 shows an embodiment of an inactivation device in which the precipitator is additionally equipped with a corona assembly;
на фиг.8 - то же, что и на фиг.7, но с другим выполнением осадителя;in Fig.8 is the same as in Fig.7, but with a different embodiment of the precipitator;
на фиг.9 изображен вариант выполнения устройства, в котором игольчатые электроды подключены к источнику питания через резисторы;figure 9 shows an embodiment of the device in which the needle electrodes are connected to a power source through resistors;
на фиг.10 изображен вариант выполнения коронирующего игольчатого электрода в разрезе.figure 10 shows an embodiment of a corona needle electrode in section.
Изображенное на фиг.1 устройство для инактивации и тонкой фильтрации вирусов и микроорганизмов в воздушном потоке включает в себя расположенные последовательно по ходу воздушного потока "А" средство 1 предварительной обработки воздушного потока, двухсекционную камеру 2 инактивации и осадитель 3, подключенные к высоковольтному источнику 4 постоянного тока. Средство 1 предварительной обработки содержит разноименно заряженные первый и второй токопроводящие фильтрующие элементы 7 и 7' соответственно, между которыми расположена пластина 5 из диэлектрического высокопористого проницаемого материала, например, из открытоячеистого пенополиуретана. По меньшей мере, первый в описываемом примере по ходу потока "А" токопроводящий фильтрующий элемент выполнен в виде цилиндрического электрода 6 с пластинчатым пористым основанием 7, прилегающим к пластине 5, а со стороны переднего торца цилиндрического электрода 6 соосно ему расположен игольчатый коронирующий электрод 8, направленный острием в сторону диэлектрической пластины 5. На небольшом расстоянии перед электродом 8 расположена электрически связанная с ним пластина 9 из высокопористого токопроводящего материала, например из пеноникеля.The device for inactivation and fine filtering of viruses and microorganisms in the air stream shown in FIG. 1 includes means for pretreatment of the
Двухсекционная камера 2 инактивации в описываемом варианте выполнения устройства выполнена в виде единого цилиндрического некоронирующего электрода 10, посередине которого поперек потока установлена перекрывающая поток перегородка 11 из высокопористого проницаемого токопроводящего материала, например из пеноникеля. Коронирующие игольчатые электроды 12 первой и второй секций остриями направлены навстречу друг другу, электрически соединены между собой и с пластинами 13 из токопроводящего высокопористого проницаемого материала, установленными по одной вблизи каждого торца цилиндрического электрода 10. При этом потенциал пластин 13 противоположен потенциалу игольчатого электрода 8 средства 1 предварительной обработки.The two-
Осадитель 3 содержит три пластины 14 из высокопористого токопроводящего материала, установленные параллельно друг другу поперек потока "А", и подключенные поочередно к противоположным полюсам источника 4 тока. Между пластинами 14 установлены пластины 15 из высокопористого проницаемого диэлектрического материала.The
В варианте выполнения устройства, представленном на фиг.2, в отличие от изображенного на фиг.1 игольчатые коронирующие электроды 12 в первой и второй секциях камеры 2 инактивации направлены остриями в противоположные стороны и электрически соединены с токопроводящей перегородкой 11. При этом коронирующие электроды 12 подсоединены к полюсу источника 4 питания, противоположному полюсу, соединенному с игольчатым коронирующим электродом 8 средства 1 предварительной обработки.In the embodiment of the device shown in FIG. 2, in contrast to that shown in FIG. 1, the needle-
На фиг.3 представлено устройство согласно изобретению, в котором реализован еще один возможный вариант выполнения двухсекционной камеры 2 инактивации. В этом случае в отличие от двух вышеописанных двухсекционная камера образована двумя расположенными последовательно цилиндрическими электродами 10' и 10'', к первому по ходу потока торцу каждого из которых прилегает пластина 16 из токопроводящего высокопористого проницаемого материала. Цилиндрические электроды 10' и 10'' подключены к противоположным полюсам источника 4 питания. Коронирующие игольчатые электроды 12 первой и второй секций направлены остриями навстречу потоку и подключены: электрод 12 первой секции - к токопроводящей пластине 16, прилегающей к цилиндрическому электроду второй секции, а игольчатый электрод второй секции - к токопроводящей пластине 14 осадителя 3, расположенной непосредственно за этим электродом.Figure 3 presents the device according to the invention, which implements another possible embodiment of a two-
Вариант устройства, показанный на фиг.4, отличается от изображенного на фиг.2 тем, что дополнительно содержит пластину 17 из диэлектрического высокопористого проницаемого (фильтрующего) материала, установленную между вторым по ходу потока фильтрующим элементом средства 1 предварительной обработки и первой секцией камеры 2 инактивации.The embodiment of the device shown in FIG. 4 differs from that shown in FIG. 2 in that it further comprises a
Устройство, изображенное на фиг.5, в отличие от описанных выше содержит помимо двухсекционной камеры 2 инактивации еще одну двухсекционную камеру 18 инактивации, установленную последовательно за камерой 2 по ходу потока воздуха, имеющую аналогичную конструкцию, но с противоположной полярностью подключения электродов. В данном случае игольчатые коронирующие электроды 12 последующей камеры 18 направлены так же, как и игольчатые электроды 12 предыдущей камеры 2 (в противоположные стороны), и электрически соединены между собой и с соответствующей перегородкой 11.The device shown in Fig. 5, in contrast to the ones described above, contains, in addition to the two-
Вариант устройства, изображенный на фиг.6, отличается от варианта по фиг.5 тем, что между соседними камерами 2 и 18 инактивации дополнительно установлена пластина 19 из диэлектрического высокопористого проницаемого материала, например открытоячеистого пенополиуретана.The embodiment of the device shown in FIG. 6 differs from the embodiment in FIG. 5 in that an
Игольчатые электроды в предыдущей и последующей камерах инактивации могут быть направлены в противоположные стороны, однако в этом случае также должно быть соблюдено условие обязательного чередования полярности подключения электродов в каждой последующей камере инактивации.The needle electrodes in the previous and subsequent inactivation chambers can be directed in opposite directions, however, in this case, the condition for the mandatory alternation of the polarity of the connection of the electrodes in each subsequent inactivation chamber must also be observed.
Варианты устройства согласно изобретению, представленные на фиг.7 и 8, характеризуются тем, что в них осадитель 3 оснащен коронирующим узлом типа «игла-цилиндр». В варианте устройства инактивации, представленном на фиг.7, с первой по ходу потока токопроводящей пластиной 14 осадителя 3 электрически соединен игольчатый электрод 20, направленный острием навстречу потоку, и соосно ему установлен цилиндрический некоронирующий электрод 21, к переднему по ходу потока торцу которого прилегает пластина 22 из токопроводящего фильтрующего материала, электрически соединенная с игольчатыми электродами 12 камеры 18 инактивации.Variants of the device according to the invention, shown in Figs. 7 and 8, are characterized in that the
В варианте устройства по фиг.8 к первой по ходу потока токопроводящей пластине 14 осадителя 3 подсоединен торцом цилиндрический электрод 23, напротив второго торца которого поперек потока установлена пластина 24, за которой соосно цилиндрическому электроду 23 установлен игольчатый коронирующий электрод 25. Игольчатый коронирующий электрод 25 направлен острием по потоку, электрически соединен с пластиной 24 и подключен к полюсу источника 4 питания, противоположному полюсу, соединенному с игольчатым электродом 12 второй секции камеры 2 инактивации.In the embodiment of the device of FIG. 8, a
Осадитель 3 выполнен таким образом, что расстояние между токопроводящими пластинами 14 уменьшается по ходу воздушного потока "А", при этом сами токопроводящие пластины 14 выполнены, например, из пеноникеля. Диэлектрические пластины 15 осадителя 3 выполнены из пенополиуретана, при этом упомянутые пластины расположены так, что размер ячеек материала пластин 15 уменьшается по ходу воздушного потока А.The
Цилиндрические электроды 6, 10 (10', 10''), 21 и 23 имеют сотовую конструкцию, при этом каждый игольчатый электрод 8, 12, 20 и 25 содержит множество игл, каждая из которых расположена соосно соответствующей ячейке.The cylindrical electrodes 6, 10 (10 ', 10``), 21 and 23 have a honeycomb structure, with each
В варианте устройства, изображенном на фиг.9, каждый из коронирующих узлов типа «игла-цилиндр» выполнен в виде полого цилиндра и единственного игольчатого электрода, расположенного концентрично цилиндру. При этом каждый из коронирующих игольчатых электродов подключен к источнику 4 питания через высоковольтный резистор 26, величина сопротивления которого выбрана из условия ограничения максимальной величины потребляемого тока при заданном напряжении.In the embodiment of the device shown in Fig. 9, each of the needle-cylinder-type corona assemblies is made in the form of a hollow cylinder and a single needle electrode located concentrically to the cylinder. Moreover, each of the corona needle electrodes is connected to the power source 4 through a
Перед осадителем 3 установлен турбулизатор 27, например, «дырчатого» или «лопастного» типа, при этом турбулизатор 27 снабжен покрытием, содержащим катализатор разложения озона, окиси азота и/или других вредных газов (например, на основе оксида алюминия).In front of
Высоковольтный источник питания 4 (фиг.1) может быть выполнен с тремя независимыми выходами «а», «б» и «в». Выход «а» соединен с игольчатыми коронирующими электродами и цилиндрическими некоронирующими электродами положительных «корон» устройства, выход «в» соединен с игольчатыми коронирующими электродами и цилиндрическими некоронирующими электродами отрицательных «корон», а выход «б» соединен с токопроводящими пластинами 14 осадителя или токопроводящими фильтрующими элементами 7 и 7', между которыми установлена пластина из диэлектрического фильтрующего материала. При этом источник питания 4 выполнен так, что выходы «а» и «в» стабилизированы по величине тока и различаются между собой величиной напряжения, а выход «б» стабилизирован по величине напряжения. Кроме того, источник питания 4 в предпочтительном варианте выполнения выполнен с возможностью автоматического переключения из режима стабилизации напряжения на выходе «б», в режим стабилизации тока при достижении заданного значения потребляемого тока. Хотя такое выполнение источника питания изображено только на фиг.1, относящейся к первому варианту реализации изобретения, такое же выполнение источника питания может быть использовано и в других вариантах выполнения устройства.High-voltage power supply 4 (figure 1) can be made with three independent outputs "a", "b" and "c". The output "a" is connected to the needle corona electrodes and cylindrical non-corona electrodes of the positive "crowns" of the device, the output "c" is connected to the needle corona electrodes and the cylindrical non-corona electrodes of the negative "crowns", and the output "b" is connected to the
На фиг.10 изображен в разрезе предпочтительный вариант выполнения коронирующего игольчатого электрода, который представляет собой проволоку 28, установленную в металлической трубке 29 коаксиально ей и выступающую из нее на величину, достаточную для образования электрической короны.Figure 10 shows a sectional view of a preferred embodiment of a corona needle electrode, which is a
Устройство работает следующим образом.The device operates as follows.
Подлежащий обработке воздух содержит различные виды микроорганизмов, вирусов и частиц, имеющих разные размеры, структуру, свойства и электрический заряд.The air to be treated contains various types of microorganisms, viruses and particles having different sizes, structure, properties and electric charge.
При подаче напряжения на электроды в коронирующих узлах устройства появляется ток короны, что сопровождается генерацией ионов соответствующих знаков с игольчатых коронирующих электродов 8, 12 (фиг.1). В средстве 1 предварительной обработки под действием генерированных ионов происходит зарядка биоаэрозолей и осуществляется воздействие на них электрическими полями разной напряженности и градиента в зависимости от места нахождения частиц внутри средства 1 предварительной обработки. На острие игольчатого коронирующего электрода 8 появляется «холодная плазма», также оказывающая локальное воздействие на биоаэрозоли. В первом по ходу движения воздушного потока проницаемом пористом электроде (пластина 9) осуществляется грубая фильтрация крупных частиц. При прохождении обрабатываемого воздушного потока через коронирующий узел средства 1 предварительной обработки клетки микроорганизмов и вирусов сначала заряжаются ионами одного знака (например, отрицательными ионами), затем проходят через пористое основание 7 некоронирующего электрода 6, имеющего противоположный знак потенциала, где приобретают заряд противоположного знака. Затем при прохождении через поляризованную структуру диэлектрической пластины 5 при контакте с ней клетки микроорганизмов и вирусов теряют часть воды со своей поверхности, что облегчает последующее воздействие на структуру клетки электрическими полями и ионами, после чего изменяют свой заряд при прохождении через вторую пластину токопроводящего фильтрующего элемента средства предварительной обработки 1. Это позволяет обеспечить поступление микроорганизмов и вирусов на последующую обработку с по существу одинаковым знаком электрического заряда и ослабленной структурой клетки. Выполнение первого токопроводящего фильтрующего элемента средства 1 предварительной обработки в виде коронирующего узла типа «игла-цилиндр» позволяет:When voltage is applied to the electrodes, the corona current appears in the corona nodes of the device, which is accompanied by the generation of ions of the corresponding signs from the needle corona electrodes 8, 12 (Fig. 1). In the pretreatment means 1, the bioaerosols are charged under the action of the generated ions and they are exposed to electric fields of different strengths and gradients depending on the location of the particles inside the pretreatment means 1. At the tip of the needle-shaped corona electrode 8, “cold plasma” appears, which also has a local effect on bioaerosols. In the first permeable porous electrode along the airflow (plate 9), coarse filtration of large particles is carried out. When the processed air stream passes through the corona assembly of the preliminary treatment means 1, the cells of microorganisms and viruses are first charged with ions of the same sign (e.g., negative ions), then they pass through the porous base 7 of the non-corona electrode 6, which has the opposite sign of the potential, where the charge of the opposite sign acquires. Then, when the dielectric plate 5 passes through the polarized structure upon contact with it, the cells of microorganisms and viruses lose some of the water from their surface, which facilitates the subsequent exposure of the cell structure to electric fields and ions, after which they change their charge when passing through the second plate of the conductive
- улучшить условия для высаживания биоаэрозоля на поверхности пластины 5 из высокопористого диэлектрического материала и повысить эффективность обезвоживания поверхности микробной клетки, при этом за счет направления острия коронирующего электрода 8 в сторону этой пластины 5 одновременно осуществляется зарядка биоаэрозоля и обеспечивается лучшие условия для работы острия иглы;- improve the conditions for planting a bioaerosol on the surface of the plate 5 from highly porous dielectric material and increase the efficiency of dehydration of the surface of the microbial cell, while due to the direction of the tip of the corona electrode 8 towards this plate 5, the bioaerosol is simultaneously charged and the best conditions for the operation of the needle tip are provided;
- гомогенизировать электрический потенциал биоаэрозоля, находящегося в обрабатываемом воздушном потоке;- homogenize the electrical potential of the bioaerosol located in the treated air stream;
- ослабить или осуществить частичное повреждение мембран клеток за счет изменения знака их поверхностного заряда и локальных деформаций структуры в результате изменения градиента электрических полей в средстве предварительной обработки, что существенно облегчает последующий процесс дезинтеграции структуры клетки.- to weaken or carry out partial damage to cell membranes by changing the sign of their surface charge and local deformations of the structure as a result of a change in the gradient of electric fields in the pre-treatment, which greatly facilitates the subsequent process of disintegration of the cell structure.
После средства 1 предварительной обработки воздушный поток, содержащий биоаэрозоль, поступает в двухсекционную камеру 2 инактивации, снабженную двумя однополярными (фиг.1 и 2) или разнополярными (фиг.3) коронирующими электродами 12.After the pretreatment means 1, the air stream containing the bioaerosol enters the two-
В двухсекционной камере 2 инактивации в постоянном электрическом поле с локально изменяющейся по величине и градиенту напряженностью происходит многократная перезарядка биоаэрозоля под действием ионов, электрического контакта с электродами разного знака и поверхностью поляризованного диэлектрического фильтрующего материала. В результате такого воздействия происходит деформация или локальное повреждение структуры клетки, изменяются механические, электрические и другие свойства деформируемого вещества (например, увеличение диэлектрической проницаемости материала мембраны), что приводит к дезинтеграции структуры клетки и инактивации микроорганизма. После прохождения через камеру 2 инактивации имеющиеся в воздушном потоке микроорганизмы и вирусы будут находиться в инактивированном состоянии.In a two-
Варианты выполнения камеры 2 инактивации, приведенные на фиг.1, 2 и 3, различаются между собой по существу лишь геометрией изменения напряженностей и градиентов электрического поля по ходу и сечению воздушного потока и, как результат, направлением и скоростью движения ионов, что позволяет выбирать конструкцию камеры с учетом характеристик инактивируемого воздушного потока (его скорости, вида биоаэрозоля, физических параметров его компонентов и т.п.).The embodiments of the
Благодаря тому что частицы биоаэрозоля после прохождения средства 1 предварительной подготовки поступают в камеру 2 инактивации с по существу одинаковым зарядом и частично деформированными и поврежденными, процесс окончательного разрушения структуры клеток микроорганизмов в камере 2 осуществляется более эффективно.Due to the fact that the particles of bioaerosol after passing through the
Дополнительного усиления эффекта инактивации и увеличения скорости обработки воздушного потока, а также повышения надежности работы устройства можно достигнуть при использовании вариантов устройства, представленных на фиг.5 и 6, которые содержат помимо двухсекционной камеры 2 инактивации, по меньшей мере, еще одну установленную последовательно за первой по ходу потока двухсекционную камеру 18 инактивации, аналогичную первой, но с противоположной полярностью подключения электродов. При этом направление игольчатых коронирующих электродов каждой последующей камеры инактивации идентично или противоположно направлению игольчатых электродов предыдущей. В данном случае дополнительный эффект достигается за счет увеличения числа переключений полярности электродов, а также увеличения времени воздействия на биоаэрозоль разнополярными электрическими полями.An additional enhancement of the inactivation effect and an increase in the airflow processing speed, as well as an increase in the reliability of the operation of the device, can be achieved by using the device variants shown in FIGS. 5 and 6, which, in addition to the two-
Наличие пластины 17 (фиг.4) из высокопористого диэлектрического материала между вторым фильтрующим элементом средства 1 предварительной обработки и первой секцией камеры 2 инактивации за счет возможности дополнительного осаждения частиц биоаэрозоля на поверхности этой пластины обеспечивает повышение эффективности обезвоживания аэрозоля.The presence of a plate 17 (Fig. 4) of a highly porous dielectric material between the second filter element of the
Установка аналогичной пластины 19 (фиг.6) из высокопористого диэлектрического материала между соседними токопроводящими фильтрующими пластинами 13 предыдущей и последующей камер 2 и 18 инактивации также позволяет создать дополнительную деполяризованную поверхность, на которой происходит осаждения частиц биоаэрозоля.The installation of a similar plate 19 (Fig. 6) of a highly porous dielectric material between adjacent
После прохождения камер 2 и 18 инактивации частицы, получившие достаточный для осаждения заряд, попадают с потоком "А" воздуха в осадитель 3 (фиг.7, 8). Здесь происходит осаждение присутствующих в воздушном потоке инактивированных частиц на пластинах 14 и 15 осадителя 3. Поскольку величина заряда частиц биоаэрозолей после прохождения потоком "А" камер инактивации 2 и 18 нестабильна и зависит от ряда неконтролируемых факторов (электрические свойства частиц, состояние коронирующих и некоронирующих электродов, влажность воздуха, скорость воздушного потока и др.), для повышения эффективности тонкой фильтрации и обеспечения необходимой степени ионизации воздуха осадитель 3 (фиг.7) оснащен коронирующим узлом «игла-цилиндр» с игольчатым электродом 20, направленным встречно потоку "А", или коронирующим узлом с игольчатым цилиндром 25 (фиг.8), направленным по потоку "А". После инактивации микроорганизмов и вирусов в камерах 2, 18 в воздушном потоке могут находиться неживые частицы микробных клеток или их фрагментов, вирусов, аэрозолей и др., размер которых может достигать 0,08 мкм, что может быть нежелательным. Наличие коронирующего узла на входе осадителя 3 способствует удалению упомянутых частиц из обрабатываемого потока. Турбулизатор 27 потока, установленный в описываемом варианте выполнения устройства перед осадителем 3, способствует устранению неравномерности распределения по сечению воздушного потока концентрации ионов, концентрации частиц, озона и др., обусловленной использованием в устройстве параллельно нескольких коронирующих узлов.After passing through
Каталитическое покрытие турбулизатора, так же как и присутствие соответствующего катализатора разложения озона, окиси азота и/или других вредных газов в материале диэлектрических фильтрующих пластин 15 осадителя 3, позволяет уменьшить концентрацию озона, окислов азота и других примесей вредных газов.The catalytic coating of the turbulator, as well as the presence of an appropriate catalyst for the decomposition of ozone, nitrogen oxide and / or other harmful gases in the material of the
Источник 4 питания, выполненный с возможностью стабилизации величины напряжения и поддержания величины потребляемого тока в заданном диапазоне, позволяет контролировать течение процесса инактивации при ограниченной генерации озона коронирующими узлами.The power source 4, configured to stabilize the voltage and maintain the current consumption in a given range, allows you to control the course of the inactivation process with limited generation of ozone by the corona nodes.
Высоковольтные резисторы 26 (фиг.9), величина сопротивления которых выбрана из расчета ограничения максимальной величины потребляемого тока при заданном напряжении, установленные между каждым игольчатым коронирующим электродом и источником 4 тока, позволяют обеспечить равномерное распределение тока по коронирующим узлам устройства.High-voltage resistors 26 (Fig. 9), the resistance value of which is selected from the calculation of the limitation of the maximum value of the consumed current at a given voltage, installed between each needle-shaped corona electrode and current source 4, allows for uniform distribution of current across the corona nodes of the device.
Проницаемые пористые электроды имеют объемную структуру, например, структуру открытоячеистого объемного материала (пеноникель, пеномедь и др.).Permeable porous electrodes have a volumetric structure, for example, the structure of an open-cell volumetric material (foam nickel, foam copper, etc.).
Коронирующие игольчатые электроды, выполненные в виде проволоки 28, установленной в металлической трубке 29, коаксиально ей, как это показано на фиг.10, характеризуются высокой конструктивной прочностью (вибро- и ударопрочностью).Corona needle electrodes made in the form of a
Расположение токопроводящих пластин 14 осадителя 3 с уменьшением расстояние между ними по ходу воздушного потока способствует тому, что напряженность электрического поля между соседними пористыми проницаемыми электродами (токопроводящими пластинами) соответственно увеличивается по ходу потока. Это повышает эффективность фильтрации на каждом последующем фильтрующем элементе, что в результате обеспечивает увеличение общей эффективности фильтрации и ресурса работы осадителя.The location of the
Уменьшение размера ячеек в материале диэлектрических пластин 15 осадителя 3 по ходу потока "А" способствует повышению эффективности тонкой фильтрации частиц в обрабатываемом потоке воздуха.Reducing the size of the cells in the material of the
Claims (19)
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2007118919/12A RU2344882C1 (en) | 2007-05-21 | 2007-05-21 | Device for inactivation and fine filtration of viruses and microorganisms in air flow |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2007118919/12A RU2344882C1 (en) | 2007-05-21 | 2007-05-21 | Device for inactivation and fine filtration of viruses and microorganisms in air flow |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| RU2344882C1 true RU2344882C1 (en) | 2009-01-27 |
Family
ID=40544123
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| RU2007118919/12A RU2344882C1 (en) | 2007-05-21 | 2007-05-21 | Device for inactivation and fine filtration of viruses and microorganisms in air flow |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| RU (1) | RU2344882C1 (en) |
Cited By (7)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| RU2541004C1 (en) * | 2013-11-27 | 2015-02-10 | Александр Владимирович Наголкин | Method of decontaminating air and apparatus therefor |
| DE202015104144U1 (en) | 2015-08-07 | 2015-08-26 | Alexandr Vladimirovich Nagolkin | Device for disinfecting an air stream |
| EA027302B1 (en) * | 2015-07-21 | 2017-07-31 | Александр Владимирович Наголкин | Air disinfection method and device for implementation thereof |
| WO2017213671A1 (en) * | 2016-06-10 | 2017-12-14 | Global Solutions Technology, Inc. | Apparatuses and methods for reducing pollutants in gas streams |
| US9878064B2 (en) | 2015-07-31 | 2018-01-30 | Alexandr Vladimirovich Nagolkin | Air disinfection method and a device for implementation thereof |
| RU179145U1 (en) * | 2018-02-15 | 2018-04-28 | Валентин Юрьевич Цыпкин | Electrostatic air filter |
| RU2789673C2 (en) * | 2019-06-05 | 2023-02-07 | Карен Ишханович Калайджян | Aerosol generator |
-
2007
- 2007-05-21 RU RU2007118919/12A patent/RU2344882C1/en active
Cited By (8)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| RU2541004C1 (en) * | 2013-11-27 | 2015-02-10 | Александр Владимирович Наголкин | Method of decontaminating air and apparatus therefor |
| EA027302B1 (en) * | 2015-07-21 | 2017-07-31 | Александр Владимирович Наголкин | Air disinfection method and device for implementation thereof |
| US9878064B2 (en) | 2015-07-31 | 2018-01-30 | Alexandr Vladimirovich Nagolkin | Air disinfection method and a device for implementation thereof |
| DE202015104144U1 (en) | 2015-08-07 | 2015-08-26 | Alexandr Vladimirovich Nagolkin | Device for disinfecting an air stream |
| WO2017213671A1 (en) * | 2016-06-10 | 2017-12-14 | Global Solutions Technology, Inc. | Apparatuses and methods for reducing pollutants in gas streams |
| RU179145U1 (en) * | 2018-02-15 | 2018-04-28 | Валентин Юрьевич Цыпкин | Electrostatic air filter |
| RU2789673C2 (en) * | 2019-06-05 | 2023-02-07 | Карен Ишханович Калайджян | Aerosol generator |
| RU2792826C2 (en) * | 2019-06-05 | 2023-03-24 | Карен Ишханович Калайджян | Aerosol generator |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| WO2010033048A1 (en) | Device for inactivating and finely filtering viruses and microorganisms in a flow of air | |
| US11050223B2 (en) | Bipolar ionizer for air purification and a diffuser using the bipolar ionizer | |
| RU2344882C1 (en) | Device for inactivation and fine filtration of viruses and microorganisms in air flow | |
| US5474600A (en) | Apparatus for biological purification and filtration of air | |
| US20090274592A1 (en) | Plasma-based air purification device including carbon pre-filter and/or self-cleaning electrodes | |
| KR100876141B1 (en) | Discharge plate for electrostatic precipitator | |
| US9259742B2 (en) | Electrostatic collecting system for suspended particles in a gaseous medium | |
| WO2020007549A1 (en) | Air purifier | |
| RU61595U1 (en) | ELECTROSTATIC FILTER (OPTIONS) | |
| US20230140445A1 (en) | Electrostatic separator | |
| RU2541004C1 (en) | Method of decontaminating air and apparatus therefor | |
| KR20190076140A (en) | Electric dust collect device and air cleaner employing the same | |
| CN109967239B (en) | Microparticle purifier based on electrocoagulation technology | |
| RU2431785C2 (en) | Ion fan filter | |
| CN109078756A (en) | A kind of various dimensions corona electrode structure and electrostatic precipitator | |
| CN208340954U (en) | A kind of various dimensions corona electrode structure and electrostatic precipitator | |
| CN113578530A (en) | Air purification subassembly and air purification equipment | |
| US7377957B2 (en) | Method and construction of filters and pre-filters for extending the life cycle of the filter bodies therein | |
| RU2789314C1 (en) | Device for inactivation of viruses and microorganisms in air stream | |
| CN202983894U (en) | Electrode and circuit for high efficiency ionization driving air purifying device | |
| CN215917804U (en) | Air purification subassembly and air purification equipment | |
| WO2014092668A1 (en) | Electric air sterilizer | |
| CN214544892U (en) | Low-temperature plasma electrode structure, sterilization device and air purification device | |
| RU2333041C1 (en) | Electric precipitator | |
| RU2192927C2 (en) | Double-zone electric filter |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| QB4A | Licence on use of patent |
Effective date: 20090720 |
|
| PC41 | Official registration of the transfer of exclusive right |
Effective date: 20130627 |
|
| QB4A | Licence on use of patent |
Free format text: LICENCE Effective date: 20150605 |
|
| PD4A | Correction of name of patent owner | ||
| PC41 | Official registration of the transfer of exclusive right |
Effective date: 20210706 |