Способ и устройство жидкостной очистки воздуха
В изобретении описаны способ и устройство для очистки загрязненного воздуха с использованием жидкости. Изобретение включает воздухозаборный отсек для забора загрязненного воздуха, отсек очистки воздуха, соединенный с одного конца с воздухозаборным отсеком для очистки загрязненного воздуха, и воздуховыпускной отсек, соединенный с отсеком очистки воздуха с другого конца для отведения очищенного воздуха в атмосферу. В данном способе очистки воздуха используется жидкость. Изобретение включает способ, в котором для образования жидкостной фильтрующей пленки используется центробежная сила, способ забора загрязненного воздуха, способ очистки загрязненного воздуха и способ отведения очищенного воздуха в атмосферу. Изобретение может обеспечить высокую экономическую эффективность и высокую эффективность очистки. 3 с. и 14 з.п. ф-лы, 3 ил.
ПРЕДПОСЫЛКИ ИЗОБРЕТЕНИЯ
Ссылки на связанные заявки
Данная заявка имеет приоритет по патентной заявке Кореи №1999-28065 от 12 июля 1999 года.
Область изобретения
Изобретение относится к способам и устройствам для очистки загрязненного воздуха и, в частности, к способам и устройствам для создания жидкостного фильтра с использованием центробежной силы, которая воздействует на жидкость, для удаления загрязнений и для поглощения, разбавления, растворения и диссимиляции вредных веществ из воздуха с использованием способа многоступенчатой очистки воздуха.
Область техники
Устройство очистки воздуха может быть использовано, например, в вентиляционных системах или в установках для очистки воздуха. Основная функция устройства очистки воздуха - снижение до безопасного уровня количества загрязняющих веществ и частиц, вредных для здоровья человека.
Существует три основных способа очистки воздуха. Первый из них включает использование пылевого или адсорбционного фильтра. Такой фильтр, имеющий определенную заданную форму, может быть установлен в трубопроводе или в воздушном канале. Пылевые или адсорбционные фильтры могут иметь разнообразную форму, размеры и внешний вид. В таких фильтрах наряду с другими материалами используют стекловолокно, целлюлозную бумагу, хлопок, полиуретан и другие синтетические материалы. Основные принципы работы пылевых или адсорбционных фильтров заключаются в том, что фильтр захватывает частицы, размер которых больше, чем проходные каналы фильтра, и блокирует их прохождение через фильтр. Частицы захватываются за счет силы сцепления, которая возникает при столкновении частиц с поверхностью волокон и захватывает мелкие частицы путем их перемещения в направлении, которое вызывает больше столкновений между волокнами и частицами.
Другой способ предусматривает использование распылительного устройства. Распылительное устройство может быть установлено таким образом, чтобы впрыскивать воду внутрь трубопровода или воздушного канала. Основные принципы работы распылительного устройства заключаются в том, что фильтр захватывает загрязнения, которые находятся в воздухе, при помощи мелкодисперсных частиц жидкости и одновременно позволяет регулировать влажность. В последнее время используются насосы высокого давления для впрыскивания быстроиспаряемых ультрадисперсных частиц жидкости, что обеспечивает охлаждение.
Третий способ предусматривает использование электростатического воздушного фильтра. Такой фильтр может быть установлен в трубопроводе или в воздушном канале. Электростатический воздушный фильтр сначала пропускает загрязненный воздух между ионизирующими проводниками, которые находятся под высоким напряжением. Электроны отрываются от загрязняющих частиц, в результате чего частицы оказываются положительно заряженными. После этого ионизированные частицы пропускают между пластинами коллектора, которые расположены близко друг от друга и противоположно заряжены. Частицы отталкиваются от положительно заряженных пластин и одновременно притягиваются к отрицательно заряженным пластинам, на которых оседают.
Кроме того, выбор фильтра может зависеть от необходимого уровня очистки, места установки фильтра и его стоимости. Такие фильтры могут использоваться как отдельно, так и в комбинации с другими фильтрами.
Существующие типы фильтров очистки воздуха имеют существенные недостатки. Во-первых, пылевые фильтры требуют регулярной очистки, обслуживания и замены. Кроме того, выделенные фильтрами загрязнения и отработанные фильтры становятся дополнительным источником загрязнения. Во-вторых, использование распыляющих устройств требует постоянного распыления воды для очистки воздуха от загрязнений, что приводит к чрезмерным расходам воды. Кроме того, для распыляющего устройства необходимо приспособление для сбора использованной воды и система обработки загрязненной воды. В-третьих, электростатический воздушный фильтр нуждается в сложной электронной системе и значительных расходах на его установку. Кроме того, еще окончательно не выяснено, не являются ли вредными для здоровья людей ионы, выделяемые электростатическими воздушными фильтрами.
Настоящее изобретение представляет простую механическую конструкцию и простой способ очистки воздуха, которые не имеют недостатков предыдущих воздухоочистительных систем. Расходы на эксплуатацию и обслуживание воздухоочистительной системы по изобретению существенно ниже, чем соответствующие расходы при использовании существующих систем очистки воздуха. Кроме того, система по изобретению может обеспечить более высокую эффективность очистки в сравнении с существующими системами очистки воздуха.
КРАТКОЕ ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ
Изобретение имеет следующие преимущества. Во-первых, в системе очистки воздуха по изобретению используется простая механическая конструкция и простой способ очистки, при этом различные расходы, связанные с системой по изобретению, такие как расходы на изготовление, расходы на обслуживание и расходы на эксплуатацию, существенно ниже, чем соответствующие расходы для существующих систем очистки воздуха. Система по изобретению более экономична, в частности, относительно обслуживания и эксплуатации. Во-вторых, система по изобретению может обеспечивать различную производительность очистки воздуха за счет использования центробежной силы и может предусматривать многоступенчатую очистку воздуха. В результате система по изобретению может обеспечить более высокую эффективность очистки по сравнению с существующими системами очистки воздуха.
КРАТКОЕ ОПИСАНИЕ ГРАФИЧЕСКИХ МАТЕРИАЛОВ
На фиг.1 изображено поперечное осевое сечение одного из вариантов устройства для очистки воздуха по изобретению, в котором используется жидкость.
На фиг.2 изображено поперечное пересечение ступени I многоступенчатого устройства для очистки воздуха по изобретению.
На фиг.3а, 3b и 3с изображены графики, которые иллюстрируют эффективность устройства для очистки воздуха по изобретению в сравнении с существующим устройством.
Перечень основных элементов, изображенных на графических материалах:
1 - внешний кожух,
5 - мотор,
10 - воздухозаборный отсек,
11 - камера подачи загрязненного воздуха,
13 - вход для загрязненного воздуха,
15 - входной канал для передачи загрязненного воздуха,
20 - воздуховыпускной отсек,
23 - лопастное колесо,
25 - выход для очищенного воздуха,
27 - выходной канал для передачи очищенного воздуха,
30 - отсек очистки воздуха,
31 - наружный корпус,
33 - внутренняя система,
34 - ступень очистки,
35 - заливное отверстие,
37 - сливное отверстие,
39 - первая разделительная перегородка,
41 - вторая разделительная перегородка,
43 - выступающие кольца,
45 - впускные отверстия,
47 - выпускные отверстия,
49 - внутренний перепускной канал,
51 - камера очистки,
53 - фильтрующая пленка из рабочей жидкости.
ПОДРОБНОЕ ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ
Устройство по изобретению включает (а) воздухозаборный отсек для забора загрязненного воздуха, (b) отсек очистки воздуха, один конец которого соединен с воздухозаборным отсеком, и (с) воздуховыпускной отсек, соединенный с отсеком очистки воздуха с другого конца, для отвода очищенного воздуха наружу. Устройство по изобретению очищает воздух с использованием жидкостной фильтрующей пленки, которая образуется при вращении отсека очистки воздуха. Устройство по изобретению также включает (a) наружный корпус, который находится снаружи отсека очистки воздуха и защищает отсек очистки воздуха, который вращается с высокой скоростью, и (b) подшипник, на котором с возможностью вращения установлен отсек очистки воздуха. Устройство по изобретению также включает мотор, соединенный с отсеком очистки воздуха, который обеспечивает вращение отсека очистки воздуха вокруг оси. Мотор вырабатывает вращающий момент, необходимый для вращения отсека очистки воздуха. Изобретение также предусматривает использование рабочей жидкости для очистки воздуха.
Предпочтительно снабдить устройство по изобретению заливными и сливными отверстиями. Заливные отверстия размещены на наружной поверхности отсека очистки воздуха таким образом, чтобы можно было заливать рабочую жидкость в отсек очистки воздуха. Сливные отверстия также выполнены на наружной внешней поверхности отсека очистки воздуха, но размещены таким образом, чтобы рабочую жидкость можно было сливать из отсека очистки воздуха. Также предпочтительно, чтобы на поверхности внутренней системы располагались выступающие кольца, которые имели бы соответствующую заданную высоту и выступали над поверхностью внутренней системы наружу в радиальном направлении, и чтобы выступающие кольца были размещены внутри отсека очистки воздуха.
В устройстве по изобретению используются описанные ниже способы очистки воздуха с использованием жидкости. Изобретение представляет способ создания фильтрующей пленки из жидкости, которая примыкает к внутренней поверхности наружного корпуса каждой очистительной ступени отсека очистки воздуха. Фильтрующая пленка образуется из жидкости за счет центробежной силы, которая возникает при вращении отсека очистки воздуха, соединенного с мотором.
Изобретение также представляет способ забора воздуха. Находящееся рядом с воздуховыпускным отсеком лопастное колесо создает перепад давления, благодаря которому загрязненный воздух, содержащий загрязняющие вещества, перемещается через камеру подачи загрязненного воздуха, вход для загрязненного воздуха и входной канал для передачи загрязненного воздуха, который ведет в отсек очистки воздуха.
Изобретение также представляет способ очистки воздуха, в котором загрязненный воздух, поступивший в отсек очистки воздуха при использовании вышеупомянутого способа забора воздуха, проходит в очистительную камеру через впускные отверстия. Очистительная камера находится в первой из ступеней очистки воздуха, которые образуют отсек очистки воздуха. При контактировании с жидкостной фильтрующей пленкой загрязненный воздух очищается.
Изобретение также представляет способ отвода очищенного воздуха. Очищенный воздух, который выходит из выпускных отверстий одной из ступеней очистки, проходит через выходной канал для передачи очищенного воздуха, выход для очищенного воздуха и лопастное колесо. После чего очищенный воздух поступает в окружающую среду через конечный выход для очищенного воздуха.
Изобретение также представляет способ передачи воздуха. Воздух выходит из выпускных отверстий одной из ступеней очистки, передается в следующую ступень очистки через внутренний перепускной канал и впускные отверстия следующей ступени очистки.
Изобретение представляет простую механическую конструкцию и простой способ очистки, которые более экономичны с точки зрения расходов на эксплуатацию и обслуживание, при этом обеспечивается также высокая эффективность очистки за счет использования множества ступеней с жидкостными фильтрующими пленками, которые формируются центробежной силой.
Далее описан один из вариантов устройства очистки воздуха со ссылками на прилагаемые фигуры. На фиг.1 изображено осевое поперечное сечение одного из вариантов устройства для очистки воздуха по изобретению, в котором используется жидкость. На фиг.2 изображено поперечное сечение очистительной ступени I многоступенчатого отсека очистки воздуха. Как видно на фиг.1, загрязненный воздух перемещается слева направо, как показано стрелками. Конструкция устройства очистки воздуха по изобретению описана ниже со ссылками на фиг.1 и 2.
Устройство очистки воздуха по изобретению, показанное на фиг.1, включает воздухозаборный отсек 10 для забора загрязненного воздуха и воздуховыпускной отсек 20 для отвода очищенного воздуха. Воздухозаборный отсек 10 расположен на одном конце устройства, а воздуховыпускной отсек 20 находится на другом конце устройства. Устройство для очистки воздуха также включает отсек очистки воздуха 30, в котором при помощи центробежной силы образуется жидкостная фильтрующая пленка. Кроме того, устройство очистки воздуха включает наружный кожух 1, который находится снаружи отсека очистки воздуха 30 и полностью закрывает его. Наружный кожух 1 защищает отсек очистки воздуха 30, который вращается с высокой скоростью. Устройство очистки воздуха также содержит подшипник 3, на котором с возможностью вращения установлен отсек очистки воздуха 30. Мотор 5 имеет вал 7, который соединен с отсеком очистки воздуха 30 и служит для его вращения.
Остальные компоненты устройства очистки воздуха по изобретению описаны ниже. Как показано на фиг.1, воздухозаборный отсек 10 включает (а) камеру подачи загрязненного воздуха 11, которая предназначена для передачи загрязненного воздуха, (b) вход для загрязненного воздуха 13 для подачи загрязненного воздуха и (с) входной канал для передачи загрязненного воздуха 15, который предназначен для передачи загрязненного воздуха в отсек очистки воздуха 30. Входной канал для передачи загрязненного воздуха 15 выполнен во внутренней полости внутренней системы 33, которая проходит наружу вдоль оси вращения отсека очистки воздуха 30. Воздух с окружающей среды впускают во входной канал для передачи загрязненного воздуха 15 и пропускают в отсек очистки воздуха 30. Вход для загрязненного воздуха 13 выполнен в виде перфорации в выступающей части внутренней системы 33.
Форма воздухозаборного отсека 10 зависит от различных факторов, таких как количество и тип загрязненного воздуха. Поскольку выступающая часть внутренней системы 33, которая включает вход для загрязненного воздуха 13 и входной канал для передачи загрязненного воздуха 15, вращается вместе с отсеком очистки воздуха 30, то целесообразно, чтобы камера подачи загрязненного воздуха 11 и другие части не контактировали с выступающей частью внутренней системы 33, внутренней системой 33 или отсеком очистки воздуха 30. Предпочтительные размеры, форму и количество отверстий входа для загрязненного воздуха 13 выбирают в зависимости от количества загрязненного воздуха.
Отсек очистки воздуха 30, который предназначен для очистки воздуха, включает наружный корпус 31, внутреннюю систему 33 и множество ступеней очистки 34. Наружный корпус 31 образует наружную стенку отсека очистки воздуха 30, на котором формируется жидкостная фильтрующая пленка. Внутренняя система 33 находится внутри наружного корпуса 31 и образует внутренние перепускные каналы. Для очистки загрязненного воздуха используется множество ступеней очистки 34.
Одна из ступеней очистки 34, обозначенная как ступень очистки I на фиг.1, описана более подробно со ссылками на фиг.2. Согласно фиг.2 ступень очистки 34 включает (а) камеру очистки 51 для очистки загрязненного воздуха, (b) внутренние перепускные каналы 49 для соединения одной ступени очистки со следующей, (с) впускные отверстия 45 и выпускные отверстия 47 для соединения камеры очистки 51 с внутренними перепускными каналами 49.
Каждая камера очистки 51 образована частью наружного корпуса 31, частью внутренней системы 33 и двумя первыми разделительными перегородками 39. Первые разделительные перегородки расположены между наружным корпусом 31 и внутренней системой 33 и разделяют отсек очистки воздуха на множество камер очистки за счет перекрытия зазора между наружным корпусом и внутренней системой. Вторая разделительная перегородка 41 расположена во внутренней полости внутренней системы 33 вблизи центра каждой ступени очистки 34 и разделяет внутреннюю полость, образованную внутренней системой 33, на множество внутренних перепускных каналов 49 за счет перекрытия внутренней полости внутренней системы 33 вблизи центра каждой ступени очистки. Каждый такой внутренний перепускной канал 49 размещен рядом с каждой такой камерой очистки 51. Внутренняя система 33 имеет впускные отверстия 45 и выпускные отверстия 47. Впускные отверстия 45 расположены на одном конце каждой ступени очистки 34, а выпускные отверстия 47 - на другом конце каждой ступени очистки 34.
Предпочтительно размер и количество впускных отверстий 45 и выпускных отверстий 47 выбирают в зависимости от расхода загрязненного воздуха через камеру очистки 51. Следует отметить, что поскольку отсек очистки воздуха 30 имеет форму цилиндра, как показано на фиг.1 и 2, на котором показаны осевые поперечные сечения отсека очистки воздуха, камера очистки 51 и другие компоненты отсека очистки воздуха 30 должны быть симметричными относительно оси вращения.
Ступень очистки 34 подробно описана со ссылками на фиг.2. Каждая из первых разделительных перегородок 39 проходит радиально в направлении от внутренней системы 33 к наружному корпусу 31. Первые разделительные перегородки 39 образуют камеры очистки 51 за счет разделения отсека очистки воздуха на множество ступеней очистки. Зазор между внутренней системой 33 и наружным корпусом 31 перекрыт в каждой ступени очистки, что образует отдельные ступени очистки. Если отсек очистки воздуха 30 имеет только одну ступень очистки, то первые разделительные перегородки 39 не требуются и могут быть заменены частью наружного корпуса 31.
Вторые разделительные перегородки 41 образуют внутренние перепускные каналы 49 за счет разделения внутренней полости внутренней системы 33 на множество ступеней очистки. Каждый внутренний перепускной канал 49 предназначен для передачи воздуха из одной ступени очистки в другую в многоступенчатой системе очистки воздуха. Если отсек очистки воздуха 30 имеет только одну ступень очистки, то внутренние перепускные каналы 49, соединяющие каждую из ступеней очистки, образуют входной канал для передачи загрязненного воздуха 15 и выходной канал для передачи очищенного воздуха 27.
Кроме того, на внутренней поверхности наружного корпуса 31 в камере очистки 51 может быть сформирована жидкостная фильтрующая пленка 53. Наружный корпус включает заливное отверстие 35 и сливное отверстие 37. Каждая ступень очистки 34 имеет заливное отверстие 35 и сливное отверстие 37, расположенные на наружном корпусе в доступных местах.
Как правило, каждое из заливных отверстий 35 и сливных отверстий 37 имеет уплотняющий элемент, предотвращающий утечку загрязненной жидкости при высокоскоростном вращении, отверстия могут быть использованы для заливания любой жидкости без применения какого-либо специального приспособления. Предпочтительно наличие обратных клапанов для предотвращения утечки жидкости при высокоскоростном вращения.
Кроме того, на поверхности внутренней системы 33 выполнены радиальные кольцеобразные элементы, образующие выступающие кольца 43. Выступающие кольца 43 должны иметь такую высоту, чтобы камера очистки 51 не перекрывалась ими. Выступающие кольца 43 образуют канал для загрязненного воздуха, который поступает через впускные отверстия 45 и входит в прямой контакт с жидкостной фильтрующей пленкой из жидкости 53, которая находится внутри камеры очистки 51. В зависимости от количества загрязненного воздуха и толщины фильтрующей пленки из жидкости 53 высота выступающих колец 43 выбирается таким образом, чтобы между выступающими кольцами 43 и фильтрующей пленкой из жидкости 53 обеспечивался зазор, необходимый для эффективной очистки загрязненного воздуха. Толщина фильтрующей пленки из жидкости 53 может быть рассчитана исходя из количества рабочей жидкости. Необходимое количество рабочей жидкости зависит от количества загрязненного воздуха.
Предпочтительно выступающие кольца 43 размещены на поверхности внутренней системы 33 с промежутками между ними в осевом направлении для того, чтобы обеспечить плотный и непрерывный контакт между загрязненным воздухом и фильтрующей пленкой из жидкости 53. На примере по фиг.1 и 2 показаны три выступающих кольца 43 в каждой ступени очистки.
Как показано на фиг.1, воздуховыпускной отсек 20 включает выходной канал для передачи очищенного воздуха 27, выход для очищенного воздуха 25 и лопастное колесо 23. Выходной канал для передачи очищенного воздуха 27 предназначен для передачи очищенного воздуха из отсека очистки воздуха 30. Очищенный воздух отводится через выход 25 для очищенного воздуха. Лопастное колесо 23 отбирает очищенный воздух из отсека очистки воздуха 30. Воздуховыпускной отсек 20 включает также корпус воздуховыпускного отсека 21 и конечное выходное отверстие 29. Корпус воздуховыпускного отсека 21 защищает вращающееся лопастное колесо 23. Очищенный воздух направляется лопастным колесом 23 через выходное отверстие 29 наружу.
Выходной канал 27 для передачи очищенного воздуха образован в той части внутренней полости внутренней системы 33, которая выходит наружу вдоль оси отсека очистки воздуха 30. Выходной канал 27 для передачи очищенного воздуха соединяет отсек очистки воздуха 30 с окружающей средой. Выход 25 для очищенного воздуха образован отверстиями в выступающей части внутренней системы 33. Лопастное колесо 23 расположено снаружи за выступающей частью внутренней системы 33.
Производительность лопастного колеса 23 выбирают исходя из (но не ограничиваясь этим) расхода загрязненного воздуха и количества ступеней очистки 34 в отсеке очистки воздуха 30. Как описано выше, устройство очистки воздуха по изобретению имеет относительно простую конструкцию. Оно включает воздухозаборный отсек 10, воздуховыпускной отсек 20 и отсек очистки воздуха 30.
Работа устройства для очистки воздуха по изобретению описана ниже со ссылками на фиг.1 и 2. Когда начинает вращаться мотор 5, отсек очистки воздуха 30, соединенный с мотором 5 валом 7, также начинает вращаться. После того как отсек очистки воздуха 30 наберет определенные обороты на внутренней поверхности внешнего корпуса 31 каждой ступени очистки 34, внутри отсека очистки воздуха 30 за счет воздействия центробежной силы образуется фильтрующая пленка из жидкости 53.
В то же время, вращение лопастного колеса 23, которое расположено на выступающей части внутренней системы 33, создает перепад давления между давлением воздуха в отсеке очистки воздуха 30 и давлением окружающей среды. Благодаря перепаду давления загрязненный воздух входит в камеру подачи загрязненного воздуха 11 через воздухозаборный отсек 10 и проходит через вход для загрязненного воздуха 13, после чего загрязненный воздух проходит через вход для загрязненного воздуха 15 и попадает в отсек очистки воздуха 30.
Загрязненный воздух, который поступает в отсек очистки воздуха 30, проходит через впускные отверстия 45 и поступает в камеру очистки 51 одной из ступеней очистки 34 отсека очистки воздуха 30, где загрязненный воздух очищается за счет прямого контакта с фильтрующей пленкой из жидкости 53.
В данном способе очистки используются различные физические процессы, которые включают (но не ограничиваются ими) абсорбцию, разбавление, растворение и диссимиляцию, в зависимости от свойств загрязняющих материалов. Основным компонентом жидкости является вода (Н2О). Другие вещества, которые содержат, например, FeSO4, LiOH и NaOH, могут быть добавлены в воду в зависимости от состава загрязненного воздуха. Такие вещества как SOx, NOx, COx и С являются основными компонентами загрязненного воздуха, будут разбавляться жидкостью и разлагаться на составные части химическими реакциями с жидкостью. Вода (Н2О), являющаяся основным компонентом жидкости, поглощает твердые вещества, такие как, например, пыль и частицы, которые содержатся в загрязненном воздухе. Система очистки по изобретению проста и недорога в эксплуатации, поскольку в ней используется легкодоступная вода (H2O), которая является основным компонентом жидкости, и только небольшое количество химических веществ при необходимости.
Процентный состав компонентов жидкости может регулироваться в зависимости от степени и вида загрязнения. Эти параметры являются основными факторами, влияющими на эффективность данного способа очистки воздуха. Известно, что типы химических веществ, которые используют в подобных жидкостях или растворах, и их процентные соотношения изменяются в зависимости от состава загрязненного воздуха и степени его загрязнения. Кроме того, известны, особенно в области исследований вредных газов, способы получения специфических жидкостных композиций. Далее информация, которая известна в данной области техники, не описывается.
Выступающие кольца 43, которые имеют такую высоту, чтобы камера очистки 51 не перекрывалась ими, размещены внутри камеры очистки 51. Каждое из выступающих колец 43 проходит в радиальном направлении. Выступающие кольца 43 образуют прямой канал между впускными отверстиями 45 и фильтрующей пленкой из жидкости 53, по которому проходит поток загрязненного воздуха, который входит через впускные отверстия 45 и непосредственно контактирует с фильтрующей пленкой из жидкости 53, находящейся внутри камеры очистки 51. Радиальные кольца 43 на внутренней системе 33 образуют также канал вдоль фильтрующей пленки из жидкости 53, по которому поток загрязненного воздуха проходит таким образом, что он находится в постоянном контакте с фильтрующей пленкой из жидкости 53 внутри камеры очистки 51. В результате загрязненный воздух тщательно и полностью очищается в камере очистки 51.
Отработанная жидкость, которая образуется при использовании вышеупомянутого способа по изобретению, может быть полностью и легко отведена после окончания заданного рабочего периода через сливное отверстие 37. Новая рабочая жидкость может быть залита через заливное отверстие 35.
Обработанный воздух, который был очищен в одной из ступеней очистки, как описано выше, поступает во внутренний перепускной канал 49 через выпускные отверстия 47, после чего направляется в следующую ступень очистки 34 через впускные отверстия 45 следующей ступени очистки 34 для дальнейшей очистки. По мере прохождения загрязненного воздуха через ряд ступеней очистки 34 и передаточных ступеней из воздуха удаляются загрязнения и он очищается. Очищенный воздух выходит через выпускные отверстия 47, расположенные в последней ступени очистки 34 отсека очистки воздуха 30, и достигает выходного канала для передачи очищенного воздуха 27. Очищенный воздух, который выходит из выпускных отверстий одной из ступеней очистки, проходит через выходной канал для передачи очищенного воздуха 27, выход для очищенного воздуха 25 и лопастное колесо 23, после чего очищенный воздух поступает в окружающую среду через конечный выход 29 для очищенного воздуха.
Как описано выше, устройство по данному изобретению имеет простую конструкцию и включает ступень забора загрязненного воздуха, ступень очистки и ступень выпуска очищенного воздуха. И хотя изобретение имеет сравнительно простую механическую конструкцию и в нем использован простой способ очистки, оно может обеспечить значительно более высокую эффективность очистки, чем существующие системы.
На фиг.3а, 3b и 3с представлены графики, на которых изображены результаты испытаний на эффективность системы очистки воздуха по изобретению по сравнению с эффективностью существующей системы. В испытаниях использовали автомобильные выхлопные газы. Используемая в испытаниях система очистки воздуха по изобретению имела отсек очистки воздуха, который включал только одну ступень очистки, содержащую три выступающих кольца, как показано на предыдущей фигуре, а также другие компоненты, подобные описанным выше. Рабочая жидкость, которая использована в этих испытаниях, содержала NaOH, FeSO4
7H2O и Н2О. Как показано на фиг.3а, 3b и 3с, в то время как в существующей системе очистки воздуха содержание углеводорода снизилось (НС) до 110 млн-1, а уровень монооксида углерода (СО) до 0,6%, в одноступенчатой системе по изобретению содержание углеводорода снизилось до 10 млн-1, а уровень монооксида углерода (СО) до 0,1%. Кроме того, если существующая система позволила уменьшить количество пыли до 30%, то одноступенчатая система по изобретению обеспечила быстрое уменьшение количества пыли до 2%. Поскольку диапазон допустимой ошибки в каждом из проведенных испытаний был одинаковым, то эффективность данной системы очистки по изобретению в целом может быть оценена по этим результатам.
Хотя система очистки по изобретению имеет множество ступеней очистки, как это показано и описано в качестве одного из примеров, система очистки по изобретению может включать любое количество ступеней очистки в зависимости, среди прочего, от количества загрязненного воздуха и компонентов загрязненного воздуха. Например, количество ступеней очистки может быть таким же, как и количество компонентов загрязненного воздуха, при этом каждая ступень очистки может содержать различные жидкости. Кроме того, для повышения эффективности способа очистки воздуха можно использовать множество ступеней очистки и различные рабочие жидкости для каждого компонента загрязненного воздуха. Возможны также другие варианты, включая систему с одной ступенью очистки, описанную выше для проведенных испытаний, где одна ступень очистки, содержащая рабочую жидкость, используется для обработки различных компонентов загрязнения.
Хотя изобретение подробно описано на конкретных примерах, специалистам в данной области будет понятно, что может существовать множество других путей реализации изобретения, которые не выходят за пределы изобретения. Показанные фигуры и варианты осуществления приведены только для иллюстрации и не должны рассматриваться как ограничивающие изобретение. В изобретение могут быть внесены различные изменения и дополнения, не выходящие за пределы данного изобретения.
Формула изобретения
1. Устройство, включающее вход для загрязненного воздуха, выход для очищенного воздуха и вращающийся отсек очистки загрязненного воздуха, в котором использована жидкость, которая содержится внутри вращающегося отсека, при этом вращающийся отсек соединен с входом для загрязненного воздуха и с выходом для очищенного воздуха таким образом, что они вращаются вместе, и где вращающийся отсек включает первый элемент, определяющий наружную форму вращающегося отсека, где первый элемент имеет внутреннюю поверхность, на которой находится жидкостная пленка; второй элемент для передачи воздуха, где второй элемент размещен внутри первого элемента; множество первых перегородок, проходящих радиально от второго элемента к первому элементу; и ступень очистки воздуха, где упомянутая ступень ограничена частью первого элемента, частью второго элемента и парой первых перегородок, при этом часть первого элемента определяет наружную форму упомянутой ступени, а часть второго элемента определяет внутреннюю форму упомянутой ступени.
2. Устройство по п.1, которое дополнительно включает кожух, защищающий вращающийся отсек, причем упомянутый кожух расположен снаружи вращающегося отсека; подшипник, обеспечивающий вращение вращающегося отсека, где упомянутый подшипник поддерживает вращающийся отсек; и мотор, обеспечивающий вращение упомянутого вращающегося отсека вокруг оси вращения, причем упомянутый мотор агрегирован с подшипником.
3. Устройство по п.1, в котором упомянутая ступень включает камеру для очистки воздуха, где упомянутая камера в радиальном направлении ограничена частью первого элемента и частью второго элемента, а в осевом направлении - первыми перегородками; перепускные каналы для передачи воздуха, где упомянутые перепускные каналы расположены внутри внутренней полости второго элемента, и где упомянутые перепускные каналы проходят в упомянутую камеру, при этом перепускные каналы образованы при помощи второй перегородки, которая расположена во внутренней полости, где упомянутая вторая перегородка разделяет внутреннюю полость второго элемента в осевом направлении через заданные осевые промежутки; и первое отверстие и второе отверстие, образованные в упомянутой части второго элемента, где первое отверстие соединяет первый из перепускных каналов с камерой, а второе отверстие соединяет второй из перепускных каналов с камерой.
4. Устройство по п.3, в котором первый элемент дополнительно содержит третье отверстие для заливки жидкости в камеру и четвертое отверстие для слива жидкости из камеры.
5. Устройство по п.3, в котором ступень дополнительно включает третий элемент, который выступает в радиальном направлении от второго элемента на первую заданную высоту, при этом не перекрывая камеру, и где третий элемент расположен внутри камеры.
6. Устройство по п.5, в котором ступень дополнительно включает четвертый элемент, который выступает в радиальном направлении от второго элемента на вторую заданную высоту, при этом не перекрывая камеру, и где упомянутый четвертый элемент расположен на втором элементе на заданном осевом расстоянии от третьего элемента, при этом четвертый элемент расположен внутри камеры, а первая заданная высота обеспечивает первый зазор между третьим элементом и жидкостной пленкой, а вторая заданная высота обеспечивает второй зазор между четвертым элементом и жидкостной пленкой.
7. Устройство по п.1, в котором вращающийся отсек имеет цилиндрическую форму и установлен с возможностью вращения вокруг оси.
8. Устройство по п.1, в котором упомянутая жидкость является водой.
9. Устройство по п.1, в котором упомянутая жидкость является жидкостью, которая содержит воду и вещество, которое выбрано из группы, включающей FeSO4, LiOH и NaOH.
10. Способ, который включает (а) создание отсека с входом и выходом; (b) заполнение отсека заданным количеством жидкости, которое должно находиться внутри отсека; (с) вращение отсека вместе с входом и выходом; (d) создание центробежной силы; (е) образование жидкостной пленки с использованием центробежной силы; (f) подачу загрязненного воздуха через вход в отсек; (g) приведение загрязненного воздуха в контакт с жидкостной пленкой в отсеке и (h) отведение очищенного воздуха, где упомянутый способ дополнительно включает передачу загрязненного воздуха в осевом направлении вдоль отсека; передачу загрязненного воздуха радиально наружу в отсек через первое отверстие, образованное во внутренней стенке отсека; передачу воздуха, который находится в контакте с жидкостной пленкой, в осевом направлении; передачу воздуха радиально внутрь в отсек через второе отверстие, образованное во внутренней стенке отсека и передачу воздуха в осевом направлении.
11. Способ по п.10, который дополнительно включает запуск мотора для вращения отсека и вращение лопастного колеса, которое создает перепад давления между давлением воздуха в отсеке и давлением окружающей среды и обеспечивает подачу загрязненного воздуха в отсек.
12. Способ по п.10, который дополнительно включает передачу воздуха из одной ступени в другую ступень отсека.
13. Способ по п.10, который (е) включает создание контакта жидкостной пленки с внутренней поверхностью первого элемента, где первый элемент определяет внешнюю форму отсека; (f) включает вращение лопастного колеса, которое создает перепад давления между давлением воздуха в отсеке и давлением окружающей среды; передачу загрязненного воздуха в первую камеру; передачу загрязненного воздуха через первое отверстие; и передачу загрязненного воздуха в первый перепускной канал, образованный внутри второго элемента, где второй элемент определяет внутреннюю форму отсека; (g) включает передачу загрязненного воздуха через второе отверстие, выполненное во втором элементе; передачу упомянутого загрязненного воздуха во вторую камеру; обработку загрязненного воздуха путем создания непрерывного контакта между загрязненным воздухом и жидкостной пленкой с использованием третьих элементов, где третьи элементы выступают радиально внутрь второй камеры, имеют заданную высоту и расположены через заданные промежутки в осевом направлении вдоль отсека; и передачу обработанного воздуха через третье отверстие, выполненное во втором элементе; (h) включает передачу очищенного воздуха во второй перепускной канал, образованный внутри второго элемента, отделенного от перепускного канала перегородкой; и передачу очищенного воздуха через четвертое отверстие.
14. Способ по п.10, в котором жидкостная пленка содержит воду или воду и вещество, которое выбрано из группы, включающей FeSO4, LiOH и NaOH.
15. Способ очистки загрязненного воздуха для выработки очищенного воздуха, который включает создание вращающегося отсека с входом, выходом и по меньшей мере одной камерой между упомянутыми входом и выходом, где упомянутая вращающаяся камера ограничена в радиальном направлении внутренней и внешней стенкой, а в осевом направлении первой перегородкой и второй перегородкой, при этом вращающийся отсек дополнительно включает первый внутренний проход и второй внутренний проход, где упомянутые первый и второй внутренние проходы образованы внутренней стенкой и охвачены ею, при этом первый внутренний проход соединяется с камерой через первое множество отверстий, которые образованы во внутренней стенке, второй внутренний проход соединяется с камерой через второе множество отверстий, которые образованы во внутренней стенке, при этом первый внутренний проход и второй внутренний проход разделены третьей перегородкой; заполнение заданной жидкостью, по меньшей мере, одной камеры, при этом упомянутая жидкость размещается внутри, по меньшей мере, одной камеры; вращение отсека для создания вращающейся жидкостной пленки, по меньшей мере, в одной из камер; пропускание загрязненного воздуха в осевом направлении через вход; пропускание загрязненного воздуха в осевом направлении через первый внутренний проход, а в радиальном направлении наружу через первое множество отверстий в, по меньшей мере, одну камеру, обеспечивая взаимодействие с жидкостной пленкой для выработки очищенного воздуха; пропускание очищенного воздуха радиально внутрь с камеры через второе множество отверстий во второй внутренний проход; пропускание очищенного воздуха в осевом направлении через второй внутренний проход; и выпуск очищенного воздуха через выход.
16. Способ по п.15, который дополнительно включает соединение лопастного колеса с выходом таким образом, чтобы направлять поток воздуха, по меньшей мере, через одну камеру.
17. Способ по п.16, в котором вращающаяся камера дополнительно содержит элементы, которые радиально выступают с внутренней стенки для перегораживания потока воздуха внутри камеры, таким образом, чтобы увеличить влияние жидкостной пленки на загрязненный воздух.
РИСУНКИРисунок 1, Рисунок 2, Рисунок 3, Рисунок 4, Рисунок 5
