Термоустройство для очистки воздуха от микробов и вирусов
Изобретение относится к области очистки и обеззараживания воздуха в помещениях. Термоустройство состоит из промежуточной трубы и двух состыкованных цилиндров с клапанами и поршнями, один из которых предназначен для засасывания и адиабатического сжатия воздуха с возможностью повышения его температуры до +200°С, а другой - для адиабатического расширения воздуха. Между цилиндрами в центре расположен коленчатый вал для приведения в движение указанных поршней посредством шатунов, причем для вращения коленчатого вала на его конце закреплен электродвигатель. Изобретение обеспечивает очистку воздуха от микробов и вирусов. 1 ил., 1 табл.
1. К какому виду техники относится изобретение
К новому направлению медицинских приборов и устройств для очистки воздуха от микробов и вирусов.
2. Уровень техники
С момента внедрения в медицинскую практику вакцин, предложенных французским ученым Луи Пастером, с целью выработки устойчивого иммунитета организмом человека от какой-нибудь отдельно взятой болезни, что приводит к исключению заражения, прошло 100 лет. Но вакцинация людей - это дорогостоящее мероприятие и отнимает много времени у медработников на ее проведение. Вдобавок к этому, для этой же цели работают целые институты и лаборатории, которые тоже много расходуют сил и средств на приготовление вакцин и разработку новых в силу того, что вирусы меняют свою природу, а некоторые специально создаются в лабораториях в качестве биологического оружия, к примеру, создание вируса смертельного гриппа. Все вирусы гриппа могут применяться в качестве биологического оружия для борьбы с противником при ведении войн. Поэтому настало время иметь новые средства борьбы с микробами и вирусами, чтобы избежать заболеваний и эпидемий. И таким средством автор предлагает термоустройство для очистки воздуха от микробов и вирусов.
3. Раскрытие изобретения
Предлагаемое термоустройство будет впервые применяться в медицинской практике и имеет следующие признаки:
- основными элементами термоустройства представлена пара состыкованных цилиндров с поршнями и клапанами, расположенными внутри цилиндров, приводимых в работу коленчатым валом с шатунами электродвигателем от сети, посредством ведущей и ведомой шестеренок 25 и 26 и шестерни 8, расположенной на верхнем окончании коленчатого вала, и шайб 10, тяг 13 с пружинами 11, открывающими и закрывающими клапаны для поступления воздуха из левого цилиндра в правый 3 по промежуточной трубе 1;
- цилиндры, левый и правый, состыкованы с целью компактности устройства, расположены в одну линию и представляют единое целое, снизу которых расположен электродвигатель для приведения в работу поршневой группы шестеренками 25, 26 для засасывания атмосферного воздуха с микробами и вирусами в левый цилиндр 2, выталкивания очищенного воздуха после его сжатия и расширения, прошедшего очистку от микробов и вирусов, в помещения;
- цилиндры по форме выполняются круглыми, размер их, ход поршней в них и количество движений должно соответствовать количеству очищаемого воздуха, необходимого для нормального дыхания людей и животных в помещениях;
- все другие элементы термоустройства находятся в тесном взаимодействии и представляют единое целое с цилиндрами и крепятся к ним;
- снизу крепится электродвигатель, клапаны 4 - к торцам цилиндров, промежуточная труба - сверху цилиндров и параллельно им; к трубе крепится ручка для переноса устройства; термоустройство ставится на ножки с колесиками в нужном месте перед помещением, а шланг, расположенный на торце правого цилиндра, вставляется в отверстие в стене помещения, куда должен подаваться очищенный от микробов и вирусов воздух;
- материалами для выполнения элементов термоустройства будут: цилиндры - из нержавеющей стали; коленчатый вал с шатунами - из стали; поршни - из дюраля; поршневые кольца - из чугуна, клапаны - из бронзы, промежуточная труба - из дюраля; ручка - из дерева; шестеренки - стальные; тяги - стальные, пружины - стальные; электродвигатель - по отработанным технологиям;
- термоустройство ставится около помещений, где внутри находятся люди или домашние животные, заблаговременно, на случай внезапного натекания воздуха с микробами или вирусами, а в защитных заглубленных сооружениях вплотную к фильтру от радиоактивной пыли, чтобы очистить поступающий воздух от микробов и вирусов;
- при достижении заданного давления воздуха до 8 кг/см2 и температуры зимой до +120°С, а летом - до 180°С в левом цилиндре с погибшими микробами и вирусами открывается клапан входа сжатого воздуха в промежуточную трубу 1 с помощью тяги с пружиной, которые включаются от шайбы 10, освобождая пружину 11, и далее сжатый воздух движется потоком в промежуточной трубе до десяти и более секунд; время его движения зависит от внутреннего объема трубы (от диаметра и длины трубы) до тех пор, пока поршень в левом цилиндре дойдет до соприкосновения с торцом цилиндра 2, и таким образом выдавливается поршнем весь воздух в промежуточную трубу 1, а из нее путем освобождения шайбой правой тяги, которая и открывает клапан в правый цилиндр, и сжатый воздух поступает в правый цилиндр 3 в объеме выдавленного из левого цилиндра воздуха; и как только он заполнит этот объем, клапан 4 закрывается, и далее происходит его расширение до атмосферного давления и температуры; при движении поршня в обратном направлении очищенный от микробов и вирусов воздух выталкивается поршнем через выходной клапан 21 в шланг, а из него - в помещение;
- параметры предлагаемого устройства будут следующие: диаметр цилиндра внутренний - 7,2 см; объем засосанного в цилиндр воздуха - 0,28 литра; длина цилиндров 23-25 см.
Для обеспечения дыхания одному человеку в минуту необходимо 8-9 литров воздуха. Для этого поршневая группа в цилиндрах должна совершать 30 оборотов в минуту (0,5 оборота в сек), что равно 8,4 литра для 10 человек - 300 об/мин.
На основании приведенных расчетов и задаются обороты термоустройству: целесообразно на каждое помещение иметь отдельное термоустройство, чтобы обеспечить очищенным от микробов и вирусом воздухом находящихся там людей или животных при вспышке эпидемии и применении противником биологического оружия;
- важным признаком термоустройства будет то, что давление воздуха, а равно и его температуру можно регулировать шайбами 10, поворачивая их влево или вправо одновременно, этим самым открываем клапан 4 в левом цилиндре или раньше или позже: раньше - давление меньше, позже - давление больше; и это будет делаться и в правом цилиндре. В него будет поступать воздух при новом давлении;
- одним из важных признаков будет и то, что электроэнергия от электродвигателя будет расходоваться только на трение поршней о стенки цилиндров. Создание давления в левом цилиндре полностью компенсируются расширением воздуха в правом цилиндре.
4. Краткое описание чертежей
Чертеж состоит из следующих частей:
верхняя часть: промежуточная труба 1, предназначенная для помещения в ней сжатого и нагретого адиабатически в левом цилиндре 2 атмосферного воздуха, который из него, пройдя промежуточную трубу, поступает в правый цилиндр 3 через клапан 4 в объеме, сжатом в левом цилиндре 2, и расширяется адиабатически до давления 1 кг/см2 и уровня температуры атмосферного воздуха, но уже с убитыми микробами и вирусами. Промежуточная труба 1 имеет теплоизоляцию и ручку 5 для ношения термоустройства, шайба 6 на верхнем конце коленчатого вала 7, шестерни 8 для вращения шестерен 9 и вращения шайбы 10, с помощью которой открывается клапан 4 для выдавливания частично обезвреженного воздуха в промежуточную трубу 1, где они окончательно погибают, а из нее - в правый цилиндр 3 через клапан 4. Пружины 11 для удержания клапанов 4 в закрытом положении, буртик 12 для удержания пружины 11 в сжатом положении на тяги 13 для открытия клапанов 4 при вращении шайбы 10. Коленчатый вал 7 для приведения в движение поршней 14 посредством шатунов 15. Поршни 14 для засасывания воздуха в цилиндры из атмосферы, сжатия его, выталкивания его в промежуточную трубу 1, впуска в цилиндр 3 из промежуточной трубы 1, расширения в цилиндре 3 (правом) и выталкивания обезвреженного в трубе воздуха в помещение из цилиндра 3. Всасывающий клапан 16 в левый цилиндр 2, пружина 11 для удержания клапана 4, обруч 17 для вворачивания в него обоих цилиндров 2, 3 и закрепления коленчатого вала 7 к цилиндрам 2, 3. Крепление электродвигателя 18 на конце коленчатого вала 7. Электродвигатель 18 переменного тока от сети 220 вольт. Колесики 19 для перемещения термоустройства в помещениях. Крепление шатунов 20 к поршням, крепление выпускного клапана и венца 21 к цилиндру 3, крепление выходящего шланга 22 к венцу 21. Выходящий шланг 24 для выхода обезвреженного воздуха. Ведущая шестерня 25 от электродвигателя 18, ведомая шестерня 26 для вращения коленчатого вала 7 от электродвигателя 18, ось 27 электродвигателя 18, шайба 28 между электродвигателем 18 и ведущей шестерней 25, 29 - контрагайка, 23 - вход воздуха и крепления клапана всасывания.
5. Осуществление изобретения
Термоустройство для борьбы с болезнетворными микробами и вирусами в помещениях состоит из следующих частей (см. фиг.1), статическое состояние:
- двух состыкованных цилиндров 2 и 3, между которыми внутри в центре находится коленчатый вал с поршневой группой, приводимый во вращение электродвигателем от сети с помощью шестеренок 25, 26: левый цилиндр засасывает воздух с микробами и вирусами, сжимает его поршнем и выталкивает нагретым и с повышенным давлением в промежуточную трубу, а из нее в правый цилиндр, где расширяется до атмосферного давления и температуры и выталкивается в шланг очищенным от микробов и вирусов, годным для дыхания. Вращение коленчатого вала производится посредством шестеренок 25 и 26. Электроэнергия затрачивается двигателем только на преодоление трения поршней о стенки цилиндров;
- промежуточной трубы 1, служащей для окончательной очистки от болезнетворных микробов и вирусов при их нахождении в ней некоторое время при высокой температуре - от +100°С до +200°С.
Работа термоустройства
1. Перед включением устройства шланг 24 вставить в отверстие в стене помещения, где находятся люди или домашние животные, до появления в атмосфере зараженного микробами и вирусами воздуха, т.е. заблаговременно.
2. Включить в работу цилиндры с помощью электродвигателя от сети, создать рабочее давление левым цилиндром в промежуточной трубе открытием клапана 4, включить подачу сжатого воздуха в правый цилиндр открытием клапана 4, а затеи клапана венца 21, и система заработает, подавая очищенный воздух в шланг 24. Все включения производятся автоматически с помощью шайб 10, которые освобождают тяги 13, а пружины 11, надавливая на тяги, открывают клапаны 4, образуя поток воздуха через промежуточную трубу из левого цилиндра в правый, а из него в шланг и далее в помещение.
Количество подаваемого воздуха регулировать оборотами электродвигателя, а равно и термоустройства. Каждое термоустройство может обеспечить только определенное количество людей, которое зависит от выполняемой ими работы: чем больше их затрата энергии на работу, тем больше требуется им очищенного воздуха, а поэтому пользователей очищенным воздухом будет меньше.
Термоустройство при применении противником биологического оружия защитит людей в закрытых помещениях и в заглубленных убежищах. В те и другие должен подаваться воздух из шланга, прошедший очистку.
Предложения по реализации изобретения
Цилиндры можно изготавливать из нержавеющей стали, поршни - алюминиевые, коленчатый вал - из стали, трубы из дюраля, электродвигатели - по отработанным технологиям. Необходимо найти хороший материал для теплоизоляции промежуточной трубы. Шестерни - из стали.
Термоустройство можно включать в работу на целые сутки и более, пока не произойдет очистка воздуха от микробов и вирусов. Регулировать давление в цилиндрах, а равно и температуру можно поворотом шайб 10 одновременно влево и вправо, включая клапаны 4.
| Ориентировочный расчет в потребности очищенного от микробов и вирусов воздуха людьми, домашними животными и птицами | |||||||
| № п/п | Диаметр цилиндров | Объем цилиндров, л/мин | Потребное кол-во воздуха, л/мин | Потребное число об/мин | Кол-во людей, птиц, животных | Потребное кол-во воздуха, л/мин | |
| на одного | на группу | ||||||
| 1 | 7,2 см | 0,28 | 9 | 32 | 320 | 10 чел. | 90 |
| 2 | 10,2 см | 0,8 | 9 | 11 | 330 | 30 чел. | 270 |
| 3 | 10,2+10,2 см Два цилиндра состыкованы и спарены с двумя другими цилиндрами |
1,6 | 9 | 5,5 | 300 | 50 чел. | 450 |
| 4 | 5 см | 0,1 | 0,9 | 9 | 300 | 30 кур | 30 |
| 5 | 10,2+10,2 см Два цилиндра состыкованы и спарены с двумя другими цилиндрами |
1,6 | 9 | 5,5 | 300 | 50 свиней | 450 |
Термоустройство для очистки воздуха от микробов и вирусов в помещениях, состоящее из промежуточной трубы и двух состыкованных цилиндров с клапанами и поршнями, один из которых предназначен для засасывания и адиабатического сжатия воздуха с возможностью повышения его температуры до +200°С, а другой - для адиабатического расширения воздуха, причем между цилиндрами в центре находится коленчатый вал для приведения в движение указанных поршней посредством шатунов, причем для вращения коленчатого вала на его конце закреплен электродвигатель.
