Документ описывает патентное изобретение устройства для двухуровневой очистки загрязненного воздуха, предназначенного для снижения загрязнения атмосферного воздуха в городах. Устройство использует влажный метод очистки с активным перемешиванием водно-воздушной смеси и финальной адсорбцией токсичных газов с помощью активированного угля. Преимущества изобретения включают более эффективное устранение пыли и токсичных веществ по сравнению с существующими аналогами.

1. РЕСПУБЛИКА КАЗАХСТАН
(19) KZ (13) A4 (11) 29723
(51) B01D 53/04 (2006.01)
МИНИСТЕРСТВО ЮСТИЦИИ РЕСПУБЛИКИ КАЗАХСТАН
ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ
К ИННОВАЦИОННОМУ ПАТЕНТУ
(21) 2014/0347.1
(22) 18.03.2014
(45) 15.04.2015, бюл. №4
(72) Ким Аркадий Игнатьевич; Асылбекова Сауле
Жангировна
(73) Товарищество с ограниченной
ответственностью "Казахский научно-
исследовательский институт рыбного хозяйства"
(56) RU 2071812, 20.01.1997г
(54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ ДВУХУРОВНЕВОЙ
ОЧИСТКИ ЗАГРЯЗНЕННОГО ВОЗДУХА
(57) Устройство для двухуровневой очистки
загрязненного воздуха относится к устройствам
влажной очистки воздуха от пыли и токсичных
примесей и может быть использовано для снижения
уровня загрязнения воздушного бассейна городов.
Наиболее близким аналогом предлагаемого
изобретения является устройство для очистки
воздуха (Патент РФ №2071812, Квасенков О.И.,
Всероссийский научно-исследовательский институт
консервной и овощесушильной промышленности).
Сходным существенным признаком аналога и
предлагаемого изобретения является следующее:
имеется магистраль подачи загрязненного воздуха
внутрь устройства, имеются распылители
осаждающей жидкости со средствами подачи
внутрь устройства, имеются отдельные трубы для
вывода очищенного воздуха и шлама. Причинами,
препятствующими получению требуемого
технического результата при использовании аналога
являются следующие: постоянное применение
ультразвука может быть опасно для здоровья
людей; нет приспособления для активного
перемешивания водо-воздушной смеси с целью
усиления контакта загрязненного воздуха и
очищающих его частиц воды; не предусмотрен
вентилятор для нагнетания загрязненного воздуха
внутрь устройства; нет приспособления для
окончательной очистки газообразных токсичных
веществ.
Корпус устройства состоит из круглого
металлического цилиндра с верхней и нижней
частями в виде усеченного конуса. В верхней части
снаружи имеется кольцевой водовод от которого
вода поступает в разбрызгиватели. На вершине
устройства установлен электродвигатель
вращающий внутренний центральный вал, с пятью
четырехлопастными винтами. При вращении
сетчатые плоскости винтов разбивают струи воды
на мелкие капли и равномерно распределяют их во
внутреннем объеме корпуса.
Нагнетающий вентилятор подающего
воздуховода обеспечивает поступление внутрь
корпуса загрязненного воздуха, который активно
перемешивается с массой мелких капель воды в
нескольких горизонтальных зонах
разнонаправленной турбулентности. При активном
динамическом контакте капли воды поглощают из
загрязненного воздуха частицы пыли, сажи, и
токсичные газы, и падают в нижнюю часть корпуса.
Далее в качестве шлама они сливаются через
отводящие трубы в канализацию. Это первый
уровень очистки.
Далее очищенный воздух, частично от давления
нагнетаемого снизу загрязненного воздуха, а
частично от работы втягивающего вентилятора
поступает в блок окончательной очистки токсичных
газов. Далее очищенный воздух попадает в
выводящую трубу. Последняя может иметь выход к
тротуару или внутреннему двору.
(19)KZ(13)A4(11)29723

2. 29723
2
Изобретение относится к устройствам влажной
очистки воздуха от пыли и токсичных примесей и
может быть использовано для снижения уровня
загрязнения воздушного бассейна городов.
В крупных городах сосредоточено большое
количество автомобилей с двигателями внутреннего
сгорания. Выхлопные газы двигателей представляет
собой существенный источник загрязнения
воздушного бассейна городов различными
газообразными токсичными веществами и сажей, что
наносит вред здоровью населения.
Предлагаемое устройство может быть
использовано для очистки загрязненного наружного
воздуха от пыли, сажи и газообразных токсичных
веществ. Имеет два уровня очистки.
Наиболее близким аналогом предлагаемого
изобретения является устройство для очистки воздуха
(Патент РФ №2071812, Квасенков О.И.,
Всероссийский научно-исследовательский институт
консервной и овощесушильной промышленности).
Аналог относится к влажной очистке воздуха от пыли
и токсичных примесей предназначен для применения в
промышленной экологии.
Аналог содержит криволинейную магистраль
подачи воздуха, распылители осаждающей жидкости с
резонаторами акустических колебаний и средствами
подачи осаждающей жидкости, источники
ультразвука, сепарационный узел отделения
механических примесей и патрубки вывода
очищенного воздуха и шлама. Каждый распылитель
осаждающей жидкости снабжен полой плоскощелевой
втулкой, с зазором охватывающей выходной конец
резонатора и выполненной с шириной, равной ширине
участка криволинейной магистрали подачи воздуха в
месте установки распылителя осаждающей жидкости,
при этом каждый резонатор выполнен плоским с
профилем поперечного сечения центрально-
гомотетичным профилю поперечного сечения полости
плоскощелевой втулки и присоединен к источнику
ультразвука, а средство подачи осаждающей жидкости
выполнено в виде подающего патрубка, сообщенного с
полостью плоскощелевой втулки. Это позволяет
исключить разбавление очищаемого воздуха за счет
отсутствия газа-носителя при распылении
осаждающей жидкости, повысить на порядок
дисперсность последней и гарантировать
равномерную обработку по сечению воздушного
потока осаждающей жидкостью. Профиль
поперечного сечения резонаторов центрально-
гомотетичен профилю поперечного сечения полостей
плоско-щелевых втулок, а ширина последней равна
ширине воздуховода в местах их установки.
Устройство работает следующим образом.
Очищаемый воздух поступает по изогнутому
воздуховоду внутрь корпуса устройства.
Одновременно по патрубкам в полость втулок на
боковую поверхность резонаторов подают
осаждающую жидкость. Колебание каждого
резонатора от источника ультразвука приводит к
созданию разрежения у его торцовой поверхности и
поступлению к ней через зазор осаждающей жидкости,
которая распыляется в виде мелких водяных частиц
размером до 0,1 мкм без помощи газа носителя, что
исключает разбавление очищаемого воздуха и
снижение концентрации в нем загрязнителя без
уменьшения его количества. Поступающий в
очищаемый воздух поток распыленной жидкости,
который полностью перекрывает его сечение и
является носителем ультразвуковой волны, осаждает
пыль и растворимые в осаждающей жидкости
газообразные токсичные примеси и коагулирует
взвеси под действием ультразвука. Коагулированная
ультразвуком аэрозоль осажденного на каплях
жидкости пылевидного загрязнителя и растворенных в
ней токсичных газообразных примесей отделяется от
потока воздуха в сепарационном узле, в данном случае
на каплеотбойниках, после чего очищенный воздух и
шлам раздельно выводятся из устройства через
выводные.
Сходным существенным признаком аналога и
предлагаемого изобретения является следующее:
- имеется магистраль подачи загрязненного воздуха
внутрь устройства;
- имеются распылители осаждающей жидкости со
средствами подачи внутрь устройства;
- имеются отдельные трубы для вывода
очищенного воздуха и шлама.
Причинами, препятствующими получению
требуемого технического результата при
использовании аналога являются следующие:
- постоянное применение ультразвука может быть
опасно для здоровья людей;
- нет приспособления для активного
перемешивания водо-воздушной смеси с целью
усиления контакта загрязненного воздуха и
очищающих его частиц воды;
- не предусмотрен вентилятор для нагнетания
загрязненного воздуха внутрь устройства;
- нет приспособления для окончательной очистки
газообразных токсичных веществ.
Задачей предлагаемого способа является снижения
уровня загрязнения воздушного бассейна городов.
Ожидаемым техническим результатом является
очистка загрязненного воздуха от пыли, сажи и
газообразных токсичных веществ влажным способом,
и окончательная очистка воздуха от газообразных
токсичных веществ адсорбционным способом.
Достижение технического результата
осуществляется следующим:
- корпус устройства состоит из круглого
металлического цилиндра (ф1, эл1) высотой 120 см и
диаметром 70 см, с верхней (ф1, эл2) и нижней (ф1,
эл3) частями в виде усеченного конуса, высотой 35 см.
На боковой поверхности цилиндра имеются верхняя
(ф1, эл4) и нижняя (ф1, эл5) герметично
закрывающиеся дверцы с прозрачными окнами, для
контроля и техобслуживания. Нижней часть корпус
устройства устанавливается на неподвижную
станинную опору (ф1, эл6);
- в верхней части снаружи имеется кольцевой
водовод (ф1, эл7), от которого вода поступает в
разбрызгиватели (ф1, эл8). Разбрызгивателей четыре,
они расположены внутри корпуса и присоединены к
наружному кольцевому водоводу, на равном
расстоянии друг от друга. Это позволяет перекрестно
перекрывать поступающими струями воды весь

3. 29723
3
внутренний диаметр цилиндра. Вода в кольцевой
водовод подается от системы холодного
водоснабжения, через трубу (ф1, эл9) с
регулировочным вентилем. Наличие последнего
позволяет регулировать силу подачи воды внутрь
устройства;
- на вершине устройства установлен
электродвигатель (ф1 эл10) с регулируемой
мощностью, вращающий внутренний центральный вал
(ф1, эл11), с пятью четырехлопастными винтами (ф1,
эл12). Нижним концом центральный вал опирается на
нижнюю перекладину (ф1, эл13) с опорным
подшибником. Данная перекладина имеет упоры (ф1,
эл14). Посередине вала имеется перекладина (ф1, эл15)
с подшипником в центре, сквозь который проходит
вал;
- лопасти винтов выполнены из металлической
сетки с ячеей 2×2 см, окаймленной по краям прочной
рамкой. При вращении сетчатые плоскости винтов
разбивают струи воды на мелкие капли и равномерно
распределяют их во внутреннем объеме корпуса. В
зависимости от того каким образом изогнута
плоскость лопастей, при однонаправленном вращении
вала винты бывают тянущие и толкающие. В данном
устройстве сверху устанавливается толкающий винт,
затем тянущий, и далее толкающий - тянущий -
толкающий. Такое чередование разнофункциональных
винтов, при вращении вала в одном направлении
позволяет создать несколько горизонтальных зон
разнонаправленной турбулентности, для активного
перемешивания капель воды с поступающим
загрязненным воздухом с целью усиления их контакта;
- загрязненный воздух поступает в устройство
через подающий воздуховод (ф1, 2, эл16) с
встроенным нагнетающим вентилятором (ф1, 2, эл17),
с регулируемой мощностью. Подающий воздуховод
внутри нижней части устройства имеет конусовидный
водоотбойник (ф1, эл18), для предотвращения
попадания воды. От устройства расположенного в
цокольном нежилом этаже (ф2, эл19) подающий
воздуховод проводится под тротуаром (ф2, эл20) и
выводится наружу у проезжей части (ф2, эл21) в виде
горизонтальной стойки (ф2, эл22) высотой 120 см с
воздухозаборником (ф2, эл23). Последний имеет
корпус в виде раструба (ф3, эл24) открытая часть
которого направлена в сторону проезжей части, где
концентрация выхлопных газов наиболее высока.
Раструб воздухозаборника защищен от брызг воды
круглым вогнутым отражателем (ф3, эл25);
- подающий воздуховод, может располагаться и
сверху тротуара, в виде подвесной линии (ф2, эл26),
присоединяясь к воздухозаборнику направленным
вниз патрубком (ф3, эл27). Около корпуса устройства,
на подающем воздуховоде внизу установлен
прозрачный отстойник объемом 1 л. и с краном, для
сбора и слива конденсата;
- вал вращается со скоростью 5-7 оборотов в
секунду. Струи воды из разбрызгивателей разбиваются
лопастями на мелкие капли. Нагнетающий вентилятор
подающего воздуховода обеспечивает поступление
внутрь корпуса загрязненного воздуха, который
активно перемешивается с массой мелких капель воды
в пяти горизонтальных слоях разнонаправленной
турбулентности. При активном динамическом
контакте капли воды поглощают из загрязненного
воздуха частицы пыли, сажи, и токсичные газы, и
падают в нижнюю часть корпуса. Далее в качестве
шлама они сливаются через отводящие трубы (ф1,
эл28) в канализацию. Это первый уровень очистки;
- далее первично очищенный воздух, от давления
нагнетаемого снизу загрязненного воздуха, и от
работы втягивающего вентилятора (ф1, эл29)
вращающегося вместе валом в горловине (ф1, эл30),
поступает в блок (ф1, эл31) окончательной очистки от
токсичных газов. Данный блок состоит
металлического корпуса с герметично закрывающейся
крышкой. Крышка фиксируется зажимом верхних и
нижних накладных петель посредством болта который
свободно проходит через верхнюю петлю и
закручиваются в резьбовое гнездо на нижней. Внутри
корпус разделен горизонтальной сплошной по ширине
и неполной по длине перегородкой (ф1, эл32) на две
равные по высоте половины. Каждая половина
разделена рамками на два равных отсека куда
вставляются пакеты из жесткой металлической сетки с
ячеей 7×7 мм. Каждый пакет плотно и неподвижно
вставляется в свой отсек, для чего в последнем
имеются соответствующие пазы. Первый н третий
пакет (ф1, эл33) наполнены формованным
активированным углем с диаметром круглых гранул
1,5×1,5 см (например типа Carbonut VP для очистки
различных газов и воздуха). Активированный уголь
хорошо адсорбирует органические,
высокомолекулярные вещества с неполярной
структурой. Для адсорбции неорганических или
нестабильных, полярных токсичных веществ, второй и
четвертый пакеты (ф1, эл34) наполнены формованным
импрегнированным активированным углем с
диаметром круглых гранул также 1,5×1,5 см. Высота,
длина и ширина пакетов 15 см;
- токсичные газы растворяются в воде в разной
степени, соответственно их очистка влажным
способом в основном корпусе может быть неполной.
Поэтому первично очищенный воздух из корпуса по
подводящему патрубку (ф1, эл35) нагнетается в блок
окончательной очистки. Пройдя через два нижних
пакета с активированным и импрегнированным углем,
воздух через переходной перенаправляющий отсек
(ф1, эл36) направляется к верхним пакетам. При
прохождении воздуха через блок токсичные газы
адсорбируются активированным и активированным
импрегнированным углем. Далее очищенный воздух
через отводящий патрубок (ф1, эл37) попадает в
выводящую трубу (ф1, эл38). Последняя может иметь
выход к тротуару или внутреннему двору;
- при работе в летнее время очищаемый воздух
также частично и охлаждается. При работе в зимний
период закачиваемый холодный загрязненный воздух,
перед подачей в устройство прогоняется по
дополнительному трубопроводу внутри помещения,
для согревания;
- отработанные пакеты с активированным и
импрегнированным углем отправляют на регенерацию
посредством десорбции, после чего они могут вновь
использоваться.

4. 29723
4
Наиболее существенными отличительными
признаками предлагаемого устройства от аналога
являются следующие:
- имеется вращающийся вал с чередующимися
тянущими и толкающими винтами для активного
перемешивания водо-воздушной смеси с целью
усиления контакта загрязненного воздуха и частиц
воды;
- имеется вентилятор для нагнетания загрязненного
воздуха внутрь устройства;
- имеется блок окончательной очистки воздуха от
токсичных газов.
Совокупными признаками аналога и изобретения,
обеспечивающими получение технического
результата, являются следующие:
- имеется магистраль подачи загрязненного воздуха
внутрь устройства;
- имеются распылители осаждающей жидкости со
средствами подачи внутрь устройства;
- имеются отдельные трубы для вывода
очищенного воздуха и шлама.
Корпус устройства состоит из круглого
металлического цилиндра (ф1, эл1) высотой 120 см и
диаметром 70 см, с верхней (ф1, эл2) и нижней (ф1,
эл3) частями в виде усеченного конуса, высотой 35 см.
На боковой поверхности цилиндра имеются верхняя
(ф1, эл4) и нижняя (ф1, эл5) герметично
закрывающиеся дверцы с прозрачными окнами, для
контроля и техобслуживания. Корпус устройства
разборный, верхняя и нижняя части плотно
прикрепляются к цилиндру посредством круговых
соединительных фланцев с уплотнительной
подкладкой, стягиваемых болтами с гайкой. Корпус
выполняется из нержавеющей стали толщиной не
менее 2 мм. Нижней часть корпус устройства
устанавливается на неподвижную станинную опору
(ф1, эл6).
В верхней части снаружи имеется кольцевой
водовод (ф1, эл7), от которого вода поступает в
разбрызгиватели (ф1, эл8). Разбрызгивателей четыре,
они расположены внутри корпуса и присоединены к
наружному кольцевому водоводу, на равном
расстоянии друг от друга. Это позволяет перекрестно
перекрывать поступающими струями воды весь
внутренний диаметр цилиндра. Вода в кольцевой
водовод подается от системы холодного
водоснабжения, через трубу (ф1, эл9) с
регулировочным вентилем. Наличие последнего
позволяет регулировать силу подачи воды внутрь
устройства.
На вершине устройства установлен
электродвигатель (ф1, эл10) с регулируемой
мощностью, вращающий внутренний центральный вал
(ф1, эл11), с пятью четырехлопастными винтами (ф1,
эл12). Нижним концом центральный вал опирается на
нижнюю перекладину (ф1, эл13) с опорным
подшипником. Данная перекладина имеет упоры (ф1,
эл14). Посередине вала имеется перекладина (ф1, эл15)
с подшипником в центре, сквозь который проходит
вал.
Лопасти винтов выполнены из металлической
сетки с ячеей 2×2 см, окаймленной по краям прочной
рамкой. При вращении сетчатые плоскости винтов
разбивают струи воды на мелкие капли и равномерно
распределяют их во внутреннем объеме корпуса. В
зависимости от того каким образом изогнута
плоскость лопастей, при однонаправленном вращении
вала винты бывают тянущие и толкающие. В данном
устройстве сверху устанавливается толкающий винт,
затем тянущий, и далее толкающий - тянущий -
толкающий. Такое чередование разных винтов, при
вращении вала в одном направлении позволяет создать
несколько горизонтальных зон разнонаправленной
турбулентности, для активного перемешивания капель
воды с поступающим загрязненным воздухом с целью
усиления их контакта.
Загрязненный воздух поступает в устройство через
подающий воздуховод (ф1, 2, эл16) с встроенным
нагнетающим вентилятором (ф1, 2, эл17), с
регулируемой мощностью. Подающий воздуховод
внутри нижней части устройства имеет конусовидный
водоотбойник (ф1, эл18), для предотвращения
попадания воды. От устройства расположенного в
цокольном нежилом этаже (ф2, эл19) подающий
воздуховод проводится под тротуаром (ф2, эл20) и
выводится наружу у проезжей части (ф2, эл21) в виде
горизонтальной стойки (ф2, эл22) высотой 120 см с
воздухозаборником (ф2, эл23). Последний имеет
корпус в виде раструба (ф3, эл24) открытая часть
которого направлена в сторону проезжей части, где
концентрация выхлопных газов наиболее высока.
Раструб воздухозаборника защищен от брызг воды
круглым вогнутым отражателем (ф3, эл25).
Подающий воздуховод, может располагаться и
сверху тротуара, в виде подвесной линии (ф2, эл26),
присоединяясь к воздухозаборнику направленным
вниз патрубком (ф3, эл27). Около корпуса устройства,
на подающем воздуховоде внизу установлен
прозрачный отстойник объемом 1 л, и с краном, для
сбора и слива конденсата.
Вал вращается со скоростью 5-7 оборотов в
секунду. Струи воды из разбрызгивателей разбиваются
лопастями на мелкие капли. Нагнетающий вентилятор
подающего воздуховода обеспечивает поступление
внутрь корпуса загрязненного воздуха, который
активно перемешивается с массой мелких капель воды
в пяти горизонтальных слоях разнонаправленной
турбулентности. При активном динамическом
контакте капли воды поглощают из загрязненного
воздуха частицы пыли, сажи, и токсичные газы, и
падают в нижнюю часть корпуса. Далее в качестве
шлама они сливаются через отводящие трубы (ф1,
эл28) в канализацию. Это первый уровень очистки.
Далее очищенный воздух, частично от давления
нагнетаемого снизу загрязненного воздуха, а частично
от работы втягивающего вентилятора (ф1, эл29)
вращающегося вместе валом в горловине (ф1, эл30),
поступает в блок (ф1, эл31) окончательной очистки
токсичных газов, данный блок состоит металлического
корпуса с герметично закрывающейся крышкой.
Крышка фиксируется зажимом верхних и нижних
накладных петель посредством болта который
свободно проходит через верхнюю петлю и
закручиваются в резьбовое гнездо на нижней. Внутри
корпус разделен горизонтальной сплошной по ширине
и неполной по длине перегородкой (ф1, эл32) на две

5. 29723
5
равные по высоте половины. Каждая половина
разделена рамками на два равных отсека куда
вставляются пакеты из жесткой металлической сетки с
ячеей 7×7 мм. Каждый пакет плотно и неподвижно
вставляется в свой отсек, для чего в последнем
имеются соответствующие пазы. Первый и третий
пакет (ф1, эл33) наполнены формованным
активированным углем с диаметром круглых гранул
1,5×1,5 см (например типа Carbonut VP для очистки
различных газов и воздуха). Активированный уголь
хорошо адсорбирует органические,
высокомолекулярные вещества с неполярной
структурой. Для адсорбции неорганических или
нестабильных, полярных токсичных веществ, второй и
четвертый пакеты (ф1, эл34) наполнены формованным
импрегнированным активированным углем с
диаметром круглых гранул также 1,5×1,5 см. Высота,
длина и ширина пакетов 15 см.
Токсичные газы растворяются в воде в разной
степени, соответственно их очистка влажным
способом в основном корпусе может быть неполной.
Поэтому не первично очищенный воздух из корпуса
по подводящему патрубку (ф1, эл35) нагнетается в
блок окончательной очистки. Пройдя два нижних
пакета с активированным и импрегнированным углем,
воздух через переходной перенаправляющий отсек
(ф1, эл36) направляется к верхним пакетам. При
прохождении воздуха через блок токсичные газы
адсорбируются активированным и активированным
импрегнированным углем. Далее очищенный воздух
через отводящий патрубок (ф1, эл37) попадает в
выводящую трубу (ф1, эл38). Последняя может иметь
выход к тротуару или внутреннему двору.
Расход холодной водопроводной воды около
45 м3
в сутки. Объем очищенного воздуха около
1400 м3
в сутки.
При работе в летнее время очищаемый воздух
также частично и охлаждается. При работе в зимний
период закачиваемый холодный загрязненный воздух,
перед подачей в устройство прогоняется по
дополнительному трубопроводу внутри помещения,
для согревания.
Отработанные пакеты с активированным и
импрегнированным углем отправляют на регенерацию
посредством десорбции, после чего они могут вновь
использоваться.
ФОРМУЛА ИЗОБРЕТЕНИЯ
Устройство для двухуровневой очистки
загрязненного воздуха, включающее в себя
металлический объемный корпус, магистраль подачи
загрязненного воздуха внутрь корпуса, распылители
осаждающей жидкости со средствами подачи,
отдельные трубы для вывода очищенного воздуха и
шлама, отличающееся тем, что имеется
вращающийся вал с чередующимися тянущими и
толкающими винтами для активного перемешивания
водовоздушной смеси, вентилятор для нагнетания
загрязненного воздуха внутрь корпуса и блок
окончательной очистки воздуха от токсичных газов.

6. 29723
6
Верстка Ж. Жомартбек
Корректор К. Нгметжанова