Патент на изобретение №2381003

(54) СПОСОБ ОЧИСТКИ ОТ ПЫЛИ И МУСОРА С ИСПОЛЬЗОВАНИЕМ УЛЬТРАЗВУКА

(57) Реферат:

Изобретение может быть использовано для сбора пыли и мусора в различных помещениях, очистки от пыли промышленного оборудования, очистки воздуха при нанесении защитных и красильных покрытий на различные объекты. Способ заключается в формировании и излучении по всему объему очистки акустических колебаний с возможностью изменения их параметров: амплитуды, частоты, длительности, а также диаграммы направленности акустического излучателя: формы основного максимума, количества и уровней дополнительных максимумов без повреждения поверхности очищаемого объекта, и в акустической активации пыли и мусора, находящихся на поверхности очищаемого объекта. Способ предусматривает акустическое выбивание пыли и мусора из труднодоступных областей очищаемого объекта, акустическое поднятие пыли и мусора над поверхностью очищаемого объекта по всему объему очистки, всасывание воздуха всасывающим потоком с полным захватом пыли и мусора, находящихся на поверхности очищаемого объекта и над ней, при помощи всасывающего сопла с находящимся под ним акустическим излучателем и эвакуацию воздуха с пылью и мусором по гибкому шлангу в первый акустический гидроциклон. Воздух с пылью и мусором проводят сквозь интенсивно вращающийся гидродинамический поток воды, подвергнутой воздействию интенсивными гидроакустическими волнами с помощью первых гидроакустических излучателей, где происходит гидроакустическая и гидродинамическая коагуляция частиц пыли и мусора и частичное обеззараживание воздуха и воды под воздействием гидроакустической кавитации. Полностью очищенный от мусора и значительно очищенный от пыли, увлажненный и частично обеззараженный воздух из выходного воздушного патрубка первого акустического гидроциклона направляют во входной воздушный патрубок второго акустического гидроциклона с одновременным прижатием гидроакустически и гидродинамически коагулированных частиц пыли и мусора к внутренней стенке первого акустического гидроциклона интенсивным гидродинамическим потоком воды. Под действием силы тяжести коагулированные частицы пыли и мусора по внутренней стенке первого акустического гидроциклона направляют в первый сменный отстойник с последующим удалением из него твердой фракции. Существенно очищенный и частично обеззараженный воздух с незначительными остатками увлажненной пыли проводят сквозь интенсивно вращающийся гидродинамический поток воды, подвергнутой воздействию интенсивными гидроакустическими волнами с помощью равномерно расположенных по всему второму акустическому гидроциклону вторых гидроакустических излучателей с гидроакустической и гидродинамической коагуляцией оставшихся в воздухе увлажненных частиц пыли и осуществляют существенное обеззараживание воздуха и воды под воздействием гидроакустической кавитации, эвакуацию полностью очищенного, увлажненного и существенно обеззараженного воздуха из выходного воздушного патрубка второго акустического гидроциклона и его удаление из помещения с находящимся там очищаемым объектом с одновременным направлением коагулированных оставшихся частиц пыли во второй сменный отстойник и удалением твердой фракции коагулированных оставшихся частиц пыли из второго сменного отстойника. Технический результат состоит в повышении качества очистки, уменьшении финансово-временных затрат, в расширении области применения при обеспечении экологической безопасности очистки и сохранения здоровья людей. 4 ил.

Изобретение относится к области физики и может быть использовано для сбора пыли и мусора в различных помещениях, очистки от пыли промышленного оборудования, очистки воздуха при нанесении защитных и красильных покрытий на различные субстраты и др.

Технический результат предложенного способа заключается в повышении качества очистки, в повышении скорости очистки, снижении энергозатрат и шума, а также в расширении области применения способа при обеспечении экологической безопасности очистки и сохранения здоровья людей. Спп.4 илл.

Известен способ очистки от пыли, заключающийся в формировании всасывающего потока воздуха, всасывании пыли всасывающим потоком воздуха через всасывающее сопло, фильтрации всасывающего воздуха с пылью в специальном фильтре, накопление пыли в пылесборной емкости и удалении всасывающего воздуха наружу /Большая Советская Энциклопедия в 30-ти томах, 2001/.

К недостаткам данного способа относится следующее.

1. Низкое качество очистки.

2. Длительность процесса очистки.

3. Большие энергозатраты на очистку.

4. Высокий уровень шума при очистке.

5. Высокое содержание пыли в удаленном всасывающем воздухе.

6. Ограниченная область применения и др.

Известен способ очистки от пыли и мусора с использованием ультразвука, заключающийся в формировании акустических колебаний, их усилении и излучении по всему объему очистки в диапазоне 2×10⁴-2×10⁵ Гц, с возможностью изменения их параметров, акустической активации пыли и мусора, находящихся на поверхности очищаемого объекта, акустическом выбивании пыли и мусора из труднодоступных областей очищаемого объекта, акустическом поднятии пыли и мусора из труднодоступных областей очищаемого объекта, акустическом поднятии пыли и мусора над поверхностью очищаемого объекта по всему объему очистки, всасывании воздуха всасывающим потоком с полным захватом пыли и мусора, находящихся на и над поверхностью очищаемого объекта при помощи всасывающего сопла с находящимся под ним акустическим излучателем, эвакуации воздуха с пылью и мусором по гибкому шлангу в жидкостный фильтр для очистки воздуха /Заявка Германии 4333831, кл. А01М 1/06, опубл. 21.04.1994/.

К недостаткам данного способа относится следующее.

1. Недостаточное качество очистки.

2. Длительность процесса очистки.

3. Большие энергозатраты на очистку.

4. Высокий уровень шума при очистке.

5. Высокое содержание пыли в удаленном всасывающем воздухе.

6. Ограниченная область применения и др.

Задача, которая решается изобретением, заключается в разработке способа очистки от пыли и мусора с использованием ультразвука, свободного от указанных выше недостатков.

Технический результат предложенного способа очистки от пыли и мусора с использованием ультразвука заключается в повышении качества и скорости очистки от пыли и мусора, в уменьшении энергозатрат, в уменьшении шума в очищаемом помещении, в уменьшении пыли в удаленном всасывающем воздухе, в расширении области применения за счет удаления пыли и мусора из труднодоступных областей и сложных по рельефу поверхностей.

Согласно предложенному изобретению способ очистки от пыли и мусора с использованием ультразвука, заключается в формировании и излучении по всему объему очистки акустических колебаний с возможностью изменения их параметров: амплитуды, частоты, длительности, а также диаграммы направленности акустического излучателя: формы основного максимума, количества и уровней дополнительных максимумов без повреждения поверхности очищаемого объекта, акустической активации пыли и мусора, находящихся на поверхности очищаемого объекта, акустическом выбивании пыли и мусора из труднодоступных областей очищаемого объекта, акустическом поднятии пыли и мусора над поверхностью очищаемого объекта по всему объему очистки, всасывании воздуха всасывающим потоком с полным захватом пыли и мусора, находящихся на и над поверхностью очищаемого объекта, при помощи всасывающего сопла с находящимся под ним акустическим излучателем, эвакуации воздуха с пылью и мусором по гибкому шлангу в первый акустический гидроциклон, прохождении воздуха с пылью и мусором сквозь интенсивно вращающийся гидродинамический поток воды, подвергнутой воздействию интенсивными гидроакустическими волнами с помощью первых гидроакустических излучателей, равномерно расположенных по всему первому акустическому гидроциклону, гидроакустической и гидродинамической коагуляции частиц пыли и мусора, а также частичном обеззараживании воздуха и воды под воздействием гидроакустической кавитации, менее интенсивной эвакуации полностью очищенного от мусора и значительно очищенного от пыли, а также увлажненного и частично обеззараженного воздуха из выходного воздушного патрубка первого акустического гидроциклона и его направлении во входной воздушный патрубок второго акустического гидроциклона с одновременным прижатием гидроакустически и гидродинамически коагулированных частиц пыли и мусора к внутренней стенке первого акустического гидроциклона интенсивным гидродинамическим потоком воды, направлении под действием силы тяжести гидроакустически и гидродинамически коагулированных частиц пыли и мусора по внутренней стенке первого акустического гидроциклона в первый сменный отстойник, удалении твердой фракции гидроакустически и гидродинамически коагулированных частиц пыли и мусора из первого сменного отстойника, прохождении существенного очищенного и частично обеззараженного воздуха с незначительными остатками увлажненной пыли сквозь интенсивно вращающийся гидродинамический поток воды, подвергнутой воздействию интенсивными гидроакустическими волнами с помощью вторых гидроакустических излучателей, равномерно расположенных по всему второму акустическому гидроциклону, гидроакустической и гидродинамической коагуляции оставшихся в воздухе увлажненных частиц пыли, а также существенном обеззараживании воздуха и воды под воздействием гидроакустической кавитации, эвакуации полностью очищенного, увлажненного и существенно обеззараженного воздуха из выходного воздушного патрубка второго акустического гидроциклона и его удалении из помещения с находящимся там очищаемым объектом с одновременным прижатием гидроакустически и гидродинамически коагулированных оставшихся частиц пыли к внутренней стенке второго акустического гидроциклона интенсивным гидродинамическим потоком воды, направлении под действием силы тяжести гидроакустически и гидродинамически коагулированных оставшихся частиц пыли по внутренней стенке второго акустического гидроциклона во второй сменный отстойник, удалением твердой фракции гидроакустически и гидродинамически коагулированных оставшихся частиц пыли из второго сменного отстойника.

На фиг.1 и фиг.2 представлены структурные схемы устройства, реализующего разработанный способ очистки от пыли и мусора с использованием ультразвука.

Устройство содержит систему (1) сбора пыли и мусора, систему (2) очистки от пыли и мусора, соединенные между собой гибким соединительным шлангом (3) и очищаемый объект (4).

Система (1) сбора пыли и мусора в свою очередь содержит последовательно электрически соединенные: блок формирования (5) электрических сигналов на частоте F₁, блок (6) усиления электрических сигналов на частоте F₁ и акустический излучатель (7); высокоемкостный малогабаритный аккумулятор (8), обеспечивающий электрическим питанием блок формирования (5) и блок усиления (6) электрических сигналов на частоте F₁; сменное всасывающее сопло (9), механически соединенное с первым воздуховодом (10), выполненным в виде трубы с изменяющейся длиной. При этом сменное всасывающее сопло (9) может иметь различную геометрическую форму (круг, прямоугольник и др.) с оснащением своей нижней части щетками различной жесткости.

Система (2) очистки от пыли и мусора содержит: блок (11) всасывания воздуха с пылью и мусором, электродвигатель (12) с пусковым устройством (13), блок (14) электрического питания, обеспечивающий постоянный ток напряжением 12 В, переменный ток напряжением 220 В и 50 Гц, а также зарядку высокоемкостного малогабаритного аккумулятора (8), идентичные друг другу первый акустический гидроциклон (15) и второй акустический гидроциклон (16), служащие, соответственно, для очистки воздуха от пыли и мусора, а также от остатков пыли.

Каждый из акустических гидроциклонов (15) и (16) содержит идентичные друг другу: входной воздушный патрубок (17), акустическую камеру (18), редуктор (19), первый соединительный вал (20), соединительную муфту (21), сливной водяной патрубок (22), горловину (23) для заправки водой, второй соединительный вал (24), внутри которого находится водовод (25), а с наружной части – лопасти (26), сменный отстойник (27) и выходной воздушный патрубок (28).

Первый (15) и второй (16) акустические гидроциклоны содержат последовательно электрически соединенные многоканальный (по числу гидроакустических излучателей) блок (29) формирования, многоканальный (по числу гидроакустических излучателей) блок (30) усиления и несколько (не менее трех) гидроакустических излучателей (31), равномерно расположенных по акустической камере (18).

На фиг.3 иллюстрируется очищаемый объект до очистки от пыли и мусора (фиг.3а) и после очистки от пыли и мусора (фиг.3б).

На фиг.4 иллюстрируются процессы гидроакустической коагуляции (фиг.4б) и гидродинамической коагуляции (фиг.4в) исходных частиц пыли и мусора (фиг.4а).

Устройство функционирует следующим образом (фиг.1 – фиг.4).

До начала очистки очищаемого объекта (4) от пыли и мусора через горловины (23) в акустические камеры (18) первого (15) и второго (16) акустических гидроциклонов до необходимого уровня заливают чистую воду. С помощью пускового устройства (13) ко всем энергопотребителям системы (2) очистки от пыли и мусора подключают блок (14) электрического питания, обеспечивающий, в зависимости от внешних условий, постоянный ток напряжением 12 В или переменный ток напряжением 220. К первому воздуховоду (10), выполненному в виде трубы с изменяющейся длиной, присоединяют сменное всасывающее сопло (9), которое может иметь различную геометрическую форму (круг и др.) с оснащением своей нижней части, соприкасающейся с поверхностью очищаемого объекта (4), щетками различной жесткости. С помощью высокоемкостного малогабаритного аккумулятора (8) системы сбора пыли, мусора (1), путем снятия блокировки, обеспечивают электрическое питание блока формирования (5) и блока (6) усиления электрических сигналов на частоте F₁.

В блоках формирования (5) и усиления (6) осуществляют, соответственно, формирование и усиление электрических сигналов на частоте F₁ в диапазоне 10⁴-10⁸ Гц, а с помощью акустического излучателя (7) их направленное в сторону очищаемой поверхности излучение во всем объеме очистки. При этом в зависимости от характеристик очищаемой поверхности (например, ковровое покрытие с длинным ворсом и др.) и применяемого сменного всасывающего сопла (например, в виде круга) заранее выставляют нужные параметры сигналов на частоте F₁: амплитуду, частоту, длительности и др. (например, режим 1 – чистка от пыли и мусора ковровых покрытий с длинным ворсом, режим 2 – чистка от пыли и мусора промышленного оборудования и т.д.), а также параметры диаграммы направленности акустического излучателя: форма основного максимума и др. (например, узкая пирамида вершиной вверх и т.д.), с тем, чтобы максимально эффективно и быстро очистить от пыли и мусора очищаемый объект (4) без повреждения его поверхности.

Под воздействием акустических волн производят акустическую активацию (отрыв от поверхности) пыли и мусора, находящихся на поверхности очищаемого объекта (4), акустическое выбивание пыли и мусора из труднодоступных областей очищаемого объекта (где малоэффективно удаление пыли и мусора путем всасывания воздуха), акустическое поднятие пыли и мусора над поверхностью очищаемого объекта по всему объему очистки и т.д. (фиг.3).

С помощью блока (11) через сменное всасывающее сопло (9), первый воздуховод (10), гибкий соединительный шланг (3) и входной воздушный патрубок (17) обеспечивают всасывание воздуха с пылью и мусором в акустическую камеру (18) первого акустического гидроциклона (15) системы (2) очистки от пыли и мусора. При этом принципиально изменяется функция блока (11). В разработанном способе он используется, главным образом, для обеспечения транспортировки воздуха с пылью и мусором в систему очистки (2) и его прохождения через интенсивные гидродинамические потоки воды в акустических камерах первого и второго гидроциклонов, а не для принудительного удаления пыли и мусора с очищаемой поверхности. Таким образом, существенно уменьшается мощность всасывания, и, соответственно, сокращается расход электроэнергии и т.д.

При помощи электродвигателя (12), первых соединительных валов (20), первого (для первого акустического гидроциклона) и второго (для второго акустического гидроциклона) редукторов (19), вторых соединительных валов (24) с лопастями (26), в акустических камерах (18) первого (15) и второго (16) акустических гидроциклонов, благодаря высокой – несколько (не менее трех) тысяч оборотов в минуту – скорости вращения лопастей (26), формируют интенсивные гидродинамические поля.

В первом (15) и втором (16) акустических гидроциклонах с помощью первых (29) и вторых (30) многоканальных блоков осуществляют, соответственно, формирование и усиление до необходимого уровня, а при помощи нескольких (не менее трех для каждого акустического гидроциклона) гидроакустических излучателей (31), равномерно расположенных по каждой акустической камере (18), осуществляют направленное в геометрический центр соответствующей акустической камеры (18) излучение интенсивных – с амплитудой звукового давления не менее 10⁴ Па – гидроакустических волн на частотах: F₂ – в первом акустическом гидроциклоне (15) и F₃ – во втором акустическом гидроциклоне (16).

Под воздействием интенсивного гидродинамического потока происходит гидродинамическая коагуляция частиц пыли и мусора – за счет динамической и центробежной сил частицы пыли и мусора слипаются друг с другом, а под воздействием интенсивного гидроакустического поля происходит гидроакустическая коагуляция частиц пыли и мусора – более мелкие и подвижные частицы пыли прибиваются к менее подвижным частицам мусора (фиг.4). Кроме того, под воздействием интенсивного гидроакустического поля с заданными параметрами, благодаря наличию в интенсивно перемешиваемой воде и дополнительному образованию мельчайших пузырьков воздуха в воде в режиме гидроакустической кавитации осуществляют частичное обеззараживание воды и прогоняемого через нее воздуха, в исходном состоянии содержащего пыль с мусором.

Затем осуществляют эвакуацию полностью очищенного от мусора и значительно очищенного от пыли, а также увлажненного и частично обеззараженного воздуха из выходного воздушного патрубка (28) первого акустического гидроциклона (15) и его направления во входной воздушный патрубок (17) второго акустического гидроциклона (16) с одновременным прижатием гидроакустически и гидродинамически коагулированных частиц пыли и мусора к внутренней стенке акустической камеры (18) первого акустического гидроциклона (15) интенсивным вращающимся потоком воды. Под действием силы тяжести гидроакустически и гидродинамически коагулированные (укрупненные) частицы пыли и мусора двигаются вниз по внутренней стенке акустической камеры (18) первого акустического гидроциклона (15) в сменный отстойник (27).

Затем в акустической камере (18) второго акустического гидроциклона (16) прогоняют полностью очищенный от мусора, существенно очищенный от пыли и частично обеззараженный воздух с незначительными остатками увлажненной пыли сквозь интенсивно вращающийся гидродинамический поток воды, подвергнутой воздействию интенсивными гидроакустическими волнами на частоте F₃ в диапазоне 10⁴-10⁸ Гц с помощью гидроакустических излучателей (31), равномерно расположенных по акустической камере (18) второго акустического гидроциклона (16).

Под воздействием интенсивного гидродинамического потока происходит гидродинамическая коагуляция оставшихся, после прохождения первого акустического гидроциклона, в воздухе увлажненных и частично гидроакустически укрупненных частиц пыли – за счет динамической и центробежной сил увлажненные и частично гидроакустически коагулированные в первом акустическом гидроциклоне (15) оставшиеся частицы пыли слипаются друг с другом, а под воздействием интенсивного гидроакустического поля происходит дополнительная гидроакустическая коагуляция оставшихся в воздухе увлажненных и частично гидроакустически коагулированных ранее частиц пыли – более мелкие частицы пыли прибиваются к более крупным, ранее частично гидроакустически коагулированным, частицам пыли. Кроме того, под воздействием интенсивного гидроакустического поля с заданными параметрами, благодаря наличию в интенсивно перемешиваемой воде и дополнительному образованию мельчайших пузырьков воздуха в воде в режиме гидроакустической кавитации осуществляют существенное обеззараживание воды и прогоняемого через нее воздуха, в исходном состоянии содержащего оставшиеся после первого акустического гидроциклона увлажненные и частично акустически коагулированные частицы пыли.

Затем осуществляют эвакуацию полностью очищенного от пыли и мусора, увлажненного и существенно обеззараженного воздуха из выходного воздушного патрубка (28) второго акустического гидроциклона (16) и его удаления из помещения с находящимся там очищаемым объектом (4) с одновременным прижатием гидроакустически и гидродинамически коагулированных оставшихся после первого акустического гидроциклона увлажненных и частично гидроакустически коагулированных частиц пыли к внутренней стенке акустической камеры (18) второго акустического гидроциклона (16) интенсивным вращающимся потоком воды. Под действием силы тяжести гидроакустически и гидродинамически коагулированные оставшиеся после первого акустического гидроциклона частицы пыли двигаются вниз по внутренней стенке акустической камеры (18) второго акустического гидроциклона (16) в сменный отстойник (27).

После окончания очистки от пыли и мусора из сменных отстойников (27) первого (15) и второго (16) акустических гидроциклонов удаляют твердые фракции гидроакустически и гидродинамически коагулированных частиц пыли и мусора (в первом акустическом гидроциклоне), а также оставшихся в воздухе после первого акустического гидроциклона частиц пыли (во втором акустическом гидроциклоне). Кроме того, при необходимости, с помощью блока (14) электрического питания осуществляют подзарядку высокоемкостного малогабаритного аккумулятора (8).

При этом:

1) повышение качества очистки от пыли и мусора достигается за счет того, что:

– осуществляют акустическую активацию пыли и мусора, находящихся на поверхности очищаемого объекта;

– осуществляют акустическое выбивание пыли и мусора из труднодоступных областей очищаемого объекта;

– осуществляют акустическое поднятие пыли и мусора над поверхностью очищаемого объекта;

2) повышение скорости (уменьшение продолжительности) очистки от пыли и мусора достигается за счет того, что одновременно с всасыванием воздуха с пылью и мусором:

– осуществляют акустическую активацию пыли и мусора, находящихся на поверхности очищаемого объекта;

– осуществляют акустическое выбивание пыли и мусора из труднодоступных областей очищаемого объекта;

– осуществляют акустическое поднятие пыли и мусора над поверхностью очищаемого объекта;

3) уменьшение затрат электрической энергии на очистку от пыли и мусора единицы площади достигается за счет того, что формируют менее интенсивный, чем типовой, всасывающий поток воздуха;

4) уменьшение шума в очищаемом помещении достигается за счет того, что формируют менее интенсивный всасывающий поток воздуха;

5) уменьшение пыли в удаленном воздухе достигается за счет того, что:

– в первом акустическом гидроциклоне полностью очищают воздух от мусора, увлажняют и существенно очищают его от пыли;

– во втором акустическом гидроциклоне полностью очищают увлажненный воздух от пыли;

– с выхода второго акустического гидроциклона эвакуируют полностью очищенный от пыли и мусора увлажненный и существенно обеззараженный воздух из помещения, в котором осуществлялась очистка;

6) расширение области применения достигается за счет удаления пыли и мусора из труднодоступных областей, сложных поверхностей и т.д.;

7) обеспечение экологической безопасности и сохранения здоровья людей достигается за счет:

– в первом акустическом гидроциклоне полностью очищают воздух от мусора и увлажняют его, существенно очищают воздух от пыли и частично обеззараживают его;

– во втором акустическом гидроциклоне полностью очищают увлажненный воздух от пыли и существенно его обеззараживают;

– с выхода второго акустического гидроциклона эвакуируют полностью очищенный от пыли и мусора увлажненный и существенно обеззараженный воздух из помещения, в котором осуществлялась очистка.

Отличительными признаками заявляемого способа является следующее.

1. По всему объему очистки направленно – в сторону очищаемой поверхности излучают акустические волны на частоте F₁ в диапазоне 10⁴-10⁸ Гц, с возможностью изменения их параметров: амплитуды, частоты, длительности и др., а также диаграммы направленности акустического излучателя: формы основного максимума и др., без повреждения поверхности очищаемого объекта.

2. По всему объему очистки осуществляют акустическую активацию (придание подвижности) пыли и мусора, находящихся на поверхности и в труднодоступных местах очищаемого объекта.

3. По всему объему очистки осуществляют акустическое выбивание пыли и мусора из труднодоступных областей очищаемого объекта.

4. По всему объему очистки осуществляют акустическое поднятие пыли и мусора над поверхностью очищаемого объекта.

5. Производят менее интенсивное, чем типовое, всасывание воздуха с полным захватом пыли и мусора, находящихся на поверхности и над поверхностью очищаемого объекта.

6. Полностью очищают воздух от мусор и увлажняют его, существенно очищают воздух от пыли и частично обеззараживают его в первом акустическом гидроциклоне под воздействием интенсивного гидродинамического потока и интенсивного гидроакустического поля.

7. Полностью очищают увлажненный воздух от пыли и существенно его обеззараживают во втором акустическом гидроциклоне под воздействием интенсивного гидродинамического потока и интенсивного гидроакустического поля.

8. Эвакуируют выходящий, полностью очищенный от пыли и мусора, увлажненный и существенно обеззараженный воздух из помещения, в котором осуществлялась очистка от пыли и мусора.

Наличие отличительных от прототипа признаков позволяет сделать вывод о соответствии заявляемого способа критерию “новизна”.

Анализ известных технических решений с целью обнаружения в них указанных отличительных признаков, показал следующее.

Признаки 2, 3 и 4 являются новыми и неизвестно их использование для очистки от пыли и мусора.

Признаки 1, 5, 6 и 7 являются новыми и неизвестно их использование для очистки от пыли и мусора. В то же время известно использование признака 1 – в акустике для излучения акустических волн, признаков 6 и 7 – при обеззараживании жидкостей.

Признаки 5 и 8 является известными.

Таким образом, наличие новых существенных признаков, в совокупности с известными, обеспечивает появление у заявляемого решения нового свойства, не совпадающего со свойствами известных технических решений – качественно очищать от пыли и мусора с сокращением продолжительности очистки, а также затрат электрической энергии и производимого при очистке шума, – с расширением области применения при обеспечении экологической безопасности и сохранения здоровья людей.

В данном случае мы имеем новую совокупность признаков и их новую взаимосвязь, причем не простое объединение новых признаков и уже известных, а именно выполнение операций в предложенной последовательности и приводит к качественно новому эффекту. Данное обстоятельство позволяет сделать вывод о соответствии разработанного способа критерию “существенные отличия”.

Пример реализации способа

Промышленные испытания разработанного способа производились в 2008 г. в Корее (г.Сеул). При этом в качестве объектов очистки использовались различные ковровые покрытия, в том числе с длинным ворсом, различные бытовые электронные приборы (телевизоры и т.д.) и др.

В опытном образце системы (1) сбора пыли и мусора в качестве блока (6) усиления электрических сигналов и акустического излучателя (7) использовались, соответственно, модернизированные автомобильные малогабаритные: широкополосные усилитель и динамик, обеспечивающие излучение акустических волн в диапазоне частот до 40 кГц с акустической мощностью до 180 Вт при обеспечении электропитанием блоков формирования (5) и усиления (6) электрических сигналов от высокоемкостного малогабаритного аккумулятора. В опытном образце системы (2) в качестве гидроакустических излучателей (31) использовались малогабаритные высокочастотные пьезокерамические преобразователи с диапазоном рабочих частот от 20 кГц до 2 МГц, в качестве акустических гидроциклонов (15) и (16) – модернизированные серийно выпускаемые промышленные миксеры. Кроме того, при изготовлении систем (1) и (2) использовались детали от серийно выпускаемых в Корее пылесосов.

На фиг.3а иллюстрируется очищаемый объект (4) до очистки от пыли (геометрические фигуры в виде круга черного цвета) и мусора (геометрические фигуры в виде треугольника черного цвета). Как видно из фиг.3а, пыль и мусор находились не только на поверхности, но и в труднодоступных местах. На фиг.3б иллюстрируется процесс очистки от пыли и мусора при реализации разработанного способа. Как видно из фиг.3б, с помощью акустического излучателя (7) происходили: акустическая активация пыли и мусора, находящихся на поверхности очищаемого объекта (4), акустическое выбивание пыли и мусора из труднодоступных областей, акустическое поднятие пыли и мусора над поверхностью очищаемого объекта по всему объему очистки. После чего с помощью всасывающего потока воздуха осуществляли полный захват пыли и мусора, находящихся на и над поверхностью очищаемого объекта, направляли его в первый воздуховод (10). При этом на фиг.3б геометрическими фигурами в виде круга и треугольника белого цвета обозначены, соответственно, пыль и мусор в исходном положении (до акустического воздействия), а волнистыми линиями обозначены траектории их перемещения под воздействием акустических волн и всасывающего потока воздуха.

На фиг.4 иллюстрируются процессы гидроакустической коагуляции (фиг.4б) и гидродинамической коагуляции (фиг.4в) пыли и мусора (фиг.4а) в акустической камере (18), наполненной водой. Как видно из фиг.4а, в исходном состоянии (при неинтенсивном перемешивании воды) пыль и мусор были хаотично расположены по всему объему (18). Как видно из фиг.4б, в водной среде под воздействием интенсивных гидроакустических волн более подвижную пыль прибивали к менее подвижному мусору и, таким образом, осуществляли их гидроакустическую коагуляцию (укрупнение). Как видно из фиг.4в, в интенсивно вращающемся потоке воды под воздействием центробежных сил пыль и мусор интенсивно прижимали к внутренним стенкам акустической камеры (18) и, таким образом, осуществляли их гидродинамическую коагуляцию (укрупнение).

Таким образом:

1. Повышение качества очистки достигнуто за счет того, что:

– осуществляли акустическую активацию пыли и мусора, находящихся на поверхности очищаемого объекта;

– осуществляли акустическое выбивание пыли и мусора из труднодоступных областей очищаемого объекта;

– осуществляли акустическое поднятие пыли и мусора над поверхностью очищаемого объекта и т.д.

2. Повышение скорости (уменьшение продолжительности) очистки от пыли и мусора достигнуто за счет того, что одновременно с всасыванием воздуха с пылью и мусором:

– осуществляли акустическую активацию пыли и мусора, находящихся на поверхности очищаемого объекта;

– осуществляли акустическое выбивание пыли и мусора из труднодоступных областей очищаемого объекта;

– осуществляли акустическое поднятие пыли и мусора над поверхностью очищаемого объекта и т.д.

3. Уменьшение затрат электрической энергии на очистку от пыли и мусора единицы площади достигнуто за счет того, что формировали менее интенсивный, чем типовой, всасывающий поток воздуха и т.д.

4. Уменьшение шума в очищаемом помещении достигнуто за счет того, что формировали менее интенсивный всасывающий поток воздуха и т.д.

5. Уменьшение пыли в удаленном воздухе достигнуто за счет того, что:

– в первом акустическом гидроциклоне полностью очищали воздух от мусора, увлажняли и существенно очищали его от пыли;

– во втором акустическом гидроциклоне полностью очищали увлажненный воздух от пыли.

6. с выхода второго акустического гидроциклона эвакуировали полностью очищенный от пыли и мусора увлажненный и существенно обеззараженный воздух из помещения, в котором осуществлялась очистка и т.д.

7. Расширение области применения достигнуто за счет удаления пыли и мусора из труднодоступных областей, сложных поверхностей и т.д.

8. Обеспечение экологической безопасности и сохранения здоровья людей достигнуто за счет:

– в первом акустическом гидроциклоне полностью очищали воздух от мусора и увлажняли его, существенно очищали воздух от пыли и частично обеззараживают его;

– во втором акустическом гидроциклоне полностью очищали увлажненный воздух от пыли и существенно его обеззараживали;

– с выхода второго акустического гидроциклона эвакуировали полностью очищенный от пыли и мусора увлажненный и существенно обеззараженный воздух из помещения, в котором осуществляли очистку и т.д.

Формула изобретения

Способ очистки от пыли и мусора с использованием ультразвука, заключающийся в формировании и излучении по всему объему очистки акустических колебаний с возможностью изменения их параметров: амплитуды, частоты и длительности, а также диаграммы направленности акустического излучателя: формы основного максимума, количества и уровней дополнительных максимумов без повреждения поверхности очищаемого объекта, акустической активации пыли и мусора, находящихся на поверхности очищаемого объекта, акустическом выбивании пыли и мусора из труднодоступных областей очищаемого объекта, акустическом поднятии пыли и мусора над поверхностью очищаемого объекта по всему объему очистки, всасывании воздуха всасывающим потоком с полным захватом пыли и мусора, находящихся на и над поверхностью очищаемого объекта, при помощи всасывающего сопла с находящимся под ним акустическим излучателем, эвакуации воздуха с пылью и мусором по гибкому шлангу в первый акустический гидроциклон, прохождении воздуха с пылью и мусором сквозь интенсивно вращающийся гидродинамический поток воды, подвергнутой воздействию интенсивными гидроакустическими волнами с помощью первых гидроакустических излучателей, равномерно расположенных по всему первому акустическому гидроциклону, гидроакустической и гидродинамической коагуляции частиц пыли и мусора, а также частичном обеззараживании воздуха и воды под воздействием гидроакустической кавитации, эвакуации полностью очищенного от мусора и значительно очищенного от пыли, а также увлажненного и частично обеззараженного воздуха из выходного воздушного патрубка первого акустического гидроциклона и его направлении во входной воздушный патрубок второго акустического гидроциклона с одновременным прижатием гидроакустически и гидродинамически коагулированных частиц пыли и мусора к внутренней стенке первого акустического гидроциклона интенсивным гидродинамическим потоком воды, направлении под действием силы тяжести гидроакустически и гидродинамически коагулированных частиц пыли и мусора по внутренней стенке первого акустического гидроциклона в первый сменный отстойник, удалении твердой фракции гидроакустически и гидродинамически коагулированных частиц пыли и мусора из первого сменного отстойника, прохождении существенно очищенного и частично обеззараженного воздуха с незначительными остатками увлажненной пыли сквозь интенсивно вращающийся гидродинамический поток воды, подвергнутой воздействию интенсивными гидроакустическими волнами с помощью вторых гидроакустических излучателей, равномерно расположенных по всему второму акустическому гидроциклону, гидроакустической и гидродинамической коагуляции оставшихся в воздухе увлажненных частиц пыли, а также существенном обеззараживании воздуха и воды под воздействием гидроакустической кавитации, эвакуации полностью очищенного, увлажненного и существенно обеззараженного воздуха из выходного воздушного патрубка второго акустического гидроциклона и его удалении из помещения с находящимся там очищаемым объектом с одновременным прижатием гидроакустически и гидродинамически коагулированных оставшихся частиц пыли к внутренней стенке второго акустического гидроциклона интенсивным гидродинамическим потоком воды, направлении под действием силы тяжести гидроакустически и гидродинамически коагулированных оставшихся частиц пыли по внутренней стенке второго акустического гидроциклона во второй сменный отстойник, удалении твердой фракции гидроакустически и гидродинамически коагулированных оставшихся частиц пыли из второго сменного отстойника.

РИСУНКИ