Способ борьбы с загрязнением атмосферного воздуха и устройство для его осуществления

(51) 24 5/00 (2006.01) КОМИТЕТ ПО ПРАВАМ ИНТЕЛЛЕКТУАЛЬНОЙ СОБСТВЕННОСТИ МИНИСТЕРСТВА ЮСТИЦИИ РЕСПУБЛИКИ КАЗАХСТАН ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ К ИННОВАЦИОННОМУ ПАТЕНТУ устройство, выполненное поворотным относительно вертикальной оси под действием естественно движущегося воздуха из верхних слоев атмосферы и снабженное килем, а после поворота соплового устройства под действием естественно движущегося воздуха из верхних слоев атмосферы его фиксируют. Устройство содержит вертикальную вентиляционную трубу 2 с опорным приспособлением 1, сопловое устройство 3, которое соединено с выходной частью вентиляционной трубы 2, установлено перпендикулярно к ней и сообщено входным и выходным отверстием с атмосферой, и, по меньшей мере, одно воздухозаборное устройство,связанное с вентиляционной трубой. Оно отличается тем, что сопловое устройство 3 снабжено килем 5,расположенным на наружной поверхности соплового устройства 3 на его выходной части, и установлено с возможностью поворота относительно вертикальной оси под действием естественно движущегося воздуха в верхних слоях атмосферы, например, на поворотной платформе 4,и фиксации фиксатором 11. По высоте вентиляционной трубы 2 выполнены воздухозаборные устройства 23,выполненные с возможностью закрытия а воздухозаборное устройство, расположенное в нижней части вентиляционной трубы также выполнено с возможностью закрытия. Предлагаемые способ и устройство более просты в осуществлении и обеспечивают более высокую эффективность проветривания.(72) Алпысбаев Серик Айтахынович Ахметов Мажит Фахретдинович Акчурин Анвар Гафурович Ахметов Гани Миллиардович Ибраимов Аманбай Куаталиевич(73) Акционерное общество Казахская академия транспорта и коммуникаций им. М. Тынышпаева(54) СПОСОБ БОРЬБЫ С ЗАГРЯЗНЕНИЕМ АТМОСФЕРНОГО ВОЗДУХА И УСТРОЙСТВО ДЛЯ ЕГО ОСУЩЕСТВЛЕНИЯ(57) Изобретения относятся к способам и устройствам,улучшающим экологическую обстановку в местах, где атмосферный воздух загрязнен вредными твердыми и газообразными веществами, в частности в мегаполисах и карьерах. Способ борьбы с загрязнением атмосферного воздуха включает забор загрязненного воздуха из окружающий среды через воздухозаборное устройство и перемещение его по вертикально установленной вентиляционной трубе в соединенное с е выходной частью и перпендикулярно установленное к ней сопловое устройство за счет эжекции, создаваемой путем поступления естественно движущегося воздуха из верхних слоев атмосферы в сопловое устройство, и выброс воздуха из соплового устройства в верхние слои атмосферы. Отличие предлагаемого способа заключается в том, что применяют сопловое 21599 Изобретения относятся к способам и устройствам,улучшающим экологическую обстановку в местах, где атмосферный воздух загрязнен вредными твердыми и газообразными веществами, в частности в мегаполисах и карьерах. Известен способ борьбы с загрязнением атмосферного воздуха в мегаполисе (Труба Лужкова проветрит столицу, газета Аргументы и факты, Москва,18, публ. 05.05.2004 г.). Он включает всасывание загрязненного атмосферного воздуха в районе акватории в вентиляционную трубу путем начального термонаддува воздуха,затем естественного всасывания воздуха за счет разности температур воздуха в районе акватории и в верхних слоях атмосферы и выброс воздуха в верхние слои атмосферы на высоте, 500-2000 м через верхнее сечение воздуховода. Известно устройство для борьбы с загрязнением атмосферного воздуха в мегаполисе (Труба Лужкова проветрит столицу, газета Аргументы и факты, Москва,18, публ. 05.05.2004 г.). Оно содержит вентиляционную трубу, с верхней крышкой, выполненную с возможностью установки вертикально, в виде мягкой оболочки, намотанной в свернутом виде на барабан и выполненной с возможностью соединения с устройством термонаддува и разворачивания в вертикальном направлении, опорное приспособление в виде тросов. Вентиляционная труба имеет диаметр до 200 м и высоту 500-2000 м, е основание находится на высоте 20-30 м над поверхностью воды. Устройство позволяет изменять высоту вентиляционной трубы в зависимости от направления ветра, температуры, давления. Недостатками известных способа и устройства является использование дополнительного источника энергии для начального термонаддува и отсутствие очистки воздуха. Устройство сложно в эксплуатации и требует большой площади для разворачивания вентиляционной трубы. Способ также сложен в осуществлении и может найти применение, только в ограниченных районах,имеющих значительную площадь для разворачивания вентиляционной трубы и акваторию для создания разницы температур. Известен способ борьбы с загрязнением атмосферного воздуха, приведенный в описании к пат. Российской Федерации 2023961, МПК 24 7/06, публ. 30.11.1994 г. Он включает перемещение загрязненного воздуха по внешней и внутренней поверхности вертикального воздуховода,выполненного в виде конструкции переменного сечения, например конуса, верхний конец которого находится в зоне постоянных естественных потоков воздуха по горизонтали за счет разности температур в верхних и нижних слоях атмосферы и нагревания солнцем или тепла утилизируемых газов, и перетекание газов через окна, выполненные в нижней и верхней частях вертикального воздуховода. В этом же источнике информации раскрыта установка для борьбы с загрязнениями атмосферного воздуха . Она содержит вертикальный 2 воздуховод, который выполнен в виде стационарной конструкции переменного сечения, например конуса, верхний конец которого находится в зоне постоянных естественных потоков, и состоит из нескольких последовательно соединенных секций установленных на фундаменте. В нижней и верхней частях вертикального воздуховода выполнены окна,через которые перетекает воздух. Способ и устройства позволяют очистить воздух с малыми энергозатратами, но эффективность удаления загрязненного воздуха невысока. Известно устройство для борьбы с загрязнением атмосферного воздуха (Патент на полезную модель РК 293, МПК 21 1/00, публ. 15.06.2007 г.). Устройство содержит вентиляционную трубу,установленную вертикально и собранную из отдельных сегментов с ребрами жесткости и опорным приспособлением в виде натяжных тросов,вентиляторную установку, которая установлена на платформе и выходной патрубок которой соединен с нижней частью вентиляционной трубы, а входной патрубок снабжен раструбом и является воздухозаборным устройством. Недостатком известного устройства является необходимость в энергозатратах на работу вентиляторной установки и отсутствие приспособлений для очистки загрязненного воздуха. Известно устройство для борьбы с загрязнением атмосферного воздуха (Пат. Российской Федерации 2105929, МПК 23 11/00, публ. 27.02.1998 г.). Оно содержит вентиляционную трубу,выполненную с возможностью установки вертикально на передвижной платформе и выполненную в виде двух коаксиально расположенных герметичных эластичных цилиндрических оболочек, заполненных газом с плотностью меньшей плотности воздуха,стабилизирующие растяжки,подогреватель,завихритель, очистное устройство, состоящее из оросителя, и электороуловителя. Недостатками известного устройства являются энергозатраты на работу подогревателя и завихрителя,сложность развертывания вентиляционной трубы,недостаточная эффективность проветривания. Известен способ борьбы с загрязнением атмосферного воздуха, применяемый в карьерах,выбранный в качестве ближайшего аналога и приведенный в описании к авторскому свидетельству СССР 883492, МПК 21 1/00,публ. 23.11.81. Он включает забор загрязненного воздуха из окружающий среды через воздухозаборное устройство и перемещение его по вертикально установленной вентиляционной трубе в соединенное с е выходной частью и перпендикулярно установленное к ней сопловое устройство за счет эжекции, создаваемой путем поступления естественно движущегося воздуха из верхних слоев атмосферы в сопловое устройство, и выброс воздуха из соплового устройства в верхние слои атмосферы. В качестве ближайшего аналога выбрано устройство для борьбы с загрязнениями(А.с. СССР 883492, МПК 21 1/00, публ. 23.11.81). Оно содержит вентиляционную трубу,установленную вертикально с помощью аэростата,состоящего из четырех цилиндрических баллонов и имеющего растяжки для его крепления и лебедки для регулирования поднятия вентиляционной трубы. Вентиляционная труба соединена в верхней части с сопловым устройством, сообщающимся с атмосферой, а в нижней части - с воздухозаборным устройством. Сопловое устройство образовано осевыми каналами переменного сечения цилиндрических баллонов аэростата, сообщающимися с атмосферой и с вентиляционной трубой. Воздухозаборное устройство выполнено в виде щелей в нижней части вентиляционной трубы. Недостатками способа и устройства является сложность их осуществления, т.к. необходима большая площадь для его разворачивания вентиляционной трубы,и недостаточная эффективность проветривания, потому что очень сложно создать поток атмосферного воздуха в сопловом устройстве для создания эффекта эжекции. Кроме того, сложно присоединить очистные устройства для дополнительной очистки загрязненного воздуха. В основу изобретения положена задача создания несложных в осуществлении способа и устройства для борьбы с загрязнением атмосферного воздуха,позволяющих увеличить эффективность проветривания. Технический результат- упрощение способа и устройства,повышение эффективности проветривания. Для достижения указанного результата в способе борьбы с загрязнением атмосферного воздуха,включающем забор загрязненного воздуха из окружающий среды через воздухозаборное устройство и перемещение его по вертикально установленной вентиляционной трубе в соединенное с е выходной частью и перпендикулярно установленное к ней сопловое устройство за счет эжекции, создаваемой путем поступления естественно движущегося воздуха из верхних слоев атмосферы в сопловое устройство, и выброс воздуха из соплового устройства в верхние слои атмосферы, согласно изобретению, применяют сопловое устройство, выполненное поворотным относительно вертикальной оси под действием естественно движущегося воздуха из верхних слоев атмосферы и снабженное килем, а после поворота соплового устройства под действием естественно движущегося воздуха из верхних слоев атмосферы фиксируют. Кроме того, забор воздуха осуществляют через воздухозаборное устройство, расположенное в нижней части вентиляционной трубы. В предпочтительных вариантах осуществления способа после забора загрязненного воздуха через воздухозаборное устройство, расположенное в нижней части вентиляционной трубы,осуществляют его очистку в очистном устройстве. Помимо этого, забор загрязненного воздуха осуществляют через воздухозаборное устройство,расположенное по высоте вентиляционной трубы. При заборе загрязненного воздуха его количество можно регулировать в зависимости от концентрации вредных веществ. Для достижения технического результата в устройстве для борьбы с загрязнением атмосферного воздуха, содержащем вертикальную вентиляционную трубу с опорным приспособлением, сопловое устройство, которое соединено с выходной частью вентиляционной трубы, установлено перпендикулярно к ней и сообщено входным и выходным отверстием с атмосферой, и, по меньшей мере, одно воздухозаборное устройство,связанное с вентиляционной трубой, в соответствии с изобретением, сопловое устройство снабжено килем, расположенным на наружной поверхности соплового устройства на его выходной части, и установлено с возможностью поворота относительно вертикальной оси под действием естественно движущегося воздуха из верхних слоев атмосферы и фиксации фиксатором. Предпочтительно сопловое устройство установлено с возможностью поворота от относительно вертикальной оси под действием естественно движущегося воздуха из верхних слоев атмосферы на поворотной платформе, закрепленной на опорном приспособлении. Воздухозаборное устройство, преимущественно,расположено в нижней части вентиляционной трубы. Воздухозаборное устройство, расположенное в нижней части вентиляционной трубы, может быть связано с вентиляционной трубой через устройство для очистки воздуха, частности в виде циклона,соединенного с фильтром. Воздухозаборные устройства могут быть выполнены в виде окон по высоте вентиляционной трубы В предпочтительном варианте осуществления по высоте вентиляционной трубы выполнены воздухозаборные устройства в виде окон с возможностью закрытия,а воздухозаборное устройство, расположенное в нижней части вентиляционной трубы также выполнено с возможностью закрытия. Сопловое устройство может содержать входное и выходное сопло, соединенные обечайкой из эластичного материала,причем сопловое устройство соединено с поворотной платформой и фиксатором в области выходного сопла. На сопловом устройстве может быть закреплен,по меньшей мере, один, ветряной электрогенератор. Изобретения иллюстрируются чертежами. На фиг.1 изображено устройство для борьбы с загрязнением атмосферного воздуха, общий вид на фиг.2 -вид А на фиг.1 на фиг.3 - разрез Б-Б на фиг.1 на фиг.4 - разрез В-В на фиг.3 на фиг.5 разрез Г-Г на фиг. 1 на фиг.6 - разрез Д-Д на фиг.5 на фиг.7 изображена половина поворотной платформы в разрезе. 3 21599 Устройство содержит опорное приспособление в виде вертикальной опорной башни 1 , внутри которой установлена вертикально вентиляционная труба 2. Она может быть изготовлена из легкого материала, например, пластмассы. Высота трубы выбирается из расчета, чтобы в верхних слоях атмосферы скорость естественно движущегося воздуха - ветра была не менее 10 м/с. В верхней части выходная часть вентиляционной трубы 2 соединена с сопловым устройством 3,сообщающимся с атмосферой. Сопловое устройство 3 установлено на поворотной платформе 4,закрепленной на опорном приспособлении - башне 1, с возможностью поворота относительно вертикальной оси под действием естественно движущегося воздуха из верхних слоев атмосферы. На наружной поверхности соплового устройства 3 на его выходной части жестко закреплен киль 5. На сопловом устройстве закреплены ветряные электрогенераторы 6, соединенные с приводами установки для очистки воздуха и приводами других установок (не показано). Сопловое устройство 3 состоит из входного сопла 7, выходного сопла 8 ,соединенных обечайкой из эластичного материала 9,причем длина выходного сопла меньше, чем входного. Выходное сопло 8 соплового устройства жестко соединено с поворотной платформой 4 посредством кронштейна 10 и электромагнитного фиксатора 11, управляемого дистанционно (не показано). Поворотная платформа 4 (фиг.7) состоит из неподвижной наружной обоймы 12 подшипника,соединенной с верхней частью опорной башни 1 посредством болтов 13, нижней 14 и верхней 15 внутренних обойм подшипника, соединенных между собой болтами 16, и шариков 17,установленных в два ряда между наружной 12 и верхней и нижней внутренними обоймами 14, 15 . Верхняя внутренняя обойма 15 жестко соединена с сопловым устройством 3. В нижней части вентиляционной трубы установлено устройство для очистки воздуха,которое соединено с вентиляционной трубой 1 и воздухозаборным устройством. Устройство для очистки воздуха состоит из циклона 18 с фильтром 19,установленным в его верхней части. Воздухозаборное устройство (фиг.3) выполнено в виде четырех сопел 20,расположенных тангенциально к корпусу циклона 18. Сопла 20 выполнены с возможностью закрытия заслонками 21 посредством привода 22, управляемого дистанционно(не показано) По высоте вентиляционной трубы выполнены дополнительные воздухозаборные устройства - воздухозаборные окна 23 . Они выполнены с возможностью закрытия посредством заслонок 24, имеющих приводы 24,управляемые дистанционно (не показано). Способ осуществляют следующим образом. Устройство сооружают в местах наибольшего загрязнения воздуха в мегаполисе, карьере и т.п. Ведут постоянный мониторинг загрязненности воздуха. При отключенном электромагнитном фиксаторе 11 сопловое устройство 3 поворачивается на поворотной платформе 4 с помощью киля 5 под 4 действием естественно движущегося воздуха по направлению его движения. При этом сопловое устройство вращается вместе с внутренними обоймами 14, 15 поворотной платформы. Естественно движущийся воздух попадает во входное сопло 7 соплового устройства,перемещается через сопловое устройство 3 с высокой скоростью и создает разряжение в вентиляционной трубе 1. Посредством привода 22 открывают заслонки 21 сопел 20 воздухозаборного устройства. Количество забираемого загрязненного воздуха регулируют в зависимости от концентрации вредных веществ воздухе степенью сопел за счет заслонок 21. Воздухозаборные окна 23 при этом закрыты заслонками 24. Забор загрязненного атмосферного воздуха осуществляют через сопла 20 воздухозаборного устройства за счт эффекта эжекции. В циклоне 18 и фильтре 19 воздух очищают от твердых примесей. Очищенный от твердых примесей воздух перемещается по вентиляционной трубе 2 за счет эжекции, поступает в сопловое устройство 3 и выбрасывается из выходного сопла 8 в верхние слои атмосферы, где происходит его рассеяние. Мегаполис эффективно очищается от загрязненного воздуха. При необходимости удаления загрязненного воздуха,когда он поднимается высоко, закрывают воздухозаборные сопла 20 заслонками 21 и открывают соответствующие воздухозаборные окна 23 перемещая заслонки 24. Количество забираемого загрязненного воздуха регулируют в зависимости от концентрации вредных веществ в воздухе степенью открытия воздухозаборных окон 23 заслонками 24. Осуществляют забор загрязненного воздуха через воздухозаборные окна 23 в вентиляционную трубу 2 и его перемещение по вентиляционной трубе 2 под действием эжекции в сопловое устройство 3 и выброс из выходного сопла 8 в верхние слои атмосферы, где происходит его рассеивание под действием естественно движущегося воздуха. Вставка из эластичного материала 9 в сопловом устройстве 3 позволяет компенсировать небольшие изменения направления ветра, когда сопловое устройство зафиксировано. ФОРМУЛА ИЗОБРЕТЕНИЯ 1. Способ борьбы с загрязнением атмосферного воздуха, включающий забор загрязненного воздуха из окружающей среды через воздухозаборное устройство и перемещение его по вертикально установленной вентиляционной трубе в соединенное с е выходной частью и перпендикулярно установленное к ней сопловое устройство за счет эжекции, создаваемой путем поступления естественно движущегося воздуха из верхних слоев атмосферы в сопловое устройство, и выброс воздуха из соплового устройства в верхние слои атмосферы, отличающийся тем, что применяют сопловое устройство, выполненное поворотным относительно вертикальной оси под действием естественно движущегося воздуха из верхних слоев атмосферы и снабженное килем, а 21599 после поворота соплового устройства под действием естественно движущегося воздуха из верхних слоев атмосферы фиксируют. 2. Способ по п.1, отличающийся тем, что забор воздуха осуществляют через воздухозаборное устройство, расположенное в нижней части вентиляционной трубы. 3. Способ по п.2, отличающийся тем, что после забора загрязненного воздуха через воздухозаборное устройство, расположенное в нижней части вентиляционной трубы, осуществляют его очистку в устройстве для очистки воздуха. 4. Способ по п.1, отличающийся тем, что забор загрязненного воздуха осуществляют через воздухозаборное устройство, расположенное по высоте вентиляционной трубы. 5. Способ по любому из п.п.1-4, отличающийся тем, что при заборе загрязненного воздуха регулируют его количество в зависимости от концентрации вредных веществ. 6. Устройство для борьбы с загрязнением атмосферного воздуха, содержащее вертикальную вентиляционную трубу с опорным приспособлением, сопловое устройство, которое соединено с выходной частью вентиляционной трубы, установлено перпендикулярно к ней и сообщено входным и выходным отверстием с атмосферой,и по меньшей мере,одно воздухозаборное устройство,связанное с вентиляционной трубой, отличающееся тем, что сопловое устройство снабжено килем,расположенным на наружной поверхности соплового устройства на его выходной части, и установлено с возможностью поворота относительно вертикальной оси под действием естественно движущегося воздуха в верхних слоях атмосферы и фиксации фиксатором. 7. Устройство по п.6. отличающееся тем, что сопловое устройство установлено с возможностью поворота от относительно вертикальной оси под действием естественно движущегося воздуха в верхних слоях атмосферы на поворотной платформе,закрепленной на опорном приспособлении. 8. Устройство по п.п.6 или 7, отличающееся тем, что воздухозаборное устройство расположено в нижней части вентиляционной трубы. 9. Устройство по п.8, отличающееся тем, что воздухозаборное устройство, расположенное в нижней части вентиляционной трубы, связано с вентиляционной трубой через устройство для очистки воздуха. 10. Устройство по п.9, отличающееся тем, что устройство для очистки воздуха выполнено в виде циклона, соединенного с фильтром. 11. Устройство по п.п.6 или 7, отличающееся тем, что воздухозаборные устройства выполнены в виде окон по высоте вентиляционной трубы. 12. Устройство по любому из п.п.8-10,отличающееся тем, что по высоте вентиляционной трубы выполнены воздухозаборные устройства в виде окон с возможностью закрытия, а воздухозаборное устройство, расположенное в нижней части вентиляционной трубы также выполнено с возможностью закрытия. 13. Устройство по любому из п.п.7-12,отличающееся тем, что сопловое устройство содержит входное и выходное сопло, соединенные обечайкой из эластичного материала, причем сопловое устройство соединено с поворотной платформой и фиксатором в области выходного сопла. 14. Устройство по любому из п.п.6-13,отличающееся тем, что на сопловом устройстве закреплен, по меньшей мере, один ветровой электрогенератор.