термоустройство для борьбы с болезнетворными микробами и вирусами

Формула изобретения

Термоустройство для борьбы с болезнетворными микробами и вирусами, состоящее из двух состыкованных цилиндров с поршнями и шатунами в них, которые приводятся в работу электродвигателем от аккумуляторов с напряжением 12 В путем вращения коленчатого вала по засасыванию воздуха с болезнетворными микробами и вирусами в цилиндры, где происходит сначала его адиабатическое сжатие с повышением его давления до 10 кг/см² и повышением температуры до 120-140°С, под действием которой погибают болезнетворные микробы и вирусы, они гибнут в самом начале движения поршней в обратном направлении, когда температура понижается со 140°С до 100°С при адиабатическом расширении воздуха до атмосферного давления и исходной температуры, и далее очищенный от микробов и вирусов воздух при движении поршней в обратном направлении выталкивается в гофрированную трубку, из нее - в маску для дыхания обезвреженным от микробов и вирусов воздухом.

Описание изобретения к патенту

1. К какому виду техники относится изобретение

К медицинским приборам и устройствам для борьбы с болезнетворными микробами и вирусами.

2. Уровень техники

К настоящему времени некоторые микробы и вирусы, вызывающие болезни людей, являются источниками возникновения ряда эпидемий в большинстве стран мира, так как передаются воздушно-капельным путем от больного человека не больному человеку. К ним относится грипп, разновидностей которого несколько, что вызывает трудности в его распознавании, а раз так, то трудно вырабатывать вакцину для предупреждения заболевания. Находясь среди больных гриппом, здоровый человек не имеет гарантии не заразиться им. В годы первой мировой войны свирепствовал грипп под названием "испанка", который привел к летальным исходам миллионы людей в большинстве стран мира, не исключая и Российскую империю. В настоящее время появился свиной грипп с новой мутацией вируса, что затрудняет выработку против него вакцины. И он шествует по многим странам Америки, Европы, России и других стран.

Все микробы и вирусы, как известно, под действием высоких температур погибают, к примеру при кипячении воды и жидких продуктов питания, а также при термической обработке и всех других видов продуктов. Вирусы человеческого, свиного, птичьего и смертельного гриппа передаются от человека человеку воздушно-капельным путем при дыхании и при несоблюдении санитарных норм, что вызывает трудности для сохранения человека от заражения, а также трудности при недостаточном количестве сыворотки и других медикаментов для предотвращения болезни и ее лечения. Для защиты людей от таких болезней автор предлагает термоустройство, суть работы которого приводится ниже.

3. Раскрытие изобретения

В силу того, что болезнетворные микробы и вирусы гриппа передаются чаще всего воздушно-капельным путем, поэтому для исключения заражения ими людей применяется вакцинация и ватно-марлевые повязки. Последние не исключают заражения гриппом. Вакцинация населения при наступлении эпидемии или множества заболеваний от болезнетворных микробов и гриппа, борьба с ними становится недостаточно эффективной. Поэтому надо иметь другие радикальные средства защиты людей от болезнетворных микробов и вирусов гриппа. Для этого на пути поступления воздуха в органы дыхания здорового человека надо иметь термоустройство для очистки воздуха, выдыхаемого больным человеком при близком нахождении с другими, или при нахождении людей в помещениях, в которых воздух заражен болезнетворными микробами или вирусами гриппа.

Болезнетворные микробы и вирусы гриппа погибают при действии на них высоких температур +100°С и выше. Поэтому автор и предлагает термоустройство индивидуального пользования, в котором создается высокая температура, от +120°С до +140°С, при которой гибнут болезнетворные микробы и вирусы гриппа, и воздух становится безопасным для дыхания.

Для такой очистки воздуха от болезнетворных микробов и вирусов предлагаемое термоустройство будет иметь следующие отличительные признаки:

- термоустройство состоит из двух состыкованных цилиндров 23, коленчатого вала 24 и поршней 26, расположенных внутри цилиндров, где воздух засасывается через клапан 27, сжимается поршнями 26 в них до давления 10 кг/см², при сжатии температура его возрастает до +120°С-+140°С, при которой погибают микробы и вирусы, имеющие белковую природу. Затем этот сжатый воздух при движении поршней в обратном направлении разряжается до атмосферного давления (1 кг/см²), а температура его со +120°С-+140°С уменьшается до уровня атмосферного, т.е. что было при засасывании. Затем воздух при этих параметрах выдавливается в промежуточную систему через клапаны 20 на пути в органы дыхания человека, а из нее по гофрированному шлангу 4 поступает в специальную герметичную маску 2 с респиратором, а из нее в органы дыхания человека. Спецмаска имеет выдыхательный клапан 7 с выходом воздуха из органов дыхания в атмосферу;

- такое термоустройство имеет коленчатый вал 24 для приведения в движение поршней 26 в обоих цилиндрах 23. Коленчатый вал 24 расположен внутри цилиндров и крепится обоими концами к обручу 29, в работу приводится с помощью электродвигателя 32 за счет энергии аккумуляторов 34.

Устройство должно подавать очищенного от микробов и вирусов воздуха столько, сколько нужно в диапазоне малой и большой потребности для дыхания, что регулируется оборотами электродвигателя 32. Для экономичности термоустройство включается в работу только при контакте с больным человеком или там, где скопление людей: в магазинах, конторах, транспортных средствах, в больницах с инфекционными больными;

- главный отличительный признак термоустройства в том, что он состоит из двух состыкованных цилиндров 23 с коленчатым валом 24 и поршнями 26 внутри, где происходит сжатие и разряжение воздуха до очистки его от микробов и вирусов за счет повышения температуры. Имеет аккумулятор 34 напряжением 12 В для вращения электродвигателя 32.

Этим средством должен пользоваться медперсонал в больницах при уходе за больными гриппом или другими заразными болезнями, передающимися воздушно-капельным путем при контакте с больным человеком. Он найдет широкое применение у продавцов и работников всех видов учреждений, школ и ВУЗов.

4. Краткое описание чертежей

Фиг.1 состоит из следующих частей:

- верхняя часть: лицо человека 1, маска 2, предназначенная для закрытия органов дыхания от внешней среды, поступления воздуха для дыхания, пропущенного через устройство, выполненное в виде респиратора, имеющего сверху герметичную поверхность. Входящее отверстие 3 для вдыхания воздуха, прошедшего через клапан 9, и выдыхания воздуха через клапаны 7. Оба клапана имеют тонкие пружинки 5 и 8 для удержания их в закрытом состоянии, а при вдохе и выдохе растягиваются. Первый клапан открывается, два вторых закрываются при вдохе, и, наоборот - при выдохе первый закрывается, вторые открываются. Гофрированная трубка 4 служит для поступления обезвреженного воздуха из цилиндров 23 в маску, конец гофрированной трубки 6 - для размещения вдыхаемого клапана 9 с удерживающей пружиной 5. Накидная гайка 12 - для крепления гофрированной трубки 4, коронка 11 для наворачивания на нее накидной гайки 12, камера 10 поступления обезвреженного воздуха из цилиндров 23. Шайба 13 на верхнем конце коленчатого вала 24. Трубочки 14 подвода воздуха из цилиндров 23 в камеру 10; шестерни 15 для вращения шестерен 16 и вращения шайб 17, с помощью которых открываются клапана 20 для выдавливания обезвреженного воздуха в трубочки 14, а из них в камеру 10. Пружины 21 - для удержания клапана 20 в закрытом положении, буртик 22 - для удержания пружины 21 в сжатом положении на тяги 19 для открытия клапана 20 при действии шайбы 17, коленчатый вал 24 для приведения в движение поршней 26 посредством шатунов 25. Поршни 26 для засасывания воздуха, его сжатия, расширения и выталкивания в дыхательную систему, совершая четыре такта. Всасывающий клапан воздуха 27 в цилиндр 23. Пружина 28, удерживающая клапан 27 в закрытом положении. Обруч 29 для вворачивания в него цилиндров 23, крепление коленчатого вала 30 к обручу 29, крепление электродвигателя 31 на конце коленчатого вала 24. Электродвигатель 32, клеммы 33 присоединения проводов от аккумуляторов 34, аккумуляторы (их четыре) 34 для вращения электродвигателя 32. Ремни 35 для крепления устройства на туловище человека. Клеммы на аккумуляторах 37.

Для повышения температуры при сжатии воздуха в цилиндрах надо иметь в запасе дисковые прокладки диаметром чуть меньше диаметра поршней и закреплять их поверх поршня винтами. Эти прокладки увеличат степень сжатия воздуха при движении поршня на сжатие, а равно и повысят температуру сжимаемого воздуха, которую надо довести до уровня убивания всех вирусов и микробов, а для понижения температуры при сжатии - снять прокладки.

5. Осуществление изобретения

Термоустройство по борьбе с болезнетворными микробами и вирусами состоит из следующих частей (см. фиг.1):

- маски 2 с гофрированной трубкой 4, подводящей воздух для дыхания, прошедший очистку от микробов в цилиндрах с поршнями при высоком давлении и температуре +120°С-+140°С. Воздух подается после очистки для дыхания при атмосферном давлении и температуре его до поступления в термоустройство;

- аккумулятора 34 с электродвигателем 32, осуществляющих вращение коленчатого вала 24, расположенного в центре сдвоенных цилиндров 23 с поршнями 26;

- двух состыкованных цилиндров 23 с расположенным внутри их, в центре, коленчатым валом 24, осуществляющим с помощью шатунов 25 движение поршней 26 (их два), в результате чего происходит засасывание в цилиндры 23 воздуха, его адиабатическое сжатие, а при обратном их движении в нижнюю мертвую точку происходит адиабатическое расширение сжатого воздуха. При втором движении поршней к верхней мертвой точке - его выталкивание через клапан 20 в гофрированную трубку 4, а из нее в маску 2 для дыхания.

Динамика работы термоустройства из положения поршневой группы, обозначенной на чертеже

1. Ход движения поршней в цилиндрах определяется размерами коленчатого вала. В данном случае он равен 4,8 см, т.е. при его движении образуется рабочий объем цилиндра 96 см³. Поршни в цилиндрах проходят расстояние, равное 4,3 см каждый от общей рабочей длины 5,5 см, при засасывании и заполняется новой порцией воздуха, равной 96 см³.

2. Из положения поршней на чертеже можно сделать вывод: левый поршень выдавил воздух в систему через клапан 20, равный 96 см³ и в нерабочем объеме осталось воздуха невыдавленным всего 14 см³ . В правом цилиндре воздух засосан на полный рабочий объем 96 см³.

3. Всасывающие клапана 27 в обоих цилиндрах закрыты, т.е. удерживаются пружинами 28.

4. Производим включение термоустройства в работу путем соединения клемм 33 с электродвигателем 32 правого вращения. Электродвигатель вращает коленчатый вал 24. Оба поршня, левый и правый, двигаются в цилиндрах тоже вправо. Клапан 27 в левом цилиндре открывается, пружинка 28 растягивается за счет уменьшения давления в этом цилиндре. Клапан 20 закрыт, происходит засасывание воздуха в левый цилиндр. Поршень в правом цилиндре, двигаясь вправо, закрывает за счет увеличения давления в цилиндре всасывающий клапан 27, а клапан 20 в этом цилиндре в это же время тоже закрыт, и происходит сжатие воздуха, уменьшая его объем со 110 см³ до 14 см³, т.е. в 7,7 раза. При этом происходит увеличение давления до 10 кг/см² и более, так как воздух сжимается адиабатически, т.е. без связи с внешней средой.

В левом цилиндре произошло полное заполнение воздухом в объеме 110 см³, и клапан 27 закрывается, а засосано вновь 96 см³.

5. При дальнейшем вращении коленчатого вала в правом цилиндре происходит разряжение воздуха и понижается температура и давление до равной в атмосфере. В левом цилиндре клапан 27 закрыт, клапан 20 тоже закрыт, происходит адиабатическое сжатие до давления 10 кг/см² и более с повышением температуры до+140°С, при которой гибнут микробы и вирусы.

6. При дальнейшем вращении коленчатого вала разряженный воздух из правого цилиндра при давлении 1 кг/см ² выталкивается через клапан 20, который будет открыт пружинкой 22 и шайбой 17 и тягой 19 в трубочки 14 и далее под маску 2 для дыхания. В левом цилиндре происходит адиабатическое расширение воздуха при закрытых клапанах 27 и 20. Давление и температура понижаются до атмосферного. Далее при обратном движении клапан 20 открывается пружинкой 21, шайбой 17, тягой 19, и воздух идет в трубочки 14 и далее под маску 2 для дыхания.

7. Шайбы 17 приводятся во вращение шестернями 15 и 16 от шестерни, расположенной на верхнем конце коленчатого вала.

8. Если при больших оборотах термоустройства не будут успевать погибать все микробы и вирусы, то надо увеличить диаметр цилиндров с 5 см до 7,2 см. Тогда обороты снизятся вдвое. Тогда надо установить высокооборотный электродвигатель с редуктором, и работа будет плавной и надежной.

Предложения по реализации изобретения

Предлагаемое термоустройство по очистке воздуха от микробов и вирусов гриппа будет самым экономичным, ибо энергии на сжатие тратится столько, сколько поступит ее при расширении воздуха, плюс затрата энергии на преодоление трения при движение поршней в цилиндрах за счет электроэнергии от аккумулятора 34 на вращение электродвигателя 32.

Обороты термоустройства будут зависеть и от действий человека: нахождение его в состоянии покоя, выполняемого движения или работы, пропорционально затрате энергии, и поэтому воздуха требуется для дыхания от 9 до 58 литров в минуту. На получение такого количества очищенного воздуха потребуется от 90 до 580 оборотов в минуту, чтобы обеспечить потребности организма в кислороде. За 1 оборот термоустройство подает в органы дыхания 100 мл воздуха. Для того чтобы погибли вирусы всех разновидностей, включая и вирусы свиного, птичьего и смертельного гриппа, надо иметь температуру порядка +120°С-+140°С. В предлагаемом термоустройстве температура при сжатии воздуха достигает +120°С-+140°С, от которой микробы и вирусы должны погибнуть за десятые доли секунды, что требуется проверить на первом изготовленном термоустройстве, т.е. определить оптимальные обороты поршневой группы для лета и зимы. Вирусы и микробы, очищенные в термоустройстве, надо проверить под микроскопом на предмет живые они или мертвые, и внести в устройство необходимые изменения.

Цилиндры, коленчатый вал, поршни должны выполняться из дюраля, стали, кольца из чугуна. Поршни в цилиндрах должны быть смазанными машинным маслом. Для этого вывернуть всасывающие клапаны 27, окунуть в машинное масло перо от птицы и через отверстие всасывающего клапана смазать внутри цилиндров их стенки. Или сделать отверстия в стенках цилиндров и закапывать в них масло. В отверстиях иметь резьбу и закрывать их винтиками.

Для дыхания воздухом из устройства, по мнению автора, достаточно использовать респираторы, предназначенные для задержания пыли в них (на них), но в данном случае поверх респиратора необходимо прикрепить с его внешней стороны на расстоянии 5 мм непроницаемую для воздуха из атмосферы защитную оболочку, под которую должен поступать только воздух из термоустройства через гофрированную трубку 4, оснащенную клапанами 7, 9.

Кроме вирусов, существует множество других болезнетворных микробов, которые передаются воздушно-капельным путем от больных людей здоровым при их контакте, что может привести к заражению здоровых людей. Данное термоустройство, по мнению автора, должно уничтожить все болезнетворные микробы и исключить передачу болезни от больных людей здоровым.

Для исключения эпидемий гриппа и других болезней, если предложенное термоустройство будет действенным, то надо изготовить их достаточное количество и держать на складах регионов, и в случае вспышки болезни (эпидемии) немедленно обеспечить население, подверженное возможному заражению, ввести карантин для жителей, где произошла вспышка заболевания эпидемической болезнью.

Ориентировочный расчет числа оборотов термоустройства

Взрослый человек в состоянии покоя делает 16-18 дыхательных циклов (вдох выдох). При каждом вдохе в легкие входит 500 мл воздуха, который называется дыхательным. Еще может входить до 1500 мл воздуха (дополнительно) и еще 1500 мл - резервный. Все три составляют емкость легких. И еще остается в легких 1500 мл резервного воздуха.

Минутный объем, или вентиляция легких, 8-9 литров. Во время физической работы он может достигать 60-80 литров в минуту. С возрастом объем вентиляции легких уменьшается. При повышении температуры тела частота дыхания увеличивается и при некоторых заболеваниях достигает 20-40 дыханий в минуту, при этом глубина дыхания уменьшается.

Вид деятельности	Калории в час на 1 кг веса	Потребность воздуха (литр)	Кол-во оборотов в мин
Сон	0,93	9×0,93=8,1	8 л.:0,1=80
Спокойное лежание без сна	1,10	9×1,10=9,9	9,9 л.:0,1=99
Сидение в покое	1,43	9×,43=12,9	12,9 л.:0,1=129
Одевание, раздевание	1,69	9×1,69=15,3	15,3 л.:0,1=153
Ходьба, прогулка	2,86	9×2,86=25,7	25,7 л.:0,1=257
Ходьба со скоростью 6 км/час	4,28	9×4,28=38,7	38,7 л.:0,1=387
Легкая работа на производстве	2,43	9×2,43=21,5	21,5 л.:0,1=215
Средняя работа на производстве	4,14	9×4,14=37,3	37,3 л.:0,1=373
Тяжелая работа на производстве	6,43	9×6,43=58,0	58,0 л.:0,1=580
Примечание: При определении количества оборотов устройства считается, что оно качает 100 мл за один оборот.