ИННОВАЦИИ БИЗНЕСУ

Наименование инновационного проекта

Вихревая технология и устройство для увлажнения воздуха, аэрогенной иммунизации и дезинфекции.

Рекомендуемая область пременения

увлажнение воздуха в производственных помещениях с целью защиты от статического электричества;
введение медицинских препаратов в организм человека, животных и птицы путем аэрогенной иммунизации;
дезинфекция рабочих мест в операционных помещениях, биологических и химических лабораториях;
приготовление лекарственных препаратов;
нанесение тонкослойных покрытий при производстве лекарственных препаратов и кондитерских изделий.

Назначение, цели и задачи проекта

Основное назначение проекта – разработка современных высокоэффективных ресурсосберегающих технологий и устройств для их реализации в медицине, здравоохранении, кондитерской и пищевой промышленности.

Проект предполагает разработку ресурсосберегающей технологии и устройств для дозированного мелкодисперсного распыления воды и других, более вязких жидкостей, например, лекарственных препаратов и глазури для покрытия таблетированных лекарств или кондитерских изделий.

Распыление жидкости производится вихревым диспергатором-распылителем. Размеры капелек распыляемой воды находятся в пределах 5 … 20 мкм и при полете в воздухе они быстро испаряются. При этом происходит увлажнение воздуха и насыщение его парами распыляемой жидкости. Вихревое устройство работает в режиме эжектирования, диспергирования и распыления жидкости вихревыми потоками воздуха. Мелкодисперсное распыление обеспечит увлажнение воздуха в производственных помещениях, легкое проникновение в дыхательные пути лекарственных препаратов при аэрогенной иммунизации, нанесение тонкослойного покрытия на таблетированные лекарственные препараты и глазури на кондитерские изделия.

Целью проекта является отработка технологии распыления воды и жидких лекарственных и дезинфицирующих препаратов, различного рода жидких и порошкообразных покрытий с использованием вихревого диспергатора-распылителя.

Краткое описание заменяемого процесса или решаемой проблемы

В настоящее время используются такие основные промышленные способы распыления жидкостей различной вязкости как гидравлический с применением форсунок, пневматический с использованием сжатого воздуха и центробежный с использованием быстро вращающихся дисков. Однако перечисленным способам свойственны определенные недостатки, главными из которых являются сложность оборудования и трудность регулирования дисперсности распыляемой жидкости. Большинство распыляющих устройств не может обеспечить мелкодисперсное распыление жидкости с размерами капелек в пределах 5…20 мкм с производительностью до 500 мл/мин.

Краткое описание предлагаемого технологического процесса

Технология диспергирования и регулируемого распыления жидкостей будет реализована с использованием вихревого диспергатора-распылителя.

Вихревой распылитель (рисунок 1) состоит из цилиндрического корпуса 1 с тангенциальным вводом 3 для сжатого воздуха и соплом-распылителем 5 диаметром до 5 мм, двух диафрагм 2 и 4 для выхода охлажденного воздуха и подачи распыляемого материала, соответственно.

1 - корпус, 2 – диафрагма для выхода воздуха, 3 – тангенциальный ввод сжатого воздуха, 4 – диафрагма для подвода жидкости, 5 – сопло-распылитель

Рисунок 1 - Вихревой диспергатор-распылитель

При определенном сочетании размеров отверстий диафрагм 2 и 4, и при подаче через тангенциальный ввод сжатого воздуха в осевой зоне вихревого распылителя образуется область разрежения, расположенная вблизи диафрагмы 5. Создаваемые в устройстве вихревые потоки воздуха обеспечивают эжектирование, диспергирование и мелкое распыление различных по вязкости жидкостей. Размер капель находится в пределах от 5 до 20 мкм, что обеспечивает эффективный тепло- и массобмен с окружающей средой, за счет интенсивного испарение влаги.

Принцип работы вихревого диспергатора-распылителя поясняется схемой, приведенной на рисунке 2.

Рисунок 2 - Схема вихревого диспергатора-распылителя

При подаче сжатого воздуха через тангенциальный ввод 1, в корпусе распылителя возникают вихревые потоки, при этом в осевой области 3 создается зона разрежения, в которую из емкости через трубопровод поступает жидкость 2. Вихревые потоки диспергируют поступающую жидкость в зоне 4 и распыляют ее через сопло в виде факела 6 мелкодисперсного потока жидкости.

Часть воздуха, отражаясь от дна рабочей полости, увлажняется и выходит через верхнее отверстие 7. Вследствие действия эффекта Ранка и частичного испарения жидкости температура выходящего воздуха 5 понижена.

Распылитель работает при подаче сжатого воздуха давлением 0,02…0,20 МПа (расход 50…350 л/мин). Расход распыляемой жидкости составляет 70…500 мл/мин. Разработанная конструкция многофункционального диспергатора-распылителя может применяться для распыления различных по вязкости жидкостей и порошков.

Перспективные области применения:

обработка операционного блока, перевязочных материалов, реанимационных отделений, операционного поля, ран и трофических язв, брюшной и грудной полостей во время операций,

применение в пульмонологии и отоларингологии в качестве ингалятора,

распыление лекарственных и других веществ в лечебных кабинетах,

аэрогенная иммунизация при противоэпидемиологической вакцинации,

создание оптимальных показателей влажности в закрытых помещениях лечебных и санитарно-эпидемиологических учреждений

Широкие возможности открываются для его применения в медицине для увлажнения воздуха и аэрогенной иммунизации людей и животных при противоэпидемической иммунизации, для противомикробной обработки помещений и нанесения тонкослойных покрытий на лекарственные препараты.

Устройства для диспергирования и испарения жидкости нашли применение как элементы систем кондиционирования для поддержания необходимой влажности воздуха в производственных помещениях, а также при сушке распыляемых материалов.

Вихревой диспергатор-распылитель жидкости может быть использован нанесения различного рода защитных покрытий на медицинские и кондитерские изделия (глазури) и на детали (красок, эмалей).

На основе вихревых преобразователей энергии выполнена разработка устройств для подготовки и подачи в зону обработки распыленных смазывающе-охлаждающих технологических средств (СОТС). Имеется возможность регулирования количества СОТС в аэрозоле и температуры охлажденного воздуха. Для работы системы необходим только сжатый воздух, ограничений по условиям эксплуатации нет, кроме экологических характеристик распыляемых материалов. В настоящее время разработана конструкция ряда диспергаторов-распылителей различной производительности.

Технические характеристики вихревых диспергаторов-распылителей

Технико-экономическое обоснование применения инновационной технологии

Технология многофункциональна. Устройство характеризуется простотой конструкции и безотказностью в работе; возможностью дозированного мелкодисперсного распыления жидкостей, в том числе одновременно и нескольких разнородных. Для работы устройства необходим только сжатый воздух давлением до 0,4 МПа. Диспергатор-распылитель имеет малые габариты и вес, с источниками сжатого воздуха и жидкости связан гибкими шлангами, удобен для обработки различных объектов, легко может быть встроен в различное технологическое оборудование. Отличительной особенностью вихревого диспергатора-распылителя и изделий на его основе являются простота конструкции и высокая надежность в работе. Распылитель не имеет подвижных частей, а для его работы необходим только сжатый воздух давлением до 0,4 МПа (4 кгс/см²). Вихревая технология и устройство для увлажнения воздуха в производственных помещениях обеспечивает распыление жидкости с размером капелек воды в пределах 5 … 20 мкм; обеспечивает возможность смешения и совместного распыления разнородных жидкостей, лекарственных и дезинфицирующих препаратов.

Технико-экономические показатели трудо-энерго-природосбережения нового процесса

Технология многофункциональна. Устройство характеризуется простотой конструкции и безотказностью в работе; возможностью дозированного мелкодисперсного распыления жидкостей, в том числе и разнородных. Для работы устройства необходим только сжатый воздух давлением до 0,4 МПа;

Новые потребительские свойства продукции

1) многофункциональность:
увлажнение воздуха;
противомикробная обработка помещений;
аэрогенная иммунизация людей и животных;
распыление материалов в сушильных камерах при производстве стиральных порошков;
производство сублимированных продуктов питания;
внекорневая подкормка растений;
нанесение тонкослойных покрытий.
2) простота конструкции и надежность работы;
3) мелкодисперсное высокопроизводительное распыление жидкостей различной вязкости;
4) возможность совместного распыления нескольких несмешивающихся разнородных жидкостей;
5) возможность распыления порошкообразных материалов;
6) цена ниже, чем у аналогов.

Качественные характеристики, предъявляемые к сырью и материалам

Изделие может изготавливаться из любых видов конструкционных материалов, включая металлы, пластмассы, стекло.
Диспергированию и распылению могут подвергаться жидкости различной вязкости, растворители, жиры, нефтепродукты, растворы лекарственных и дезинфицирующих препаратов, удобрений и т.п.

Стадия и уровень разработки

В настоящее время частично выполнены НИОКР, изготовлен и внедрен в различные технологические процессы ряд устройств с использованием вихревого диспергатора-распылителя.
Один из вариантов устройства внедрен в ОАО «Пензкомпрессормаш» на операции чернового фрезерования ротора винтового компрессора диаметром 450 мм. При подаче охлажденного воздуха и распыленного минерального масла, стойкость инструмента увеличилась вдвое. Если раньше одной фрезы хватало для обработки одного ротора, то после внедрения нашего устройства одной фрезой стали обрабатывать два ротора.
Другой вариант устройства внедрен для увлажнения воздуха в производственных помещениях с целью защиты от статического электричества на предприятиях Минобороны.
На одном из предприятий Молдовы используется партия диспергаторов-распылителей для распыления ингредиентов стирального порошка в сушильной камере. На предыдущих этапах модернизации оборудования были опробованы практически все зарубежные распылители, однако они не удовлетворяли потребителя по качественным характеристикам и цене.
В настоящее время имеется полный комплект технической документации на вихревые диспергаторы-распылители. Проводится модернизация устройства с целью улучшения и расширения потребительских свойств.
Трудности в освоении серийного производства отсутствуют.
Изготовление вихревых диспергаторов-распылителей возможно на любых предприятиях машиностроительного профиля до 500 ед. в год.

Предлагаемые инвестиции

Форма инвестиций: контракты на выполнение НИОКР, организация совместных НИОКР, организация совместного предприятия. Инвестиции на завершение НИОКР, маркетинговые исследования рынка, расширение номенклатуры изделий с использованием вихревого диспергатора-распылителя, сертификацию изделий, рекламную кампанию с целью расширение рынка сбыта. Объем инвестиций 3,5 млн. рублей сроком на два года.

Рынки сбыта

Основными потребителями устройства могут стать машиностроительные предприятия различных профилей, в том числе производители медицинской техники, тепловых двигателей, а также производители пищевых концентратов, стиральных порошков и других производств. На сегодняшний день потребителями являются одна из крупных воинских частей, ОАО «Пензкомпрессормаш», ОАО «Пензенский завод КОММАШ», НПО «Промсервис», предприятия городов Кузнецка и Сердобска Пензенской области. Отзывы только положительные.
Предварительная оценка потребности рынка России на начальном этапе составляет 50-100 изделий в год, потенциальный рынок – до 1000 изделий в год.

Возможность и эффективность импортозамещения

Предлагаемая в проекте технология не имеет аналогов на мировом рынке аналогичной продукции и технологий.

Возможность выхода на мировой рынок

Имеется, в виду отсутствия конкурентоспособных изделий на международном рынке.

Срок окупаемости (в месяцах)

24

Дата поступления материала

28.09.2006