Ультразвукова установка для безреагентного знезараження води кавітацією

Ультразвукова установка для безреагентного знезараження води кавітацією, що містить вертикально установлену циліндричну ємність, яка складається з двох секцій, установлена на амортизаторах і забезпечена горизонтальною мембраною, пустотілим конусним концентратором, півкульовою і додатковими мембранами, магнітострикційним перетворювачем та запірнороздавальною арматурою, яка відрізняється тим, що вона складається з вертикально розміщеної циліндричної ємності, яка утримує верхню циліндричну секцію з кришкою, забезпеченою центральним вхідним патрубком з корковим краном, та нижню циліндричну секцію з днищем, установленим на амортизаторах, забезпеченим центральним U 1 3 складність конструкції; відсутність магнітострикційного перетворювача, що виключає можливість виникнення кавітації; складність в експлуатації. Пристрій для диспергування мінеральних речовин по а.с. СРСР № 1276517 М.Кл. В28С 5/46, надрук. в Б.В. №46 за 1986 p., камера якого забезпечена рухомою втулкою, встановленою на горизонтально розміщеній нерухомій вісі, що має повздовжній канал та радіальні отвори, а гідродинамічні випромінювачі встановлено попарно симетрично на рухомій втулці, перпендикулярно її вісі й тангенціально на камері напроти кільцевого випромінювача. Недоліками базового об'єкта (прототипу) є: недостатня ступінь диспергування твердих частинок та змішування твердих частинок у рідині; складність конструкції пристрою, що ускладнює експлуатаційне обслуговування. Відомий також пристрій для електрохімічної обробки води (патент №2169120, Кл. C02F 1/467, опубл. 20.06.2001 p.), який утримує послідовно з'єднані між собою через проміжну ємність перший й другий електрохімічні реактори з анодною й катодною камерами кожний. Всі камери мають входи в нижній й виходи в верхній частинах, лінію подачі води, блок регулювання фізико-хімічних властивостей очищеної води з розміщеними в нім двохпозиційним перемикачем потоків води, додаткову лінію подачі води і другу лінію відведення очищеної води. Недоліками пристрою є: складна конструкція установки для її виготовлення; складність проведення поточних ремонтів в процесі експлуатації. Відомий також диспергатор - змішувач (патент України №54679, Кл. В28С 5/46, опубл. в Бюл. №3, 2003 p.), який утримує змонтовану на амортизаторах герметичну ємність з запірно-роздавальною арматурою, магнітострикційний перетворювач і корпус виконаний у вигляді двох симетрично і співвісно розміщених відносно горизонтальної осі сфероподібних ковпаків з фланцями, розділених між собою амортизуючою прокладкою з центральним отвором й захищеною від механічного впливу металевими пластинами, а також розміщеними симетрично ковпакам перфорованими мембранами стаканного типу, з отвором у днищі верхньої мембрани і з закріпленими на зовнішній стороні днища мембран магнітострикційними перетворювачами, а на внутрішній - перфорованими циліндричними мембранами. Недоліком диспергатора-змішувача є недостатня якість обеззаражування води. В якості прототипу прийнятий „Активаторзмішувач дисперсних сумішей" по патенту України №29506, Кл. В28С 5/46, опубл. в Бюл. №1, 2008 p., ємність якого складається з верхньої циліндричної секції, забезпеченої кришкою з центральним вхідним патрубком обладнаним корковим краном та нижньої циліндричної секції з днищем, установленим на амортизаторах, забезпеченим центральним вихідним патрубком з корковим краном, між якими, за допомогою кільцевих амортизуючих і герметизуючих прокладок установлена горизонта 58493 4 льна мембрана з отворами, які розміщені по зовнішньому контуру жорстко і центрально закріпленого до неї зверху конусного концентратора, на поверхні якого жорстко насаджені, за допомогою фланців, контури яких відповідають його поверхні, горизонтальні додаткові шайбоподібні концентратори, діаметр яких збільшується зверху вниз на однакову величину, та отворами, які розміщені за зовнішніми контурами жорстко і центрально прикріпленої з нижнього боку горизонтальної мембрани, основної півкульової мембрани з отворами, які розміщені по зовнішньому контуру магнітострикційного перетворювача ультразвукових коливань жорстко і центрально закріплені в ній, а з її зовнішнього боку жорстко і центрально закріплені додаткові шайбоподібні концентратори ультразвукових коливань з фланцями, які повторюють контури поверхні півкульової мембрани, непарні з яких тарілчатої форми з отворами у поверхні мембрани, а парні з яких тарілчастої форми з отвором у поверхні мембрани, а парні горизонтальні, при цьому останній парний додатковий концентратор забезпечений центральним тарілчатим фланцем. Недоліком прототипу є недостатня ступінь знезараження води. Задачею ультразвукової установки для безреагентного знезараження води кавітацією є підвищення якості води знезараженням та удосконалення конструкції установки. Задача досягається тим, що установка складається з вертикально розміщеної циліндричної ємності, яка утримує верхню циліндричну секцію з кришкою, забезпеченою центральним вхідним патрубком з корковим краном, та нижню циліндричну секцію з днищем, установленому на амортизаторах, забезпеченим центральним вихідним патрубком з корковим краном, між якими з допомогою кільцевих амортизуючих та герметизуючих прокладок горизонтально установлена основна мембрана з отворами по периферії, на якій з верхньої сторони жорстко і центрально закріплена півкульова мембрана з отворами по периферії, до нижньої сторони якої аналогічно закріплений магнітострикційний перетворювач, а з верхньої сторони аналогічно закріплений лейкоподібний концентратор, між якими розміщені отвори по периметру магнітострикційного перетворювача, а під ним жорстко до внутрішньої стінки півкульового концентратора горизонтально закріплені горизонтальні додаткові мембрани, непарні з яких забезпечені центральним отвором, парні - отворами по периферії, а між отворами основної мембрани жорстко і центрально знизу закріплений пустотний конусний концентратор зі ступінчатою зовнішньою поверхнею, в кожній з яких жорстко і горизонтально установлені шайбоподібні концентратори з отворами, які фіксуються гайкою з допомогою різьбового з'єднання. Спільними ознаками між ультразвуковою установкою для безреагентного знезараження води кавітацією та прототипом і відомими аналогами є вертикально установлена циліндрична ємність, яка складається з двох секцій, установлена на амортизаторах і забезпечена горизонтальною мембраною, пустотілим конусним концентратором, 5 півкульовою і додатковими мембранами, магнітострикційним перетворювачем та запірнороздавальною арматурою. Конструктивне рішення виконання ультразвукової установки для знезараження води кавітацією забезпечує ряд конструктивних переваг і суттєвих відмінностей у порівнянні з прототипом і відомими аналогами, основними з яких є: 1. Введення нових ознак, що свідчить про наявність суттєвих відмінностей: лейкоподібний концентратор; додаткові горизонтальні мембрани з отворами; пустотний конусний концентратор зі ступінчатою зовнішньою поверхнею. 2. Частково нове сполучення ознак, що теж указує на наявність суттєвих відмінностей: півкульова мембрана забезпечена лейкоподібним концентратором і додатковими горизонтальними мембранами; пустотний конусний концентратор забезпечений ступінчатою зовнішньою поверхнею. 3. Заміна частини ознак новими, що теж указує на наявність суттєвих відмінностей: півкульова мембрана, яка закріплена з нижньої сторони горизонтальної мембрани, з магнітносрикційним перетворювачем та додатковими мембранами, кожна друга з яких нахилена, замінені на аналогічну півкульову мембрану закріплену з верхньої сторони горизонтальної мембрани і забезпечена лейкоподібним концентратором, (замість додаткових мембран), та додатковими горизонтальними мембранами під магнітострикційним перетворювачем; пустотний конусний концентратор з горизонтальними додатковими мембранами, діаметр яких збільшується зверху вниз, краї яких паралельні поверхні концентратора, закріплений на верхній стороні горизонтальної мембрани замінений на аналогічний концентратор зі ступінчатою поверхнею до якого горизонтальні додаткові мембрани розміщені і жорстоко закріплені з однаковим проміжком до внутрішньої сторони ємності, закріплений жорстко і центрально з нижньої сторони горизонтальної мембрани. 4. Враховуючи викладене в пп. 1, 2 і 3 в ультразвуковій установці для безреагентного знезараження води кавітацією мають місце нові взаємоположення ознак та нові типи зв'язків і взаємодії між ознаками, що теж указує на наявність суттєвих відмінностей. На фігурі приведена ультразвукова установка для безреагентного знезараження води кавітацією в перерізі. Ультразвукова установка для безреагентного знезараження води кавітацією складається з вертикально установленої циліндричної ємності, яка утримує верхню циліндричну секцію 1 з кришкою 2, забезпеченою центральним вхідним патрубком 3 з корковим краном 4, та нижню циліндричну секцію 5 з днищем 6, установлену на амортизаторах 7, забезпеченим центральним вихідним патрубком 8 з корковим краном 9, між якими з допомогою кільцевих амортизуючих та герметизуючих прокладок 10 і 11 горизонтально установлена основна мембрана 12 з отворами 13 по периферії, на якій з верхньої сторони жорстко і центрально закріплена півкульова мембрана 14, до нижньої сторони якої жорстко і центрально закріплений магнітострикцій 58493 6 ний перетворювач 15, а з верхньої сторони аналогічно закріплений лейкоподібний концентратор 16, між якими розміщені отвори 17 по периметру магнітострикційного перетворювача 15, а під ним жорстко до внутрішньої стінки півкульового концентратора 14 горизонтально закріплені додаткові мембрани 18, непарні з яких забезпечені центральним отвором 19, а парні 20 - отворами 21 по периферії. Між отворами 22 основної мембрани 12 жорстко і центрально знизу закріплений пустотний конусний концентратор 23 зі ступінчатою зовнішньою поверхнею, в кожній з яких жорстко і горизонтально установлені шайбоподібні концентратори 24 з отворами 25 і 26, які фіксуються гайкою 27 з допомогою різьбового з єднання. Активатор суспензії типу АС-9 працює таким чином. Ультразвукова установка для безреагентного знезараження води кавітацією працює таким чином. При закритому корковому крані 9, включеному високочастотному генераторові (не показаний), під'єднаному до магнітострикційного перетворювача 15, та відкритому корковому крані 4 по вхідному патрубку З подають воду, яка підлягає знезараженню, яке забезпечується за рахунок багатократного збільшення питомої поверхні біологічних, органічних і неорганічних об'єктів в ній, змішування продуктів їх руйнування та опромінювання ультрафіолетовою складовою ультразвуку. В результаті такої дії забезпечується знищення вірусів і бактерій та зміна ДНК мікроорганізмів, що перешкоджає їх подальшому розмноженню і життєдіяльності. Поступаючи на зовнішню сторону півкульової мембрани 14 вода піддається дії ультразвукових полів цієї мембрани та лейкоподібного концентратора 16. В турбулентних потоках води, під дією ультразвукових хвиль виникають кавітаційні явища, які є потужним „фактором" руйнування біологічних і других об'єктів в рідині. Одночасно, проходячи через отвори 17, які діють як гідродинамічні концентратори, кавітаційна дія на воду посилюється ще і додатковими ультразвуковими полями, які випромінює внутрішня сторона півкульової мембрани, корпус магнітострикційного перетворювача 15 та верхня сторона першої горизонтальної додаткової мембрани 18. При цьому магнітострикційний перетворювач охолоджується турбулентілими потоками води. Проходячи через отвори 19 і 21, які діють як гідродинамічні випромінювачі, вода переміщується по їх поверхнях, піддаючись дії ультразвукових полів зверху і знизу. З основної мембрани 12 через отвори 22, які діють як гідродинамічні випромінювачі, вода поступає на додаткові горизонтальні шайбоподібні концентратори 24, перфоровані отворами 25 і 26, де дія кавітації аналогічна. По всьому об'єму ємності, крім ультразвукових полів та кавітації знезараження води посилюється руйнуванням вірусів, бактерій, органічних і біологічних об'єктів дією ударів по поверхнях вузлів уста 7 58493 новки, співударів та механічною ерозією, а також аналогічними видами тертя в процесі дії кавітації. Заповнюючи ємність, вода продовжує піддаватися названим факторам знезараження дією кавітації в ультразвукових полях поверхонь мембран і концентраторів, з якими вона не контактувала на початковому процесі. Після заповнення ємності частково або повністю відкривають корковий кран 9 і по вихідному патрубку 8 видаляють знезараже Комп’ютерна верстка Д. Шеверун 8 ну воду для її подальшого використання. Одночасно корковим краном 4 регулюють об'єм води доступаючої в ємність і процес її знезараження продовжується в безперервному режимі. Після закінчення роботи установка промивається аналогічним чином, а далі, вимикається високочастотний генератор (не показаний) ультразвукових коливань. При відновлені роботи процеси повторюються. Підписне Тираж 23 прим. Міністерство освіти і науки України Державний департамент інтелектуальної власності, вул. Урицького, 45, м. Київ, МСП, 03680, Україна ДП “Український інститут промислової власності”, вул. Глазунова, 1, м. Київ – 42, 01601