Система для одержання очищеної біологічно активної цілющої води зі зниженим вмістом дейтерію і тритію

Реферат: Система для одержання очищеної біологічно активної цілющої води із зменшеним вмістом дейтерію і тритію виконана у вигляді послідовно з'єднаних трубопроводами пристрою для видалення дейтерію і тритію, структуратора та ємності-мінералізатора, вхід системи призначений для приєднання до джерела очищуваної води, а вихід системи - до накопичувальної ємності. Пристрій для видалення дейтерію і тритію виконаний у вигляді кавітатора, встановленого вертикально і складається із статора, що має циліндричну порожнину. У порожнині статора вставлений з зазором ротор з можливістю його обертання на вертикальній осі, виконаний у вигляді щонайменше двох сполучених дисків, насаджених на вал з зазорами між ними. Вал ротора кінематично з'єднаний з рушієм, а кавітатор оснащений насосом та має патрубок, оснащений вентилем. Система забезпечена програмованим логічним контролером, до входів якого підключені виходи датчиків контролю технологічних параметрів, встановлені на кавітаторі, на вході і виході системи, вентилі на вході і виході системи, у замкнутому контурі "кавітатор-насос" забезпечені електроклапанами. UA 101297 U (12) UA 101297 U UA 101297 U 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 60 Корисна модель належить до систем для обробки питної води з метою поліпшення її біологічних властивостей і може бути використана для одержання очищеної біологічно активної цілющої води зі зниженим вмістом дейтерію і тритію, призначеної для потреб медицини, фармакології, харчової галузі і питного водопостачання шляхом дії кавітації на воду. Існує кілька методів зменшення вмісту дейтерію і тритію у питній воді. Це ізотопний обмін у присутності паладію та платини, електроліз води з каталітичним ізотопним обміном між водою і воднем, колонкова ректифікація, вакуумне заморожування холодної пари з наступним таненням. Система, що реалізує останній метод є найбільш близькою до пропонованої за кількістю суттєвих ознак. Згадана система для одержання очищеної біологічно активної цілющої води із зменшеним вмістом дейтерію і тритію, виконана у вигляді послідовно з'єднаних трубопроводами пристрою для видалення дейтерію і тритію, структуратора та ємності-мінералізатора, вхід системи призначений для приєднання до джерела води, а вихід - до накопичувальної ємності [Патент на винахід № 20185, Україна, МПК C02F 1/04 (2006.01), опубл. 25.12.1997, бюл. № 6]. У згаданій системі пристрій для видалення дейтерію і тритію включає засоби для вакуумного заморожування холодної пари і її наступного танення. В описаній системі отримують кригу шляхом заморожування пари, що утворюється з вхідної води при температурі близько +10 °C, а у процесі танення криги на неї додатково діють ультрафіолетовим та інфрачервоним опроміненням і насичують талу воду певним газом чи 16 16 16 сумішшю газів. При змішуванні легкої (Н2 О) і важкої (D2 O + Т2 О) води проходить ізотопний 16 16 16 16 16 16 обмін: Н2 О + D2 O=2HD O; H2 O + Т2 О= 2НТ О. Тому дейтерій і тритій у звичайній воді 16 16 16 знаходяться у формі HD O і НТ О. При цьому температура замерзання для D2 O складає 16 16 16 близько +3,8 °C, а для Т2 О - +9 °C. HD O і НТ О замерзають, відповідно при +1,9 °C та при +4,5 °C. При температурі у межах +1,9-0 °C молекули води з дейтерієм і тритієм на відміну від легкої води перебувають у метастабільно-твердому неактивному стані. Це і є основою 16 16 фракційного розділення Н2 О і HD O шляхом створення розрідження повітря над поверхнею води при даній температурі. "Легка" вода інтенсивно випаровується і зберігається перетворюючись у кригу, а важка вода, оскільки перебуває у неактивному твердому стані і маючи менший парціальний тиск, залишається у ємності вхідної води разом з розчиненими у воді солями і домішками. Зважаючи на сказане, очищення питної води від важких ізотопів - D і Τ у описаній установці є досить складним і енергоємним процесом, що обмежує її застосування. У основу корисної моделі поставлено задачу створення такої системи для одержання очищеної біологічно активної цілющої води із зменшеним вмістом дейтерію і тритію, яка була б простішою і менш енергоємною. Створюють умови для видалення дейтерію і тритію шляхом активізації вхідної води її кавітаційною обробкою з одночасною дією на молекули води відцентрових сил. Поставлена задача вирішується тим, що система для одержання очищеної біологічно активної цілющої води із зменшеним вмістом дейтерію і тритію, виконана у вигляді послідовно з'єднаних трубопроводами пристрою для видалення дейтерію і тритію, структуратора та ємностімінералізатора, вхід системи призначений для приєднання до джерела води, а вихід - до накопичувальної ємності, а, згідно з корисною моделлю, пристрій для видалення дейтерію і тритію виконаний у вигляді кавітатора, що кавітатор встановлений вертикально і складається із вертикально встановленого статора, що має циліндричну порожнину, призначену для її заповнення водою, вхідний отвір якого з'єднаний з входом системи, у порожнині статора вставлений з зазором ротор з можливістю його обертання на вертикальній осі, виконаний у вигляді, щонайменше двох сполучених дисків, насаджених на вал з зазорами між ними, по периферії кожного диску ротора з боку його циліндричної поверхні виконані рівномірно розташовані по колу заглиблення, а з боку його площини виконані рівномірно розташовані на однаковій відстані від центру диска по колу однакові наскрізні отвори, осі яких паралельні твірній бокової циліндричної поверхні диска, у кожному диску ротора з боку його лицьових поверхонь виконані рівномірно розташовані однакові виступи-лопаті, вал ротора кінематично з'єднаний з рушієм, а кавітатор оснащений насосом, призначеним для прокачування через порожнину статора води з можливістю утворення замкнутого контуру "кавітатор-насос", та має патрубок, оснащений вентилем, призначений для підключення виходу кавітатора до входу стуктуратора, а система забезпечена програмованим логічним контролером, до входів якого підключені виходи датчиків контролю технологічних параметрів, встановлені на кавітаторі, на вході і виході системи, вентилі на вході і виході системи, у замкнутому контурі "кавітатор-насос" забезпечені електроклапанами, а насос, електроклапани та рушій кавітатора підключені до відповідних виходів програмованого логічного контролера. 1 UA 101297 U 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 60 Згідно з корисною моделлю, ємність-мінералізатор виготовлена з неорганічного скла і складена з трьох секцій, кожна з яких виконана у вигляді зрізаного конуса, при цьому вершина конуса центральної секції направлена вниз, верхньої - вверх, нижньої - вниз, а площини основ верхньої і нижньої секцій співпадають з відповідними основами центральної секції, у вершині верхньої секції є отвір для входу води, у вершині нижньої секції є отвір для виходу води, а у нижній секції встановлений утримувач мінералів, виконаний у вигляді перфорованих сходів, призначених для розташування на них мінералів з можливістю їх послідовного омивання водою, що проходить зверху вниз через ємність. Згідно з корисною моделлю, кавітатор та ємність-мінералізатор виконані у вигляді окремих модулів, що з'єднані роз'ємними трубопроводами. Так, мінералізатор може містити окремі послідовно чи паралельно з'єднані ємності для селективного насичування вихідної води визначеними мінералами, призначеними для профілактики чи лікування певних хвороб і т.ін. Така конструкція дозволяє створити економічну установку потрібної продуктивності. У пропонованій установці для видалення дейтерію і тритію застосований кавітаційний ефект, що створюється у кавітаторі. Під час дії на воду кавітаційного ефекту відбувається деформація не лише молекул, а і атомів, завдяки чому вивільнюються дейтерій і тритій з 16 16 16 молекул HD O, НТ О, D2 O. Під час наступної обробки отриманої у кавітаторі води її піддають структуризації і мінералізації та отримують очищену біологічно активну цілющу воду зі зниженим вмістом дейтерію і тритію. Суть корисної моделі пояснюється блок-схемою. Пропонована система для одержання очищеної біологічно активної цілющої води із зменшеним вмістом дейтерію і тритію, виконана у вигляді послідовно з'єднаних трубопроводами 1 пристрою для видалення дейтерію і тритію - кавітатора 2 (К), структуратора 3 (С) та ємностімінералізатора 4 (М). Вхід 5 системи є входом кавітатора 2 і призначений для приєднання до джерела води, а вихід 6 системи - до накопичувальної ємності 7 (Н). Вхід 5 та вихід 6 системи забезпечені вентилями та електроклапанами /не показано/. Кавітатор 2 складається із вертикально встановленого статора. Статор кавітатора 2 має циліндричну порожнину, призначену для її заповнення водою, вхідний отвір якого з'єднаний з входом 5 системи. У порожнині статора кавітатора 2 вставлений з зазором ротор з можливістю його обертання на вертикальній осі. Ротор виконаний у вигляді щонайменше двох сполучених дисків, насаджених на вал з зазорами між ними. По периферії кожного диска ротора кавітатора 2 з боку його циліндричної поверхні виконані рівномірно розташовані по колу заглиблення, а з боку його площини виконані рівномірно розташовані на однаковій відстані від центру диска по колу однакові наскрізні отвори, вісі яких паралельні твірній бокової циліндричної поверхні диска. У кожному диску ротора з боку його лицьових поверхонь виконані рівномірно розташовані однакові виступи-лопаті. Вал ротора кінематично з'єднаний з рушієм /не показано/. Кавітатор 2 оснащений насосом, призначеним для прокачування через порожнину статора води /не показано/ Вхід і вихід насоса та вхід і вихід порожнини статора оснащені патрубками, забезпеченими відповідними вентилями з електроклапанами і трубопроводом, з можливістю утворення замкнутого контуру "кавітатор-насос". Кавітатор 2 має також патрубок, оснащений вентилем з електроклапаном, що призначений для підключення виходу кавітатора 2 до входу структуратора 3, а також патрубок з електроклапаном, призначеним для підключення входу кавітатора 2 до входу 5 системи /не показано/. Як кавітатор 2 у пропонованій системі застосований пристрій, побудований на основі пристрою, описаного у патенті України на корисну модель № 36062 [МПК F24J 3/00 (2006), опубліковано 10.10.2008, бюл. № 19]. Структуратор 3 - пристрій, призначений для турбулентно-вихорової обробки води, що проходить через нього і виконаний у вигляді кварцової трубки, з жорстко закріпленими на ній у діаметрально протилежних ділянках і перпендикулярно до її осі постійними магнітами. Ємністьмінералізатор 4 виготовлена з неорганічного скла і складена з трьох секцій, кожна з яких виконана у вигляді перерізаного конуса. При цьому вершина конуса центральної секції направлена вниз, верхньої - вверх, нижньої - вниз, а площини основ верхньої і нижньої секцій співпадають з відповідними основами центральної секції, у вершині верхньої секції є отвір для входу води, у вершині нижньої секції є отвір для виходу мінералізованої води. У нижній секції встановлений утримувач мінералів, виконаний у вигляді перфорованих сходів, призначених для розміщення на них певних мінералів і уламків гірських порід з можливістю їх послідовного омивання водою, що проходить зверху вниз через ємність. У пропонованій системі кавітатор 2, структуратор 3 та ємність-мінералізатор 4 виконані у вигляді окремих модулів, що з'єднані роз'ємними трубопроводами з фланцевим або муфтовим з'єднанням модулів. Тобто, система включає два кавітатори 2 (умовно показаний один). Два кавітатори 2 дозволяють збільшувати чи зменшувати, в залежності від потреби продуктивність системи, відключати один з кавітаторів 2 UA 101297 U 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 на профілактику чи ремонт. Мінералізатор 4 містить окремі послідовно і паралельно з'єднані модулі-ємності для селективного насичування вихідної води визначеними мінералами, призначеними для профілактики чи лікування певних хвороб. Система забезпечена програмованим логічним контролером 8 (ЛК), призначеним для управління системою /не показано/. До відповідних входів програмованого логічного контролера підключені виходи датчиків контролю технологічних параметрів, встановлені на кавітаторі 2, на вході 5 і виході 6 системи. Вентилі на вході 5 і виході 6 системи, у замкнутому контурі "кавітатор-насос" забезпечені електроклапанами, а насос, електроклапани та рушій кавітатора підключені до відповідних виходів програмованого логічного контролера /не показано/. Пропонована система для одержання очищеної біологічно активної цілющої води із зменшеним вмістом дейтерію і тритію працює так. За сигналом з програмованого логічного контролера 8 на вхід 5 системи подають очищувачу воду з міського водопроводу \не показано\. Вода заповнює порожнину статора кавітатора 2. Після заповнення порожнини статора кавітатора 2 перекривають електроклапани на вході 5 і на виході кавітатора 2, включають рушій кавітатора 2 і насос. Ротор кавітатора 2 набуває швидкості приблизно 3500-4000 обертів на хвилину. У цей час у воді в порожнині статора кавітатора 2 проходять кавітаційні процеси. Під 16 16 час кавітаційної обробки очищуваної води молекули важкої води (D2 O + Т2 О), що присутня у очищуваній воді і є більш щільною порівняно із легкою водою, під дією відцентрових сил при обертанні ротора молекули важкої води концентруються біля внутрішньої поверхні статора кавітатора 2, де швидкість рідини більша і під дією кавітаційного ефекту і відцентрових сил руйнуються, вивільняючи дейтерій і тритій. Через 3-4 хвилини після спрацьовування відповідних датчиків у статорі першого модуля кавітатора 2 за сигналом з програмованого логічного контролера 8 електроклапан на виході кавітатора 2 відчиняють і очищена вода переходить у другий модуль кавітатора 2, де продовжується кавітаційна обробка води. Далі з виходу другого модуля кавітатора 2 вода переходить до порожнини ємності структуратора 3, а електроклапан на вході 5 до першого модуля кавітатора 2 відчиняють для входу чергової порції води до його порожнини, а електроклапан на виході кавітатора 2 перекривають. У цей час у кавітаторі 2 починається обробка наступної порції води, а попередня порція води надходить до структуратора 3, де активується - набуває заданої структури і після структура тора 3 проходить далі - в мінералізаторі 4, де вода з першої порції набуває заданих властивостей і стає біологічно активною і цілющою. Одержана очищена біологічно активна цілюща вода із зменшеним вмістом дейтерію і тритію через електроклапан на виході 6 системи надходить до накопичувальної ємності 7 і негайно передається споживачеві. ФОРМУЛА КОРИСНОЇ МОДЕЛІ 1. Система для одержання очищеної біологічно активної цілющої води із зменшеним вмістом дейтерію і тритію, що виконана у вигляді послідовно з'єднаних трубопроводами пристрою для видалення дейтерію і тритію, структуратора та ємності-мінералізатора, вхід системи призначений для приєднання до джерела очищуваної води, а вихід системи - до накопичувальної ємності, яка відрізняється тим, що пристрій для видалення дейтерію і тритію виконаний у вигляді кавітатора, встановленого вертикально і складається із статора, що має циліндричну порожнину, призначену для її заповнення водою, вхідний отвір якого з'єднаний з входом системи, у порожнині статора вставлений з зазором ротор з можливістю його обертання на вертикальній осі, виконаний у вигляді щонайменше двох сполучених дисків, насаджених на вал з зазорами між ними, по периферії кожного диска ротора з боку його циліндричної поверхні виконані рівномірно розташовані по колу заглиблення, з боку площини кожного диска ротора виконані рівномірно розташовані на однаковій відстані від центру диска по колу однакові наскрізні отвори, осі яких паралельні твірній бокової циліндричної поверхні диска, у кожному диску ротора з боку його лицьових поверхонь виконані рівномірно розташовані однакові виступи-лопаті, вал ротора кінематично з'єднаний з рушієм, а кавітатор оснащений насосом, призначеним для прокачування через порожнину статора води з можливістю утворення замкнутого контуру "кавітатор-насос," та має патрубок, оснащений вентилем, призначений для підключення замкнутого контуру "кавітатор-насос" до входу структуратора, а система забезпечена програмованим логічним контролером, до входів якого підключені виходи датчиків контролю технологічних параметрів, встановлені на кавітаторі, на вході і виході системи, вентилі на вході і виході системи, у замкнутому контурі "кавітатор-насос" забезпечені електроклапанами, а насос, електроклапани та рушій кавітатора підключені до відповідних виходів програмованого логічного контролера. 3 UA 101297 U 5 10 2. Система за п. 1, яка відрізняється тим, що ємність-мінералізатор виготовлена з неорганічного скла і складена з трьох секцій, кожна з яких виконана у вигляді зрізаного конуса, при цьому вершина конуса центральної секції направлена вниз, верхньої - вверх, нижньої вниз, а площини основ верхньої і нижньої секцій співпадають з відповідними основами центральної секції, у вершині верхньої секції є отвір для входу води, у вершині нижньої секції є отвір для виходу води, а у нижній секції встановлений утримувач мінералів, виконаний у вигляді перфорованих сходів, призначених для розташування на них мінералів і уламків гірських порід з можливістю їх послідовного омивання водою, що проходить зверху вниз через ємність. 3. Система за п. 1, яка відрізняється тим, що кавітатор та ємність-мінералізатор виконані у вигляді окремих модулів, що з'єднані роз'ємними трубопроводами. Комп’ютерна верстка Д. Шеверун Державна служба інтелектуальної власності України, вул. Василя Липківського, 45, м. Київ, МСП, 03680, Україна ДП “Український інститут інтелектуальної власності”, вул. Глазунова, 1, м. Київ – 42, 01601 4