Установка для знезараження води

Реферат: UA 80740 U UA 80740 U 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 Установка належить до харчової, хімічної, сільськогосподарської, будівельної та іншої промисловості, зокрема до водоочисних технологій в будь-якій галузі промисловості. Відомий "Диспергатор" (авт. свід. СРСР № 1620309, Кл. В28С5/46, опубл. в Бюл. № 2, 1991 p.), який містить установлену на амортизаторах вертикальну герметичну ємність, по осі якої по різні сторони перегородки змонтовані магнітострикційний перетворювач і основний концентратор ультразвукових коливань у вигляді зрізаного конуса зі сферичною верхньою частиною, закріплений на стінках ємності додатковий концентратор, розміщений із проміжком і коаксіально основному, у вигляді оболонки, запірно-роздавальну арматуру, а оболонка забезпечена індукційними котушками і виконана із діелектричного матеріалу. Недоліками диспергатора є: - наявність охолоджувальної системи; - кавітаційне поле створює один конусний концентратор ультразвукових хвиль, що недостатньо забезпечує диспергування органічних і неорганічних твердих частинок у воді. Відомий "Диспергатор-змішувач" (авт. свід. СРСР № 1803324, Кл. В28С5/46, опубл. в Бюл. № 11, 1993 p.), який містить установлену на амортизаторах вертикальну герметичну ємність у вигляді корпуса з кришкою і з днищем, установлені на кришці по осі корпуса завантажувальний патрубок з корковим краном, штуцери подачі і відведення охолоджуючої рідини, розміщені на боковій поверхні корпуса, установлену по осі корпуса оболонку, яка закріплена на боковій внутрішній поверхні корпуса з допомогою упора прорезиненої амортизаційної прокладки, концентратор ультразвукових коливань з магнітострикційним перетворювачем, змонтованим по осі корпуса, мембрану з отвором, закріплену на боковій поверхні корпуса за допомогою кільцевих упорів і прорезиненої амортизаційної прокладки. Недоліками диспергатора-змішувача є: - наявність тільки одного концентратора ультразвукових хвиль і складність його виготовлення із-за конструктивного поєднання з мембраною; - недостатній ступінь диспергування органічних і неорганічних твердих частинок у воді. Відомий також "Ультразвуковий змішувач-активатор" по патенту України № 30442, Кл. В28С5/46, опубл. в Бюл. № 2, 2008 p., який містить вертикально установлену циліндричну ємність змонтовану з верхньої секції з кришкою, забезпеченою центральним вхідним патрубком з корковим краном, та нижньої секції з днищем, установленим на амортизаторах, яке забезпечено центральним вихідним патрубком з корковим краном. Між секціями за допомогою герметизуючих і амортизуючих кільцевих прокладок горизонтально установлена мембрана з отворами між внутрішньою стінкою верхньої секції і жорстко і центрально закріпленим до неї з верхньої сторони циліндром, до внутрішньої сторони якого і торця шайбоподібної мембрани жорстко закріплений верхній кільцевий концентратор з центральним отвором, поперечний переріз якого має форму трапеції, нижня сторона якої перпендикулярна до вертикальної осі, а верхня створює воронку. З нижньої сторони шайбоподібної мембрани жорстко і центрально закріплена півкульова мембрана з отворами по периметру жорстко і центрально закріпленого з її внутрішньої сторони магнітострикційного перетворювача, над яким аналогічно закріплений нижній кільцевий концентратор з центральним отвором аналогічного поперечного перерізу верхнього кільцевого концентратора, за винятком сторони, яка прилягає до півкульової мембрани і має її внутрішній профіль. Недоліками ультразвукового змішувача-активатора є: - недостатня ефективність роботи кільцевих концентраторів ультразвукових коливань; - низька якість знезараження води. Як найближчий аналог прийнятий "Активатор дисперсних сумішей" за патентом України № 33152, Кл. В28С5/46, опубл. в Бюл. № 11, 2008 p., який містить вертикально установлену циліндричну ємність, яка забезпечена днищем, з центральним вихідним патрубком, обладнаним корковим краном, розміщеним на амортизаторах, і кришкою, з центральним вхідним патрубком, забезпеченим корковим краном, під якою між амортизуючими і герметизуючими кільцевими прокладками горизонтально установлена мембрана з отворами по периметру жорстко і центрально закріпленого на ній з верхньої сторони магнітострикційного перетворювача, які співпадають з проміжком між жорстко і центрально закріпленими боковими отворами з нижньої сторони мембрани конусним пустотним концентратором з центральним і боковими отворами та конусним пустотним концентратором з його центральним та боковим отворами, менша основа якого входить в центральний отвір з проміжком до зовнішньої його поверхні співпадає з нижньою стороною днища стакана, який центрально і жорстко закріплений відкритою частиною до нижньої поверхні мембрани і в якому концентратори розміщені, при цьому до днища стакана 1 UA 80740 U 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 60 центрально і жорстко закріплені додатковий конусний концентратор з центральним і боковим отворами, який розміщений у сферичному концентраторі з центральним отвором. Недоліками найближчого аналога є: - значні габарити установки за висотою; - активатор дисперсних сумішей розрахований на диспергування твердих мінеральних речовин і не забезпечує в певній мірі диспергування біологічних і органічних об'єктів у водному середовищі. Задачею установки для знезараження води є підвищення якості її знезараження та удосконалення конструкції установки. Задача вирішується тим, що установка для знезараження води містить герметичну вертикально установлену циліндричну ємність, яка складається з верхньої циліндричної секції з кришкою, забезпеченою центральним вхідним патрубком з корковим краном та нижньої циліндричної секції з днищем, установленим на амортизаторах і обладнаним центральним вихідним патрубком з корковим краном, а між верхньою циліндричною секцією і нижньою циліндричною секцією за допомогою кільцевих герметизуючих і амортизуючих прокладок горизонтально розміщені фланці основних мембран зі співпадаючими отворами, випукла центральна частина верхньої основної мембрани забезпечена центральним отвором та отворами, за якими жорстко і центрально закріплений до неї зверху верхній круговий бочкоподібний концентратор з аналогічно закріпленою до його верхніх країв додаткової верхньої ввігнутої мембрани з центральним отвором та з ввігнутою центральною частиною нижньої основної мембрани з отворами по периметру магнітострикційного перетворювача ультразвукових коливань з жорстко і центрально закріпленим по її краях середнього кругового бочкоподібного концентратора з аналогічно закріпленими до нього знизу додатковою середньою випуклою мембраною з отворами і додатковою ввігнутою мембраною з центральним отвором, до якої, в свою чергу, аналогічно закріплений нижній круговий бочкоподібний концентратор з додатковою нижньою випуклою мембраною, забезпеченою отворами та додатковою нижньою ввігнутою мембраною з центральним отвором. Загальними для найближчого аналога і установки для знезараження води є вертикально установлена на амортизаторах герметична ємність, яка складається з двох секцій і забезпечена магнітострикційним перетворювачем, мембранами, концентраторами і запірно-роздавальною арматурою. Конструктивне рішення виконання установки для знезараження води забезпечує ряд переваг і суттєвих відмінностей у порівнянні з відомими аналогами і найближчим аналогом, основними з яких є: 1. Частково нове сполучення ознак, що свідчить про наявність суттєвих відмінностей: магнітострикційний перетворювач жорстко і центрально кріпиться не до горизонтальної мембрани, а до верхньої сторони ввігнутої центральної частини нижньої основної мембрани; бочкоподібні концентратори з мембранами не кріпляться до внутрішньої сторони секцій, а знаходяться до неї з проміжком і кріпляться до верхньої та нижньої основних мембран, які не передають ультразвукові коливання на ємність через амортизуючі прокладки. 2. Введення нових ознак, що теж свідчить про наявність суттєвих відмінностей: випукла і ввігнута відповідно верхня і нижня основні мембрани з фланцями; кругові бочкоподібні концентратори ультразвукових хвиль; додаткові ввігнуті і випуклі мембрани. 3. Заміна частини ознак новими, що теж указує на наявність суттєвих відмінностей: конусні пустотні концентратори замінені на бочкоподібні кругові концентратори; горизонтальні мембрани замінені на мембрани з випуклими і ввігнутими центральними частинами і забезпечені фланцями, а додаткові плоскі мембрани - на випуклі і ввігнуті мембрани; верхня конусна секція замінена на циліндричну секцію; розміщення отворів на всіх елементах запропонованої конструкції змінені у відповідності з вимогами технологічних процесів. 4. Згідно з пп. 1, 2 і 3 конструктивне рішення установки для знезараження води забезпечує наявність нових взаємоположень ознак та нові типи зв'язків і взаємодії між ознаками. На кресленні приведена установка для знезараження води в поперечному перерізі. Установка для знезараження води містить герметичну вертикально установлену циліндричну ємність, яка складається з верхньої циліндричної секції 1 з кришкою 2, забезпеченою центральним вхідним патрубком 3 з корковим краном 4 та нижньої циліндричної секції 5 з днищем 6, установленим на амортизаторах 7 і обладнаним центральним вихідним патрубком 8 з корковим краном 9. Між верхньою циліндричною секцією 1 і нижньою циліндричною секцією 5 за допомогою кільцевих герметизуючих і амортизуючих прокладок 11 і 12 горизонтально розміщені фланці 10 і 13 основних мембран зі співпадаючими отворами 14 і 15, випукла центральна частина верхньої 2 UA 80740 U 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 основної мембрани 16 забезпечена центральним отвором 17 та отворами 18, за якими жорстко і центрально закріплений до неї зверху верхній круговий бочкоподібний концентратор 19 з аналогічно закріпленою до його верхніх країв додаткової верхньої ввігнутої мембрани 20 з центральним отвором 21 та ввігнутою центральною частиною нижньої основної мембрани 22 з отворами 23 по периметру магнітострикційного перетворювача 24 ультразвукових коливань з жорстко і центрально закріпленими по краях середнього кругового бочкоподібного концентратора 25 з аналогічно закріпленими до нього знизу додатковою середньою випуклою мембраною 26 з отворами 27 і додатковою середньою ввігнутою мембраною 28 з центральним отвором 29, до якої, в свою чергу аналогічно закріплений нижній круговий бочкоподібний концентратор 30 з додатковою нижньою випуклою мембраною 31, забезпеченою отворами 32 та додатковою нижньою ввігнутою мембраною 33 з центральним отвором 34. Установка для знезараження води працює таким чином. При закритому корковому крані 9 вихідного патрубка 8, ввімкненому високочастотному генераторові (не показаний) та відкритому корковому крані 4 по вхідному патрубку 3 в ємність подають воду для її знезараження. Знезараження води полягає в диспергуванні біологічних і органічних складових до багатократного збільшення їх питомої поверхні (руйнування) потужною дією кавітації, яка виникає в ультразвуковому полі і турбулентному русі рідини. При цьому в ній знищуються віруси і бактерії, змінюються ДНК мікроорганізмів, що перешкоджає їх подальшому розмноженню і життєдіяльності. Одночасно має місце безреагентне знезараження води дією ультрафіолетових променів, які мають бактерицидні властивості і є складовою частиною ультразвукового випромінювання. З вхідного патрубка 3 вода надходить на додаткову верхню ввігнуту мембрану 20, де піддається дії випромінюваного нею ультразвукового поля. В турбулентному русі води під дією ультразвукового поля виникають явища кавітації, які є потужними деструкторами вірусів, бактерій і органічних речовин в рідині та забезпечують активне змішування продуктів руйнування цих частинок з рідиною. Дію кавітації доповнюють удари та співудари продуктів руйнування, різні види їх тертя та механічна ерозія. Пройшовши центральний отвір 21, який діє як циліндричний концентратор і гідродинамічний випромінювач, як і всі подальші отвори, створюючи додаткові ультразвукові поля, вода потрапляє на поверхню випуклої центральної частини верхньої основної мембрани 16, де піддається дії ультразвукових полів випромінюваних нижньою стороною верхньої додаткової ввігнутої мембрани 20, верхньою стороною випуклої центральної частини верхньої основної мембрани 16 та внутрішньою поверхнею верхнього кругового бочкоподібного концентратора 19. Через отвори 17 і 18 мембрани 16 вода надходить на корпус магнітострикційного перетворювача 24, охолоджує його і піддається дії його ультразвукових полів та ультразвукових полів нижньої сторони випуклої центральної частини верхньої основної мембрани 16 і верхньої сторони ввігнутою центральною частиною нижньої основної мембрани 22, а пройшовши отвори 23 - ультразвукової дії поверхонь, які вода омиває і т.д. Після проходження центрального отвору 34 додаткової нижньої ввігнутої мембрани 33 вода піддається дії ультразвукового поля випромінюваного її нижньою стороною і, поступово заповнюючи ємність знизу вверх, на неї діють ультразвукові поля зовнішніх сторін нижнього кругового бочкоподібного концентратора 30, середнього аналогічного концентратора 25 та верхнього такого ж концентратора 19, чим підтримується дія кавітації по всьому об'єму. Після заповнення ємності водою частково або повністю відкривають корковий кран 9 і по вихідному патрубку 8 видаляють знезаражену воду для подальшого її використання, а установка працює в безперервному режимі. При цьому коркові крани 4 і 9 виконують роль регуляторів води, щонадходить в ємність, і знезараженої води, що видаляється, з ємності. По закінченню роботи установка промивається аналогічним чином, після чого вимикають частотний генератор (не показаний) магнітострикційного перетворювача 24. При відновленні роботи процес повторюється. ФОРМУЛА КОРИСНОЇ МОДЕЛІ 55 60 Установка для знезараження води, що містить вертикально установлену на амортизаторах герметичну ємність, яка складається з двох секцій і забезпечена магнітострикційним перетворювачем, концентраторами, мембранами і запірно-роздавальною арматурою, яка відрізняється тим, що вона містить герметичну, вертикально установлену циліндричну ємність, яка складається з вертикальної циліндричної секції з кришкою, забезпеченої центральним вхідним патрубком з корковим краном, та нижньої циліндричної секції з днищем, установленим 3 UA 80740 U 5 10 на амортизаторах і обладнаним центральним вихідним патрубком з корковим краном, а між верхньою і нижньою циліндричними секціями, з допомогою кільцевих герметизуючих і амортизуючих прокладок, горизонтально розміщені фланці основних мембран зі співпадаючими отворами, випукла центральна частина верхньої основної мембрани забезпечена центральним отвором та отворами, за якими жорстко і центрально закріплений до неї зверху верхній круговий бочкоподібний концентратор з аналогічно закріпленою до його верхніх країв додатковою верхньою ввігнутою мембраною з центральним отвором та з ввігнутою центральною частиною нижньої основної мембрани з отворами по периметру магнітострикційного перетворювача ультразвукових коливань з жорстко і центрально закріпленими по її краях середнього кругового бочкоподібного концентратора з аналогічно закріпленими до нього знизу додатковою ввігнутою мембраною з центральним отвором, до якої, в свою чергу, аналогічно закріплений нижній круговий бочкоподібний концентратор з додатковою нижньою випуклою мембраною, забезпеченою отворами та додатковою нижньою ввігнутою мембраною з центральним отвором. Комп’ютерна верстка В. Мацело Державна служба інтелектуальної власності України, вул. Урицького, 45, м. Київ, МСП, 03680, Україна ДП “Український інститут промислової власності”, вул. Глазунова, 1, м. Київ – 42, 01601 4