Установка для знезараження води

Реферат: UA 80750 U UA 80750 U 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 60 Корисна модель належить до хімічної, харчової, сільськогосподарської та іншої промисловості, зокрема, до установок для обробки і обеззаражування води. Відома комплексна установка для очистки забрудненої води (патент РФ № 2051115, МПК C02F1/46, опубл. 27.12. 1995), яка містить циліндричний корпус з вхідним та вихідним патрубками, відстійник у вигляді двох послідовно з'єднаних відсіків, один з яких - пакет мембранних елементів, і забезпечений патрубком з регулюючим органом, накопичувач з патрубком відведення осадів, електрокоагулятор з системою циліндричних електродів, установлених коаксіально корпусу; зовнішній і внутрішній циліндричні електроди послідовно з'єднані між собою і підключені до від'ємного полюса джерела струму. А середній циліндричний електрод і суміжний стрижневий електрод, розміщений коаксіально всередині порожнини внутрішнього циліндричного електрода, під'єднані до позитивного полюса джерела струму. Мембранний пакет виконаний у вигляді ультрафільтраційних елементів, стрижневий електрод може бути виконаний з анодно-розчинного або анодно-нерозчинного матеріалу. Недоліками цієї установки є: - складність конструкції реактора; - складність експлуатації установки. Відомий також пристрій для електрохімічної обробки води (патент РФ № 2169120, МПК C02F1/46, опубл. 20.06. 2001 p.), який містить послідовно з'єднані між собою через проміжну ємність перший і другий електрохімічні реактори з анодною і катодною камерами кожний. Всі камери мають входи в нижній частині і виходи - в верхній частині, лінію подачі води, блок регулювання фізико-хімічних властивостей очищеної води з розміщеним в ньому двопозиційним перемикачем потоків води, додаткову лінію подачі води і другу лінію відведення очищеної води. Недоліками установки є: - складна конструкція установки для її виготовлення; - складність проведення поточних ремонтів в процесі експлуатації. Відомий також диспергатор-змішувач (патент України № 54679, МПК В28С5/46, опубл. в бюл. № 3, 2003 p.), який містить змонтовану на амортизаторах герметичну ємність із запірнороздавальною арматурою, магнітострикційний перетворювач у вигляді двох симетрично і співвісно розташованих відносно горизонтальної осі сфероподібних ковпаків з фланцями, розділених між собою амортизуючою прокладкою з центральним отвором, захищеною від механічного впливу металевими пластинами, а також розміщеними симетрично ковпакам перфорованими мембранами стаканного типу, з отвором у днищі верхньої мембрани й із закріпленими на зовнішній стороні днища мембран магнітострикційними перетворювачами, а на внутрішній стороні - перфорованими циліндричними мембранами. Недоліком диспергатора-змішувача є недостатня якість обеззаражування води. Відомий також "Змішувач-активатор" (патент України № 42320, МПК В28С5/46, опубл. в бюл. № 9, 2001 p.), який забезпечений горизонтально розміщеною і з'єднаною з корпусом ємності за допомогою прокладки і упорів рамою, мембрани розміщені концентрично відносно одна одної і симетрично відносно вертикальної осі ємності, виконані з зовнішньою і внутрішньою поверхнями у вигляді з'єднаних циліндричної і площинної поверхонь, причому зовнішня мембрана жорстко закріплена до рами і за допомогою торцевих кільцевих прокладок вільно розміщена на упорах, жорстко закріплених до кришок, при цьому внутрішня мембрана з'єднана площинною зовнішньою поверхнею з внутрішньою площинною поверхнею зовнішньої мембрани з зазором відносно кришок і виконана з повздовжньо розміщеними прорізями, а перетворювач установлений симетрично внутрішньої осі ємності і жорстко закріплений на зовнішній площинній поверхні зовнішньої мембрани. Недоліками змішувача-активатора є: - складність виготовлення півциліндричних мембран та їх заміна в процесі експлуатації установки; - недостатня якість знезараження води. Як прототип прийнято "Активатор-змішувач дисперсних сумішей" (патент України № 33152, МПК В28С5/46, опубл. № 11, 2008 p.), який містить вертикально установлену циліндричну ємність, з нижньої сторони якої за допомогою герметизуючої і амортизуючої прокладок закріплене днище, яке установлене на амортизаторах. Днище забезпечено вихідним патрубком з корковим краном. З верхньої сторони ємності вертикально установлена конусна ємність, до меншої основи якої за допомогою герметизуючої і амортизуючої прокладок установлена кришка з вхідним патрубком, забезпеченим корковим краном, між якими, за допомогою кільцевих герметизуючих і амортизуючих прокладок, горизонтально установлена мембрана з отворами по периметру центрально і жорстко установленого з нижньої сторони магнітострикційного перетворювача, до якої центрально і жорстко закріплений більшою відкритою основою 1 UA 80750 U 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 60 пустотний конусний концентратор з отворами біля меншої основи, яка жорстко і центрально закріплена до аналогічної основи такого ж концентратора з отворами біля більшої його основи, яка опирається на кільцеву прокладку. З верхньої сторони горизонтальної мембрани центрально і жорстко малою основою закріплений перший конусний концентратор з отворами в нижніх крайніх точках, до великої основи якого жорстко стикується другий аналогічний концентратор з отворами у місцях стикування з великою основою чергового аналогічного концентратора. Аналогічно стикується третій конусний концентратор з аналогічними отворами і т. д. До передостаннього пустотного конусного концентратора повернутою малою основою вверх жорстко і центрально стикується останній конусний концентратор з аналогічно розміщеними отворами, який краями своєї відкритої великої основи жорстко упирається в герметизуючу і амортизуючу кільцеві прокладки. Пустотні конусні концентратори, які розміщені над горизонтальною мембраною, стикуються великими основами з проміжком до внутрішньої конусної ємності. Місця стикування забезпечені амортизуючими прокладками, а їх діаметр зменшується вверх у відповідності зі зменшенням діаметра конусної ємності. Аналогічний проміжок між внутрішньою стороною ємності забезпечується герметизуючими і амортизуючими прокладками. Недоліками активатора-змішувача дисперсних сумішей є: - недосконала конструкція установки; - ємність складається з двох секцій різних конструкцій; - великі габарити по висоті і нераціональне розміщення магнітострикційного перетворювача ультразвукових коливань; - недостатній ступінь знезараження води. Технічною задачею установки для знезараження води є удосконалення її конструкції та підвищення ступеня знезараження води. Поставлена задача вирішується тим, що установка для знезараження води містить вертикально установлену циліндричну ємність з днищем, установленим на амортизаторах і забезпеченим центральним вихідним патрубком з корковим краном та кришкою з центральним вхідним патрубком, забезпеченим корковим краном, під якою між кільцевими амортизуючими та герметизуючими прокладками центрально і горизонтально установлені верхня мембрана, у якій виступи вверх утворюють пустотний кільцевий концентратор з отворами біля основи його трапецеїдальної форми і аналогічний центральний верхній пустотний концентратор з отворами, та нижня мембрана, у якій виступи вниз також утворюють пустотний кільцевий концентратор з отворами на рівні внутрішньої поверхні меншої основи трапецеїдального перерізу зі сторони вертикальної осі та центральний нижній пустотний концентратор з отворами на тому ж рівні по колу, а до менших основ обох концентраторів нижньої мембрани знизу жорстко і центрально закріплена дискова мембрана з отворами, розміщеними по периметру жорстко і центрально закріпленого до неї знизу магнітострикційного перетворювача, який охоплює тарілчаста мембрана з центральним отвором, жорстко і центрально закріплена по периметру до нижньої горизонтальної мембрани. Ознаками, що збігаються з прототипом і установкою для знезараження води, є вертикально установлена ємність з кришкою і днищем, забезпеченими запірно-роздавальною арматурою, пустотні конусні концентратори, мембрана і магнітострикційний перетворювач ультразвукових коливань. Конструктивне рішення виконання установки для знезараження води забезпечує ряд суттєвих переваг і відмінностей у порівнянні з аналогами і прототипом: 1. Частково нове сполучення ознак, що свідчить про наявність суттєвих відмінностей: - пустотні конусні концентратори розміщенні не один над одним, а паралельно один до одного; - кріплення цих концентраторів здійснюється не на упорах за допомогою кільцевих амортизуючих і герметизуючих прокладок, а жорстко; - загальне кріплення пустотних конусних концентраторів здійснюється між амортизуючими і герметизуючими прокладками на ємності під її кришкою. 2. Введення нових ознак, що теж свідчить про наявність суттєвих відмінностей: дискова мембрана, до якої з нижньої сторони жорстко і центрально кріпиться магнітострикційний перетворювач ультразвукових коливань; пустотний кільцевий концентратор; тарілчаста мембрана. 3. Заміна частини ознак новими, що теж указує на наявність суттєвих відмінностей: пустотні кільцеві концентратори замінені верхньою і нижньою мембранами, утвореними відповідно верхнім і нижнім пустотним кільцевими концентраторами з отворами та центральними 2 UA 80750 U 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 пустотними концентраторами з отворами; горизонтальна мембрана установлена між кільцевими амортизуючими і герметизуючими прокладками замінена на дискову мембрану, жорстко і центрально закріплену до нижніх пустотного кільцевого та центрального концентраторів. 4. Згідно з пп. 1, 2 і 3 в запропонованій установці для знезараження води мають місце нові взаємоположення ознак та нові типи зв'язків між ознаками, що теж указує на наявність суттєвих відмінностей. На кресленні наведена установка для знезараження води в перерізі. Установка для знезараження води містить вертикально установлену циліндричну ємність 1 з днищем 2, установленим на амортизаторах 3 і забезпеченим центральним вихідним патрубком 4 з корковим краном 5, та кришкою 6 з центральним вхідним патрубком 7, забезпеченим корковим краном 8, під якою між кільцевими амортизуючими та герметизуючими прокладками 9 і 10 центрально і горизонтально установлені верхня мембрана 11, у якій виступи вверх утворюють пустотний кільцевий концентратор 12 з отворами 13 біля основи його трапецеїдальної форми і аналогічний центральний верхній пустотний концентратор 14 з отворами 15, та нижня мембрана 16, у якій виступи вниз утворюють пустотний кільцевий концентратор 17 з отворами 18 на рівні внутрішньої поверхні меншої основи трапецеїдального розрізу зі сторони вертикальної осі та центральний нижній пустотний концентратор 19 з отворами 20 на тому ж рівні по колу, а до менших основ обох концентраторів нижньої мембрани знизу жорстко і центрально закріплена дискова мембрана 21 з отворами 22, розміщеними по периметру жорстко і центрально закріпленого до неї знизу магнітострикційного перетворювача 23, який охоплює тарілчаста мембрана 24 з центральним отвором 25, жорстко і центрально закріплена по периметру до нижньої горизонтальної мембрани 16. Установка для знезараження води працює таким чином. При закритому корковому крані 5, включеному генераторі (не показаний) ультразвукових хвиль, під'єднаному до магнітострикційного перетворювача 23, і відкритому корковому крані 8 по патрубку 7 подають воду, яка, попадаючи на найбільш інтенсивну по випромінюванню ультразвукових хвиль - малу основу центрального концентратора 14, опускаючись вниз, піддається дії виникаючої в її турбулентних потоках кавітації, яка є потужним джерелом диспергування будь-яких біологічних, органічних і неорганічних складових рідини. Знезараження води здійснюється шляхом диспергування цих складових до багатократного збільшення їх питомої поверхні в процесі дії кавітації, яка виникає у воді при наявності ультразвукового поля її турбулентного руху. При цьому в ній знищуються віруси і бактерії, змінюються ДНК мікроорганізмів, що перешкоджає їх життєдіяльності і розмноженню. Одночасно має місце безреагентне знезараження води дією ультразвукових променів і його ультрафіолетової частини спектра, в результаті якого мають місце незворотні пошкодження ДНК, РНК і клітинних мембран, що приводить теж до загибелі мікроорганізмів. Проходячи через отвори, дія кавітації підсилюється, так як вони працюють як гідродинамічні випромінювачі. Дію кавітації, як найбільш потужного фактора руйнування будь-яких речовин в рідині, доповнюють також удари і співудари цих частинок, різні види тертя та механічна ерозія. Аналогічна дія ультразвукових полів, які випромінюються тією чи іншою стороною концентраторів, сприяє виникненню кавітації, а при проходженні через отвори 22 вода, яка знаходиться в турбулентному русі, охолоджує магнітострикційний перетворювач 23 і накопичується в ємності 1. Частковим або повним відкриттям коркового крана 5 знезаражена вода видаляється для подальшого використання. Одночасно краном 8 регулюється об'єм подачі води в ємність 1 і процес продовжується в безперервному режимі. Після закінчення роботи аналогічним шляхом установка промивається і виключається генератор (не показаний) ультразвукових хвиль. При відновленні роботи процеси повторюються. ФОРМУЛА КОРИСНОЇ МОДЕЛІ 55 60 Установка для знезараження води, що містить вертикально установлену ємність з кришкою і днищем, забезпеченими запірно-роздавальною арматурою, пустотні конусні концентратори, мембрани і магнітострикційний перетворювач ультразвукових коливань, яка відрізняється тим, що містить вертикально установлену циліндричну ємність з днищем, установленим на амортизаторах і забезпеченим центральним вихідним патрубком з корковим краном, та кришкою з центральним вхідним патрубком, забезпеченим корковим краном, під якою між кільцевими амортизуючими і герметизуючими прокладками центрально і горизонтально 3 UA 80750 U 5 10 установлені верхня мембрана, у якій виступи вверх утворюють пустотний кільцевий концентратор з отворами біля його основи трапецеїдальної форми і аналогічний центральний верхній пустотний концентратор з отворами, та нижня мембрана, у якій виступи вниз також утворюють пустотний кільцевий концентратор з отворами на рівні внутрішньої поверхні меншої основи трапецеїдального розрізу зі сторони вертикальної осі та центральний нижній пустотний концентратор з отворами на тому ж рівні по колу, а до менших основ обох концентраторів нижньої мембрани знизу жорстко і центрально закріплена дискова мембрана з отворами, розміщеними по периметру жорстко і центрально закріпленого до неї знизу магнітострикційного перетворювача, який охоплює тарілчаста мембрана з центральним отвором, жорстко і центрально закріплена по периметру до нижньої горизонтальної мембрани. Комп’ютерна верстка М. 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