Ультразвукова установка для безреагентного знезараження води

Реферат: UA 80743 U UA 80743 U 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 60 Корисна модель належить до харчової, хімічної, медичної, сільськогосподарської та іншої промисловостей, зокрема до безреагентних обеззаражуваних установок водоочистки і водопідготовки в будь-яких галузях промисловості. Відома установка для активації цементної суспензії (авт. свід. СРСР № 1065214, Кл. В28С 5/46, 1982 p.), що містить герметичну ємність на амортизаторах, забезпечену фігурними секціями, з'єднаними між собою й утворюючими герметичний об'єм, підключений до вакуумнасоса, із встановленими в ньому по черзі горизонтально, по центру, магнітострикційними перетворювачами з мембранами і п'єзокерамічними випромінювачами з тефлоновими трубками, розташованими під ними паралельно похилим стінкам фігурними секціями. Недоліками зазначеної установки є: - недостатній ступінь диспергування і перемішування суміші; - трудомістка у виготовленні ємність (фігурні секції); - низька продуктивність через довжину переміщення суспензії; - значна витрата електроенергії. Відомий також "Диспергатор-змішувач" (авт. свід. СРСР № 1803324, Кл. В28С 5/46, опубл. в Бюл. № 11, 1993 p.), що містить установлену на амортизаторах герметичну ємність, коаксіально встановлені в ній приводний ротор і основний випромінювач у вигляді вертикальної тефлонової трубки з п'єзокерамічним перетворювачем, патрубки з запірно-роздатковою арматурою для введення і виведення суспензії, додатковий випромінювач, у якому ротор виконаний у вигляді циліндричної склянки з гвинтовою нарізкою на внутрішній поверхні, причому основний випромінювач закріплений на днищі ємності, а додатковий випромінювач розташований концентрично ротору і з'єднаний із внутрішньою поверхнею ємності за допомогою амортизаційної прокладки. Недоліками "Диспергатора-змішувача" є: - інтенсивний знос тефлонових трубок; - складність розбирання і збірки в процесі ремонту; - недостатній ступінь диспергування суспензії та змішування продуктів руйнування з рідиною. Відомий також "Активатор дисперсних сумішей" по патенту України № 44597, Кл. В28С 5/46, в Бюл. № 2, 2002 p., який містить установлену на підставі за допомогою амортизаторів ємність з кришками, завантажувальний і розвантажувальний патрубки з пробковим краном, випромінювачі у вигляді концентрично закріплених у кришках за допомогою амортизаційних прокладок циліндричних п'єзокерамічних перетворювачів з тефлоновими оболонками і запірнороздаткову арматуру, забезпечений шайбою, ємність виконана горизонтальною, одна з кришок – з горловиною і розташована в лівій частині корпуса щодо вертикальної осі, друга - у правій частині корпуса, причому випромінювачі з'єднані за допомогою перегородки, розміщеної у верхній частині корпусу перед площиною, яка проходить через вертикальну вісь і під гострим кутом до неї, причому торці випромінювачів зовнішніх щодо внутрішніх випромінювачів і один з торців останнього розміщені між упорами кришок, другий кінець внутрішнього випромінювача - у горловині кришки, з'єднаної з розвантажувальними патрубками, порожнина отвору якого з'єднана з порожниною внутрішнього випромінювача, а шайба розташована між внутрішніми упорами кришки, встановленої в лівій частині ємності, при цьому зовнішній випромінювач зв'язаний за допомогою амортизаційної прокладки з завантажувальним патрубком, а внутрішні випромінювачі, парні і непарні щодо зовнішнього випромінювача, виконані з отворами, розташованими в парних випромінювачах ліворуч від перегородки, у непарних випромінювачах - праворуч від останньої. Недоліками активатор дисперсних сумішей є: - складність поточного ремонту випромінювачів ультразвукових коливань; - недостатній ступінь знезараження води, так як активатор призначений для диспергування твердих мінеральних частинок в рідині. Найбільш схожим по конструктивних ознаках до ультразвукової установи для безреагентного знезараження води є "Ультразвуковий змішувач-активатор" по патенту України № 25852, Кл. В28С 5/46, в Бюл. № 13, 2007 p., який прийнятий за найближчий аналог і містить вертикально встановлену ємність, верхня частина якої циліндрична, а нижня - лійкоподібної форми, під кришкою якої, між герметизуючими і амортизуючими прокладками горизонтально установлена мембрана з центрально і жорстко закріпленим магнітострикційним перетворювачем, яка забезпечена отворами, розміщеними по контуру з внутрішньої сторони жорстко і центрально закріпленого, з нижньої сторони мембрани, першої ланки концентратора ультразвукових хвиль стаканної форми з отворами навколо стрижня, до дна якого жорстко і центрально закріплена друга ланка концентратора меншого діаметра з отворами, які 1 UA 80743 U 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 розміщуються по контуру внутрішньої сторони третьої ланки концентратора стаканної форми з центральним отвором в його дні, який меншого діаметра від попереднього і аналогічно закріпленого до нього, а далі жорстко і центрально закріплена до попереднього, четверта ланка концентратора з центральним отвором і меншого діаметра. Недоліком прототипу є: - недостатній ступінь знезараження води; - конструктивні рішення сумарних вузлів, створюючих загальний концентратор ультразвукових коливань, розраховано на диспергування твердої фази в рідині. Задачею ультразвукової установки для безреагентного знезараження води є підвищення її якості та удосконалення конструкції установки. Задача вирішується тим, що ультразвукова установка для безреагентного знезараження води містить вертикально установлену циліндричну ємність з днищем, установленим на амортизаторах, забезпеченим центральним вихідним патрубком з пробковим краном та кришкою з центральним вхідним патрубком обладнаним пробковим краном, під якою між круговими герметизуючими і амортизуючими прокладками горизонтально установлена мембрана з отворами по периферії та отворами по контуру жорстко і центрально закріпленого з її верхньої сторони магнітострикційного перетворювача і аналогічно закріпленого з тієї ж сторони великою основою пустотного конусного концентратора, перекритого зверху додатковим горизонтально установленим концентратором стаканного типу з центральним отвором великого діаметра, а з нижньої сторони тієї ж мембрани центрально і жорстко закріпленим центральним концентратором стаканного типу з отворами та круговим пустотним концентратором прямокутного поперечного перерізу з отвором, до дна якого аналогічно закріплений пустотний концентратор стаканного типу з центральним отвором, з верхньої сторони дна якого закріплений додатковий, меншого розміру, пустотний концентратор стаканного типу з отворами, а з нижньої його сторони - півкульовий концентратор з центральним отвором, при цьому всі отвори концентраторів, крім центральних отворів дна концентратора і півкульового концентраторів, розміщені в крайніх нижніх зонах. Загальними для прототипу і ультразвукової установки для безреагентного знезараження води є вертикально установлена на амортизаторах герметична ємність, яка забезпечена горизонтально розміщеною мембраною з магнітострикційним перетворювачем, концентраторами ультразвукових коливань та запірно-роздавальною арматурою. Конструктивне рішення виконання ультразвукової установки для безреагентного знезараження води забезпечує ряд переваг і суттєвих відмінностей у порівнянні з відомими аналогами і прототипом, основними з яких є: 1. Частково нове сполучення ознак, що свідчить про наявність суттєвих відмінностей: ємність забезпечена кришкою і днищем, при цьому нижня частина, заявлюваного технічного рішення, з циліндричної форми переходить в лійкоподібну, а горизонтальна мембрана з верхньої сторони забезпечена магнітострикційним перетворювачем і, на відміну від прототипу, пустотним конусним концентратором та додатковим горизонтальним розміщеним циліндричним концентратором. 2. Введення нових ознак, що теж свідчить про наявність суттєвих відмінностей: пустотний конусний концентратор ультразвукових коливань; додатковий горизонтально установлений циліндричний концентратор з центральним отвором великого діаметра; кругові пустотні концентратори прямокутного перерізу; півкульовий пустотний концентратор з центральним отвором. 3. Заміна частини ознак новими, що теж указує на наявність суттєвих відмінностей: концентратор стаканного типу з отворами замінений на концентратор круговий з прямокутним поперечним розрізом; останній концентратор стаканного типу найменшого діаметра з центральним отвором замінений на півкульовий пустотний концентратор з аналогічним отвором; вертикальна ємність з нижньою лійкоподібною її частиною замінена на циліндричну ємність; концентратори стаканного типу, жорстке кріплення яких забезпечується по ребрах відкритої частини з дном повернутим вниз замінено на аналогічні концентратори, центрально розміщені в круговому або стаканному концентраторі і повернуті дном догори з отворами у їх краях відкритої частини, повернутої вниз. 4. Згідно з пп. 1, 2 і 3 конструктивне рішення ультразвукової установки для безреагентного знезараження води забезпечує наявність нових взаємоположень ознак та нових типів зв'язків і взаємодій між ознаками. На кресленні приведена ультразвукова установка для безреагентного знезараження води в поперечному перерізі. 2 UA 80743 U 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 60 Ультразвукова установка для безреагентного знезараження води містить вертикально установлену циліндричну ємність 1 з днищем 2, розміщеним на амортизаторах 3, забезпеченим центральним вихідним патрубком 4 з пробковим краном 5 та кришкою 6 з центральним вхідним патрубком 7, обладнаним пробковим краном 8, під якою, між круговими герметизуючими і амортизуючими прокладками 9 і 10, горизонтально установлена мембрана 11 з отворами 12 по периферії та отворами 13 по контуру жорстко і центрально закріпленого з її верхньої сторони магнітострикційного перетворювача 14 і аналогічно закріпленою з тої ж сторони великою основою пустотного конусного концентратора 15, перекритого зверху додатковим горизонтально установленим концентратором 16 стаканного типу з центральним отвором 17 великого діаметра, а з нижньої сторони тієї ж мембрани 11 центрально і жорстко закріпленим центральним концентратором 18 стаканного типу з отворами 19 та круговим пустотним концентратором 20 прямокутного поперечного перерізу з отворами 21, до дна 22 якого аналогічно закріплений пустотний концентратор 23 стаканного типу з центральним отвором 24, з верхньої сторони дна 25 якого закріплений додатковий, меншого розміру, пустотний концентратор 26 стаканного типу з отворами 27, а з нижньої його сторони - півкульовий концентратор 28 з центральним отвором 29, при цьому всі отвори концентраторів, крім центральних отворів 24 і 29, дна концентратора 25 і півкульового пустотного концентратора 28, розміщені в крайніх нижніх зонах. Ультразвукова установка для безреагентного знезараження води працює таким чином. При закритому пробковому крані 5, ввімкненому високочастотному генераторові (не показаний) магнітострикційного перетворювача 14 і відкритому пробковому крані 8 по вхідному патрубку 7 в ємність 1 подають воду для її безреагентного знезараження шляхом диспергування біологічних, органічних і неорганічних складових до багатократного збільшення їх питомої поверхні в процесі потужної дії кавітаційних явищ, які виникають при наявності ультразвукового поля в турбулентному русі води. При цьому в ній знищуються віруси і бактерії, змінюються ДНК мікроорганізмів, що перешкоджає їх подальшому розмноженню і життєдіяльності. Одночасно має місце також безреагентне знезараження води дією ультрафіолетових променів, які мають бактерицидні властивості і є складовою частиною ультразвукового випромінювання. При надходженні на корпус магнітострикційного перетворювача 14 через отвір 17 додаткового горизонтального концентратора 16 вода піддається дії ультразвукового поля цього концентратора, охолоджує корпус магнітостриктора 14, піддається дії ультразвукових полів, випромінюваних його сторонами, внутрішньою стороною пустотного конусного концентратора 15 та верхньою стороною мембрани 11. В результаті дії ультразвукових полів на воду в її турбулентних потоках виникають явища кавітації, які є потужними деструкторами вірусів, бактерій і мікроорганізмів та активними змішувачами продуктів руйнування з водою. Дію кавітації доповнюють удари і співудари цих зруйнованих частинок, їх тертя та механічна ерозія. Через отвори 13, які діють як циліндричні концентратори і гідродинамічні випромінювачі, посилюючи цим самим дію ультразвукових полів і кавітації, вода надходить в простір між нижньою стороною мембрани 11, верхньою і внутрішніми сторонами кругового пустотного концентратора 20 прямокутного поперечного розтину та зовнішньою поверхнею центрального концентратора 18, піддається дії випромінюваних ними ультразвукових полів і через отвори 19 заповнює простір між внутрішніми поверхнями цього ж концентратора та центрального концентратора стаканного типу 18, сприймаючи ультразвукові поля, випромінювані цими поверхнями, а далі, через отвори 21 надходить на зовнішню поверхню додаткового пустотного концентратора 26 стаканного типу, піддається дії випромінюваних ним ультразвукових полів та полів зовнішньої сторони кругового пустотного концентратора 20 і полів випромінювальних внутрішніми поверхнями пустотного концентратора 23 і його дна 25. Через отвір 24, який діє аналогічно отворам 13, вода надходить в півкульовий пустотний концентратор 28 і піддається ультразвуковому сфокусованому полю, випромінюваному внутрішньою поверхнею півкульового концентратора 28 і через отвір 29, який теж діє аналогічно отворам 13, вода поступово заповнює ємність знизу вверх, піддаючись ультразвуковій дії полів випромінювальних зовнішніми поверхнями півкульового пустотного концентратора 28, пустотного концентратора стаканного типу 23, кругового пустотного концентратора 20 та пустотного конусного концентратора, чим забезпечується дія кавітації у всьому об'ємі ємності 1. Після заповнення ємності 1 до рівня верхньої грані пустотного конусного концентратора 15 частково або повністю відкривають пробковий кран 5 і по вихідному патрубку 4 видаляють знезаражену воду для її подальшого використання, а установка продовжує працювати у безперервному режимі. При цьому пробкові крани 5 і 8 виконують роль регуляторів заданого 3 UA 80743 U 5 рівня води в ємності і об'ємів видалення знезараженої води і подачі в ємність води для її безреагентного знезараження. Після закінчення роботи установку промивають аналогічним чином, після чого вимикають генератор (не показаний) магнітострикційного перетворювача 14. При відновленні роботи процеси повторюються. ФОРМУЛА КОРИСНОЇ МОДЕЛІ 10 15 20 25 Ультразвукова установка для безреагентного знезараження води, що містить вертикально установлену на амортизаторах герметичну ємність, яка забезпечена горизонтально розміщеною мембраною з магнітострикційним перетворювачем, концентраторами ультразвукових коливань та запірно-роздавальною арматурою, яка відрізняється тим, що вона містить вертикально установлену циліндричну ємність з днищем, розміщеним на амортизаторах, забезпеченим центральним вихідним патрубком з пробковим краном та кришкою з центральним вхідним патрубком, обладнаним пробковим краном, під якою, між круговими герметизуючими і амортизуючими прокладками, горизонтально установлена мембрана з отворами по периферії та отворами по контуру жорстко і центрально закріпленого з її верхньої сторони магнітострикційного перетворювача і аналогічно закріпленого з тієї ж сторони великою основою пустотного конусного концентратора, перекритого зверху додатковим горизонтально установленим концентратором стаканного типу з центральним отвором великого діаметра, а з нижньої сторони тієї ж мембрани центрально і жорстко закріпленим центральним концентратором стаканного типу з отворами та круговим пустотним концентратором прямокутного поперечного перерізу з отворами, до дна якого аналогічно закріплений пустотний концентратор стаканного типу з центральним отвором, з верхньої сторони дна якого закріплений додатковий, меншого розміру, пустотний концентратор стаканного типу з отворами, а з нижньої його сторони - півкульовий концентратор з центральним отвором, при цьому всі отвори концентраторів, крім центральних отворів, дна концентратора і півкульового пустотного концентратора, розміщені в крайніх нижніх зонах. 4 UA 80743 U 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 5