установка для импульсной обработки воды

Формула изобретения

Установка для импульсной обработки воды, содержащая источник импульсных сигналов, соединенный выходом с элементом воздействия на элемент с водой, а элемент с водой представляет собой диэлектрическую трубку, отличающаяся тем, что в качестве источника импульсных сигналов использован генератор наносекундных несинусоидальных электромагнитных импульсов мощностью более 1 МВт и длительностью менее 1 нс, элементом воздействия на воду служат два металлических коаксиальных цилиндра, а диэлектрическая трубка с водой представляет собой спираль, намотанную на внутренний металлический цилиндр, при этом каждый из цилиндров соединен с одним из выходов генератора.

Описание изобретения к патенту

Изобретение относится к средствам обработки водосодержащих сред и может использоваться для очистки загрязненных, в т.ч. радиоактивных вод.

Известны способ очистки жидких углеводородов от серы и установка для его осуществления (патент РФ № 2235114, МПК C10G 32/02, В03С 1/005, заявл. 14.04.2003, опубл. 27.08.2004 г.).

Установка содержит емкость для обработки жидких углеводородов (элемент с жидкой средой), источник электромагнитных импульсов в виде генератора однополярных импульсов мощностью 1 МВт, длительностью менее 1 нс и частотой повторения не менее 1 кГц, элемент воздействия с излучателем, размещенным внутри емкости для обработки вдоль ее продольной оси и выполненным в виде длинного металлического стержня, обвитого цилиндрической спиралью, при этом устройство подогрева представляет собой установленный между системой подвода и входом емкости для обработки регулируемый теплообменник, соединенный с емкостью для обработки через насос, а система отвода жидких углеводородов из емкости соединена с отстойником обработанных жидких углеводородов.

Недостатками известного способа и установки являются малая производительность и сложность реализации обработки жидких углеводородов в непрерывном режиме, так как в конце каждого цикла очистки необходим период отстаивания обработанных углеводородов.

Известна установка (патент РФ № 2301252, МПК C10G 32/02, з. 09.07.05, oп. 20.06.07).

Известная установка для очистки жидких углеводородов от серы содержит элемент с жидкой средой в виде емкости для обработки жидких углеводородов с системами их подвода и отвода, источник электромагнитных импульсов в виде генератора однополярных импульсов мощностью 1 МВт, длительностью менее 1 нс и частотой повторения не менее 1 кГц, элемент воздействия - излучатель, выполненный в виде длинного металлического стержня.

Недостаток известной установки заключается в том, что для устойчивой работы форсунок требуется высокая степень очистки жидкости от примесей.

Наиболее близкой по технической сущности к заявляемому техническому решению является установка для обработки воды, представленная в п. США № 8382992 (з. № US 2010/0193359) и выбранная в качестве прототипа.

Известная установка содержит низкочастотный генератор периодических электрических импульсов, представляющий собой емкостной узел напряжением около 90 вольт, который создает электрическое поле с переменными электрическими импульсами, длительностью несколько микросекунд и током около 3, 3 ампер с постоянной частотой 5 кГц. Выход емкостного узла связан с анодом устройства обработки, который выполнен в виде металлического стержня или трубы, размещенной в центре изолированного катода - металлической трубы.

Это поле воздействует на расположенные в пластиковом корпусе два электрически связанных между собой и расположенных коаксиально электрода. Внутри изолированного сверху катода в его центре размещен анод в виде металлического стержня или металлической трубы, при этом катод занимает примерно треть пространства, а анод длиннее катода. Имеется схема управления, выполненная на микроконтроллере.

Устройство обработки имеет неметаллический корпус (из ПВХ) и обрабатываемый поток воды течет снаружи изолированного катода - между пластиковым корпусом и катодом.

Недостаток - сложная система управления, недостаточная эффективность обработки из-за малой мощности: (90 вольт × 3 ампера = 270 Вт). Кроме того, при такой обработке происходит взаимодействие водного раствора с электродом и его растворение, что приводит к изменению химического состава воды.

Техническая задача изобретения направлена на повышение эффективности обработки воды.

Поставленная задача решается тем, что в установке для импульсной обработки воды, содержащей источник импульсных сигналов, соединенный выходом с элементом воздействия на элемент с водой, а элемент с водой представляет собой диэлектрическую трубку, СОГЛАСНО ИЗОБРЕТЕНИЮ, в качестве источника импульсных сигналов использован генератор наносекундных несинусоидальных электромагнитных импульсов мощностью более 1МВт, и длительностью менее 1 нс, элементом воздействия на воду служат два металлических коаксиальных цилиндра, а диэлектрическая трубка с водой представляет собой спираль, намотанную на внутренний металлический цилиндр, при этом каждый из цилиндров соединен с одним из выходов генератора.

Использование в качестве источника импульсных сигналов очень коротких импульсов большой мощности в совокупности с выполнением диэлектрической трубки с водой в виде гибкой спирали, намотанной на внутренний электропроводящий цилиндр, помещенный внутрь электропроводящего цилиндра большего диаметра, обеспечивает достижение заданного результата - повышения эффективности обработки за счет большой мощности излучения и исключения непосредственного взаимодействия воды с электродом.

Высокая эффективность воздействия объясняется радиолизом - процессами, происходящими в водосодержащей среде под действием электромагнитного излучения.

В итоге в обрабатываемой среде, где образуются химические вещества, содержащие кислород и водород (Н⁺, ОН^-, Н₂, Н₂О₂), резко увеличивается концентрация гидратированных электронов, обладающих значительным окислительно-восстановительным потенциалом (примерно - 2,77 В) и повышающих реакционную способность аквакомплекса, каковым является обрабатываемая водосодержащая среда.

Активация в процессе обработки водосодержащей среды заключается в изменении ее физико-химических свойств, которые можно контролировать через ряд параметров обрабатываемой водосодержащей среды, поэтому контроль в течение процесса таких параметров водосодержащей среды, как ее рН, электропроводность и диэлектрическая проницаемость, дает возможность уточнить время окончания процесса обработки с гарантией получения стабильных заданных свойств.

Достигаемый технический результат - повышение эффективности обработки.

Заявляемая установка обладает новизной в сравнении с прототипом, отличаясь от него такими существенными признаками, как использование в качестве источника импульсных сигналов генератора наносекундных несинусоидальных электромагнитных импульсов мощностью более 1МВт, и длительностью менее 1 нс, использованием в качестве элемента воздействия на воду двух металлических коаксиальных цилиндров, а диэлектрическая трубка с водой представляет собой спираль, намотанную на внутренний металлический цилиндр, при этом каждый из цилиндров соединен с одним из выходов генератора, обеспечивающими в совокупности достижение заданного результата.

Заявителю неизвестны технические решения, обладающие указанными отличительными признаками, обеспечивающим в совокупности достижение указанного результата, поэтому он считает, что заявляемая установка соответствует критерию «изобретательский уровень».

Заявляемая установка может найти широкое применение в химической промышленности, а потому соответствует критерию «промышленная применимость».

Изобретение иллюстрируется чертежом, где приведена функциональная схема установки.

Установка для импульсной обработки воды содержит последовательно соединенные генератор 1 импульсов, элемент 2 воздействия на жидкость, представляющий собой два проводящих коаксиальных цилиндра 3 и 4, а также спиральный элемент 5 с жидкостью, намотанный на внутренний цилиндр 3. Спиральный элемент 5 представляет собой диэлектрическую трубку, в который с помощью насоса 6 подается обрабатываемая жидкость. Каждый из цилиндров 3 и 4 элемента 2 представляет собой электрод и соединен с выводами генератора, выполненными в виде кабеля в оплетке: внутренний цилиндр 3 с центральной жилой кабеля, а внешний с его оплеткой.

В качестве генератора наносекундных несинусоидальных мощных импульсов может быть использован, в частности, генератор, описанный в п. РФ № 2004064 по кл. Н03К 3/33, з. 05.06.91, oп. 30.11.93 «Формирователь наносекундных импульсов». Генератор излучает импульсы мощностью более 1 МВт, длительностью менее 1 нс и частотой повторения не менее 1 кГц.

При включении генератора 1 между цилиндрами 3 и 4 возникает мощное электромагнитное поле, которое воздействует на протекающую по спирали 5 жидкость.

При протекании жидкости по спиральной трубке 5 увеличивается время ее обработки в электромагнитном поле между цилиндрами 3 и 4, что повышает эффективность обработки.

В сравнении с прототипом заявляемая установка является более эффективной при весьма простой конструкции.