УСТРОЙСТВО ДЛЯ ОБРАБОТКИ ВОДЫ Российский патент 1997 года по МПК C02F1/78 C01B13/11 

Изобретение относится к средствам для обработки воды посредством озонирования.

Известно устройство для обработки воды, содержащее магистраль подачи воды, в которой установлен инжектор, корпус которого и патрубок подачи жидкости сообщены с выходами источника высоковольтного напряжения [1] При подаче напряжения на корпус и патрубок осуществляется выработка озона, который смешивается с поступающей водой.

Однако в данном случае эффективность устройства крайне мала, поскольку полностью отсутствует дозировка озона, возможно замыкание высоковольтного источника при попадании между корпусом и патрубком воды и имеется возможность выноса заряда, что делает данную установку малопригодной к применению.

Также известно устройство для озонирования воды, содержащее магистраль подачи воды, обводную линию, а также генератор озона, электрически связанный с источником тока и сообщенный через обратный клапан с инжектором, установленным в обводной линии и узел регулирования подачи воды с дополнительным фильтром [2] Устройство позволяет озонировать жидкость или переключать магистраль подачи для пропускания воды непосредственно потребителю.

Однако при работе генератора озона часть воды может попадать в основную магистраль, в которой смешивается с основным потоком, после чего поток разделяется и идет к потребителю и к генератору озона. Это приводит к недостаточному растворению озона в жидкости, а также к потере части озона на пути от инжектора до основной магистрали. При этом не обеспечивается управление работой генератора озона в зависимости от динамических характеристик работы инжектора.

Наиболее близким к заявленному является устройство для обработки воды, содержащее магистраль подачи жидкости, в которой установлены запорный экран и переключающий узел с возможностью сообщения посредством последнего упомянутой магистрали со сливным патрубком или с начальным участком отводной магистрали, в которой расположен фильтр механической очистки которая далее сообщена с активным соплом инжектора, пассивное сопло которого посредством вакуумной линии с установленным в ней обратным клапаном сообщено с выходом озонатора, а выход инжектора сообщен с выходным патрубком, реле давления, исполнительный элемент которого включен в цепь питания озонатора [3]
Устройство позволяет управлять работой озонатора в зависимости от напора в линии подачи жидкости. Однако, одним из существенных недостатков в данном случае является то, что сигнал управления работой озонатора формируется не от степени разряжения в вакуумной линии и, следовательно, от поступления озона в пассивное сопло инжектора, что при отказе в работе обратного клапана, забивки пассивного сопла инжектора или обрыве вакуумной линии ведет к холостой работе генератора озона. Недостатком также является то, что при недостаточной герметичности обратного клапана и динамических колебаниях напора жидкости в отводной магистрали возможно ее попадание на электроды разрядника генератора озона, что приведет к короткому замыканию и выходу из строя этого узла. Другим недостатком является загрязнение участка магистрали подачи воды находящегося за отводной линией непрошедшей очистку и обработку озоном воды при переключении этой магистрали обратно с отводной линии и коррозионное действие озона на этот и соседний с ним участки.

Технической задачей, решаемой данным изобретением, является повышение эффективности работы устройства, повышение надежности работы, а также расширение его функциональных возможностей.

Данная задача решается тем, что устройство снабжено буферной емкостью, установленной в вакуумной линии между выходом озонатора и обратным клапаном, а также турбулизатором потока, установленным на выходе инжектора, реле давления выполнено в виде вакуумного реле, чувствительный элемент которого сообщен с вакуумной линией на участке между выходом озонатора и буферной емкостью или с самой буферной емкостью, а турбулизатор потока выполнен в виде спирального трубопровода, сечение которого через заданные интервалы имеет щелевидную форму, причем предыдущее щелевое сечение развернуто относительно последующего на 90^o.

А также тем, что чувствительный элемент вакуумного реле сообщен с вакуумной линией посредством отводного участка и тем, что оно снабжено блоком химической и/или сорбционной очистки воды, сообщенным с выходным патрубком.

При этом устройство снабжено узлом отвода жидкости, установленным после выхода инжектора и узлом отвода озоновоздушной смеси, установленного в вакуумной линии.

Поиск, проведенный по патентной и технической литературе, показал, что заявленная совокупность неизвестна, т.е. она соответствует условию патентоспособности изобретения "новизна".

Поскольку устройство выполнено из известных узлов, то оно соответствует условию "промышленная применимость".

А так как в результате использования устройства решается поставленная задача, причем путем, неочевидным для среднего уровня специалиста в данной области, что соответствует условию патентоспособности "изобретательский уровень".

На фиг. 1 представлена блок-схема устройства; на фиг. 2 разрез турбулизатора, на фиг. 3 разрез А-А фиг. 2.

Устройство содержит магистраль 1 подачи жидкости, в которой установлен запорный клапан 2 и переключающий узел 3, который позволяет переключать магистраль 1 либо на начальный участок отводной магистрали 4, либо на сливной патрубок 5. В отводной магистрали установлен инжектор 6, а перед ним фильтр механической очистки 7. Вода подается к активному соплу инжектора 6, а его пассивное сопло сообщено с вакуумной линией 8, в которой установлен обратный клапан 9 и буферная емкость 10. Отводной участок 11 вакуумной линии 8 сообщен с чувствительным элементом вакуумного реле 12, исполнительный элемент которого, например контакты, включен в цепь питания 13, имеющую предохранитель 14, узел блокировки 15 работы генератора озона 16 с индикатором тока 17 высоковольтной части. Выход генератора озона посредством вакуумной линии 18 сообщен с буферной емкостью 10. Выход инжектора 6 сообщен с выходным патрубком 19, на котором может быть установлен блок химической и сорбционной очистки 20. Турбулизатор 21 установлен после выхода инжектора 6 и представляет собой спиральный трубопровод. Узел отвода озоновоздушной смеси 22 установлен в вакуумной линии 8 и может располагаться, в частности, между буферной емкостью 10 и входом в пассивное сопло инжектора 6. Узел отвода жидкости 23 располагается после выхода инжектора 6, например, перед турбулизатором 21, но может располагаться и после него. Емкости 24 могут использоваться для сбора отработанной воды, как после удаления из нее излишков озона, так и при переизбытке озона в воде, что необходимо в ряде случаев для обработки пищевых и сельскохозяйственных продуктов. Емкости 24 сообщены с выходом либо узла отвода жидкости, либо с выходным патрубком 19. Выход узла отвода озоновоздушной смеси 22 сообщен с емкостью 25, которая может, например, герметически закрываться, а узел 22 может быть выполнен в виде средства для подачи озона в емкость 25 и возвращения его обратно в вакуумную линию 8, но может быть выполнен как узел отвода части озоновоздушной смеси, поступающей по линии 8 в емкость 25.

Устройство работает следующим образом.

При открытии крана 2 вода по магистрали 1 попадает на переключающий узел 3 и может быть направлена непосредственно в сливной патрубок 5 или на начальный участок отводной магистрали 4 и далее, пройдя фильтр механической очистки 7, где очищается от механических примесей (взвесей) и поступает в активное сопло инжектора 6. После достижения необходимого уровня разряжения на входе в пассивное сопло инжектора 6, которое соответствует требуемым динамическим параметрам подаваемой в инжектор 6 воды, в вакуумной линии также устанавливается заданный уровень разряжения, который будет стабилизироваться посредством вакуумной емкости 10, "сглаживающей" все пиковые изменения данного давления. Вакуумное реле 12 посредством своего чувствительного элемента отрабатывает заданный уровень пониженного давления и при снижении давления до установленного уровня, т.е. при выходе инжектора 6 на заданный рабочий режим, исполнительные элементы реле 12 включаются, что приводит к подключению озонатора 16 к цепи питания 13, которая может представлять собой сетевое питание или специализированное, в том случае, если озонатор 16 выполнен в виде только высоковольтного блока и устройство должно запитываться от отдельного источника питания. Озонатор 16 включается и индикатор 17 свидетельствует о его работе и исправности. Предохранитель 14 и узел блокировки 15 необходимы для защиты от короткого замыкания в цепи питания или от возрастания тока выше допустимого уровня, в данном случае такого рода защиты и блокировки имеются у большинства электроприборов. Озонатор 16 после его подключения к цепи питания начинает вырабатывать озон, в частном случае это может быть барьерный озонатор или любой другой. Вследствие разряжения, создаваемого в вакуумной линии, в том числе в вакуумной линии 18, за счет того, что она сообщена с буферной емкостью 10 озон от озонатора 16 поступает сначала в емкость 10, а затем, пройдя обратный клапан 9 пассивное сопло инжектора 6, где происходит его смешение с поступающим потоком воды в выходном сопле эжектора 6. По сливному патрубку 19 вода, насыщенная озоном, подается в турбулизатор 21, который позволяет вследствие своей спиральной формы эффективно осуществить перемешивание воды, причем щелеобразная форма 26 при расположении соседних щелей 26 перпендикулярно друг другу позволяет осуществить перемешивание наиболее эффективно. После такого рода обработке вода может поступать непосредственно к потребителю или в блок химической и/или сорбционной очистки 20, в нем осуществляется выделение образовавшейся в воде в результате озонирования нерастворимых соединений или соединений, которые можно легко удалить посредством сорбентов, в частном случае блок 20 может содержать активированный уголь или цеолит, что позволяет не только удалять из воды избыток озона, но и эффективно осуществлять фильтрацию полученных солей и соединений, в другом случае блок 20 может быть выполнен в виде ионнообменника, что также позволяет выделить из обработанной воды нежелательные соли, соединения и примеси. В случае необходимости узел 23 позволяет отвести перенасыщенную озоном воду в емкость 24, которую можно затем использовать для эффективной обработки сельхозпродуктов. При необходимости обработки продуктов или соединений озоновоздушной смесью выделение этой смеси осуществляется узлом 22, что позволяет в емкости 25 осуществлять обработку. При этом узлы 22 и 23 могут осуществлять обработку сорбентов, которые используются затем в блоке 20. Следует отметить, что характеристика работы (подачи) инжектора 6 аппроксимируется степенной функцией в выбранном диапазоне производительности, в свою очередь в данном диапазоне сопротивления турбулизатора 21 можно за счет его конструкции, указанной выше, сделать таким, что оно будет представлять функцию, обратную соответствующей функции инжектора 6, т.е. в значительном диапазоне производительности возможна реализация пропорциональной зависимости поступления озоновоздушной смеси от расхода воды, этим возможно обеспечить постоянство концентрации озона в обрабатываемой воде. Более того, наличие узла 22 позволяет задавать любой вид такого соотношения между расходом воды и озона, в частности, задавать любой коэффициент пропорциональности.

Использование данного устройства позволяет существенно повысить качество обработки воды, осуществить надежный контроль подачи озоновоздушной смеси в инжектор и расширить эксплуатационные технические показатели устройства, в том числе, за счет высокоэффективного управления процессом подачи озона в воду и их смешения.

Использование: средства для обработки воды посредством озонирования. Сущность изобретения: устройство включает подводящую магистраль, в которой установлен переключающий узел с возможностью подачи воды в сливной патрубок и в отводную магистраль. В последней установлены фильтр механической очистки, инжектор и блок химической и/или сорбционной очистки. К пассивному соплу инжектора подключена вакуумная линия, сообщенная с выходом озонатора. В вакуумной линии расположена буферная емкость и чувствительный элемент вакуумного реле, исполнительный элемент которого включен в цепь питания озонатора. На выходе инжектора расположен турбулизатор, сечение которого через заданные интервалы имеет щелевидную форму и предыдущее сечение развернуто относительно последующего на 90^o. 4 з. п. ф-лы, 3 ил.

1. Устройство для обработки воды, содержащее магистраль подачи жидкости, в которой установлены запорный кран и переключающий узел с возможностью сообщения посредством последнего магистрали со сливным патрубком или с начальным участком отводной магистрали, в которой расположен фильтр механической очистки и которая сообщена с активным соплом инжектора, пассивное сопло которого посредством вакуумной линии с установленным в ней обратным клапаном сообщено с выходом озонатора, а выход инжектора сообщен с выходным патрубком, реле давления, исполнительный элемент которого включен в цепь питания озонатора, отличающееся тем, что оно снабжено буферной емкостью, установленной в вакуумной линии между выходом озонатора и обратным клапаном, а также турбулизатором потока, установленным на выходе инжектора, причем реле давления выполнено в виде вакуумного реле, чувствительный элемент которого сообщен с вакуумной линией на участке между выходом озонатора и буферной емкостью или с самой буферной емкостью, а турбулизатор потока выполнен в виде спирального трубопровода, сечение которого через заданные интервалы имеет щелевидную форму, причем предыдущее щелевое сечение развернуто относительно последующего на угол в 90^o. 2. Устройство по п. 1, отличающееся тем, что чувствительный элемент вакуумного реле сообщен с вакуумной линией или с буферной емкостью посредством отводного участка. 3. Устройство по п. 1, отличающееся тем, что оно снабжено блоком химической и/или сорбционной очистки воды, сообщенным с выходным патрубком. 4. Устройство по п. 1, отличающееся тем, что оно снабжено узлом отвода жидкости, установленным после выхода инжектора. 5. Устройство по п. 1, отличающееся тем, что оно снабжено узлом отвода озоновоздушной смеси, установленного в вакуумной линии.