Изобретение содержит способ, охарактеризованный одним независимым пунктом формулы, и устройство, охарактеризованное одним независимым пунктом формулы.
Изобретение относится к очистным сооружениям, в частности обеспечивающим возвращение в природу экологически чистой воды.
В качестве аналогов изобретения могут быть рассмотрены следующие изобретения:
DE 2816925 A (Krauss-Maffeiag) 31.10.79, В 01 D 17/10;
DD 252599 A (VE BKW "Erich Weinert" Deuben) 23.12.87, C 02 F 1/40;
JP 61-41241 В (Коге гидзюцу инте) 13.09.86, B 01 D 17/038;
SU 1604393 A1 (Государственный научно-исследовательский и проектный институт нефтяной и газовой промышленности) 07.11.90, 01 D 17/00;
SU 759455 A (Всесоюзный проектно-изыскательский и научно-исследовательский институт Гидропроект им. С.Я. Жука - Бакинское отделение) 05.09.80, C 02 F 1/00;
SU 1789795 A (Институт технической механики АН УССР) 23.01.93, F 15 D 1/00.
В качестве аналога (прототипа), наиболее близкого к заявляемому изобретению, можно выделить изобретение "Способ очистки жидкости от примесей", указанный первым в списке аналогов (DE 2816925 A, кл. В 01 D 17/10, 31.10.79 г).
Характерным существенным признаком перечисленных аналогов и заявляемого изобретения является наличие потока газа или жидкости в форме винтового вихря.
Заявляемое изобретение направлено на решение задачи очистки сточных промышленных вод или других жидкостей от твердых частиц и растворенных химических соединений, а также опреснения грунтовой и морской воды с последующей переработкой отделенных фракций при незначительных затратах электрической энергии и непрерывности процесса очистки с минимальным гидравлическим сопротивлением.
Предлагается способ очистки жидкости от примесей с использованием постоянного гидравлического потока в виде винтового вихря и энергии магнитного поля для разделения ионных компонентов раствора. Винтовой вихрь обеспечивает работу центробежных сил, действующих на твердые частицы, и работу сил Лоренца, действующих на ионные компоненты в магнитном поле и разделяющих поток жидкости на кислотную, гидрооксидную и нейтральную (опресненную) фракции.
К существенным отличительным признакам способа можно отнести следующие фрагменты действия:
обеспечивают поток жидкости в форме винтовых вихрей с помощью винтовых каналов на внутренней поверхности трубопровода, в которых образуются первичные винтовые вихри, возбуждающие вращательное движение ядра потока в поперечном сечении последнего;
отводят твердые частицы с частью жидкости через перфорированную поверхность трубопровода за счет действия центробежных сил на вращающиеся вместе с потоком твердые частицы;
пропускают очищенную от твердых примесей жидкость по конфузорной части трубопровода, оснащенной внутренними пристеночными винтовыми каналами и увеличивающей как поступательную, так и вращательную составляющие скорости, через магнитное поле, которое создается соленоидом, навитым на наружной поверхности конической трубы, и имеет направление вектора магнитной индукции, параллельное (или близкое к параллельному) оси потока;
разделяют поток на кислотную, гидрооксидную и нейтральную (опресненную) фракции за счет сил Лоренца, которые действуют на ионы растворенных солей при формировании потока в форме винтового вихря;
отводят разделенные фракции через соответствующие каналы трубопровода, выполненного по схеме "труба в трубе", с тремя жесткими стенками;
повторяют неоднократно очистку полученной опресненной фракции жидкости по аналогичным циклам в последовательно расположенных очистных отсеках трубопровода.
К существенным отличительным признакам устройства очистного отсека можно отнести следующие особенности конструктивного исполнения:
очистной отсек представляет часть основного трубопровода с отводами фракций с твердыми частицами, кислотной, гидрооксидной и нейтральной (основной);
очистной отсек состоит из последовательно расположенных частей - первая по направлению потока выполнена в виде цилиндрической перфорированной трубы с внутренними пристеночными винтовыми каналами, образованными лопатками, загнутыми в торцевом сечении трубы по направлению вихря, и помещена в трубу-коллектор для отвода фракции потока, содержащей твердые частицы; вторая часть отсека представляет собой конфузорную трубу, оснащенную аналогичными винтовыми каналами переменного сечения и увеличивающую как поступательную, так и вращательную составляющие скорости потока, на наружной поверхности которого имеется соленоид, создающий магнитное поле, через которое проходит поток жидкости, при этом происходит разделение потока за счет сил Лоренца на кислотную, гидрооксидную и нейтральную фракции; третья часть отсека, предназначенная для отвода разделенных фракций жидкости, выполнена по схеме "труба в трубе" с тремя жесткими стенками, образующих три независимых канала.
Возможность осуществления изобретения рассматривается на схеме устройства, объясняющего способ очистки жидкости от твердых примесей и растворенных в ней солей. Схема устройства (см. чертеж) представляет эскизный вариант конструкции очистного отсека трубопровода. Очистной отсек является элементом проточной части трубопровода и обеспечивает непрерывность процесса очистки жидкости.
Жидкость, в частном случае вода, поступает в цилиндрическую перфорированную трубу 1 с внутренними пристеночными винтовыми каналами, образованными винтовыми лопатками 6, загнутыми в торцевом сечении трубы в направлении вихря. На чертеже показаны схемы формирования первичных вихрей в каждом винтовом канале и возбуждения винтового вихря в центральном потоке жидкости; там же представлена качественная картина распределения скорости потока в торцевом сечении трубы. За счет центробежных сил, действующих на твердые частицы, вращающиеся вместе с жидкостью, происходит радиальное перемещение и выход частиц из основного потока через отверстия перфорированной стенки трубы. Частицы собираются в камере, ограниченной перфорированной трубой 1 и трубой-коллектором 2, и отводятся с частью потока из основного трубопровода.
Поток жидкости, очищенный от твердых примесей, в форме винтового вихря поступает в конфузорную трубу 3, оснащенную винтовыми каналами переменного сечения. Конусность трубы 3 и конусность винтовых каналов позволяют увеличить не только поступательную составляющую скорости потока, но и вращательную составляющую, что является одним из необходимых условий для разделения потока на кислотную и гидрооксидную фракции. Вторым условием этого разделения является создание магнитного поля внутри потока жидкости с вектором магнитной индукции, перпендикулярным вектору скорости вращательного движения. Магнитное поле создается соленоидом 4, расположенным на наружной поверхности конфузора. Механизм разделения потока в магнитном поле за счет действия на заряженные ионы растворенных солей сил Лоренца показан на чертеже.
Созданные в результате электромагнитного разделения потока кислотная, гидрооксидная и нейтральная фракции отводятся каждая по своему каналу. Отводные каналы 5 образованы тремя жесткими стенками, расположенными по схеме "труба в трубе". Центральный и периферийный каналы отводят кислотную и гидрооксидную фракции потока в зависимости от направления магнитного поля, а средний канал, с наибольшей площадью поперечного сечения, служит для отвода нейтральной (очищенной и опресненной) фракции жидкости и подачи ее на следующий подобный очистной отсек. Загрязненные, а на самом деле обогащенные химическими элементами фракции потока поступают на вторичную переработку.
Изобретение относится к очистным сооружениям, обеспечивающим, в частности, очистку и опреснение промышленной и морской воды до экологически чистого уровня от твердых частиц и растворенных в ней химических соединений с последующей переработкой отделенных фракций при минимальных затратах электрической энергии. Способ очистки основан на создании потока жидкости в форме винтового вихря как течения, необходимого для отделения твердых частиц и последующего разделения ионных компонентов раствора в магнитном поле под действием сил Лоренца. Очистной отсек трубопровода содержит перфорированную трубу с винтовыми каналами, помещенную в трубу-коллектор для сбора и отвода твердых частиц. Труба соединена с конфузорной трубой и имеет винтовые лопатки. Конфузорная труба выполнена с винтовыми каналами и имеет соленоид на наружной поверхности. Технический результат состоит в разделении потока на кислотную, гидрооксидную и нейтральную фракции. 2 c.п. ф-лы, 1 ил.
ЛЕНТА ТАКЕЛАЖНАЯ И СПОСОБ ЕЕ ИЗГОТОВЛЕНИЯ | 2023 |
|
RU2816925C1 |
БЕТОННАЯ СМЕСЬ | 0 |
|
SU252599A1 |
Установка для добычи, предварительного обезвоживания нефти и утилизации воды | 1988 |
|
SU1604393A1 |
Устройство для сортировки каменного угля | 1921 |
|
SU61A1 |
SU 759455 А, 05.09.80 | |||
Способ для генерирования вихревых колец и устройство для его осуществления | 1991 |
|
SU1789795A1 |
Авторы
Даты
1999-12-10—Публикация
1998-05-13—Подача