ДЕЗИНТЕГРАТОРНОЕ УСТРОЙСТВО Российский патент 2000 года по МПК C12M1/33 

Изобретение относится к технике дезинтеграции микроорганизмов в локальных системах отопления зданий и сооружений.

Известен дезинтегратор, содержащий корпус со всасывающим и нагнетательными патрубками, ротор с чередующимися продольными выступами и впадинами, взаимодействующими через кольцевой канал с выступами и впадинами кольца корпуса /патент РФ N 2086641, кл. C 12 M 1/33, C 02 F 3/00, 1993/, недостатком которого является низкая степень диссипации напоров в тепловую энергию при трансформации скоростного в статический и наоборот, что снижает эффективность работы устройства в системах локального теплоснабжения зданий и сооружений.

Цель изобретения достигается тем, что выступы и впадины взаимодействующих элементов кольца корпуса и ротора выполнены треугольной формы с вертикальными и наклонными стенками, причем наклон впадины ротора выполнен в направлении его вращения, а впадины кольца корпуса в противоположном, а вертикальные стенки впадин выполнены с дополнительными продольными впадинами, а нагнетательный патрубок корпуса снабжен улиткообразной вставкой, раструб которой примыкает к нагнетательному патрубку, а суженная часть улитки выполнена с патрубком отвода, перпендикулярным плоскости улитки, и во внутренней полости его смонтирована плоская спираль.

Впадины ротора увеличивают скорость вращения воды сопоставимыми со скоростью его вращения, т.е. повышают скоростной напор, а впадины кольца корпуса повышают степень торможения воды, а соответственно степень трансформации перехода скоростного напора в статический. Дополнительные впадины вертикальных стенок основных впадин создают условия образования кавитационных полостей для гидродинамической ударной дезинтеграции микроорганизмов, находящихся в воде, в т.ч. железобактерий. Улиткообразная вставка увеличивает продолжительность нахождения воды в кольцевом канале между кольцом корпуса и ротором, а соответственно трансформации напоров и перехода части напоров в тепловую энергию, т.е. нагрев воды.

На фиг. 1 показан продольный разрез устройства; на фиг. 2 - разрез А-А улиткообразной вставки; на фиг. 3 - узел I на фиг. 1; на фиг. 4 - схема системы отопления с применением дезинтеграторного устройства.

Дезинтеграторное устройство, содержащее корпус 1 со всасывающим 2 и нагнетательным 3 патрубками, ротор 4 с чередующимися продольными выступами 5 и впадинами 6, взаимодействующими через кольцевой канал 7 с выступами 8 и впадинами 9 кольца 10 корпуса 1. Выступы 8 и впадины 9 взаимодействующих элементов кольца 10 корпуса 1 и выступы 5 и впадины 6 ротора 4 выполнены треугольной формы с вертикальными и наклонными стенками, причем наклон впадин 6 ротора 4 выполнен в направлении его вращения, а впадины 9 кольца 10 корпуса 1 в противоположном, причем вертикальные стенки впадин 6 и 9 выполнены с дополнительными продольными впадинами 11, а нагнетательный патрубок 3 корпуса 1 снабжен улиткообразной вставкой 12, раструб 13 которой примыкает к нагнетательному патрубку 3, а суженная часть 14 улиткообразной вставки 12 выполнена с патрубком 15 отвода, перпендикулярным плоскости улиткообразной вставки, и во внутренней полости его смонтирована спираль 16. Система отопления включает теплообменники 17, запорную арматуру 18, обратный клапан 19 и реле температуры 20, взаимодействующее с электродвигателем 21 привода ротора 4.

Дезинтеграторное устройство 22 в системе отопления работает следующим образом.

При вращении электродвигателя 21 дезинтеграторного устройства 22 ротор 4 перемещает воду от всасывающего патрубка 2 к нагнетательному 3. При вращении ротора 4 под действием центробежной силы вода выбрасывается в кольцевой канал 7 и заполняет впадины 9 кольца 10 корпуса 1 с переходом скоростного напора в статический. При опорожнении впадин 6 они заполняются новыми порциями воды, но с более высоким напором в сравнении с предыдущей впадиной 6. Таким образом при перемещении воды от патрубка 2 к патрубку 3 статическое давление возрастает многократно. Выполнение впадин 6 и 9 треугольной формы для ротора 4 способствует повышению скоростного напора, а для кольца 10 корпуса 1 - повышению статистического за счет торможения перемещения воды. При выбросе воды из впадин 6 в дополнительных впадинах 11 возникает вакуум за счет опорожнения. При низких давлениях из воды выделяются пузырьки пара, которые схлопываются при охлаждении новыми порциями воды, поступающей из впадин 9 кольца корпуса 1, имеющего более низкую температуру в сравнении с температурой ротора 4. Пар в пузырьках конденсируется, причем объем конденсата в тысячу раз меньше объема пара, из которого он образовывался, и воде образуются полости низкого давления, которые заполняются водой с гидравлическими ударами. Центрами конденсации являются микроорганизмы, в том числе железобактерии. Гидравлические удары разрушают оболочки микроорганизмов, т. е. осуществляется дезинтеграция. При многократных переходах скоростного давления в статическое часть энергии трансформации напоров переходит в тепловую с повышением температуры воды. Для повышения эффекта диссипации энергии и нагрева воды на выходе из нагнетательного патрубка 3 установлена улиткообразная вставка 12, обеспечивающая торможение перемещения воды в кольцевом канале 7 и повышение продолжительности обработки и нагрева воды. Одновременно во вставке за счет изменения эпюры скоростей по ее сечению возникает внутреннее трение между молекулами воды, повышающее ее температуру. Для повышения градиента скоростей патрубок 15 снабжен плоской спиралью, повышающей скорости перемещения воды в пристенной области патрубка 15. Гидравлические удары в кольцевом канале и во впадинах 6 и 9, дезинтегрируя микроорганизмы, устраняют биологическое обрастание живого сечения трубопроводов системы отопления и внутренние поверхности теплообменников 17, что снижает гидравлические сопротивления системы, а соответственно расход энергии на циркуляцию воды. Устранение биообрастания теплообменников 17 повышает коэффициенты теплопередачи от воды к воздуху помещений объекта отопления. Устранение железобактерий сокращает до минимума коррозию системы, т.е. повышается эксплуатационный ресурс системы. При повышении температуры воздуха в помещениях выше комфортных условий происходит отключение от реле температуры 20 электродвигателя 21 дезинтеграторного устройства 22.

Переход от обогрева зданий и сооружений с использованием тепла ТЭЦ на локальный нагрев от дезинтеграторного устройства позволяет поддерживать температуру воздуха в помещениях в зависимости от погодных условий, сокращая до минимума расход энергии на отопление с созданием комфортных условий в помещениях. Исключается нагрев наружного воздуха теплотрассам ТЭЦ, устранение эксплуатационных расходов на их содержание.

Устройство содержит корпус с всасывающим и нагнетательным патрубками. В корпусе размещен ротор с чередующимися продольными выступами и впадинами, взаимодействующими через кольцевой канал выступами и впадинами кольца корпуса. Выступы и впадины кольца корпуса и ротора выполнены треугольной формы с вертикальными и наклонными стенками. Наклон впадин ротора выполнен в направлении его вращения, а наклон впадин кольца корпуса - в противоположном. Вертикальные стенки впадин ротора и кольца корпуса имеют дополнительные продольные впадины, создающие условия образования кавитационных полостей для гидродинамической ударной дезинтеграции микроорганизмов. Устройство обеспечивает дезинтеграцию микроорганизмов, что устраняет биологическое обрастание стенок трубопроводов системы отопления, использующей нагретую в результате кавитации воду. 4 ил.

Дезинтеграторное устройство, содержащее корпус с всасывающим и нагнетательным патрубками, ротор с чередующимися продольными выступами и впадинами, взаимодействующими через кольцевой канал с выступами и впадинами кольца корпуса, отличающееся тем, что выступы и впадины ротора и кольца корпуса выполнены треугольной формы, а вертикальные стенки впадин выполнены с дополнительными продольными впадинами, причем наклон впадин ротора выполнен в направлении его вращения, а наклон впадин на кольце корпуса - в противоположном, при этом нагнетательный патрубок корпуса сообщен с раструбом улиткообразной вставки, к суженной части которой перпендикулярно плоскости вставки присоединен патрубок отвода, во внутренней полости которого смонтирована плоская спираль.