УСТРОЙСТВО ДЛЯ ОБЕЗЗАРАЖИВАНИЯ ВОДЫ Российский патент 2003 года по МПК C02F1/34 C02F1/34 C02F101/00 C02F103/04 

Изобретение относится к устройствам для обеззараживания питьевой воды и отстоя сточных вод и может быть использовано в коммунальном и сельском хозяйствах, а также пищевой и других отраслях промышленности.

Известно устройство для обеззараживания воды типа трубы Вентури (кавитационный генератор), содержащий конфузор - передняя часть, сужающаяся по течению потока, горловину - узкая часть, диффузор - расширяющаяся концевая часть [1].

Недостатками данного устройства являются:
1. Кавитационный слой образуется в диффузионной части трубы по бокам от сплошной струи жидкости, движущейся вдоль оси трубы. В жидкости, движущейся вдоль оси диффузора, кавитация отсутствует, и следовательно, эффективность обеззараживания снижается из-за "проскока" патогенных микроорганизмов и яиц гельминтов.

2. Температура обеззараживаемой воды должна быть постоянной. При изменении температуры воды, например уменьшении температуры, ее необходимо подогревать.

Известно устройство для обеззараживания воды, включающее конфузор, горловину, диффузор, профилированную иглу, установленную в его центральной части и закрепленную в шайбе с окнами с наружной стороны с возможностью ее перемещения вдоль диффузора, при этом шайба размещена в муфте. Кроме того, диффузор снабжен съемной насадкой, изготовленной из антиэрозионного материала, а площадь поперечного сечения больше площади поперечного сечения диффузора [2] (ПРОТОТИП).

Недостатком такого устройства является использование его для обеззараживания сточных вод при постоянной температуре, а при уменьшении температуры сточной воды перед устройством снижаются надежность работы устройства и его экономичность.

Задача, на решение которой направлено предлагаемое изобретение, заключается в повышении экономичности, надежности эксплуатации устройства и расширении области его применения (обеззараживания сточных вод, воды для хозяйственно-питьевого водоснабжения, на водопроводных станциях и для повторного обеззараживания воды непосредственно перед подачей ее потребителям из-за возможности повторного бактериального загрязнения в изношенной распределительной водопроводной сети).

Поставленная задача достигается тем, что в устройстве для обеззараживания воды, содержащем конфузор, горловину, диффузор, профилированную иглу, установленную в его центральной части, устройство содержит тройник, а профильная игла содержит турбину с лопатками, игла имеет возможность совершать вращательное движение, турбина установлена в камере тройника, левая часть тройника соединена с наружной частью диффузора, правая часть закрыта уплотнением со сквозным отверстием в центральной части для прохода профилированной иглы и установки подшипников, нижняя часть служит для отвода воды, профилированная игла соединена с помощью муфты с электродвигателем, использующим переменный или постоянный ток.

Других технических решений, известных из уровня техники, авторами обнаружено не было. Таким образом, наше техническое решение соответствует критерию "НОВОЕ".

Известны: устройство для обеззараживания воды типа трубы Вентури (кавитационный генератор), содержащий конфузор - передняя часть, сужающаяся по течению потока, горловину - средняя часть, диффузор - расширяющаяся концевая часть [1]. Известно также устройство для обеззараживания воды, включающее конфузор, горловину, диффузор, профилированную иглу, установленную в его центральной части и закрепленную в шайбе с окнами, муфту, установленную на диффузоре с наружной стороны с возможностью ее перемещения вдоль диффузора, при этом шайба размещена в муфте, кроме того, диффузор снабжен съемной насадкой, изготовленной из антиэрозионного материала, а площадь поперечного сечения больше площади поперечного сечения диффузора [2].

Однако использование совокупности отличительных признаков для повышения экономичности, надежности эксплуатации устройства и расширения области его применения (обеззараживания сточных вод, воды для хозяйственно-питьевого водоснабжения на водопроводных станциях и повторного обеззараживания воды непосредственно перед подачей ее потребителям из-за возможности повторного бактериального загрязнения в изношенной распределительной водопроводной сети) авторами обнаружено не было. Таким образом, можно сделать вывод, что изобретение имеет изобретательский уровень.

Изобретение промышленно применимо, так как может быть использовано на водопроводных и канализационных станциях, а также непосредственно перед подачей воды хозяйственно-питьевого назначения в жилые и промышленные здания.

На чертеже схематично изображено устройство для обеззараживания воды, продольный разрез.

Устройство для обеззараживания воды содержит конфузор 1, горловину 2, диффузор 3. В центральной части устройства (вдоль его оси) установлена профилированная игла 4 с возможностью совершать вращательное движение.

Игла 4 имеет турбину 5, состоящую из лопаток 6, установленных на профильной игле 4.

Устройство содержит тройник 7. Левая часть тройника 7 соединена с наружной частью периферии диффузора 3, правая часть тройника 7 закрыта уплотнением 8 со сквозным отверстием 9 для прохода профилированной иглы 4 и установки подшипников 10, а нижняя часть тройника 7 для отвода обеззараженной воды. Профилированная игла 4 соединена с электродвигателем 11 при помощи соединительной муфты 12. Турбина 5 расположена в камере 13 тройника 7. Тройник 7 в правой, левой и нижней частях имеет резьбы 14. Конфузор имеет резьбу 14 для установки на трубопроводе обрабатываемой воды.

На горловине 2 и камере 13 тройника 7 установлены вакуумметры 15. Соединительная муфта 12 имеет прокладки 16 (толщина прокладок 16 может меняться), и для соединения профилированной иглы 4 с валом электродвигателя 11 используются болты 17.

Положение электродвигателя 11 фиксируется в отверстиях (пазах) 18 при помощи болтов 19.

Устройство для обеззараживания воды работает следующим образом. Исходная вода под давлением подводится к устройству. Конфузор 1 плавно сужает поток воды, а диффузор 3 плавно расширяет его. В горловине 2 скорость воды увеличивается, и абсолютное давление падает, то есть создается разрежение или вакуум.

В горловине 2 начинается кавитация, представляющая собой область местного кипения жидкости, и последующая конденсация паров. В диффузоре 3 происходит плавное увеличение давления в потоке воды и начинается конденсация пузырьков пара, происходящая со значительной скоростью. В момент завершения конденсации (схлопывания пузырька) возникают местные удары, то есть значительные повышения давления в отдельных точках воды. При этом оболочки бактерий, вирусов, яиц гельминтов и других патогенных микроорганизмов разрушаются, и они гибнут, то есть происходит обеззараживание воды.

Изменяя положение профильной иглы 4 при помощи толщины прокладок 16, установленных в соединительной муфте 12, или положением электродвигателя 11 в направляющих отверстиях (пазах) 18, изменяется площадь поперечного сечения в горловине 2.

При уменьшении площади поперечного сечения в горловине 2 скорость потока увеличивается, а следовательно, и падение абсолютного давления без изменения давления исходной воды перед устройством. При значительном изменении температуры воды (температура воды поверхностных источников зависит от сезона года, а температура сточных вод бывает постоянной) включают электродвигатель 11. При вращении лопаток 6 турбины 5 увеличивается скорость потока в горловине 2, что позволяет увеличить падение абсолютного давления, то есть создать более глубокий вакуум, без изменения давления и подогрева исходной воды перед устройством.

Установка двигателя 11 постоянного тока позволяет изменять частоту вращения турбины 5 с лопатками 6, что позволяет регулировать величину падения абсолютного давления в горловине 2 устройства за счет изменения скорости потока.

Начало кавитации в устройстве и ее изменение определяется при помощи вакууметров 15.

Изобретение позволяет повысить экономичность, надежность эксплуатации устройства и расширить область ее применения (уменьшить расход, например, хлора, озона для обеззараживания сточных вод, воды для хозяйственно-питьевого водоснабжения на водопроводных станциях и для повторного обеззараживания воды без реагентов непосредственно перед подачей ее потребителям из-за возможности повторного бактериального загрязнения в изношенной, распределительной водопроводной сети), чем устройства, описанные в [1, 2].

Источники информации
1. Информационный листок 213-89 "Способ обеззараживания сточных вод в кавитационном поле" - Челябинский межотраслевой территориальный ЦНТИ, 1989.

2. Патент Российской Федерации 2049072, МКИ 6 C 02 F 1/34, 1995, Бюл. 33.

Изобретение относится к устройствам для обеззараживания питьевой воды и отстоя сточных вод и может быть использовано в коммунальном и сельском хозяйствах, а также пищевой и других отраслях промышленности. Устройство для обеззараживания воды содержит конфузор 1, горловину 2, диффузор 3, профильную иглу 4, снабжено тройником 7, а на профильной игле 4 установлена турбина 5, состоящая из лопаток 6, причем профилированная игла 4 установлена с возможностью совершать вращательное движение, при этом турбина 5 расположена в камере 13 тройника 7, левая часть тройника 7 соединена с наружной частью периферии диффузора 3, правая часть закрыта уплотнением 8 со сквозным отверстием 9 в центральной части для прохода профилированной иглы 4 и установки подшипников 10, а нижняя часть служит для отвода воды. Кроме того, профилированная игла 4 соединена при помощи соединительной муфты 12 с электродвигателем 11, использующим переменный или постоянный ток. Технический результат: повышение экономичности, надежности эксплуатации и расширение области применения устройства. 1 з.п. ф-лы, 1 ил.

1. Устройство для обеззараживания воды, содержащее конфузор, горловину, диффузор, профилированную иглу, установленную в его центральной части с возможностью ее перемещения вдоль диффузора, отличающееся тем, что устройство содержит тройник, а профильная игла снабжена турбиной, состоящей из лопаток, установленных на профильной игле, причем игла имеет возможность совершать вращательное движение, при этом турбина расположена в камере тройника, левая часть тройника соединена с наружной частью периферии диффузора, правая часть закрыта уплотнением со сквозным отверстием в центральной части для прохода профилированной иглы и установки подшипников, а нижняя часть служит для отвода воды. 2. Устройство по п.1, отличающееся тем, что профилированная игла соединена при помощи соединительной муфты с электродвигателем, использующим переменный или постоянный ток.