УСТРОЙСТВО ДЛЯ ОЧИСТКИ ВОДЫ И НЕЙТРАЛИЗАЦИИ НАКИПИ В БОЙЛЕРАХ И ПЛАСТИНЧАТЫХ ТЕПЛООБМЕННИКАХ Российский патент 2004 года по МПК C02F1/48 C02F103/02 

Изобретение относится к обработке воды, конкретно к устройствам для очистки воды от взвешенных в ней примесей и предотвращения образования накипи в тепловых системах, например в бойлерах и пластинчатых теплообменниках.

Известно устройство для очистки воды и предотвращения образования накипи в бойлерах и пластинчатых теплообменниках (RU 13620, кл. В 03 С 5/02, 1998), содержащее блок очистки воды и нейтрализации накипи, установленный в корпусе с патрубками подвода и отвода воды. При этом блок очистки воды и нейтрализации накипи выполнены соответственно в виде электростатической системы осаждения взвешенных в воде частиц и энергетического активатора воды, выполненных в виде системы электродов, соединенных с источником напряжения.

Недостатком известного устройства является относительно невысокое качество очистки воды от взвешенных в ней примесей.

Указанный недостаток устранен в устройстве для очистки воды и предотвращения образования накипи в бойлерах и пластинчатых теплообменниках (RU 9219, кл. С 02 F 1/28, 1997), содержащем блоки очистки воды и нейтрализации накипи, установленные в корпусе с патрубками подвода и отвода воды. При этом блоки очистки воды и нейтрализации накипи выполнены соответственно в виде сорбционного фильтра, задерживающего взвешенные в воде нерастворимые частицы, и химического сорбционного активатора, преобразующего растворимые в воде примеси солей Са и Mg в легкоподвижный шлам, не прикипающий к поверхности нагрева.

Недостатком известного устройства является быстрое забивание пор сорбционных фильтров примесями и, как следствие, быстрое снижение проходного их сечения (увеличение сопротивления) и необходимость частой разборки устройства для замены или промывки его сорбционных фильтров с увеличенным сопротивлением.

Известно устройство для очистки воды и нейтрализации накипи в тепловых системах (SU 614028 А, кл. С 02 F 1/48, 1978), содержащее блок очистки воды, включающий устройство закручивания воды и устройство осаждения примесей, и блок нейтрализации накипи, выполненный в виде ферромагнита, установленного параллельно плоскости вращения воды в корпусе устройства.

Недостатком известного устройства является недостаточная степень нейтрализация накипи.

В основу настоящего изобретения поставлена задача создания устройства для очистки воды и нейтрализации накипи в тепловых системах, конструкция которого позволяет повысить степень активации жидкости, проходящей через фильтр, и тем самым повысить степень нейтрализации накипи в трубопроводах, установленных после устройства очистки воды.

Решение поставленной задачи достигается тем, что в устройстве для очистки воды и нейтрализации накипи в тепловых системах, содержащем блок очистки воды, включающий устройство закручивания воды, устройство осаждения примесей, и блок нейтрализации накипи, установленный параллельно плоскости вращения воды в корпусе устройства, согласно изобретению блок нейтрализации накипи выполнен в виде набора поляризованных пьезокерамических колец и пластин, установленных параллельно друг другу.

При этом устройство закручивания воды выполнено в виде плоской спирали, закрепленной в нижней части корпуса, а устройство осаждения примесей - в виде системы коаксиально установленных труб с чередующимися верхними и нижними заглушками межтрубного пространства соседних труб. Входы коаксиально установленных труб снабжены скосами в направлении, противоположном направлению вращения воды в межтрубном пространстве. Блок нейтрализации накипи выполнен в виде набора поляризованных пьезокерамических колец и пластин, установленных в съемном корпусе параллельно друг другу и плоскости вращения воды в корпусе устройства над выводным патрубком.

Выполнение устройства закручивания воды блока очистки воды в виде плоской спирали, закрепленной в нижней части корпуса, а устройства осаждения примесей - в виде системы коаксиально установленных труб с чередующимися верхними и нижними заглушками межтрубного пространства соседних труб позволяет создать встречные восходящие и нисходящие потоки вращающейся воды в межтрубных переходах, обеспечивающих ускоренное осаждение взвешенных в воде нерастворимых частиц в нижней части корпуса под спиралью. Такая конструкция блока очистки воды позволяет снизить зависимость проходного сечения последнего от времени его эксплуатации. При снабжении его днища кранами для слива осадочного отстоя практически обеспечивается независимость проходного сечения блока очистки от времени его эксплуатации и без разборки последнего. Снабжение входов коаксиальных труб скосами в направлении, противоположном направлению вращения воды в межтрубном пространстве, позволяет направить вращающиеся потоки и тем самым увеличить скорость потоков жидкости, и, как следствие, увеличить кинетическую энергию жидкости и степень энергетического взаимодействия молекул последней с электростатическим полем блока нейтрализации накипи.

Выполнение блока нейтрализации накипи в виде набора поляризованных пьезокерамических колец и пластин, установленных параллельно плоскости вращения воды в корпусе над выходным патрубком, позволяет создать мощное неоднородное электростатическое поле и тем самым повысить степень активации молекул вращающейся очищенной жидкости и, как следствие, - повысить степень нейтрализации вредного влияние катионов кальция Са²⁺ и магния Mg²⁺, ответственных за прикипание растворимых солей воды к поверхности нагрева. Отсутствие колец и уменьшение количества пластин меньше 2 не позволяет перевести достаточного количества молекул вращающейся жидкости в неоднородном электростатическом поле поляризованных (заряженных) пьезоэлектрических элементов с низшего энергетического уровня в верхний для нейтрализации вредного влияния катионов кальция Са²⁺ и магния Mg²⁺, а увеличение количества колец больше 10, а пластин больше 50 - нецелесообразно в виду практически полного перевода всех молекул жидкости на верхний энергетический уровень и полной нейтрализации вредного влияния указанных катионов на прикипание растворимых солей к поверхности нагрева труб, установленных на выходе устройства.

Пьезокерамические элементы выполнены в виде колец и пластин различной конфигурации, например круглые, прямоугольные, эллипсоидальные, и зависят от формы корпуса.

В целом введение указанных отличий позволяет повысить степень нейтрализации накипи жидкости и одновременно повысит производительность работы устройства для очистки воды и нейтрализации накипи в системах теплоснабжения.

На фиг. 1 представлен пример конструкции устройства для очистки воды и нейтрализации накипи в тепловых системах; на фиг.2 - пример конструкции блока нейтрализации накипи.

Устройство для очистки воды и нейтрализации накипи содержит корпус 1 с патрубками подвода 2 и отвода 3 воды. В корпусе 1 установлен блок очистки воды, содержащий устройство закручивания воды в виде плоской спирали 4, установленной в нижней части корпуса 1 и блок осаждения примесей, выполненный в виде системы коаксиальных труб 5, 6, 7 с чередующимися верхними 8 и нижними 9 и 10 заглушками межтрубного пространства соседних труб. Входы коаксиально установленных труб снабжены скосами 11 в направлении, противоположном направлению вращения воды в межтрубном пространстве. Требуемое число коаксиальных труб зависит от требуемых производительности устройства и степени очистки воды и может находиться в пределах от единиц до сотен штук в одном корпусе. В верхней части корпуса 1 над патрубком 3 установлен блок 12 нейтрализации накипи воды. Блок 12 выполнен в виде съемного набора поляризованных пьезокерамических колец 13 и пластин 14, установленных параллельно плоскости вращения воды в корпусе 1 устройства над выводным патрубком 3. Блок 12 воды содержит от одной до десяти поляризованных (заряженных) пьезокерамических колец 13 и от двух до пятидесяти поляризованных пьезокерамических пластин 14, установленных в съемном корпусе 15.

В днище корпуса 1 установлены сливные краны 16 для слива осадочного отстоя.

Устройство работает следующим образом. Вода поступает на вход патрубка 2 и попадает в межтрубное пространство между корпусом 1 и коаксиальной трубой 5, опускается вниз и закручивается плоской спиралью 4. Крупные частицы, взвешенные в воде, оседают на днище корпуса 1 в указанном межтрубном пространстве, а более легкие - с потоками восходящей и вращающейся воды поднимаются в следующем межтрубном пространстве (между трубами 5 и 6). Ударяясь о верхнюю заглушку 8, потоки воды резко меняют направление и по межтрубному пространству коаксиальных труб 6 и 7 устремляются вниз навстречу восходящему вращающемуся потоку воды, отраженному от днища 10. При переходе из одного межтрубного пространства в другое жидкость ударяется в скосы 11, установленные навстречу движению воды концов соответствующих коаксиальных труб. В результате этого вода устремляется в межтрубное пространство с повышенной скоростью, что дополнительно повышает энергетическую активацию воды в электростатическом поле пьезокерамических элементов блока 12 нейтрализации накипи. В результате интенсивного перемешивания и осаждения взвешенных в воде частиц нисходящими потоками воды в нижней части корпуса 1 происходит очищение воды от примесей, нерастворимых в воде. Очищенная от взвешенных примесей и вращающаяся в горизонтальной плоскости вода поднимается по трубе 7 и попадает в пространство между верхней заглушкой 8 и блоком 12. В результате энергетического взаимодействия молекул вращающейся воды и растворимых ее составляющих с полем активатора 12 происходит уменьшение концентрации бикарбонатных и карбонатных ионов кальция и магния в воде, приводящее к исключению образования накипи на поверхностях нагрева.

Разработан экспериментальный образец устройства для очистки воды и нейтрализации накипи в бойлерах и пластинчатых теплообменниках. Лабораторные испытания устройства проведены в ТНИЦ "Обработка и утилизация осадка" Академии коммунального хозяйства им. К.Д. Памфилова. Результаты испытаний приведены в таблице.

Из таблицы видно, что предлагаемое устройство позволяет снизить кислотность воды и, как следствие, замедлить окисление трубопроводов в бойлерах и пластинчатых теплообменниках. Снизить коэффициент трения воды и предотвратить образование солевых отложений в трубопроводах.

Изобретение относится к обработке воды, конкретно к устройствам для очистки воды от взвешенных в ней примесей и предотвращения образования накипи в бойлерах и пластинчатых теплообменниках. Устройство содержит блоки очистки воды и нейтрализации накипи, установленные в корпусе с патрубками подвода и отвода воды. Блок очистки воды содержит устройство закручивания воды и устройство осаждения примесей, а блок нейтрализации накипи выполнен в виде набора пьезокерамических колец и пластин. Устройство позволяет снизить кислотность воды и, как следствие, замедлить окисление трубопроводов в бойлерах и пластинчатых теплообменниках, снизить коэффициент трения воды и предотвратить образование солевых отложений в трубопроводах. 5 з.п.ф-лы, 2 ил., 1 табл.

1. Устройство для очистки воды и нейтрализации накипи в бойлерах и пластинчатых теплообменниках, содержащее блок очистки воды, включающий устройство закручивания воды и устройство осаждения примесей, и блок нейтрализации накипи, установленный параллельно плоскости вращения воды в корпусе устройства, отличающееся тем, что блок нейтрализации накипи выполнен в виде набора поляризованных пьезокерамических колец и пластин, установленных параллельно друг другу.2. Устройство по п.1, отличающееся тем, что набор содержит 1-10 поляризованных пьезокерамических колец и 2-50 поляризованных пьезокерамических пластин, установленных в съемном корпусе.3. Устройство по пп.1 и 2, отличающееся тем, что блок нейтрализации накипи установлен в верхней части корпуса над патрубком отвода воды.4. Устройство по п.1, отличающееся тем, что устройство закручивания воды выполнено в виде плоской спирали, закрепленной в нижней части корпуса.5. Устройство по п.1, отличающееся тем, что устройство осаждения примесей выполнено в виде системы коаксиально установленных труб с чередующимися верхними и нижними заглушками межтрубного пространства соседних труб.6. Устройство по п.5, отличающееся тем, что входы коаксиально установленных труб снабжены скосами в направлении, противоположном направлению вращения воды в межтрубном пространстве.