УСТАНОВКА ДЛЯ ОБЕЗЗАРАЖИВАНИЯ ВОДЫ ЭЛЕКТРИЧЕСКИМИ РАЗРЯДАМИ Российский патент 2005 года по МПК C02F1/48 C02F103/02 

Изобретение относится к области обработки и обеззараживания питьевой и сточной воды периодическими импульсными разрядами и может быть использовано в учреждениях коммунального хозяйства, а также других отраслях, где требуется обеззараживание воды.

Известна установка для обеззараживания воды электрическими разрядами, содержащая преобразующий блок, подключенный к источнику питания, и генератор импульсов, подключенный к электродам, находящимся в камере с обеззараживаемой водой, US 340120.

Недостатком этого устройства является необходимость контроля и постоянного поддержания требуемого расстояния между высоковольтным и заземленным электродами в процессе их износа. Это практически осуществляется путем замены электродов, поскольку каких-либо средств регулировки этого расстояния устройство не содержит.

Эти же недостатки присущи установке по патенту US 5464513, которая содержит генератор импульсов, включающий импульсный трансформатор, обеспечивающий на выходе напряжение от 10 до 50 кВ, подключенный к электродам. В этой установке также не предусмотрено средство для регулировки расстояния между высоковольтным и заземленным электродами.

Известна также установка для обеззараживания воды электрическими разрядами, содержащая преобразующий блок, соединенный своим входом с источником питания, генератор импульсов, содержащий высоковольтный импульсный трансформатор, первичная обмотка которого соединена с выходом преобразующего блока, а вторичная обмотка подключена к высоковольтному и заземленному электродам, находящимся в камере с обеззараживаемой водой; кроме того, установка имеет дополнительные генераторы импульсов, дополнительные высоковольтные и заземленные электроды и блок синхронизации одновременного пробоя межэлектродного пространства, SU 861332.

Данное техническое решение, принятое за прототип настоящего изобретения, должно обеспечивать снижение удельного расхода электроэнергии за счет увеличения объема обеззараживаемой воды, обрабатываемой от одного источника питания, так как в камере с обеззараживаемой водой размещено несколько пар электродов, питающихся от нескольких генераторов высоковольтных импульсов. В описании устройства прототипа отмечается, что высоковольтные электроды снабжены устройством для автоматического и синхронного регулирования расстояния между ними; при этом отмечается, что 2r<R≤3,46 r, где R - расстояние между одноименно заряженными электродами, r - предельное расстояние, на котором обеспечивается обеззараживание воды при работе одной пары электродов.

Недостатком данного технического решения, как и всех описанных выше аналогов, является отсутствие регулировки расстояния между высоковольтным и заземленным электродами, что обусловливает необходимость постоянного поддержания требуемого значения этого расстояния; это осуществляется путем периодической замены изношенных электродов, что обусловливает ограниченность ресурса непрерывной работы установки и снижение ее производительности. Следует отметить, что по мере работы установки разрядный промежуток между высоковольтным и заземленным электродами постоянно увеличивается; соответственно, меняется характер разряда и возникают пропуски тока. А это приводит к тому, что через камеру протекает необработанная разрядом вода.

В основу настоящего изобретения положено решение задачи обеспечения длительной непрерывной работы установки, повышения ее эффективности и производительности, упрощения эксплуатации.

Согласно изобретению эта задача решается за счет того, что установка для обеззараживания воды электрическими разрядами, содержащая соединенный своим входом с источником питания преобразующий блок, а также блок генерации высоковольтных импульсов, содержащий высоковольтный импульсный трансформатор, первичная обмотка которого соединена в выходом преобразующего блока, высоковольтный и заземленный электроды, установленные в корпусе камеры с обеззараживаемой водой, к которым подключена вторичная обмотка высоковольтного импульсного трансформатора, дополнительно снабжена средством для регулирования расстояния между высоковольтным и заземленным электродами, которое включает привод для перемещения заземленного электрода и блок управления этим приводом, выход которого соединен с приводом, а также два датчика тока, первый из которых сопряжен с первичной обмоткой, а второй со вторичной обмоткой высоковольтного импульсного трансформатора, при этом первый датчик тока соединен с первым и вторым, а второй датчик тока с третьим и четвертым входами блока управления.

Заявителем не выявлены источники, содержащие информацию о технических решениях, идентичных настоящему изобретению, что позволяет сделать вывод о его соответствии критерию «новизна».

Реализация отличительных признаков изобретения обеспечивает важное новое свойство объекта, которое состоит в том, что осуществляется автоматическая подача высоковольтного электрода с переменной скоростью, зависящей от величины его износа. При этом следует отметить, что непрерывная подача электрода с постоянной скоростью не обеспечила бы стабилизацию разрядного промежутка, так как величина износа высоковольтного электрода зависит от многих факторов, в частности от свойств очищаемой воды, скорости ее движения, материала электрода. Таким образом, во время работы установки скорость износа электрода постоянно меняется, и, соответственно, необходимо осуществлять его подачу с переменной, зависящей от изменения величины износа скоростью. При этом обеспечивается стабилизация разрядного промежутка в функции разрядного тока, что обусловливает значительное увеличение ресурса непрерывной работы (до 2000 часов); осуществляется эффективное обеззараживающее воздействие на весь объем воды, проходящей через камеру; так как разряд имеет стабильный характер, пропуски тока практически исключаются.

Заявителем не обнаружены какие-либо источники информации, содержащие сведения о влиянии заявленных отличительных признаков на достигаемый вследствие их реализации технический результат. Это, по мнению заявителя, свидетельствует о соответствии данного технического решения критерию «изобретательский уровень».

Сущность изобретения поясняется чертежами:

фиг.1 - блок-схема устройства;

фиг.2 - кинематическая схема.

Установка для обеззараживания воды электрическими разрядами содержит преобразующий блок 1. Этот блок включает токоограничивающий дроссель 2, двухтактный выпрямитель 3 переменного напряжения, трансформатор 4 регулировки величины заряда накопителя; на вход преобразующего блока 1 подается напряжение от источника тока, в частности от сети переменного тока. Блок 5 генерации высоковольтных импульсов содержит высоковольтный импульсный трансформатор 6, первичная обмотка которого соединена с выходом блока 1; в цепь первичной обмотки включены анодный токоограничивающий дроссель 7 и конденсатор 8 - накопитель энергии. Параллельно первичной обмотке трансформатора 6 подключен силовой токовый ключ - тиристор 9. В корпусе камеры 10 с обеззараживаемой водой находится высоковольтный электрод 11 и заземленный электрод 12. Установка имеет средство для регулирования расстояния между электродами 11 и 12, которое включает привод 13 для перемещения электрода 12, блок 14 управления этим приводом и датчики 15 и 16 тока.

В качестве привода в конкретном примере использован шаговый двигатель ДШР 60-0,16-1,8 УХЛЧ с блоком управления типа БУШ-5-1 (ТУ-ИТАЕ 654675.002).

Выход блока 14 соединен с приводом 13. Датчик 15 тока сопряжен с первичной обмоткой высоковольтного импульсного трансформатора 6, а датчик 16 тока - с его вторичной обмоткой; датчик 15 соединен с первым и вторым входами блока 14, а датчик 16 - с третьим и четвертым входами блока 14.

Установка работает следующим образом. Напряжение 220 В от питающей сети подается на двухтактный выпрямитель 3, токоограничивающий дроссель 2 и трансформатор 4. Преобразованное в блоке 1 напряжение поступает на вход блока 5 и заряжает конденсатор 8. Затем включают силовой токовый ключ - тиристор 9 и замыкают контур, содержащий конденсатор 8, первичную обмотку трансформатора 6, дроссель 7 и тиристор 9. В первичной обмотке трансформатора 6 возникает электрический ток, при этом сигнал о протекании тока подается датчиком 15 тока на блок 14 управления. Во вторичной обмотке трансформатора 6 индуцируется импульсное напряжение 30-100 кВ, которое подается на электроды 11 и 12 и вызывает электрический разряд в камере 10. Протекание электрического тока во вторичной обмотке трансформатора 6 фиксируется датчиком 16 тока, сигнал от которого подается на блок 14 управления. Под действием периодически возникающих электрических разрядов происходит обеззараживание воды, протекающей в камере 10. Энергия импульса составляет 0,1-3,0 Дж, длительность разряда 1-30 мкс. При разрушении части заземленного электрода 12 увеличивается расстояние между электродами 11 и 12 и наступает момент, когда разряд не происходит или имеет место тлеющий разряд без образования электрической дуги. В случае, когда в контуре вторичной обмотки трансформатора 6 не протекает ток, сигнал от датчика 10 не поступает в блок 14 управления; в случае тлеющего разряда в блок 14 поступает сигнал, величина которого существенно меньше сигнала, поступающего в блок 14 при дуговом разряде. В блоке 14 происходит сравнение величины поступающего сигнала с номинальным значением, соответствующим дуговому разряду. Если в результате такого сравнения констатируется отклонение величины поступающего сигнала от номинального значения, от блока 14 подается сигнал на привод 13, который осуществляет подачу электрода 12; эта подача осуществляется до восстановления требуемого расстояния между электродами 11 и 12 и, соответственно, дуговых разрядов в камере 10. При этом восстанавливается значение сигнала датчика 16, и блок 14 прекращает подачу команды к приводу 13 и дальнейшую подачу электрода 12. Таким образом, осуществляется автоматическое регулирование расстояния между электродами в камере, где происходит обеззараживание воды; обеспечивается длительная непрерывная работа установки, практически полностью исключается протекание через камеру необработанной разрядом воды; упрощается эксплуатация установки, поскольку не требуется постоянная замена расходуемого электрода.

Для реализации установки использовано обычное несложное промышленное оборудование, что обусловливает соответствие изобретения критерию «промышленная применимость».

Изобретение относится к обработке и обеззараживанию питьевой и сточной воды периодическими импульсными разрядами и может быть использовано в учреждениях коммунального хозяйства, а также других отраслях. Установка содержит соединенный с источником питания преобразующий блок, блок генерации высоковольтных импульсов, содержащий высоковольтный импульсный трансформатор, первичная обмотка которого соединена с выходом преобразующего блока, высоковольтный и заземленный электроды, установленные в корпусе камеры с обеззараживаемой водой, к которым подключена вторичная обмотка высоковольтного импульсного трансформатора. Установка снабжена средством регулирования расстояния между высоковольтным и заземленным электродами, которое включает привод для перемещения заземленного электрода и блок управления этим приводом, а также два датчика тока, первый из которых сопряжен с первичной обмоткой, а второй со вторичной обмоткой высоковольтного импульсного трансформатора. Технический результат состоит в обеспечении длительной непрерывной работы установки, повышении ее эффективности и производительности, упрощении эксплуатации. 2 ил.

Установка для обеззараживания воды электрическими разрядами, содержащая соединенный своим входом с источником питания преобразующий блок, а также блок генерации высоковольтных импульсов, содержащий высоковольтный импульсный трансформатор, первичная обмотка которого соединена с выходом преобразующего блока, высоковольтный и заземленный электроды, установленные в корпусе камеры с обеззараживаемой водой, к которым подключена вторичная обмотка высоковольтного импульсного трансформатора, отличающаяся тем, что снабжена средством для регулирования расстояния между высоковольтным и заземленным электродами, которое включает привод для перемещения заземленного электрода и блок управления этим приводом, выход которого соединен с приводом, а также два датчика тока, первый из которых сопряжен с первичной обмоткой, а второй со вторичной обмоткой высоковольтного импульсного трансформатора, при этом первый датчик тока соединен с первым и вторым, а второй датчик тока с третьим и четвертым входами блока управления.