УСТАНОВКА ДЛЯ ОБЕЗЗАРАЖИВАНИЯ ВОДЫ Российский патент 2007 года по МПК C02F1/32 

Изобретение относится к области обеззараживания воды и прозрачных водных растворов.

Для оценки новизны и изобретательского уровня заявленного решения рассмотрим ряд известных технических средств аналогичного назначения.

Известен бактерицидный аппарат для обработки воды, содержащий вертикальную цилиндрическую камеру с патрубками подвода и отвода воды, бактерицидную лампу ультрафиолетового излучения и защитный кварцевый чехол, установленный коаксиально в полости камеры, эжектор и две трубки, одна из которых соединена с атмосферой, а другая для ввода озона соединена с вакуумной полостью эжектора, который установлен внутри камеры и соединен своими диффузором с патрубком отвода воды, см. а.c. СССР №1768520, С 02 Р 1/32.

В описанном аппарате бактерицидная лампа установлена внутри эжектора соосно с ним, а повышение качества очистки воды достигается за счет реализации синергетического эффекта.

Недостаток данного аппарата заключается в том, что проводимая с помощью его обработка воды озоном является более сложной и дорогостоящей, как и используемые в аппарате генератор озона и источник питания.

Известна бактерицидная установка, которая состоит из камеры излучения, пускового устройства и электрической сигнализационно-контрольной системы, см. Справочник по очистке природных и сточных вод. Пааль Л.Л., Кару Я.Я., Мельдер Х.А., Репин Б.Н., М.: Высшая школа, 1994 г.

Источником ультрафиолетовых лучей является ртутно-кварцевая лампа, установленная в кварцевом чехле в центре металлического корпуса. Чехол защищает лампу от контакта с водой, но свободно пропускает ультрафиолетовые лучи. На поверхности корпуса выполнено смотровое отверстие (смотровой глаз), через которое визуально проверяется работа лампы. Корпус имеет входной и выходной патрубки. Для запуска установки камеру заполняют водой и включают бактерицидную лампу. Через 10-15 минут открывают входной и выходной патрубки для поступающей и обработанной воды. Обеззараживание воды происходит во время протекания воды в пространстве между корпусом и чехлом при непосредственном воздействии ультрафиолетовых лучей на микробы.

Наличие в воде вмешанных веществ, поглощающих световое излучение, снижает эффективность обеззараживания. Поэтому необходима постоянная чистка наружной поверхности кварцевого чехла от осаждающегося осадка. Чистка кварцевого чехла производится периодически возвратно-поступательными движениями рукоятки. Кроме того, для большей надежности эксплуатации целесообразно использовать систему световой или звуковой сигнализации, выведенной в помещение дежурной службы. Ультразвуковое излучение действует мгновенно, в то же время излучение не придает воде остаточных бактерицидных свойств, а такжезапаха или привкусов, кроме того, бактерицидная установка не нуждается в реагентах, она компактна, управление ее работой можно легко автоматизировать.

Несмотря на указанные преимущества известная установка для обеззараживания воды обладает недостатками. Она не обеспечивает продолжительного антимикробного действия. так как нет агентов, препятствующих дальнейшему росту микроорганизмов, эффективность обеззараживания воды такой установки невысокая.

Известно устройство для обеззараживания воды, содержащее корпус с проточной камерой, бактерицидную лампу ультрафиолетового излучения, установленную в защитный герметичный чехол из кварцевого стекла, подводящую и отводящую трубки, см. патент РФ №2091319, C 02 F 1/32.

В защитном чехле, размещенном в проточной камере, радиально установлены дополнительные бактерицидные лампы ультрафиолетового излучения. Проточная камера выполнена в вида стакана с центральной конической насадкой, конус которой направлен к месту забора воды и расположенной коаксиально относительно бактерицидных ламп. Наружная поверхность насадки и внутренняя поверхность корпуса выполнены из материала с высокой отражательной способностью.

Недостатком является то, что по своей конструкции устройство сложно и дорогостояще.

Известно устройство для стерилизации жидкостей, содержащее источник ультрафиолетового излучения, выполненный в виде продольно-цилиндрического излучателя, отражатель и фотореактор, см. патент РФ №2071946, C 02 F 1/32. Отражатель выполнен в виде двух секций, первая из которых представляет собой плоский отражательный элемент, а вторая - эллиптический полуцилиндр, причем в фокусной зоне последнего размещены источник ультрафиолетового излучения и фотореактор. Эллиптический полуцилиндр представляет собой вторую секцию отражателя, он образован в результате сечения исходного эллиптического цилиндра продольной плоскостью, ориентированной нормально к плоскости, в которой находится фокусные зоны исходного эллиптического цилиндра, причем плоский отражающий элемент размещен в упомянутой продольной плоскости сечения.

В данном устройстве для стерилизации жидкостей отражатель используется как отражающая поверхность для концентрации лучей источника ультрафиолетового излучения и последующей обработки жидкостей, кроме того, устройство имеет сложную конструкцию и является дорогостоящим.

Известно устройство для стерилизации питьевой воды, состоящее из корпуса, патрона для включения в него ультрафиолетового источника, лампы (УФДЛР-400), параболического рефлектора, предохранительного стекла, светофильтра УФС, через который проходят лучи лампы и усиливают их концентрацию, посеребренной пластины, находящейся непосредственно в потоке питьевой воды, подлежащей стерилизации, см. патент РФ №2073646, С 02 Р 1/32. Посеребренная пластина является электродом электрохимического ионатора серебра. Сущность описанного устройства заключается в том, что за счет применения ультрафиолетовых лучей, сконцентрированных параболическим отражателем на поверхности потока питьевой воды, и применения в потоке посеребренной пластины с созданием на ней силы тока 10 мА обеспечивается обеззараживание воды.

Несмотря на преимущества, которыми обладает данное устройство, заключающиеся в повышении производительности труда, осуществлении замены существующего обеззараживания путем хлорирования воды на предлагаемый, повышении качества обеззараживания питьевой воды и гарантии ее вкусовых качеств, оно обладает рядом недостатков, а именно:

- сложность устройства, приводящая к высокой его стоимости;

- синергетический эффект обеззараживания достигается только при одном значении тока 10 мД, что ограничивает практические возможности использования устройства;

- имеются потери лучистой энергии, что снижает эффективность обеззараживания воды;

- невозможность регулирования выхода количества серебра, обеспечивающего концентрацию воды и регулирование синергетического эффекта.

Известна установка для обеззараживания воды, которая включат корпус с входным и выходным патрубками, бактерицидную лампу и электрод электрохимического ионатора серебра, расположенный в потоке обрабатываемой воды, проходящей через полость корпуса, и подключенный к источнику тока, которая характеризуется тем, что она снабжена датчиками давления, температуры и освещенности, внутренняя поверхность корпуса выполнена полированной, отражающей поток лучистой энергии, бактерицидная лампа заключена в кварцевый чехол и установлена в полости корпуса. Кроме того, ионатор серебра оснащен дополнительными серебряными электродами, установленными в нижней части корпуса под входным патрубком, закрепленным на боковой поверхности корпуса тангенциально, см. заявку на выдачу патента РФ на изобретение №98111985. Один из датчиков температуры размещен на входном патрубке, а второй - в корпусе установки, датчик освещенности установлен у смотрового окна, выполненного на корпусе, а датчик давления размещен в корпусе электрохимического ионатора серебра. Сущность данного технического решения заключается в том, что на обрабатываемую воду воздействуют ультрафиолетовые лучи совместно с электрохимически полученными ионами серебра, в результате чего происходит синергетический эффект и обеспечивается эффективность обеззараживания и консервация воды.

По наибольшему количеству сходных признаков и достигаемому при их использовании результату данное техническое решение выбрано в качества прототипа заявляемого изобретения.

Недостатками прототипа является недостаточная эффективность обработки, обусловленная отсутствием необходимой степени смешивания жидкости внутри установки.

Задачей изобретения является повышение эффективности обеззараживания, обеспечение консервации воды, снижение стоимости оборудования, уменьшение массогабаритных характеристик, повышение надежности работы установки, увеличение сроков замены бактерицидной лампы и экономия энергии.

Сущность изобретения выражается в следующей совокупности существенных признаков, достаточной для достижения поставленной цели.

Установка для обеззараживания воды, включающая корпус с входным и выходным патрубками, внутренняя поверхность которого выполнена полированной, отражающей поток лучистой энергии, бактерицидную лампу, которая заключала в кварцевый чехол и установлена в полости корпуса, электрохимический ионатор серебра, электрод которого расположен в потоке обрабатываемой воды, проходящей через полость корпуса, и подключен к источнику тока, дополнительные серебряные электроды, установленные в нижней части корпуса под входным патрубком, закрепленным на боковой поверхности корпуса тангенциально, а также датчики давления, температуры и освещенности, характеризуется там, что она снабжала радиальной турбинной, установленной в нижней части корпуса, при этом оси входного и выходного патрубков смещены относительно продольной оси корпуса на расстояние, соответствующее радиусу крыльчатки турбинки.

В этом заключается совокупность существенных признаков изобретения, обеспечивающая получение указанного выше технического результата.

Заявленное техническое решение является новым, так как оно характеризуется наличием новой совокупности признаков, отсутствующей в известных из уровня техники аналогичных решениях.

За счет реализации существенных признаков изобретения достигаются важные новые свойства объекта, заключающиеся в повышении степени смешивания жидкости внутри установки за счет работы турбинки, что в конечном счете приводит к повышению эффективности обработки воды.

Указанное позволяет признать заявляемое техническое решение соответствующим критерию "изобретательский уровень".

Сущность изобретения поясняется чертежами, где на фиг.1 представлен разрез по заявленному устройству, на фиг.2 - разрез А-А по фиг.1.

Установка для обеззараживания воды состоит из корпуса 1, входного патрубка 2, закрепленного на боковой поверхности корпуса 1 тангенциально, выходного патрубка 3. Внутренняя поверхность корпуса 1 выполнена полированной для отражения потока лучистой энергии. На корпусе 1 выполнено смотровое отверстие 4. В самом корпусе 1 размещена бактерицидная лампа 5, заключенная в кварцевый чехол 6. В корпусе 1 также установлен съемный электрохимический ионатор серебра 7 так, что тангенциально входящий поток воды омывает блок биполярных серебряных электродов 8. Установка включает два датчика температуры, один из которых - датчик температуры исходной воды 9 - размещен на входном патрубке 2, а другой датчик температуры обрабатываемой воды 10 размещен в корпусе 1 установки. Датчик освещенности 11 установлен у смотрового окна - отверстия 4. В нижней части корпуса 1 выполнен сливной патрубок 12. Датчик давления 13 размещен в корпусе электрохимического ионатора серебра 7. Установка снабжена перегородкой 14, установленной в нижней части корпуса 1 и снабженной отверстием для протока жидкости около кварцевого чехла 6 бактерицидной лампы 5. Установка снабжена радиальной турбинкой 15, установленной в нижней части корпуса 1, при этом оси входного и выходного патрубков 2 и 3 смещены относительно продольной оси корпуса 1 на расстояние, соответствующее радиусу крыльчатки турбинки 15.

Установка работает следующим образом.

Исходная вода, поступающая через входной патрубок 2, омывает серебряные электроды 8 электрохимического ионатора серебра 7 и электрохимически насыщается ионами серебра, затем проходит в пространстве между кварцевым чахлом 6 и корпусом 1. Ультрафиолетовые лучи воздействуют на микробные тела, причем эффект обработки усиливается за счет отраженного от стенки корпуса 1 светового потока. Под действием бактерицидных лучей происходит повреждение оболочки микроорганизмов, в результате чего создаются благоприятные условия для проникновения ионов серебра внутрь организмов. Серебро блокирует бактериальные ферменты, в результата чего клетка гибнет. Потому при комбинированной обработке ионами серебра и бактерицидными лучами наблюдается синергетический эффект обеззараживания воды.

Обеззараженная вода выходит через выходной патрубок 3. Присутствующие в обеззараженной воде ионы серебра исключают в дальнейшем развитие (рост) в ней микроорганизмов (бактериостатический эффект).

Включение в работу бактерицидной лампы 5 первоначально производится вручную. Включение в работу электрохимического ионатора серебра 7 осуществляется от датчика давления 13, при поступлении воды в установку давление в системе водоснабжения уменьшается. Для экономии ресурса работы бактерицидной лампы 5 при отсутствии в течение длительного времени потребления воды предусматривается включение бактерицидной лампы 5 от разностного сигнала датчиков 9 и 10 (при достижении разности температур 10°С между температурой воды в установке и температурой исходной воды происходит выключение бактерицидной лампы 5, при охлаждении и разности температуры 2-5°С наоборот - включение). Работа бактерицидной лампы 5 контролируется визуально через смотровое отверстие 4 и автоматически от датчика оснащенности 11.

Перегородка 14 работает как сопло с острой кромкой, в результате чего скорость жидкости за ней увеличивается и поток жидкости отклонятся к стенкам корпуса 1. Это солдат вихревой поток, подводящий жидкость к бактерицидной лампа 5 и зеркальным стекам корпуса 1, что приводит к улучшению смешиваемости жидкости и омываемости бактерицидной лампы 5.

При установке радиальной турбинки также обеспечивается турбулизация потока с целью улучшения смешиваемости и омываемости бактерицидной лампы 5, при этом скорость входного потока целесообразно увеличить до 4-6 м/с, уменьшив диаметр входного патрубка 2. Для этой цели можно использовать сопло Лаваля. При включении установки струя жидкости из входного патрубка 2 или сопла попадает на крыльчатку турбинки 16 и раскручивает ее, что создает вихревой поток внутри корпуса 1, направленный вдоль и вокруг кварцевого чехла 6 бактерицидной лампы 5.

Возможность промышленного применения заявленного технического решения не вызывает сомнений, так оно может быть реализовано с использованием известных технических средств.

Использование заявленного решения по сравнению со всеми известными средствами аналогичного назначения обеспечивает повышение эффективности обеззараживания, обеспечение консервации воды, снижение стоимости оборудования, уменьшение массогабаритных характеристик, повышение надежности работы установки, увеличение сроков замены бактерицидной лампы и экономию энергии.

Изобретение относится к области обеззараживания воды и прозрачных водных растворов. Установка состоит из корпуса, входного патрубка, закрепленного на боковой поверхности корпуса тангенциально, выходного патрубка. Внутренняя поверхность корпуса выполнена полированной. В корпусе размещена бактерицидная лампа, заключенная в кварцевый чехол. Входящий поток воды омывает блок биполярных серебряных электродов. Установка снабжена радиальной турбинкой, установленной в нижней части корпуса. Оси входного и выходного патрубков смещены относительно продольной оси корпуса на расстояние, соответствующее радиусу крыльчатки турбинки. Технический результат состоит в повышении эффективности обеззараживания, надежности работы установки, обеспечении консервации воды, снижении стоимости оборудования и массогабаритных характеристик, увеличении сроков замены бактерицидной лампы и экономии энергии. 2 ил.

Установка для обеззараживания воды, включающая корпус с входным и выходным патрубками, внутренняя поверхность которого выполнена полированной, отражающей поток лучистой энергии, бактерицидную лампу, которая заключена в кварцевый чехол и установлена в полости корпуса, электрохимический ионатор серебра, электрод которого расположен в потоке обрабатываемой воды, проходящей через полость корпуса, и подключен к источнику тока, дополнительные серебряные электроды, установленные в нижней части корпуса под входным патрубком, закрепленным на боковой поверхности корпуса тангенциально, а также датчики давления, температуры и освещенности, отличающаяся тем, что она снабжена радиальной турбинкой, установленной в нижней части корпуса, при этом оси входного и выходного патрубков смещены относительно продольной оси корпуса на расстояние, соответствующее радиусу крыльчатки турбинки.