Изобретение относится к устройствам электрогидравлической обработки и обеззараживания питьевых вод и сточных жидких сред путем создания в обрабатываемой среде электрогидравлических ударов, достигающих давления в сотни тысяч атмосфер, и может быть использовано в различных отраслях народного хозяйства: сельскохозяйственных и коммунальных предприятиях; пищевой, консервной, микробиологической промышленности; медицине, металлургии и т.д., в частности, для деструкции твердых материалов (формовочных смесей, окалины стального проката, кольматирующих осадков в нефтяных скважинах), повышения удобрительных свойств торфа, почвы, органических и минеральных удобрений, обеззараживания различного рода жидкостей и стоков в животноводстве, дробления почечных камней в организме человека и т.д.
Известны способ и устройство для электрогидравлического обеззараживания жидкотекучих сред, преимущественно животноводческих стоков (патент РФ №2036162, публикация описания 27.05.95 г.). Известный способ заключается в генерировании в объеме обрабатываемой жидкости электрогидравлических ударов, достигающих давления в сотни тысяч атмосфер, и обеспечении комплекса других воздействующих факторов в жидкости и помещенных в нее объектов. Использование электрогидравлического эффекта приводит к необходимым механическим деформациям и деструкции материалов, к полному обеззараживанию обрабатываемых жидкостей. Устройство содержит емкость проточного типа для размещения обрабатываемой среды, систему формирования многоканальных разрядов, представляющую собой одну или несколько пар электродов, соединенных с высоковольтным генератором тока и расположенных в разрядной камере с рабочей средой, в качестве которой используют водопроводную, природную радоновую или искусственно приготовленную утяжеленную воду. Разрядная камера размещена под или над емкостью с обрабатываемой средой, при этом электроды изолированы от обрабатываемой среды раздвижными заслонками, открытие которых синхронизируют с разрядам.
Недостатком данной конструкции является то, что разрядная камера отделена от емкости для размещения обрабатываемой среды, что приводят к резкому снижению силы гидроудара в ней и исключению сопровождающего электрогидравлический удар воздействий (например, светового излучения, ионизационного и химического процесса). Следует также отметить, что данная конструкция усложнена наличием отдельной разрядной камеры с рабочей средой, которую необходимо предварительно готовить, например утяжеленную воду - методом последовательного кипячения и охлаждения. Повышение эффективности метода может быть связано с реализацией многоканальных разрядов непосредственно в обрабатываемой жидкости.
Также известна конструкция устройства электрогидравлического воздействия на жидкотекучие среды (описание к авторскому свидетельству СССР №1151512, публикация 23.04.85 г.), включающего высоковольтный источник постоянного напряжения, соединенный с разветвленной системой формирования многоканальных разрядов в обрабатываемой среде, содержащей несколько пар пространственно распределенных электродов, установленных с возможностью контакта с обрабатываемой средой, каждая из которой соединена последовательно со своим конденсатором и разрядником-коммутатором, а один электрод из пары является высоковольтным. Каждая электродная пара установлена в своей технологической камере для размещения обрабатываемой среды.
Недостатком данной конструкции является высокая стоимость и сложность из-за наличия нескольких разрядников-коммутаторов.
Наиболее близким устройством к заявляемому изобретению является устройство электрогидравлического воздействия на жидкотекучие среды по авторскому свидетельству СССР №1778079 (публикация 30.11.92 г.), которое выбрано в качестве прототипа. Данное устройство электрогидравлического воздействия на жидкотекучие среды содержит высоковольтный источник постоянного напряжения, заряжающий генератор импульсных токов, включающий в себя емкостной накопитель и разрядник-коммутатор, обеспечивающие импульсное энергопитание системы формирования многоканальных разрядов в обрабатываемой среде. Система формирования включает в себя n искровых промежутков и n-1 дополнительных конденсаторов, при этом все n искровых промежутков соединены между собой последовательно и включены между электродом разрядника-коммутатора и заземленным полюсом конденсатора, а дополнительные n-1 конденсаторов подключены между точками соединения n-1 искровых промежутков, начиная от разрядника-коммутатора, и заземленным полюсом емкостного накопителя.
Однако следует отметить, что факторы, воздействующие на обрабатываемую среду, имеют недостаточную эффективность из-за потери энергии конденсатора на подзарядку дополнительных конденсаторов, и, в ряде случаев, при обработке среды с высокой проводимостью, например стоков свиноводческих комплексов, электрогидравлический метод очистки по вышеописанной схеме не может быть реализован из-за трудностей производства и развития электрических пробоев в такой среде.
Все перечисленные выше устройства характеризуются низкой эффективностью обработки, не обеспечивают полного уничтожения болезнетворных бактерий и обеззараживания стоков до санитарно приемлемых значений, что представляет экологическую опасность для окружающей среды и человека.
Техническим результатом заявляемого изобретения является повышение эффективности работы устройства за счет повышения энергии, выделяемой в искровом промежутке.
Указанный технический результат достигается за счет того, что в устройстве электрогидравлического воздействия на жидкие среды, содержащем высоковольтный источник постоянного напряжения, соединенный с генератором импульсного тока, состоящий из последовательно соединенных емкостного накопителя и разрядника-коммутатора и подключенных к системе формирования многоканальных разрядов, включающей несколько пар электродов, образующих искровые промежутки в обрабатываемой среде, и конденсаторы, первые выводы которых объединены, вторые выводы конденсаторов последовательно соединены с первыми электродами пар, а объединенные выводы конденсаторов, формирующих повышенное напряжение на искровом промежутке относительно напряжения высоковольтного источника, подключены к постоянному источнику высокого напряжения и дополнительному разряднику-коммутатору, который, в свою очередь, подключен к генератору импульсного тока, при этом вторые электроды пар объединены и подключены к генератору импульсного тока.
Использование дополнительного разрядника-коммутатора, последовательно соединенного с генератором импульсного тока и системой формирования многоканальных разрядов, позволяет достичь высокого напряжения искрового промежутка (по отношению к напряжению высоковольтного источника постоянного напряжения), которое складывается из напряжений емкостного накопителя генератора тока и каждого конденсатора системы формирования многоканальных разрядов.
Соединение объединенных выводов конденсаторов системы формирования многоканальных разрядов с высоковольтным источником постоянного напряжения позволяет независимо заряжать конденсаторы системы формирования многоканальных разрядов, тем самым дополнительно увеличивать энерговклад в электрогидравлический разряд, формируемый в обрабатываемой среде.
Соединение вторых выводов конденсаторов последовательно с первыми электродами пар и объединение вторых электродов пар и подключение их к генератору импульсного тока приводит к возможности применения в устройстве большего, по сравнению с прототипом, количества искровых промежутков (увеличению количества каналов).
На фиг.1 представлена электрическая схема заявляемого устройства, где
1 - высоковольтный источник постоянного напряжения;
2, 3 - зарядные резисторы;
4 - генератор импульсного тока ГИТ;
5 - емкостной накопитель;
6, 7 - разрядники-коммутаторы;
8 - разрядный резистор;
9 - конденсаторы;
10 - электродные пары;
11 - искровые промежутки;
12 - реактор.
Примером конкретного исполнения заявляемого устройства может служить устройство обеззараживания воды, содержащее высоковольтный источник постоянного напряжения 1, соединенный с генератором импульсного тока 4. Генератор импульсного тока через разрядник коммутатор 6 подключен к системе формирования многоканальных разрядов в жидкой среде. Система формирования многоканальных разрядов состоит из параллельных ветвей последовательно соединенных конденсатора 9 и искрового промежутка 11 и подключена к источнику постоянного напряжения через зарядный резистор 3. Генератор импульсного тока 4 состоит из емкостного накопителя 5 и разрядника-коммутатора 7 и включается в цепь зарядки через зарядный резистор 2 и разрядный резистор 8. Искровые промежутки 11 системы формирования многоканальных разрядов образованы парами электродов 10 и размещены в реакторе с обрабатываемой водой.
Заявляемое устройство работает следующим образом.
При зарядке от источника высокого напряжения 1 ток зарядки I0 протекает через емкостной накопитель 5 генератора импульсного тока 4 и ограничивается сопротивлениями последовательно включенных в цепь зарядки резисторов 2 и 8. Токи зарядки конденсаторов 9 ограничиваются сопротивлением зарядного резистора 3 и сопротивлениями жидкостных искровых промежутков 11. Зарядные напряжения U0 емкостного накопителя 5 и конденсаторов 9 равны между собой и выходному напряжению источника высокого напряжения 1.
При разряде после срабатывания разрядника-коммутатора 7 высокопотенциальный вывод емкостного накопителя 5 замыкается на землю, а разрядник-коммутатор 6 оказывается под воздействием напряжения, величина которого равна удвоенному значению напряжения 2U0 источника высокого напряжения. После пробоя разрядника-коммутатора 6 под воздействием приложенной разности потенциалов конденсаторы 9 включаются последовательно с емкостным накопителем 5, и к парам электродов 10 (искровым промежуткам 11) прикладываются импульсные напряжения 2U0, равные удвоенному напряжению источника высокого напряжения 1.
Электрическая энергия, выделяемая в каждом искровом промежутке 11, равна суммарной энергии, запасаемой в конденсаторе соответствующей ветви, и доле W0/n от энергии W0 емкостного накопителя 5 (при равенстве емкостей n конденсаторов 9 системы формирования многоканальных разрядов).
Увеличение разрядных напряжений в цепи каждого искрового промежутка 11 способствует выбору больших межэлектродных расстояний пар электродов и соответственно получению большей величины активного сопротивления каждого канала, что переводит характер разряда в цепи каждого канала в близкий к апериодическому однополярному. Указанный характер разряда обеспечивает сохранение ресурса работы импульсных конденсаторов. Использование заявляемого устройства позволяет решить задачу формирования многоканальных разрядов в жидких средах с различной проводимостью для повышения производительности процессов их обработки.
название | год | авторы | номер документа |
---|---|---|---|
ГЕНЕРАТОР ИМПУЛЬСНЫХ ТОКОВ ДЛЯ ВЫСОКОВОЛЬТНЫХ ЭЛЕКТРОГИДРАВЛИЧЕСКИХ ТЕХНОЛОГИЙ | 2017 |
|
RU2666225C1 |
Высоковольтный импульсный генератор для электроразрядных технологий | 2017 |
|
RU2660597C1 |
ГЕНЕРАТОР ИМПУЛЬСНЫХ ТОКОВ | 1990 |
|
RU2014730C1 |
ВЫСОКОВОЛЬТНЫЙ ИМПУЛЬСНЫЙ ГЕНЕРАТОР ДЛЯ ЭЛЕКТРОРАЗРЯДНЫХ ТЕХНОЛОГИЙ | 2009 |
|
RU2402873C1 |
ЗАРЯДНОЕ УСТРОЙСТВО ЕМКОСТНОГО НАКОПИТЕЛЯ | 1997 |
|
RU2132105C1 |
ВЫСОКОВОЛЬТНЫЙ ИМПУЛЬСНЫЙ ИСТОЧНИК | 2023 |
|
RU2810296C1 |
СПОСОБ И УСТРОЙСТВО ОЧИСТКИ ЖИДКИХ И ГАЗООБРАЗНЫХ СРЕД | 2002 |
|
RU2219136C2 |
РАСПРЕДЕЛИТЕЛЬНОЕ КОММУТИРУЮЩЕЕ УСТРОЙСТВО | 1990 |
|
SU1792211A1 |
УСТРОЙСТВО ОЧИСТКИ И ОБЕЗЗАРАЖИВАНИЯ ВОДЫ | 2008 |
|
RU2372296C1 |
УСТРОЙСТВО ДЛЯ ВОЗДЕЙСТВИЯ НА БИООБЪЕКТ | 2007 |
|
RU2358773C2 |
Устройство относится к устройствам электрогидравлической обработки и обеззараживания питьевых и сточных жидких сред и может быть использовано в различных отраслях промышленности. Устройство содержит высоковольтный источник постоянного напряжения, соединенный с генератором импульсного тока, подключенным к системе формирования многоканальных разрядов, включающей несколько пар электродов, образующих искровые промежутки в обрабатываемой среде, и конденсаторы, первые выводы которых объединены. Генератор импульсного тока состоит из последовательно соединенных емкостного накопителя и разрядника-коммутатора. Вторые выводы конденсаторов последовательно соединены с первыми электродами пар, а объединенные выводы конденсаторов, формирующих повышенные напряжения на искровых промежутках относительно напряжения высоковольтного источника, подключены к высоковольтному источнику постоянного напряжения и дополнительному разряднику-коммутатору. Дополнительный разрядник-коммутатор, в свою очередь, подключен к генератору импульсного тока, при этом вторые электроды пар искровых промежутков объединены и подключены к генератору импульсного тока. Технический результат: повышение эффективности обработки жидких сред и повышение производительности обработки. 1 ил.
Устройство электрогидравлического воздействия на жидкие среды, содержащее высоковольтный источник постоянного напряжения, соединенный с генератором импульсного тока, состоящим из последовательно соединенных емкостного накопителя и разрядника-коммутатора и подключенным к системе формирования многоканальных разрядов, включающей несколько пар электродов, образующих искровые промежутки в обрабатываемой среде, и конденсаторы, первые выводы которых объединены, отличающееся тем, что вторые выводы конденсаторов последовательно соединены с первыми электродами пар, а объединенные выводы конденсаторов, формирующих повышенные напряжения на искровых промежутках относительно напряжения высоковольтного источника, подключены к высоковольтному источнику постоянного напряжения и дополнительному разряднику-коммутатору, который, в свою очередь, подключен к генератору импульсного тока, при этом вторые электроды пар искровых промежутков объединены и подключены к генератору импульсного тока.
Устройство для обеззараживания воды электрическими разрядами | 1991 |
|
SU1778079A1 |
Установка для обеззараживания воды электрическими разрядами | 1979 |
|
SU861332A1 |
Установка для обеззараживания воды электрическими разрядами | 1983 |
|
SU1151512A1 |
УСТРОЙСТВО ДЛЯ УПРАВЛЕНИЯ ВЫСОКОВОЛЬТНЫМ ЭЛЕКТРИЧЕСКИМ РАЗРЯДОМ В УСТАНОВКАХ, ИСПОЛЬЗУЮЩИХ ЭЛЕКТРОГИДРАВЛИЧЕСКИЙ ЭФФЕКТ | 2006 |
|
RU2313901C1 |
US 5368724 A, 29.11.1994 | |||
JP 2006247570 A, 21.09.2006. |
Авторы
Даты
2010-08-20—Публикация
2009-05-14—Подача