ПРОТОЧНЫЙ ЭЛЕКТРОАКТИВАТОР ВОДЫ Российский патент 2012 года по МПК C02F1/46 

Изобретение относится к электровихревой обработке воды, обеспечивающей повышение ее биологической активности, энергии, жизненной силы, используемой для питьевых целей, в промышленности, медицине, микроэлектронике, лазерной технике и орошении сельскохозяйственных культур в системах капельного орошения с регулированием окислительно-восстановительных свойств.

Известен электролизер для обработки воды, содержащий корпус, разделенный диафрагмой на анодную и катодную камеры с размещенными в них перфорированными электродами, прижатыми к диафрагме, при этом поверхность электродов, обращенная к диафрагме, покрыта электроизоляционным материалом, а перфорация электродов выполнена соосно (авторское свидетельство SU №882944 А, М.кл. С02F 1/46).

К недостаткам известного устройства относятся низкая производительность, отсутствие возможности получения непрерывного потока активированной воды, а также отсутствие возможности регулирования количества воды с заданным потенциалом и жизненной силой.

Известно также устройство для электрохимической обработки жидкости, содержащее диэлектрический корпус, разделенный диафрагмой на анодную и катодную камеры с размещенными в них соответственно анодом и катодом, подключенным к источнику постоянного тока, при этом электродные камеры соединены переточным каналом, вход которого расположен в катодной камере у ее дна вблизи диафрагмы, а выход - в анодной камере у верхнего края электрода, причем в канале у его концов установлены сетчатые электроды, соединенные с дополнительным источником постоянного тока так, что сетчатый электрод у входа канала является катодом, а у выхода анодом, и отрицательный полюс дополнительного источника тока соединен с положительным полюсом основного, а переточный канал выполнен в корпусе устройства (авторское свидетельство SU №1634643 А1, МПК С02Р 1/46).

К недостаткам данного устройства относятся повышенные энергозатраты на обработку воды из-за того, что часть электроэнергии непроизводительно тратится на электролиз прослойки воды, находящейся между электродами, низкая производительность устройства, невозможность получения непрерывного потока активированной воды, отсутствие возможности регулирования расхода воды с заданным потенциалом и жизненной силой.

Известен электролизер для обработки воды, включающий корпус, разделенный диафрагмой на анодную и катодную камеры с размещенными в них анодом и катодом, при этом на поверхности электродов со стороны межэлектродного пространства установлены вертикальные ребра, прижимающие диафрагму к поверхности противоположного электрода, причем на аноде и катоде ребра установлены в чередующемся порядке и выполнены из токопроводящего материала (авторское свидетельство SU №1468867 A1, MПK⁴ C02F 1/46).

К недостаткам этого устройства относятся сложность конструкции, отсутствие возможности регулирования расхода воды, протекающей через катодные и анодные камеры, и создания заданного потенциала и жизненной силы подаваемой воде на орошение.

Известна установка для электрохимической активации оросительной воды, преимущественно для систем капельного орошения, содержащая корпус, разделенный перегородками на анодные и катодные камеры с размещенными в них анодами и катодами и снабженные патрубками для раздельного отвода обработанной воды с отрицательным и положительным потенциалами при этом катодные и анодные камеры разделены полупроницаемыми перегородками в виде гофр, выполненными в вертикальной плоскости с высотой, равной расстоянию между катодом и анодом, при этом катодные и анодные камеры размещены в диэлектрическом корпусе и снабжены общим водоподводящим трубопроводом, а патрубки для отвода воды снабжены вентилями для изменения величины расхода активированной воды (патент RU №2224722, МПК⁷ С02F 1/46).

К недостаткам данной установки относятся повышенные затраты электрической энергии и низкая эффективность электрохимической обработки из-за ламинарного потока обрабатываемой воды и недостаточного контакта частиц потока с электродами.

Известен электроактиватор, содержащий корпус с патрубками подачи и отвода жидкости, систему электродов, подключенных к источнику постоянного тока и разделенных диафрагмой, при этом электроды выполнены в виде разнополосных шнеков, при этом лопасти каждого шнека подключены к одному из полюсов источника тока, а сами шнеки выполнены с равномерным шагом по длине, при этом лопасти одного шнека смещены относительно другого на половину шага, корпус выполнен из диэлектрического материала в виде двух спаренных между собой полуцилиндров, разделенных диафрагмой, а шнеки выполнены неподвижными цилиндрическими и размещены в полуцилиндрах горизонтально и параллельно друг другу, диафрагма выполнена в виде пористой мембраны, состоящей из разъемных секций (патент RU №2056362, МПК⁶ C02F 1/46).

К недостаткам электроактиватора относятся правосторонняя навивка шнеков, что отрицательно сказывается на биологической активности воды, наличие двух электродов и получение одновременно анолита и католита, что не всегда необходимо. Обычно требуется либо анолит, либо католит. Создание двух разнополярных потоков воды вызывает значительный расход электроэнергии. Кроме того, не обеспечивается достаточный контакт электродов с потоком воды, а это возможно в том случае, если электроды расположены коаксиально.

Известно устройство для электрохимической активации воды и водных растворов, включающее коаксиально расположенные положительно и отрицательно заряженные электроды, полупроницаемую диафрагму между ними, нижнюю и верхнюю коллекторные головки с гидравлическими каналами, стягиваемыми резьбовым соединением, при этом установленный вертикально и выполняющий функции корпуса отрицательно заряженный электрод имеет форму полого цилиндра с винтовой канавкой на внутренней поверхности, положительно заряженный электрод в виде стержня имеет винтовую канавку и резьбовые наконечники, шаг винтовой канавки на стержне выполнен равным шагу винтовой канавки отрицательного заряженного электрода, при этом разделенные цилиндрическим сепаратором из микропористой пластмассы выступы винтовой канавки стержня расположены напротив впадин винтовой канавки отрицательно заряженного электрода, а длина винтовой канавки положительного электрода меньше длины винтовой канавки отрицательного электрода (патент RU №2277070, МПК С02F 1/46).

К недостаткам устройства относятся повышенный расход электроэнергии на активацию воды, так как получают два потока - католит и анолит, и отсутствие возможности получения единого потока воды с заданным потенциалом.

Наиболее близким техническим решением является электроактиватор воды, включающий коаксиально расположенные электроды, полупроницаемую диафрагму между ними, при этом электроды установлены в диэлектрическом кожухе, выполняющем функцию корпуса, при этом наружный электрод представляет собой трубу из нержавеющей стали, стойкой к электрохимической коррозии, в трубе выполнено отверстие с диэлектрической втулкой для монтажа проводника подвода электрического потенциала к внутреннему электроду, внутренний электрод состоит из цилиндрического стержня с винтовой направляющей, имеющей левостороннюю навивку, а на входной части электроактиватора цилиндрический стержень имеет лопастной направляющий аппарат с полувинтовыми лопастями, имеющими левостороннюю направленность, входная и выходная части цилиндрического стержня выполнены коническими, наружный диаметр винтовой направляющей внутреннего электрода выполнен из условия возможности монтажа-демонтажа и размещения полупроницаемой диафрагмы, подвод электрического потенциала к наружному электроду выполнен с помощью шины, а к внутреннему электроду - с помощью проводника, устанавливаемого в резьбовое отверстие витка винтовой направляющей, подвод электрических потенциалов к электродам выполнен с помощью переключателя потенциалов, материал элементов внутреннего электрода - титан или нержавеющая сталь, стойкая к электрохимической коррозии (патент RU №2385841 С1, МПК С02F 1/46).

К недостаткам данного электроактиватора относятся недостаточное взаимодействие частиц потока воды с винтовой направляющей, так как поток при этом будет в основном ламинарным, а для большего контакта он должен быть вихревым.

Кроме того, данная конструкция имеет недостаточно высокий коэффициент полезного действия.

Сущность изобретения заключается в следующем.

Задача, на решение которой направлено заявляемое изобретение, - повышение эффективности электровихревой обработки воды, снижения потребления энергии на обработку и повышение биологической активности.

Технический результат - повышение эффективности электровихревой обработки, а так же коэффициента полезного действия электроактиватора.

Указанный технический результат достигается тем, что в известном проточном электроактиваторе воды, включающем коаксиально расположенные положительно и отрицательно заряженные электроды, полупроницаемую диафрагму между ними, при этом наружный электрод, выполняющий функцию корпуса, имеет форму полого цилиндра с присоединительными резьбовыми наконечниками, устанавливаемыми в резьбовых выточках подводящего и отводящего трубопроводов, а установленный внутри электрод состоит из стержня с лопастями, установленными по винтовой линии левосторонней направленности, при этом лопасти закреплены к стержню ступенчато, а стержень имеет входную коническую направляющую и выходной конус сужающийся, при этом установленный внутри электрод и полупроницаемая диафрагма размещены внутри наружного электрода с возможностью монтажа-демонтажа, в резьбовой выточке подводящего трубопровода установлены контактная и пружинная шайба, имеющие электрический контакт с помощью пружинных амортизаторов с установленным внутри электродом, контактная шайба зафиксирована в резьбовой проточке с помощью стопорного болта и изолирована от наружного электрода диэлектрической прокладкой, а пружинная шайба зафиксирована в проточке контактной шайбы амортизаторами, подвод электрического потенциала к установленному внутри электроду осуществляется с помощью контактной и пружинной шайб через клемму, а к наружному электроду через клемму, закрепленную на наружной поверхности электрода, потенциал электродов может изменяться с помощью переключателя потенциалов, подводящий и отводящий трубопроводы выполнены из диэлектрического материала, а электроды из нержавеющей стали, стойкой к электрохимической коррозии.

Изобретение поясняется чертежами.

На фиг.1 показан проточный электроактиватор воды - поперечный разрез.

На фиг.2 - то же, вид сверху.

Сведения, подтверждающие возможность реализации заявленного изобретения, заключаются в следующем.

Проточный электроактиватор воды включает подводящий трубопровод 1 из диэлектрического материала, в котором выполнена резьбовая выточка 2 для присоединительного резьбового наконечника наружного электрода 3, выполненного из нержавеющей стали, стойкой к электрохимической коррозии. Во внутренней полости электрода 3 установлена полупроницаемая диафрагма 4 из микропористой пластмассы. Полупроницаемая диафрагма 4 отделяет от наружного электрода 3 внутренний электрод, состоящий из стержня 5 с лопастями 6, установленными на стержне ступенчато по винтовой линии левосторонней направленности. В резьбовой выточке 2 с помощью стопорного болта 7 зафиксирована контактная шайба 8, которая имеет электрический контакт со стержнем 5 с помощью пружинной шайбы 9, закрепленной к стержню 5 амортизаторами 10 и имеющей электрический контакт с клеммой 11. От контактной шайбы 8 наружный электрод 3 изолирован диэлектрической прокладкой 12. Присоединенный резьбовой наконечник 13 наружного электрода 3 соединен с резьбовой частью отводящего трубопровода 14. Для подвода электрического потенциала к наружному электроду 3 служит клемма 15. Входная часть стержня 5 имеет коническую направляющую 16, а выходная - конус 17 сужающийся. Пружинная шайба 9 имеет разрез 18 для установки в проточку контактной шайбы.

Проточный электроактиватор воды работает следующим образом.

Для получения католита - воды, имеющей отрицательно заряженный потенциал, к клемме 11 подводится отрицательный потенциал от источника постоянного тока, а к клемме 15 - положительный потенциал, и включается проточная вода. При этом поток воды поступает на полости 6, установленные на стержне 5. При взаимодействии с лопастями поток приобретает вращательное движение, а при сходе с лопасти поток завихряется и его турбулентность возрастает, что обеспечивает увеличение точек контакта молекул воды с электродами и повышение коэффициента полезного действия электроактиватора.

Так как в наружном электроде 3 установлен стержень 5, имеющий достаточно большое количество лопастей, то возможно получение повышенной биологической активности.

В тоже время вихревой поток воды получает возможность увеличения контактов молекул воды с электродами и передачи молекулам электрического потенциала. Отрицательный электрический потенциал через лопасти 6 и стержень 5 передается молекулам воды. При этом повышается окислительно-восстановительный потенциал (ОВП) воды, который может быть доведен до 950 мВ, а водородный показатель до 10,9.

Отрицательно заряженная вода повышает энергию роста и развития всех живых организмов.

Для получения анолита - воды, имеющей положительно заряженный потенциал, к клемме 11 подводится положительный потенциал от источника постоянного тока, а к клемме 15 - отрицательный потенциал, и включается проточная вода.

При этом поток воды обтекает лопасти 6 внутреннего электрода и приобретает вращательное и вихревое движение против часовой стрелки, что приводит к повышению ее биологической активности. В то же время положительный электрический потенциал от внутреннего электрода через стержень 5 и витки 6 от контактной шайбы 8 передается потоку воды, которая приобретает положительный ОВП. При этом уменьшается величина водородного показателя рН.

Вода с положительным окислительно-восстановительным потенциалом и пониженным рН обеспечивает уничтожение болезнетворных микробов и вредителей и может использоваться для дезинфекции помещений и инструментов, а также для предпосевной обработки семян сельскохозяйственных растений вместо протравливания ядохимикатами.

Изобретение относится к электровихревой обработке воды, используемой для пищевых целей, в промышленности, лазерной технике и сельском хозяйстве в системах капельного орошения с регулированием окислительно-восстановительных свойств. Устройство включает коаксиально расположенные положительно и отрицательно заряженные электроды, выполненные из нержавеющей стали, полупроницаемую диафрагму между ними. Наружный электрод, выполняющий функцию корпуса, имеет форму полого цилиндра с присоединительными резьбовыми наконечниками, устанавливаемыми в резьбовых выточках подводящего и отводящего трубопроводов. Внутренний электрод состоит из стержня с лопастями, закрепленными к стержню ступенчато и установленными по винтовой линии левосторонней направленности. Стержень электрода имеет входную коническую направляющую и сужающийся выходной конус. В резьбовой выточке подводящего трубопровода установлены контактная и пружинная шайбы, имеющие электрический контакт с помощью пружинных амортизаторов с установленным внутри электродом. Контактная шайба зафиксирована в резьбовой проточке с помощью стопорного болта и изолирована от наружного электрода диэлектрической прокладкой. Пружинная шайба зафиксирована в проточке контактной шайбы амортизаторами. Подвод электрического потенциала к внутреннему электроду осуществляется с помощью контактной шайбы через клемму, а к наружному электроду - через клемму, закрепленную на его внешней поверхности. Потенциал электродов может изменяться с помощью переключателя потенциалов. Технический результат: повышение эффективности электровихревой обработки, а также коэффициента полезного действия электроактиватора. 2 ил.

Проточный электроактиватор воды, включающий коаксиально расположенные положительно и отрицательно заряженные электроды, полупроницаемую диафрагму между ними, отличающийся тем, что наружный электрод, выполняющий функцию корпуса, имеет форму полого цилиндра с присоединительными резьбовыми наконечниками, устанавливаемыми в резьбовых выточках подводящего и отводящего трубопроводов, а установленный внутри электрод состоит из стержня с лопастями, установленными по винтовой линии левосторонней направленности, при этом лопасти закреплены к стержню ступенчато, а стержень электрода имеет входную коническую направляющую и сужающийся выходной конус, а установленный внутри электрод и полупроницаемая диафрагма размещены внутри наружного электрода с возможностью монтажа-демонтажа, в резьбовой выточке подводящего трубопровода установлены контактная и пружинная шайбы, имеющие электрический контакт с помощью пружинных амортизаторов с установленным внутри электродом, контактная шайба зафиксирована в резьбовой проточке с помощью стопорного болта и изолирована от наружного электрода диэлектрической прокладкой, а пружинная шайба зафиксирована в проточке контактной шайбы амортизаторами, подвод электрического потенциала к установленному внутри электроду осуществляется с помощью контактной и пружинной шайб через клемму, а к наружному электроду - через клемму, закрепленную на внешней поверхности наружного электрода, потенциал электродов может изменяться с помощью переключателя потенциалов, подводящий и отводящий трубопроводы выполнены из диэлектрического материала, а электроды из нержавеющей стали, стойкой к электрохимической коррозии.