Устройство для обработки воды или нефти Российский патент 2018 года по МПК C02F1/34 B01J19/10 

Область техники.

Заявляемое техническое решение относится к области обработки воды или нефти инфранизкочастотными акустическими колебаниями. В частности, заявляемое устройство предназначено для активации воды и водосодержащих объектов живой и неживой природы. Устройство может быть применено в области физиотерапии, в других отраслях промышленности и сельского хозяйства.

На малых мощностях устройство может быть использовано в физиотерапии, а на больших - для активизации роста и прироста массы растений, животных, рыб, а также для активирования воды с последующим ее использованием для питья (как оздоровительную), для полива растений, для дисперсионного распыления над овощами, фруктами, ягодами, мясом, рыбой, икрой с целью трех-пятикратного увеличения срока их хранения без применения каких-либо других консервирующих веществ.

Предшествующий уровень техники.

Известен терапевтический облучатель (предварительный патент Казахстана №KZ11170 на изобретение, МПК A61N 1/00, А61В 8/00, 2002). Как и в заявляемом устройстве указанный аналог содержит инфразвуковой излучатель, оборудованный узлами управления и индикации. Инфразвуковой излучатель подключен к задающему генератору через усилитель мощности и преобразователь. Задающий генератор выполнен на резонансном колебательном контуре. Основные узлы и блоки смонтированы в корпусе-формирователе диаграммы направленности излучения. Частота излучения регулируется от 1 до 30 Гц. Мощность регулируется от 1 до 100 Вт. Корпус выполнен в виде полого тела вращения с тыльной частью в виде полусферы, а передней частью в виде сужающегося конического тубуса.

Недостатком указанного аналога является низкая стабильность и точность установки частоты. Для обработки больших объемов аналог имеет неподходящую конструкцию излучателя и недостаточную мощность.

Наиболее близким аналогом признано устройство для обработки жидкости (патент России на изобретение RU 2253488, МПК A61N 2/06 (2000.01), A61N 7/00 (2000.01), A61K 41/00 (2000.01), 2005), содержащее, как и заявленное изобретение, генератор электрических колебаний. Дополнительно устройство содержит источник постоянного тока, подключенный к блоку коммутации, который электрически связан с генератором электрических колебаний, подключенным к пьезопреобразователю. Блок коммутации соединен с соленоидом. Пьезопреобразователь и соленоид закреплены неподвижно с внешней стороны емкости для жидкости на ее боковой стороне и под днищем соответственно. Блок коммутации обеспечивает переключение питания генератора и соленоида с частотой от 10 до 160 Гц. Генератор электрических колебаний возбуждает ультразвуковые колебания в пьезопреобразователе. Соленоид генерирует магнитное поле с индукцией от 30 до 50 мТл. Частоту генератора электрических колебаний устанавливают равной частоте акустической релаксации раствора. Интенсивность ультразвукового поля устанавливают ниже порога кавитации.

Недостатком указанного устройства является использование высокочастотных (ультразвуковых) колебаний для обработки жидкостей. Ультразвуковые колебания гораздо больше поглощаются жидкостями и другими средами по сравнению с инфразвуком. Ультразвуковые колебания быстро затухают в воздухе или газовой среде, что приводит к необходимости использования специально сконструированной емкости, в которую необходимо размещать обрабатываемую жидкость. Указанное приводит к невозможности обработки устройством больших объемов жидкостей. Устройство не способно обеспечить одновременную обработку жидкости, находящейся в нескольких емкостях, а также жидкостей, находящихся в естественных условиях (например, водоемах).

Раскрытие заявляемого технического решения.

Технической задачей, на решение которой направлено заявляемое техническое решение, является расширение диапазона рабочих параметров для расширения области применения устройства обработки воды или нефти.

Техническим результатом, обеспечиваемым заявляемым техническим решением, является обеспечение возможности обработки больших объемов, что приводит к существенному расширению области применения устройства обработки воды или нефти.

Сущность заявленного технического решения состоит в том, что устройство обработки воды или нефти содержит задающий генератор электрических колебаний. Отличается тем, что генератор выполнен на микроконтроллере с возможностью генерирования инфранизкочастотных колебаний в диапазоне от 7 до 130 Гц. Усилитель мощности соединен с выходом генератора и выполнен по схеме усилителя класса D. Излучатель соединен с выходом усилителя мощности и представляет собой резонатор, внутри которого закреплен акустический излучатель. Резонатор выполнен в виде цилиндрической полой бочки без дна со скошенным верхом, закрытым плоским листом.

Вышеуказанная сущность является совокупностью существенных признаков заявленного технического решения, обеспечивающих достижение заявленного технического результата.

Обработка больших объемов веществ заявленным устройством стала возможной благодаря исполнению генератора инфранизкочастотным, а конструкции излучателя - в сочетании с эффективным усилителем мощности и стабильным генератором. При этом диаграмма направленности излучателя является расходящейся, конкретные параметры этого расхождения зависят от частоты и мощности звуковой волны. Например, при частоте 18,6 Гц и мощности 300 Вт угол расхождения звуковой волны до расстояния 50 м от излучателя меняется от 0 до 45 градусов вправо и влево. Далее до расстояния 7 км этот угол остается неизменным, равным около 45 градусов.

В частных случаях допустимо выполнять техническое решение следующим образом.

Задающий генератор предпочтительно выполнен с возможностью генерирования колебаний в диапазоне от 13 до 20 Гц. Усилитель мощности при этом выполнен с возможностью регулирования мощности сигнала на своем выходе от 1 до 500 Вт.

Возможно резонатор выполнять стальным и оклеивать его внутреннюю поверхность вибродемпфирующим материалом. Несколько акустических излучателей желательно закреплять на первой съемной перегородке, установленной внутри резонатора. Целесообразно в резонаторе также закреплять вторую съемную перегородку, выполненную в виде сетки и расположенную по сравнению с первой перегородкой ближе к открытому торцу резонатора.

На второй перегородке возможно закреплять электромагнитные излучающие головки, представляющие собой катушки с сердечниками из неодимовых магнитов. Оси катушек при этом ориентируют параллельно оси цилиндра резонатора. Катушки электрически соединены в последовательную цепь, которая через последовательно подключенный конденсатор и модулятор соединена с выходом усилителя мощности.

Авторами заявленного технического решения изготовлен опытный образец этого решения, испытания которого подтвердили достижение технического результата.

Краткое описание чертежей.

На фигуре 1 показана схема устройства обработки воды или нефти, на фиг. 2 - продольный вертикальный разрез излучателя. Осуществление технического решения.

Устройство обработки воды или нефти содержит задающий генератор (1) инфранизкочастотного электрического сигнала (фиг. 1). Генератор (1) содержит микроконтроллер, что позволяет получить высокую стабильность рабочей частоты, равную стабильности кварцевого резонатора, а также задавать весь соответствующий обработке набор рабочих параметров (значения частоты, времени экспозиции, уровня выходного сигнала) в виде профиля, который хранится в памяти микроконтроллера. Управление генератором (1) осуществляется энкодером.

Генератор (1) выполнен с возможностью формирования выходного сигнала с частотой от 7 до 130 Гц. Однако предпочтительным диапазоном являются частоты от 13 до 20 Гц из-за относительно эффективных и недорогих акустических излучателей и низкой чувствительности человеческого слуха в этом диапазоне.

Точное значение частоты генерируемого сигнала определяется заранее опытным путем.

Значение частоты генерируемого сигнала для обработки воды определяется сначала по оценке Ph обрабатываемой воды, затем по оценке выделения водорода, свойств обработанной воды после заморозки и степени ее влияния на растения и живые организмы. В частности, двумя характерными и наиболее используемыми частотами для обработки воды и водосодержащих объектов (растворов, растений, животных, рыб) являются частоты 17,7 Гц и 18,6 Гц. Для других жидкостей и веществ используются кратные аналоги высоких и сверхвысоких частот. Эти аналоги - 13,8; 14,2; 16.71; 16,9; 22,34 и 25,2 Гц. Опытным путем было обнаружено, что обработка объектов сверхвысокими частотами не дает того эффекта, который дает их обработка указанными низкими частотами.

Опытным путем было установлено, что обеспечение наиболее эффективной работы устройства обработки воды или нефти происходит при обеспечении стабильности частоты излучения не хуже 0,2%.

Выход генератора (1) соединен со входом усилителя мощности (2) класса D. Применение такого усилителя обеспечивает высокий, более 0,9, КПД электрической части устройства. На выходе усилителя обеспечивается изменяемая мощность сигнала от 1 до 500 Вт.

Усилитель (2) соединен с излучателем (3) кабелем длиной 10 м.

Излучатель (3) представляет собой акустический резонатор (4), выполненный в виде металлической (стальной) цилиндрической полой бочки (5) без дна со скошенным под углом верхом, накрытым плоским стальным листом (6) толщиной 3 мм (фиг. 2). Угол скоса составляет от 9 до 13 градусов в зависимости от назначения и величины излучателя. Упомянутый лист (6), предпочтительно, приварен к верху бочки.

Внутренняя поверхность резонатора (4) оклеена вибродемпфирующим материалом.

Резонатор (4) имеет две съемные внутренние перегородки, перпендикулярные его оси. На первой перегородке (7) установлены акустические излучатели (8) с очень низкой резонансной частотой, значительно ниже рабочего диапазона частот излучаемого сигнала. Акустические излучатели (8) являются достаточно эффективными в рабочем диапазоне, указанном выше. Акустические излучатели могут быть закреплены непосредственно на резонаторе, однако их размещение на съемной перегородке приводит к удобству обслуживания и ремонта заявляемого устройства. Акустические излучатели (8) электрически подключены к выходу усилителя мощности (2).

Акустические излучатели (8) обеспечивают интенсивность прямого воздействия от 75 до 115 дБ в зоне оптимального размещения объектов воздействия - от 0,6 до 20 м. При этом благодаря низкому затуханию инфразвуковых колебаний воздействие возможно и на больших расстояниях. Так, на открытом воздухе интенсивность инфразвукового воздействия на расстоянии 5 км снижается всего на 20%, угол отклонения звуковой волны на расстоянии 3 км составляет 45 градусов влево-вправо-вверх-вниз, что позволяет использовать устройство обработки на масштабных объектах при максимальной мощности от 300 до 500 Вт.

Ближе к открытому торцу резонатора (4) установлена вторая перегородка (9) в виде сетки из нержавеющей стали. На сетке опционно могут быть установлены электромагнитные излучающие головки (10), представляющие собой катушки с сердечниками из неодимовых магнитов. Оси катушек параллельны оси цилиндра резонатора (4). Электромагнитные излучающие головки (10) электрически соединены в последовательную цепь, которая через последовательно подключенный конденсатор соединена с выходом усилителя мощности (2). Электромагнитные излучающие головки (10) являются источником низкочастотного электромагнитного излучения с выраженной магнитной составляющей. Частота низкочастотного электромагнитного излучения совпадает с частотой акустического излучения. Для подключения и отключения вышеописанной схемы генерации электромагнитного излучения предназначен модулятор (11).

Для сужения направленности излучения применяется съемная насадка (не показана), закрепляемая на открытом торце резонатора. Насадка выполнена в виде пластиковой воронки. Широкий край воронки с помощью защелок крепится к торцу резонатора, а узкий край направляется на объект. Если объект находится на расстоянии от 1 до 1,5 км, то при мощности 500 Вт и частоте 17,7 Гц отклонение волны не наблюдается. Насадка используется для обработки и активации одного избранного объекта и не затрагивает рядом стоящие.

Для удобства использования излучатель закреплен на подставке (не показана), позволяющей изменять направление излучения по азимуту и углу места.

Устройство обработки воды или нефти дополнительно может содержать КВЧ-генератор (12), выполненный в виде аппарата КВЧ терапии с выносной излучающей рупорной головкой "ПОРТ 56/76 ЭЛМ" производства ООО "ЭЛМ", г. Нижний Новгород, Россия (интернет-ресурс http://www.elmnn.ru/PORT5676.html). Мощность КВЧ излучения около 10 мВт. Он применяется опционно при использовании устройства в физиотерапевтических целях.

КВЧ-генератор и источник низкочастотного электромагнитного излучения применяются для решения специфических задач, например, при физиотерапии в комплексе с инфразвуком.

Устройство обработки воды или нефти снабжено жидкокристаллическим дисплеем, на котором отображаются манипуляции с генератором: текущие и заданные значения частоты, времени экспозиции, уровня выхода, общего времени наработки.

Порядок использования.

Объекты, на которые должно осуществляться воздействие при мощностях от 24 до 100 Вт, размещают на расстоянии от 0,6 до 20 м от устройства. При работе устройства на мощности более 200 Вт расстояние акустического воздействия может составлять от 3 до 7 километров.

Устройство обработки устанавливают и ориентируют так, чтобы обрабатываемые объекты находились в зоне максимальной эффективности воздействия.

Затем настраивают рабочие параметры работы устройства. Вместо настройки эти параметры могут быть выбраны из памяти микроконтроллера, хранящей комплексы рабочих параметров для разных задач, решаемых с помощью заявленного устройства. Среди рабочих параметров выбирают мощность и частоту излучения, время воздействия, дополнительное включение магнитного и/или КВЧ воздействия.

Затем включают генератор и устройство обработки воды или нефти излучает акустические, электромагнитные и КВЧ волны в соответствии с рабочими параметрами.

При обработке небольших объемов воды происходит ее очищение от взвесей и патогенной флоры непосредственно во время обработки. При обработке больших объемов непосредственно во время обработки происходит инициирование этого процесса очищения, который продолжается длительное время и после окончания обработки.

При обработке нефти инициируется процесс вывода серы, парафина, части других взвесей, который продолжается несколько дней.

При обработке морской воды выводятся соли магния.

Опытным путем было также обнаружено, что однократная обработка заявленным устройством солевых, щелочных, литиевых и кислотных элементов питания, частично выработавших свой ресурс, приводит к значительному, в несколько раз, увеличению их емкости.

Промышленная применимость.

Заявляемое техническое решение реализовано с использованием промышленно выпускаемых устройств и материалов, может быть изготовлено на любом промышленном предприятии и найдет широкое применение во многих отраслях народного хозяйства.

Изобретение относится к обработке воды или нефти инфранизкочастотными акустическими колебаниями и может быть использовано в физиотерапии, промышленности и сельском хозяйстве. Устройство для обработки воды или нефти содержит задающий генератор 1 электрических колебаний, выполненный на микроконтроллере с возможностью генерирования инфранизкочастотных колебаний в диапазоне от 7 до 130 Гц. Выход генератора 1 соединен с усилителем мощности 2, выполненным по схеме усилителя класса D. Выход усилителя мощности 2 соединен с излучателем 3, представляющим собой резонатор, внутри которого закреплен акустический излучатель 8. Резонатор выполнен в виде цилиндрической полой бочки без дна со скошенным верхом, закрытым плоским листом. Изобретение позволяет осуществить обработку больших объемов воды или нефти и существенно расширить область применения устройства. 3 з.п. ф-лы, 2 ил.

1. Устройство для обработки воды или нефти, содержащее задающий генератор электрических колебаний, отличающееся тем, что генератор выполнен на микроконтроллере с возможностью генерирования инфранизкочастотных колебаний в диапазоне от 7 до 130 Гц, выход генератора соединен с усилителем мощности, выполненным по схеме усилителя класса D, выход которого соединен с излучателем, представляющим собой резонатор, внутри которого закреплен акустический излучатель, при этом резонатор выполнен в виде цилиндрической полой бочки без дна со скошенным верхом, закрытым плоским листом.

2. Устройство по п. 1, отличающееся тем, что задающий генератор выполнен с возможностью генерирования колебаний в диапазоне от 13 до 20 Гц, а усилитель мощности выполнен с возможностью регулирования мощности сигнала на своем выходе от 1 до 500 Вт.

3. Устройство по п. 1, отличающееся тем, что резонатор выполнен стальным и его внутренняя поверхность оклеена вибродемпфирующим материалом, при этом несколько акустических излучателей закреплены на первой съемной перегородке, установленной внутри резонатора, при этом в резонаторе также закреплена вторая съемная перегородка, выполненная в виде сетки и расположенная ближе к открытому торцу резонатора, чем первая перегородка.

4. Устройство по п. 3, отличающееся тем, что на второй перегородке закреплены электромагнитные излучающие головки, представляющие собой катушки с сердечниками из неодимовых магнитов, оси катушек параллельны оси цилиндра резонатора, катушки электрически соединены в последовательную цепь, которая через последовательно подключенный конденсатор и модулятор соединена с выходом усилителя мощности.