Устройство для деминерализации жидкости Советский патент 1985 года по МПК B03C1/00 C02F1/44 C02F1/48 C02F103/34 

м 1 Изобретение относится к очистке сточных вод от минеральных примесей посредством магнитной обработки и может быть использовано для деминерализации жидких стоков, загрязненных электролитами промышленных и добьшающих .предприятий. Известно устройство, которое co-i держит гидродинамический канал с патрубками ввода и вьшода5 концентричную магнитную систему, установленную на валу с зазором между полюсами по оси, связанную с валом электродвигателя, причем гидродинамический канал выполнен в виде системы кольцевых коаксиальных каналов и установлен не подвижно в зазоре между полюсами маг нитов , Недостатком устройства является низкая интенсивность деминерализации из-за ограниченной напряженности маг нитного поля, так как усиление напря женности требует увеличения габаритов магнитной системы, т.е. значительного повьшения динамических нагрузок при работе устройства и энергозатрат. Известно также устройство, которое включает гидродинамический канал кольцевой формы и прямоугольного сечення с расположенными у торцовых стенок проницаемыми перегородками из электропроводного материала, снабженный патрубками ввода и вывода, и заключенньй в кольцеобразную проточку, которая выполнена в торце магнита цилиндрической формы, установленного с возможностью вращения. Гидродинамический канал выполнен металлическим и проницаемые перегородки закорочены между собой через его стенкп. Деминерализацию жидкости в извест ном устройстве осуществляют путем : разделения разнозаряженных ионов дис социированных солей за счет сил ренца, возникающих при перемещении магнитных силовых линий перпендикулярно потоку жидкости, содержащему диссоциированные ионы. Деминерализация жидкости возрастает за счет увеличения сил Лоренца, которые находятся в прямой зависимости от скорости перемещения магнитных силовых линий относительно ионов жидкости и напряженности магнитного поля 2J. Недостатком устройства является низкая интенсивность деминерализа3гции, обусловленная конструктивными особенностями устройства, которые позволяют повысить напряженность магнитного поля лишь при увеличении энаргозатрат и радиуса магнита, что ведет к излишним динамическим нагрузкам при работе устройства. Металлический корпус канала экранирует или шунтирует магнитное поле, уменьшая его плотность в канале. Кроме того, повьшение производительности за счет увеличения скорости потока приводит к его турбулизации и снижению эффективности разделения ионов из-за перемешивания потока. Цель изобретения - интенсификация деминерализации жидкости. Поставленная цель достигается тем, что устройство, содержащее гидродинамический канал с проницаеь ыми перегородками, расположенный внутри магнитной системы вал и приспособления ввода и вывода жидкости, снабжено цилиндром вращения и распределительными фланцами, магнитная система выполнена неподвижной и соосно охватывающей гидродинамический канал, вьшолненный цилиндрическим, установленньй с возможностью вращения и жестко закрепленный посредством распределительных фланцев на расположенном соосно внутри него цилиндре вращения, установленном на валу, причем гидродинамический канал соединен с приспособлениями ввода и вывода жидкости через распределительные фланцы. Устройство может быть также снабжено непроницаемыми перегородками, разделяющими гидродинамический канал на концентрические камеры, в каждой из которых установлены радиальные непроницаемые и концентрические проницаемые перегородки. Магнитная система устройства может быть выполнена в виде соленоида, который может быть охлаждаемым, например сверхпроводящим. Кроме того, вал может быть выполнен из магнитонепроводящего материала, цилиндр вращения - из материала, экранирующего и не шунтирующего магнитное поле, например из алюминия, распределительные фланцы - из магнитомягкой стали, .гидродинамический канал - из материала проницаемого для магнитного поля, например пластмассы. На фиг.1 изображено устройство для деминерализации жидкости, продольный

разрез на фиг.2 - разрез А-А на фиг.1 .

Устройствогсодержит гидродинамический канал 1, внутри которого расположен магнитонепроводящий вал 2, средняя часть 3 которого вьтолнена из диэлектрика; На валу установлен цилиндр вращения 4, распределительные фланцы 5 и 6, закрывающие с торцов гидродинамический канал. Во флан цах выполнены патрубки ввода 7 и патрубки вывода 8 деминерализованной и концен/грированной жидкости. В гидродинамическом канале установлены непроницаемые перегородки, радиальные 9 и коаксиальные 10, Между по- . следними установлены проницаемые коаксиальные перегородки 1I. Коаксиальные непроницаемые и проницаемые перегородки разделяют гидродинамически канал на центральную зону 12 и зоны концентрации 13 и 14. На валу установлены приспособления ввода 15 обрабатьшаемой жидкости и приспособления вывода 16 деминерализованной и концентрированной жидкости. Вал установлен в подшипниках 17 и 18 и связан с приводом вращения не показан } через муфту 19. Гидродинамический канал помещен в концентричную магнитную систему, выполненную в виде соленоида 20.

Т

Магнитонепроводящий вал образует

вместе с цилиндром вращения замкнутую полость, экранирующую магнитное поле, создавая наибольшуюплотность магнитного потока в зоне подродинамического канала. Для этой же цели применены фланцы из магнитомягкой стали, так как они концентрируют маг нитньш поток внутри соленоида.

Приспособления подачи и отбора жидкости осуществляют подачу и отбор жидкости из устройства во время вращения вала.

Устройство для деминерализации жидкости работает следующим образом Через приспособление 15 и патрубки В1вода 7 обрабатываемая жидкость поступает в центральную зону 12 гидродинамического канала 1 и, просачиваясь через проницаемые перегородки 11, заполняет зоны концентрации и 14, затем через патрубки вывода в деминерализационной и концентрирован ной 2(идкости -и приспособление 16 попадает в запорные устройства ( не показаны J, перед которыми поддерживается давление 0,8 атм., которое препятствует отрыву жидкости под воздействием центробежных сил,возникающих при вращении, от поверхности коаксиальных непроницаемых перегородок Ю со стороны, отстоящей от центра вра-щения. Затем приводят во вращение вал 2 и подают ток на соленоид 20.

Выполнение гидродинамического канала цилиндрическим с возможностью вращения позволяет формировать жидкость внутри соленоида (в гидродинамическом канале между коаксиальными и радиальными перегородками в продольные ламинарные потоки, параллельные оси соленоида, и вращать потоки жидкости вместе с гидродинамическим каналом вокруг оси соленоида в плоскости, перпендикулярно силовым линиям магнитного поля, что и создает радиально направленные силы Лоренца, действующие на ионы, находящиеся в потоках жидкости между перегородками гидродинамического канала. Ионы под действием сил Лоренца перемещаются радиально из центральной зоны в зоны концентрации сквозь проницаемые перегородки. I - Соосность гидрбдинамического канала и концентричной магнитной системы обеспечивает перпендикулярность между направлением вращательного движения жидкости и направлением магнитных силовых линий, что создает наибольшую величину вил Лоренца при данных параметрах магнитного поля и скорости относительного перемещения заряженной частицы-иона.

Выполнение гидродинамического канала из материала, проницаемого для магнитного поля, позволяет избежать снижения напряженности магнитного поля в потоках жидкости из-за потерь на сопротивление.

Кроме того, применение гидродинамического канала с возможностью вращения допускает использование неподвижного, жестко закрепленного соленоида, что позволяет увеличить напряженность магнитного поля, так как его размеры и величина тока не ограничивается динамическими нагрузками и потребностью в сложных токосъемных устройствах, как это характерно для вращающейся магнитной системы.

Результаты испытаний показывают, что производительность устройства превышает производительность устройс

S1137083

ства-прототипа, тсе. устройство обеспечивает более высокую интенсивность деминерализации, чем устройство-прототип. Использование изобретения на предприятиях народного хозяйства позволит за счет повьшения интенсивности деминерализации увеличить производительность очистных сооружений, повысить степень деминерализации жидких стоков промпредприятий и тем 5 самым способствовать защите окружающей среды.

1. УСТРОЙСТВО ДЛЯ ДЕМИНЕРАШЗАЦИИ ЖИДКОСТИ, содержащее гидродинамический канал с проницаемыми перегородками, расположенный внутри магнитной системы вал и приспособления ввода и вывода жидкости, отличающееся тем, что, с целью интенсификации деминералиэации стройство снабжено цилиндром вращения и распределительными фланцями, магнитна; система выполнена неподвижной и соосно охватьшающей гидродинамический канал, выполненный цилиндрическим, установленный с возможностью вращения и жестко закрепленный посредством распределительных фланцев на расположенном соосно внутри него цилиндре вращения, установленном на валу, причем гидродинамический канал соединен с приспособлениями ввода и вывода жидкости че- . рез распределительные фланцы. 2.Устройство по п. 1, отличающееся тем, что устройство снабжено непроницаемыми перегородками, разделяющими гидродинамический канал на концентрические камеры, & каждои из которых установлены радиальные непроницаемые и концентрические проницаемые перегородки. 3.Устройство по п. i, отличающееся тем, что магнитная система выполнена в виде соленоида. 4i Устройство по пп. 1 и 3, от личающееся тем, что соленоид магнитной системы выполнен ох8 лаждаемым, например сверхпроводящим. (Л 5.Устройство по п. {, отли1C чающееся тем, что вал выполнен из магнитонепрбводящего материала 6.Устройство по п. 1, отличающееся .тем, что цилиндр вращения вьтолнен из материала, экранирующего и не рунтирующего магнитное поле, например И: алюминия. 7.Устройство по п. 1, отличающееся тем, что.распредео лительные фланцы выполнены из маг00 нитомягкой стали. 00 8.Устройство ПОП.1, -отличающееся тем, что гидродинамический канал выполнен из материала, проницаемого для магнитного поля, например пластмассы.

20

11

А-А

/412

ЧРиг.2