Устройство для обеззараживания воды электрическими разрядами Советский патент 1992 года по МПК C02F1/48 G05D27/00 

Изобретение относится к области обработки и обеззараживания питьевых и сточных вод электрофизическими методами и может быть использовано в различных отраслях народного хозяйства, в частности на предприятиях бытового и промышленного назначения, в микробиологии и медицине.

Известно устройство для обеззараживания воды электрическими разрядами, содержащее емкость, коммутатор и камеру обработки с одним разрядным промежутком, в котором под действием электрических разрядов в воде производится ее обработка.

Недостатком этого устройства являются низкие производительность и ресурс работы, т.к в камере размещен один разрядный промежуток.

Наиболее близким по технической сущности к изобретению является устройство

для обеззараживания воды электрическими разрядами, содержащее емкостной накопитель, состоящий из п емкостей, п - коммута- торов, камеры обработки воды с n-разрядными промежутками.

Недостатком этого устройства являются высокая стоимость, сложность и низкая на- дежность работы Это вызвано тем, что для увеличения производительности обработки воды необходимо увеличение разрядных промежутков в камере, что ведет к равному увеличению числа формирующих коммутаторов, а следовательно увеличивается стоимость устройства (стоимость одного разрядника на напряжение 20-50 кВ, ток до 100 кА и ресурсе 106-107 импульсов составляет 0.7-2 тыс. руб). Наличие п-формирую- щихкоммутаторовтребует

дополнительного блока синхронизации, выполненного из индуктивных элементов, выVI XI

00

о VJ ю

оковольтных диодов и электронно-механиеского преобразователя. Это усложняет усройство и из-за наличия дополнительно ольшого числа элементов, снижает надежность его работы и дополнительно увеличивает его стоимость.

Целью изобретения является уменьшение стоимости, повышение надежности и прощение конструкции.

Поставленная цель достигается тем, что в устройство, содержащее емкостной накопитель, один коммутатор и камеру обработки воды с n-разрядными промежутками, дополнительно введены п-1 конденсаторов, при этом все n-разрядиых промежутков камеры соединены последовательно и включены между электродом формирующего разрядника и заземленным полюсом емкостного накопителя, а каждый из дополнительных п-1 конденсаторов подключены между точками соединения п-1 разрядных промежутка, начиная от коммутатора и заземленным полюсом емкостного накопителя, Камера обработки выполнена из изоляционного материала, а емкости свя- заны соотношением С0 Ci+... +Сл-1, где Со - емкостной накопитель, Ci... Сп-1 - дополнительно введенные конденсаторы.

На фиг. 1 представлена электрическая схема предложенного устройства для обеззараживания воды электрическими разрядами, где обозначены: 1 - емкостной накопитель энергии, 2 - формирующий коммутатор, 3 - разрядный промежуток. 4 - камера обработки воды, 5 - дополнительно введенный конденсатор. Камера обработки воды выполнена из изоляционного материала, например: полиэтилен, фторопласт, капралон и др.

Количество разрядных промежутков (в общем случае п) выбирается из заданных производительности, ресурсе работы устройства и степени зараженности воды. Все n-разрядных промежутка 3 соединены между собой последовательно и включены междуэлектродом формирующего разрядника и заземленным полюсом емкостного накопителя. Дополнительно введенные конденсаторы подключаются между точками последовательно соединенных разрядных промежутков и заземленным полюсом емкостного накопителя, При этом величина емкости Со основного накопителя 1 значительно больше величины каждой из дополП-1

нительно введенных емкостей: Со Ј Ci.

1-1

Устройство работает следующим образом (фиг, 1 2)

В исходном состоянии емкостной накопитель 1 заряжен (блок заряда условно не показан) до напряжения Uo, а на дополнительно введенных конденсаторах 3 напряжение отсутствует. После срабатывания коммутатора 2 напряжение накопителя 1 прикладывается к первому от коммутатора промежутку 3 и в нем инициируется проба, т.к. незаряженная емкость 5 в начальный

0 момент времени представляет К.З. После пробоя первого промежутка 3 емкость 5 заряжается от накопителя 1 до напряжения Ui Uo и под действием этого напряжения аналогично описанному пробивается второй

5 разрядный промежуток 3 и заряжается второй дополнительный конденсатор 5 до напряжения U2 с UL Под действием напряжения U2 пробивается третий разрядный промежуток 3 и заряжается третий до0 полнительный конденсатор 3 до напряжения Уз в Uz. Так происходит инициирование пробоя всех n-разрядных промежутков и заряд всех п-1 дополнительных конденсаторов. После пробоя последнего

5 разрядного промежутка происходит основной разряд емкостного накопителя 1 через все п - последовательно соединенных разрядных промежутка. В это время происходит выделение энергии от накопителя 1 во

0 всех последовательно соединенных п-раз- рядных промежутках 3.

Таким образом, инициирование пробоя во всех п промежутках происходит последовательно, а основное выделение запасен5 ной энергии в накопителе 1 - одновременно. В это время образуются мощные ударные волны, световое излучение, ионизационные и химические процессы, приводящие к обеззараживанию воды.

0 Выполнение соотношения Со С1+Са+Сз+Сп-1 обеспечивает величину напряжения Un-1 на последней дополнительной емкости 5 близкой к величине напряжения Do накопителя 1. Этому же

5 способствует выполнение камеры обработки воды из изоляционного материала, приводящее к росту сопротивления между электродами всех n-разрядных промежутков до величины в несколько единиц-десятки кОм.

0 В результате чего постоянная времени дополнительных конденсаторов 5 превышает в несколько раз время инициирования пробоя и тем самым обеспечивается надежный пробой разрядных промежутков 3,

5 Таким образом в предложенном устройстве одним коммутатором осуществляется вклад запасенной электрической энергии в - разрядных промежутков.

Технико-экономическая эффективность предложенного устройства в сравнении с

прототипом заключается в уменьшении стоимости, повышении надежности и упрощении конструкции за счет того, что используется один коммутатор вместо п коммутаторов (в прототипе) и отсутствии со- ответствующего блока синхронизации, состоящего из дополнительно большого числа элементов (индуктивных элементов, высоковольтных диодов и электронно-механического преобразователя). Стоимость одного коммутатора на напряжение 20-50 кВ и ток 20-100 кА, например игнитронный разрядник ИРТ - 4-1, составляет 700 руб, а стоимость одного дополнительно введенного конденсатора 50 руб.

Формула изобретения Устройство для обеззараживания воды электрическими разрядами, содержащее емкостной накопитель, коммутатор, камеру

обработки воды, с n-разрядными промежутками, отличающееся тем. что, с целью повышения ресурса работы, упрощения конструкции и уменьшения стоимости, камера обработки выполнена из изоляционного материала и в устройство дополнительно введены п-1 конденсаторов, при этом все п разрядных промежутков камеры соединены последовательно и включены между электродом коммутатора и заземленным полюсом емкостного накопителя, а дополнительные п-1 конденсаторы подключены между точками соединения п-1 разрядных промежутков, начиная от коммутатора, и заземленным полюсом емкостью накопителя, при этом

Co Ci+C2 +Сп-1, где Со - емкостной накопитель;

Ci ... Сп-1 - дополнительно введенные конденсаторы.

Использование; относится к электротехнике, к устройствам очистки воды. Сущность: особенностью устройства является то, что одним коммутатором обеспечивается вклад электрической энергии от конденсатора в п - разрядных промежутках в камере обработки воды. Камера обработки выполнена из изоляционного материала и в устройство дополнительно введены п-1 конденсаторов, при этом все п-разрядных промежутков камеры соединены последовательно и включены между электродом коммутатора и заземленным полюсом емкостного накопителя, а дополнительные п-1 конденсаторы подключены между точками соединения п-1 разрядных промежутка, начиная от коммутатора, и заземленными полюсом емкостного накопителя, при этом Со Ci+ ... Сп-1. где Со - емкостной накопитель, Ci - дополнительные конденсаторы. 2 ил. i (/)

Фиг. i

U

Ч

Ч Ц и