Способ очистки воды от механических примесей Советский патент 1939 года по МПК E02B15/00 E02B8/02 

Существующие в гидротехнической практике способы борьбы с наносами и плавающими телами требуют слишком громоздких и дорогих сооружений. Отстойники, например, представляют собой крупное гидротехническое сооружение, требующее больших средств на постройку и эксплоатацию. Точного расчета отстойников пока не существует. Построенные отстойники не всегда работают эффективно. Примерно также обстоит дело и в отношении средств борьбы с плавающими телами (шуга, лед, различный мусор).

Здесь затрачивают большие расходы воды для сброса щуги и льда через специальные построенные для этой цели сооружения; часто прибегают к ручному обслуживанию; строят специальные сооружения с вращающимися очистными сетками для вылавливания мусора.

Предлагаемый способ очистки воды от механических примесей основан на применении ультра-звуковых колебаний.

Если через воду (находящуюся в покое или в движении - безразлично) пропустить ультра-звуковой луч, то твердые тела, попавшие в зону его

действия, приходят в сильное движение в направлении этого луча.

Применение ультра-звуковых колебаний для очистки воды известно; в этом известном способе ультра-звуковые колебания служат для осаждения мелких частиц, находящихся в воде во взвешенном состоянии.

Отличительной особенностью предложенного способа является то, что лучи ультра-звуковых колебаний пропускают через поток текущей воды и направляют эти лучи в сторону того ответвления потока, куда должны удаляться механические примеси.

Осуществление способа предполагается с помощью комбинированного излучателя ультра-звуковой энергии, создающего узкий луч по всей глубине потока.

На схематическом чертеже фиг. изображает положение излучателя в случае зашиты деривационного канала от речных наносов (план) и фиг. 2-разрез по ВВ на фиг. 1.

Излучатель / поставлен у входа воды в деривационный канал 2, забирающий воду из реки 3. Направление луча должно быть таким, чтобы наносы отжимались лучом от входа в канал. Примерное движение наносов в реке при включении излучателя показано на чертеже пунктиром.

При работе излучателя плавающие тела и наносы отжимаются в сторону. Во входное отверстие деривационного канала поступает очищенная вода. При расположении излучателя, согласно чертежу, интенсивное воздействие луча требуется лишь в начальной части сечения потока с тем, чтобы отжать только те наносы и плавающие тела, которые направляются в канал. Пробивать одинаково интенсивным лучом всю толщу потока нет никакой необходимости.

Способ экспериментально проверен автором на модели сооружения. Результаты доказали возможность применения его в условиях малой модели для очистки воды от механических примесей (наносы, шуга, лед, листва, различные волокна и пр.).

Для получения ультра-звуковых волн был применен кварцевый излучатель, состоящий из определенным образом вырезанной кварцевой пластинки, снабженной с обеих сторон металлическими обкладками. К этим обкладкам от лампового генератора подводился переменный электрический ток высокой частоты. Кварцевая пластинка при этом начинала сжиматься и расширяться с очень малой амплитудой-порядка миллионных долей сантиметра. При совпадении частоты подводимых электрических колебаний с собственными колебаниями кварцевой пластинки получался значительный пьезо-электрический эффект, порождающий интенсивные ультразвуковые волны.

На первый взгляд кажется непонятным получение мощных ультразвуковых волн при такой малой амплитуде колебания кварцевой пластинки, но дело в том, что интенсивность звукового излучения при данной амплитуде колебания пропорциональна квадрату частоты колебания. Таким образом все объясняется наличием больших частот. В проведенном исследовании частота колебаний была принята в 1 млн. колебаний в секунду. В качестве механических примесей в воде применялись песок, опилки.

еллюлоза, порошок графита, кусочки ерева, льда и снега.

Первые опыты проводились в спокойной воде с загрузкой примеси с ее поверхности. Картина движения частиц зарисовывалась. Более легкие частицы примеси полностью обходят поле действия луча, резко меняя траекторию своего движения; более тяжелые лишь частично отклоняются в сторону, но, как общее правило, траекторию своего движения резко меняли все испытанные виды механической примеси.

После работы со спокойной водой были поставлены опыты и с проточной. В этих экспериментах вода, загрязненная механическими примесями, пропускалась через разветвление двух каналов небольшой целлюлоидной модели. Расход воды в разветвлении делился приблизительно поровну. При этих условиях половина примесей шла в боковой, половина в основной канал. При включении излучателя картина резко менялась, т. .е. все примеси пошли в то ответвление, куда был направлен луч.

Ультразвуковая волна свободно распространяется в воде. Встречая на своем пути плавающую твердую частицу (другая среда), волна претерпевает частичное или полное отражение от нее. Возникает одностороннее упругое давление на эту частицу. Частица приходит в движение. Величина этого давления прямо пропорциональна произведению квадрата частоты колебания на квадрат амплитуды колебания.

Предложенный способ предназначается не только для защиты гидротехнических сооружений от наносов, но и для всех случаев техники, где необходимо очищать воду от механических примесей.

Предмет изобретения.

Способ очистки воды от механических примесей с применением ультразвуковых колебаний, отличающийся тем, что лучи последних пропускают через поток текущей воды и направляют их в сторону того ответвления потока, куда должны удаляться механические примеси.

к авторскому свидетельству Л. Н. Шакунова

№ 54851

сриг.

Шиг.2