HRPK20150258B3 - Sustav za obradu balastnih voda na principu vrtloženja, hidrodinamičke kavitacije i vakuum efekta - Google Patents

Sustav za obradu balastnih voda na principu vrtloženja, hidrodinamičke kavitacije i vakuum efekta

Info

Publication number
HRPK20150258B3
HRPK20150258B3 HRP20150258AA HRP20150258A HRPK20150258B3 HR PK20150258 B3 HRPK20150258 B3 HR PK20150258B3 HR P20150258A A HRP20150258A A HR P20150258AA HR P20150258 A HRP20150258 A HR P20150258A HR PK20150258 B3 HRPK20150258 B3 HR PK20150258B3
Authority
HR
Croatia
Prior art keywords
vortex
ballast water
assembly
hydrodynamic cavitation
chamber
Prior art date
Application number
HRP20150258AA
Other languages
English (en)
Inventor
Martina Cvetković
Original Assignee
Martina Cvetković
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Martina Cvetković filed Critical Martina Cvetković
Priority to HRP20150258AA priority Critical patent/HRPK20150258B3/hr
Priority to PCT/HR2016/000006 priority patent/WO2016139496A1/en
Priority to EP16713570.6A priority patent/EP3265200B1/en
Publication of HRP20150258A2 publication Critical patent/HRP20150258A2/hr
Publication of HRPK20150258B3 publication Critical patent/HRPK20150258B3/hr

Links

Classifications

    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01DSEPARATION
    • B01D21/00Separation of suspended solid particles from liquids by sedimentation
    • B01D21/26Separation of sediment aided by centrifugal force or centripetal force
    • B01D21/267Separation of sediment aided by centrifugal force or centripetal force by using a cyclone
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01DSEPARATION
    • B01D17/00Separation of liquids, not provided for elsewhere, e.g. by thermal diffusion
    • B01D17/02Separation of non-miscible liquids
    • B01D17/0217Separation of non-miscible liquids by centrifugal force
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B04CENTRIFUGAL APPARATUS OR MACHINES FOR CARRYING-OUT PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES
    • B04CAPPARATUS USING FREE VORTEX FLOW, e.g. CYCLONES
    • B04C3/00Apparatus in which the axial direction of the vortex flow following a screw-thread type line remains unchanged ; Devices in which one of the two discharge ducts returns centrally through the vortex chamber, a reverse-flow vortex being prevented by bulkheads in the central discharge duct
    • B04C3/06Construction of inlets or outlets to the vortex chamber
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B04CENTRIFUGAL APPARATUS OR MACHINES FOR CARRYING-OUT PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES
    • B04CAPPARATUS USING FREE VORTEX FLOW, e.g. CYCLONES
    • B04C5/00Apparatus in which the axial direction of the vortex is reversed
    • B04C5/12Construction of the overflow ducting, e.g. diffusing or spiral exits
    • B04C5/13Construction of the overflow ducting, e.g. diffusing or spiral exits formed as a vortex finder and extending into the vortex chamber; Discharge from vortex finder otherwise than at the top of the cyclone; Devices for controlling the overflow
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B04CENTRIFUGAL APPARATUS OR MACHINES FOR CARRYING-OUT PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES
    • B04CAPPARATUS USING FREE VORTEX FLOW, e.g. CYCLONES
    • B04C5/00Apparatus in which the axial direction of the vortex is reversed
    • B04C5/24Multiple arrangement thereof
    • B04C5/28Multiple arrangement thereof for parallel flow
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B04CENTRIFUGAL APPARATUS OR MACHINES FOR CARRYING-OUT PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES
    • B04CAPPARATUS USING FREE VORTEX FLOW, e.g. CYCLONES
    • B04C9/00Combinations with other devices, e.g. fans, expansion chambers, diffusors, water locks
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B63SHIPS OR OTHER WATERBORNE VESSELS; RELATED EQUIPMENT
    • B63JAUXILIARIES ON VESSELS
    • B63J4/00Arrangements of installations for treating ballast water, waste water, sewage, sludge, or refuse, or for preventing environmental pollution not otherwise provided for
    • B63J4/002Arrangements of installations for treating ballast water, waste water, sewage, sludge, or refuse, or for preventing environmental pollution not otherwise provided for for treating ballast water
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C02TREATMENT OF WATER, WASTE WATER, SEWAGE, OR SLUDGE
    • C02FTREATMENT OF WATER, WASTE WATER, SEWAGE, OR SLUDGE
    • C02F1/00Treatment of water, waste water, or sewage
    • C02F1/34Treatment of water, waste water, or sewage with mechanical oscillations
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C02TREATMENT OF WATER, WASTE WATER, SEWAGE, OR SLUDGE
    • C02FTREATMENT OF WATER, WASTE WATER, SEWAGE, OR SLUDGE
    • C02F2103/00Nature of the water, waste water, sewage or sludge to be treated
    • C02F2103/008Originating from marine vessels, ships and boats, e.g. bilge water or ballast water
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C02TREATMENT OF WATER, WASTE WATER, SEWAGE, OR SLUDGE
    • C02FTREATMENT OF WATER, WASTE WATER, SEWAGE, OR SLUDGE
    • C02F2303/00Specific treatment goals
    • C02F2303/04Disinfection

Landscapes

  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Environmental & Geological Engineering (AREA)
  • Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • Public Health (AREA)
  • Toxicology (AREA)
  • Combustion & Propulsion (AREA)
  • Health & Medical Sciences (AREA)
  • Ocean & Marine Engineering (AREA)
  • Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
  • Hydrology & Water Resources (AREA)
  • Water Supply & Treatment (AREA)
  • Organic Chemistry (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Thermal Sciences (AREA)
  • General Health & Medical Sciences (AREA)
  • Physical Water Treatments (AREA)

Abstract

Međunarodna konvencija o nadzoru i upravljanju brodskim balastnim vodama propisala je uvjete koji se odnose na sustave za obradu balastnih voda, a to su: visoka učinkovitost metode pri uklanjanju ciljnih organizama, minimalna štetnost za okoliš, sigurnost posade, ekonomičnost i jednostavnost primjene. Izum se odnosi na sustav za obradu balastnih voda na principu vrtloženja, hidrodinamičke kavitacije i vakuum efekta. Sustav je izveden u varijantama (I, II i III):<BR/>Varijanta (I) – sustav sa sklopom (U) za vrtloženje, hidrodinamičku kavitaciju i vakuum efekt koji ima cilindričnu komoru, dvije cijevi vrtloga (2) s cilindričnom mlaznicom (3) na kraju svake cijevi vrtloga,<BR/>Varijanta (II) – sustav sa sklopom (V) za vrtloženje, hidrodinamičku kavitaciju i vakuum efekt koji ima cilindričnu komoru (9), dva konusna lijevka (10), dva usmjerivača vrtloga (14) dvije cijevi vrtloga (2) i mlaznicu (11) s usmjerivačem mlaza kavitacije (12) na kraju svake cijevi vrtloga, i<BR/>Varijanta (III) – sustav sa sklopom (Z) za vrtloženje, hidrodinamičku kavitaciju i vakuum efekt koji ima cilindričnu komoru (9), dva konusna lijevka (10), dva usmjerivača vrtloga (14) i dvije cijevi vrtloga (2) i mlaznicu (18) s više usmjerivača mlaza kavitacije (12) unutar svake cijevi vrtloga.<BR/>U sklopovima (U, V, Z), između cijevi vrtloga i mlaznica, dolazi do pojave hidrodinamičke kavitacije i vakuum efekta, koji uništavaju štetne morske organizme i dezinficiraju morsku vodu. Radni proces sustava ne uključuje upotrebu biocida ili drugih kemikalija.

Description

Područje tehnike
Izum se odnosi na sustav za obradu voda na principu vrtloženja, hidrodinamičke kavitacije i vakuum efekta u užem smislu na sustave za obradu brodskih balastnih voda.
Prema Međunarodnoj klasifikaciji patenata predmet izuma pripada području B – proizvodni postupci; razred B04 – uređaji za centrifugiranje ili strojevi za provođenje fizikalnih ili kemijskih procesa, podrazredi B04C – uređaji koji upotrebljavaju slobodan vrtložni tok i B01D – odjeljivanje odnosno, podrazred C02F u koji spadaju postupci s vodom.
Tehnički problem
Uz obrastanje trupova brodova i akvakulturu, balastne vode predstavljaju jedan od ključnih faktora prijenosu nedomicilnih, invazivnih vrsti u vodene ekosustave na globalnoj razini. Balastne vode imaju posebnu ulogu u teretnom brodarstvu. U slučaju kada je brod natovaren teretom, na brodu nije potreban balast jer sam teret pruža stabilnost brodu. Međutim, nakon što je teret istovaren sa broda, balast mora biti ponovno utovaren na brod.
Međunarodna pomorska organizacija (IMO) je usvojila Međunarodnu konvenciju o nadzoru i upravljanju brodskim balastnim vodama i talozima koja u svojem tekstu uređuje moguće načine i metode iskrcavanja balastnih voda s brodova.
Temeljni zahtjevi propisani konvencijom, a koji se odnose na uređaje za obradu balastnih voda, su: visoka učinkovitost metode pri uklanjanju ciljnih organizama, minimalna štetnost za okoliš, sigurnost posade, ekonomičnost i jednostavnost primjene.
Tehnički problem koji se rješava ovim izumom odnosi se na izvedbu postrojenja za dovod neobrađene balastne vode, obradu balastne vode i odvod obrađene balastne vode u brodski tank.
Stanje tehnike
Postojeći sustavi za obradu balastnih voda, posjeduju određene nedostatke. Tako na primjer, danas najraširenija tehnologija za obradu balastnih voda, ultraljubičasto zračenje – UV, dokazano je veoma učinkovita kod uništavanja velikog broja morskih organizama. No, kada je riječ o uništenju trajnog stadija velikog broja morskih organizama, cisti, ista tehnologija nije dovoljno učinkovita. Nadalje, dokazano je da neke vrste mikroorganizama mogu preživjeti UV proces. Navedena tehnologija je vrlo često popraćena sa visokim troškovima instalacije.
S druge strane, sve popularniji sustav za obradu balastnih voda, de-oksidacija može predstavljati veoma uspješnu opciju za uništenje određenih zooplanktonskih i fitoplanktonskih vrsta, naročito ako se navedena tehnologija kombinira sa kemikalijama poput sulfida, ili kao korak procesa obrade u tzv. Venturi Oxygen Stripping tehnologiji kada dolazi do naglog smanjenja postotka otopljenog kisika u balastnim tankovima za gotovo 95%. Međutim, dosadašnjim istraživanjima je dokazano da pojedine vrste cista i anaerobnih bakterija mogu preživjeti proces de-oksidacije. Također, troškovi navedene tehnologije mogu biti veoma visoki, a potpuno učinkovit proces obrade balastne vode uz pomoć navedene tehnologije zahtjeva dugotrajnu upotrebu, što posljedično može biti veoma vremenski zahtjevno.
Većina tehnologija za obradu balastnih voda koje se danas nalaze na tržištu, pri procesu rada koriste različite kemikalije, pojedinačno ili u kombinaciji sa drugim tehnologijama. Metode koje u svome radu koriste agente, uglavnom zahtijevaju visoke koncentracije agenata, te kod upotrebe navedenih tehnologija posljedično dolazi do potrebe neutraliziranja obrađene vode koja se ispušta u morski ekosustav.
Pri obradi balastnih voda akustičnom kavitacijom, dokazana je veoma visoka učinkovitost pri uništenju većine zooplanktonskih vrsta, no, navedena tehnologija nije bila dovoljno učinkovita kada je riječ o uništenju fitoplanktona i smanjenu broja bakterija u obrađenoj vodi.
Temeljni mehanizmi i metode deaktivacije živih organizama kod tehnologija za obradu balastnih voda mogu se podijeliti u četiri grupe: mehanički, fizikalni, kemijski, i kombinacija prethodno spomenutih triju tehnologija.
Mehaničke metode deaktivacije živih organizama u balastnoj vodi uključuju metode poput filtracije, ciklonske separacije, elektro-mehaničke separacije, i druge.
Fizikalne metode uglavnom uključuju metode poput UV zračenja, ultrazvuka, de-oksidacije, kavitacije, toplinske obrade, i druge.
Kemijske metode, obično uključene u procese obrade balastnih voda, su: elektrokloriranje - elektroliza, biocidi, kloriranje, ozonizacija, koagulacija - flokulacija, kemijska redukcija, i druge.
Kada je riječ o kombinaciji prethodno navedenih tehnologija, među najčešće kombinirane tehnologije spada kombinacija mehaničkih sustava i fizikalne dezinfekcije, te mehaničkih sustava i kemijskih metoda obrade.
Bit izuma
Bit izuma je sustav za obradu balastnih voda na principu vrtloženja, hidrodinamičke kavitacije i vakuum efekta. Radni proces sustava ne uključuje upotrebu biocida ili drugih kemikalija.
Sustav za obradu balastne vode na principu vrtloženja, hidrodinamičke kavitacije i vakuum efekta obuhvaća: sklop za dovod neobrađene balastne vode, sklop za vrtloženje, hidrodinamičku kavitaciju i vakuum efekt i sklop za odvod obrađene balastne vode.
S obzirom na konstrukciju sklopa za vrtloženje, hidrodinamičku kavitaciju i vakuum efekt, sustav za obradu balastnih voda na principu vrtloženja, hidrodinamičke kavitacije i vakuum efekta izveden je u varijantama I, II i III:
Varijanta I – sustav za obradu balastne vode na principu vrtloženja, hidrodinamičke kavitacije i vakuum efekta – sa sklopom za vrtloženje, hidrodinamičku kavitaciju i vakuum efekt koji ima cilindričnu komoru, dvije cijevi vrtloga i cilindričnu mlaznicu, na kraju svake cijevi vrtloga,
Varijanta II – sustav za obradu balastne vode na principu vrtloženja, hidrodinamičke kavitacije i vakuum efekta – sa sklopom za vrtloženje, hidrodinamičku kavitaciju i vakuum efekt koji ima cilindričnu komoru, dva konusna lijevka, dva usmjerivača vrtloga, dvije cijevi vrtloga i mlaznicu s usmjerivačem mlaza kavitacije, na kraju svake cijevi vrtloga, i
Varijanta III – sustav za obradu balastne vode na principu vrtloženja, hidrodinamičke kavitacije i vakuum efekta – sa sklopom za vrtloženje, hidrodinamičku kavitaciju i vakuum efekt koji ima cilindričnu komoru, dva konusna lijevka, dva usmjerivača vrtloga, dvije cijevi vrtloga i mlaznic s više usmjerivača mlaza kavitacije, unutar svake cijevi vrtloga.
Neobrađena balastna voda, preko sklopa za dovod neobrađene balastne vode, ulazi, istovremeno, u istom smjeru, tangencijalno u gornji i donji dio sklopa za vrtloženje, hidrodinamičku kavitaciju i vakuum efekt, kod sve tri varijante sustava. Cijevi vrtloga, oko kojih kruži neobrađena balastna voda, ili drugi fluid, postavljene su jedna nasuprot drugoj, na određenom razmaku koji je definiran ulaznim parametrima u sustav.
Na krajevima cijevi vrtloga su ugrađene mlaznice. Zbog tangencijalnog ulaza vode u sustav, te zbog centrifugalne sile, dolazi do rotacije neobrađene vode oko cijevi vrtloga, te posljedično do formiranja dvaju vodenih vrtloga koji se sjedinjuju u prostoru između cijevi vrtloga i mlaznica, pri čemu nastaje hidrodinamička kavitacija i vakuum efekt. Ukoliko u sustavu postoji zrak, mjehurići zraka i čestice sa gustoćom manjom od gustoće vode, djelomično ili u potpunosti se odvajaju, te dižu u gornji dio sklopa za obradu, hidrodinamičku kavitaciju i vakuum efekt i izlaze kroz odzračnike. Zbog vrtloženja vode, čestice čija je gustoća veća od gustoće vode, se potiskuju prema dnu sklopa i ulaze u sifon. Ostatak obrađene balastne vode odlazi kroz obje mlaznice i cijevi vrtloga, u čijem se unutrašnjem dijelu formira hidrodinamička kavitacija, te prolazi dalje kroz sklop za odvod obrađene vode u tank za balastnu vodu ili se vraća na ponovnu obradu.
Kod sve tri izvedbe sklopa za vrtloženje, hidrodinamičku kavitaciju i vakuum efekt, sklop za dovod neobrađene balastne vode i sklop za odvod obrađene balastne vode, su izvedeni na isti način.
Kratki opis slika
Slika 1. prikazuje sustav za obradu balastne vode na principu vrtloženja, hidrodinamičke kavitacije i vakuum efekta, varijanta I – sprijeda.
Slika 2. prikazuje sustav sa Sl. 1., presjek A – A
Slika 3. prikazuje sustav sa Sl. 1., pogled B – B
Slika 4. prikazuje sustav sa Sl. 1., presjek C – C
Slika 5. prikazuje izgled cilindrične mlaznice – sprijeda .
Slika 6. prikazuje mlaznicu sa Sl. 5. - odozgo
Slika 7. prikazuje mlaznicu sa Sl. 5. - presjek E – E.
Slika 8. shematski prikaz uvećanog prostora D sa Sl. 4. između cilindričnih mlaznica i cijevi vrtloga u komori, gdje točka 0 predstavlja točku nastanka vakuum efekta. Iz točke 0 se vakuum dalje širi prema mlaznicama gdje pri izlasku iz mlaznica, do točaka S i T, dolazi do formiranja hidrodinamičke kavitacije.
Slika 9. prikazuje sustav za obradu balastne vode na principu vrtloženja, hidrodinamičke kavitacije i vakuum efekta, varijanta II – sprijeda.
Slika 10. prikazuje sustav sa Sl. 9., presjek F – F
Slika 11. prikazuje sustav sa Sl. 9., pogled G – G
Slika 12. prikazuje sustav sa Sl. 9., presjek H – H
Slika 13. prikazuje izgled konusne mlaznice – sprijeda
Slika 14. prikazuje mlaznicu sa Sl. 13. - odozgo
Slika 15. prikazuje mlaznicu sa Sl. 13. - presjek K – K.
Slika 16. shematski prikaz uvećanog prostora J sa Sl. 12. između mlaznica s usmjerivačem mlaza kavitacije i cijevi vrtloga u komori, gdje točki 0 predstavlja točku nastanka vakuum efekta. Iz točke 0 se vakuum dalje širi prema mlaznicama gdje pri izlasku iz mlaznica, do točaka S i T, dolazi do formiranja hidrodinamičke kavitacije.
Slika 17. prikazuje sustav za obradu balastne vode na principu vrtloženja, hidrodinamičke kavitacije i vakuum efekta, varijanta III – sprijeda.
Slika 18. prikazuje sustav sa Sl. 17., presjek L – L
Slika 19. prikazuje sustav sa Sl. 17., pogled M – M
Slika 20. prikazuje sustav sa Sl. 17., presjek N – N
Slika 21. prikazuje izgled konusnih mlaznica – sprijeda
Slika 22. prikazuje mlaznice sa Sl. 21. - odozgo
Slika 23. prikazuje mlaznice sa Sl. 21. - presjek R – R.
Slika 24. shematski prikaz uvećanog prostora P sa Sl. 20. između mlaznica s više usmjerivača mlaza kavitacije i cijevi vrtloga u komori, gdje je točka 0 predstavlja točku nastanka vakuum efekta. Iz točke 0 se vakuum dalje širi prema mlaznicama gdje pri izlasku iz mlaznica, do točaka S i T, dolazi do formiranja hidrodinamičke kavitacije.
Detaljan opis izvedbe i funkcioniranja izuma
Opis izvedbe:
Sustav za obradu balastne vode na principu vrtloženja, hidrodinamičke kavitacije i vakuum efekta obuhvaća: sklop za dovod neobrađene balastne vode, sklop za vrtloženje, hidrodinamičku kavitaciju i vakuum efekt i sklop za odvod obrađene balastne vode.
S obzirom na konstrukciju sklopa za vrtloženje, hidrodinamičku kavitaciju i vakuum efekt, sustav za obradu balastnih voda na principu vrtloženja, hidrodinamičke kavitacije i vakuum efekta je izveden u varijantama I, II i III:
Varijanta I – sustav za obradu balastne vode na principu vrtloženja, hidrodinamičke kavitacije i vakuum efekta – sa sklopom U za vrtloženje, hidrodinamičku kavitaciju i vakuum efekt koji ima cilindričnu komoru 1, dvije cijevi vrtloga 2 i cilindričnu mlaznicu 3, na kraju svake cijevi vrtloga 2.
Varijanta II – sustav za obradu balastne vode na principu vrtloženja, hidrodinamičke kavitacije i vakuum efekta – sa sklopom V za vrtloženje, hidrodinamičku kavitaciju i vakuum efekt koji ima cilindričnu komoru 9, dva konusna lijevka 10, dva usmjerivača vrtloga 14, dvije cijevi vrtloga 2, mlaznicu 11 s jednim usmjerivačem mlaza kavitacije 12, na kraju svake cijevi vrtloga 2.
Varijanta III – sustav za obradu balastne vode na principu vrtloženja, hidrodinamičke kavitacije i vakuum efekta – sa sklopom Z za vrtloženje, hidrodinamičku kavitaciju i vakuum efekt koji ima cilindričnu komoru 9, dva konusna lijevka 10, dva usmjerivača vrtloga 14, dvije cijevi vrtloga 2, mlaznicu 18 s više usmjerivača mlaza kavitacije 12, unutar svake cijevi vrtloga 2.
U gornjem i donjem dijelu komore 1, sklopa U, gornjem i donjem dijelu komore 9, sklopa V i Z, za vrtloženje, hidrodinamičku kavitaciju i vakuum efekt, su jedna nasuprot drugoj, na određenom razmaku, koji je definiran ulaznim parametrima u sustav, ugrađene po jedna cijev vrtloga 2 oko koje kruži neobrađena balastna voda ili drugi fluid za obradu.
Kod sklopa za vrtloženje U, V i Z za hidrodinamičku kavitaciju i vakuum efekt, prema varijanti I, II i III, sklop X za dovod neobrađene balastne vode i sklop Y za odvod obrađene balastne vode, su izvedeni na isti način.
Sklop X za dovod neobrađene balastne vode obuhvaća: zajednički dovod 20 koji se dijeli na cijev 21 za ulaz u gornji dio i cijev 22 za ulaz donji dio sklopova U, V i Z.
Kod sklopa U cijev 21 ulazi tangencijalno na gornjem dijelu u cilindričnu komoru cijev 22 tangencijalno na donjem dijelu u cilindričnu komoru 1.
Kod sklopa V i Z cijev 21 ulazi tangencijalno na gornjem dijelu u konusni lijevak cijev 22 tangencijalno na donjem dijelu u konusni lijevak 10.
Sklop Y za odvod obrađene balastne vode obuhvaća: cijev 23 za odvod obrađene balastne vode iz gornjeg dijela cilindrične komore 1, sklopa U, iz gornjih dijelova konusnih lijevaka (10), sklopova V i Z, te cijev 24 za odvod obrađene balastne vode iz donjeg dijela cilindrične komore, sklopa U, i donjih dijelova konusnih lijevaka 10, sklopova V i Z, i zajednički odvod 25 u tank za obrađenu balastnu vodu.
Sustav za obradu balastne vode na principu vrtloženja, hidrodinamičke kavitacije i vakuum efekta, varijante I, II, i III, postiže radnu učinkovitost u radu sa niskim ulaznim tlakom, već od oko 0,8 bara, što je naročito važno pri obradi balastnih voda na brodovima. Radna učinkovitost sustava se povećava proporcionalno sa povećanjem ulaznog tlaka u sustav. Sustav veoma uspješno uklanjanja morske mikroorganizme - zooplankton (nauplije, morske račiće i ciste), fitoplankton i bakterije.
Sustav za obradu balastne vode na principu vrtloženja, hidrodinamičke kavitacije i vakuum efekta, varijante I, II i III, pruža cjelovito ekološko rješenje za obradu balastne vode, bez opasnosti za okoliš i posadu.
Sustav za obradu vode na principu vrtloženja, hidrodinamičke kavitacije i vakuum efekta, varijante I, II i III, osim za obradu balastnih voda, može se koristiti i u svrhu dezinfekcije, pročišćavanja ili sterilizacije različitih fluida, te uništavanja različitih vrsta, oblika i stadija mikroorganizama iz fluida.
Sustav stvara značajno nižu razinu buke u odnosu na slične, postojeće sustave za obradu balastnih voda za vrijeme odvijanja radnog procesa.
Kao posljedica rotacije balastne vode, u središtu vodenoga vrtloga, između cijevi vrtloga i mlaznica, pojaviti će se vodena para. Vrijednost tlaka vodene pare uvijek je negativna, a ovisiti će o vrijednosti tlaka na ulazu u sustav. Odnosno, ukoliko je vrijednost tlaka na ulazu u sustav viša, tlak vodene pare će biti niži, tj. poprimiti će veću negativnu vrijednost.
Navedeni fenomen se smatra ključnim parametrom kod uništenja većine mikroorganizama različitih veličina, oblika i razvojnih stadija.
Komore 1 i 9 su dizajnirane na način da omogućuje ubrzano otjecanje vodenoga toka prema dnu komore, tj. prema izlazu 8 za čestice čija je gustoća veća od gustoće vode odnosno nesmetan prolaz sedimenta kroz izlaz 17 dnu komore i konusnih lijevaka.
Udaljenost među cijevima vrtloga se može po potrebi, a ovisno o ulaznim parametrima u sustav podesiti. Uloga konusnih lijevaka u komori sklopova V i Z je precizno usmjeravanje vodenoga mlaza prema području sjedinjenja dvaju vrtloga, povećanje brzine vodenoga mlaza 27, poticanje formiranja hidrodinamičke kavitacije kod prolaska kroz mlaznice, te nastanka vakuum efekta u području između mlaznica.
Sustav prema varijanti I:
Na Sl. 1. prikazan je sustav za obradu balastne vode na principu vrtloženja, hidrodinamičke kavitacije i vakuum efekta, prema varijanti I, sa sklopom U za vrtloženje, hidrodinamičku kavitaciju i vakuum efekt, sa sklopom X za dovod neobrađene balastne vode i sa sklopom Y za odvod obrađene balastne vode.
Sklop U za vrtloženje, hidrodinamičku kavitaciju i vakuum efekt, ima cilindričnu komoru 1, dvije cijevi vrtloga 2 i cilindričnu mlaznicu 3, na kraju svake cijevi vrtloga 2.
Cilindrična komora 1 je, obično cilindričnog oblika, s dvije simetrične cijevi vrtloga 2 koje su postavljene u središnjem dijelu cilindrične komore. Gornja i donja cijev vrtloga 2 postavljene su u istoj ravnini, te su okrenute jedna nasuprot drugoj tako da među cijevima vrtloga postoji određeni razmak koji je moguće podesiti, a definiran je ulaznim parametrima u sustav. Na krajevima obiju cijevi vrtloga 2 smještene su cilindrične mlaznice 3.
Neobrađena voda dolazi kroz sklop X za dovod neobrađene balastne vode, istovremeno u istom smjeru, kroz gornji ulaz 21 i donji ulaz 22, te ulazi tangencijalno u sklop U za vrtloženje, hidrodinamičku kavitaciju i vakuum efekt. Sustav može raditi ispravno i u slučaju ulaska balastne vode u komoru u različitim smjerovima, no ukupni radni učinak može biti djelomično smanjen, te posljedično može doći do povećanja turbulencije unutar cijevi vrtloga.
Zbog centrifugalne sile, balastna voda rotira oko cijevi vrtloga 2, te posljedično dolazi do formiranja dvaju vodenih vrtloga. Gornji i donji vrtlog se sjedinjuju u području između cijevi vrtloga 2 i mlaznica, gdje ujedno dolazi i do pojave vakuum efekta. Zbog sjedinjenja dvaju vrtloga 5, dolazi do povećanja brzine rotacije vodenoga mlaza 27, što će posljedično uzrokovati:
a) disperziju čestica veće gustoće od gustoće vode prema stjenkama cilindrične komore koja nastaje kao posljedica sile inercije. Zbog vrtloženja vode, čestice se potiskuju prema rubnim dijelovima donje cijevi, te se dalje nastavljaju spuštati prema dnu komore, izlaz 8.
b) tok vode kroz simetrično postavljene cilindrične mlaznice 3, što će pak utjecati na nastanak hidrodinamičke kavitacije na izlazu iz cilindričnih mlaznica. Formiranje hidrodinamičke kavitacije je pozicionirano na način da osim mlaznica ne dotiče stjenke komore, niti bilo koji drugi element komore.
c) tok vode kroz simetrične cilindrične mlaznice 3 koji će utjecati na nastanak vodene pare između cilindričnih mlaznica. Kada tlak na ulasku u komoru iznosi između 0,8 i 1,8 bara, vrijednost tlaka vodene pare između cilindričnih mlaznica će iznositi do -1,2 bara, te će doći do pojave vakuuma – odnosno podtlaka u točki 0. Vakuum će se, kroz mlaznice, širiti u unutrašnji dio cijevi vrtloga 2, gdje će doći do pojave hidrodinamičke kavitacije. Hidrodinamička kavitacija će se pojaviti simetrično, na jednakim mjestima kod obje cijevi vrtloga. U slučaju viših ulaznih tlakova, dolazi do porasta negativne vrijednosti vakuuma, s čime će doći i do porasta učinkovitosti cijeloga sustava. Kod nižih ulaznih tlakova, preporučuje se smanjenje udaljenosti između mlaznica, dok je kod viših ulaznih tlakova preporučljivo povećati udaljenost između mlaznica.
Na gornjem kraju cilindrične komore 1 nalazi se izlaz 7 za zračne mjehuriće i čestice manje gustoće od gustoće vode, a na donjem kraju izlaz 8 za sediment. Obrađena balastna voda zatim odlazi, kroz otvor 4 cilindričnih mlaznica 3 i cijevi vrtloga 2, kroz gornji izlaz 23 i donji izlaz 24 i zajednički odvod 25, sklop Y za odvod obrađene balastne vode, u tank za balastnu vodu. Ukoliko je potrebno, obrađena balastna voda se može ponovno vratiti u sustav za obradu.
Sl. 2 i 4 prikazuju presjek A – A i presjek C – C kroz sklop U za vrtloženje, hidrodinamičku kavitaciju i vakuum efekt. Na Sl. 3. prikazan je pogled B – B, s tangencijalnim ulazom 21, sklopa X, na gornji dio sklopa U.
Na Sl. 5, 6 i 7 prikazana je cilindrična mlaznica 3 sprijeda, odozgo i u presjeku E – E sa Sl. 5.
U središtu cilindričnih mlaznica 3 nalazi se otvor 4 čiji promjer ovisi o dimenzijama ulaznih cijevi i karakteristikama pumpe za dovod neobrađene vode. Visina cilindrične mlaznice 3 predstavlja bitan faktor funkcionalnosti rada sustava, te je izravno povezana sa formiranjem kavitacije.
Na Sl. 8. je shematski prikazan uvećani dio D sa Sl. 4, koji prikazuje fenomen nastanka vodene pare unutar vodenoga vrtloga u području sjedinjenja dvaju vrtloga. Vodena para će nastati oko središnje točke 0 vrtloga, gdje dolazi do međudjelovanja smičnih, vlačnih i torzionih sila i pojave vakuum efekta - podtlaka. Vakuum će se, kroz otvore 4 cilindričnih mlaznica 3, dalje širiti iz točke 0 u unutrašnje dijelove cijevi vrtloga 2 do područja S i T, gdje će ujedno doći i do nastanka novih hidrodinamičkih kavitacija, simetrično u obje cijevi vrtloga 2.
Sustav prema varijanti II:
Na Sl. 9. prikazan je sustav za obradu balastne vode na principu vrtloženja, hidrodinamičke kavitacije i vakuum efekta, prema varijanti II, sa sklopom V za vrtloženje, hidrodinamičku kavitaciju i vakuum efekt, sa sklopom X za dovod neobrađene balastne vode i sa sklopom Y za odvod obrađene balastne vode.
Sklop V za vrtloženje, hidrodinamičku kavitaciju i vakuum efekt, ima cilindričnu komoru 9, dva konusna lijevka 10, dvije cijevi vrtloga 2, dva usmjerivača vrtloga 14, mlaznice 11, na kraju svake cijevi vrtloga 2, i usmjerivač za sediment 26.
Gornji i donji konusni lijeva 10 su djelomično, s konusnim dijelom, umetnuti u gornji i donji dio cilindrične komore 9. Unutar konusnih lijevaka 10 nalaze se dvije simetrične cijevi vrtloga 2 koje završavaju s mlaznicama 11. Gornja i donja cijev vrtloga 2, koje prolaze kroz konusne lijevke 10, postavljene su u istoj ravnini, te su okrenute jedna nasuprot drugoj. Među cijevima vrtloga 2 postoji određeni razmak koji ovisi o ulaznim parametrima vode u sustav. Kod nižih ulaznih tlakova se udaljenosti između cijevi vrtloga 2, odnosno mlaznica 11 smanjuje, dok se kod viših ulaznih tlakova povećava udaljenost između vrtložnih cijevi, tj. mlaznica 11.
Cijevi vrtloga 2, unutar konusnih lijevaka 10, su postavljene približno simetrično. Simetrična konstrukcija se preporuča za bolji učinak, no sustav također može ispravno funkcionirati i uz mala odstupanja u simetriji cijevi vrtloga.
Uloga konusnih lijevaka 10 u cilindričnoj komori 9 je precizno usmjeravanje vodenoga mlaza prema području sjedinjenja dvaju vrtloga, povećanje brzine vodenoga mlaza i poticanje formiranja hidrodinamičke kavitacije i vakuum efekta kod prolaska kroz konusne mlaznice 11.
Neobrađena balastna voda ulazi tangencijalno u gornji i donji konusni lijevak 10, sklopa V za vrtloženje, hidrodinamičku kavitaciju i vakuum efekt, u isto vrijeme i u istome smjeru, kroz gornji ulaz 21 i donji ulaz 22, sklopa X. Sustav može raditi ispravno i u slučaju ulaska vode u različitim smjerovima, no ukupni radni učinak može biti djelomično smanjen, te posljedično može doći do povećanja turbulencije unutar cijevi. Zbog centrifugalne sile, voda rotira oko cijevi vrtloga 2, te posljedično dolazi do formiranja dvaju vodenih vrtloga. Gornji i donji vrtlog se sjedinjuju u području između cijevi vrtloga. Na ulazu u svaku cijev vrtloga dolazi do pojave hidrodinamičke kavitacije, gdje ujedno dolazi i do pojave vakuum efekta. Zbog sjedinjenja dvaju vrtloga 5 dolazi do povećanja brzine rotacije vodenoga mlaza 27, što će posljedično uzrokovati:
a) disperziju čestica veće gustoće od gustoće vode prema stjenkama cilindrične komore 9 koja nastaje kao posljedica sile inercije. Zbog vrtloženja vode, čestice se potiskuju prema rubnim dijelovima donjeg konusnog lijevka 10, te se dalje nastavljaju spuštati prema izlazu 17 za sediment.
b) tok vode kroz simetrične postavljene mlaznice 11, što će pak utjecati na nastanak hidrodinamičke kavitacije na izlazu iz mlaznica 11 i cijevi vrtloga 2. Formiranje hidrodinamičke kavitacije je pozicionirano na način da osim mlaznica ne dotiče stijenke cilindrične komore, niti bilo koji drugi element komore.
c) tok vode kroz mlaznice 11, koji će utjecati na nastanak vodene pare između cilindričnih mlaznica. Kada tlak na ulasku u komoru iznosi između 0,8 i 1,8 bara, vrijednost tlaka vodene pare između mlaznica će iznositi do -1,2 bara, te će doći do pojave vakuuma – odnosno podtlaka. Vakuum će se širiti u unutrašnji dio cijevi vrtloga 2, gdje će doći do pojave hidrodinamičke kavitacije. Hidrodinamička kavitacija će se pojaviti simetrično, na jednakim mjestima kod obje cijevi vrtloga. U slučaju viših ulaznih tlakova, dolazi do porasta negativne vrijednosti vakuuma, s čime će doći i do porasta učinkovitosti cijeloga sustava. Kod nižih ulaznih tlakova, preporučuje se smanjenje udaljenosti između mlaznica, dok je kod viših ulaznih tlakova preporučljivo povećati udaljenost između mlaznica 11.
Polupropusna, mrežasta, brana 15, koja je smještena na dnu usmjerivača vrtloga 14 i na kraju gornjeg konusnog lijevka 10, dijeli gornji dio od donjeg dijela cilindrične komore 9. Polupropusna brana 15 je konstruirana tako da propušta zračne mjehuriće 6 do gornjeg dijela konusnog lijevka 10, odnosno do izlaza 16 za zračne mjehuriće. Svrha polupropusne brane je zaustavljanje daljnjeg otjecanja balastne vode prema vrhu cilindrične komore.
Sa svrhom postizanja bolje učinkovitosti, opisana konstrukcija dodatno koristi usmjerivač vrtloga 14. Usmjerivač vrtloga 14 je smješten simetrično unutar gornjeg i donjeg konusnoga lijevka. Uloga usmjerivača postavljenog u gornjem konusnom lijevku je hvatanje zračnih mjehurića i čestica gustoće manje od gustoće vode, koji će biti izbačeni iz sustava kroz gornji izlaz 16. Usmjerivač vrtloga 14 postavljen u donjem konusnom lijevku 10 pomaže kod preciznijeg usmjeravanja vodenog mlaza.
Sl. 10 i 12 prikazuju presjek F – F i presjek H – H kroz sklop V za vrtloženje, hidrodinamičku kavitaciju i vakuum efekt. Na Sl. 11. prikazan je pogled G – G, s tangencijalnim ulazom 21, sklopa X, na gornji konusni lijevak sklopa V.
Na Sl. 13. i 14. prikazana je mlaznica 11 s otvorom 13 i jednim usmjerivačem mlaza kavitacije 12, sprijeda i odozgo, a na Sl. 15. u presjeku K – K sa Sl. 13.
U središtu mlaznica 11 nalazi se otvori 13 čiji promjer ovisi o dimenzijama ulaznih cijevi i karakteristikama pumpe za dovod morske vode. Mlaznice 11 imaju jedan usmjerivač mlaza kavitacije 12. Nagib usmjerivača mlaza kavitacije 12, u odnosu na simetralu mlaznice, kreće se pod kutom ß = 50 do 70o. Visina cilindričnog dijela mlaznica 11 predstavlja bitan faktor funkcionalnosti rada sustava, te je izravno povezana sa formiranjem kavitacije.
Na Sl. 16. je shematski prikazan uvećani dio J sa Sl. 12 fenomen nastanka vodene pare unutar vodenoga vrtloga u području sjedinjenja dvaju vrtloga između cijevi vrtloga i mlaznica. Vodena para će nastati oko središnje točke 0 vrtloga, gdje dolazi do međudjelovanja smičnih, vlačnih i torzionih sila i pojave vakuuma - podtlaka. Vakuum će se, kroz otvore 13 mlaznica 11, dalje širiti iz točke 0 u unutrašnje dijelove cijevi vrtloga 2 do područja označena kao S i T, gdje će ujedno doći i do nastanka hidrodinamičkih kavitacija, simetrično u obje cijevi vrtloga.
Sustav prema varijanti III:
Na Sl. 17. prikazana je sustav za obradu balastne vode na principu vrtloženja, hidrodinamičke kavitacije i vakuum efekta, prema varijanti III, sa sklopom Z za vrtloženje, hidrodinamičku kavitaciju i vakuum efekt, sa sklopom X za dovod neobrađene balastne vode i sa sklopom Y za odvod obrađene balastne vode.
Sklop Z za vrtloženje, hidrodinamičku kavitaciju i vakuum efekt, ima cilindričnu komoru 9, dva konusna lijevka 10, dvije cijevi vrtloga 2, dva usmjerivača vrtloga 14, dvije mlaznice 18, unutar svake cijevi vrtloga 2, i usmjerivač za sediment 26.
Gornji i donji konusni lijeva 10 su djelomično, s konusnim dijelom, umetnuti u gornji i donji dio cilindrične komore 9. Konstrukcija mlaznica 18 je s više usmjerivača mlaza kavitacije 12, te je prikladnija za rad sa manjim protocima. Naime, zbog unutrašnje konstrukcije cijevi vrtloga 2, voda unutar cijevi vrtloga ne može postići velike brzine i protoke. Mlaznica 18, u primjeru iz izuma, u cijevi vrtloga 2, uzrokovat će nastanak trostruke kavitacije u svakoj pojedinačnoj cijevi vrtloga. Također, u prostoru između gornje i donje mlaznice 18, doći će do pojave vakuum efekta, koji će se širiti simetrično kroz mlaznice u unutrašnjost obje cijevi vrtloga 2, do točaka S i T do kojih se širi hidrodinamička kavitacija, prema Sl. 24.
Neobrađena balastna voda, prema Sl. 19, ulazi tangencijalno u sklop Z za vrtloženje, hidrodinamičku kavitaciju i vakuum efekt, u isto vrijeme i u istome smjeru, kroz gornji ulaz 21 i donji ulaz 22. Sustav može raditi ispravno i u slučaju ulaska vode u različitim smjerovima, no ukupni radni učinak može biti djelomično smanjen, te posljedično može doći do povećanja turbulencije unutar cijevi. Zbog centrifugalne sile, voda rotira oko cijevi vrtloga 2, te posljedično dolazi do formiranja dvaju vodenih vrtloga. Gornji i donji vrtlog se sjedinjuju u području 0 između cijevi vrtloga i mlaznica 18. Na ulazu u svaku cijev vrtloga dolazi do pojave hidrodinamičke kavitacije. Gornji i donji vodeni vrtlog se sjedinjuju u području između dvije cijevi vrtloga 2 i mlaznica 18, gdje ujedno dolazi i do pojave vakuum efekta. Zbog sjedinjenja dvaju vrtloga 5, dolazi do povećanja brzine rotacije vodenoga mlaza 27, što će posljedično uzrokovati:
a) disperziju čestica veće gustoće od gustoće vode prema stjenkama cilindrične komore 9 koja nastaje kao posljedica sile inercije. Zbog vrtloženja vode, čestice se potiskuju prema rubnim dijelovima donjeg konusnog lijevka 10, te se dalje nastavljaju spuštati prema izlazu 17 za krupnije čestice i sediment.
b) tok vode kroz simetrično postavljene mlaznice 18, u cijevi vrtloga 2, što će pak utjecati na nastanak hidrodinamičke kavitacije na izlazu iz mlaznica u cijevi vrtloga 2. Formiranje hidrodinamičke kavitacije je pozicionirano na način da osim mlaznica 18 ne dotiče stjenke komore 9, niti bilo koji drugi element komore.
c) tok vode kroz mlaznice 18 s više usmjerivača mlaza kavitacije 12, koji će utjecati na nastanak vodene pare između mlaznica. Kada tlak na ulasku u cilindričnu komoru 9 iznosi između 0,8 i 1,8 bara, vrijednost tlaka vodene pare između mlaznica 18 će iznositi do -1,2 bara, te će doći do pojave vakuuma – odnosno podtlaka. Vakuum će se širiti u unutrašnji dio cijevi vrtloga 2, gdje će doći do pojave hidrodinamičke kavitacije. Hidrodinamička kavitacija će se pojaviti simetrično, na jednakim mjestima kod obje cijevi vrtloga. U slučaju viših ulaznih tlakova, dolazi do porasta negativne vrijednosti vakuuma, s čime će doći i do porasta učinkovitosti cijeloga sustava. Kod nižih ulaznih tlakova, preporučuje se smanjenje udaljenosti između konusnih mlaznica 18 odnosno cijevi vrtloga 2, dok je kod viših ulaznih tlakova preporučljivo povećati udaljenost između cijevi vrtloga s mlaznicama 18.
Polupropusna, mrežasta, brana 15, koja je smještena na kraju usmjerivača vrtloga 14 i na dnu gornjeg konusnog lijevka 10, dijeli gornji dio od donjeg dijela cilindrične komore 9. Polupropusna brana 15 je konstruirana na način da propušta mjehure zraka do gornjeg dijela komore, odnosno do izlaza 16 za zračne mjehuriće. Svrha polupropusne pregrade je zaustavljanje daljnjeg otjecanja balastne vode prema vrhu konusnih lijevaka.
Sa svrhom postizanja bolje učinkovitosti, u konusnim lijevcima 10 su ugrađeni usmjerivači vrtloga 14. Usmjerivači vrtloga 14 su smješteni simetrično unutar gornjeg i donjeg konusnoga lijevka 10. Uloga usmjerivača vrtloga 14, postavljenog u gornjem konusnom lijevku je hvatanje zračnih mjehurića 6 i čestica gustoće manje od gustoće vode, koji će biti izbačeni iz sklopa Z kroz gornji izlaz 16. Usmjerivač vrtloga 14 postavljen u donjem konusnom lijevku 10 pomaže kod preciznijeg usmjeravanja vodenog mlaza.
Uloga konusnih lijevaka 10 u cilindričnoj komori 9 je precizno usmjeravanje vodenoga mlaza prema području sjedinjenja dvaju vrtloga, povećanje brzine vodenoga mlaza i poticanje formiranja hidrodinamičke kavitacije kod prolaska kroz mlaznice 18 s više usmjerivača 12 mlaza kavitacije.
Sl. 18 i 20 prikazuju presjek L – L i presjek N – N kroz sklop Z za vrtloženje, hidrodinamičku kavitaciju i vakuum efekt. Na Sl. 19. prikazan je pogled M – M, s tangencijalnim ulazom 21, sklopa X, na gornji konusni lijevak sklopa V.
Na Sl. 21. i 22. prikazana je mlaznica 18 s više usmjerivača mlaza kavitacije 12, sprijeda i odozgo, a na Sl. 23. u presjeku R – R sa Sl. 21.
U središtu mlaznica 18 nalaze se otvori 13 čiji promjer ovisi o dimenzijama ulaznih cijevi i karakteristikama pumpe za dovod morske vode. Nagibi usmjerivača mlaza kavitacije 12, u odnosu na simetralu mlaznice, kreću se pod kutom ß = 50 do 70o. Visina cilindričnog dijela mlaznica 18 predstavlja bitan faktor funkcionalnosti rada sustava, te je izravno povezana sa formiranjem kavitacije.
Na Sl. 24. je shematski prikazan uvećani dio P sa Sl. 20 fenomen nastanka vodene pare unutar vodenoga vrtloga u području sjedinjenja dvaju vrtloga. Vodena para će nastati oko središnje točke 0 vrtloga, gdje dolazi do međudjelovanja smičnih, vlačnih i torzionih sila i pojave vakuuma – podtlaka. Vakuum će se, kroz mlaznicu 18, dalje širiti iz točke 0 u unutrašnje dijelove cijevi vrtloga 2 do područja označena kao S i T, gdje će ujedno doći i do nastanka novih hidrodinamičkih kavitacija, simetrično u obje cijevi vrtloga u gornjem i donjem dijelu cilindrične komore.
Popis pozivnih oznaka
I – varijanta sustava sa sklopom za vrtloženje, hidrodinamičku kavitaciju i vakuum efekt koji ima cilindričnu komoru s dvije cijevi vrtloga i jednom cilindričnom mlaznicom na kraju svake cijevi vrtloga,
U - Sklop za vrtloženje, hidrodinamičku kavitaciju i vakuum efekt u sustavu prema varijanti I
1 - Cilindrična komora
2 - Cijev vrtloga
3 - Cilindrična mlaznica
4 - Otvor kroz cilindričnu mlaznicu
5 – shematski prikaz vrtloga
6 – shematski prikaz zračnih mjehurića
27 – shematski prikaz vodenog mlaza
7 - Izlaz iz komore za zračne mjehuriće i čestice čija je gustoća manja od gustoće vode
8 - Izlaz iz komore za čestice čija je gustoća veća od gustoće vode u sifon
II – varijanta sustava sa sklopom za vrtloženje, hidrodinamičku kavitaciju i vakuum efekt koji ima cilindričnu komoru s dva konusna lijevka i dva usmjerivača vrtloga, s dvije cijevi vrtloga, te mlaznicom s jednim usmjerivačem mlaza kavitacije, na kraju svake cijevi vrtloga,
V - Sklop za vrtloženje, hidrodinamičku kavitaciju i vakuum efekt u sustavu prema varijanti II
9 - Cilindrična komora
10 - Konusni lijevak
2 - Cijevi vrtloga
11 – Mlaznica s jednim usmjerivačem mlaza vrtloga
12 - Usmjerivač mlaza kavitacije na mlaznici
13 - Otvor kroz mlaznicu
14 - Usmjerivači vrtloga
26 – Usmjerivač za sediment
15 - Polupropusna brana
7 - Izlaz iz komore za zračne mjehuriće i čestice čija je gustoća manja od gustoće vode
8 - Izlaz iz komore za čestice čija je gustoća veća od gustoće vode u sifon
16 - Izlaz iz konusnog lijevka za zračne mjehuriće
17 - Izlaz iz konusnog lijevka za sediment
III – varijanta sustava sa sklopom za vrtloženje, hidrodinamičku kavitaciju i vakuum efekt koji ima cilindričnu komoru s dva konusna lijevka i dva usmjerivača vrtloga, s dvije cijevi vrtloga, te mlaznice s više usmjerivača mlaza kavitacije postavljenih unutar svake cijevi vrtloga.
Z - Sklop za vrtloženje, hidrodinamičku kavitaciju i vakuum efekt u sustavu prema varijanti III
9 - Cilindrična komora
10 - konusni lijevak
2 - cijevi vrtloga
18 - Mlaznica s više usmjerivača mlaza vrtloga
12 - usmjerivač mlaza kavitacije na mlaznici
19 - Otvor kroz mlaznicu s više usmjerivača mlaza kavitacije
14 - Usmjerivači vrtloga
26 – Usmjerivač za sediment
15 - Polupropusna brana
7 - Izlaz iz komore za zračne mjehuriće i čestice čija je gustoća manja od gustoće vode
8 - Izlaz iz komore za čestice čija je gustoća veća od gustoće vode u sifon
16 - Izlaz iz konusnog lijevka za zračne mjehuriće
17 - Izlaz iz konusnog lijevka za sediment
X - Sklop za dovod neobrađene balastne vode za sustave prema varijanti I, II i III
20 - Zajednička dovodna cijev
21 - Gornji ulaz
22 - Donji ulaz
Y - Sklop za odvod obrađene balastne vode za sustav prema varijanti I, II i III
23 - Gornji izlaz
24 - Donji izlaz
25 - Zajednički odvod
D - shematski prikaz uvećanog prostora između cilindričnih mlaznica i cijevi vrtloga u komori, prema varijanti I
J - shematski prikaz uvećanog prostora između cilindričnih mlaznica i cijevi vrtloga u komori, prema varijanti II
P - shematski prikaz uvećanog prostora između cilindričnih mlaznica i cijevi vrtloga u komori, prema varijanti III
0 – točka nastanka vakuuma i hidrodinamičke kavitacije između cijevi vrtloga, prema varijantama I, II i III
S i T – točke u cijevima vrtloga do koji se širi hidrodinamička kavitacija nastala u mlaznicama.
Primjena izuma
Osim kod obrade brodskih balastnih voda, izum se može primijeniti i za druge fluide u drugim različitim područjima sa ciljem dezinfekcije, pročišćavanja ili sterilizacije različitih fluida, otklanjanja i fizikalnog uništavanja različitih vrsta, oblika i stadija mikroorganizama iz fluida.

Claims (9)

1. Sustav za obradu balastnih voda na principu vrtloženja, hidrodinamičke kavitacije i vakuum efekta, naznačen time, da obuhvaća sklop za dovod neobrađene balastne vode, sklop za odvod obrađene balastne vode i sklop za vrtloženje, hidrodinamičku kavitaciju i vakuum efekt; da je sustav, s obzirom na konstrukciju sklopa za vrtloženje, hidrodinamičku kavitaciju i vakuum efekt, izveden u varijantama (I), (II) i (III); da sustav varijanta (I) obuhvaća sklop (U) za vrtloženje, hidrodinamičku kavitaciju i vakuum efekt, sklop (X) za dovod neobrađene vode i sklop (Y) za odvod obrađene balastne vode; da sustav varijanta (II) obuhvaća sklop (V) za vrtloženje, hidrodinamičku kavitaciju i vakuum efekt, sklop (X) za dovod neobrađene balastne vode i sklop (Y) za odvod obrađene balastne vode; da sustav varijanta (III) obuhvaća sklop (Z) za vrtloženje, hidrodinamičku kavitaciju i vakuum efekt, sklop (X) za dovod neobrađene balastne vode i sklop (Y) za odvod obrađene balastne vode; da su sklop (X) za dovod neobrađene balastne vode i sklop (Y) za odvod obrađene balastne vode, za sustav varijante (I, II i III), izvedeni na isti način.
2. Sustav prema zahtjevu 1, varijanta I, naznačen time, da sklop (U) za vrtloženje, hidrodinamičku kavitaciju i vakuum efekt obuhvaća cilindričnu komoru (1), gornju i donju cijev vrtloga (2), gornju i donju cilindričnu mlaznicu (3), izlaz (7) i izlaz (8) iz komore; da su gornja i donja cijev vrtloga (2) postavljene kroz sredinu komore (1) u istoj ravnini, okrenute jedna prema drugoj, na razmaku koji je definiran ulaznim parametrima u sustav; da su na krajevima gornje i donje cijevi vrtloga (2) ugrađene mlaznice (3); da su na gornji i donji dio komore (1) tangencijalno priključeni gornji ulaz (21) i donji ulaz (22) iz sklopa (X) za dovod neobrađene balastne vode; da kroz izlaz (7) iz komore (1) izlaze zračni mjehurići (6) i čestice čija je gustoća manja od gustoće vode; da kroz izlaz (8) iz komore (1) izlaze čestice čija je gustoća veća od gustoće vode; da u području između gornje i donje cijevi vrtloga (2), u mjestu spajanja dvaju vrtloga, dolazi do formiranja hidrodinamičke kavitacije u točki (0); da obrađena balastna voda, nakon obrade, odlazi u obliku mlaza (27), kroz otvore (4) gornje i donje mlaznice (3) u gornju i donju cijev vrtloga (2), te kroz gornju cijev (23), donju cijev (24) i zajednički odvod (25), sklopa (Y) za odvod balastne vode, u tank za balastnu vodu.
3. Sustav prema zahtjevu 1, varijanta II, naznačen time, da sklop (V) za vrtloženje, hidrodinamičku kavitaciju i vakuum efekt obuhvaća cilindričnu komoru (9), gornji i donji konusni lijevak (10), gornju i donju cijev vrtloga (2), gornji i donji usmjerivač vrtloga (14), gornju i donju mlaznicu (11), polupropusnu branu (15), usmjerivač za sediment (26), izlaz (7), izlaz (8), izlaz (16) i izlaz (17); da su gornji i donji konusni lijevci (10) postavljeni s gornje i donje strane u komori (9), djelomično u komori; da su na gornji i donji konusni lijevak (10) tangencijalno priključeni gornji ulaz (21) i donji ulaz (22) iz sklopa (X) za dovod neobrađene balastne vode; da su u gornji i donji konusni lijevak (10) ugrađeni gornji i donji usmjerivači vrtloga (14) oko kojih kruži neobrađena balastna voda; da su na donjem dijelu gornjeg usmjerivača vrtloga (14) i na donjem dijelu gornjeg konusnog lijevka (10) postavljene polupropusne brane (15) koje propuštaju zračne mjehuriće dalje prema izlazima (16) i (7); da je na donjem konusnom lijevku (10) postavljen usmjerivač sedimenta (26); da su cijevi vrtloga (2) postavljene kroz sredinu gornjeg i donjeg konusnog lijevka (10) i komore (9) u istoj ravnini, okrenute jedna prema drugoj, na razmaku koji je definiran ulaznim parametrima u sustav; da su na krajevima gornje i donje cijevi vrtloga (2) ugrađene mlaznice (11) s jednim usmjerivačem mlaza vrtloga (12); da kroz izlaz (7) iz komore (9) izlaze zračni mjehurići i čestice čija je gustoća manja od gustoće vode; da kroz izlaz (8) iz komore (9) izlaze čestice čija je gustoća veća od gustoće vode; da kroz izlaz (16) iz gornjeg konusnog lijevka (10) izlaze zračni mjehurići; da kroz izlaz (17) iz donjeg konusnog lijevka (10) izlazi sediment; da u području između gornje i donje cijevi vrtloga (2), u mjestu spajanja dvaju vrtloga, dolazi do formiranja hidrodinamičke kavitacije i vakuum efekta u točki (0); da obrađena balastna voda, nakon obrade, odlazi u obliku mlaza (27) kroz otvore (13) gornje i donje mlaznice (11) u gornju i donju cijev vrtloga (2), te kroz gornju cijev (23), donju cijev (24) i zajednički odvod (25), sklopa (Y) za odvod obrađene balastne vode, u tank za balastnu vodu.
4. Sustav prema zahtjevu 1, varijanta III, naznačen time, da sklop (Z) za vrtloženje, hidrodinamičku kavitaciju i vakuum efekt obuhvaća cilindričnu komoru (9), gornji i donji konusni lijevak (10), gornju i donju cijev vrtloga (2), gornji i donji usmjerivač vrtloga (14), gornju i donju mlaznicu (18), polupropusnu branu (15), usmjerivač za sediment (26), izlaz (7), izlaz (8), izlaz (16) i izlaz (17); da su gornji i donji konusni lijevci (10) postavljeni s gornje i donje strane komore (9), djelomično u komori; da su na gornji i donji konusni lijevak (10) tangencijalno priključeni gornji ulaz (21) i donji ulaz (22) iz sklopa (X) za dovod neobrađene balastne vode; da su u gornji i donji konusni lijevak (10) ugrađeni gornji i donji usmjerivači vrtloga (14) oko kojih kruži neobrađena balastna voda; da su na donjem dijelu gornjeg usmjerivača vrtloga (14) i na donjem dijelu gornjeg konusnog lijevka (10) postavljene polupropusne brane (15) koje propuštaju zračne mjehuriće dalje prema izlazima (16) i (17); da je na donjem konusnom lijevku (10) postavljen usmjerivač sedimenta (26); da su cijevi vrtloga (2) postavljene kroz sredinu gornjeg i donjeg konusnog lijevka (10) i komore (9) u istoj ravnini, okrenute jedna prema drugoj, na razmaku, koji je definiran ulaznim parametrima u sustav; da su na krajevima gornje i donje cijevi vrtloga (2) ugrađene mlaznice (18) s više usmjerivača mlaza vrtloga (12); da kroz izlaz (7) iz komore (9) izlaze zračni mjehurići i čestice čija je gustoća manja od gustoće vode; da kroz izlaz (8) iz komore (9) izlaze čestice čija je gustoća veća od gustoće vode; da kroz izlaz (16) iz gornjeg konusnog lijevka (10) izlaze zračni mjehurići; da kroz izlaz (17) iz donjeg konusnog lijevka (10) izlazi sediment; da u području između gornje i donje cijevi vrtloga (2), u mjestu spajanja dvaju vrtloga, dolazi do formiranja hidrodinamičke kavitacije i vakuum efekta u točki (0); da obrađena balastna voda, nakon obrade, odlazi u obliku mlaza (27) kroz otvore (13) gornje i donje mlaznice (18) u gornju i donju cijev vrtloga (2), te kroz gornju cijev (23), donju cijev (24) i zajednički odvod (25), sklopa (Y) za odvod obrađene balastne vode, u tank za balastnu vodu.
5. Sustav, prema zahtjevu 3 i 4, varijante II i III, naznačen time, da se nagib usmjerivača mlaza kavitacije kod mlaznica (11) i (18), u odnosu na simetralu mlaznica, kreće pod kutom ß = 50 do 70°.
6. Sustav prema zahtjevu 1, varijante I, II i III, naznačen time, da prilikom sjedinjenja dvaju vrtloga u području između mlaznica (3, 11 i 18), točka (0), dolazi do pojave vakuum efekta pri čemu na tom području tlak vodene pare poprima negativnu vrijednost, koja je proporcionalna ulaznim parametrima u sustav; da u točki (0) dolazi do međudjelovanja smičnih, vlačnih i torzionih sila; da se vakuum kroz mlaznice dalje širi iz točke (0) u unutrašnje dijelove cijevi vrtloga (2) do područja označena kao (S i T), gdje ujedno dolazi i do nastanka hidrodinamičkih kavitacija, simetrično u obje cijevi vrtloga (2); da je vakuum efekt u komori jedan od ključnih mehanizama za uništenje morskih organizama i dezinfekciju morske vode.
7. Sustav prema zahtjevu 1, varijante I, II i III, naznačen time, da sklop (X) za dovod neobrađene balastne vode obuhvaća zajedničku dovodnu cijev (20), gornji ulaz (21) i donji ulaz (22); da gornji ulaz (21) ulazi tangencijalno u cilindričnu komoru (1) sklopa (U) i u gornje konusne lijevke (10) sklopa (V) i sklopa (Z) za vrtloženje, hidrodinamičku kavitaciju i vakuum efekt.
8. Sustav prema zahtjevu 1, 2, 3, i 4, varijante I, II i III, naznačen time, da sklop (Y) za odvod obrađene balastne vode iz sklopa (U, V i Z) obuhvaća gornju cijev (23), donju cijev (24) i zajednički odvod (25) u tank za balastnu vodu.
9. Sustav, prema zahtjevima 1, 2, 3 i 4, varijante I, II i III, naznačen time, da se osim za obradu balastnih voda, može koristiti i u svrhu dezinfekcije, pročišćavanja ili sterilizacije različitih fluida, te uništavanje različitih vrsta, oblika i stadija mikroorganizama iz fluida.
HRP20150258AA 2015-03-05 2015-03-05 Sustav za obradu balastnih voda na principu vrtloženja, hidrodinamičke kavitacije i vakuum efekta HRPK20150258B3 (hr)

Priority Applications (3)

Application Number Priority Date Filing Date Title
HRP20150258AA HRPK20150258B3 (hr) 2015-03-05 2015-03-05 Sustav za obradu balastnih voda na principu vrtloženja, hidrodinamičke kavitacije i vakuum efekta
PCT/HR2016/000006 WO2016139496A1 (en) 2015-03-05 2016-02-11 Ballast water treatment system based on whirling motion, hydrodynamic cavitation and vacuum effect
EP16713570.6A EP3265200B1 (en) 2015-03-05 2016-02-11 Ballast water treatment system based on whirling motion, hydrodynamic cavitation and vacuum effect

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
HRP20150258AA HRPK20150258B3 (hr) 2015-03-05 2015-03-05 Sustav za obradu balastnih voda na principu vrtloženja, hidrodinamičke kavitacije i vakuum efekta

Publications (2)

Publication Number Publication Date
HRP20150258A2 HRP20150258A2 (hr) 2016-09-09
HRPK20150258B3 true HRPK20150258B3 (hr) 2017-12-01

Family

ID=55646791

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
HRP20150258AA HRPK20150258B3 (hr) 2015-03-05 2015-03-05 Sustav za obradu balastnih voda na principu vrtloženja, hidrodinamičke kavitacije i vakuum efekta

Country Status (3)

Country Link
EP (1) EP3265200B1 (hr)
HR (1) HRPK20150258B3 (hr)
WO (1) WO2016139496A1 (hr)

Families Citing this family (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU178732U1 (ru) * 2017-09-29 2018-04-18 Виталий Владимирович Ряшенцев Реактор для очистки воды окислением примесей
EA035730B1 (ru) * 2019-04-24 2020-07-31 Павел Александрович Мёдов Способ очистки жидкости от примесей и устройство для его осуществления
US20210147261A1 (en) * 2019-11-14 2021-05-20 Richard Marcelin Wambsgans Fluid treatment device

Family Cites Families (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE2610031C3 (de) * 1976-03-10 1980-07-03 Messerschmitt-Boelkow-Blohm Gmbh, 8000 Muenchen Stofftrennung mittels auf das betreffende Medium einwirkender Fliehkräfte
DE2743391A1 (de) * 1977-09-27 1979-03-29 Maschf Augsburg Nuernberg Ag Wirbelkammer zur trennung von gasgemischen
DE19502202A1 (de) * 1995-01-25 1996-08-22 Ernst August Bielefeldt Verfahren und Einrichtung zur Stofftrennung mittels Fliehkraft
WO2003092902A1 (en) * 2002-04-29 2003-11-13 Solid Solutions Limited Material dewatering apparatus
US20080099410A1 (en) * 2006-10-27 2008-05-01 Fluid-Quip, Inc. Liquid treatment apparatus and methods

Also Published As

Publication number Publication date
WO2016139496A1 (en) 2016-09-09
HRP20150258A2 (hr) 2016-09-09
EP3265200B1 (en) 2021-10-06
EP3265200A1 (en) 2018-01-10

Similar Documents

Publication Publication Date Title
JP5067695B2 (ja) バラスト水処理装置
RU2652707C1 (ru) Форсунка для создания пузырьков с круговым потоком
EP2591839B1 (en) Device and method for treating ballast water for ship
ES2374846T3 (es) Un aparato para la filtración y desinfección de agua de mar/agua de lastre de barcos y método del mismo.
JP6469586B2 (ja) 液体処理装置
EA031608B1 (ru) Система и способ очистки и стерилизации потока воды
HRPK20150258B3 (hr) Sustav za obradu balastnih voda na principu vrtloženja, hidrodinamičke kavitacije i vakuum efekta
US8500995B2 (en) Method and device for treatment of water
KR101118055B1 (ko) 선박평형수의 인라인 처리 장치
CZ303197B6 (cs) Zarízení pro likvidaci mikroorganismu v tekutinách
WO2016085107A1 (ko) 역세척 성능이 향상된 역세척 노즐을 갖는 선박평형수 처리장치용 필터
JP2008296097A (ja) 紫外線水処理方法及び装置
CN103826732B (zh) 用于杀死有机生物的水处理设备以及处理海水的方法
JP2008246441A (ja) 水中微細物等の処理装置
KR101823648B1 (ko) 수질 정화 및 조류 방제 시스템
CN202951316U (zh) 一种自动止逆自清洗过滤器
RU2618883C1 (ru) Гидродинамический смеситель
JP2011167668A (ja) 水処理装置
JP2011167669A (ja) 水処理装置
JP7274146B2 (ja) 漂流物移送装置
KR20180131096A (ko) 선박용 폐유수 처리를 위한 유수분리장치
KR20180132478A (ko) 선박 폐유수 처리용 유수분리장치
JP2018095080A (ja) バラスト水処理装置
KR20170138217A (ko) 선박 평형수에 의한 외래 생물성 오염물질의 유입 방지방법
KR20240115542A (ko) 전처리 여과장치 및 이를 포함하는 여과 시스템

Legal Events

Date Code Title Description
A1OB Publication of a patent application
AKOB Publication of a request for the grant of a patent not including a substantive examination of a patent application (a consensual patent)
PKB1 Consensual patent granted
ODRP Renewal fee for the maintenance of a patent

Payment date: 20190301

Year of fee payment: 5

ODRP Renewal fee for the maintenance of a patent

Payment date: 20200226

Year of fee payment: 6

ODRP Renewal fee for the maintenance of a patent

Payment date: 20210226

Year of fee payment: 7

ODRP Renewal fee for the maintenance of a patent

Payment date: 20220302

Year of fee payment: 8

ODRP Renewal fee for the maintenance of a patent

Payment date: 20230811

Year of fee payment: 9