PL214510B1 - Sposób maksymalizacji intensywności kawitacji ultradźwiękowej wody - Google Patents

Description

(12) OPIS PATENTOWY (19) PL (11) 214510 (13) B1 (21) Numer zgłoszenia: 391393 ^{(51) Int.Cl.}

C23G 5/00 (2006.01) C02F 1/36 (2006.01) B08B 3/12 (2006.01) (22) Data zgłoszenia: 31.05.2010 (54) Sposób maksymalizacji intensywności kawitacji ultradźwiękowej wody

(43) Zgłoszenie ogłoszono: 05.12.2011 BUP 25/11	(73) Uprawniony z patentu: INSTYTUT TELE- I RADIOTECHNICZNY, Warszawa, PL
(45) O udzieleniu patentu ogłoszono: 30.08.2013 WUP 08/13	(72) Twórca(y) wynalazku: BOGDAN NIEMCZEWSKI, Warszawa, PL

PL 214 510 B1

Opis wynalazku

Przedmiotem wynalazku jest sposób maksymalizacji intensywności kawitacji ultradźwiękowej wody.

Kawitacja jest to zjawisko fizyczne polegające na powstawaniu pod wpływem ultradźwięków emitowanych w cieczy bardzo drobnych pęcherzyków próżniowych. Pęcherzyki te implodują, a energię ich implozji wykorzystywać można w różnych procesach technologicznych, jak oczyszczanie, dyspergowanie i innych. Z oczywistych względów dąży się przy tym do osiągania możliwie wysokiej intensywności kawitacji. Cieczą, w której osiąga się najwyższe intensywności kawitacji jest woda. W ostatnich latach stwierdzono, że niektóre roztwory wodne (wodorotlenek, fosforan i krzemian sodu) w pewnych warunkach zdolne są kawitować przy częstotliwościach 36 - 39 kHz z intensywnością wyższą niż woda (polskie zgłoszenia patentowe P.386324, P.386325, P.388488 i P.388489). Ponieważ substancje, o których mowa w tych zgłoszeniach znane są jako składniki zestawów do oczyszczania ultradźwiękowego, niespodziewanie wysoka intensywność kawitacji ich roztworów przy częstotliwościach 36 - 39 kHz może być wykorzystywana w procesach oczyszczania ultradźwiękowego w wodnych roztworach alkalicznych. W procesach tych obok kawitacji konieczne są również reakcje chemiczne zanieczyszczeń z roztworem alkalicznym.

Przy oczyszczaniu nie zawsze jednak potrzebny jest roztwór alkaliczny. Czasem potrzebny jest roztwór o odczynie kwaśnym albo roztwór silnego środka utleniającego lub nawet ciecz nie wchodząca w reakcje z zanieczyszczeniem, ale tylko silnie kawitująca jak opisano w polskim opisie patentowym P.204379. Również przy innych procesach zachodzących pod wpływem ultradźwięków, na przykład przy dyspergowaniu, potrzebne są takie ciecze.

W toku badań nad intensywnością kawitacji wody z niewielkimi dodatkami różnych substancji okazało się, że dodatek do wody 0,1-4 części wagowych jodanu potasu KJO3 na 100 części wagowych wody podwyższa intensywność kawitacji wody znacznie ponad tą, którą osiąga się dla samej wody, bez tego dodatku. Szczególnie dobre rezultaty otrzymuje się stosując ultradźwięki o częstotliwości 36 - 39 kHz i wysokiej mocy.

Możliwość stosowania jodanu potasu do maksymalizacji kawitacji znana jest z opisu patentowego USA 2010/0000876 A1. W opisie tym nie ma jednak mowy o tym, że na efekt maksymalizacji kawitacji duży wpływ ma zastosowana częstotliwość ultradźwięków i, że stosując częstotliwość 36 - 39 kHz otrzymuje się nieporównanie wyższą intensywność kawitacji niż przy innych częstotliwościach.

Sposób maksymalizacji intensywności kawitacji ultradźwiękowej wody według wynalazku polega na tym, że w wodzie przed nadźwiękawianiem rozpuszcza się 0,1-4 części wagowych jodanu potasu KJO3 na 100 części wagowych wody i roztwór poddaje się działaniu ultradźwięków o częstotliwości 36 - 39 kHz.

Dla osiągnięcia wysokiej intensywności kawitacji woda przed nadźwiękawianiem powinna być odpowietrzona, na przykład przez ogrzanie jej do temperatury 70 - 80°C, a następnie ochłodzenie. Celowe jest również, aby moc ultradźwięków była jak największa.

P r z y k ł a d

Do myjki ultradźwiękowej o pojemności 30 litrów, pracującej na częstotliwości około 38 kHz i o rzeczywistej mocy elektrycznej ultradźwięków około 450 W, wlano 25 litrów wody wodociągowej. Następnie załączono grzanie z równoczesnym poddaniem wody działaniu ultradźwięków w celu odpowietrzenia. Po osiągnięciu przez wodę temperatury 70°C ogrzewanie i nadźwiękawianie przerwano, a wodę pozostawiono do ochłodzenia, załączając jednak co pewien czas ultradźwięki na czas kilkunastu sekund i przy pomocy miernika kawitacji mierząc intensywność kawitacji w toku chłodzenia.

Następnie wodę wylano z myjki a na jej miejsce wlano taką samą wodę wodociągową, ale z dodatkiem 3% KJO3. Całą wyżej opisaną operację powtórzono. Uzyskano następujące wyniki intensywności kawitacji:

Temperatura °C	Intensywność kawitacji
woda wodociągowa	woda wodociągowa 3% KJO3
40	53	61
45	43	59
50	37	55
55	31	47

PL 214 510 B1 cd. tabeli

60	27	42
65	18	38
70	9	30

Claims (1)

1. Zastrzeżenie patentowe

   Sposób maksymalizacji intensywności kawitacji ultradźwiękowej wody, za pomocą dodatku jodanu potasu i przez poddanie jej działaniu ultradźwięków, znamienny tym, że przed nadźwiękawianiem rozpuszcza się w wodzie 0,1-4 części wagowych jodanu potasu (KJO3) na 100 części wagowych wody i stosuje się ultradźwięki o częstotliwości 36 - 39 kHz.