Wynalazek niniejszy dotyczy obróbki wody, zmierzajacej do zmniejszenia szkodliwych skutków twardosci wody, u- zywanej do celów domowych lub przemy¬ slowych. Do chwili obecnej twardosc wódy byla usuwana sposobem chemicznym, przy czym wode, otrzymana po takiej obróbce, okreslono jako ,,miekka". Celem wyna¬ lazku niniejszego jest polepszenie jakosci wody nie przez usuniecie zanieczyszczen, powodujacych twardosc, lecz przez zmia¬ ne ich wlasciwosci fizycznych za pomoca obróbki elektrycznej w taki sposób, aby znane skutki twardosci wody przestaly byc szkodliwe. A wiec woda, obrobiona wedlug wynalazku, moze byc odparowy- po czym sole pozostaja w postaci wana, mulu zamiast twardego kamienia kotlowe¬ go, jak to bywa zwykle.Proponowano juz obrabianie wody przez przepuszczanie przez nia elektrycz¬ nego pradu zmiennego w taki sposób, aby woda przeplywala w scislym zetknieciu z elektroda, stanowiaca czesc obwodu pradu zmiennego, lecz wedlug tych znanych pro¬ pozycji kwestia natezenia pradu byla trak¬ towana jedynie w sposób ogólny, bez wy¬ szczególniania wartosci, jakie sa wymaga¬ ne w celu otrzymania najbardziej skutecz¬ nej obróbki wody.Wynalazek niniejszy jest oparty na stwierdzeniu, ze najlepsze wyniki moga byc otrzymywane przez stosowanie do obróbki wody scisle okreslonych wartosci natezenia pradu lacznie ze scisle okreslona powierzchnia elektrody. Inaczej mówiac, zmiana wlasciwosci fizycznych obrabianej wody zalezy od gestosci pradu na po¬ wierzchni elektrody.Jest rzecza pozadana, chociaz nieko¬ nieczna, aby zasadniczo cala ilosc wody, podlegajacej obróbce, przeplywala w po¬ blizu takiej elektrody, nazwanej elektroda robocza, w odróznieniu od innej elektrody ukladu (np. zbiornika, zawierajacego wo¬ de), na której wymagana gestosc pradu nie jest utrzymywana. Woda podlegajaca obróbce moze byc przepuszczana w taki sposób, aby plynela dookola lub pomiedzy czesciami elektrody do zwyklego zbiornika metalowego, np. cysterny lub rurociagu, który stanowi druga elektrode, przy czym pierwsza elektroda jest polaczona z jed-' nym biegunem zródla pradu zmiennego, a cysterna, czyli druga elektroda — z dru¬ gim.W celu ustalenia wartosci natezenia pradu, jaka nalezy stosowac w procesie wedlug wynalazku, przeprowadzono pró¬ by nastepujace.Dwie wezownice z rury miedzianej wy¬ konano tak, aby byly one jak najbardziej do siebie podobne.Kazda wezownica byla wykonana z rur¬ ki o wewnetrznej srednicy 4,8 mm, zwinie¬ tej tak, ze tworzyla walcowa wezownice srubowa o siedmiu zwojach. Wewnetrzna srednica kazdego zwoju wynosila 31,7 mm.Obydwie wezownice byly umieszczone pio¬ nowo obok siebie tak, iz zewnetrzne wply¬ wy dzialaly na nie jednakowo. Przepro¬ wadzono nastepnie dwie serie prób.W jednej serii prób uzyto elektrody roboczej o powierzchni 490 cm2, a w dru¬ giej serii uzyto elektrody o powierzchni 1393 cm2; w ciagu kazdej próby po¬ wierzchniowej kazdej serii uzyto pradu o innej wartosci. Woda obrabiana wedlug wynalazku byla przepuszczona przez jed¬ na z tych wezownic, a woda nie obrabiana byla przepuszczana przez druga wezowni¬ ce. Kazda próba trwala przez 10 godzin, przy czym w ciagu tego czasu utrzymywa¬ no stala temperature 99°C oraz stala szyb¬ kosc przeplywu 164 cm3/min wody zarów¬ no w rurce, przepuszczajacej wode obra¬ biana, jak i w rurce przepuszczajacej wo¬ de nie obrabiana. Przy konciu kazdej próby ilosc kamienia kotlowego, powstala w kaz¬ dej rurce, byla okreslana objetosciowo, a róznica pomiedzy iloscia kamienia kotlo¬ wego, osadzonego z wody obrobionej, a ilo¬ scia kamienia z wody nie obrobionej byla wyrazona w procentach kamienia kotlowe¬ go, osadzonego z wody nie obrobionej.Wyniki wymienionych wyzej prób sa podane na wykresach wedlug fig. 1 i 2. Z wykresów tych widac, ze dla otrzymania dobrych wyników wartosc natezenia pradu powinna byc dobrana tak, zeby otrzymana gestosc pradu byla zawarta w granicach 0,03 i 0,53 mikroamperów na 1 cm2 czynnej elektrody. Uzycie takiej gestosci pradu stanowi istotna ceche wynalazku niniejsze¬ go. Bezwzgledna wartosc natezenia pradu uzytego moze zmieniac sie w róznych cze¬ sciach urzadzenia, przy czym wartosci1 0,01 i 0,53 miliamperów, jak widac na wykre¬ sach, sa granicami, w których obrebie, jak stwierdzono, nalezy utrzymywac natezenie pradu przy uwzglednieniu powierzchni e- lektrod uzytych w opisanym doswiadcze¬ niu. Jak widac z wykresu na fig. 1, im wieksza jest powierzchnia elektrody w sto¬ sunku do podanej wyzej, tym wieksza mo¬ ze byc wartosc natezenia pradu.Na rysunku fig. 1 przedstawia procen¬ towy stosunek ilosci kamienia, osadzonego z wody obrobionej wedlug wynalazku ni¬ niejszego, do ilosci kamienia z wody nie obrobionej przy uzyciu 5 i 8 elektrod robo¬ czych o calkowitej powierzchni równej — 2 —490 cm2 i 1 393 cm2, w zaleznosci od róz¬ nych wartosci' natezenia pradu. Fig. 2 przedstawia wykres, w którym ten sam stosunek procentowy jest podany w zalez¬ nosci od gestosci pradu na powierzchniach elektrod roboczych. Fig. 3 — 7 przedsta¬ wiaja przyklady wykonania znanych skad¬ inad urzadzen, przy pomocy których moze byc wykonywany wynalazek niniejszy.Fig. 3 przedstawia schemat, objasniajacy ogólna zasade i sposób obróbki wedlug wynalazku oraz typowy uklad polaczen, fig. 4 — przekrój podluzny najlepszej konstrukcji elementu elektrody, fig. 5 — schematyczny widok prostego ukladu ele¬ mentów elektrody do obróbki wody, fig. 6 — podobny widok co i na fig. 5 odmien¬ nej postaci urzadzenia, a fig. 7 — przekrój urzadzenia, które moze byc wlaczone do rurociagu.Jak juz zaznaczono, wynalazek niniej¬ szy polega na przepuszczaniu przez mase wody podlegajacej obróbce elektrycznego pradu zmiennego o okreslonej wartosci1 na¬ tezenia, dobranej odpowiednio do po¬ wierzchni uzytej elektrody. Na fig. 3 przedstawiony jest schematycznie uklad zastosowany do tego celu, przy czym cyfra 1 oznacza zbiornik metalowy, zawierajacy wode podlegajaca obróbce, a 2 — elektro¬ dy, stykajace sie z woda. W celu otrzyma¬ nia wymaganych wyladowan elektrycz¬ nych zbiornik jest polaczony z jednym biegunem zródla pradu zmiennego, a elek¬ trody robocze — z drugim biegunem po¬ przez wylacznik 3 i bezpieczniki topikowe 4. Poza tym, w celu regulowania wartosci pradu wyladowania w zaleznosci od wa¬ runków specjalnych, w obwód wlaczone sa zespoly kondensatorów zmiennych. Czesc tego obwodu, jak przedstawiono na ry¬ sunku, moze byc poprowadzona dowolnie, np. moze byc uziemiona, poniewaz nie wplywa to na dzialanie urzadzenia; nie¬ kiedy jednak wymagany jest przez wladze publiczne bezposredni powrót pradu do zródla. Oczywiscie zbiornik /, który jest jednoczesnie elektroda, moze posiadac jakikolwiek inny odpowiedni ksztalt, np. moze to byc czesc rurociagu lub narzadu, sluzacego jedynie jako elektroda.W celu zapewnienia jak najskuteczniej¬ szej obróbki jest rzecza pozadana, aby obrabiana woda stykala sie jak najscislej z elektroda lub elektrodami; do tego celu moze byc uzyty element elektrodowy we¬ dlug fig. 4, który posiada cylindryczna oslone 6, zaopatrzona u góry w dziurko¬ wany kolpak zamykajacy 7, a u dolu za¬ mknieta. Boczne scianki oslony posiadaja w dolnej czesci wiele otworów 8, tak iz woda, wchodzaca przez kolpak, moze wy¬ plywac tymi otworami. Na dnie oslony umieszczona jest podstawa izolacyjna 9, która podtrzymuje jeden koniec elektrody weglowej lub metalowej 2 i utrzymuje te elektrode w polozeniu wspólosiowym z oslona 6. Elektroda 2 siega prawie wierz¬ cholka obejmujacej ja oslony, a na gór¬ nym swym koncu jest zaopatrzona w prze¬ wód 10, za pomoca którego moze byc po¬ laczona ze zródlem pradu. Taka postac elementu elektrodowego jest dogodna zwlaszcza wtedy, gdy wode poddaje sie obróbce w czasie doprowadzania jej do zbiornika, jak np. w wodociagu domowym lub w wodociagu ogólnego uzytku. W tym przypadku potrzebna liczba elementów elektrodowych jest umieszczana tak, ze sta¬ nowi wylot z malego zbiornika, do którego doprowadza sie poddawana obróbce wode z innych zbiorników, przy czym prad przeplywa miedzy tymi elektrodami a zbiornikiem. Na fig. 5 przedstawiony jest maly prostokatny zbiornik 11 zawieszony w duzym otwartym u góry zbiorniku 1 w taki sposób, ze ten maly zbiornik znajduje sie pod miejscem doplywu wody, a jego dno jest tuz ponizej normalnego poziomu wody w duzym zbiorniku /. Woda, która weszlaby do zbiornika 1, jest w ten sposób kierowana do zbiornika //. — 3 —W dnie tego zbiornika wykonany jest szereg otworów, w których osadzone sa elementy elektrodowe, przedstawione na fig. 4, przy czym przewody 10 tych elemen¬ tów sa polaczone we wspólny przewód 10x, laczacy je ze zródlem pradu, np. tak, jak przedstawiono na fig. 3.Liczba elementów elektrodowych, u- mieszczonych w dolnej czesci zbiornika 1, zalezy calkowicie od objetosci przeplywa¬ jacej przez nie wody. Zespól czteroelek- trodowy, posiadajacy czynna powierzch¬ nie elektrody roboczej okolo 309 cm2, czyli okolo 77,4 cm2 na kazdy element elektro¬ dowy, moze nadawac sie zarówno do prze¬ puszczania 90,9 litrów wody na godzine przez zbiornik do uzytku domowego, jak tez 317 litrów na godzine tylko do celów zmiekczania.Ogólnie biorac w celu okreslenia liczby elementów elektrodowych potrzebnej do obróbki wody mozna przyjac, ze w celu zapobiezenia osiadaniu kamienia szybkosc przeplywu nie powinna przekraczac 1,37 litrów na elektrode i minute w razie uzycia elektrody o powierzchni 77,4 cm2, czyli 0,45 litrów na elektrode, i minute, jezeli chodzi o wode do uzytku domowego. 0- czywiscie wartosci mniejsze od podanych równiez moga byc uzyte z powodzeniem.Gdy wymagana jest wieksza spraw¬ nosc, to strumien wody moze przeplywac przez dwupietrowy zespól elementów e- lektrodowych, jak przedstawiono na fig. 6; w tym przypadku zbiornik 11 jest wiek¬ szy, a zbiornik llx jest umieszczony we¬ wnatrz niego w jednym jego koncu. Ze¬ spól elementów elektrodowych jest umie¬ szczony tak, ze wystaje poziomo ze scian¬ ki zbiornika llx, a elementy sa zamoco¬ wane drugimi koncami w sciance zbiorni¬ ka 11. Woda, poddawana obróbce, jest dostarczana do zbiornika llx i musi przejsc przez dwa zespoly elementów elektrodowych, zanim dojdzie do zbiorni¬ ka glównego L Zbiornik 11 jest, jak powiedziano wy¬ zej, umieszczony tak, ze jego dno znajdu¬ je sie ponizej normalnego poziomu wody w zbiorniku 1; wskutek tego wszystkie e- lementy elektrodowe sa zanurzone w wo¬ dzie, zawartej w zbiorniku /. Nalezy za¬ znaczyc, ze calkowite zanurzenie elemen¬ tów elektrodowych nie jest rzecza istotna, lecz stwierdzono, ze najlepsze wyniki otrzymano w ten sposób. Poza tym nie jest rzecza wazna, aby elementy wystawaly w dól nawet wtedy, gdy w uzyciu jest tylko jeden zespól tych elementów. Uklad po¬ ziomy wedlug fig. 6 moze byc stosowany sam jeden.Element elektrodowy, przedstawiony na fig. 4, moze byc w razie potrzeby umie¬ szczony w rurociagu.Przy uskutecznianiu obróbki wody w rurociagu korzystniejsze jest jednak urza¬ dzenie przedstawione na fig. 7. Urzadze¬ nie to posiada zbiornik metalowy 12, po¬ laczony na kazdym koncu z odcinkami ru¬ rociagu 13 i zaopatrzony w szereg po¬ przecznych przegród 14 z materialu izola¬ cyjnego, np. z bakelitu, zaopatrzonych po * srodku w otwory przeplywowe. Przegrody 14 sa podtrzymywane podluznymi pretami 15, umocowanymi w dnach zbiornika 12, przy czym na tych samych pretach 15 u- mocowane sa przegrody 16 z materialu przewodzacego, np. ze stali nierdzewnej.Prety 15 sa odizolowane od zbiornika 12, a prety i zbiornik sa polaczone ze zródlem pradu, np. wedlug fig. 3, tak iz zbiornik stanowi jedna elektrode, a plyty 16 — druga.Wspólny przewód 10x (który w przy¬ padku konstrukcji wedlug fig. 7 jest pola¬ czony z plytami 16 poprzez prety 15, jak przedstawiono na rysunku, lub tez ze zbiornikiem 12) jest polaczony ze zródlem pradu poprzez bezpiecznik topdkowy 4, obliczony na 60 miliamperów, i przez ze* spól kondensatorów zmiennych 5, a dalej poprzez wylacznik 3 z jednym przewodem — 4 —sieci, jak na fig. 3. Drugi przewód sieci jest polaczony ze zbiornikiem 1, w którym zawarta jest woda, obrabiana w urzadze¬ niu wedlug fig. 5 i 6, albo z plytkami 16 zbiornika 12 — w przypadku przedsta¬ wionym na fig. 7. Nie jest rzecza istotna, czy siec dostarcza pradu stalego czy zmiennego, poniewaz przez dobranie odpo¬ wiedniej pojemnosci zespolu kondensato¬ rów zmiennych 5 mozna otrzymac prad zmienny o odpowiednim natezeniu, np. pomiedzy 0,01 i 0,53 miliamperów. Zazwy¬ czaj otrzymanie ze zródla pradu stalego tak slabego pradu zmiennego jest rzecza mozliwa, poniewaz, jak stwierdzono, prze¬ myslowy prad staly posiada wystarczajaca skladowa zmienna, tak iz moze byc zasto¬ sowany do obróbki wody. Poniewaz zespól kondensatorów 5 jest polaczony w szereg z elektrodami 2, przeto przeplyw pradu stalego jest niemozliwy.Najlepiej jest, jezeli zmiany pojemno¬ sci zespolu kondensatorów uzyskuje sie przez uzycie oddzielnych kondensatorów o malej pojemnosci stalej. Za pomoca dwóch krótkich szyn zbiorczych pojemnosc ze¬ spolu takich kondensatorów moze byc zmieniana dowolnie przez dodawanie lub odejmowanie dalszych kondensatorów o malej pojemnosci stalej. W ten sposób, z chwila osiagniecia zadanej pojemnosci, nie ma juz obawy przypadkowej zmiany tej pojemnosci.W celu zapewnienia dokladniejszego nastawiania wymaganej gestosci pradu najlepiej jest, w razie stosowania wielkiej liczby elementów elektrodowych, rozrza¬ dzac je osobnymi obwodami.Tak np. w urzadzeniu wedlug fig. 3 jedna grupa elementów o elektrodach 2 moglaby byc przylaczona do przewodu e- lektrycznego 10x tak, jak przedstawiono na rysunku. Grupa dodatkowa wzglednie grupy dodatkowe elementów (nie przed¬ stawione na rysunku), które moga byc równiez umieszczone w zbiorniku 1 w celu uzyskania calkowitej liczby niezbednych elementów, przylaczone bylyby wóczas nie do przewodu 10x, lecz do jednego lub kil¬ ku przewodów dodatkowych. Kazdy z tych przewodów dodatkowych bylby przylaczo¬ ny do górnego bieguna przerywacza pradu 3 poprzez kondensator oraz zespól bez¬ pieczników, podobnie jak to przedstawio¬ no na rysunku pomiedzy przewodem 10x a przerywaczem pradu. Jak widac z powyz¬ szego wyjasnienia, obwód bylby, poczyna¬ jac od dolnego bieguna przerywacza 3 az do zbiornika 1, wspólny dla wszystkich elementów, jakkolwiek kazda grupa ele¬ mentów posiadalaby swój wlasny obwód, prowadzacy poprzez kondensator, przyna¬ lezny do tego obwodu, az do górnego bie¬ guna przerywacza.Mozna by tez umiescic bezpieczniki 4 po stronie kondensatorów,, zwróconej ku przerywaczowi pradu. Jeden bezpiecznik móglby przy tym zabezpieczac przewód wspólny, prowadzacy od dolnego bieguna przerywacza pradu do zbiornika 1, inny zas bezpiecznik, przylaczony do górnego bieguna przerywcza pradu, zabezpieczalby poszczególne przewody, prowadzace do róznych grup elementów elektrodowych, przy czym) poszczególne kondensatory kaz¬ dego z tych obwodów bylyby przylaczone do tegoz bezpiecznika.Podczas pracy wylacznik 3 na tablicy rozdzielczej jest zamkniety, przy czym prad zmienny o natezeniu, mieszczacym sie w granicach juz omówionych, moze prze¬ plywac od elektrod 2 do zbiornika 1 (fig. 5 i 6) albo od plyt 16 do zbiornika 12 lub odwrotnie (fig. 7). Przy nastawianiu po¬ jemnosci kondensatorów szeregowych 5 ogólne natezenie pradu, plynacego przez mase wody, moze byc nastawiane na okre¬ slona wartosc. Ten prad ogólny powinien byc starannie wyregulowany, aby byla za¬ chowana wymagana gestosc pradu na elek¬ trodzie roboczej. Woda plynaca do zbior¬ nika / poprzez zbiornik lub zbiorniki 11, — 5 —llx albo urzadzenie, przedstawione na fig. 7, styka sie z elementami elektrody robo¬ czej oraz z elektroda stanowiaca zbiornik i ulega dzialaniu pradu zmiennego. Elek¬ troliza nie moze zachodzic, poniewaz do obróbki wody zastosowany jest prad zmienny, Zbiorniki 11, llx wykonac jest najle¬ piej z drzewa tikowego, szkla lub bakeli¬ tu. Oslone 6 elementu elektrodowego, przedstawionego na fig. 4, najlepiej jest wykonac z bakelitu, azeby wszelkie nadze- ranie, jakie mogloby zachodzic, bylo zmniejszone do minimum.Jest rzecza oczywista, ze gdy wielka ilosc wody przeplywa przez zbiornik, to obróbka jej w jednym tylko zbiorniku mo¬ ze byc niewystarczajaca. W tym przypad¬ ku w sposobie wedlug wynalazku przewi¬ dziane jest zastosowanie rozgaleznika który rozbija strumien wody na szereg oddzielnych i niezaleznych strumieni, z których kazdy jest prowadzony do od¬ dzielnego zbiornika o potrzebnej liczbie elementów elektrodowych.Jest rzecza oczywista, ze wynalazek posiada szczególne znaczenie przemyslo¬ we, poniewaz w przypadku obróbki wody kotlowej tym sposobem nie zachodzi po¬ wstawanie twardego kamienia w rurach kotla i jego wewnetrznych czesciach robo¬ czych; zamiast tego twardego kamienia po¬ wstaje miekki mul latwy do usuniecia. PL