RU2118575C1

RU2118575C1 - Method of treating polluted surfaces

Info

Publication number: RU2118575C1
Application number: RU93026342A
Authority: RU
Inventors: Сергей Геннадьевич Некрасов; Валерий Андреевич Биушкин; Валентин Владимирович Коваленко
Original assignee: Сергей Геннадьевич Некрасов; Валерий Андреевич Биушкин; Валентин Владимирович Коваленко
Priority date: 1993-05-11
Filing date: 1993-05-11
Publication date: 1998-09-10

Abstract

FIELD: cleaning methods. SUBSTANCE: method is intended for use in different areas, including medicine, transport, stock-breeding, food industry, petroleum processing. Method consists in mechanically removing pollution by way of treating polluted surface by pressurized liquid jet cavitating under ultrasonic wave effect. Intensity of ultrasonic waves is chosen such that average diameter of contact spot (d) reaching polluted surface and preserving continuity of jet were equal to 2-4 diameters of contact spot with liquid jet not ultrasonically affected (D) so ensuring inequality d < 2D in the treatment process. Method simultaneously provides disinfection, decontamination, and deactivation of surface being treated. EFFECT: reduced consumption of cleaning liquids and power. 6 cl, 4 dwg, 5 tbl

Description

Предлагаемое изобретение по области применения относится к различным сферам деятельности человека и преимущественно может быть использовано в медицине, на транспорте, в животноводстве и других направлениях сельскохозяйственного производства, в пищевой промышленности, в химической промышленности, а также при осуществлении мероприятий карантинного характера по направлениям санитарии или гражданской обороны. Другими словами, везде, где требуется эффективная, малоэнергоемкая очистка поверхностей от нежелательных веществ различного физического состояния и химического состава: твердых частиц, желеобразных и жидких фракций, натеков с химическими, бактериальными или радиационными загрязнениями - результатами использования технологических процессов или последствиями аварий или катастроф. Целесообразным является использование способа для обработки поверхностей при совокупности таких жестких требований к очистке, как механическая очистка с дезинфекцией обрабатываемой поверхности или механическая очистка с химической дезактивацией или дегазацией, при объединении требуемых видов обработки в едином процессе с существенным введением эффективности при одновременном снижении концентраций используемых активных веществ в 3 - 6 раз и более. The present invention in its field of application relates to various fields of human activity and can mainly be used in medicine, transport, animal husbandry and other areas of agricultural production, in the food industry, in the chemical industry, as well as when implementing quarantine measures in the areas of sanitation or civil defense. In other words, wherever effective, low-energy-intensive cleaning of surfaces from unwanted substances of various physical conditions and chemical compositions is required: solid particles, jelly-like and liquid fractions, sagging with chemical, bacterial or radiation contamination - the results of the use of technological processes or the consequences of accidents or disasters. It is advisable to use a method for surface treatment with a combination of such strict cleaning requirements as mechanical cleaning with disinfection of the treated surface or mechanical cleaning with chemical decontamination or degassing, combining the required types of processing in a single process with a significant introduction of efficiency while reducing the concentration of active substances used 3-6 times or more.

Известные способы обработки поверхностей, используемые для аналогичных целей, трудоемки, связаны с большими затратами энергии, рабочего тела (моющих жидкостей и их компонентов) и экологически более вредны. Known methods of surface treatment, used for similar purposes, are laborious, associated with large expenditures of energy, a working fluid (washing liquids and their components) and are more environmentally harmful.

Механическая очистка с использованием скребков, щеток, ветоши и моющих жидкостей, а также смывающего напора струи малоэффективна, трудоемка или приводит к износу инструмента и обрабатываемой поверхности. Mechanical cleaning using scrapers, brushes, rags and washing liquids, as well as a jet flushing head, is inefficient, time-consuming or leads to wear of the tool and the surface to be treated.

Химические способы очистки, реализующие растворение или нейтрализацию очищаемых фракций в сочетании с механической очисткой или погружением очищаемых изделий в ванны приемлемы лишь для малогабаритных изделий и требуют нейтрализации экологически вредных используемых жидкостей. Chemical cleaning methods that implement the dissolution or neutralization of the fractions being cleaned in combination with mechanical cleaning or immersion of the products to be cleaned in baths are acceptable only for small-sized products and require the neutralization of environmentally harmful liquids used.

Более эффективным способом обработки поверхностей с целью, например, очистки и обеззараживания является использование ультразвуковых ванн [1]. Но этот вариант обработки поверхностей погружением в ванны не пригоден для обработки поверхностей крупногабаритных изделий и объектов: техники, транспорта, производственны площадей, помещений, а также для удаления ряда механических загрязнений, таких как стружка или другие частицы, являющиеся результатом использования технологических процессов. A more effective way of surface treatment for the purpose of, for example, cleaning and disinfection is the use of ultrasonic baths [1]. But this option of surface treatment by immersion in bathtubs is not suitable for surface treatment of large-sized products and objects: equipment, vehicles, industrial areas, premises, as well as for the removal of a number of mechanical impurities, such as chips or other particles resulting from the use of technological processes.

Для этих целей может быть использован струйный способ обработки поверхностей [2 и 3], взятый в качестве прототипа. Но этот (гидравлический) способ, использующий напор струи жидкости, не обеспечивает требуемой степени очистки, а тем более обеззараживания, достижение которой возможно в некоторой степени за счет повышения температуры используемой жидкости до предельных значений или небезопасным для экологии увеличением концентрации активных веществ в растворе, что также ведет к увеличению энергоемкости способа, длительности процесса. For these purposes, can be used inkjet method of surface treatment [2 and 3], taken as a prototype. But this (hydraulic) method, using the pressure of a liquid stream, does not provide the required degree of purification, and especially disinfection, which can be achieved to some extent by raising the temperature of the liquid used to extreme values or by increasing the concentration of active substances in solution unsafe for the environment, which also leads to an increase in the energy intensity of the method, the duration of the process.

Известно также устройство [4] для очистки шлифовальных кругов, использующее поток кавитирующей под действием ультразвука жидкости. Устройство предопределяет использование насадки специальной формы, охватывающей с зазором профиль плоского ножевого концентратора и формирующего плоский щелевой поток кавитирующей жидкости, позволяющей осуществлять очистку поверхности правильной цилиндрической формы. Но такое устройство не позволяет сформировать струю, сохраняющую сплошность на расстоянии, необходимом для обработки поверхностей сложного пространственного профиля (отверстий, приливов, выступов и др. неровностей). It is also known a device [4] for cleaning grinding wheels using a flow of cavitating fluid under the action of ultrasound. The device determines the use of nozzles of a special shape, covering with a gap the profile of a flat knife concentrator and forming a flat slotted flow of cavitating liquid, which allows cleaning the surface of a regular cylindrical shape. But such a device does not allow the formation of a jet that maintains continuity at a distance necessary for processing surfaces with a complex spatial profile (holes, tides, protrusions, and other irregularities).

В основу изобретения положена задача разработки такого способа обработки загрязненных поверхностей, который позволил бы наряду с механической очисткой, использующей напорное действие смывающей струи жидкости, осуществить одновременное обеззараживание (дезинфекцию), дегазацию или дезактивацию обрабатываемой поверхности при усилении механического воздействия за счет эффектов кавитации и при существенной экономии расходуемых жидкостей, веществ, энергии и снижении экологически вредных последствий от применяемого способа за счет уменьшения концентраций вредных активных добавок. The basis of the invention is the development of such a method of processing contaminated surfaces, which would allow, along with mechanical cleaning using the pressure action of a washing jet of liquid, to carry out simultaneous disinfection (disinfection), degassing or decontamination of the treated surface with increased mechanical impact due to cavitation effects and with significant saving consumed liquids, substances, energy and reducing environmentally harmful effects from the applied method at the expense of the mind sheniya concentrations of harmful active additives.

Сущность способа заключается в том, что на обрабатываемую поверхность воздействуют струей (струями) жидкости под напором, обеспечивающим механическое удаление загрязнения, и это воздействие осуществляют кавитирующей под действием ультразвуковых волн струей, при этом достигающая обрабатываемой поверхности струя (или несколько струй) сохраняет сплошность, обеспечивающую распространение ультразвуковых волн и существование кавитационных эффектов в зоне воздействия струи на обрабатываемую поверхность, что достигается при мощности на генераторе, выбираемой из простого условия настройки (визуального), при изменении интенсивности ультразвуковых волн диаметр d пятна контакта, достигающей на максимальном удалении от обрабатываемой поверхности и сохраняющей сплошность струи, составляет 2 - 4 диаметра D пятна контакта смывающей струи без воздействия ультразвука. The essence of the method lies in the fact that the treated surface is affected by a jet (s) of liquid under pressure providing mechanical removal of contamination, and this effect is carried out by a jet cavitating under the action of ultrasonic waves, while the jet (or several jets) reaching the surface being treated maintains continuity, which ensures the propagation of ultrasonic waves and the existence of cavitation effects in the area of the jet on the surface to be treated, which is achieved at a power of g the generator, selected from a simple tuning condition (visual), when the intensity of the ultrasonic waves changes, the diameter d of the contact spot, reaching as far as possible from the surface to be treated and preserving the continuity of the stream, is 2 to 4 times the diameter D of the contact spot of the washing jet without exposure to ultrasound.

Достигающий обрабатываемой поверхности поток кавитирующей жидкости воздействует на нее совокупностью физических и химических процессов и явлений, приводящих к эффективной обработке, а именно:
механическим напором струи жидкости в сочетании с кавитационными эффектами в возбужденной ультразвуковыми волнами кавитирующей жидкости в слое взаимодействия ее с обрабатываемой поверхностью;
температурным воздействием, обусловленным как температурой используемой жидкости (для водных растворов: 10 - 70^oC), так и появлением при схлопывании кавитационных пузырьков локальных точечных повышений температуры до 4000^oC, что способствует увеличению химической активности используемых активных добавок в растворе, а также предопределяет эффекты дезинфекции, дегазации и дезактивации обрабатываемой поверхности;
- химическим воздействием, при дезинфекции, дегазации или дезактивации, обусловленным как включением в состав используемой жидкости соответствующих добавок или подбором самой жидкости, так и совокупностью факторов, связанных с использованием явлений кавитации в струе (напор струи, температура струи и локальные импульсы температуры, импульсы давлений, активизация малых концентраций активных веществ в 3 - 6 раз меньше номинальных значений).The flow of cavitating liquid reaching the surface to be treated affects it by a combination of physical and chemical processes and phenomena leading to effective processing, namely:
mechanical pressure of a liquid jet in combination with cavitation effects in a cavitating liquid excited by ultrasonic waves in a layer of its interaction with the treated surface;
temperature effect caused by both the temperature of the fluid used (for aqueous solutions: 10 - 70 ^o C), and the appearance when cavitation bubbles collapse local point increases the temperature to 4000 ^o C, which increases the chemical activity of the used active additives in the solution, and predetermines effects of disinfection, degassing and decontamination of the treated surface;
- chemical exposure, during disinfection, degassing or decontamination, due to both the inclusion of appropriate additives in the composition of the liquid used or the selection of the liquid itself, and a combination of factors associated with the use of cavitation phenomena in the jet (jet pressure, jet temperature and local temperature pulses, pressure pulses , activation of small concentrations of active substances is 3-6 times less than the nominal values).

Основным отличительным признаком предлагаемого способа обработки поверхности по отношению к известному использованию смывающих струй является воздействие на струю ультразвуковыми волнами, придающими ей свойства кавитирующей жидкости, при этом сплошность струи и интенсивность ультразвуковых волн обеспечивают существование кавитационных эффектов в области взаимодействия струи с обрабатываемой поверхностью. The main distinguishing feature of the proposed method of surface treatment with respect to the known use of washing jets is the action of ultrasonic waves on the jet, giving it the properties of a cavitating liquid, while the continuity of the jet and the intensity of the ultrasonic waves ensure the existence of cavitation effects in the area of interaction of the jet with the surface being treated.

Дополнительные признаки оптимизируют использование способа и расширяют диапазон его применения:
введение в жидкость активного вещества минимально достаточной концентрации, в 3 - 6 раз меньшей ее номинального значения для дезинфекции, дегазации или дезактивации и в 10 - 50 раз меньшей концентрации моющих средств для очистки;
использование оптимального диапазона температуры как для обеспечения кавитационных эффектов, так и других компонентов процессов обработки (химических реакций, растворения и т.п.), которую для водных растворов поддерживают в диапазоне 30 - 60^o;
изменение интенсивности ультразвукового воздействия с частотой до 100 Гц в диапазоне 0,3 - 1 от максимального значения, определяемого переходом струи в режиме распыления;
уменьшение расстояния между началом и концом струи насколько, что достигающая обрабатываемой поверхности жидкость образует на ней каплевидную линзу.Additional features optimize the use of the method and expand the range of its application:
the introduction into the liquid of the active substance of a minimum sufficient concentration, 3-6 times lower than its nominal value for disinfection, degassing or decontamination and 10-50 times lower concentration of detergents for cleaning;
the use of the optimal temperature range both to ensure cavitation effects and other components of the processing processes (chemical reactions, dissolution, etc.), which is maintained in the range of 30-60 ^o for aqueous solutions;
a change in the intensity of ultrasonic exposure with a frequency of up to 100 Hz in the range of 0.3 - 1 from the maximum value determined by the transition of the jet in the spray mode;
reducing the distance between the beginning and the end of the jet so that the liquid reaching the surface to be treated forms a drop-shaped lens on it.

Использование кавитирующей напорной струи позволяет перенести основные эффекты, свойственные способам применения ультразвука в ультразвуковых ваннах, на открытые обрабатываемые поверхности. То есть ультразвуковые эффекты отслоения, кавитационной эрозии, эмульгирования и растворения дополняются напорным действием струи жидкости, позволяющим смыть не удаляемые ультразвуковым методом в ваннах загрязнения. И обратно, к механическому, а также температурному и химическому воздействию напорной струи добавляются эффекты, обусловленные кавитацией: ударные волны, импульсы температуры и т.д., усиливающие механическое воздействие и активизирующие действие активных веществ. Эти обстоятельства позволяют объединить процессы эффективной механической очистки и эффективной дезинфекции, дегазации или дезактивации. The use of a cavitating pressure jet makes it possible to transfer the main effects inherent in the methods of applying ultrasound in ultrasonic baths to open machined surfaces. That is, the ultrasonic effects of exfoliation, cavitation erosion, emulsification and dissolution are complemented by the pressure action of a liquid jet, allowing you to wash away contaminants that are not removed by ultrasound in the bathtubs. And vice versa, the effects of cavitation are added to the mechanical, as well as thermal and chemical effects of the pressure jet: shock waves, temperature pulses, etc., enhancing the mechanical effect and activating the action of active substances. These circumstances make it possible to combine the processes of effective mechanical cleaning and effective disinfection, degassing or decontamination.

Действительно, на уничтожении микроорганизмов сказываются все сопровождающие данный способ обработки процессы: эффективное механическое удаление, разрушение и уничтожение импульсами давлений и температур, уничтожение активизируемыми ультразвуком дезинфицирующими веществами. Похожим является и процесс дегазации: механическое удаление отравляющих (вредных) веществ, разложение их на безопасные компоненты при воздействии импульсов температуры и давления, нейтрализация активизируемыми дегазационными добавками, аналогично и по процессам дезактивации. Таким образом, прелагаемый способ обработки поверхностей может быть использован для комплексной обработки поверхностей. Indeed, the destruction of microorganisms is affected by all the processes accompanying this method of processing: effective mechanical removal, destruction and destruction by pressure and temperature pulses, destruction by disinfecting agents activated by ultrasound. The degassing process is similar: mechanical removal of poisonous (harmful) substances, their decomposition into safe components when exposed to temperature and pressure pulses, neutralization by activated degassing additives, similarly to decontamination processes. Thus, the proposed method of surface treatment can be used for complex surface treatment.

Для реализации предлагаемого способа могут быть использованы различные схемы построения устройств ультразвукового воздействия на струю жидкости. В общем случае в комплекс, реализующий данный способ, могут входить
емкость с рабочей жидкостью;
устройство (насос, компрессор и т.п.), обеспечивающее напор струи жидкости, необходимый для механической очистки и для распространения ультразвуковых волн до обрабатываемой поверхности;
управляемый генератор ультразвуковых колебаний и преобразователь их, обеспечивающий распространение ультразвуковых волн по струе используемой жидкости, например электромеханический преобразователь с концентратором, в канале которого протекает жидкость, исполненный в виде насадки или наконечника;
соединительные трубы и шланги;
устройство подогрева жидкости (при необходимости);
устройство (смеситель) дозированного поступления активных веществ (добавок) с требуемой концентрацией.To implement the proposed method can be used in various schemes for constructing devices for ultrasonic impact on a liquid stream. In the General case, the complex that implements this method may include
capacity with working fluid;
a device (pump, compressor, etc.) that provides the pressure of a liquid stream necessary for mechanical cleaning and for the propagation of ultrasonic waves to the surface to be treated;
a controlled generator of ultrasonic vibrations and their transducer, which ensures the propagation of ultrasonic waves along the jet of fluid used, for example, an electromechanical transducer with a concentrator in the channel of which fluid flows, made in the form of a nozzle or tip;
connecting pipes and hoses;
fluid heating device (if necessary);
device (mixer) for the dosed intake of active substances (additives) with the required concentration.

Чтобы не усложнять технически процесс "настройки" смывающей струи на максимальную эффективность обработки поверхности была отработана методика быстрой "настройки" по внешним параметрам струи. Этот процесс включает следующую последовательность действий: сначала (не включая ультразвуковой генератор) выбирают расстояние до обрабатываемой поверхности и напор (или их же порознь) такими, чтобы обеспечивалось видимое смытие загрязненний, при этом оценивают осредненное значение диаметра D пятна взаимодействия (контакта) струи с обрабатываемой поверхностью, затем включают генератор (или питание ультразвукового преобразователя) и изменяют интенсивность ультразвуковых волн (мощность на генераторе) до видимого "разбухания" струи и увеличения осредненного диаметра d пятна контакта до 2 - 4 диаметров D пятна контакта без ультразвукового воздействия, после чего уменьшают расстояние от сопла, формирующего струю, до обрабатываемой поверхности настолько, что d < 2D, чем и достигается наибольшее проявление как напорного действия струи, так и максимальное проявление кавитационных эффектов в зоне обработки. In order not to technically complicate the process of “tuning” the washing jet to the maximum surface treatment efficiency, a methodology for quickly “tuning” the external parameters of the jet was developed. This process includes the following sequence of actions: first (not including the ultrasonic generator), the distance to the surface to be treated and the pressure (or separately) are selected so as to ensure visible washing off of the contaminated particles, and the average value of the diameter D of the interaction (contact) spot of the jet with the processed surface, then turn on the generator (or power of the ultrasonic transducer) and change the intensity of the ultrasonic waves (power on the generator) until the visible "swelling" of the jet and uv increase in the average diameter of the contact spot to 2 to 4 diameters D of the contact spot without ultrasonic treatment, and then reduce the distance from the nozzle forming the jet to the surface to be treated so that d <2D, which achieves the greatest manifestation of both the pressure action of the jet and maximum manifestation of cavitation effects in the treatment area.

С целью проверки эффективности предлагаемого способа обработки загрязненных поверхностей были проведены испытания его путем проведения многочисленных экспериментов по использованию кавитирующей струи для обработки поверхностей при изменении параметров, таких как давление подачи жидкости, температура смывающей жидкости, концентрация активных добавок с ней, интенсивность ультразвука в струе, выходное сечение струи, расстояние от сопла, формирующего струю, до обрабатываемой поверхности, виды загрязнений. При этом упомянутые параметры изменялись как порознь, так и в их совокупности и комбинациях. В число контролируемых (измеряемых) параметров входили (в зависимости от цели применения) наличие органических или иных остатков на обрабатываемой поверхности, время эффективной обработки и расход используемой жидкости при обработке одинаковой по качеству и площади загрязнений поверхности. In order to verify the effectiveness of the proposed method for processing contaminated surfaces, it was tested by conducting numerous experiments on the use of a cavitating jet for surface treatment when parameters are changed, such as the pressure of the fluid supply, the temperature of the flushing fluid, the concentration of active additives with it, the ultrasound intensity in the jet, the output section of the jet, distance from the nozzle forming the jet to the surface to be treated, types of pollution. Moreover, the parameters mentioned changed both separately and in their totality and combinations. The number of controlled (measured) parameters included (depending on the purpose of application) the presence of organic or other residues on the surface being treated, the time of effective processing and the flow rate of the liquid used when processing the surface of the same quality and area of contamination.

Сформулированные в описании заявки и формуле изобретения результаты являются обобщением экспериментов по критериям минимизации времени обработки при наименьшем расходе используемой жидкости и достижении требуемого качества для различных загрязнителей. Formulated in the description of the application and the claims, the results are a generalization of experiments according to the criteria of minimizing the processing time at the lowest flow rate of the liquid used and achieving the required quality for various pollutants.

Пример N 1. Исследовано влияние параметров кавитирующей струи на очистку металлических медицинских инструментов от крови. В качестве моющего раствора использован состав в соответствии с ОСТ 42-21-2-85, включающий моющее средство "Лотос" и питьевую воду в соотношении 5 г порошка на 995 см³ воды. Температура общего раствора в первой серии экспериментов поддерживалась на уровне 22^oC, а во второй 50^oC.Example No. 1. The influence of the cavitating jet parameters on the cleaning of metal medical instruments from blood was investigated. As a washing solution, a composition was used in accordance with OST 42-21-2-85, including Lotus detergent and drinking water in the ratio of 5 g of powder to 995 cm ^{3 of} water. The temperature of the total solution in the first series of experiments was maintained at 22 ^o C, and in the second 50 ^o C.

В табл. 1 и 2 представлены данные, обобщающие результаты и позволяющие судить об эффективности способа. Обработанные поверхности оценивались на степень очистки от крови с помощью бензидиновых проб, при этом в табл. 1 и 2 обозначено:
знак "+" - наличие органических остатков крови,
знак "-" - отсутствие таковых.In the table. 1 and 2 presents data summarizing the results and allowing to judge the effectiveness of the method. Treated surfaces were evaluated for the degree of purification from blood using benzidine samples, and in table. 1 and 2 are indicated:
+ sign - the presence of organic blood residues,
the sign "-" - the absence of such.

Избыточное напорное давление жидкости в этой серии экспериментов составило P = 0,15 атм. The excess pressure of the liquid in this series of experiments was P = 0.15 atm.

При увеличении напорного избыточного давления до 0,4 атм. получен следующий результат (табл. 3). With an increase in pressure head overpressure to 0.4 atm. The following result was obtained (Table 3).

В вышеприведенных экспериментах в качестве устройства для формирования напорной струи жидкости с ультразвуковым воздействием использовался трехполуволновый концентратор с электромеханическими преобразователем, настроенный на резонансную частоту 27,5 кГц. In the above experiments, a three-half-wave concentrator with an electromechanical transducer tuned to a resonant frequency of 27.5 kHz was used as a device for forming a pressure jet of liquid with ultrasonic action.

Пример N 2. Исследовано влияние параметров кавитирующей струи на дезинфекцию мединструмента, который предварительно загрязнялся устойчивым к дезинфицирующему раствору (хлорамину) видом кишечной палочки (E.coli). В качестве дезинфицирующего раствора использовался 0,05%, 0,5% и 1%-ный растворы хлорамина в воде (при номинальной концентрации в 2% в соответствии с ОСТ 41-21-85) при температуре 50^oC.Example No. 2. The influence of the cavitating jet parameters on the disinfection of a medical tool that was previously contaminated with a resistant to disinfecting solution (chloramine) type of Escherichia coli (E. coli) was studied. As a disinfectant solution was used 0.05%, 0.5% and 1% solutions of chloramine in water (at a nominal concentration of 2% in accordance with OST 41-21-85) at a temperature of 50 ^o C.

Результаты эксперимента приведены в табл. 4. The results of the experiment are given in table. 4.

Для контроля был произведен бакпосев этой же культуры на эффективность дезинфекции смыва струей дезинфицирующей жидкости без ультразвукового воздействия при этих же концентрациях хлорамина: 0,05%, 0,5%, 1,0,% и при времени смыва в каждом случае в течение 200 с. Во всех случаях контрольных испытаний наблюдался рост культуры: "+". For control, a bacterium culture of the same culture was carried out on the effectiveness of disinfection of washing with a disinfectant liquid jet without ultrasonic treatment at the same concentrations of chloramine: 0.05%, 0.5%, 1.0,% and at each wash time for 200 s . In all cases of control tests, the growth of the culture was observed: "+".

Результаты, подобные данному, были получены и для других концентраций активного вещества, изменяемых с шагом в 0,1% по всему заявленному диапазону. Results similar to this were obtained for other concentrations of the active substance, variable in increments of 0.1% over the entire claimed range.

Таким образом, предлагаемый способ обработки загрязненного мединструмента (дезинфекции) убедительно подтверждается результатами испытаний, а таковые в их совокупности позволили выбрать диапазон концентрации активных добавок "в 3 - 6 раз меньше номинальной". Thus, the proposed method for the treatment of contaminated medical tool (disinfection) is convincingly confirmed by the test results, and, as a whole, they allowed us to choose a concentration range of active additives “3-6 times less than the nominal”.

Пример N 3. Для оценки эффективности применения предлагаемого способа очистки поверхности от загрязнений, включающих продукты нефтехимического производства (масла), осуществлялось сравнение времени очистки одной и той же поверхности, одинакового загрязненной, смывающей струей с и без воздействия ультразвука при различных концентрациях моющего раствора и температурах, а также при низкочастотном изменении интенсивности ультразвукового воздействия от нуля до максимального значения, определяемого по моменту интенсивного распыления струи (номинальная концентрация моющих средств 0,5%). Example No. 3. To assess the effectiveness of the proposed method for cleaning the surface from contaminants, including products of petrochemical production (oil), we compared the time of cleaning the same surface, the same contaminated, washing stream with and without exposure to ultrasound at different concentrations of the washing solution and temperatures , as well as with a low-frequency change in the intensity of ultrasonic exposure from zero to the maximum value determined by the moment of intensive spraying ui (nominal concentration of detergents 0.5%).

Основные результаты приведены в табл. 5. The main results are given in table. 5.

В табл. 5 в графе "Время обработки" обозначено:
"без у-за" - смывающая струя без воздействия ультразвука;
"с у-зв" - смывающая струя с воздействием ультразвуком.In the table. 5 in the column "Processing time" indicates:
“without due” - flushing jet without exposure to ultrasound;
"with y-sv" - flushing jet with exposure to ultrasound.

Эксперименты, связанные с изменением длины струи от сопла до обрабатываемой поверхности, показали, что эффективное использование предлагаемого способа максимально проявляется при выполнении условий d < 2D, а при увеличении расстояния от сопла до обрабатываемой поверхности так, что это условие не выполняется - кавитационные эффекты существенно ослабевают в силу увеличения длины струи и, соответственно, интенсивности ультразвука в месте обработки, а сам способ приближается к чисто струйному способу - без применения ультразвука со всеми, присущими ему недостатками. Это проявляется в существенном увеличении времени обработки и расхода раствора при достижении одинакового качества обработки по сравнению со случаем, определяемым условием d < 2D. The experiments associated with changing the length of the jet from the nozzle to the surface to be treated showed that the effective use of the proposed method is maximally manifested when the conditions d <2D are met, and when the distance from the nozzle to the surface to be treated is increased so that this condition is not satisfied - cavitation effects are significantly weakened due to the increase in the length of the jet and, accordingly, the intensity of the ultrasound at the treatment site, and the method itself approaches a purely jet method - without the use of ultrasound with all, its imperfections. This is manifested in a significant increase in the processing time and the flow rate of the solution when the same processing quality is achieved in comparison with the case determined by the condition d <2D.

Исходя из номинальной концентрации моющих средств в 0,5% для температурного диапазона 20 - 60^oC, был получен ярко выраженный минимум как по времени эффективной очистки, так и по секундному расходу используемой жидкости. На фиг. 1 и 2 приведены зависимости времени обработки и секундного расхода от концентрации раствора активных веществ для температуры 35^o (например) из упомянутого диапазона, из которых (включая результаты в их совокупности для всего температурного диапазона) следует, что оптимальной является концентрация моющих средств в 10 - 50 раз меньшая номинальной. Более того, в подтверждение упомянутого диапазона был получен результат, заключающийся в том, что при номинальной концентрации в 0,5% в заявляемом диапазоне температур, время обработки струей с применением ультразвука оказалось в 1,3 - 1,6 раза больше времени обработки без ультразвука.Based on a nominal concentration of detergents of 0.5% for the temperature range of 20 - 60 ^o C, a pronounced minimum was obtained both in terms of effective cleaning time and in the second flow rate of the liquid used. In FIG. Figures 1 and 2 show the dependences of the processing time and second flow rate on the concentration of a solution of active substances for a temperature of 35 ^o (for example) from the mentioned range, from which (including results in their totality for the entire temperature range) it follows that the concentration of detergents in 10 - 50 times smaller than the nominal. Moreover, in confirmation of the mentioned range, the result was obtained that, at a nominal concentration of 0.5% in the claimed temperature range, the time of the jet treatment using ultrasound turned out to be 1.3 - 1.6 times longer than the processing time without ultrasound .

На фиг. 3 приведены характерные зависимости времени качественной обработки поверхности от температуры с и без ультразвукового воздействия, из которых видно, что в промежутке температур (до 60^oC преимущества применения ультразвука очевидны (для концентраций из всего заявленного диапазона)). На фиг. 4 приведены характерные зависимости расхода жидкости от температуры для максимальной из предлагаемого диапазона концентрации (0,1 номинальной), из которых очевидны преимущества способа в диапазоне температур 30 - 60^oC. Следует заметить, что расширение диапазона температур в стороне увеличения не целесообразно по энергетике при одновременном снижении эффективности применения ультразвука.In FIG. Figure 3 shows the characteristic dependences of the time of a quality surface treatment on temperature with and without ultrasonic exposure, which shows that in the temperature range (up to 60 ^o C the advantages of using ultrasound are obvious (for concentrations from the entire declared range). In FIG. 4 shows the typical temperature dependence of fluid flow for the maximum of the proposed concentration range (0.1 nominal), of which the advantages of the method are obvious in the temperature range of 30 - 60 ^o C. It should be noted that the expansion of the temperature range in the direction of increase is not advisable in energy at while reducing the effectiveness of ultrasound.

Как показали эксперименты, некоторый оптимум по критериям быстроты очистки и минимального расхода моющей жидкости и активных добавок может быть точнее подобран для конкретного вида загрязнения. As experiments have shown, a certain optimum according to the criteria for the speed of cleaning and the minimum consumption of washing liquid and active additives can be more accurately selected for a particular type of pollution.

Проведенное исследование влияния низкочастотного изменения интенсивности ультразвукового воздействия на эффективность очистки показало, что процесс очистки протекают более интенсивно: в среднем на 40 - 50%. Очевидно, что при этом изменении интенсивности ультразвукового воздействия проявляются и максимальное напорное воздействие, и максимальное кавитационное воздействие, чего затруднительно достичь при объединении этих фактов, а также происходит "автоподстройка" смывающей кавитирующей струи к физико-механическим особенностям загрязнений различного рода. A study of the influence of low-frequency changes in the intensity of ultrasonic exposure on the cleaning efficiency showed that the cleaning process proceeds more intensively: an average of 40-50%. Obviously, with this change in the intensity of the ultrasonic effect, both the maximum pressure effect and the maximum cavitation effect are manifested, which is difficult to achieve when these facts are combined, and there is also a "self-adjustment" of the washing cavitating jet to the physicomechanical features of various kinds of pollution.

Проведенные эксперименты по уменьшению длины струи до образования каплевидной линзы на обрабатываемой поверхности показали, что и время обработки, и расход используемой жидкости уменьшаются не менее чем в 3 раза с улучшением качества обработки поверхности. The experiments on reducing the length of the jet to the formation of a drop-shaped lens on the surface to be treated showed that both the treatment time and the flow rate of the fluid used are reduced by at least 3 times with an improvement in the quality of surface treatment.

Таким образом, предлагаемый способ обработки поверхностей является экономичным, эффективным и экологически более чистым. Он может быть эффективно использован, например, для очистки и дезинфекции, дегазации или дезактивации (в комбинации или порознь)
медицинского инструмента;
посуды и столовых приборов,
банок, бутылок и другой тары в пищевой промышленности;
рабочих мест на предприятиях мясной, рыбной и т.д. промышленности и при переработке с/х продукции,
для санообработки судов, машин и иной техники, туалетов, бань, боксов инфекционных отделений и т.п.;
для выполнения мер профилактики (при карантинных режимах и без таковых) в помещениях вокзалов, аэропортов и др. местах возможного скопления людей, также при обработке больших площадей, подвергшихся загрязнению;
для обработки загрязненных резервуаров, железнодорожных цистерн, автомобильного транспорта и другой техники.Thus, the proposed method of surface treatment is economical, efficient and environmentally friendly. It can be used effectively, for example, for cleaning and disinfection, degassing or decontamination (in combination or separately)
medical instrument;
dishes and cutlery,
cans, bottles and other containers in the food industry;
jobs at meat, fish, etc. industry and in the processing of agricultural products,
for sanitization of ships, cars and other equipment, toilets, baths, boxes of infectious diseases departments, etc .;
for the implementation of preventive measures (with and without quarantine regimes) in the premises of railway stations, airports and other places of possible crowding, also when processing large areas exposed to pollution;
for the treatment of contaminated tanks, railway tanks, vehicles and other equipment.

Claims

1. A method of treating contaminated surfaces, including exposing a surface to a jet of fluid cavitating under the action of ultrasonic waves from a distance and under pressure, providing mechanical removal of contaminants from the surface, characterized in that the intensity of the ultrasonic waves is chosen so that the average diameter d of the contact spot reaches the treated surface and preserving the continuity of the jet, is 2 to 4 diameters D of the contact spot of the washing jet without exposure to ultrasound, providing Processes processing value d <2D.

2. The method according to claim 1, characterized in that the effect is carried out with a detergent solution of surfactants with a concentration of 10 to 50 times less than the nominal.

3. The method according to p. 1, characterized in that the effect is carried out with a disinfectant, deactivating or degassing solution with an acceptable concentration of the active substance, 3-6 times less than the nominal.

4. The method according to PP.1 and 3, characterized in that the temperature of the liquid used is maintained in the range +30 ... +60 ^o C.

5. The method according to PP. 1-4, characterized in that they change the intensity of the ultrasonic action in the range, the maximum value of which is determined by the transition of the jet to the spray mode, with a frequency of up to 100 Hz.

6. The method according to claims 1 to 5, characterized in that the distance between the beginning and the end of the jet is reduced so that the liquid reaching the surface to be treated forms a teardrop-shaped lens.