RU2142316C1

RU2142316C1 - Method for removing impurities from liquids and purifying section of pipeline

Info

Publication number: RU2142316C1
Application number: RU98109624A
Authority: RU
Inventors: С.В. Горюнов
Original assignee: Горюнов Сергей Владимирович
Priority date: 1998-05-13
Filing date: 1998-05-13
Publication date: 1999-12-10

Abstract

FIELD: purification plants, particularly purification and demineralization of industrial and sea water until ecologically pure state from solid particles and chemical compounds dissolved in it, procession of separated fractions at minimum consumption of electric power. SUBSTANCE: method comprises steps of creating liquid flow in the form of helical swirl necessary for separating solid particles, subsequent separation of ion components of solution in magnetic field by action of Lorenz forces. Purifying section of pipeline includes apertural tube with helical ducts arranged in pipe for collecting and removing solid particles. Apertural tube is joined with converging tube and it has helical blades. Converging tube has helical ducts and solenoids placed on its outer surface. EFFECT: separation of liquid flow by acid, hydroxide and neutral fractions. 2 cl, 1 dwg

Description

Изобретение содержит способ, охарактеризованный одним независимым пунктом формулы, и устройство, охарактеризованное одним независимым пунктом формулы. The invention comprises a method characterized by one independent claim, and a device characterized by one independent claim.

Изобретение относится к очистным сооружениям, в частности обеспечивающим возвращение в природу экологически чистой воды. The invention relates to treatment facilities, in particular, providing the return to nature of environmentally friendly water.

В качестве аналогов изобретения могут быть рассмотрены следующие изобретения:
DE 2816925 A (Krauss-Maffeiag) 31.10.79, В 01 D 17/10;
DD 252599 A (VE BKW "Erich Weinert" Deuben) 23.12.87, C 02 F 1/40;
JP 61-41241 В (Коге гидзюцу инте) 13.09.86, B 01 D 17/038;
SU 1604393 A1 (Государственный научно-исследовательский и проектный институт нефтяной и газовой промышленности) 07.11.90, 01 D 17/00;
SU 759455 A (Всесоюзный проектно-изыскательский и научно-исследовательский институт Гидропроект им. С.Я. Жука - Бакинское отделение) 05.09.80, C 02 F 1/00;
SU 1789795 A (Институт технической механики АН УССР) 23.01.93, F 15 D 1/00.The following inventions may be considered as analogues of the invention:
DE 2816925 A (Krauss-Maffeiag) 10.31.79, B 01 D 17/10;
DD 252599 A (VE BKW "Erich Weinert" Deuben) 12/23/87, C 02 F 1/40;
JP 61-41241 B (Koge gijutsu inter) 13.09.86, B 01 D 17/038;
SU 1604393 A1 (State Research and Design Institute of the Oil and Gas Industry) 07.11.90, 01 D 17/00;
SU 759455 A (All-Union Design and Research and Research Institute Hydroproject named after S.Ya. Zhuk - Baku Branch) 05.09.80, C 02 F 1/00;
SU 1789795 A (Institute of Technical Mechanics, Academy of Sciences of the Ukrainian SSR) 01/23/93, F 15 D 1/00.

В качестве аналога (прототипа), наиболее близкого к заявляемому изобретению, можно выделить изобретение "Способ очистки жидкости от примесей", указанный первым в списке аналогов (DE 2816925 A, кл. В 01 D 17/10, 31.10.79 г). As an analogue (prototype), closest to the claimed invention, we can distinguish the invention "Method of purification of liquids from impurities", indicated first in the list of analogues (DE 2816925 A, CL 01 D 17/10, 31.10.79 g).

Характерным существенным признаком перечисленных аналогов и заявляемого изобретения является наличие потока газа или жидкости в форме винтового вихря. A characteristic essential feature of these analogues and the claimed invention is the presence of a gas or liquid flow in the form of a helical vortex.

Заявляемое изобретение направлено на решение задачи очистки сточных промышленных вод или других жидкостей от твердых частиц и растворенных химических соединений, а также опреснения грунтовой и морской воды с последующей переработкой отделенных фракций при незначительных затратах электрической энергии и непрерывности процесса очистки с минимальным гидравлическим сопротивлением. The invention is aimed at solving the problem of purification of industrial wastewater or other liquids from solid particles and dissolved chemical compounds, as well as desalination of ground and sea water with subsequent processing of the separated fractions at low cost of electrical energy and the continuity of the cleaning process with minimal hydraulic resistance.

Предлагается способ очистки жидкости от примесей с использованием постоянного гидравлического потока в виде винтового вихря и энергии магнитного поля для разделения ионных компонентов раствора. Винтовой вихрь обеспечивает работу центробежных сил, действующих на твердые частицы, и работу сил Лоренца, действующих на ионные компоненты в магнитном поле и разделяющих поток жидкости на кислотную, гидрооксидную и нейтральную (опресненную) фракции. A method is proposed for purifying a liquid from impurities using a constant hydraulic flow in the form of a helical vortex and magnetic field energy for separating the ionic components of the solution. A helical vortex provides the work of centrifugal forces acting on solid particles, and the work of Lorentz forces acting on ionic components in a magnetic field and dividing the fluid flow into acidic, hydroxide and neutral (desalinated) fractions.

К существенным отличительным признакам способа можно отнести следующие фрагменты действия:
обеспечивают поток жидкости в форме винтовых вихрей с помощью винтовых каналов на внутренней поверхности трубопровода, в которых образуются первичные винтовые вихри, возбуждающие вращательное движение ядра потока в поперечном сечении последнего;
отводят твердые частицы с частью жидкости через перфорированную поверхность трубопровода за счет действия центробежных сил на вращающиеся вместе с потоком твердые частицы;
пропускают очищенную от твердых примесей жидкость по конфузорной части трубопровода, оснащенной внутренними пристеночными винтовыми каналами и увеличивающей как поступательную, так и вращательную составляющие скорости, через магнитное поле, которое создается соленоидом, навитым на наружной поверхности конической трубы, и имеет направление вектора магнитной индукции, параллельное (или близкое к параллельному) оси потока;
разделяют поток на кислотную, гидрооксидную и нейтральную (опресненную) фракции за счет сил Лоренца, которые действуют на ионы растворенных солей при формировании потока в форме винтового вихря;
отводят разделенные фракции через соответствующие каналы трубопровода, выполненного по схеме "труба в трубе", с тремя жесткими стенками;
повторяют неоднократно очистку полученной опресненной фракции жидкости по аналогичным циклам в последовательно расположенных очистных отсеках трубопровода.The essential distinguishing features of the method include the following fragments of action:
provide a fluid flow in the form of helical vortices with the help of helical channels on the inner surface of the pipeline, in which primary helical vortices are formed, exciting the rotational motion of the flow core in the cross section of the latter;
solid particles are removed with a part of the liquid through the perforated surface of the pipeline due to the action of centrifugal forces on the solid particles rotating together with the stream;
the liquid purified from solid impurities is passed through the confuser part of the pipeline, equipped with internal wall screw channels and increasing both the translational and rotational components of the velocity, through the magnetic field created by the solenoid wound on the outer surface of the conical pipe and has a magnetic induction vector direction parallel to (or close to parallel) flow axis;
divide the stream into acid, hydroxide and neutral (desalinated) fractions due to the Lorentz forces that act on ions of dissolved salts when the stream forms in the form of a helical vortex;
separated fractions are withdrawn through the corresponding channels of the pipe-in-pipe scheme with three rigid walls;
repeated cleaning of the obtained desalinated fraction of the liquid is repeated according to similar cycles in successively located treatment compartments of the pipeline.

К существенным отличительным признакам устройства очистного отсека можно отнести следующие особенности конструктивного исполнения:
очистной отсек представляет часть основного трубопровода с отводами фракций с твердыми частицами, кислотной, гидрооксидной и нейтральной (основной);
очистной отсек состоит из последовательно расположенных частей - первая по направлению потока выполнена в виде цилиндрической перфорированной трубы с внутренними пристеночными винтовыми каналами, образованными лопатками, загнутыми в торцевом сечении трубы по направлению вихря, и помещена в трубу-коллектор для отвода фракции потока, содержащей твердые частицы; вторая часть отсека представляет собой конфузорную трубу, оснащенную аналогичными винтовыми каналами переменного сечения и увеличивающую как поступательную, так и вращательную составляющие скорости потока, на наружной поверхности которого имеется соленоид, создающий магнитное поле, через которое проходит поток жидкости, при этом происходит разделение потока за счет сил Лоренца на кислотную, гидрооксидную и нейтральную фракции; третья часть отсека, предназначенная для отвода разделенных фракций жидкости, выполнена по схеме "труба в трубе" с тремя жесткими стенками, образующих три независимых канала.The significant distinguishing features of the device of the treatment compartment include the following design features:
the treatment compartment is part of the main pipeline with fractions of solid particles, acidic, hydroxide and neutral (main);
the cleaning compartment consists of sequentially arranged parts - the first in the direction of flow is made in the form of a cylindrical perforated pipe with internal wall screw channels formed by blades bent in the end section of the pipe in the direction of the vortex and placed in the collector pipe to divert the flow fraction containing solid particles ; the second part of the compartment is a confuser pipe, equipped with similar screw channels of variable cross-section and increasing both the translational and rotational components of the flow velocity, on the outer surface of which there is a solenoid that creates a magnetic field through which the fluid flow passes, while the flow is divided by Lorentz forces on the acid, hydroxide and neutral fractions; the third part of the compartment, designed to drain the separated fractions of the liquid, is made according to the "pipe in pipe" scheme with three rigid walls forming three independent channels.

Возможность осуществления изобретения рассматривается на схеме устройства, объясняющего способ очистки жидкости от твердых примесей и растворенных в ней солей. Схема устройства (см. чертеж) представляет эскизный вариант конструкции очистного отсека трубопровода. Очистной отсек является элементом проточной части трубопровода и обеспечивает непрерывность процесса очистки жидкости. The possibility of carrying out the invention is considered in the diagram of a device explaining a method for purifying a liquid from solid impurities and salts dissolved in it. The device diagram (see drawing) is a preliminary design of the treatment compartment of the pipeline. The treatment compartment is an element of the flow part of the pipeline and ensures the continuity of the liquid cleaning process.

Жидкость, в частном случае вода, поступает в цилиндрическую перфорированную трубу 1 с внутренними пристеночными винтовыми каналами, образованными винтовыми лопатками 6, загнутыми в торцевом сечении трубы в направлении вихря. На чертеже показаны схемы формирования первичных вихрей в каждом винтовом канале и возбуждения винтового вихря в центральном потоке жидкости; там же представлена качественная картина распределения скорости потока в торцевом сечении трубы. За счет центробежных сил, действующих на твердые частицы, вращающиеся вместе с жидкостью, происходит радиальное перемещение и выход частиц из основного потока через отверстия перфорированной стенки трубы. Частицы собираются в камере, ограниченной перфорированной трубой 1 и трубой-коллектором 2, и отводятся с частью потока из основного трубопровода. The liquid, in the particular case of water, enters the cylindrical perforated tube 1 with internal wall screw channels formed by screw blades 6, bent in the end section of the pipe in the direction of the vortex. The drawing shows a diagram of the formation of primary vortices in each helical channel and the excitation of a helical vortex in the Central fluid flow; a qualitative picture of the distribution of flow velocity in the end section of the pipe is also presented there. Due to the centrifugal forces acting on the solid particles rotating together with the liquid, the particles radially move and the particles exit the main stream through the holes of the perforated pipe wall. Particles are collected in a chamber bounded by a perforated pipe 1 and a collector pipe 2, and are diverted with a part of the flow from the main pipeline.

Поток жидкости, очищенный от твердых примесей, в форме винтового вихря поступает в конфузорную трубу 3, оснащенную винтовыми каналами переменного сечения. Конусность трубы 3 и конусность винтовых каналов позволяют увеличить не только поступательную составляющую скорости потока, но и вращательную составляющую, что является одним из необходимых условий для разделения потока на кислотную и гидрооксидную фракции. Вторым условием этого разделения является создание магнитного поля внутри потока жидкости с вектором магнитной индукции, перпендикулярным вектору скорости вращательного движения. Магнитное поле создается соленоидом 4, расположенным на наружной поверхности конфузора. Механизм разделения потока в магнитном поле за счет действия на заряженные ионы растворенных солей сил Лоренца показан на чертеже. The liquid stream, purified from solid impurities, in the form of a helical vortex enters the confusion pipe 3, equipped with screw channels of variable cross-section. The conicity of the pipe 3 and the conicity of the helical channels make it possible to increase not only the translational component of the flow velocity, but also the rotational component, which is one of the necessary conditions for the separation of the flow into acid and hydroxide fractions. The second condition for this separation is the creation of a magnetic field inside the fluid flow with a magnetic induction vector perpendicular to the rotational motion velocity vector. The magnetic field is created by a solenoid 4 located on the outer surface of the confuser. The mechanism of separation of the flux in a magnetic field due to the action on charged ions of dissolved salts by the Lorentz forces is shown in the drawing.

Созданные в результате электромагнитного разделения потока кислотная, гидрооксидная и нейтральная фракции отводятся каждая по своему каналу. Отводные каналы 5 образованы тремя жесткими стенками, расположенными по схеме "труба в трубе". Центральный и периферийный каналы отводят кислотную и гидрооксидную фракции потока в зависимости от направления магнитного поля, а средний канал, с наибольшей площадью поперечного сечения, служит для отвода нейтральной (очищенной и опресненной) фракции жидкости и подачи ее на следующий подобный очистной отсек. Загрязненные, а на самом деле обогащенные химическими элементами фракции потока поступают на вторичную переработку. The acid, hydroxide and neutral fractions created as a result of electromagnetic separation of the flow are each discharged along their channel. The outlet channels 5 are formed by three rigid walls arranged in a pipe-in-pipe fashion. The central and peripheral channels divert the acid and hydroxide fractions of the stream depending on the direction of the magnetic field, and the middle channel, with the largest cross-sectional area, serves to divert the neutral (purified and desalinated) fraction of the liquid and supply it to the next similar treatment compartment. Contaminated, but actually enriched with chemical elements, stream fractions are sent for recycling.

Claims

1. A method of purifying a liquid from impurities, in which a liquid stream is formed in the form of helical vortices using screw channels on the inner surface of the pipeline, particles are removed with a part of the stream through the perforated surface of the pipeline due to the action of centrifugal forces on the solid particles rotating together with the stream, liquid purified from solid impurities along the confuser part of the pipeline, characterized in that the rotational component of the flow rate is increased due to internal wall screw analyses on the confuser part of the pipeline, while in the confuser part of the pipeline create a magnetic field due to the solenoid wound on the outer surface of the conical pipe, the flow is divided into acid, hydroxide and neutral fractions due to the Lorentz forces that act on the ions of dissolved salts when the flow forms in in the form of a helical vortex, separated fractions are withdrawn through the corresponding channels of the pipeline made according to the “pipe in pipe” scheme with three rigid walls, the cleaning of the obtained test is repeated repeatedly the abnormal liquid fraction according to similar cycles in successively located treatment compartments of the pipeline.

2. The cleaning compartment of the pipeline, containing a sequentially arranged cylindrical perforated pipe with internal screw channels, placed in a collector pipe for collecting and discharging solid particles with a part of the stream passing through the holes of the perforated pipe wall, and a confusion pipe, characterized in that the screw channels are formed screw blades bent in the cross section of the pipe in the direction of the vortex, the confuser pipe is made with screw channels of variable cross section, equipped with a solenoid located on of the outer surface and creating a magnetic field in the fluid flow, dividing the flow into acid, hydroxide and neutral fractions due to the Lorentz forces acting on the ions of the solution, rotating in the cross section of the flow with increasing velocity in the direction of flow, while the magnetic induction vector is perpendicular to the rotational velocity vector movement, and is equipped with separation bypass channels, made according to the scheme "pipe in pipe" with three rigid walls, forming three independent channels, two of which are the center flax and a peripheral - serve for removing acidic and gidrooksidnoy fractions depending on the direction of the magnetic field, and the middle channel, with a maximum cross-sectional area serves to drain off the purified neutral liquid desalinated fractions.