RU2298528C2 - Device for purification and decontamination of water - Google Patents

Device for purification and decontamination of water Download PDF

Info

Publication number
RU2298528C2
RU2298528C2 RU2005117302/15A RU2005117302A RU2298528C2 RU 2298528 C2 RU2298528 C2 RU 2298528C2 RU 2005117302/15 A RU2005117302/15 A RU 2005117302/15A RU 2005117302 A RU2005117302 A RU 2005117302A RU 2298528 C2 RU2298528 C2 RU 2298528C2
Authority
RU
Russia
Prior art keywords
rotor
ring
stator
water
holes
Prior art date
Application number
RU2005117302/15A
Other languages
Russian (ru)
Other versions
RU2005117302A (en
Inventor
Александр Иванович Корсаков (RU)
Александр Иванович Корсаков
Original Assignee
Александр Иванович Корсаков
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 Александр Иванович Корсаков filed Critical Александр Иванович Корсаков
Priority to RU2005117302/15A priority Critical patent/RU2298528C2/en
Publication of RU2005117302A publication Critical patent/RU2005117302A/en
Application granted granted Critical
Publication of RU2298528C2 publication Critical patent/RU2298528C2/en

Links

Images

Landscapes

  • Cleaning By Liquid Or Steam (AREA)
  • Physical Water Treatments (AREA)

Abstract

FIELD: devices for purification and decontamination of water.
SUBSTANCE: proposed device has body with inlet and outlet branch pipes which form working chamber where stator ring is located and rotor with rotor ring is mounted on drive shaft. Rings have holes for flow of water. Rotor is made in form of impeller of centrifugal pump. Width of each hole in rotor ring is equal to width of each hole in stator ring. Device is provided with second similar rotor which is symmetrical to first one in mirror image. Stator ring has additional holes corresponding to holes of second rotor. Common working area is formed between surfaces of stator and body. Stator ring is provided with stiffeners. Reflector is mounted on inner wall of body. Several working chambers may be mounted on drive shaft. Device may be provided with self-contained drive and may be mounted on chassis.
EFFECT: enhanced efficiency of water treatment.
4 cl, 2 dwg

Description

Изобретение относится к области очистки воды от микроорганизмов, токсичных и других примесей с использованием процессов гидрокрекинга и может быть использовано при очистке питьевой воды, канализационных стоков, биотехнологических и жидких промышленных отходов.The invention relates to the field of water purification from microorganisms, toxic and other impurities using hydrocracking processes and can be used in the treatment of drinking water, sewage, biotechnological and liquid industrial waste.

Известно устройство для обеззараживания воды (патент RU №2114791, кл. С02F 3/02, С02F 3/18, С02F 1/74, 1995 г.), содержащее корпус со входными и выходным патрубками и рабочим колесом, газовый патрубок с регулирующим вентилем, центральную трубу, осесимметрично установленную с входным патрубком, и емкость высокого давления с входным и выходным патрубками. В устройстве используется повышение давления в среде с целью биоцидного воздействия на живые микроорганизмы.A device for disinfecting water is known (patent RU No. 21114791, class C02F 3/02, C02F 3/18, C02F 1/74, 1995), comprising a housing with inlet and outlet pipes and an impeller, a gas pipe with a control valve, a central pipe axisymmetrically mounted with an inlet pipe, and a high-pressure tank with inlet and outlet pipes. The device uses an increase in pressure in the environment with the aim of biocidal effects on living microorganisms.

Однако известное устройство имеет низкую эффективность обеззараживания, так как повышение давления не воздействует на споровые формы микроорганизмов, защищенные капсулой, на анаэробные формы микроорганизмов, не употребляющие кислород для дыхания, а также на вирусы и фаги, являющимися внутриклеточными паразитами. Прочность клеточной стенки микроорганизмов к повышению внутриклеточного давления может достигать 1-3 МПа, поэтому на многие виды микроорганизмов повышение давления в указанных пределах (0,4-0,6 МПа) воздействия не окажет. Кроме того, содержимое прежде живых клеток и продукты их жизнедеятельности, выделенные в воду, остаются в неизмененном виде и могут явиться фактором токсического поражения живого организма, употребляющего обработанную таким образом воду.However, the known device has a low disinfection efficiency, since the increase in pressure does not affect the spore forms of microorganisms protected by the capsule, the anaerobic forms of microorganisms that do not use oxygen for respiration, as well as viruses and phages, which are intracellular parasites. The strength of the cell wall of microorganisms to increase intracellular pressure can reach 1-3 MPa, therefore, for many types of microorganisms, an increase in pressure within the indicated limits (0.4-0.6 MPa) will not affect. In addition, the contents of previously living cells and their waste products, isolated in water, remain unchanged and can be a factor in the toxic damage of a living organism that uses water treated in this way.

Наиболее близким по технической сущности является роторный кавитационный аппарат (патент RU №2174045, B01F 7/00, В01F 11/02, 1999), содержащий корпус с входным и выходным отверстиями и образующий рабочую камеру, в которой расположены статор и на приводном валу ротор, состоящие из дисков, установленных поочередно вдоль оси симметрии рабочей камеры. Первый диск ротора представляет собой нагнетательное колесо осевого насоса и снабжен радиальными лопатками, расположенными под углом к его плоскости, второй диск ротора, установленный между дисками статора, имеет расположенные в плоскости диска радиальные режущие лопасти. Причем передняя по ходу вращения лопатка выполнена в виде клина, а задняя - в виде параллелепипеда с радиальными проточками на его боковых гранях. Диски статора снабжены радиальными прорезями, которые во втором диске выполнены сужающимися к его плоскостям. Радиальные лопатки и лопасти ротора, прорези и проточки в дисках статора расположены равномерно по окружностям дисков и имеют одинаковые радиальные длины.The closest in technical essence is a rotary cavitation apparatus (patent RU No. 2174045, B01F 7/00, B01F 11/02, 1999), comprising a housing with inlet and outlet openings and forming a working chamber in which the stator and rotor are located on the drive shaft, consisting of disks mounted alternately along the axis of symmetry of the working chamber. The first rotor disk is an injection wheel of the axial pump and is equipped with radial blades located at an angle to its plane, the second rotor disk installed between the stator disks has radial cutting blades located in the plane of the disk. Moreover, the front blade in the direction of rotation is made in the form of a wedge, and the rear blade is in the form of a parallelepiped with radial grooves on its side faces. The stator disks are equipped with radial slots, which in the second disk are made tapering to its planes. Radial blades and rotor blades, slots and grooves in the stator disks are evenly spaced around the disk circumferences and have the same radial lengths.

Недостатком известного устройства является ограниченная область использования, так как осевые насосы не обеспечивают необходимого перепада давления для осуществления эффективного акустического кавитационного процесса. В устройстве происходит процесс слабодиссипативной газовой кавитации, хотя при применении устройства для очистки речной воды количество колоний бактерий снизилось, но питьевая вода осталась непригодной для употребления, и необходима ее дальнейшая обработка.A disadvantage of the known device is the limited area of use, since axial pumps do not provide the necessary pressure differential for the implementation of an effective acoustic cavitation process. The device undergoes a process of slightly dissipative gas cavitation, although when using the device for purifying river water, the number of bacteria colonies decreased, but the drinking water remained unsuitable for consumption, and its further processing is necessary.

Задачей изобретения является расширение области использования устройств для очистки и обеззараживания воды и улучшение качества обработанной воды. Поставленная задача достигается тем, что устройство очистки и обеззараживания воды состоит из корпуса со входными и выходным патрубками, образующими рабочую камеру. В рабочей камере расположено статорное кольцо и на приводном валу ротор с роторным кольцом, имеющие расположенные одно напротив другого отверстия для прохода воды. Ротор выполнен в виде рабочего колеса центробежного насоса. Ширина каждого отверстия роторного кольца равна ширине каждого отверстия статорного кольца. Дополнительно введен второй ротор в виде рабочего колеса и имеющий на выходе жестко закрепленное кольцо с отверстиями для прохода обрабатываемой воды, причем он установлен на приводном валу и зеркально симметричен первому ротору, на статорном кольце дополнительно выполнены отверстия соответствующие отверстиям второго ротора. Осевые плоскости отверстий статорного и роторного колец смещены относительно друг друга на величину от нуля до половины углового шага, а соотношение размеров отверстий колец первого и второго роторных колец составляет от 0,1 до 1,0. Статорное кольцо имеет одно или несколько ребер жесткости. На внутренней стенке корпуса может быть дополнительно установлен рефлектор. Кромки отверстий статорного и роторного колец могут быть выполнены скругленными. На приводном валу может быть размещено несколько рабочих камер. Устройство для очистки и обеззараживания воды может иметь автономный привод и быть установленным на шасси.The objective of the invention is to expand the field of use of devices for cleaning and disinfecting water and improving the quality of treated water. The problem is achieved in that the device for cleaning and disinfecting water consists of a housing with inlet and outlet nozzles forming a working chamber. In the working chamber there is a stator ring and on the drive shaft a rotor with a rotor ring having openings for water passage located opposite one another. The rotor is made in the form of an impeller of a centrifugal pump. The width of each hole of the rotor ring is equal to the width of each hole of the stator ring. In addition, a second rotor is introduced in the form of an impeller and having a rigidly fixed ring with holes for the passage of treated water at the outlet, moreover, it is mounted on the drive shaft and is mirror symmetrical to the first rotor; holes corresponding to the holes of the second rotor are additionally made on the stator ring. The axial planes of the holes of the stator and rotor rings are offset from each other by an amount from zero to half the angular pitch, and the ratio of the hole sizes of the rings of the first and second rotor rings is from 0.1 to 1.0. The stator ring has one or more stiffeners. On the inner wall of the housing can be additionally installed reflector. The edges of the holes of the stator and rotor rings can be made rounded. Several working chambers can be placed on the drive shaft. A device for cleaning and disinfecting water can have a standalone drive and be installed on the chassis.

При импульсном истечении воды из отверстий по моменту начала истечения формируется ударная волна, под энергетическим воздействием которой в среде происходит диссипация (поглощение и преобразование) акустической энергии, затем выделяющейся в реакциях, инициированных кавитационным процессом. Это могут быть физические, физико-химические, химические реакции, связанные с поглощением, выделением или перераспределением энергии связей и внутренней энергии фазообразования в кристаллах, коллоидах и молекулах вещества, попадающего в условия высоких температур и давлений, возникающих в объеме кавитационного пузырька (КП) - главного инструмента кавитационных технологий. Кавитационные пузырьки образуются в воде по заднему фронту ударной волны при уменьшении давления ниже критического. При дальнейшем снижении давления в область отрицательных значений количество кавитационных пузырьков в воде достигает 1-10·106 ед/мл.During a pulsed outflow of water from the holes, a shock wave is formed at the moment the outflow begins, under the energy influence of which dissipation (absorption and conversion) of acoustic energy occurs in the medium, which is then released in the reactions initiated by the cavitation process. This can be physical, physico-chemical, chemical reactions associated with the absorption, release or redistribution of bond energy and internal phase formation energy in crystals, colloids and molecules of a substance that falls under conditions of high temperatures and pressures that arise in the volume of a cavitation bubble (CP) - The main instrument of cavitation technology. Cavitation bubbles form in water along the trailing edge of the shock wave with a decrease in pressure below the critical pressure. With a further decrease in pressure to the region of negative values, the number of cavitation bubbles in the water reaches 1-10 · 10 6 units / ml.

При израсходовании всей энергии Гиббса и достижении минимума отрицательных давлений сферические границы КП начинают свое все более ускоряющееся движение к центру пузырьков, повышая температуру и давление в объеме, начинается термолиз воды, другие деструктивные процессы, разнообразные химические реакции (проходят процессы перехода атомов в возбужденное состояние, диссоциации, образования активных радикалов, выделяется некоторое количество тепловой энергии). При полном коллапсе кавитационного пузырька образуется вторичная ударная волна с очень узким импульсом положительного скачка давления, избыток тепловой энергии переходит в среду, температура среды повышается. Если температура среды находится в окрестности точки кипения одного из компонентов среды или продукта, полученного в результате реакций, происходящих в объеме кавитационного пузырька до его коллапса, то в таком случае начинается процесс выделения компонента (продукта) в паровой фазе и процесса окончательного коллапса пузырька с образованием вторичной ударной волны может не происходить. Полученная паро-газо-жидкостная смесь отводится из области кавитации через проточную область на выход устройства, а затем разделяется в сепараторе.When all Gibbs energy is used up and a minimum of negative pressures is reached, the spherical boundaries of the CS begin their more and more accelerated movement toward the center of the bubbles, increasing the temperature and pressure in the volume, water thermolysis begins, other destructive processes, various chemical reactions (the processes of transition of atoms to an excited state, dissociation, formation of active radicals, a certain amount of thermal energy is released). With the complete collapse of the cavitation bubble, a secondary shock wave is formed with a very narrow pulse of a positive pressure jump, the excess of thermal energy passes into the medium, and the temperature of the medium rises. If the temperature of the medium is in the vicinity of the boiling point of one of the components of the medium or product obtained as a result of reactions that occur in the volume of the cavitation bubble before its collapse, then the process of separation of the component (product) in the vapor phase and the process of the final collapse of the bubble with the formation of secondary shock wave may not occur. The resulting vapor-gas-liquid mixture is discharged from the cavitation region through the flow region to the outlet of the device, and then is separated in a separator.

На фиг.1 изображена конструкция устройства, на фиг.2 изображены возможные исполнения формы сечения статорного и роторных колец, на фиг.2а - треугольная форма, на фиг.2б - коробчатая форма, 2в - плоская форма.Figure 1 shows the design of the device, figure 2 shows the possible cross-sectional shape of the stator and rotor rings, figure 2a is a triangular shape, figure 2b is a box-shaped, 2c is a flat shape.

Устройство очистки и обеззараживания воды состоит из корпуса 1 с входными патрубками 2 и 3 и выходным патрубком 4, статорного 5 кольца, роторов 6 и 7, расположенных на приводном валу 8. Роторы 6 и 7 представляют собой рабочие колеса центробежных насосов, на которых жестко закреплены роторные кольца 9 и 10. Статорное кольцо 5 выполнено вогнутым и имеет прорези 11 и кольцевое ребро жесткости 12. Роторные кольца 9 и 10 также выполнены вогнутыми и имеют прорези 13 и 14, расположенные напротив прорезей 11 статорного кольца 5. В корпусе 1 напротив статорного кольца 5 установлен рефлектор 15.The device for cleaning and disinfecting water consists of a housing 1 with inlet nozzles 2 and 3 and an outlet nozzle 4, a stator 5 ring, rotors 6 and 7 located on the drive shaft 8. The rotors 6 and 7 are the impellers of centrifugal pumps, which are rigidly fixed rotor rings 9 and 10. The stator ring 5 is concave and has slots 11 and an annular stiffener 12. The rotor rings 9 and 10 are also concave and have slots 13 and 14 located opposite the slots 11 of the stator ring 5. In the housing 1 opposite the stator ring and 5 mounted reflector 15.

В устройстве образуется рабочая камера, состоящая из трех областей - две области нагнетания: первая - между входным патрубком 2 и крыльчаткой роторного кольца 9 и вторая - между входным патрубком 3 и крыльчаткой роторного кольца 10, и также общая рабочая область. Общая рабочая область состоит из двух областей: основной области кавитации - между статорным 5 кольцом и рефлектором 15 и проточной области, соединяющей область кавитации с выходным патрубком 4.A working chamber is formed in the device, which consists of three areas - two injection areas: the first between the inlet pipe 2 and the impeller of the rotor ring 9 and the second between the inlet pipe 3 and the impeller of the rotor ring 10, and also the common working area. The general working area consists of two areas: the main cavitation area - between the stator 5 ring and the reflector 15 and the flow area connecting the cavitation area with the outlet pipe 4.

Устройство работает следующим образом.The device operates as follows.

Рассмотрим схематически единичный цикл работы устройства - формирование одного импульса ударной волны.Consider a schematic unit cycle of the device — the formation of a single shock wave pulse.

Исходное положение: прорези 11 статорного 5 кольца и прорези 13 и 14 роторных колец 9 и 10 заперты (не совпадают), роторы 6 и 7 находятся в динамическом состоянии (вращаются с номинальной скоростью, рабочая камера корпуса 1 заполнена средой). Одновременно формируется количество ударных волн, равное количеству отверстий статорного кольца 5.Starting position: slots 11 of the stator 5 ring and slots 13 and 14 of the rotor rings 9 and 10 are locked (do not match), the rotors 6 and 7 are in a dynamic state (rotate at rated speed, the working chamber of the housing 1 is filled with medium). At the same time, the number of shock waves is formed, equal to the number of holes of the stator ring 5.

Обрабатываемая жидкость засасывается по входным патрубкам 2 и 3 в обе области нагнетания рабочей камеры роторов 6 и 7. Среда внутри роторов 6 и 7 перед роторными кольцами 9 и 10 находится под давлением нагнетания Рнагн., создаваемым роторами 6 и 7.The processed fluid is sucked through the inlet nozzles 2 and 3 in both injection areas of the working chamber of the rotors 6 and 7. The medium inside the rotors 6 and 7 in front of the rotor rings 9 and 10 is under the discharge pressure P pump. created by rotors 6 and 7.

В некоторый момент времени начинают открываться (совпадать) прорези 11 статора 5 и прорези 13 и 14 роторных колец 9 и 10, соединяющие область нагнетания с областью кавитации, находящейся под давлением Рстатнагн., где Рстат - регулируемое давление, Рнагн - давление нагнетания, создаваемое крыльчатками.At a certain point in time, the slots 11 of the stator 5 and the slots 13 and 14 of the rotor rings 9 and 10 begin to open (coincide), connecting the injection region with the cavitation region under pressure P stat <P injection. where P stat - adjustable pressure, P pump - discharge pressure created by the impellers.

Из совмещенных прорезей 11, 13 и 14 начинают с большой скоростью истекать струи воды, в среде возникают акустические колебания. В результате суммирования векторов акустического давления, направленных в точку О (фиг.1), формируется узкий импульс положительной фазы ударной волны, имеющий значительную амплитуду, но кавитационный процесс еще не возбуждается, поскольку среда находится в сжатом состоянии и степень сжатия увеличивается по мере продвижения среды в направлении к точке О. После прохождения точки О ударная волна становится сферической расходящейся, в области ее заднего фронта создаются условия для возникновения кавитационного процесса в силу того, что все большая масса среды увлекается ударной волной в направлении ее распространения со скоростью, большей скорости истечения из прорезей.From the combined slots 11, 13 and 14, water jets begin to flow out at a high speed, acoustic vibrations occur in the medium. As a result of summing the acoustic pressure vectors directed to point O (Fig. 1), a narrow pulse of the positive phase of the shock wave is formed, which has a significant amplitude, but the cavitation process is not yet excited, since the medium is in a compressed state and the compression ratio increases as the medium moves in the direction of the point O. After passing the point O, the shock wave becomes spherical diverging, in the region of its trailing front, conditions are created for the cavitation process to occur due to the fact that all a large mass of the medium is carried away by the shock wave in the direction of its propagation with a velocity greater than the velocity of the outflow from the slots.

Звуковое давление после прохождения положительного максимума в области точки О начинает снижаться и при текущем давлении р, меньшем Ркр (в области разрежения), по 4 заднему фронту ударной волны в струе среды возникают растягивающие напряжения, а это означает, что в среде возник кавитационный процесс с образованием новой фазы - кавитационного пузырька (КП). Иначе, из звуковой волны отбирается энергия, затрачиваемая на увеличение объема КП, - среда резко вскипает. В момент достижения минимума отрицательного давления в среде (этот момент рассчитывается) передний фронт ударной волны достигает поверхности рефлектора 15, отражается от него и ударная волна движется в обратном направлении через область кавитации, содержащую кавитационные пузырьки. При этом знак звукового давления в среде, содержащей кавитационные пузырьки, меняется на противоположный, суммарное давление резко повышается, и в среде начинают действовать сжимающие напряжения, способствующие схлопыванию кавитационных пузырьков с тем большей скоростью, чем больше абсолютная величина амплитуды звукового давления в отрицательной области ударной волны и амплитуда отраженного переднего фронта этой же волны. При этом из отраженной ударной волны отбирается энергия, идущая на повышение энергии схлопывания кавитационного пузырька.Sound pressure after passing a positive maximum in the region of point O starts to decrease and at a current pressure p less than P cr (in the rarefaction region), tensile stresses arise in the medium stream along the 4 trailing edge of the shock wave, which means that a cavitation process has arisen in the medium with the formation of a new phase - a cavitation bubble (CP). Otherwise, the energy spent on increasing the volume of the CP is taken from the sound wave - the medium boils sharply. When the minimum negative pressure in the medium is reached (this moment is calculated), the leading edge of the shock wave reaches the surface of the reflector 15, is reflected from it, and the shock wave moves in the opposite direction through the cavitation region containing cavitation bubbles. In this case, the sign of sound pressure in the medium containing cavitation bubbles changes to the opposite, the total pressure increases sharply, and compressive stresses begin to act in the medium, which contribute to the collapse of cavitation bubbles with increasing speed, the greater the absolute value of the amplitude of sound pressure in the negative region of the shock wave and the amplitude of the reflected leading edge of the same wave. In this case, energy is taken from the reflected shock wave, which goes to increase the energy of collapse of the cavitation bubble.

Образующая корпуса 1 имеет цилиндрическую форму и расположена соосно с осью привода, при специальном профилировании относительно плоскости симметрии и расчете корпус 1 устройства может играть роль рефлектора 15. На некотором расстоянии от поверхности кольца статора 5 устанавливается рефлектор 15, также выполненный в форме вогнутого (по отношению к точке О) кольца и имеющий точку О в качестве центра своей образующей. Рефлектор 15 расположен соосно с осью приводного вала 8. Форма рефлектора 15 выбирается в соответствии с формой огибающей формируемой статорным кольцом 5 ударной волны. На фиг.2 показаны условные пределы изменения формы рефлектора 15, в пределе рефлектор имеет форму цилиндрического кольца (фиг.2с). Точка N является серединой сечения рефлекторного 15 кольца и лежит в плоскости симметрии устройства, перпендикулярной оси привода. Расстояние ON установки рефлектора выбирается исходя из назначения устройства, его мощности (производительности), скорости звука в обрабатываемой среде, интервала входных физико-химических параметров сырья, степени разброса максимальных и минимальных термодинамических параметров процесса и т.п. Возможны различные варианты крепления рефлектора:The generatrix of the housing 1 has a cylindrical shape and is located coaxially with the axis of the drive, with special profiling relative to the plane of symmetry and calculation, the housing 1 of the device can play the role of a reflector 15. At a certain distance from the surface of the ring of the stator 5, a reflector 15 is also made in the form of a concave (with respect to to the point O) of the ring and having the point O as the center of its generator. The reflector 15 is located coaxially with the axis of the drive shaft 8. The shape of the reflector 15 is selected in accordance with the shape of the envelope formed by the stator ring 5 of the shock wave. Figure 2 shows the conditional limits of the shape change of the reflector 15, in the limit, the reflector has the shape of a cylindrical ring (Fig.2c). Point N is the middle of the cross section of the reflex ring 15 and lies in the plane of symmetry of the device perpendicular to the axis of the drive. The ON distance of the reflector installation is selected based on the purpose of the device, its power (productivity), sound speed in the medium being processed, the range of input physical and chemical parameters of the raw material, the degree of variation of the maximum and minimum thermodynamic process parameters, etc. Various mounting options for the reflector are possible:

1) к цилиндрической образующей корпуса;1) to the cylindrical generatrix of the housing;

2) к торцевым стенкам корпуса;2) to the end walls of the housing;

3) к статорному кольцу.3) to the stator ring.

Кольца 9 и 10 роторов 6 и 7, статора 5 и рефлектора 15 размещены таким образом, что имеют два вида симметрии: общую ось центральной симметрии, совпадающую с осью приводного вала 8, и плоскость симметрии, являющейся общей для колец 9 и 10 роторов 6 и 7 и статора 5. Плоскость симметрии перпендикулярна оси приводного вала 8 и является геометрическим местом, на котором расположены центры всех полуокружностей, образующих заявляемый профиль, и представляет собой окружность с центром в точке О. Прямая ОМ лежит в плоскости симметрии.The rings 9 and 10 of the rotors 6 and 7, the stator 5 and the reflector 15 are arranged in such a way that they have two types of symmetry: a common axis of central symmetry coinciding with the axis of the drive shaft 8, and a plane of symmetry that is common for rings 9 and 10 of the rotors 6 and 7 and the stator 5. The plane of symmetry is perpendicular to the axis of the drive shaft 8 and is the geometrical location on which the centers of all the semicircles forming the claimed profile are located, and is a circle centered at point O. The direct OM lies in the plane of symmetry.

Форма роторных колец 9 и 10 зеркально симметрична относительно плоскости симметрии. Плоскость, в которой лежит продольная плоскость сечения прорезей и ось вращения роторов, будем называть осевой плоскостью. Угловой шаг соседних прорезей (угол между осевыми плоскостями соседних отверстий) одинаков для прорезей статорного 5 кольца и роторных 9 и 10 колец. Этот же шаг может быть кратным для роторных колец 9 (например, первого ротора), при этом проходное сечение прорезей для роторных колец 9 первого ротора и соответствующее сечение прорезей статорного кольца 5, взаимодействующих с первым ротором, может отличаться от соответствующих параметров кольца 10 второго ротора и ответных прорезей статорного кольца. Шаг выбирается в зависимости от скорости вращения вала привода. Это означает, что и количество отверстий по сторонам кавитационного аппарата, соответствующим первому и второму роторам, может отличаться (быть кратным).The shape of the rotor rings 9 and 10 is mirror symmetric with respect to the plane of symmetry. The plane in which lies the longitudinal plane of the cross-section of the slots and the axis of rotation of the rotors will be called the axial plane. The angular pitch of adjacent slots (the angle between the axial planes of adjacent holes) is the same for the slots of the stator 5 ring and rotor 9 and 10 rings. The same step can be multiple for the rotor rings 9 (for example, the first rotor), while the passage section of the slots for the rotor rings 9 of the first rotor and the corresponding section of the slots of the stator ring 5 interacting with the first rotor may differ from the corresponding parameters of the ring 10 of the second rotor and reciprocal slots of the stator ring. The pitch is selected depending on the speed of rotation of the drive shaft. This means that the number of holes on the sides of the cavitation apparatus corresponding to the first and second rotors can differ (be multiple).

Монтажный угол (угол между осевыми плоскостями прорезей роторных колец первого и второго роторов) может выбираться в зависимости от качества исходной воды и изменяется в пределах от 0 до величины, приближающейся к величине углового шага прорезей. Это зависит от того, в какой момент жизни кавитационного пузырька кавитационный процесс, возбуждаемый, например, первым ротором, должен взаимодействовать с кавитационным процессом, возбуждаемым вторым ротором.The mounting angle (the angle between the axial planes of the slots of the rotor rings of the first and second rotors) can be selected depending on the quality of the source water and varies from 0 to a value approaching the value of the angular pitch of the slots. This depends on at what moment in the life of the cavitation bubble the cavitation process excited, for example, by the first rotor, must interact with the cavitation process excited by the second rotor.

Ребра (кольца) жесткости 12, жестко закрепленные на статорном кольце 5, увеличивают жесткость кавитационного аппарата и уменьшают собственную резонансную частоту системы роторных 9 и 10 и статорного 5 колец, на основной частоте активатора определяемой угловым шагом отверстий и угловой частотой вращения роторов.The ribs (rings) of rigidity 12, rigidly fixed to the stator ring 5, increase the rigidity of the cavitation apparatus and reduce the own resonant frequency of the system of rotor 9 and 10 and stator 5 rings, at the main frequency of the activator determined by the angular pitch of the holes and the angular frequency of rotation of the rotors.

Форма и размеры ребра (кольца) 12 жесткости могут быть различными и варьироваться в зависимости от решаемых задач и формы статорного 5 кольца. Цилиндрическое (фиг.2с) статорное 5 кольцо может иметь несколько ребер (колец) жесткости.The shape and dimensions of the ribs (rings) 12 stiffness can be different and vary depending on the tasks and the shape of the stator 5 ring. Cylindrical (figs) stator 5 ring may have several ribs (rings) of rigidity.

Увеличению потока среды через систему "ротор-статор" способствует также округление кромок прорезей роторного и статорного колец со стороны набегающего потока среды. Наружная поверхность корпуса устройство может быть покрыта тепло- и звукоизолирующим материалом для уменьшения тепловых и акустических потерь.An increase in the flow of the medium through the rotor-stator system is also facilitated by rounding of the edges of the slots of the rotor and stator rings from the side of the incoming medium flow. The outer surface of the housing of the device may be coated with heat and sound insulating material to reduce heat and acoustic losses.

Наибольшим коэффициентом концентрации ударной волны будет обладать устройство с кольцевым профилем кавитационного аппарата (фиг.1 и фиг.2а). Далее коэффициент концентрации ударной волны будет снижаться для устройств, построенных с треугольным профилем (фиг.2а), с коробчатым профилем (фиг.2b). Для схемы устройства с плоскими (в сечении) профилями кавитационного аппарата (фиг.2с) коэффициент концентрации ударной волны будет равен нулю.The highest concentration coefficient of the shock wave will be possessed by a device with an annular profile of a cavitation apparatus (Fig. 1 and Fig. 2a). Next, the concentration coefficient of the shock wave will decrease for devices built with a triangular profile (figa), with a box-shaped profile (fig.2b). For a device circuit with flat (in cross-section) profiles of a cavitation apparatus (Fig. 2c), the concentration coefficient of the shock wave will be zero.

Концентрация ударной волны применяется для постановки деструктивных процессов, характеризующихся высокими энергиями разрыва связей и потенциалами ионизации, т.е. для весьма высококачественной очистки относительно небольших количеств воды с освобождением ее от микрофлоры. Для таких процессов наиболее применимы кольцевой и треугольный профили сечения кавитационного аппарата (фиг.2а). Концентрация ударной волны не требуется для относительно низкоэнергетичных процессов (таких, например, как дегазация жидкостей и перевод солей в нерастворимую форму с последующим выпадением в осадок при обработке минерализованной воды при отсутствии необходимости в дезактивации вирусов), для такого рода процессов применимы коробчатый и плоский профили (фиг.2b, с).The concentration of the shock wave is used to set up destructive processes characterized by high bond breaking energies and ionization potentials, i.e. for very high-quality purification of relatively small amounts of water with its release from microflora. For such processes, the annular and triangular cross-sectional profiles of the cavitation apparatus are most applicable (Fig. 2a). The concentration of the shock wave is not required for relatively low-energy processes (such as, for example, degassing liquids and converting salts to an insoluble form, followed by precipitation during the treatment of mineralized water in the absence of the need to deactivate viruses), box-shaped and flat profiles are applicable for such processes ( fig.2b, c).

Устройство очистки и обеззараживания воды может быть выполнено одно- и многоконтурными. Одноконтурные устройства могут строиться проточными (с разомкнутым контуром) и циклическими (с замкнутым контуром циркуляции обрабатываемой среды) и применяются для обработки среды в тех случаях, когда для достижения поставленных целей достаточной является организация гетерофазного кавитационного процесса, протекающего без предварительной дегазации среды. Таким процессом, например, является обработка питьевой воды. Двух- (и более) контурные установки применяются для постановки кавитационных процессов, исключающих попадание компонентов сырьевых материалов в готовый продукт, а также для организации многостадийных процессов, при которой планируется проведение различных реакций в разных контурах установки. Также двух- и более контурные установки могут использоваться в случаях, когда сырьевая вода содержит значительное количество живых клеток (более 2 млн./мл), либо содержит "тюки" сибирской язвы или колонии, защищенные слизью, а также и там, где требуется последовательное измельчение фрагментов таких колоний, полученных на предыдущих стадиях применения кавитационного процесса. К числу таких процессов относится стерилизация сильно загрязненной питьевой воды и специальная водоподготовка, при этом предполагается, что при необходимости каждое устройство может быть привязано к емкости (в случаях, когда требуется определенное время для протекания, например, физико-химических реакций). В этих случаях многоконтурные устройства имеют преимущества перед одноконтурными устройствами. Промежуточным вариантом являются одноконтурные устройства с организацией рецикла (многократное проведение кавитационного процесса в закольцованном контуре) ввиду очевидной экономии на объеме оборудования. Рецикловые устройства с попутным повышением температуры могут быть применены, например, для стерилизации воды. После такой обработки сточные воды становятся пригодными для закачки в нефтяные пласты для поддержания пластового давления.The device for cleaning and disinfecting water can be performed single and multi-circuit. Single-circuit devices can be built flowing (with open loop) and cyclic (with closed loop circulation of the medium to be processed) and are used to process the medium in cases where the organization of a heterophase cavitation process proceeding without preliminary degassing of the medium is sufficient to achieve the set goals. Such a process, for example, is the treatment of drinking water. Two (or more) loop installations are used for setting cavitation processes that exclude the ingress of raw materials into the finished product, as well as for organizing multi-stage processes in which various reactions are planned in different plant loops. Also, two or more contour units can be used in cases where raw water contains a significant amount of living cells (more than 2 million / ml), or contains bales of anthrax or colonies protected by mucus, as well as where consistent grinding fragments of such colonies obtained in the previous stages of application of the cavitation process. Among these processes is the sterilization of heavily contaminated drinking water and special water treatment, it being assumed that, if necessary, each device can be tied to a container (in cases where a certain time is required for the course of, for example, physicochemical reactions). In these cases, multi-circuit devices have advantages over single-circuit devices. An intermediate option is a single-circuit device with the organization of recycling (multiple cavitation process in a loop loop) due to the obvious savings on the amount of equipment. Recycling devices with an associated increase in temperature can be used, for example, for sterilizing water. After this treatment, the wastewater becomes suitable for injection into oil reservoirs to maintain reservoir pressure.

В результате использования предлагаемого устройства достигаются следующие результаты:As a result of using the proposed device, the following results are achieved:

а) улучшаются органолептические качества водопроводной воды;a) the organoleptic qualities of tap water are improved;

б) улучшается качество воды по показателям "общее микробное число" и "токсичность";b) improved water quality in terms of "total microbial number" and "toxicity";

в) можно исключить применение хлора;c) the use of chlorine can be excluded;

г) снижаются капитальные затраты;d) reduced capital costs;

д) сокращаются площади, занимаемые очистными сооружениями;e) the area occupied by treatment facilities is reduced;

е) сокращается численность обслуживающего персонала;e) the number of staff is reduced;

ж) уменьшается коррозия водопроводных труб и увеличиваются сроки эксплуатации, повышается надежность трубопроводов в 2-4 раза в результате многократного снижения количества растворенных газов;g) corrosion of water pipes is reduced and service life is increased, reliability of pipelines is increased 2-4 times as a result of a multiple reduction in the amount of dissolved gases;

з) снижаются риски возникновения аварийных ситуаций;h) the risks of emergencies are reduced;

и) снизится стоимость водопроводной воды и горячего водоснабжения.i) the cost of tap water and hot water will decrease.

При применении предлагаемого устройства для стерилизации и специальной водоподготовки экономический эффект будет еще выше. При установке устройства на шасси оно становится мобильным и может использоваться в районах природных и техногенных катастроф.When using the proposed device for sterilization and special water treatment, the economic effect will be even higher. When installing the device on the chassis, it becomes mobile and can be used in areas of natural and technological disasters.

Claims (4)

1. Устройство очистки и обеззараживания воды, состоящее из корпуса со входными и выходным патрубками, образующими рабочую камеру, в которой размещены статорное кольцо и на приводном валу ротор с роторным кольцом, выполненный в виде рабочего колеса центробежного насоса, при этом ширина каждого отверстия роторного кольца равна ширине каждого отверстия статорного кольца, отличающееся тем, что оно снабжено вторым ротором в виде рабочего колеса центробежного насоса, имеющим на выходе жестко закрепленное кольцо с отверстиями для прохода обрабатываемой воды, причем второй ротор установлен на приводном валу и зеркально симметричен первому ротору, на статорном кольце дополнительно выполнены отверстия, соответствующие отверстиям второго ротора, и между поверхностями статора и корпуса образована общая рабочая область для воды, подаваемой первым и вторым роторами.1. A device for cleaning and disinfecting water, consisting of a housing with inlet and outlet nozzles forming a working chamber, in which a stator ring and a rotor with a rotor ring are placed on the drive shaft, made in the form of an impeller of a centrifugal pump, with the width of each hole of the rotor ring equal to the width of each hole of the stator ring, characterized in that it is equipped with a second rotor in the form of an impeller of a centrifugal pump, having at the output a rigidly fixed ring with holes for passage of the image atyvaemoy water, wherein the second rotor is mounted on a drive shaft and a mirror symmetrical first rotor on the stator ring is further provided with holes corresponding to the holes of the second rotor and stator surfaces between the housing and formed by a general operating area for the water supplied to the first and second rotors. 2. Устройство по п.1, отличающееся тем, что роторные кольца первого и второго роторов выполнены с неодинаковым количеством отверстий неодинакового размера и углового шага.2. The device according to claim 1, characterized in that the rotor rings of the first and second rotors are made with an unequal number of holes of unequal size and angular pitch. 3. Устройство по п.1, отличающееся тем, что в рабочей области установлен рефлектор.3. The device according to claim 1, characterized in that a reflector is installed in the working area. 4. Устройство по п.1, отличающееся тем, что оно снабжено автономным приводом и установлено на шасси.4. The device according to claim 1, characterized in that it is equipped with an independent drive and mounted on the chassis.
RU2005117302/15A 2005-06-06 2005-06-06 Device for purification and decontamination of water RU2298528C2 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2005117302/15A RU2298528C2 (en) 2005-06-06 2005-06-06 Device for purification and decontamination of water

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2005117302/15A RU2298528C2 (en) 2005-06-06 2005-06-06 Device for purification and decontamination of water

Publications (2)

Publication Number Publication Date
RU2005117302A RU2005117302A (en) 2006-12-20
RU2298528C2 true RU2298528C2 (en) 2007-05-10

Family

ID=37666467

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
RU2005117302/15A RU2298528C2 (en) 2005-06-06 2005-06-06 Device for purification and decontamination of water

Country Status (1)

Country Link
RU (1) RU2298528C2 (en)

Also Published As

Publication number Publication date
RU2005117302A (en) 2006-12-20

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US11320142B2 (en) Apparatus for heating fluids
US20160346758A1 (en) Systems and methods for processing fluids
EP1857171A2 (en) Seawater desalination system with sonic energy pretreatment.
US9573098B2 (en) Filter and method for the desalination of water by means of reverse osmosis of the centrifugal type, involving the generation of dean vortices
US10258899B2 (en) Mobile mechanical vapor recompression evaporator
WO2016075493A1 (en) A rotary device to induce cavitation in an advanced oxidation process and its use
MX2010009706A (en) Electrohydraulic and shear cavitation radial counterflow liquid processor.
RU2585635C1 (en) Method for disinfection and cleaning of fluids and process line therefor
RU2298528C2 (en) Device for purification and decontamination of water
RU64200U1 (en) DISTILLER
JP4658000B2 (en) Cavitation sterilizer
RU2346733C1 (en) Cavitation generator
RU179223U1 (en) Hydrodynamic cavitator for liquid disinfection
EA003420B1 (en) Torsion generator
CN106554098B (en) Portable seawater desalination device
CN206590989U (en) A kind of counter-infiltration sewage disposal device
US20220403285A1 (en) Method and apparatus for plant oil extraction using a heated fluid obtained from a cavitation apparatus
RU2342329C1 (en) Plant for disinfection of sewage waters
RU2228916C1 (en) Installation for water purification by ozone treatment
WO2005068044A1 (en) Archimedian separator
RU2328449C2 (en) Method and device for disinfecting drinking and sewage water
US20200255302A1 (en) Fully Regenerative Distillation System for Low-Cost Water Desalination
RU2370707C2 (en) Hydrodynamic reactor
CN206437989U (en) A kind of waste water circulation handles and utilized system
JP2013545594A (en) Liquid processing apparatus and suspension processing method

Legal Events

Date Code Title Description
MM4A The patent is invalid due to non-payment of fees

Effective date: 20110607