RU2370453C1

RU2370453C1 - Device of electrochemical fluid processing

Info

Publication number: RU2370453C1
Application number: RU2008103485/15A
Authority: RU
Inventors: Виктор Алексеевич Пустовалов (RU); Виктор Алексеевич Пустовалов
Original assignee: Виктор Алексеевич Пустовалов
Priority date: 2008-02-04
Filing date: 2008-02-04
Publication date: 2009-10-20
Also published as: RU2008103485A

Abstract

FIELD: pharmacology.

SUBSTANCE: invention concerns electrochemical water processing for obtainment of therapeutic, decontaminating and sterilising solutions and detergents. Portable device for electrochemical fluid processing includes cylindrical vessel with lid, diaphragm attachment device in the form of two conical dielectric cups squeezing diaphragm, one inserted into another, with perforated side surfaces by 5-15 mm lower than vessel height. Cup perforation area takes 15-40% of side cup surface area, perforation is made in the form of three rows of rectangular or circular holes of 1-3 mm width or diametre respectively, distributed regularly over the whole cup surface coaxially. Outer cup features slots, and inner cup features ledges matching the slots for assembly. Vessel is made of transparent material, a magnet is attached to one wall of the vessel, and vessel bottom features annular ledge in which the outer cup is put. Negative electrode is made of two flat plates with positive electrode between them. Positive electrode is made of graphite in the form of rod with round cross-section and positioned along cup axis. Electrodes are attached to lid, together with dielectric plate carrying power source and microcircuit.

EFFECT: enhanced reliability, simplified construction.

1 dwg

Description

1. Область техники, к которой относится изобретение1. The technical field to which the invention relates.

Изобретение относится к области электрохимической обработки водных систем для получения растворов с заданными параметрами.The invention relates to the field of electrochemical treatment of aqueous systems to obtain solutions with predetermined parameters.

Получаемые растворы могут применяться в сельском хозяйстве для обработки семян, полива растений, борьбы с вредителями, повышения привеса животных и их лечения, в быту для обеззараживания воды, дезинфекции помещений, белья, мебели, в медицине для получения лечебных, дезинфицирующих, стерилизующих и моющих растворов.The resulting solutions can be used in agriculture for seed treatment, watering plants, pest control, increasing the weight gain of animals and their treatment, in everyday life for disinfecting water, disinfecting premises, linen, furniture, in medicine for obtaining therapeutic, disinfecting, sterilizing and washing solutions .

2. Уровень техники2. The level of technology

Известно переносное устройство для электрохимической обработки жидкости, содержащее емкость с обрабатываемой водой и крышку, выполненную в виде цилиндрического приспособления, погруженного в емкость с жидкостью, анод, катод, разделенные диафрагмой с образованием внутренней, изолированной и внешней камер, анод выполнен перфорированным и расположен в нижней части внутренней изолированной камеры над диафрагмой, рабочие поверхности электродов и диафрагма выполнены в виде усеченных конусов с углом 60-120°, при этом катод установлен с возможностью перемещения по высоте, а анод может быть выполнен из стержня в виде кольца или спирали (А.с. СССР №16118881, кл. С02F 1/46, 1990).A portable device for electrochemical processing of liquids is known, containing a container with treated water and a cover made in the form of a cylindrical device immersed in a container with liquid, an anode, a cathode separated by a diaphragm to form an internal, isolated and external chamber, the anode is perforated and located in the lower parts of the inner insulated chamber above the diaphragm, the working surfaces of the electrodes and the diaphragm are made in the form of truncated cones with an angle of 60-120 °, while the cathode is installed with by moving along the height, and the anode can be made of a rod in the form of a ring or a spiral (AS USSR No. 16118881, CL 02F 1/46, 1990).

Недостатком данного устройства являются сложность конструкции, монтажа и демонтажа при регенерации или замене диафрагмы.The disadvantage of this device is the complexity of the design, installation and dismantling during regeneration or replacement of the diaphragm.

Наиболее близким по технической сущности и назначению к предлагаемому техническому решению, принятому в качестве прототипа, является переносное устройство, включающее цилиндрическую емкость с крышкой, приспособление для крепления диафрагмы с установленной в нем конусообразной диафрагмой, выполненной в виде двух вставленных один в другой конусообразных стаканов из диэлектрического материала с перфорированными боковыми поверхностями по высоте, равных высоте емкости, на дне емкости выполнено гнездо, в котором с помощью прокладок закреплен внешний стакан, диафрагма размещена на внутренней поверхности внешнего стакана и прижата к ней внутренним стаканом, электроды выполнены цилиндрическими коаксиальными и закреплены на крышке, при этом при закрытой крышке один из электродов размещен в стакане, а другой вне его, крышка выполнена с полостью, в которой размещен источник питания, перфорация стаканов составляет 45-55% от их боковых поверхностей и выполнена соосно, на крышке в местах соприкосновения со стенками емкости установлены контактные механизмы, снабженные пружиной и выключателем источника электропитания (RU №2040479, М. кл.⁷: С02F 1/46, 1992).The closest in technical essence and purpose to the proposed technical solution adopted as a prototype is a portable device including a cylindrical container with a lid, a fixture for attaching a diaphragm with a cone-shaped diaphragm installed in it, made in the form of two cone-shaped dielectric glasses inserted one into the other material with perforated side surfaces in height equal to the height of the container, a socket is made at the bottom of the container, in which, using gaskets the outer cup is captured, the diaphragm is placed on the inner surface of the outer cup and pressed against it by the inner cup, the electrodes are made coaxial and mounted on the lid, while with the lid closed, one of the electrodes is placed in the cup and the other outside, the lid is made with a cavity, which the power source is located, the perforation of the glasses is 45-55% of their lateral surfaces and is made coaxially, contact mechanisms equipped with a spring and spring are installed on the lid in places of contact with the walls of the tank yklyuchatelem power source (RU №2040479, M. Cl. ⁷ : C02F 1/46, 1992).

Недостатками прототипа являются опасность поражения электрическим током при эксплуатации из-за проникновения паров жидкости в крышку, где размещен источник питания, очень быстрый выход из строя диафрагмы в процессе эксплуатации, невозможность непосредственно контролировать процесс электролиза и сложность конструкции.The disadvantages of the prototype are the danger of electric shock during operation due to the penetration of liquid vapor into the cover where the power source is located, very fast failure of the diaphragm during operation, the inability to directly control the electrolysis process and the complexity of the design.

Задачей изобретения является повышение надежности и упрощение конструкции, увеличение срока службы диафрагмы, а также повышение безопасности при эксплуатации.The objective of the invention is to increase reliability and simplify the design, increase the service life of the diaphragm, as well as increase safety during operation.

3. Раскрытие изобретения3. Disclosure of invention

Поставленная задача обеспечивается тем, что переносное устройство для электрохимической обработки жидкости, содержащее цилиндрическую емкость с крышкой, приспособление для крепления диафрагмы, выполненное в виде двух вставленных один в другой, обжимающих диафрагму, конусообразных стаканов из диэлектрического материала с перфорированными боковыми поверхностями с высотой, меньшей высоты емкости на 5-15 мм, площадь перфорации стаканов составляет 15-40% от площади их боковых поверхностей, перфорация стаканов выполнена в виде трех рядов прямоугольных или круглых отверстий с шириной или диаметром 1-3 мм соответственно, расположенных равномерно по всей поверхности стаканов и выполненных соосно, внешний стакан имеет пазы, внутренний стакан - выступы, которые совпадают при сборке с пазами, емкость выполнена из прозрачного материала, к одной из боковых поверхностей которой крепится магнит, на дне емкости выполнен кольцеобразный выступ, в который ставится внешний стакан, отрицательный электрод выполнен из двух плоских пластин, между которыми расположен положительный электрод, выполненный из графита в виде стержня круглого сечения и расположенный по оси стакана, электроды закреплены на крышке, к которой крепится диэлектрическая пластина, на пластине установлен источник питания с микросхемой, реагирующей на изменение магнитного поля и обеспечивающей бесконтактное управление подачей питающего напряжения.This object is ensured by the fact that a portable device for electrochemical processing of liquid, containing a cylindrical container with a lid, a fixture for attaching a diaphragm, made in the form of two conical cups of dielectric material inserted into one another, compressing the diaphragm, with perforated side surfaces with a height lower than the height capacity of 5-15 mm, the area of the perforation of the glasses is 15-40% of the area of their side surfaces, the perforation of the glasses is made in the form of three rows of straight angular or round holes with a width or diameter of 1-3 mm, respectively, arranged uniformly over the entire surface of the glasses and made coaxially, the outer glass has grooves, the inner glass has protrusions that coincide with the grooves during assembly, the container is made of transparent material, to one of the side surfaces of which the magnet is attached, an annular protrusion is made at the bottom of the container, into which the outer cup is placed, the negative electrode is made of two flat plates, between which the positive electrode is located, filled with graphite in the form of a rod of circular cross section and located along the axis of the glass, the electrodes are mounted on the cover to which the dielectric plate is attached, a power source with a microcircuit that responds to changes in the magnetic field and provides contactless control of the supply voltage is mounted on the plate.

4. Краткое описание чертежей4. Brief Description of the Drawings

На прилагаемом чертеже представлено устройство в разрезе.The accompanying drawing shows a device in section.

Устройство содержит съемную крышку 1, источник электропитания 2, датчик магнитного поля 3, приспособление для крепления диафрагмы и корпус 6. К съемной крышке 1 крепится диэлектрическая пластина 4, а магнит 5 крепится к корпусу 6, выполненному из прозрачного диэлектрического кислото-щелочеустойчивого материала. На диэлектрической пластине 4 закреплены анод 7, размещенный по вертикальной оси конической емкости, и два плоских катода 9. Приспособление для крепления диафрагмы состоит из внутреннего стакана 12 с выступами 8 и внешнего стакана 10, между которыми зажата пористая диафрагма 11 из целлофана или бумаги. Стаканы выполнены из диэлектрического кислото-щелочеустойчивого материала с перфорированными боковыми поверхностями с высотой, меньшей высоты емкости на 5-15 мм, стаканы перфорированы по всей поверхности, причем перфорация выполнена соосно и представляет из себя три ряда прямоугольных отверстий. Приспособление для крепления диафрагмы установлено на кольцевом выступе 13 корпуса 6. Светодиод 14 регистрирует наличие напряжения в устройстве.The device includes a removable cover 1, a power supply 2, a magnetic field sensor 3, a fixture for attaching the diaphragm and a housing 6. A dielectric plate 4 is attached to the removable cover 1, and the magnet 5 is attached to the housing 6 made of a transparent dielectric acid-base material. Anode 7 mounted on the vertical axis of the conical container and two flat cathodes 9 are fixed on the dielectric plate 4. The device for attaching the diaphragm consists of an inner cup 12 with protrusions 8 and an outer cup 10 between which a porous diaphragm 11 made of cellophane or paper is sandwiched. The glasses are made of a dielectric acid-base material with perforated side surfaces with a height of 5-15 mm lower than the height of the container, the glasses are perforated over the entire surface, and the perforation is made coaxially and consists of three rows of rectangular holes. A device for attaching the diaphragm is mounted on the annular projection 13 of the housing 6. The LED 14 detects the presence of voltage in the device.

Площадь перфорации стаканов составляет 15-40% от площади их боковых поверхностей (при меньших значениях перфорация быстро забивается отложениями солей, при больших - уменьшается эффект обработки жидкости).The area of perforation of the glasses is 15-40% of the area of their side surfaces (at lower values, the perforation is quickly clogged with salt deposits, at large values, the effect of processing the liquid decreases).

Перфорация стаканов выполнена в виде трех рядов прямоугольных или круглых отверстий с шириной или диаметром 1-3 мм соответственно, расположенных равномерно по всей поверхности стаканов и выполненных соосно (диапазон размеров перфорации выбран из условия оптимального пропуска ионов).The perforation of the cups is made in the form of three rows of rectangular or round holes with a width or diameter of 1-3 mm, respectively, arranged uniformly over the entire surface of the cups and made coaxially (the range of perforation sizes is selected from the condition of optimal ion pass).

Внешний стакан имеет пазы, а внутренний стакан - выступы, которые совпадают при сборке с пазами.The outer glass has grooves, and the inner glass has protrusions that match when assembling with the grooves.

Емкость выполнена из прозрачного материала.The container is made of transparent material.

К одной из боковых поверхностей крепится магнит.A magnet is attached to one of the side surfaces.

К съемной крышке крепится диэлектрическая пластина, на которой установлены источник питания с микросхемой, реагирующей на изменение магнитного поля и обеспечивающей бесконтактное управление подачей питающего напряжения.A dielectric plate is attached to the removable cover, on which a power source with a microcircuit is installed, which responds to changes in the magnetic field and provides contactless control of the supply of the supply voltage.

Катод устройства выполнен в виде двух плоских пластин из нержавеющей стали, расположенных у противоположенных стенок емкости и жестко закрепленных на диэлектрической пластине, размер которой равен внутреннему размеру съемной крышки. Анод выполнен в виде круглого или квадратного стержня из графита, расположен в центре емкости и жестко закреплен в центре диэлектрической пластины. Плюс и минус источника питания соединены соответственно с анодом и двумя катодами. В устройстве установлено приспособление для отключения источника питания от электрической сети при поднятии крышки. Приспособление состоит из закрепленного на внутренней стороне прозрачной емкости магнита и датчика магнитного поля, установленного на диэлектрической пластине. В качестве датчика магнитного поля может быть использован геркон, микросхема или иное устройство, реагирующее на изменение магнитного поля.The cathode of the device is made in the form of two flat plates of stainless steel, located at the opposite walls of the tank and rigidly mounted on a dielectric plate, the size of which is equal to the internal size of the removable cover. The anode is made in the form of a round or square rod of graphite, located in the center of the tank and rigidly fixed in the center of the dielectric plate. The plus and minus of the power source are connected respectively to the anode and two cathodes. The device has a device for disconnecting the power source from the mains when lifting the cover. The device consists of a magnet fixed to the inside of the transparent container and a magnetic field sensor mounted on a dielectric plate. As a magnetic field sensor can be used reed switch, microcircuit or other device that responds to changes in the magnetic field.

5. Осуществление изобретения5. The implementation of the invention

Устройство работает следующим образом. Собирается приспособление для крепления пористой диафрагмы и внешний конусообразный стакан 10 устанавливается в кольцевой выступ 13 прозрачной емкости 6. Внутренний стакан 12 заполняется водой или водным раствором, после чего емкость 6 также заполняется водой или водным раствором. Съемная крышка 1 надевается на емкость 6, при этом анод 7 оказывается опущен во внутренний стакан 12, а катоды 9 - в емкость 6. Крышка 1 полностью закрывает емкость 6 и прикосновение к электродам становится невозможным. Магнит 5 располагается напротив датчика 3, на источник питания 2 подается питающее напряжение и загорается светодиод 14, который показывает, что на устройство подано напряжение. Диэлектрическая пластина 4, закрепленная на крышке 1, герметизирована, магнит 5 и датчик 3 обеспечивают бесконтактное управление подачей питающего напряжения на источник питания 2. В процессе электролиза пары жидкости не могут проникнуть во внутреннюю полость крышки 1, где расположен источник питания, что исключает возможность короткого замыкания и подачи напряжения на электроды после снятия крышки 1 с емкости 6. В процессе электролиза во внутреннем стакане 12 образуется анолит, а в емкости 6 - католит. В зависимости от времени работы устройства и концентрации электролита в исходном растворе получают анолит и католит нужной концентрации и свойств. После поднятия крышки 1 датчик 3 отключает источник питания 2 и светодиод 14 гаснет. Из емкости 6 вынимается приспособление для крепления диафрагмы и полученные анолит и католит переливаются в емкости для дальнейшего использования.The device operates as follows. A device for attaching the porous diaphragm is assembled and the outer cone-shaped glass 10 is installed in the annular protrusion 13 of the transparent container 6. The inner glass 12 is filled with water or an aqueous solution, after which the container 6 is also filled with water or an aqueous solution. The removable cover 1 is put on the container 6, while the anode 7 is lowered into the inner glass 12, and the cathodes 9 into the container 6. The cover 1 completely covers the container 6 and touching the electrodes becomes impossible. Magnet 5 is located opposite the sensor 3, the power supply 2 is supplied with a supply voltage and the LED 14 lights up, which indicates that a voltage is applied to the device. The dielectric plate 4, mounted on the cover 1, is sealed, the magnet 5 and the sensor 3 provide non-contact control of the supply of voltage to the power source 2. During electrolysis, liquid vapor cannot penetrate into the internal cavity of the cover 1, where the power source is located, which eliminates the possibility of short closing and applying voltage to the electrodes after removing the cover 1 from the tank 6. During the electrolysis in the inner glass 12 anolyte is formed, and in the tank 6 - catholyte. Depending on the operating time of the device and the concentration of electrolyte in the initial solution, anolyte and catholyte of the desired concentration and properties are obtained. After lifting the cover 1, the sensor 3 turns off the power supply 2 and the LED 14 turns off. A fixture for attaching the diaphragm is removed from the container 6 and the obtained anolyte and catholyte are poured into the container for further use.

Новые свойства заявленного предложения, определяющие его изобретательский уровень, являются результатом армирования диафрагмы 11 внешним 10 и внутренним 12 стаканами, выполненными в виде конусов, между которыми без зазора зажата коническая диафрагма, что позволяет выполнять диафрагму из дешевого материала (например, из бумаги, хорошо пропускающей электроны, будучи промоченной) и существенно повышает надежность устройства. При этом кислая вода забирается из внутренней полости конусообразного стакана 12, а щелочная - из емкости 6.The new properties of the claimed proposal, defining its inventive step, are the result of reinforcing the diaphragm 11 with the outer 10 and the inner 12 cups made in the form of cones, between which the conical diaphragm is clamped without a gap, which allows the diaphragm to be made of cheap material (e.g. electrons, being soaked) and significantly increases the reliability of the device. When this acidic water is taken from the inner cavity of the cone-shaped glass 12, and alkaline from the tank 6.

Дополнительные технические результаты заявленного предложения заключаются в упрощении конструкции, увеличении срока службы диафрагмы, возможности легкой замены диафрагмы и электродов, а также в повышении безопасности при эксплуатации устройства.Additional technical results of the proposed proposal are to simplify the design, increase the service life of the diaphragm, the ability to easily replace the diaphragm and electrodes, as well as to increase safety during operation of the device.

Claims

A portable device for the electrochemical processing of liquids, containing a cylindrical container with a lid, a fixture for attaching a diaphragm made in the form of two conical cups made of dielectric material that compresses the diaphragm with perforated side surfaces with a height lower than the height of the container by 5-15 mm, the area of perforation of the glasses is 15-40% of the area of their side surfaces, the perforation of the glasses is made in the form of three rows of rectangular or round holes with a width of il and with a diameter of 1-3 mm, respectively, arranged uniformly over the entire surface of the cups and made coaxially, the outer cup has grooves, the inner cup has protrusions that coincide with the grooves during assembly, the container is made of transparent material, a magnet is attached to one of its side surfaces, an annular protrusion is made at the bottom of the tank, into which the outer cup is placed, the negative electrode is made of two flat plates, between which there is a positive electrode made of graphite in the form of a round rod sections and located along the axis of the glass, the electrodes are mounted on the cover to which the dielectric plate is attached, a power source with a microcircuit is installed on the plate, which responds to changes in the magnetic field and provides contactless control of the supply voltage.