RU2469357C2 - Method and apparatus for obtaining optical and impact waves in liquid - Google Patents

Method and apparatus for obtaining optical and impact waves in liquid Download PDF

Info

Publication number
RU2469357C2
RU2469357C2 RU2010125345/28A RU2010125345A RU2469357C2 RU 2469357 C2 RU2469357 C2 RU 2469357C2 RU 2010125345/28 A RU2010125345/28 A RU 2010125345/28A RU 2010125345 A RU2010125345 A RU 2010125345A RU 2469357 C2 RU2469357 C2 RU 2469357C2
Authority
RU
Russia
Prior art keywords
electrodes
voltage
liquid
electrolyte
perforated
Prior art date
Application number
RU2010125345/28A
Other languages
Russian (ru)
Other versions
RU2010125345A (en
Inventor
Анатолий Яковлевич Картелев
Original Assignee
Анатолий Яковлевич Картелев
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 Анатолий Яковлевич Картелев filed Critical Анатолий Яковлевич Картелев
Priority to RU2010125345/28A priority Critical patent/RU2469357C2/en
Publication of RU2010125345A publication Critical patent/RU2010125345A/en
Application granted granted Critical
Publication of RU2469357C2 publication Critical patent/RU2469357C2/en

Links

Abstract

FIELD: physics.
SUBSTANCE: optical and impact waves are obtained in an electrolyte through multifocal electric discharge generated between electrodes separated by a perforated dielectric barrier. The invention is characterised by that the reservoir with electrolyte is metallic and is the first grounded electrode, and the second is a high-voltage electrode which is in form of one or more groups of electrodes, each with a perforated insulation. The electrodes are arranged uniformly in the volume (area) of the electrolyte and are connected to one or different phases of a high-voltage power supply. The electrolyte used is liquid domestic or industrial wastes or saline medical solutions. The method is realised using a corresponding device, wherein the high-voltage power supply used can be a transformer and/or a rectifier.
EFFECT: invention provides efficient treatment of liquids and bodies in said liquid, which is required in chemical industry, medicine and ecology.
6 cl, 1 dwg

Description

Изобретение относится к способам получения мощных световых и ударно-акустических волн в проводящей жидкости и может быть использовано в экологии для очистки сточных вод, в химии растворов для стерилизации медицинского инструмента.The invention relates to methods for producing powerful light and shock acoustic waves in a conductive liquid and can be used in ecology for wastewater treatment, in chemistry of solutions for sterilization of a medical instrument.

Известен способ очистки питьевых и сточных вод, в котором для разрушения бактерийной формы используется электрический разряд (см. а.с. СССР 196632, МПК C02F 1/48, авторы Л.А.Юткин, Л.И.Гольцова, опубл. 15.05.83, бюл. №18). Для осуществления этого способа могут быть использованы различные устройства, обеспечивающие создание искрового электрического разряда в потоке или спокойной массе воды.A known method of purification of drinking and wastewater, in which an electric discharge is used to destroy the bacterial form (see A.S. USSR 196632, IPC C02F 1/48, authors L.A. Yutkin, L.I. Goltsova, publ. 15.05. 83, bull. No. 18). To implement this method, various devices can be used to ensure the creation of a spark electric discharge in a stream or a calm mass of water.

КПД данного способа растет при уменьшении активной (т.е. соприкасающейся с жидкостью) площади положительного электрода и одновременном увеличении активной площади отрицательного электрода, а также при условии максимального сокращения фронта импульса напряжения, укорочения длительности импульса тока и обеспечении формы импульса тока, близкой к апериодической (см. книгу Л.А.Юткин. «Электрогидравлический эффект и его применение в промышленности». Л.: Машиностроение, Ленинградское отделение, 1986. - 253 с., с ил.).The efficiency of this method increases with a decrease in the active (i.e., in contact with the liquid) area of the positive electrode and a simultaneous increase in the active area of the negative electrode, as well as subject to a maximum reduction in the voltage pulse front, shortening of the current pulse and providing a current pulse shape close to aperiodic (see the book by L. A. Yutkin. “The Electro-Hydraulic Effect and Its Application in Industry.” L.: Mechanical Engineering, Leningrad Branch, 1986. - 253 pp., ill.).

Однако данный способ имеет следующие недостатки:However, this method has the following disadvantages:

- обеззараживание воды происходит только в непосредственной близости к искровому межэлектродному промежутку (на расстоянии не более 3-4 межэлектродных зазоров);- water disinfection occurs only in close proximity to the spark interelectrode gap (at a distance of not more than 3-4 interelectrode gaps);

- обеззараживающий эффект устройств низок, так как большая часть энергии разряда переходит в энергию ударной волны, а на долю ультрафиолетового излучения, которое уничтожает до 80% болезнетворных бактерий, приходится лишь 10% энергии разряда;- the disinfecting effect of the devices is low, since most of the discharge energy is converted into shock wave energy, and ultraviolet radiation, which destroys up to 80% of pathogenic bacteria, accounts for only 10% of the discharge energy;

- сопровождающие искровой разряд мощные ударные и акустические волны предъявляют повышенные требования к механической прочности устройства и защите обслуживающего персонала от акустических ударов;- powerful shock and acoustic waves accompanying the spark discharge impose increased requirements on the mechanical strength of the device and the protection of service personnel from acoustic shocks;

- нельзя сконцентрировать значительную часть энергии заряженной конденсаторной батареи в тонком канале разряда и получить мощную ударную и световую волну, если жидкость является проводящей, например, промышленной сточной водой или медицинским солевым раствором (в них ток растекается по всему объему жидкости).- it is impossible to concentrate a significant part of the energy of a charged capacitor bank in a thin discharge channel and to receive a powerful shock and light wave if the liquid is conductive, for example, industrial waste water or medical salt solution (current flows throughout them throughout the liquid volume).

Известен также способ стерилизации жидкости и находящихся в них объектов химически активными частицами, получаемыми при диафрагменном разряде, генерируемом с использованием электродов, при этом процесс ведут при непрерывной циркуляции раствора, используют ток промышленной частоты при напряжении 500-1000 В, разряд генерируют на молибденовых или графитовых электродах (см. патент РФ №2195961, МПК A61L 2/02, опубл. 01.10.2003, авторы Стройкова И.К., Максимов А.И. и др.).There is also known a method of sterilizing liquid and objects contained in them by chemically active particles obtained by a diaphragm discharge generated using electrodes, the process being carried out under continuous circulation of the solution, an industrial frequency current is used at a voltage of 500-1000 V, the discharge is generated on molybdenum or graphite electrodes (see RF patent No. 2195961, IPC A61L 2/02, publ. 01.10.2003, authors Stroykova I.K., Maksimov A.I. and others).

Устройство для осуществления данного способа состоит из электрического блока питания и плазмохимической ячейки, содержащей в свою очередь кварцевую или керамическую ампулу со сферической диафрагмой (отверстием) диаметром 0.4 мм. В ячейку заливается токопроводящая жидкость - раствор хлорида натрия при концентрации 2 г/л. В жидкость помещается требующий обеззараживания объект. На диэлектрической крышке ячейки с помощью резьбового соединения с резиновым уплотнением монтируют мешалку и электроды, на один из которых надевают кварцевую (или керамическую) ампулу с диафрагмой. Между электродами прикладывают внешнее напряжение промышленной частоты 50 Гц и амплитудой 500-1000 В и в ячейке протекает ток, замыкающийся через отверстие в ампуле. При величине тока 40-80 мА в отверстии зажигается диафрагменный разряд. После этого раствор и помещенные в него медицинские объекты обрабатывают разрядом в течение 4-10 минут, после чего выключают все элементы схемы и вынимают объект. Во всех опытах с данным устройством эффективность стерилизации медицинских объектов диафрагменным разрядом была 100%, а выживаемость микроорганизмов - нулевая.A device for implementing this method consists of an electric power supply and a plasma-chemical cell, which in turn contains a quartz or ceramic ampoule with a spherical diaphragm (hole) with a diameter of 0.4 mm. A conductive liquid is poured into the cell - a solution of sodium chloride at a concentration of 2 g / l. An object requiring a disinfection is placed in the liquid. Using a threaded connection with a rubber seal, a stirrer and electrodes are mounted on the dielectric cover of the cell, on one of which a quartz (or ceramic) ampoule with a diaphragm is put on. An external voltage of industrial frequency of 50 Hz and an amplitude of 500-1000 V is applied between the electrodes and a current flows through the hole in the cell, closing through the hole in the ampoule. At a current value of 40-80 mA, aperture discharge is ignited in the hole. After that, the solution and the medical objects placed in it are treated with a discharge for 4-10 minutes, after which all elements of the circuit are turned off and the object is removed. In all experiments with this device, the efficiency of sterilization of medical objects with a diaphragm discharge was 100%, and the survival rate of microorganisms was zero.

Недостатки устройства для осуществления данного способа:The disadvantages of the device for implementing this method:

- не более чем лабораторный, а точнее, ампульный или пробирочный масштаб (примерно 50 мл), вследствие чего в устройстве нельзя обрабатывать медицинские объекты и инструменты крупных размеров;- no more than a laboratory, or rather, ampoule or test tube scale (approximately 50 ml), as a result of which it is impossible to process large-sized medical objects and instruments in the device;

- большая длительность процесса стерилизации (4-10 минут для одной ампулы или пробирки). Для объектов промышленного масштаба длительность стерилизации вообще не определена.- long duration of the sterilization process (4-10 minutes for one ampoule or test tube). For industrial facilities, the duration of sterilization is not defined at all.

Наиболее близким способом по технической сущности к заявляемому изобретению является способ возбуждения световых и ударных волн в проводящей жидкости - электролите (см. статью Санкин Г.Н., Дрожжин А.П., Ломанович К.А., Тесленко B.C. Многоочаговый диафрагменный генератор ударных волн в жидкости. // Приборы и техника эксперимента, 2004, №4. C.114-118), заключающийся в том, что для возбуждения световых и ударных волн в проводящей жидкости (электролите) применяют многоочаговый электрический разряд, создаваемый между электродами, разделенными перфорированным диэлектрическим барьером, погруженными в проводящую жидкость и подключенными к высоковольтному источнику питания.The closest method in technical essence to the claimed invention is a method of exciting light and shock waves in a conductive fluid - an electrolyte (see article Sankin G.N., Drozhzhin A.P., Lomanovich K.A., Teslenko BC Multi-focal diaphragm generator of shock waves in liquid. // Instruments and experimental equipment, 2004, No. 4. C.114-118), which consists in the fact that to excite light and shock waves in a conductive liquid (electrolyte), a multi-focal electric discharge is applied, created between electrodes separated by perforated a dielectric barrier immersed in a conductive liquid and connected to a high voltage power source.

Реализован данный способ в генераторах плоских и сферических световых и ударно-акустических волн. В первом из них (см. рис.1 вышеуказанной статьи) электроды выполнены из нержавеющей стали в виде сетки. В качестве проводящей жидкости использовался водный раствор поваренной соли с концентрацией соли по массе 5%. Проводящая жидкость заливалась в кювету из прозрачного органического стекла. Электроды погружались в жидкость и располагались параллельно друг другу. Расстояние между электродами составляло 60 мм. Перфорированный диэлектрический барьер представлял собой лавсановую пленку толщиной 0,05 мм с множественными отверстиями (10 рядов по 10 отверстий) диаметром 0,4-0,5 мм. Пленка располагалась между сетчатыми электродами ближе к высоковольтному электроду и делила кювету на две части. Источником питания служила конденсаторная батарея емкостью 2 мкФ, заряженная до напряжения 6 кВ и подключенная к электродам через управляемый разрядник РУ-62.This method is implemented in generators of plane and spherical light and shock-acoustic waves. In the first of them (see Fig. 1 of the above article), the electrodes are made of stainless steel in the form of a grid. An aqueous solution of sodium chloride with a salt concentration of 5% by weight was used as the conductive liquid. The conductive liquid was poured into a cuvette made of transparent organic glass. The electrodes were immersed in a liquid and arranged parallel to each other. The distance between the electrodes was 60 mm. The perforated dielectric barrier was a 0.05 mm thick Dacron film with multiple holes (10 rows of 10 holes) with a diameter of 0.4-0.5 mm. The film was located between the mesh electrodes closer to the high-voltage electrode and divided the cell into two parts. The power source was a 2 μF capacitor bank charged to a voltage of 6 kV and connected to the electrodes through a controlled spark gap RU-62.

Кинограммы формирования и распространения ударно-акустических волн в генераторе плоских световых и ударно-акустических волн (от плоского излучателя в электролите) показали, что ударные волны на отверстиях лавсанового барьера (диафрагмы) возникают синхронно. Разряд на каждом отверстии формирует сферически расходящуюся волну давления. Результатом суперпозиции этих волн является плоская ударная волна. Распределение амплитуды импульса давления вдоль и поперек оси плоского излучателя колоколообразное. В точке фокуса при 1400 отверстиях в барьере (диафрагме) амплитуда импульса давления достигает 17 МПа, длительность импульса давления 0,9 мкс.The kinograms of the formation and propagation of shock-acoustic waves in a generator of plane light and shock-acoustic waves (from a plane emitter in an electrolyte) showed that shock waves at the openings of the lavsan barrier (diaphragm) occur synchronously. The discharge at each hole forms a spherically diverging pressure wave. The superposition of these waves results in a plane shock wave. The distribution of the amplitude of the pressure pulse along and across the axis of the flat emitter is bell-shaped. At the focal point at 1400 holes in the barrier (diaphragm), the amplitude of the pressure pulse reaches 17 MPa, the duration of the pressure pulse is 0.9 μs.

Недостатки данного способа и устройства для его осуществления:The disadvantages of this method and device for its implementation:

- слабая механическая прочность диэлектрического барьера (лавсановой пленки) и резервуара для жидкости (кюветы из оргстекла), не позволяющая обеспечить высокий ресурс устройства и его промышленное применение;- poor mechanical strength of the dielectric barrier (lavsan film) and the reservoir for the liquid (plexiglass cuvette), which does not allow to ensure a high resource of the device and its industrial application;

- узкая область применения (исследование процессов кавитации и сонолюминесценции, разрушение почечных камней).- narrow scope (study of cavitation and sonoluminescence processes, destruction of kidney stones).

Задачей изобретения является создание промышленной установки с множественным диафрагменным разрядом, которая характеризовалась бы повышенными механической прочностью и ресурсом, широкими энергетическим диапазоном и областью применения.The objective of the invention is the creation of an industrial installation with multiple diaphragm discharge, which would be characterized by increased mechanical strength and resource, a wide energy range and scope.

Технический результат изобретения - расширение области применения способа в химическую промышленность, медицину и экологию.The technical result of the invention is the expansion of the scope of the method in the chemical industry, medicine and ecology.

Технический результат изобретения достигается тем, что в известном способе возбуждения световых и ударных волн в проводящей жидкости - электролите, где применяют многоочаговый электрический разряд, создаваемый между электродами, разделенными перфорированным диэлектрическим барьером, погруженными в проводящую жидкость и подключенными к высоковольтному источнику питания, новым является то, что один из электродов выполняют в виде металлического резервуара для жидкости и заземляют, а второй высоковольтный электрод выполняют в виде одной или несколько групп электродов каждый с перфорированной изоляцией, высоковольтные электроды размещают равномерно по объему или площади проводящей жидкости и подключают к одной или различным фазам высоковольтного источника питания.The technical result of the invention is achieved by the fact that in the known method of exciting light and shock waves in a conductive fluid — an electrolyte, where a multi-focal electric discharge is used, which is created between electrodes separated by a perforated dielectric barrier immersed in a conductive fluid and connected to a high voltage power source, the new one is that one of the electrodes is made in the form of a metal reservoir for liquid and is grounded, and the second high-voltage electrode is made in the form of one minutes or more groups of electrodes each with a perforated insulated, high-voltage electrodes are arranged uniformly over the volume or area of the conductive liquid and connected to one or to different phases of high voltage power supply.

Технический результат изобретения достигается тем, что в известном устройстве для возбуждения световых и ударных волн в проводящей жидкости - электролите, где применяют многоочаговый электрический разряд, содержащем резервуар с проводящей жидкостью, два электрода, разделенные перфорированным диэлектрическим барьером, погруженные в проводящую жидкость и подключенные к высоковольтному источнику питания, новым является то, что резервуар выполнен металлическим и является одним из электродов, а второй высоковольтный электрод выполнен в виде одной или несколько групп электродов каждый с перфорированной изоляцией, при этом высоковольтные электроды размещены равномерно по объему или площади проводящей жидкости и подключены к одной или различным фазам источника питания.The technical result of the invention is achieved by the fact that in the known device for exciting light and shock waves in a conductive fluid — an electrolyte, where a multi-focal electric discharge containing a reservoir with conductive fluid is used, two electrodes separated by a perforated dielectric barrier immersed in a conductive fluid and connected to a high voltage the power source, new is that the tank is made of metal and is one of the electrodes, and the second high-voltage electrode is made in in the form of one or more groups of electrodes each with perforated insulation, while the high-voltage electrodes are placed uniformly in volume or area of the conductive liquid and are connected to one or different phases of the power source.

Кроме того, в качестве высоковольтного источника питания применен трансформатор напряжения, или высоковольтный выпрямитель; высоковольтные электроды закреплены на крышке бака или на плавающей платформе (плоту).In addition, a voltage transformer, or a high-voltage rectifier, is used as a high-voltage power source; high voltage electrodes are mounted on the tank lid or on a floating platform (raft).

Выполнение резервуара для жидкости металлическим и использование его в качестве первого заземленного электрода позволяет:The execution of the reservoir for the liquid metal and its use as the first grounded electrode allows you to:

- повысить механическую прочность и время «жизни» резервуара, а также увеличить объемы обеззараживаемой жидкости до сотен кубических метров, т.е. довести устройство до промышленных масштабов;- increase the mechanical strength and the "life" of the tank, as well as increase the volume of disinfected liquid up to hundreds of cubic meters, i.e. bring the device to an industrial scale;

- сделать технологические процессы по светорадиационному и ударно-волновому обеззараживанию жидких промышленных и бытовых отходов взрывобезопасными, так как металлический корпус резервуара с промышленными отходами механически и электрически защищает персонал и окружающую среду от непосредственного контакта с проводящей жидкостью, первоначально часто токсичной, а в ходе плазмохимических реакций в диафрагменном разряде всегда приобретающей высокую окислительную активность.- make the processes for light-radiation and shock-wave disinfection of liquid industrial and household waste explosion-proof, since the metal body of the tank with industrial waste mechanically and electrically protects personnel and the environment from direct contact with a conductive liquid, initially often toxic, and during plasma chemical reactions in a diaphragm discharge always acquiring high oxidative activity.

Выполнение второго высоковольтного электрода в виде одной или несколько групп электродов каждый с перфорированной изоляцией, равномерное размещение электродов по объему (или площади) проводящей жидкости и подключение электродов к одной или различным фазам источника питания позволяет:The implementation of the second high-voltage electrode in the form of one or more groups of electrodes each with perforated insulation, the uniform placement of the electrodes in the volume (or area) of the conductive liquid and the connection of the electrodes to one or different phases of the power source allows you to:

- увеличить в n-раз, где n - число электродов, зону обеззараживания, т.е. увеличить в n-раз объем обрабатываемой сточной воды или медицинского раствора;- increase n-times, where n is the number of electrodes, the disinfection zone, i.e. increase n-times the volume of treated wastewater or medical solution;

- наложить друг на друга ударные и световые волны от соседних электродов и, тем самым, увеличить давление световых и ударных волн на жидкость и находящиеся в ней микроорганизмы и бактерии и скорость обеззараживания жидкости;- impose on each other shock and light waves from adjacent electrodes and, thereby, increase the pressure of light and shock waves on the liquid and the microorganisms and bacteria inside it and the rate of liquid disinfection;

- обеспечить перемешивание жидкости и полноту ее обеззараживания.- to ensure mixing of the liquid and the completeness of its disinfection.

Применение в качестве источника питания силовых трансформаторов напряжения позволяет:The use of voltage transformers as a power source allows you to:

- довести устройство с диафрагменным разрядом до больших промышленных масштабов (размеров и производительности), так как выходных тока и мощности силовых трансформаторов достаточно для питания большого числа высоковольтных электродов или групп электродов;- bring the device with a diaphragm discharge to a large industrial scale (size and performance), since the output current and power of the power transformers are enough to power a large number of high-voltage electrodes or groups of electrodes;

- улучшить согласование многоочагового диафрагменного разряда в жидкости (нелинейной во времени индуктивно-резистивной нагрузки) с промышленной электрической сетью, а именно уменьшить вносимое в первичную обмотку трансформатора достаточно большое активное сопротивление диафрагменного разряда и увеличить коэффициент передачи электрической энергии в многоочаговый диафрагменный разряд, так как вторичная обмотка трансформатора имеет индуктивность, значительно превышающую индуктивность цепи диафрагменного разряда.- to improve the coordination of a multi-focal diaphragm discharge in a liquid (inductive time resistive load non-linear in time) with an industrial electrical network, namely, to reduce a sufficiently large active resistance of a diaphragm discharge introduced into the primary winding of a transformer and increase the coefficient of electric energy transfer to a multi-focal diaphragm discharge, since the secondary the transformer winding has an inductance significantly exceeding the inductance of the diaphragm discharge circuit.

Крепление высоковольтных электродов на крышке бака или на плавающей платформе (плоту) позволяет:Mounting high-voltage electrodes on the tank lid or on a floating platform (raft) allows you to:

- упростить наблюдение за состоянием высоковольтных электродов и их замену;- to simplify the monitoring of the state of high-voltage electrodes and their replacement;

- очищать воду в открытых железобетонных бассейнах или в открытых водоемах, в случае, например, «цветения» воды - появления в ней зеленых водорослей.- purify water in open reinforced concrete pools or in open reservoirs, in the case of, for example, the "bloom" of water - the appearance of green algae in it.

Отличительных признаков заявляемого способа среди патентов РФ и научной литературы не обнаружено, что свидетельствует о его новизне и изобретательском уровне.Distinctive features of the proposed method among patents of the Russian Federation and scientific literature were not found, which indicates its novelty and inventive step.

Заявляемый способ включает в себя следующие операции:The inventive method includes the following operations:

а) изготавливают металлический резервуар со съемной крышкой и заливают в него некоторый объем проводящей жидкости, например сточной воды - отходов металлургического или химического завода;a) a metal tank is made with a removable lid and a certain volume of conductive liquid is poured into it, for example, waste water - waste from a metallurgical or chemical plant;

б) изготавливают, по крайней мере, одну группу высоковольтных электродов, идентичных по диаметру и длине и каждый с перфорированной изоляцией на его поверхности, при этом диаметр отверстий в изоляции электродов или диаметр проволок - концентраторов тока выполняют не более 0,5 мм, число отверстий или концентраторов тока берут из условия достижения тока 0,3-0,4 А через каждое отверстие или концентратор тока;b) make at least one group of high-voltage electrodes, identical in diameter and length and each with perforated insulation on its surface, while the diameter of the holes in the insulation of the electrodes or the diameter of the wires of the current concentrators is no more than 0.5 mm, the number of holes or current concentrators are taken from the condition of achieving a current of 0.3-0.4 A through each hole or current concentrator;

в) через отверстия в крышке резервуара, выполненные, например, в шахматном порядке погружают нижние перфорированные концы высоковольтных электродов в проводящую жидкость, а верхние неперфорированные концы электродов закрепляют, например, при помощи сальников на крышке резервуара;c) through the holes in the lid of the tank, made, for example, in a checkerboard pattern, immerse the lower perforated ends of the high-voltage electrodes in a conductive liquid, and the upper non-perforated ends of the electrodes are fixed, for example, with glands on the lid of the tank;

г) присоединяют верхние концы высоковольтных электродов короткими проводниками или через разделительные индуктивности к высоковольтному полюсу источника питания, а металлический резервуар - к заземленному полюсу высоковольтного источника питания;d) connect the upper ends of the high-voltage electrodes with short conductors or through isolation inductances to the high-voltage pole of the power source, and the metal tank to the grounded pole of the high-voltage power source;

ж) включают высоковольтный источник питания, например, конденсаторную батарею или трансформатор напряжения и подают напряжение на высоковольтные электроды, при этом с каждого высоковольтного электрода с перфорированной изоляцией, обеспечивающей многоточечный контакт с проводящей жидкостью, развивается многоочаговый электрический разряд;g) include a high-voltage power source, for example, a capacitor bank or a voltage transformer, and supply voltage to the high-voltage electrodes, while a multi-focal electric discharge develops from each high-voltage electrode with perforated insulation, providing multi-point contact with a conductive liquid;

д) от каждого канала (очага) разряда на поверхности высоковольтного электрода распространяются сферически расходящиеся световая и ударная волны. Эти волны самосинхронизированы и многочисленны и складываются в единый фронт, с образованием цилиндрических (повторяющих геометрию электродов) световой и ударной волн. Яркостная температура на фронте световой волны достигает 5000-9000К, амплитуда ударной волны превышает 17 МПа (170 атм).e) spherically diverging light and shock waves propagate from each channel (focus) of the discharge on the surface of the high-voltage electrode. These waves are self-synchronized and numerous and fold into a single front, with the formation of cylindrical (repeating the geometry of the electrodes) light and shock waves. The brightness temperature at the front of the light wave reaches 5000–9000K, the amplitude of the shock wave exceeds 17 MPa (170 atm).

е) световые и ударные волны следуют (повторяются), например, в случае использования конденсаторной батареи через каждые 0,2 мс, в случае использования силового трансформатора - через 50 мс. Световые и ударные волны пронизывают весь объем проводящей жидкости, а в межэлектродных промежутках накладываются друг на друга. Эти многочисленные и распределенные по объему жидкости световые и ударные волны можно использовать для совершения многочисленных видов работ: обеззараживания промышленных и бытовых стоков; стерилизации медицинского инструмента и т.п.f) light and shock waves follow (are repeated), for example, in the case of using a capacitor bank every 0.2 ms, in the case of using a power transformer - in 50 ms. Light and shock waves penetrate the entire volume of the conducting fluid, and in the interelectrode gaps overlap each other. These numerous and distributed over the volume of liquid light and shock waves can be used to perform numerous types of work: disinfection of industrial and domestic wastewater; sterilization of a medical instrument, etc.

На чертеже представлен вариант устройства для промышленной реализации заявляемого способа (разрез по одному из рядов высоковольтных электродов).The drawing shows a variant of the device for the industrial implementation of the proposed method (section along one of the rows of high-voltage electrodes).

Устройство для осуществления заявляемого способа содержит металлический резервуар 1 с диэлектрической или металлической крышкой 2 и проводящей жидкостью 3 внутри резервуара. Через крышку 2 бака пропущены несколько десятков высоковольтных изолированных электродов 4, так что они равномерно пронизывают всю площадь (объем) резервуара. Изоляция 5 нижних концов (участков) электродов 4, расположенных в жидкости, перфорирована - в ней выполнен ряд отверстий - проколов 6 диаметром 0,2-0,4 мм. Таким образом, осуществляется множественный электрический контакт металлической поверхности электродов 4 с проводящей жидкостью 3 в резервуаре. Свободные (верхние) концы изолированных электродов 4 в каждой группе (ряду) соединены параллельно и подключены через дополнительную индуктивность 7 и общий коммутатор Р к высоковольтному выводу конденсаторной батареи С емкостью 10 мкФ и рабочим напряжением 5 кВ. Корпус конденсаторной батареи С соединен коротким проводником с металлическим резервуаром 1, который надежно заземлен. В наземных (заводских) условиях можно построить резервуар на любой объем жидкости и использовать конденсаторную батарею на любую энергоемкость.A device for implementing the inventive method comprises a metal tank 1 with a dielectric or metal cover 2 and a conductive liquid 3 inside the tank. Several dozens of high-voltage insulated electrodes 4 are passed through the tank cover 2, so that they uniformly penetrate the entire area (volume) of the tank. The insulation 5 of the lower ends (sections) of the electrodes 4 located in the liquid is perforated - a number of holes are made in it - punctures 6 with a diameter of 0.2-0.4 mm. Thus, there is a multiple electrical contact of the metal surface of the electrodes 4 with a conductive liquid 3 in the tank. The free (upper) ends of the isolated electrodes 4 in each group (row) are connected in parallel and connected through an additional inductance 7 and a common switch P to the high-voltage output of a capacitor bank With a capacity of 10 μF and an operating voltage of 5 kV. The case of the capacitor bank C is connected by a short conductor to a metal reservoir 1, which is reliably grounded. In ground (factory) conditions, you can build a reservoir for any volume of liquid and use a capacitor bank for any energy intensity.

Устройство можно использовать для светорадиационного и ударно-волнового обеззараживания бытовых и промышленных стоков, для чего резервуар достаточно присоединить с помощью патрубков к системе оборотного водоснабжения предприятия или поселка.The device can be used for light-radiation and shock-wave disinfection of domestic and industrial effluents, for which it is sufficient to connect the tank with the help of pipes to the recycling water supply system of an enterprise or a village.

Работает устройство следующим образом. При подаче на электроды 4 высокого напряжения в отверстиях 6 в эпоксидной изоляции электродов - тонких каналах из электролита - сточной воды промышленного предприятия концентрируется электрический ток, сточная вода в этих отверстиях-каналах начинает разогреваться и вблизи отверстий 6 в изоляции электродов образуются парогазовые пузырьки. Каждый формирующий пузырек излучает сферическую ударную (акустическую) волну. Внутри пузырьков зажигаются электрические разряды, которые излучают в свою очередь световые импульсы. Вследствие включения в разрядные контуры дополнительных индуктивностей 7 рост паровоздушных пузырьков и возникновение разрядов в каждой группе электродов синхронизируется. Соответственно, ударные волны и световые импульсы от многоочаговых разрядов интерферируются и складываются друг с другом с образованием цилиндрической (повторяющей геометрию электродов) волны. Стадии образования паровоздушных пузырьков и возникновения разрядов в воде (ударных и световых волн) повторяются циклически с периодом (частотой), зависящим от напряжения конденсаторной батареи, проводимости электролита, диаметра и числа отверстий 6 в изоляции проводников 4. Сточная вода обрабатывается ударной волной и световым излучением от каждого пронизывающего объем резервуара электрода 4, т.е. одновременно по большой площади (объему). В межэлектродных промежутках световые и ударные волны накладываются друг на друга и усиливаются. В результате действия этих многочисленных и распределенных по объему сточной воды световых и ударных волн сточная вода очищается от органических веществ (человеческого, животного или нефтехимического происхождения) и неорганических загрязнителей (цианидов, токсинов, флуоридов и др), а также от бактерий и микроорганизмов.The device operates as follows. When high voltage is applied to the electrodes 4 in the holes 6 in the epoxy insulation of the electrodes - thin channels from the electrolyte - the industrial enterprise's wastewater, electric current is concentrated, the wastewater in these holes-channels begins to heat up and vapor-gas bubbles form near the holes 6 in the electrode insulation. Each forming bubble emits a spherical shock (acoustic) wave. Inside the bubbles, electrical discharges are ignited, which in turn emit light pulses. Due to the inclusion of additional inductances in the discharge circuits 7, the growth of vapor-air bubbles and the occurrence of discharges in each group of electrodes are synchronized. Accordingly, shock waves and light pulses from multifocal discharges interfere and stack with each other with the formation of a cylindrical (repeating the geometry of the electrodes) wave. The stages of the formation of vapor bubbles and the occurrence of discharges in water (shock and light waves) are repeated cyclically with a period (frequency) depending on the voltage of the capacitor bank, the conductivity of the electrolyte, the diameter and number of holes 6 in the insulation of the conductors 4. Wastewater is treated with a shock wave and light radiation from each penetrating volume of the reservoir electrode 4, i.e. simultaneously over a large area (volume). In the interelectrode gaps, light and shock waves overlap and amplify. As a result of the action of these numerous light and shock waves distributed over the volume of wastewater, the wastewater is cleaned of organic substances (human, animal or petrochemical origin) and inorganic pollutants (cyanides, toxins, fluorides, etc.), as well as bacteria and microorganisms.

Таким образом, автором показано, что использование новых способа и устройства для возбуждения световых и ударных импульсов в проводящей жидкости:Thus, the author has shown that the use of new methods and devices for exciting light and shock pulses in a conductive fluid:

- обеспечивает создание промышленных установок с многоочаговым диафрагменным электрическим разрядом, которые могут быть различны по объемам, мощности и производительности. Кроме того, предлагаемые установки характеризуются низкими затратами на изготовление и просты в эксплуатации;- provides the creation of industrial plants with multi-focal diaphragm electric discharge, which can be different in volume, power and performance. In addition, the proposed installations are characterized by low manufacturing costs and are easy to operate;

- расширяет область применения множественного (диафрагменного) разряда в химическую промышленность, медицину и экологию.- expands the scope of the multiple (diaphragm) discharge in the chemical industry, medicine and the environment.

Claims (6)

1. Способ возбуждения световых и ударных волн в проводящей жидкости - электролите, где применяют многоочаговый электрический разряд, создаваемый между электродами, разделенными перфорированным диэлектрическим барьером, погруженными в проводящую жидкость и подключенными к высоковольтному источнику питания, отличающийся тем, что один из электродов выполняют в виде металлического резервуара для жидкости и заземляют, а второй высоковольтный электрод выполняют в виде одной или нескольких групп электродов каждый с перфорированной изоляцией, высоковольтные электроды размещают равномерно по объему (площади) проводящей жидкости и подключают к одной или различным фазам источника питания.1. A method of exciting light and shock waves in a conductive fluid — an electrolyte, where a multi-focal electric discharge is used, which is created between electrodes separated by a perforated dielectric barrier immersed in a conductive fluid and connected to a high-voltage power source, characterized in that one of the electrodes is made in the form metal reservoir for liquid and ground, and the second high-voltage electrode is made in the form of one or more groups of electrodes each with perforated insulation her, high-voltage electrodes are placed uniformly in volume (area) of the conductive liquid and connected to one or different phases of the power source. 2. Способ по п.1, отличающийся тем, что в качестве проводящей жидкости используют жидкие бытовые или промышленные отходы.2. The method according to claim 1, characterized in that as the conductive liquid using liquid household or industrial waste. 3. Способ по п.1, отличающийся тем, что в качестве проводящей жидкости используют солевые медицинские растворы.3. The method according to claim 1, characterized in that saline medical solutions are used as the conductive liquid. 4. Устройство для возбуждения световых и ударных волн в проводящей жидкости - электролите, где применяют многоочаговый электрический разряд, содержащее резервуар с проводящей жидкостью (электролитом), два электрода, разделенные перфорированным диэлектрическим барьером, погруженные в проводящую жидкость (электролит) и подключенные к высоковольтному источнику питания, отличающееся тем, что резервуар выполнен металлическим и является одним из электродов, а второй высоковольтный электрод выполнен в виде одной или нескольких групп электродов каждый с перфорированной изоляцией, при этом высоковольтные электроды размещены равномерно по объему (площади) проводящей жидкости и подключены к одной или различным фазам источника питания.4. Device for exciting light and shock waves in a conductive fluid - an electrolyte, where a multi-focal electric discharge is used, containing a reservoir with a conductive fluid (electrolyte), two electrodes separated by a perforated dielectric barrier, immersed in a conductive fluid (electrolyte) and connected to a high voltage source power supply, characterized in that the reservoir is made of metal and is one of the electrodes, and the second high-voltage electrode is made in the form of one or more groups of electro each with perforated insulation, while the high-voltage electrodes are placed uniformly in volume (area) of the conductive fluid and are connected to one or different phases of the power source. 5. Устройство по п.3, отличающееся тем, что в качестве высоковольтного источника питания применен трансформатор напряжения или высоковольтный выпрямитель.5. The device according to claim 3, characterized in that a voltage transformer or a high voltage rectifier is used as a high voltage power source. 6. Устройство по п.3, отличающееся тем, что высоковольтные электроды закреплены на крышке резервуара или на плавающей платформе. 6. The device according to claim 3, characterized in that the high-voltage electrodes are mounted on the lid of the tank or on a floating platform.
RU2010125345/28A 2010-06-22 2010-06-22 Method and apparatus for obtaining optical and impact waves in liquid RU2469357C2 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2010125345/28A RU2469357C2 (en) 2010-06-22 2010-06-22 Method and apparatus for obtaining optical and impact waves in liquid

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2010125345/28A RU2469357C2 (en) 2010-06-22 2010-06-22 Method and apparatus for obtaining optical and impact waves in liquid

Publications (2)

Publication Number Publication Date
RU2010125345A RU2010125345A (en) 2011-12-27
RU2469357C2 true RU2469357C2 (en) 2012-12-10

Family

ID=45782233

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
RU2010125345/28A RU2469357C2 (en) 2010-06-22 2010-06-22 Method and apparatus for obtaining optical and impact waves in liquid

Country Status (1)

Country Link
RU (1) RU2469357C2 (en)

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2550836C1 (en) * 2014-04-28 2015-05-20 Николай Петрович Дядченко Electrohydraulic water activation installation

Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US3364708A (en) * 1956-01-12 1968-01-23 Rohr Corp Electrical discharge method of and apparatus for generating shock waves in water
US4040000A (en) * 1976-08-23 1977-08-02 Teledyne Exploration Company Solid state high energy electrical switch for under-sea-water electric discharge seismic generator
SU196632A1 (en) * 1958-01-02 1983-05-15 Yutkin L A Process for purifying potable and waste water
RU2223789C2 (en) * 2001-02-23 2004-02-20 Мамаев Анатолий Иванович Method for cleaning and sterilizing non-metal materials and instruments
RU2228436C2 (en) * 2002-04-23 2004-05-10 Открытое акционерное общество "Инфотэк Груп" Method for achieving high temperatures and pressures in limited and closed space

Patent Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US3364708A (en) * 1956-01-12 1968-01-23 Rohr Corp Electrical discharge method of and apparatus for generating shock waves in water
SU196632A1 (en) * 1958-01-02 1983-05-15 Yutkin L A Process for purifying potable and waste water
US4040000A (en) * 1976-08-23 1977-08-02 Teledyne Exploration Company Solid state high energy electrical switch for under-sea-water electric discharge seismic generator
RU2223789C2 (en) * 2001-02-23 2004-02-20 Мамаев Анатолий Иванович Method for cleaning and sterilizing non-metal materials and instruments
RU2228436C2 (en) * 2002-04-23 2004-05-10 Открытое акционерное общество "Инфотэк Груп" Method for achieving high temperatures and pressures in limited and closed space

Non-Patent Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
Санкин Г.Н., Дрожжин А.П., Ломанович К.А., Тесленко B.C. Многоочаговый диафрагменный генератор ударных волн в жидкости. Приборы и техника эксперимента, 2004, No.4, с.114-118. *
Санкин Г.Н., Дрожжин А.П., Ломанович К.А., Тесленко B.C. Многоочаговый диафрагменный генератор ударных волн в жидкости. Приборы и техника эксперимента, 2004, №4, с.114-118. *
Тесленко B.C., Медведев Р.Н., Дрожжин А.П. Самосинхронизация электрогидродинамических автоколебаний при многоочаговых разрядах в электролите. Письма в ЖТФ, 2007, т.33, вып.19, с.55-63. *

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2550836C1 (en) * 2014-04-28 2015-05-20 Николай Петрович Дядченко Electrohydraulic water activation installation

Also Published As

Publication number Publication date
RU2010125345A (en) 2011-12-27

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US9840427B2 (en) Low-temperature underwater plasma generating device
US20020014400A1 (en) Treatment of liquids
US9079788B2 (en) Reducing waterborne bacteria and viruses by a controlled electric field
KR101497591B1 (en) Apparatus for treating water using discharge in reactor
KR102613173B1 (en) Systems and methods for treating fluids by sonoelectrochemistry
CN211570217U (en) Organic waste liquid treatment device of cylinder type DBD plasma
CN101798132A (en) Large liquid phase high pressure pulse discharging water processor
RU2469357C2 (en) Method and apparatus for obtaining optical and impact waves in liquid
WO1999047230A1 (en) Treatment of liquids
KR101087061B1 (en) Plasma discharge apparatus in liquid medium
KR101303832B1 (en) Discharging system of high-voltage for removing scum
JP2013220425A (en) Ballast water treatment device and ballast water treatment system provided with the same
CN102774938A (en) Device for treating living creatures in ship ballast water by utilizing sinusoidal pulse electric field
KR20120136884A (en) Underwater discharge apparatus for purifying water
WO2012128771A1 (en) Fluid treatment method and system using flowing generator to treat water
US20160298104A1 (en) Method for electrical treatment of fluid medium containing biological matter and a system for its implementation
JP4391863B2 (en) Ballast water treatment method using pulse power generated shock wave
CN102050510A (en) Ship ballast water treatment method and device
KR20060080487A (en) Apparatus for processing a red tide utilizing shock waves of plasma
RU2282341C1 (en) Disinfection apparatus for manure sewage
CN202594837U (en) Device for processing living organisms in ballast water by use of high-voltage pulse electric field
RU2737801C1 (en) Device for disinfecting and purifying water
RU174491U1 (en) DEVICE FOR CLEANING CONTAMINATED WATER
RU90432U1 (en) DEVICE FOR PROCESSING WATER MEDIA IN THE FLOW
Pervez et al. Analysis of HV Plasma Corona Reactor Treatment System for Industrial Waste Water

Legal Events

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

Effective date: 20121014