УСТРОЙСТВО ДЛЯ ПОЛУЧЕНИЯ ТЕПЛОВОЙ ЭНЕРГИИ, ВОДОРОДА И КИСЛОРОДА
(51) МПК
C25B 1/04 (2006.01)
(12) ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ К ПАТЕНТУ РОССИЙСКОЙ ФЕДЕРАЦИИ
Статус: по данным на 15.01.2008 - может прекратить свое действие
--------------------------------------------------------------------------------
Документ: В формате PDF
(21) Заявка: 2003137263/15
(22) Дата подачи заявки: 2003.12.23
(24) Дата начала отсчета срока действия патента: 2003.12.23
(43) Дата публикации заявки: 2005.06.10
(45) Опубликовано: 2006.09.27
(56) Список документов, цитированных в отчете о поиске: RU 2157861 С2, 20.10.2000. RU 2157427 C1, 10.10.2000. RU 2213162 С2, 27.09.2003. WO 91/07525 А2, 30.05.1991. US 3969214 А, 13.07.1976. US 3992271 А, 16.11.1976.
(72) Автор(ы): Канарёв Филипп Михайлович (RU); Тлишев Адам Измаилович (RU)
(73) Патентообладатель(и): Кубанский Государственный аграрный университет (RU)
Адрес для переписки: 350044, г.Краснодар, ул. Калинина, 13, КГАУ, ПИО
(54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ ПОЛУЧЕНИЯ ТЕПЛОВОЙ ЭНЕРГИИ, ВОДОРОДА И КИСЛОРОДА
Изобретение относится к физико-химическим технологиям получения тепла, водорода и кислорода. Устройство содержит корпус, выполненный из диэлектрического материала, крышку из диэлектрического материала, анод, катод и патрубок для ввода рабочего раствора. Между корпусом и крышкой установлен плоский диэлектрический диск с осевым и периферийными отверстиями. В осевое отверстие плоского диэлектрического диска вставлены верхняя и нижняя части анодно-катодного диэлектрического стержня с осевым отверстием и торцевыми цилиндрическими приливами. Верхний и нижний аноды выполнены в виде плоских дисков с осевыми отверстиями и установлены на анодно-катодном диэлектрическом стержне между плоским диэлектрическим диском и цилиндрическими приливами верхней и нижней частей анодно-катодного диэлектрического стержня. Анодно-катодный диэлектрический стержень, два анода и плоский диэлектрический диск соединены болтом с гайкой, вставленным в осевое отверстие анодно-катодного диэлектрического стержня и выполняющим функцию катода. Между анодами, плоским диэлектрическим диском и цилиндрическими приливами анодно-катодного диэлектрического стержня установлены диэлектрические уплотнительные кольца. Патрубок для подачи раствора вставлен в осевое отверстие корпуса, патрубок для выхода раствора вставлен в осевое отверстие крышки, патрубок для выхода газов вставлен в боковое отверстие в крышке, анод и катод подсоединены к источнику питания, генерирующему импульсы. Технический эффект - повышение устойчивости технологического процесса и энергетических показателей устройства. 1 ил., 1 табл.
ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ
Изобретение относится к физико-химическим технологиям и технике для получения тепла, водорода и кислорода.
Известно техническое решение (Яковлев С.В., Краснобородько И.Г. и Рогов В.М. Технология электрохимической очистки воды. Л.: Стройиздат, 1987, с.207-211, 227-231), содержащее корпус с патрубками для подвода и отвода обрабатываемого раствора, электроразрядную камеру с размещенными в ней плоским и игольчатым электродом.
Известно техническое решение, описанное в SU 487665, С 25 В 9/00, 15.10.75, содержащее корпус, верхнюю и нижнюю крышки, патрубки для ввода и вывода рабочего раствора, анод, соединенный с положительным полюсом источника питания, и катод, соединенным с отрицательным полюсом источника питания.
Также известно техническое решение, описанное в патенте России №2157861 (прототип), для получения тепловой энергии водорода и кислорода, содержащее корпус, выполненный из диэлектрического материала, крышку, также выполненную из диэлектрического материала, которая имеет цилиндроконический прилив со сквозным отверстием, образующий совместно с корпусом анодную и катодную полости, анод выполнен плоским, кольцевым с отверстиями, расположен в анодной полости и соединен с положительным полюсом источника питания, катод - в виде стержня из тугоплавкого материала, вставлен в диэлектрический стержень с наружной резьбой, посредством которой он введен в межэлектродную камеру через резьбовое отверстие в корпусе, центрирован в сквозном отверстии крышки и соединен с отрицательным полюсом источника питания, патрубок для ввода рабочего раствора расположен в средней части анодной полости.
Недостатком известных изобретений является то, что они имеют низкую энергетическую эффективность и недостаточную устойчивость технологического процесса.
Техническим решением задачи является повышение устойчивости технологического процесса и энергетических показателей устройства.
Поставленная задача решается тем, что в устройстве для получения тепловой энергии, водорода и кислорода, содержащем корпус, выполненный из диэлектрического материала, крышку, также выполненную из диэлектрического материала, анод, катод и патрубок для ввода рабочего раствора, между корпусом и крышкой установлен плоский диэлектрический диск с осевым и периферийными отверстиями, в осевое отверстие плоского диэлектрического диска вставлены верхняя и нижняя части анодно-катодного диэлектрического стержня с осевым отверстием и торцевыми цилиндрическими приливами, верхний и нижний аноды выполнены в виде плоских дисков с осевыми отверстиями и установлены на анодно-катодном диэлектрическом стержне между плоским диэлектрическим диском и цилиндрическими приливами верхней и нижней частей анодно-катодного диэлектрического стержня, анодно-катодный диэлектрический стержень, два анода и плоский диэлектрический диск соединены болтом с гайкой, вставленным в осевое отверстие анодно-катодного диэлектрического стержня и выполняющим функцию катода, между анодами, плоским диэлектрическим диском и цилиндрическими приливами анодно-катодного диэлектрического стержня установлены диэлектрические уплотнительные кольца, патрубок с цилиндрическим диэлектрическим приливом для подачи раствора вставлен в осевое отверстие корпуса, патрубок с цилиндрическим диэлектрическим приливом для выхода раствора вставлен в осевое отверстие крышки, патрубок для выхода газов вставлен в боковое отверстие в крышке, анод и катод подсоединены к источнику питания, генерирующему импульсы.
Новизна заявляемого предложения обусловлена тем, что устройство имеет два анода и один общий для них катод, а также две пары диэлектрических цилиндрических приливов с регулируемым зазором меду ними. Поскольку в указанных зазорах идет поляризация молекул и ионов воды, то удвоенное количество таких зазоров значительно повышает устойчивость и эффективность процесса динамического разрушения и диссоциации молекул и ионов воды. Повышение устойчивости процесса исключает необходимость установки автоматических систем для регулирования его параметров. Все это повышает эффективность устройства для получения тепловой энергии, водорода и кислорода.
При такой схеме устройства можно подобрать резонансную частоту воздействия на молекулы и ионы воды и таким образом резко уменьшить затраты энергии на их разрушение. При последующем синтезе молекул и ионов воды, разрушенных резонансным электромагнитным полем, выделяется дополнительная тепловая энергия. Таким образом, устройство генерирует одновременно тепловую энергию и смесь газов: водород и кислород.
По данным патентно-технической литературы не обнаружена аналогичная совокупность признаков, что позволяет судить об изобретательском уровне предложения.
Сущность изобретения поясняется чертежом, где изображен общий вид устройства.
Устройство для получения тепловой энергии, водорода и кислорода содержит корпус 1, изготовленный из диэлектрического материала и имеющий осевое отверстие в дне; диэлектрическую крышку 2 также с осевым отверстием и плоский диэлектрический диск 3 с осевым и периферийными отверстиями 4. Анодно-катодный диэлектрический стержень имеет осевое отверстие и состоит из верхней 5 части с цилиндрическим диэлектрическим приливом 6 и нижней части 7 с цилиндрическим диэлектрическим приливом 8. Верхний плоский кольцевой анод 9 установлен на верхней части 5 анодно-катодного диэлектрического стержня между плоским диэлектрическим диском 3 и цилиндрическим приливом 6. Нижний плоский кольцевой анод 10 установлен на нижней части 7 анодно-катодного диэлектрического стержня между плоским диэлектрическим диском 3 и цилиндрическим приливом 8 нижней части 7 анодно-катодного диэлектрического стержня. Между плоским диэлектрическим диском 3 и анодом 10, а также между цилиндрическим диэлектрическим приливом 8 нижней части 7 анодно-катодного диэлектрического стержня установлены уплотнительные диэлектрические кольца 11 и 12. Аналогичные кольца установлены между верхним анодом 9, диэлектрическим диском 3 и цилиндрическим приливом 6 верхней части 5 анодно-катодного диэлектрического стержня. Анодно-катодный диэлектрический стержень вместе с анодами 9 и 10 и плоский диэлектрический диск 3 соединены болтом 13 с гайкой 14. Болт проходит через их осевые отверстия и выполняет роль катода. Роль катодных полостей выполняют увеличенные части 15 и 16 осевого отверстия анодно-катодного диэлектрического стержня. Диэлектрический патрубок 17 для подачи раствора имеет осевое отверстие 18 и диэлектрический цилиндрический прилив 19. Этот патрубок вставлен в осевое отверстие дна корпуса посредством резьбы 20. Диэлектрический патрубок 21 для выхода раствора имеет осевое отверстие 22 и цилиндрический диэлектрический прилив 23. Этот патрубок вставлен в осевое отверстие крышки посредством резьбы 24. Зазор 25 между торцевой поверхностью диэлектрического цилиндрического прилива 23 патрубка 21 для выхода раствора и цилиндрическим диэлектрическим приливом 6 верхней части 5 анодно-катодного диэлектрического стержня регулируется перемещением патрубка 21 посредством резьбы 24. Зазор 26 между торцевой поверхностью диэлектрического цилиндрического прилива 19 патрубка 17 и торцевой поверхностью диэлектрического цилиндрического прилива 8 нижней части 7 анодно-катодного диэлектрического стержня регулируется перемещением патрубка 17 посредством резьбы 20. Патрубок 27 для выхода газов введен в боковое отверстие крышки 2 посредством резьбы 28.
Устройство работает следующим образом. Устанавливается заданный расход раствора, проходящего через устройство. Включается блок питания и устанавливается заданное напряжение. Через несколько минут процесс приобретает установившийся характер. После этого задается необходимая частота импульсов и начинается процесс фиксирования расхода раствора, напряжения, тока и разности температур раствора на входе и выходе из устройства (табл.). При этом раствор поступает через нижний патрубок 17, а затем в щель 26, где под действием электрических импульсов происходит поляризация молекул и ионов воды. После разрушения их химических связей и последующей диссоциации нагретый раствор и газы проходят через периферийные отверстия 4 плоского диэлектрического диска 3 и далее через щель 25 к выходному патрубку 21. Часть газов выходит вместе с раствором через патрубок 21, а часть - через патрубок 27.
Таблица
Показатели 1 2 3 Сред.
1 - масса раствора, прошедшего через ячейку m, кг. 0,334 0,330 0,344 0,336
2 - температура раствора на входе в ячейку t1, град. 21 21 21 21
3 - температура раствора на выходе из ячейки t2, град. 87 89 90 88,67
4 - разность температур раствора t=t2-t1, град. 66 68 69 67,67
5 - длительность эксперимента , с 300 300 300 300
6 - показания вольтметра V, В 4,50 4,50 4,50 4,50
7 - показания амперметра I, А 2,1 2,2 2,2 2,17
8 - расход электроэнергии по показаниям вольтметра и амперметра E1=I·V· , кДж 2,84 2,97 2,97 2,93
9 - энергия нагретого раствора без учета потерь тепла E2=4,19·m· , кДж 92,36 94,00 98,01 94,79
9' - энергия нагретого раствора с учетом потерь тепла кДж 99,37 100,94 106,70 102,34
10 - показатель эффективности без учета потерь тепла К=Е2/Е2 32,59 32,77 32,77 32,71
10' - показатель эффективности с учетом потерь тепла 34,99 33,98 35,93 34,96
ФОРМУЛА ИЗОБРЕТЕНИЯ
Устройство для получения тепловой энергии, водорода и кислорода, содержащее корпус, выполненный из диэлектрического материала, крышку из диэлектрического материала, анод, катод и патрубок для ввода рабочего раствора, отличающееся тем, что между корпусом и крышкой установлен плоский диэлектрический диск с осевым и периферийными отверстиями, в осевое отверстие плоского диэлектрического диска вставлены верхняя и нижняя части анодно-катодного диэлектрического стержня с осевым отверстием и торцевыми цилиндрическими приливами, верхний и нижний аноды выполнены в виде плоских дисков с осевыми отверстиями и установлены на анодно-катодном диэлектрическом стержне между плоским диэлектрическим диском и цилиндрическими приливами верхней и нижней частей анодно-катодного диэлектрического стержня, анодно-катодный диэлектрический стержень, два анода и плоский диэлектрический диск соединены болтом с гайкой, вставленным в осевое отверстие анодно-катодного диэлектрического стержня и выполняющим функцию катода, между анодами, плоским диэлектрическим диском и цилиндрическими приливами анодно-катодного диэлектрического стержня установлены диэлектрические уплотнительные кольца, патрубок с цилиндрическим диэлектрическим приливом для подачи раствора вставлен в осевое отверстие корпуса, патрубок с цилиндрическим диэлектрическим приливом для выхода раствора вставлен в осевое отверстие крышки, патрубок для выхода газов вставлен в боковое отверстие в крышке, анод и катод подсоединены к источнику питания, генерирующему импульсы.