ИЗОБРЕТЕНИЕ
Патент Российской Федерации RU2148029

УСТАНОВКА ДЛЯ ЭЛЕКТРОАКТИВАЦИИ ВОДЫ

УСТАНОВКА ДЛЯ ЭЛЕКТРОАКТИВАЦИИ ВОДЫ

Имя изобретателя: Пындак В.И.; Шутов Н.И.; Левин И.Е. 
Имя патентообладателя: Волгоградская государственная сельскохозяйственная академия
Адрес для переписки: 400002, Волгоград, ул.Институтская, 8, ВГСХА, патентная группа
Дата начала действия патента: 1999.04.19 

Изобретение относится к технике электроактивации (электрохимической обработки) воды с целью получения католита и анолита. Установка содержит емкость с анодом и катодом, причем анод заключен в гибкую полупроницаемую диафрагму, электропроводку с выпрямителем тока. Установка снабжена разделительно-регулировочным устройством и многокаскадным делителем напряжения с выпрямителями тока и калибровочными потенциометрами на выходах, соединенных с анодами в собственной емкости, количество которых равно числу выходов напряжения, емкость анода имеет отверстия, покрыта полупроницаемой диафрагмой и помещена в емкость большего размера с грибовидным катодом, соосным аноду, в обе емкости встроены трубопроводы с запорными элементами. Технический результат: широкое регулирование параметров установки и технологических режимов ее работы, одновременное получение активированной воды с различными показателями.

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

Изобретение относится к технике электроактивации (электрохимической обработки) воды и может быть использовано для получения католита (щелочной "живой" воды) и анолита (кислотной "мертвой воды") с различными показателями для нужд растениеводства, животноводства, промышленности, здравоохранения и лабораторных исследований.

Известны устройства для электрохимической обработки воды, одно из которых [1] содержит корпус, размещенные в корпусе один над другим перфорированные электроды и загрузку из электропроводящего материала; в другом устройстве [2] корпус выполнен в виде вертикального цилиндра, соединенного с источником тока, внутри ярусно размещены электроды в виде неподвижных и вращающихся дисков. Оба устройства преследуют цель насыщения воды газами - продуктами электрохимической обработки для орошения.

Технический недостаток данных устройств: отсутствие возможности получения щелочной воды - католита, оказывающей стимулирующее воздействие на растения; наличие в обработанной воде газов не оказывает существенного влияния на растения, поскольку газ быстро улетучивается, а имеющиеся в воде перемешанные капельки католита и анолита незамедлительно превращаются в обычную воду.

Известны также устройства [3-5], включающие корпус с диафрагмой, разделяющей корпус на анодную и катодную камеры, в каждой из которых размещены соответствующие электроды; в результате электрохимической обработки устройства превращают воду в католит и анолит; в устройстве [5] предусмотрены средства, позволяющие получить более высокие значения pH католита.

Технический недостаток этих устройств: невозможность регулирования технологического процесса получения католита и анолита с целью оптимизации их показателей применительно к различным условиям применения и в различных отраслях народного хозяйства, как это заявлено в областях применения этих изобретений; устройства [4, 5] требуют частичной разборки для извлечения полученных флюидов.

Широко распространена полукустарная установка для электроактивации воды [6], содержащая закрытую емкость из диэлектрического материала, помещенные в емкость анод и катод, причем анод заключен в гибкую полупроницаемую диафрагму, например из брезента, подведенную снаружи к электродам электропроводку переменного тока с выпрямителем тока в цепи анода. Католит и анолит, получаемые на установке, используют в основном в бытовых условиях для лечения нетрадиционными способами.

Технический недостаток данной установки: нет возможности получения активированной воды с различными показателями, отсутствие средств регулирования технологических режимов работы, отсутствие приборов безопасности, необходимость частичной разборки установки и извлечения анода для доступа к анолиту.

Техническая задача: широкое регулирование параметров установки и технологических режимов ее работы, одновременное получение активированной воды с различными показателями, повышение безопасности и удобства обслуживания.

Согласно изобретению установка снабжена разделительно-регулировочным устройством электропитания и многокаскадным делителем напряжения переменного тока с различными напряжениями на выходах, на каждом из которых установлены выключатель, выпрямитель тока и калибровочный потенциометр, соединенные с анодом в собственной емкости, количество которых равно числу выходов напряжения, емкость анода имеет отверстия, покрыта гибкой полупроницаемой диафрагмой и помещена в емкость большего размера с грибовидным, с отверстиями, катодом, соосным аноду, при этом расстояние между анодом и катодом увеличивается по мере возрастания подводимого к аноду напряжения, а в емкости анода и катода встроены сливные трубопроводы с запорными элементами. Многокаскадный делитель напряжения выполнен из набора емкостных и омических элементов; грибовидный катод каждой емкости электрически соединен с запорным элементом, выполненным из электропроводного материала, а все запорные элементы больших емкостей соединены между собой и заземлены; одна из емкостей снабжена датчиком температуры, а цепь питания делителя напряжения - автоматическим прерывателем по температуре; общая катодная цепь снабжена ограничителем тока; цепь питания делителя напряжения снабжена реле времени с автоматическим прерывателем.

На фиг.1 изображена принципиальная схема установки для электроактивации воды; на фиг. 2 - один из электролизеров установки.

принципиальная схема установки для электроактивации воды

Установка для электроактивации воды включает клеммы 1 трехфазной сети электропитания переменного тока, прибор 2 для учета электрической энергии с отключающим устройством 3 ограничителя тока, электрический разъем 4 и автоматический выключатель 5 как средство защиты от тока короткого замыкания и перегрузки в цепи электропитания. Установка снабжена разделительно-регулировочным устройством, в состав которого входят разделительный трансформатор 6, сохраняющий подводимое к установке напряжение при экстремальных режимах работы, и потенциометр 7. Установка снабжена также многокаскадным делителем напряжения 8 переменного тока, выполненным из набора емкостных элементов (конденсаторов) 9 и омических элементов (резисторов) 10. Делитель напряжения имеет несколько выходов 11 с различными напряжениями, на каждом из которых установлены выключатель 12, выпрямитель тока 13 и калибровочный потенциометр 14. Выходы соответствующими линиями 15 соединены с анодом 16 электролизеров 17, количество которых равно числу выходов 11 напряжения. Между линиями 15 предусмотрены сигнальные лампочки 18 с резистором. Каждая ступень делителя напряжения 8 дополнительными цепями 19 соединена с шаговым искателем напряжения 20, работающим совместно с вольтметром 21. В электролизерах 17 соосно анодам 16 установлены грибовидные катоды 22. Общая цепь 23 катодов имеет амперметр 24 и ограничитель (реле) тока 25. Цепь 23 заземлена и соединена с соответствующей обмоткой разделительного трансформатора 6. Верхний конец этой обмотки соединен с цепью 26 питания делителя напряжения. Цепь 26 снабжена реле времени 27 с автоматическим прерывателем 28, отключающим устройство по температуре, при этом датчиком температуры 29 снабжена одна из емкостей электролизера 17.

В электролизере 17 (фиг.2) анод 16 размещен в собственной емкости 30 из диэлектрического материала. Последняя имеет отверстия, покрыта гибкой полупроницаемой диафрагмой 31 и помещена в емкость 32 большего размера также из диэлектрического материала. Грибовидный катод 22 в своей "шляпке" 33 имеет отверстия, а его "ножка" 34 выполнена пустотелой и также с отверстиями. Расстояние d между анодом 16 и катодом 22 увеличивается по мере возрастания подводимого к аноду напряжения (см. фиг. 1). В емкости 30 и 32 анода и катода (фиг. 2) встроены сливные трубопроводы 35 и 36 с запорными элементами. Грибовидный катод 22 электрически соединен с запорным элементом 37, выполненным из электропроводного материала, а все запорные элементы соединены между собой катодной цепью 23 (фиг. 1). Это выполнено путем соединения проводом 38 (фиг.2) запорного элемента 37 с металлической подставкой 39, несущей функции (на участке электролизеров) катодной цепи. Вверху большая емкость 32 закрыта крышкой 40. Внизу емкость 32 имеет суживающуюся горловину, посаженную в конусе 41, являющуюся принадлежностью подставки 39.

Установка для электроактивации воды работает следующим образом. Заполнение электролизеров 17 исходной водой производят из дополнительных емкостей (на чертежах не показаны), расположенных выше электролизеров, через трубопроводы 35 и 36 при их открытых запорных элементах; после заполнения емкостей 30 и 32 запорными элементами воду отсекают. Включением электрического разъема 4 задействуют электропитание установки. Электрический переменный ток, например, напряжением 380 В проходит через клеммы 1, прибор 2 для учета электроэнергии, потенциометр 7, разделительный трансформатор 6 и далее на электропотребители. При необходимости работой потенциометра 7 регулируют величину подводимого напряжения, доводя его до стандартного значения. В непредвиденных ситуациях сработает отключающее устройство 3 ограничителя тока, а при коротких замыканиях или перегрузке в цепи электролизеров - автоматический выключатель 5. Трансформатор 6 совместно с потенциометром 7 выполняет функцию разделительно-регулировочного устройства, сохраняя, в частности, подведенное к установке напряжение при экстремальных режимах работы электролизеров 17. Из трансформатора 6 по цепи 26 напряжение подводится к многокаскадному делителю напряжения 8 переменного тока. Пройдя через набор емкостных элементов (конденсаторов) 9 и омических элементов (резисторов) 10, на каждом из выходов 11 (на фиг. 1 показано восемь выходов) будет получено свое напряжение - на верхнем выходе максимальное, на нижнем выходе - минимальное, на остальных выходах - промежуточные значения. Эти же напряжения через дополнительные цепи 19 подводятся к шаговому искателю напряжения 20, с помощью которого и посредством вольтметра 21 поочередно проверяют напряжение переменного тока в ступенях делителя напряжения 8. Наличие в составе каждой ступени делителя одновременно емкостных 9 и омических 10 элементов способствует снижению габаритов делителя 8 и более точному делению напряжения в заданной пропорции.

один из электролизеров установки

Из каждого выхода 11 делителя напряжения 8 электрический ток проходит через выключатель 12 и выпрямитель тока 13, после чего в цепи 15 и на аноды 16 электролизеров 17 поступает постоянный ток (со знаком "+"). Необходимое напряжение постоянного тока "доводится" посредством калибровочных потенциометров 14. Факт прохождения постоянного тока и исправность цепей подтверждается сигнальными лампочками 18 с резистором. Электрический ток от анодов 16 в электролизерах 17 "пробивается" через воду - электролит, поступает на катоды 22 и далее по линии катодов 23 (со знаком "-") подводится на соответствующую обмотку трансформатора 6 и уходит в "землю", прохождение тока контролируется амперметром 24. Установка позволяет задействовать одновременно один, группу или все восемь электролизеров 17, для чего используют соответствующие выключатели 12 (контроль сигнальными лампочками 18). С другой стороны, предполагая работать всеми электролизерами 17 и воздействуя на необходимые выключатели 12, с помощью амперметра 24 можно определить силу тока на электродах одного, группы и всех электролизеров, при этом затраты электроэнергии суммируются в приборе 2. Выставив с помощью реле времени 27 необходимое время электроактивации воды и установив датчик температуры 29 у одной из емкостей 32 электролизера, включают в работу установку. По истечении заданного времени реле 27 отключает цепь электропитания. Отключить цепь может и автоматический прерыватель 28 по сигналу датчика температуры 29 (воду в электролизерах не следует доводить до кипения). Примерно равномерный нагрев воды в электролизерах, несмотря на различные напряжения в электродах, достигается различным расстоянием d (фиг.2) между анодом и катодом, которое увеличивается по мере возрастания подводимого к аноду напряжения. Электропитание может отключить и ограничитель (реле) тока 25. Непосредственно в электролизере 17 в результате электролиза и электрохимических процессов в емкости 30 анода образуется анолит (кислотная "мертвая" вода), а в большей емкости 32 катода - католит (щелочная "живая" вода); перемешиванию анолита и католита препятствует полупроницаемая диафрагма 31 на емкости 30. Непосредственно после отключения электропитания анолит и католит необходимо слить, не допуская их возможного замедленного перемешивания, для этого задействуют трубопроводы 35 и 36 с запорными элементами. При сливе католит проходит через отверстия в "шляпке" 33 и "ножке" 34 грибовидного катода 32. Заземление подставки 39 вместе с запорным элементом 37 и конусом 41, а также автоматическое отключение электропитания после завершения электроактивации воды делает процесс слива анолита и католита электробезопасным, при этом не требуется разборка электролизера 17.

Таким образом, описанная установка обладает широкими возможностями. В ней одновременно можно приготовить активированную воду с различными показателями pH и окислительно-восстановительного потенциала (ОВП), поскольку к каждому электроду подводится свой номинал напряжения. Схема электропитания допускает всестороннее регулирование параметров и технологических режимов работы установки; показатели католита и анолита дополнительно можно регулировать за счет изменения напряжения посредством калибровочных потенциометров. Изменение показателей pH и ОВП можно изменять и путем смешивания флюидов, полученных в различных электролизерах. На установке предусмотрены автоматизированные, заведомо выставляемые режимы работы: время электроактивации, напряжение на электродах, температура получаемых продуктов. В установке особое внимание уделено безопасности и удобству обслуживания: предусмотрены устройства для автоматического отключения электропитания при коротком замыкании и перегрузках в цепях, при достижении заданной величины тока, времени работы, температуры и т.п.; разделительно-регулировочное устройство сохраняет подводимое напряжение при экстремальных режимах; работа с электролизерами проводится только при отключенном электропитании. Предлагаемая установка может найти широкое применение в заявленных областях и прежде всего в лабораторных исследованиях для выработки оптимальных параметров продуктов электроактивации для конкретных целей использования.

ИСТОЧНИКИ ИНФОРМАЦИИ

1. SU N 1419979, МПК4 C 02 F 1/46. Устройство для электрохимической обработки поливной воды. - Заявлено 1986. Опубликовано 1988.

2. SU N 1650602, МПК5 C 02 F 1/46. Устройство для электрохимической обработки воды. - Заявлено 1987. Опубликовано 1991.

3. SU N 1161476, МПК4 C 02 F 1/46. Электролизер для обработки воды. - Заявлено 1983. Опубликовано 1985.

4. SU N 1611881, МПК5 C 02 F 1/46. Переносное устройство для электрохимической обработки жидкости. - Заявлено 1985. Опубликовано 1990.

5. SU N 1634643, МПК5 C 02 F 1/46. Устройство для электрохимической обработки жидкости. - Заявлено 1986. Опубликовано 1991.

6. Сборник по народной медицине и нетрадиционным способам лечения/Составитель Минеджян Г.З. - М.: Арена, 1994. - С. 379-384, рис. 3; та же книга, но другого издательства: Ташкент: Изд-во "Фан" АН Республики Узбекистан, 1994.- С.407-412, рис. 3.

ФОРМУЛА ИЗОБРЕТЕНИЯ

1. Установка для электроактивации воды, содержащая закрытую емкость из диэлектрического материала, помещенные в емкость анод и катод, причем анод заключен в гибкую полупроницаемую диафрагму, например, из брезента, подведенную снаружи к электродам электропроводку переменного тока с выпрямителем тока в цепи анода, отличающаяся тем, что установка снабжена разделительно-регулировочным устройством электропитания и многокаскадным делителем напряжения переменного тока с различными напряжениями на выходах, на каждом из которых установлены выключатель, выпрямитель тока и калибровочный потенциометр, соединенные с анодом, в собственной емкости, количество которых равно числу выходов напряжения, емкость анода имеет отверстия, покрыта гибкой полупроницаемой диафрагмой и помещена в емкость большего размера с грибовидным, с отверстиями, катодом, соосным аноду, при этом расстояние между анодом и катодом увеличивается по мере возрастания подводимого к аноду напряжения, а в емкости анода и катода встроены сливные трубопроводы с запорными элементами.

2. Установка по п.1, отличающаяся тем, что многокаскадный делитель напряжения выполнен из набора емкостных и омических элементов.

3. Установка по п.1, отличающаяся тем, что грибовидный катод каждой емкости электрически соединен с запорным элементом, выполненным из электропроводного материала, а все запорные элементы больших емкостей соединены между собой и заземлены.

4. Установка по п.1, отличающаяся тем, что одна из емкостей снабжена датчиком температуры, а цепь питания делителя напряжения - автоматическим прерывателем по температуре.

5. Установка по п.1, отличающаяся тем, что общая катодная цепь снабжена ограничителем тока.

6. Установка по п.1, отличающаяся тем, что цепь питания делителя напряжения снабжена реле времени с автоматическим прерывателем.

Версия для печати


вверх