ЭЛЕКТРОХИМИЧЕСКАЯ УСТАНОВКА

ЭЛЕКТРОХИМИЧЕСКАЯ УСТАНОВКА


RU (11) 2104961 (13) C1

(51) 6 C02F1/46 

(12) ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ К ПАТЕНТУ РОССИЙСКОЙ ФЕДЕРАЦИИ 
Статус: по данным на 15.01.2008 - прекратил действие, но может быть восстановлен 

--------------------------------------------------------------------------------

(21) Заявка: 97103204/25 
(22) Дата подачи заявки: 1997.03.11 
(45) Опубликовано: 1998.02.20 
(56) Список документов, цитированных в отчете о поиске: RU, патент, 2042639, кл. C 02 F 1/46, 1995. 
(71) Заявитель(и): Харрисон Инвестментс Лтд. (RU) 
(72) Автор(ы): Найда Н.Н.; Пушняков Н.К. 
(73) Патентообладатель(и): Харрисон Инвестментс Лтд. (RU) 

(54) ЭЛЕКТРОХИМИЧЕСКАЯ УСТАНОВКА 

Изобретение относится к электрохимической обработке водных растворов и получения газов. Простота конструкции электрохимической установки достигается за счет создания винтового движения электролитов в объемах электродных камер благодаря наличию во втулках наклонных каналов и направляющих элементов спиралевидной формы и позволяет получить новое свойство, заключающееся в более длительном воздействии процесса электролиза на объемы обрабатываемых водных растворов. При работе устройства исходный раствор поступает в патрубки 4 и 5 нижней втулки 3, где в результате установки направляющих элементов спиралевидной формы 13 и 15 образуется винтовое движение электролитов, которое сохраняется в электродных камерах 30 и 29. После электрохимической обработки полученные растворы и газы попадают в верхнюю втулку 7, где под действием винтового движения отводятся из соответствующих камер через патрубки 9 и 8. 7 з.п. ф-лы, 3 ил. 


ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ



Изобретение относится к химической технологии, в частности к области электрохимической обработки водных растворов и получения газов, и может быть использовано для очистки и обеззараживания воды или получения дезинфицирующих, стерилизующих и моющих растворов.

Известен коаксиальный активатор, в котором подача водного раствора для обработки осуществляется сверху вниз через клапаны, установленные в верхней части электрохимического активатора. Выход из активатора электрохимически полученных анолита и католита осуществляется по отдельным каналам, расположенным в нижней части активатора [1]. Недостатком активатора является возможность образования зон с газовым наполнением в верхних частях электродных камер, а также значительные электрические потери, связанные с противотоком движения электрохимически полученных газов и электролитов.

Известен электролизный блок установки для получения питьевой воды, выполненный из цилиндрических элементов, позволяющих осуществлять электролиз воды с подачей ее в нижнюю часть электролизного блока одновременно в обе электродные камеры, при этом полученные анолит и католит отводятся раздельно из верхних частей камер электролизного блока [2].

Недостатком устройства является его значительное гидродинамическое сопротивление, а также невозможность создания независимых циркуляционных контуров анолита и католита.

Известно устройство для электрохимической обработки воды, основным элементом которого является коаксиальный электролизер, имеющий входную камеру для раздельного ввода растворов в анодную и катодную и выходную для раздельного отвода продуктов электролиза втулки, расположенные соответственно в нижней и верхней частях устройства.

Недостатком устройства является сложность его конструкции, низкая турбулизация потоков электролитов в электродных камерах, а также трудность отведения электрохимически полученных газов из объемов камер.

Задача изобретения - повышение эффективности работы установки. Технический результат, который может быть получен при осуществлении изобретения, заключается в простоте конструкции электрохимической установки, которая достигается за счет создания винтового движения электролитов в объемах электродных камер, приводящего к турбулизации электролитов в камерах установки, к более длительному воздействию процесса электролиза на элементарные объемы обрабатываемых водных растворов, к простоте отвода газовых и жидких продуктов электролиза, к снижению возможности образования в верхних точках электродных камер объемов с газовым наполнением. Электрохимическая установка собрана из вертикальных коаксиальных цилиндрического и стержневого электродов, а также расположенной коаксиально между ними ионообменной диафрагмы, установленных своими торцевыми основаниями в диэлектрические втулки. Пространства между цилиндрическим электродом и диафрагмой, диафрагмой и стержневым электродом образуют электродные камеры, геометрические размеры которых удовлетворяют соотношениям:

0,65 Dв/Ds K/1n(L) 25,00 Dв/Ds; 0,60 Ss/Sв 1,50;

где К - межэлектродное расстояние, мм;

L - длина рабочей части электродной камеры (расстояние между отверстиями выхода и входа электролита в камеру), мм;

Ds - внутренний диаметр цилиндрического электрода, мм;

DD - внутренний диаметр диафрагмы, мм;

DD = 0,15 - 0,8 Ds

Dв - диаметр стержневого электрода, мм; Dв = 0,10 - 0,7 Ds; Ss и Sв - площади поперечного сечения электродных камер соответственно цилиндрического и стержневого электродов, мм2.

Герметизация электродных камер достигается за счет установки во втулках резиновых прокладок, на которые опираются диафрагма и цилиндрический электрод, и уплотнительного кольца, обжимающего стержневой электрод. Стержневой электрод выполняется постоянного сечения по всей его высоте от резьбы в верхней до резьбы в нижней его части. Во втулке коаксиально расположены сквозное отверстие для установки стержневого электрода, два полых цилиндра для установки ионообменной диафрагмы и цилиндрического электрода, диаметры полых цилиндров соответственно не меньше наружных диаметров диафрагмы и цилиндрического электрода. Втулка снабжена двумя патрубками. Патрубки и соосные с ними соединительные каналы, которые своими правыми направляющими входят в электродную камеру по касательной к внутренней образующей основания соответствующего цилиндра под углом 0 < < 90 образуют совместно с отверстием в направляющем элементе спиралевидной формы проточные каналы, осуществляющие вход и выход электролитов в циркуляционных контурах. Угол подъема направляющего элемента спиралевидной формы удовлетворяет соотношению 0 < < 90. Ширина направляющего элемента спиралевидной формы соответствует ширине электродной камеры, в циркуляционном контуре которого он установлен во втулке. Отверстие в направляющем элементе спиралевидной формы и соединительный канал выполнены диаметром, не превышающим ширину электродной камеры, для которых они предназначены. Патрубки, соединительные каналы и отверстия в направляющем элементе верхней втулки для обеспечения стабильного и эффективного винтового движения в электродных камерах могут быть смещены относительно патрубков, соединительных каналов и отверстий в направляющем элементе спиралевидной формы нижней втулки в плане на угол 0 360.

Введение в состав электрохимической установки втулок, в которых за счет устройства наклонных каналов и размещения направляющих элементов спиралевидной формы образуется винтовое движение электролитов в электродных камерах, позволяет получить новое свойство, заключающееся в простоте конструкции электрохимической установки, в более длительном воздействии процесса электролиза на объемы обрабатываемых водных растворов, в обеспечении турбулезации электролитов в электродных камерах, а также в простоте и эффективности отвода газовых и жидких продуктов электролиза из установки.

Винтовое движение обуславливается суммой поступательного, вращательного и деформационного движения и характеризует вихревой поток жидкости, в котором турбулезация среды происходит за счет вращательного и поступательного движения. Вращательное движение по мере подъема электролитов снизу вверх несколько снижает свое значение за счет увеличения деформационного движения. Однако при значительных скоростях, характеризуемых Re > 2300, в предлагаемых электрохимических установках это снижение незначительно. Винтовое движение позволяет за счет спиралевидного прохождения объемами обрабатываемых водных растворов анодных и катодных камер установки существенно увеличить время воздействия электролиза по сравнению с прямолинейным или близким к нему движением водных растворов. Конструкция втулок, направляющие элементы спиралевидной формы, позволяет реализовать достоинства винтового движения, облегчить ввод электролитов в установку и выход продуктов после процесса электролиза.

На фиг. 1 представлена установка, общий вид; на фиг. 2 - разрезы 1-1 и 2-2 на фиг. 1; на фиг. 3 - разрезы 3-3, 4-4, 5-5 на фиг. 1.

1 - электрод с резьбой в верхней и нижней частях; 2 - гайка; 3 - нижняя втулка; 4, 5 - патрубки входа в нижней втулке; 6 - цилиндрический электрод; 7 - верхняя втулка; 8, 9 - патрубок выхода продуктов электролиза; 10 - прокладка; 11 - уплотнительное кольцо; 12, 14, 18, 20 - резиновые прокладки; 13 - поверхность направляющего элемента; 15 - поверхность направляющего элемента; 16 - ионообменная диафрагма; 17 - направляющий элемент; 19 - поверхность направляющего элемента спиралевидной формы; 21 - соединительный канал, проходящий через тело втулки; 22 - отверстие; 23 - соединительный канал, проходящий через тело втулки 7 под углом ; 24 - отверстие в направляющем элементе 17; 25 - отверстие в направляющем элементе спиралевидной формы 15; 26 - соединительный канал, проходящий через тело втулки под углом ; 27 - отверстие в направляющем элементе спиралевидной формы 13; 28 - соединительный канал, проходящий через тело втулки под углом ; 29, 30 - электродные камеры.

Устройство содержит стержневой электрод 1 с резьбой в верхней и нижней частях, позволяющей с помощью прокладки 10 и гайки 2 производить стяжку электрохимического устройства с ее герметизацией по циркуляционным контурам электродных камер. Назначение электродных камер, как внешней так и наружной, зависит от технологии обработки водных растворов и может изменяться на анодную или катодную переключением полярности. Циркуляционный контур внешней электродной камеры содержит следующую линию прохода электролита: патрубок входа 5 в нижней втулке 3; соединительный канал 26, проходящий через тело втулки под углом и входящий в электродную камеру своей крайней правой направляющей по касательной к внутренней образующей основание большего по диаметру цилиндра; отверстие 25 в направляющем элементе спиралевидной формы 15; поверхность направляющего элемента 15; выход из втулки в объем электродной камеры 29, образованной стенкой цилиндрического электрода 6 и стенкой ионообменной диафрагмы 16; вход в верхнюю втулку 7; поверхность направляющего элемента спиралевидной формы 17; отверстие 24 в направляющем элементе 17; соединительный канал 23, проходящий через тело втулки 7 под углом ; патрубок выхода продуктов электролиза 8. Циркуляционный контур внутренней электродной камеры содержит следующую линию прохода электролита: патрубок входа 4 в нижней втулке 3; соединительный канал 28; проходящий через тело втулки под углом и входящий в электродную камеру своей крайней правой направляющей по касательной к внутренней образующей основание меньшего по диаметру цилиндра; отверстие 27 в направляющем элементе спиралевидной формы 13; поверхность направляющего элемента 13; выход из нижней втулки 3 в объем электродной камеры 30, образованной цилиндрической стенкой ионообменной диафрагмы 16 и стержневым электродом 1; вход в верхнюю втулку 7; поверхность направляющего элемента спиралевидной формы 19; отверстие 22 в направляющем элементе 19; соединительный канал 21, проходящий через тело втулки 7 под углом ; патрубок выхода продуктов электролиза 9. Герметизация электродных камер обеспечивается установкой резиновых прокладок 12, 14, 18, 20, на которые своей торцевой поверхностью опираются ионообменная диафрагма 16 и цилиндрический электрод 6, а также установкой уплотнительного кольца 11, обжимающего стержневой электрод 1.

Исходный раствор поступает в патрубки 4 и 5 нижней втулки 3, где в результате установки направляющих элементов спиралевидной формы 13 и 15 образуется винтовое движение электролитов, которое сохраняется в электродных камерах 30 и 29. После обработки в электродных камерах электрохимически полученные растворы и газы попадают в верхнюю втулку 7, где под действием винтового движения отводятся из соответствующих камер через патрубки 9 и 8.

Данное изобретение может быть использовано для очистки, обеззараживания воды и получения дезинфицирующих, стерилизующих и моющих растворов.

Источники информации

1. Авторское свидетельство РФ N 2051114, кл. С 02 F 1/46, 1995.

2. Заявка Японии N 63-8831, кл. С 02 F 1/46, 1988.

3. Авторское свидетельство РФ N 2042639, кл. С 02 F 1/46, 1995 - прототип.

4. Чугуев Р.Р. Гидравлика. Л.: Энергоиздат, 1982, с. 78. 


ФОРМУЛА ИЗОБРЕТЕНИЯ



Электрохимическая установка, содержащая вертикальные коаксиальные цилиндрический и стержневой электроды, установленные в диэлектрических втулках, диафрагму, коаксиально установленную во втулках между электродами и разделяющей межэлектродное пространство на электродные камеры, отличающаяся тем, что диэлектрические втулки, имеющие внутри сквозное отверстие для установки стержневого электрода, два полых коаксиальных цилиндра для установки диафрагмы и цилиндрического электрода, выполнены с патрубками и соосными с ними соединительными каналами, которые своими крайними правыми направляющими входят в электродные камеры по касательной к внутренним образующим оснований соответствующих цилиндров под углом 0<, оборудованы направляющими элементами спиралевидной формы с отверстием в нижней части, являющимся продолжением соединительного канала, которые образуют винтовое движение в электродных камерах и отводят продукты электролиза из верхних частей электродных камер, отделенных друг от друга ионообменной диафрагмой таким образом, что геометрические размеры электродных камер удовлетворяют соотношениям

0,65 DB/DS K/ln(L) 25,0 DB/DS;

0,6 SS/SB 1,5,

где К межэлектродное расстояние, мм;

L длина рабочей части электродной камеры (расстояние между отверстиями выхода и входа электролита в камеру), мм;

DS внутренний диаметр цилиндрического электрода, мм;

DD внутренний диаметр диафрагмы, мм; DD (0,15 0,8) DS,

DB диаметр стержневого электрода, мм; DB (0,10 0,7) DS,

SS и SB площади поперечного сечения электродных камер соответственно цилиндрического и стержневого электродов, мм2.

2. Установка по п.1, отличающаяся тем, что от резьбы в верхней части до резьбы в нижней части стержневой электрод выполнен с постоянным сечением.

3. Установка по пп.1 и 2, отличающаяся тем, что ионообменная диафрагма и цилиндрический электрод опираются во втулках на резиновые прокладки.

4. Установка по пп.1 3, отличающаяся тем, что угол подъема направляющего элемента спиралевидной формы удовлетворяет соотношению 0<, ширина направляющего элемента спиралевидной формы соответствует ширине электродной камеры, в циркуляционном контуре которой он установлен во втулке.

5. Установка по пп.1 4, отличающаяся тем, что патрубки, соединительные каналы и отверстия в направляющем элементе верхней втулки могут быть смещены относительно патрубков, соединительных каналов и отверстий в направляющем элементе нижней втулки в плане на угол, удовлетворяющий соотношению 0360.

6. Установка по пп.1 5, отличающаяся тем, что во втулках диаметры полых цилиндров, предназначенных для установки диафрагмы и цилиндрического электрода, не меньше наружных диаметров соответственно диафрагмы и цилиндрического электрода.

7. Установка по пп.1 6, отличающаяся тем, что внутренние диаметры соединительных каналов во втулках и отверстий в направляющих элементах спиралевидной формы не превышают ширину электродных камер, для которых они предназначены.

8. Установка по пп.1 7, отличающаяся тем, что соединительные каналы в верхней втулке могут быть выполнены с различным друг от друга углом входа в электродные камеры.




ПРОЧИТАТЬ НУЖНО ВСЕМ !
Судьба пионерских изобретений и научных разработок, которым нет и не будет аналогов на планете еще лет сорок, разве что у инопланетян



Независимый научно технический портал
Воздухо- и водоочистка. Опреснительные установки






СОВЕРШЕННО БЕСПЛАТНО!
Вам нужна ПОЛНАЯ ВЕРСИЯ данного патента? Сообщите об этом администрации портала. В сообщении обязательно укажите ссылку на данную страницу.


ПОИСК ИНФОРМАЦИИ В БАЗЕ ДАННЫХ


Режим поиска:"и" "или"

Инструкция. Ключевые слова в поле ввода разделяются пробелом или запятой. Регистр не имеет значения.

Режим поиска "и" означает, что будут найдены только те страницы, где встречается каждое из ключевых слов. Например, при запросе "очистка воды" будет найдено словосочетание "очистка воды". При использовании режима "или" результатом поиска будут все страницы, где встречается хотя бы одно ключевое слово ("очистка" или "воды").

В любом режиме знак "+" перед ключевым словом означает, что данное ключевое слово должно присутствовать в найденных файлах. Если вы хотите исключить какое-либо слово из поиска, поставьте перед ним знак "-". Например: "+очистка -воды".

Поиск выдает все данные, где встречается введенное Вами слово. Например, при запросе "сток" будут найдены слова "стоков", "стоки" и другие. Восклицательный знак после ключевого слова означает, что будут найдены только слова точно соответствующие запросу "сток!".


Устройства и способы водоочистки | Опреснительные установки. Дистилляторы | Устройства и способы воздухоочистки


Рейтинг@Mail.ru