ИЗОБРЕТЕНИЕ
Патент Российской Федерации RU2289764

СПОСОБ ОБЕЗЗАРАЖИВАНИЯ ЖИДКОСТИ И ГЕЛИОЭНЕРГЕТИЧЕСКАЯ УСТАНОВКА ДЛЯ ЕГО ОСУЩЕСТВЛЕНИЯ

СПОСОБ ОБЕЗЗАРАЖИВАНИЯ ЖИДКОСТИ
И ГЕЛИОЭНЕРГЕТИЧЕСКАЯ УСТАНОВКА ДЛЯ ЕГО ОСУЩЕСТВЛЕНИЯ

Имя изобретателя: Свиридов Константин Николаевич (RU); Анисимова Светлана Сергеевна (RU); Шадрин Вадим Иванович (RU); Мурашев Владимир Михайлович 
Имя патентообладателя: Государственное унитарное предприятие "НПО Астрофизика"
Адрес для переписки: 125424, Москва, Волоколамское ш., 95, ГУП "НПО Астрофизика"
Дата начала действия патента: 2005.07.01 

Изобретение относится к области гелиоэнергетики и может быть использовано в гелиоустановках специального назначения для обеззараживания питьевой воды. Способ обеззараживания жидкости основан на выделении из принимаемого светового потока солнечной энергии компоненты излучения УФ-диапазона волн и концентрации выделенной компоненты излучения УФ-диапазона волн для ее воздействия на формируемый поток обеззараживаемой жидкости, при этом выделенную компоненту излучения УФ-диапазона волн преобразуют в сходящийся пучок клиновидной формы в направлении его распространения, а поток обеззараживаемой жидкости формируют с поперечным сечением, вытянутым вдоль кромки вершины вышеуказанного пучка клиновидной формы. Гелиоэнергетическая установка для обеззараживания жидкости содержит концентратор излучения УФ-диапазона волн, кювету для прохода потока обеззараживаемой жидкости с прозрачным окном для подачи сконцентрированного излучения на вышеуказанный поток, формирователь параллельного пучка УФ-излучения в виде выпуклого зеркального элемента, смонтированного перед фокальной областью концентратора, и цилиндрическую положительную линзу, установленную за тыльной стороной концентратора, при этом цилиндрическая фокусирующая линза через центральное отверстие, предусмотренное в концентраторе, и формирователь параллельного пучка УФ-излучения оптически сопряжена с отражающей поверхностью концентратора, кювета размещена в области фокальной линии цилиндрической фокусирующей линзы, а ее полость выполнена с поперечным сечением, сужающимся от средней части к периферии. Технический результат при использовании изобретения заключается в упрощении процесса реализации способа обеззараживания жидкости и повышении удобства эксплуатации и обслуживания установки.

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

Предлагаемое изобретение относится к области гелиоэнергетики и может быть использовано в гелиоустановках специального назначения для обеззараживания питьевой воды.

Известны способы обеззараживания жидкости, основанные на формировании потока жидкости с последующим воздействием на него излучением УФ-диапазона волн.

Установки для реализации известных способов содержат камеру для создания потока жидкости и источники УФ-излучения в виде импульсных ламп, см., например, а.с. СССР №276813, МПК C 02 F 3/00, а.с. СССР №981238, МПК C 02 F 1/32.

Недостатком приведенных технических решений является отсутствие автономности в связи с необходимостью наличия внешних источников питания для накачки импульсных ламп, формирующих поток УФ-излучения.

Наиболее близким техническим решением (прототипом) к предлагаемому изобретению является способ обеззараживания жидкости, основанный на выделении из принимаемого светового потока солнечной энергии компоненты излучения УФ-диапазона волн и концентрации выделенной компоненты излучения УФ-диапазона волн для ее воздействия на формируемый поток обеззараживаемой жидкости, см. научно-технический межотраслевой журнал «Интеграл», №2 (22), март-апрель 2005 г., стр.9-12, фото 9 (заявка №2004105121 от 25.02.2004 г., МПК F 24 J 2/14, 2/18, положительное решение о выдаче патента от 1.03.2005 г.).

Гелиоэнергетическая установка для обеззараживания жидкости содержит концентратор излучения УФ-диапазона волн и кювету для прохода потока обеззараживаемой жидкости с прозрачным окном для подачи сконцентрированного излучения на вышеуказанный поток.

Недостатком данного технического решения является повышенная сложность реализации, связанная с конструктивными особенностями установки, и неудобство в обслуживании и эксплуатации, обусловленные расположением основных функциональных узлов перед отражающей поверхностью концентратора УФ-излучения.

Технический результат от использования предлагаемого технического решения заключается в упрощении процесса реализации предлагаемого способа и обеспечении удобства эксплуатации и обслуживания установки.

В соответствии с предлагаемым изобретением указанный технический результат достигается тем, что в способе обеззараживания жидкости, основанном на выделении из принимаемого светового потока солнечной энергии компоненты излучения УФ-диапазона волн и концентрации выделенной компоненты излучения УФ-диапазона волн для ее воздействия на формируемый поток обеззараживаемой жидкости, выделенную компоненту излучения УФ-диапазона волн преобразуют в сходящийся пучок клиновидной формы в направлении его распространения, а поток обеззараживаемой жидкости формируют с поперечным сечением, вытянутым вдоль кромки вершины вышеуказанного пучка клиновидной формы.

Гелиоэнергетическая установка для обеззараживания жидкости, содержащая концентратор излучения УФ-диапазона волн и кювету для прохода потока обеззараживаемой жидкости с прозрачным окном для подачи сконцентрированного излучения на вышеуказанный поток, дополнительно содержит формирователь параллельного пучка УФ-излучения в виде выпуклого зеркального элемента, смонтированного в фокальной области концентратора, и цилиндрическую положительную линзу, установленную за тыльной стороной концентратора, при этом цилиндрическая фокусирующая линза через центральное отверстие, предусмотренное в концентраторе, и формирователь параллельного пучка УФ-излучения оптически сопряжена с отражающей поверхностью концентратора, кювета размещена в области фокальной линии цилиндрической фокусирующей линзы, а ее полость выполнена с поперечным сечением, сужающимся от средней части к периферии.

СПОСОБ ОБЕЗЗАРАЖИВАНИЯ ЖИДКОСТИ И ГЕЛИОЭНЕРГЕТИЧЕСКАЯ УСТАНОВКА ДЛЯ ЕГО ОСУЩЕСТВЛЕНИЯ

На фиг.1 представлена схема гелиоэнергетической установки для реализации предлагаемого способа, на фиг.2 - то же, вид - А на фиг.1 в увеличенном масштабе.

Установка включает в себя концентратор 1 излучения УФ-диапазона волн, выполненный, например, на базе параболического зеркала с многослойным интерференционным покрытием рабочей поверхности, формирователь параллельного пучка УФ-излучения в виде выпуклого зеркала 2, смонтированный в фокальной области (перед фокусом) концентратора 1, цилиндрическую положительную линзу 3, установленную за тыльной стороной концентратора 1 напротив его центрального отверстия 4, и кювету 5 с прозрачным окном 6, размещенную в области фокальной линии линзы 3. Поперечное сечение полости кюветы 5 для обеспечения одинаковой степени облучения обеззараживаемой жидкости 7 выполнено сужающимся от его средней части к периферии (см. фиг.2, кривая 8).

Реализация предлагаемого способа согласно приведенной схеме осуществляется следующим образом.

При работе установки осуществляют ориентацию концентратора 1 в направлении удаленного источника электромагнитной энергии, например Солнца (см. фиг.1). Поток солнечной энергии при отражении от рабочей поверхности концентратора 1 селектируется, и его часть в виде компоненты излучения УФ-диапазона волн подается на зеркало 2, для формирования параллельного пучка Уф-излучения круглого сечения (см. поз.9 на фиг.1). Параллельный пучок Уф-излучения проходит через центральное отверстие 4 концентратора 1 и с помощью цилиндрической положительной линзы 3 преобразуется в сходящийся пучок 10 клиновидной формы в направлении его распространения.

Пучок 10 через прозрачное окно 6 кюветы 5, расположенной в области фокальной линии линзы 3, подают на поток обеззараживаемой жидкости 7, который формируют вытянутым в поперечном сечении вдоль кромки вершины клиновидного пучка 10. Ввиду неравномерности распределения плотности Уф-излучения по поперечному сечению пучка 10 (кривая 1 на фиг.2), с целью получения одинаковой дозы облучения, получаемой обеззараживаемой жидкостью 7 по всему поперечному сечению ее потока, полость кюветы 5 для прохода жидкости 7 в поперечном сечении выполнена сужающейся от ее средней части к периферии (кривая 8 на фиг.2).

Подачу жидкости 7 в кювету 5 для ее обеззараживания осуществляют с помощью гидронасоса или самотеком из емкости, расположенной выше уровня кюветы 5 (в графических материалах условно не показано). При проходе через полость кюветы 5 жидкости 7, за счет воздействия на последнюю УФ-излучения высокой плотности, осуществляется бактерицидное воздействие, обеспечивающее высокую степень обеззараживания жидкости 7. После процесса обеззараживания жидкость 7 подают в емкость для ее сбора (в графических материалах условно не показано).

Из вышеприведенного следует, что предложенное техническое решение имеет преимущества по сравнению с известным, за счет расположения основных функциональных узлов за тыльной стороной концентратора упрощается процесс реализации и повышается удобство обслуживания и эксплуатации изделия.

Следовательно, предложенное техническое решение при использовании дает технический результат, заключающийся в упрощении процесса реализации способа и повышении удобства эксплуатации и обслуживания изделия.

По материалам заявки на предприятии в настоящее время изготовлен макетный образец установки, который при испытаниях подтвердил достижение вышеуказанного технического результата.

ФОРМУЛА ИЗОБРЕТЕНИЯ

1. Способ обеззараживания жидкости, основанный на выделении из принимаемого светового потока солнечной энергии компоненты излучения УФ-диапазона волн и концентрации выделенной компоненты излучения УФ-диапазона волн для ее воздействия на формируемый поток обеззараживаемой жидкости, отличающийся тем, что выделенную компоненту излучения УФ-диапазона волн преобразуют в сходящийся пучок клиновидной формы в направлении его распространения, а поток обеззараживаемой жидкости формируют с поперечным сечением, вытянутым вдоль кромки вершины вышеуказанного пучка клиновидной формы.

2. Гелиоэнергетическая установка для обеззараживания жидкости, содержащая концентратор излучения УФ-диапазона волн и кювету для прохода потока обеззараживаемой жидкости с прозрачным окном для подачи сконцентрированного излучения на вышеуказанный поток, отличающаяся тем, что она дополнительно содержит формирователь параллельного пучка УФ-излучения в виде выпуклого зеркального элемента, смонтированного в фокальной области концентраторами цилиндрическую положительную линзу, установленную за тыльной стороной концентратора, при этом цилиндрическая фокусирующая линза через центральное отверстие, предусмотренное в концентраторе, и формирователь параллельного пучка УФ-излучения оптически сопряжена с отражающей поверхностью концентратора, кювета размещена в области фокальной линии цилиндрической фокусирующей линзы, а ее полость выполнена с поперечным сечением, сужающимся от средней части к периферии.

Версия для печати
Дата публикации 25.02.2007гг


вверх