УСТРОЙСТВО ДЛЯ ОБРАБОТКИ ВОДОСОДЕРЖАЩИХ ЖИДКИХ СРЕД

Полезная модель относится к обработке водосодержащих жидких сред электромагнитным излучением и может найти применение для активации питьевой воды и различных напитков, а также для повышения активности водных растворов веществ, применяемых в различных отраслях промышленности, например, для повышения активности биоцидных препаратов, предназначенных для подавления патогенных микроорганизмов и микроорганизмов, вызывающих деструкцию промышленных объектов.
В настоящее время большое внимание уделяется обработке воды для удаления содержащихся в них механических и биологических загрязнений, а также для изменения физико-химических характеристик жидких сред и регулирования в них растворимости различных веществ.
Известно использование для этих целей электромагнитного излучения с частотой от 1 Гц до 300 ГГц.
Известные устройства для обработки жидких сред отличаются элементами конструкции для формирования высокочастотного электромагнитного излучения и введения последнего в объем обрабатываемой жидкой среды.
Известна обработка проточной воды путем помещения в водопровод плазменных генераторов, формирующих плазменное излучение с частотой, лежащей в интервале от 0,44 МГц до 40,68 МГц, модулированное сигналом радиочастотного диапазона 10 КГц - 34 КГц (например, RU 2272787, 2005.02.10; US 7163664, 2007.01.16). Эти устройства громоздки, требуют стационарной установки и больших энергозатрат.
Известна обработка жидких сред электромагнитным полем частотой 750 Гц - 12.5 КГц, для формирования которого используют электромагнитные системы, включающие источник электрического сигнала
радиочастотного диапазона, подключенный к электрообмотке, расположенной на внешней поверхности сосуда с жидкой средой или вблизи ее (например, WO 2006072125, 2006.07.13). Эти устройства предназначены только для очистки воды от различных механических включений. К тому же они имеют низкий частотный диапазон генерируемого поля, достаточно большие размеры и требуют затрат времени на монтаж. Эти недостатки ограничивают область применения устройств.
Известно устройство, содержащее генератор, подключенный к электродам, погруженным в обрабатываемую воду (US 5326446, 1994.07.04). Схема генератора позволяет одновременно формировать статическое электромагнитное смещение, радиочастотное и низкочастотное электромагнитные поля (до 20 КГц). Генератор содержит повышающий и понижающий трансформаторы и мощный транзистор, подключенный к обмотке повышающего трансформатора, вторичная обмотка которого подключена к первому электроду. Корпус емкости выполнен из стали и выполняет функцию второго электрода. Недостатками этого устройства являются громоздкость, использование высоковольтного оборудования, нецелесообразность его применения для обработки воды в небольших емкостях.
Настоящая полезная модель направлена на разработку устройства для обработки жидких сред в небольших емкостях, которые предварительно заполняют водой или водным раствором веществ со свойствами, соответствующими их назначению.
Известно устройство, применимое для обработки электромагнитным излучением жидких сред в сравнительно небольших емкостях.
Устройство содержит излучатель, помещенный в объем обрабатываемой жидкой среды и подключенный к выходу высокочастотного генератора, формирующему сигнал с широким спектром частот от 1 Гц до 300 ГГц (WO 2004004887, 2004.01.15). Генератор устройства содержит четыре блока, первый из которых предназначен для генерации модулирующего сигнала, который используется во втором блоке для формирования напряжения, подаваемого на вход третьего блока, генерирующего высокочастотный
сигнал. Четвертый блок представляет собой высокочастотный усилитель, который позволяет получить на выходе сигнал мощностью до 20 Вт.
Недостатком этого устройства является сложная схема генератора и сравнительно высокая потребляемая мощность, что ограничивает возможности его использования в качестве малогабаритного портативного устройства для обработки жидких сред. Кроме того, в этом устройстве излучатель незащищен от обрабатываемой среды, следствием чего является невозможность использования одного и того же излучателя для обработки жидких сред, отличающихся назначением (например, пищевой продукт и раствор биоцида), химическим составом, агрессивностью в отношении материала из которого изготовлен излучатель, и т.п.
Технический результат, достигаемый настоящей полезной моделью, заключается в создании малогабаритного портативного низковольтного устройства для обработки различных водосодержащих сред (воды. напитков, растворов), обладающего высокой эффективностью при активации воды и водосодержащих напитков.
Устройство может быть применено для обработки жидких сред, отличающихся назначением, химическим составом, агрессивностью в отношении материала, из которого изготовлены элементы устройства, находящиеся в контакте с жидкостью, и т.п.
3
5
Устройство, как и известное, содержит генератор высокочастотного сигнала, а отличается от известного тем, что генератор высокочастотного сигнала выполнен в виде подключенного к источнику питания, полупроводникового прибора, активный слой которого содержит полупроводниковую структуру на основе соединения АВ, при этом полупроводниковый прибор расположен в корпусе из диэлектрического материала, выполненном в виде стакана, торец которого снабжен буртиком для фиксации искана на горловине емкости с жидкостью
Можно выполнить полупроводниковый прибор в виде диода Ганна или в виде туннельного диода или в виде BARRIT диода или в виде транзистора.
3
5
3
5
В основе полезной модели лежит предложение использовать для обработки жидких сред низкоинтенсивное электромагнитное излучение в диапазоне 30 ГГц - 70 ГГц, которое оказывает активирующее действие на воду и водосодержащие напитки и способствует повышению активности водорастворимых веществ с биологически активными свойствами. Для формирования низкоинтенсивного электромагнитного излучения в вышеприведенном диапазоне предлагается использовать генератор излучения, содержащий полупроводниковый прибор с активным слоем в виде полупроводниковой структуры на основе соединения АВ, к которым относятся, арсенид галлия (GaAs) и фосфид индия (InP). Эти структуры генерируют электромагнитное излучение в активном режиме при подаче не нихрабочего напряжения, а также являются источниками фонового излучения в холодном состоянии (при отключении их от источника напряжения) вследствие преобразования внешнего излучения в собственное, формируемое посредством поляритонного механизма (Е.А.Виноградов, Поляритоны полупроводниковой микрополости, УФН, 2002, т.172, №12, стр.1371). Характеристики фонового излучения определяются дипольно-активными состояниями объема кристалла. Полупроводниковый прибор можно выполнить в виде диода Ганна или в виде туннельного диода или в виде BARRIT диода или в виде транзистора. Для расширения частотного диапазона полупроводниковую структуру можно выполнить, по меньшей мере, с двумя рабочими объемами, при этом рабочие объемы полупроводниковой структуры могут быть выполнены с разными геометрическими размерами и из одного или разных соединений АВ.
Выбор для обработки водосодержащих жидких сред генератора высокочастотного сигнала, формирующего низкоинтенсивное электромагнитное излучения частотой 30 ГГц - 70 ГГц, связан с тем, что электромагнитное излучение этого диапазона резонансно взаимодействует с водой и
3
5
растворами на ее основе. Экспериментально установлено эффективное изменение активности водорастворимых веществ с биологически активными свойствами при облучении их электромагнитным излучением, формируемым приборами на полупроводниковой структуре на основе соединений АВ.
Корпус для излучателя может быть выполнен любой формы: на основе цилиндра, параллелепипеда, конуса и любой другой сложной фигуры. Основное требование к корпусу заключается в выполнении его из диэлектрического материала, прозрачного для электромагнитного излучения. Буртик может быть выполнен заодно с корпусом, при этом целесообразно выполнить его с таким внешним диаметром, чтобы устройство могло быть применимо для обработки жидких сред в емкостях, имеющих различные диаметры поперечного сечения горловин, например, и для бутылок и для банок. Возможен вариант выполнения корпуса с небольшим буртиком, при этом для установки его на горловинах емкостей с жидкостью различного размера необходимо использовать дополнительную пластину большого поперечного сечения с отверстием, в котором устанавливается корпус устройства.
На фиг.1 схематично изображено продольное сечение варианта устройства с выполнением буртика заодно с корпусом.
Устройство содержит цилиндрический корпус 1, в который помещен полупроводниковый прибор 2 с проводом 3, соединяющим прибор 2 с источником питания (на фиг.1 не приведен).
Корпус 1 может быть выполнен из диэлектрического материала, например, из стекла и пластика, используемых для упаковки воды и напитков.
Торец корпуса 1 имеет буртик 4, предназначенный для установки корпуса 1 на горловине емкости 5, которая заполняется жидкой средой до уровня, превышающего уровень расположения полупроводникового прибора 2.
Корпус 1 изолирует прибор 2 от жидкой среды, а возможность легкой замены одного корпуса на другой позволяет использовать прибор 2 для обработки жидких сред, отличающихся назначением, химическим составом обрабатываемой жидкости.
Устройство компактно, рабочее напряжение элементов в устройстве не превышает 15 В, что позволяет использовать его домашних условиях.