ВИБРОАКУСТИЧЕСКИЙ АКТИВАТОР ВОДЫ

Предлагаемое устройство относится к области ультразвуковой обработки жидкости и может быть применено для ультразвуковой обработки воды, используемой при изготовлении строительных материалов, в частности при насосной подаче воды из водоема или резервуара.
В различных технологических процессах применяется ультразвуковая активация воды для придания ей особых свойств. Так, затворение водой, обработанной ультразвуком, позволяет значительно повысить прочность цементного камня (Бердов Г.И., Камха М.А., Парубов А.Г., Соболев И.М. Влияние ультразвуковой активации воды на гидратацию и твердение цемента и трехкальциевого алюмината.//Изв. вузов. Строительство и архитектура. - 1991. - №8. - С.53-56).
Этот эффект объясняется возникновением кавитаций под действием ультразвука. Для активации жидкости используют различного типа вибраторы или вводят в жидкость источники акустических волн.
Наиболее простыми и Эффективными являются гидродинамические активаторы, представляющие собой сопла, в которые предполагается подача жидкости электрическим насосом (Справочник по технической акустике: Пер. с нем./Под ред. М.Хекла и X.А.Мюллера. - Л.: Судостроение, 1980. - С.184-188.). Жидкость насосом подается в сопло, находящееся в емкости с жидкостью. С помощью этих активаторов получены ярко выраженные частоты ультразвука, причем самый интенсивный кавитационный шум возникает, как правило, в узкой области.
Наиболее мощные кавитационные эффекты можно получить при пропускании через сопло пульсирующего потока. Этого можно добиться с помощью устройства, характерной особенностью которого являются вращающиеся детали (шнеки), периодически перекрывающие каналы сопла, что вызывает пульсации потока и приводит к суммарному увеличению эффективности кавитационных процессов. Такой кавитатор опубликован в журнале "Строительные материалы, оборудование, технологии XXI века" №2 - 99, С.34-35. Он содержит корпус, внутри которого размещена втулка типа трубки Вентури. Центральное отверстие выходит в зону кавитации. Со стороны входа потока размещен шнек, вращающийся за счет потока жидкости, и циклично перекрывающий дополнительные каналы-пазы, которые выходят в зону кавитации. Рассматриваемый кавитатор работает следующим образом. При принудительной подаче насосом жидкости в сопло за его выходным отверстием, вследствие перепада давления, создается зона развитой кавитации, которая резко усиливается циклическим срывом в эту зону кавитирующей жидкости из отверстий, поочередно перекывющихся шнеком. К недостаткам данной конструкции следует отнести сложность, наличие трущихся частей и за счет этого снижение надежности.
Наиболее близкой к заявляемой полезной модели является установка для активации воды по авторскому свидетельству СССР на изобретение №1303559 МПК 4 С 02 F 1/48 1/36, опубл. 15.04.87, Бюл. №14. Эта установка используется для активации природных вод и содержит насос, который соединен всасывающим трубопроводом (патрубком) с источником воды и напорным трубопроводом со сбросной линией (трубопроводом для отвода активируемой воды), устройство для активации воды, размещенное на напорном трубопроводе, регулятор газового состава воды, подводимый в воду патрубок, сбросной патрубок и воздушный эжектор. Кроме этого установка содержит накопительную емкость (емкость для активации
воды), которая соединена с всасывающим трубопроводом насоса, образуя замкнутый контур. В качестве устройства для активации воды использован гидродинамический излучатель ультразвука или магнитные аппараты. Установка действует поэтапно, циркуляционная активация на первом этапе воды, периодически изменяет газовый состав. На втором этапе после достижения необходимого состава значения показателя Кларка вода из накопительной емкости подается насосом в сбросную линию
Эта установка позволяет периодически изменяя газовый состав воды и циркуляционно активируя ее добиться необходимых показателей. Недостатками установки является сложность конструкции, т.к. кроме гидродинамического излучателя с баком, она содержит регулятор газового состава с двумя регуляторами напора, эжектором и распылителем. Сложность обслуживания заключается в необходимости регулирования процессов с помощью большого количества устройств в установке, что снижает надежность работы.
Задачей предлагаемой полезной модели является увеличение эффекта активации жидкости при одновременном упрощений конструкций и повышении надежности работы.
Задача решена следующим образом. Виброакустический активатор аналогично известному устройству, принятому за прототип, содержит насос со всасывающим патрубком и напорным трубопроводом, гидродинамический излучатель ультразвука, установленный на напорном трубопроводе, бак для активируемой воды и трубопровод для отвода активируемой воды. но согласно заявляемой полезной модели в отличие от прототипа он дополнительно содержит плавающее средство, например, в виде понтона, и размещенный на нем кожух с крышкой, края которого опираются на плавающее средство (понтон), а насос установлен внутри кожуха и с помощью гибкой подвески подвешен на крышке. При этом в плавающем средстве выполнено отверстие для подвода исходной воды, а
гидродинамический излучатель ультразвука погружен в бак для активируемой воды, который непосредственно соединен с трубопроводом для активируемой воды, причем насос выполнен вибрационным. Благодаря вибрационному воздействию корпуса насоса на жидкость около его стенок возникает кавитация жидкости, и таким образом происходит 1-й этап вибрационной кавитации жидкости. При этом кожух исключает потерю (отток) активируемой жидкости от насоса. Вторым положительным свойством вибронасоса является его подача со значительными пульсациями потока жидкости. Поэтому предварительно виброактивированная в кожухе жидкость подается в гидродинамический излучатель, в качестве которого может быть использовано сопло, в пульсирующем режиме. Что увеличивает эффект ультразвуковой активации при выходе из сопла, что в целом упрощает конструкцию активатора и повышает его надежность работы.
На чертеже изображен общий вид виброакустического активатора воды.
Он состоит из кожуха 1 с крышкой 2, помешенного в него на гибкой подвеске 3 вибронасоса 4 с напорным трубопроводом 5, и гидродинамического излучателя, выполненного в виде сопла 6, помещенного в бак для активируемой воды 7 с трубопроводом для отвода активируемой воды 8. Кожух 1 находится на плаву при помощи поплавка или понтона 9 и снабжен впускным отверстием 10.
Устройство работает следующим образом. Включается вибрационный насос 4. Он обеспечивает нагнетание (перемещение) жидкости в процессе возвратно-поступательного движения рабочего органа (клапана-поршня), приводимого в действие механическим (электрическим) вибровозбудителем. Рабочий орган серийно выпускаемых вибронасосов совершает колебания с частотой 50 или 100 Гц. Колебание клапана-поршня приводит к значительной вибраций корпуса насоса, что
обеспечивает его нормальную работу, причем интенсивность вибрации значительно превосходит интенсивность центробежных насосов. Благодаря вибрационному воздействию корпуса насоса на жидкость около ере стенок возникает кавитация жидкости, и таким образом происходит 1-й этап вибрационной кавитации жидкости, поступающей через отверстие 10. При этом кожух исключает потерю (отток) активируемой жидкости от насоса 4.
Вторым положительным свойством вибронасоса является его подача со значительными пульсациями потока жидкости. Поэтому предварительно виброактивированная в кожухе жидкость подается в сопло 6 в пульсирующем режиме, что увеличивает эффект ультразвуковой активации при выходе из сопла 8. Причем, по сравнению с аналогом, исключаются вращающиеся детали, обеспечивающие пульсацию потока, что в целом упрощает конструкцию активатора и повышает его надежность работы. А в сравнении с прототипом исключаются наличие регулятора газового состава с двумя регуляторами напора, эжектором, распылителем и большим количеством регулирующих устройств, что тоже упрощает конструкцию.