УСТРОЙСТВО ДЛЯ ЭЛЕКТРОХИМИЧЕСКОЙ ОБРАБОТКИ ВОДЫ И ВОДНЫХ РАСТВОРОВ

Известно устройство для обеззараживания воды, включающее электроизолированный корпус, цилиндрические коаксиально установленные электроды, контактные поверхности которых выполнены в виде гофр, совпадающих относительно друг друга выступами и впадинами (патент РФ №2042640, публ. 1995 г.). Внутри полого анода расположена перфорированная трубка, подводящая пар по радиальным каналам в аноде к его выступам. Переменное сечение кольцевого канала по длине между гофрированными поверхностями электродов способствует образованию переменных электрических полей, губительно воздействующих на жидкость.
Недостатком известного устройства является неравномерный износ поверхности электродов, обусловленный меняющимся расстоянием между поверхностями электродов по длине канала, что снижает надежность работы электродов.
Известно устройство для электрохимической активации воды и водных растворов, включающее коаксиально расположенные положительный и отрицательный электроды, полупроницаемую диафрагму между ними, нижнюю и верхнюю втулки с гидравлическими каналами, стягиваемые резьбовым соединением на концах внутреннего электрода (патент РФ №2251531, публ. 2005 г.). На контактных поверхностях электродов выполнены многопрофильные канавки.
В известном устройстве также имеет место неравномерный износ поверхности электродов, обусловленный меняющимся расстоянием между поверхностями электродов по длине канала.
Известно устройство для электрохимической активации воды и водных растворов, включающее коаксиально расположенные положительный и отрицательный электроды, полупроницаемую диафрагму между ними, нижнюю и верхнюю втулки с гидравлическими каналами, стягиваемые резьбовым соединением на концах внутреннего электрода (патент РФ №2277070, публ. 2006 г.). Установленный вертикально и выполняющий функции корпуса отрицательный электрод имеет форму полого цилиндра с винтовой канавкой на внутренней
поверхности. Положительный электрод в виде стержня имеет винтовую канавку на наружной поверхности. Шаг винтовой канавки на стержне выполнен равным шагу винтовой канавки отрицательно заряженного электрода. При этом разделенные кольцевой диафрагмой выступы винтовой канавки стержня расположены напротив впадин винтовой канавки цилиндрического электрода.
За счет выполнения на аноде и катоде винтовых канавок для ориентированной подачи потоков обрабатываемой жидкости обеспечивается турбулентное движение обрабатываемой жидкости, которое позволяет увеличить площадь контакта молекул воды с катодом и анодом.
В известном устройстве расстояние между контактными поверхностями электродов изменяется по длине канала. Кромки выступов электродов из-за кратчайшего расстояния между ними подвержены наиболее быстрому износу, что снижает надежность работы электродов. Кроме того, срок эксплуатации положительного электрода снижает постоянное механическое растяжение, обусловленное использованием концов электрода для стягивания верхней и нижней втулок.
Наиболее близким по технической сущности к заявляемому является устройство для электрохимической обработки воды и водных растворов по патенту РФ №2142426, публ. 1998 г. Известное устройство включает коаксиально расположенные положительный и отрицательный электроды, керамическую диафрагму, коаксиально размещенную между электродами и разделяющую межэлектродное пространство на электродные камеры. Наружный отрицательный электрод установлен в нижней и верхней диэлектрических втулках, стягиваемых резьбовым соединением на концах внутреннего положительного электрода, выполненного в виде трубки постоянного сечения. В диэлектрических втулках выполнены каналы и патрубки для подвода и отвода обрабатываемой воды в электродные камеры. На внутренней поверхности каждой втулки выполнены два ограничительных уступа. Первый уступ взаимодействует с внешним электродом, второй уступ с кольцевой уплотнительной прокладкой S-образного сечения.
В известном устройстве каждый микрообъем обрабатываемой жидкости взаимодействует с поверхностью электрода на пути, определяемом длиной межэлектродного пространства. Это приводит к неравномерности обработки жидкости и неравномерному износу электрода.
Из-за стягивания втулок резьбовым соединением на концах внутреннего электрода последний находится под нагрузкой постоянного механического растяжения, что сокращает срок его эксплуатации.
Целью полезной модели является повышение КПД за счет равномерности обработки жидкости при одновременном повышении надежности и долговечности электродов.
Устройство для электрохимической обработки воды и водных растворов, включает коаксиально расположенные положительный и отрицательный электроды, ионообменную диафрагму, коаксиально размещенную между электродами и разделяющую межэлектродное пространство на электродные камеры. Наружный электрод установлен в нижней и верхней диэлектрических втулках, стягиваемых резьбовым соединением и содержащих каналы и патрубки для подвода и отвода обрабатываемой жидкости в электродные камеры. Для достижения цели устройство содержит полимерную нить, расположенную по винтовой линии в электродных камерах.
Преимущественно, в устройстве для электрохимической обработки воды и водных растворов внутренний электрод выполнен в виде цилиндра, внутри которого установлен стержень стяжки, соединяющей диэлектрические втулки посредством резьбового соединения.
Преимущественно, для обработки водных растворов с высоким солесодержанием устройство содержит полимерную нить переменного сечения, выполненную, например, в виде соединенных округлых элементов.
Наличие полимерной нити, расположенной по винтовой линии в электродных камерах, способствует участию частиц потока обрабатываемой жидкости в двух движениях: поступательном движении вдоль оси электродов и вращательном вокруг оси электродов. В результате сложения движений двух видов каждый микрообъем обрабатываемой жидкости проходит идентичный путь по винтовой линии и благодаря точечному контакту полимерной трубки с поверхностью электродов практически может взаимодействовать со всей площадью электрода в электродной камере, за счет чего увеличивается равномерность обработки жидкости и равномерность износа электродов. Равномерному износу электродов способствует и сохранение неизменного расстояния между электродами, что повышает их надежность и срок службы.
Соединение верхней и нижней втулок посредством резьбового соединения на концах стержня стяжки, расположенного в канале внутреннего электрода исключает
механическое растяжение внутреннего электрода, что также повышает его надежность и срок службы.
Для предотвращения возникновения газовых карманов при обработке водных растворов с высоким солесодержанием устройство содержит полимерную нить переменного сечения, выполненную, например, в виде соединенных округлых элементов. Прерывистый контакт полимерной нити с поверхностью электрода образует зазоры, через которые пузырьки газа могут перемещаться вдоль поверхности электрода, что предотвращает скопления газов у витков полимерной нити.
Полезная модель поясняется чертежом, на котором изображен продольно-вертикальный разрез устройства для электрохимической обработки воды и водных растворов.
Устройство для электрохимической обработки воды и водных растворов содержит коаксиально расположенные внутренний положительный и наружный отрицательный электроды 1, 2. Ионообменная диафрагма 3, коаксиально размещенная между электродами 1, 2, разделяет межэлектродное пространство на электродные камеры. В электродных камерах по винтовой линии вокруг оси электродов расположена полимерная нить 4. Отрицательный электрод 2 установлен в нижней и верхней диэлектрических втулках 5, 6, в которых выполнены каналы и патрубки для подвода и отвода обрабатываемой воды в электродные камеры.
Внутренний положительный электрод 1 выполнен в виде цилиндра, внутри которого установлен стержень 7 стяжки, соединяющей диэлектрические втулки 5, 6 посредством резьбового соединения. Резьбовое соединение стяжки включает вставленный в отверстие нижней втулки 5 болт 8, в торец которого ввинчен нижний конец стержня 7, и гайку 9 с шайбой 10, установленную на верхнем конце стержня 7, вставленного в отверстие верхней втулки 6. Электрод 1 нижним основанием опирается на втулку 11, установленную на резьбовом конце болта 8.
При работе устройства обрабатываемая жидкость вводится в электродные камеры через патрубки и каналы верхней втулки 5. Прошедшая электролиз жидкость выводится через каналы и патрубки нижней втулки 6.
Для обработки жидкости с высоким солесодержанием используют устройство с полимерной нитью переменного сечения.
Изменением направления намотки полимерной нити и расстояния между витками можно регулировать заданные скорость и направление движения обрабатываемой жидкости и, соответственно, ОВП получаемых анолита и католита.
По сравнению с устройством для обработки воды и водных растворов, содержащим гладкий электрод без намотанной полимерной нити, предложенное устройство позволяет изменять ОВП анолита и католита на 150 единиц в обе стороны, увеличить КПД обработки солевого раствора на 15%, увеличить срок службы покрытия анода на 35%.