ИОНАТОР

Устройство относится к области электрохимической технологии обработки воды с обеззараживанием.
Известен ионатор для обработки воды ионами серебра А.с.1742219 СССР, МКИ C02F 1/46, опубл. 23.06.92, Бюл.23, содержащий источник питания с регулируемым выходным напряжением и электроды с механическим регулятором их положения. Недостатки устройства - отсутствие автоматического контроля за состоянием исходной воды и процессом ее обработки, а также возможности задавать режим обработк йг при сохранении плотности тока между электродами, близкой к оптимальной. Известен автономный ионатор Заявка № 96-108515/25 РФ, МПК C02F 1/46, опубл. 10,09.97, Бюл.25, содержащий источник питания, подключенный через электронную схему к электродам, сигнальное устройство контроля работоспособности и времени работы ионатора, расхода емкости источника питания и массы серебра анода. Недостатки устройства состоят в отсутствии контроля за состоянием исходной воды и электродов, а также в отсутствии возможности изменять требуемую концентрацию серебра при различных объемах обрабатываемой воды.
Известна установка для очистки воды Свидетельство на полезную модель № 9445 РФ, МПК C02F 1/32, 1/46, опубл. 16.03.99, Бюл.З, содержащая источник питания, электролитическую камеру растворения серебра, блок переполюсовки, блок индикации, счетчик времени (таймер), логический блок и блок контроля. В ней в процессе обработки реализован контроль за состоянием исходной воды и электродами электролитической камеры. Эта установка выбрана в качестве прототипа как наиболее близкая по своей технической сущности заявляемому объекту.
МПК C02F 1/46
И О Н А Т О Р
ребра при различных объемах исходной воды и низкая эффективность контроля за состоянием исходной воды и электродов.
Цель предлагаемого решения - расширить возможности регулирования уровня концентрации ионов серебра в широком диапазоне задаваемых объемов обрабатываемой воды с обеспечением повьшенной эффективности контроля за состоянием исходной воды и электродов.
Указанная цель достигается тем, что известное устройство-прототип, содержаш;ее источник тока, электроды, из которых, по крайней мере, анод выполнен из серебра, логический блок, соединенный с таймером, блоком индикации и выходом блока контроля, подключенного входами к электродам, предлагается снабдить задатчиком концентрации, а также ключевым элементом, у которого входы подключены к выходам источника тока, выходы - к электродам и управляюш;ий вход - к выходу логического блока, соединенного своими входами с выходами задатчика концентрации.
Указанная совокупность существенных признаков неизвестна из уровня техники, что позволяет считать данную полезную модель, соответствуюш;ей критерию охраноспособности «новизна,
Кроме того, совокупность указанных признаков - введение задатчика концентрации и ключевого элемента, а также их соединение между собой и с другими блоками ионатора, - дает возможность получить новые результаты (достичь указанной цели), а именно:
-расширить возможности регулирования уровня концентрации ионов серебра в широком диапазоне задаваемых объемов обрабатываемой воды за счет введения задатчика концентрации, позволяюшего устанавливать величины объема (расхода) обрабатываемой воды, расщда серебра и времени обработки,
исходной воды и электродов путем поддержания постоянства амплитуды тока через воду между электродами и исключения влияния тока на контролируемую амплитуду напряжения на электродах при регулировании расхода серебра.
Сущность предлагаемого ионатора поясняет чертеж со схемой, где приняты следующие обозначения: 1 - источник тока, 2 - электроды (из серебра выполнены либо один анод, либо анод и катод), 3 - логический блок, 4 - таймер (счетчик времени), 5 - блок индикации, б - блок контроля, 7 - задатчик концентрации, 8 - ключевой элемент, 9 - задатчик объема (расхода) воды, 10 - задатчик расхода серебра, 11 - электролизер
Ионатор содержит источник тока 1, электроды 2, из которых, по крайней мере, анод выполнен из серебра, логический блок 3, соединенный с таймером 4, блоком индикации 5 и выходом блока контроля б, подключенного входами к электродам 2, задатчик концентрации 7, а также ключевой элемент 8, у которого входы подключены к выходам источника тока 1, выходы - к электродам 2 и управляющий вход - к выходу логического блока 3, соединенного своими входами с выходами задатчика концентрации 7, включающего задатчик объема обрабатываемой воды 9 и задатчик расхода серебра 10, а электроды 2 размещены в электролизере 11. Таймер 4, блок индикации 5, блок контроля б, задатчик концентрации 7, ключевой элемент 8 могут быть выполнены на серийно вьшускаемой элементной базе - полупроводниковых элементах, а логический блок 3 выполнен на базе микросхемы (однокристального микропроцессора) .
Работа ионатора происходит следующим образом. Вода, обрабатываемая ионами серебра (для обеззараживания), находится в электролизере 11 или прерывно проходит сквозь него. Под действием электри кого тока в воду поступают ионы серебра из анод щфторый постепенк© растворяется. Степень обеззаражи Ди воды зависит от
концентрации ионов серебра (от массы серебра, растворившегося под действием тока). Сила тока определяется напряжением на электродах 2 и электрическим сопротивлением воды между ними. Концентрация серебра в воде в соответствии с законом Фарадея зависит от объема обрабатываемой воды, плотности тока и времени обработки. Требуемая концентрация серебра устанавливается задатчиком концентрации 7 (объем обрабатываемой воды - задатчиком объема 9 и количество растворяемого серебра - задатчиком расхода серебра 10) и задается временем обработки и средним .значением тока. Время обработки определяется таймером 4, а максимальная сила тока (амплитуда) выставляется источником тока 1. Среднее значение тока регулируется ключевым элементом 8, работающим с постоянной частотой коммутации, путем изменения времени его включенного состояния в течение периода коммутации, что осуществляет логический блок 3. Таким образом, среднее значение тока между электродами 2 регулируется импульсно с помощью ключевого элемента 8 от максимального значения до нуля при постоянной амплитуде, задаваемой источником тока 1. Например, для получения пониженной концентрации серебра задатчик расхода серебра 10 устанавливается так, чтобы с помощью логического блока 3 обеспечить наименьшее время замкнутого состояния ключевого элемента 8 в течение каждого периода коммутации и снизить среднее значение тока между электродами 2 без уменьшения его амплитуды.
Блок контроля б отслеживает уровень амплитуды напряжения на электродах 2, пропорциональной амплитуде тока. При недопустимом снижении напряжения (снижении сопротивления межэлектродного пространства) на электродах 2 электролизера 11, вызванном либо коротким замыканием электродов 2, либо чрезмерно высокой засоленностью ис ходной воды, включается блок конт{:щ1я б, сигнализируя через логический блок 3 на блоке инцвации 5 о возникновении аварийной ситуации (вода не обеззараживается или не пригодна для потребления в силу избыточной засоленности) . Аналогично происходит срабатывание блока индикации 5 через логический блок 3 от блока контроля б, если напряжение на электродах 2 превьшает верхнее допустимое значение, что бывает либо при плакировании, загрязнении или недопустимом износе электродов, либо при чрезмерно высоком сопротивлении воды (например, дистиллированной, через которую обеспечить требуемый ток не представляется возможным). Такая ситуация также является аварийной, поскольку не обеспечивается требуемая эффективность обеззараживания воды ионами серебра в электролизере 11. При нормальной работе электролизера 11 блок индикации 5 сигнализирует об отсутствии аварийной ситуации, а таймер 4 и логический блок 3 обеспечивают требуемое время обработки воды. Следовательно, эффективность контроля за состоянием исходной воды и электродов 2 зависит от точности определения верхнего и нижнего пределов значений напряжения на электродах 2. Эффективность (точность определения предельных значений напряжения) повышается при отсутствии зависимости этих пределов от величины тока между электродами, среднее значение которого изменяется при регулировании концентрации ионов серебра, а амплитуда - постоянна, что имеет место в предлагаемом ионаторе и отсутствует в прототипе
Таким образом, в предлагаемой устройстве получены более широкие возможности регулирования уровня концентрации ионов серебра с увеличением допустимого диапазона задаваемых объемов обрабатываемой воды. Это достигнуто за счет введения задатчика концентрации, позволяюшего устанавливать величины объема (расхода) обрабатываемой воды, расхода серебра и времени обработки (увеличено число управляемых параметров) , что реализуется путем импульсного регулирования среднего значения тока
и соответствующего изменения времени обработки воды.
Повьшена эффективность контроля за состоянием электродов и исходной воды за счет поддержания постоянного значения амплитуды тока через воду между электродами при регулировании расхода серебра. При этом амплитуда напряжения на электродах, пропорциональная амплитуде тока, зависит только от сопротивленрш (степени засоленности) исходной воды и состояния (степени загрязненности, плакирования и изношенности) электродов, что определяется блоком контроля. Отклонение этого напряжения за пределы допуска (выше и ниже предельно допустимых пределов) считается аварийным и не соответствует требуемому качеству обработки воды. В прототипе непрерывньм режим поддержания тока исключает его изменение, то есть снижается возможность регулирования концентрации серебра (возможна лишь за счет времени обработки), так как в противоположном случае ухудшается качество контроля за состоянием электродов и воды (на напряжение на электродах сказывается изменение регулируемого тока).
Для проверки качества обработки воды создан ионатор, выполненный в соответствии с предложенным решением. При испытании ионатора, в частности, установлено, что достигаемая концентрация серебра при неизменном объеме обрабатываемой воды составляет от 0,5 до 25 мг/л и погрешность ее обеспечения не превышает 3%. В ионаторе обеспечен контроль за состоянием электродов и степенью засоленности обрабатываемой воды во всем диапазоне получаемой концентрации ионов серебра с погрешностью не более 2%.