РЕАКТОР ДЛЯ ЭЛЕКТРОХИМИЧЕСКОЙ ОБРАБОТКИ ЖИДКОСТИ

1. Отрасль техники, к которой относится полезная модель
Полезная модель относится к области электрохимических технологий, использующих электрохимическую обработку жидкости, в том числе воды и водных растворов для изменения их физико-химических свойств и может быть использовано в различных областях техники, как для получения продуктов непосредственно с использованием электролиза, так и для подготовки к использованию воды и водных растворов.
2. Уровень техники
Наиболее близким по технической сущности и достигаемому результату является реактор для электрохимической обработки жидкости, который содержит четное количество диафрагменных электрохимических модульных ячеек, соединенных с коллекторами для подвода и отвода обрабатываемой жидкости, каждый коллектор включает однотипные коллекторные секции из диэлектрического материала, а каждая секция выполнена в виде двух взаимопроникающих отрезков цилиндров с большим и меньшим наружным и внутренним диаметрами, внутренние полости которых сообщаются, причем оси цилиндров перпендикулярны, но не пересекаются, отверстия в торцах цилиндра меньшего диаметра выполнены в виде гнезд для закрепления штуцеров электрохимических ячеек, секции взаимодействуют друг с другом, образуя
ниппельные соединения, предусмотрены приспособления для фиксации секций между собой (RU №2153474, кл. С02F 1/461, 27.07.2000 г.).
Недостатком известного решения является то, что потоки жидкости поступают из диафрагменных электрохимических ячеек встречно, что резко повышает коэффициент гидравлического сопротивления в устройстве, кроме того в коллекторах скапливаются газы, образующиеся в электрохимических ячейках, как при электролизе, так и при активном перемешивании сред, и создающие газовые пробки, которые нарушают стабильность работы как отдельной электрохимической ячейки, так и всего реактора.
3. Раскрытие полезной модели
Техническим результатом, достигаемым при использовании настоящей полезной модели, является снижение гидравлического сопротивления в электрохимических ячейках и стабилизация работы как отдельной ячейки, так и всего реактора.
Указанный технический результат достигается за счет того, что в реакторе для электрохимической обработки жидкости, содержащем кратное двум количество электрохимических ячеек, выполненных из вертикальных цилиндрических, коаксиально установленных внешнего и внутреннего электродов и керамической диафрагмы, размещенной между электродами и разделяющей межэлектродное пространство на электродные камеры, нижний и верхний узлы установки и крепления электродов и диафрагмы выполнены с возможностью подвода и отвода жидкости, электродные камеры соединены между собой через коллекторные секции, выполненные из диэлектрического материала, и каждая секция выполнена в виде трех полых цилиндров разных диаметров, полости которых сообщаются между собой, причем ось большого цилиндра перпендикулярна не пересекающимся с ней параллельным между собой осям малых цилиндров, полости которых расположены по касательной к цилиндру большего диаметра, и оси малых цилиндров находятся одна от другой на расстоянии, превышающем величину наименьшего внутреннего диаметра
малого цилиндра, внутренняя и внешняя поверхности большого цилиндра выполнены коническими так, чтобы при их соединении они входили друг в друга без зазора.
На внутренней поверхности большого цилиндра имеются выступы, расположенные по спирали таким образом, чтобы жидкость, поступающая из малых цилиндров в большой, направлялась в одну сторону.
На внутренней поверхности большого цилиндра имеются канавки, расположенные по спирали таким образом, чтобы жидкость, поступающая из малых цилиндров в большой, направлялась канавками в одну сторону.
Малые цилиндры выполнены таким образом, что диаметр их входных отверстий равен 1,14d, где d - внешний диаметр штуцера электрохимической ячейки, а диаметр выходных отверстий выполнен из условия обеспечения беспрепятственного прохождения жидкости из электрохимической ячейки во внутреннюю полость большого цилиндра.
Уплотнение в коллекторе для присоединения штуцера электрохимической ячейки выполнено в виде отрезка эластичной трубки, которая имеет внешний диаметр, равный внутреннему большему диаметру малого цилиндра коллектора.
В верхней части большого цилиндра имеется штуцер для отвода электролизных газов.
Большой цилиндр коллекторной секции выполнен в виде двух отрезков разного диаметра, входящих один в другой без зазора.
4. Краткое описание чертежей.
На фиг.1 представлен реактор в сборе и его разрез.
На фиг.2 и 4 представлены варианты коллекторных секций реактора и их разрезы.
На фиг 3 и 5 представлены соединения двух коллекторных секций в разрезе.
Реактор содержит (фиг.1) две пары проточных электрохимических ячеек, каждая из которых состоит из внутреннего электрода 1, верхней 2 и нижней 3 диэлектрических втулок, диафрагмы 4, внешнего электрода 5, коммуникации в
виде трубопроводов, снабженных штуцером 6 для подачи жидкости, уплотнительными трубками 7, и штуцером 8 для отвода жидкости из электродных камер, причем верхняя втулка 2 выполнена с возможностью поворота на 360°. Штуцер 9 служит для отвода электролизных газов, а выступы 10 на внутренней поверхности цилиндра служат в качестве направляющих потока жидкости. Штуцера 6 и 8 соединены с коллекторными секциями 11 и 12, в которые вставлены уплотнительные трубки 7, позволяющие не только надежно герметизировать соединение, но и при необходимости провести быстрый демонтаж электрохимической ячейки.
Коллекторные секции 11 и 12 выполнены в виде (фиг.2) трех отрезков полых цилиндров разных размеров: двух малых 13, 14 и одного большого 15. Отрезки цилиндров 13, 14, 15 выполнены с большими и меньшими наружными и внутренними диаметрами. Полости большого 15 и малых 13, 14 цилиндров сообщаются, причем ось большого цилиндра 15 перпендикулярна осям малых цилиндров 13 и 14, а ось цилиндра 13 параллельна оси цилиндра 14 и находится с ней в одной плоскости. Полости цилиндров 13 и 14 расположены по касательной к полости поперечного сечения цилиндра 15. Оси цилиндров 13 и 14 находятся на расстоянии L друг относительно друга. Отверстия в торцах цилиндров 13 и 14 выполнены для крепления штуцеров 6 и 8. На внутренней поверхности цилиндра 15 по ходу движения жидкости из цилиндров 13 и 14 имеются выступы или канавки 10, расположенные по спирали (фиг.3) таким образом, что жидкость, поступающая из цилиндров 13 и 14, направляется в одну сторону. Внутренняя и внешняя поверхность цилиндра 15 выполнены таким образом, чтобы одна коллекторная секция входила в другую без зазора (фиг.3). Герметичность между секциями может достигаться склеиванием или сваркой.
Коллекторные секции могут быть выполнены в виде (фиг.4) трех отрезков цилиндров, один из которых (16) - меньшего, а два других: (17) и (18) - большого диаметра. Полости цилиндров 16 и 18 сообщаются, причем ось цилиндра 18 перпендикулярна оси цилиндра 16 и эти оси не пересекаются. Внутренняя полость цилиндра 16 расположена по касательной к внутренней
полости цилиндра 18. Цилиндры большего диаметра 17 и 18 входят один в другой без зазора (фиг.5). При соединении коллекторных секций образуется полость 19, в которой собираются электролизные газы, для отвода которых и служит штуцер 9.
Реактор работает следующим образом. Обрабатываемая жидкость подается в одну или две коллекторные секции, из которых она поступает в межэлектродное пространство электрохимических ячеек, где происходит электролиз и разделение с помощью пористой диафрагмы обработанной жидкости на анолит и католит. С выходов электрохимических ячеек продукты электролиза поступают в две коллекторные секции, где происходит при необходимости удаление электролизных газов. Реактор позволяет снизить внутреннее сопротивление в гидравлической системе и более равномерно распределить жидкость по электрохимическим ячейкам.
Данная полезная модель имеет более простую конструкцию по сравнению с аналогами и позволяет быстро и просто производить сборку и при необходимости замену электрохимических ячеек, что особенно важно с учетом частых профилактических процедур, вызванных технологическим налипанием наносов на рабочие поверхности устройств, имеющих малые зазоры. Кроме того, в процессе электролиза возможно удаление электролизных газов, что расширяет функциональные возможности реактора.