Устройство для уничтожения галогенорганических и органических веществ сверхкритическим водным окислением

Полезная модель относится к химической промышленности, а именно к устройствам для уничтожения отдельных групп высокотоксичных веществ путем изменения их химической структуры, в частности к устройству для уничтожения галогенорганических и органических веществ сверхкритическим водным окислением и может быть использована для уничтожения галогенорганических и органических веществ, сверхкритическим водным окислением.
Известно устройство для уничтожения веществ сверхкритическим водным окислением, содержащее корпус, реакционную камеру, выполненную с возможностью приема продуктов, необходимых для проведения химических реакций, средство сжатия реакционной смеси, выполненной в виде поршня и размещенное в реакционной камере с возможностью возвратно-поступательного перемещения, средство для подачи продуктов в реакционную камеру, средство для извлечения продуктов химических реакций из реакционной камеры, кривошипно-шатунный узел, сообщенный со средством сжатия (US 6150580 (А), 21.11.2000).
Известно устройство для уничтожения веществ сверхкритическим водным окислением, содержащее корпус, реакционную камеру, выполненную с возможностью приема продуктов, необходимых для проведения химических реакций, средство для подачи продуктов в реакционную камеру, средство для извлечения продуктов химических реакций из реакционной камеры (US 2015321038 (А1), 2015-11-12) (опубликовано, как: СА 2893447 (А1), ЕР 2740529 (А1), ЕР 2928588 (A1), US 9352178 (В2).
Известно устройство для уничтожения веществ сверхкритическим водным окислением, содержащее корпус, реакционную камеру, выполненную с возможностью приема продуктов, необходимых для проведения химических реакций, средство для подачи продуктов в реакционную камеру, средство для извлечения продуктов химических реакций из реакционной камеры, уловитель твердых дисперсных частиц химической реакции (RU 171030 U1, 17.05.2017).
Известно также устройство для уничтожения веществ сверхкритическим водным окислением, содержащее теплоизоляцию, электрический нагреватель, корпус с внешней поверхностью, внутренней поверхностью, трубой, верхним концевым участком и нижним концевым участком, реакционной камерой с центральной областью и периферийной областью, заглушку, крепежные элементы, внутреннюю трубу со стенкой и полостью, нижнюю трубу, уловитель твердых дисперсных частиц, размещенный над нижним концевым участком в реакционной камере с возможностью съема, распылитель реакционной смеси и распылитель окислителя, которые закреплены к верхнему концевому участку корпуса и сообщены с реакционной камерой, труба и реакционная камера ориентированы вертикально, внутренняя труба закреплена к верхнему концевому участку корпуса и частично установлена в реакционной камере с возможностью обеспечения перемещения парогазовой смеси за пределы реакционной камеры, электрический нагреватель сообщен частично с внешней поверхностью корпуса и закреплен к трубе, а теплоизоляция сообщена с электрическим нагревателем, верхним концевым участком, нижним концевым участком и закреплена к последним, при этом электрический нагреватель размещен между трубой и теплоизоляцией (RU 171030 U1, 17.05.2017). Данная полезная модель, как наиболее близкая по совокупности существенных признаков включая назначение, выбирается в качестве наиболее близкого аналога (прототипа) для заявляемой полезной модели.
Техническая проблема:
- известная полезная модель имеет существенный недостаток, который заключаются в том, что конструкция известного устройства не обеспечивает эффективное раздельное удаление, из реакционной камеры, парогазовой смеси и твердых дисперсных частиц, образующихся в результате химических реакций. Это объясняется тем, что область удаления парогазовой смеси выбрана в непосредственной близости от нахождения твердых дисперсных частиц, пребывающих во взвешенном положении, которое предшествует их размещению в уловителе твердых дисперсных частиц, перемещаемых под действием силы тяжести. Указанное обстоятельство приводит к тому, что значимая часть твердых дисперсных частиц смешивается с парогазовой смесью и удаляется совместно. Данный недостаток снижает эффективность раздельного удаления из реакционной камеры парогазовой смеси газообразных продуктов и твердых дисперсных частиц, что приводит к нарушению выбранного технологического цикла работы устройства;
- известная полезная модель имеет существенный недостаток, который заключаются в том, что уловитель твердых дисперсных частиц не имеет средство для принудительного осаждения и уплотнения твердых дисперсных частиц, т.е. известный уловитель твердых дисперсных частиц (далее также уловитель), относится к группе пассивных устройств. Указанный недостаток является существенным и снижает эффективность раздельного удаления из реакционной камеры парогазовой смеси и твердых дисперсных частиц.
Имеющаяся техническая проблема является существенной и требует своего разрешения.
Задача, на решение которой направлена заявленная полезная модель: обеспечить повышение эффективности раздельного удаления из реакционной камеры парогазовой смеси и твердых дисперсных частиц.
Технический результат: повышение эффективности раздельного удаления из реакционной камеры парогазовой смеси и твердых дисперсных частиц.
Технический результат представлен заявителем таким образом, чтобы обеспечить возможность понимания специалистом на основании уровня техники его смыслового содержания.
Заявитель раскрыл задачу, на решение которой направлена заявленная полезная модель, с указанием обеспечиваемого технического результата.
Сущность заявленной полезной модели заключается в том, что в устройстве для уничтожения галогенорганических и органических веществ сверхкритическим водным окислением, содержащем теплоизоляцию, электрический нагреватель, корпус с внешней поверхностью, внутренней поверхностью, трубой, верхним концевым участком, нижним концевым участком, реакционной камерой с центральной областью и периферийной областью, заглушку, крепежные элементы, внутреннюю трубу со стенкой и полостью, нижнюю трубу, уловитель твердых дисперсных частиц, размещенный над нижним концевым участком в реакционной камеры с возможностью съема, распылитель реакционной смеси и распылитель окислителя, которые закреплены к верхнему концевому участку корпуса и сообщены с реакционной камерой, труба и реакционная камера ориентированы вертикально, внутренняя труба закреплена к верхнему концевому участку корпуса и частично установлена в реакционной камере с возможностью обеспечения перемещения парогазовой смеси за пределы реакционной камеры, электрический нагреватель сообщен частично с внешней поверхностью корпуса и закреплен к трубе, а теплоизоляция сообщена с электрическим нагревателем, верхним концевым участком, нижним концевым участком и закреплена к последним, при этом электрический нагреватель размещен между трубой и теплоизоляцией, согласно известному в уровне техники техническому решению, на участке стенки внутренней трубы выполнены сквозные отверстия, при этом участок внутренней трубы, со сквозными отверстиями, размещен в периферийной области реакционной камеры в месте размещения трубы, между верхним концевым участком и нижним концевым участком корпуса и за пределами уловителя твердых дисперсных частиц, а сквозные отверстия выполнены с возможностью обеспечения сообщения периферийной области реакционной камеры с полостью внутренней трубы, при этом заглушка закреплена снизу внутренней трубы с возможностью перекрывания полости, а уловитель твердых дисперсных частиц выполнен в виде пористого элемента, обеспечивающего перемещение парогазовой смеси через толщу пористого элемента, размещение твердых дисперсных частиц продуктов химической реакции на пористом элементе и в его порах.
Сущность заявленной полезной модели выражена совокупностью существенных признаков, достаточной для решения указанной технической проблемы и получения обеспечиваемого полезной моделью технического результата.
Представленные признаки заявленной полезной модели относятся к существенным, т.к. они влияют на возможность решения указанной технической проблемы и получения обеспечиваемого полезной моделью технического результата, то есть находятся в причинно-следственной связи с указанным результатом.
Заявителями полезной модели проведены многочисленные эксперименты, направленные на поиск определенной области в реакционной камере, а также места относительно корпуса, где надлежит осуществлять наиболее эффективное раздельное удаление из реакционной камеры парогазовой смеси.
Проведенные эксперименты показали, что при удалении парогазовой смеси из реакционной камеры в области верхнего концевого участка корпуса, где осуществляется начальная фаза смешения реакционной смеси и окислителя, причем эксперименты проводились, как в периферийной, так и в центральной областях реакционной камеры, происходило также удаление реакционной смеси с парогазовой смесью, что существенно снижало эффективность процесса сверхкритического водного окисления, причем количество реакционной смеси, которое удалялось из реакционной камеры совместно с парогазовой смесью, составило 40 % от общего объема смеси, что недопустимо.
Проведенные эксперименты показали, что при удалении парогазовой смеси из реакционной камеры из области нижнего концевого участка корпуса, где наибольшая концентрация твердых дисперсных частиц и где осуществляется осаждение и частичное их накопление, причем эксперименты проводились, как в периферийной, так и в центральной областях реакционной камеры, происходило также удаление твердых дисперсных частиц с парогазовой смесью, что существенно снижало эффективность процесса раздельного удаления парогазовой смеси, причем количество твердых дисперсных частиц, которое удалялось из реакционной камеры совместно с парогазовой смесью, составило 30 г в одном килограмме смеси, что недопустимо.
Проведенные эксперименты показали, что при удалении парогазовой смеси из центральной области реакционной камеры в месте размещения трубы, между верхним концевым участком и нижним концевым участком корпуса и за пределами уловителя твердых дисперсных частиц, обеспечивается раздельное удаление парогазовой смеси, причем количество реакционной смеси, которое удалялось из реакционной камеры совместно с парогазовой смесью, составило 9 % от общего объема смеси, а количество твердых дисперсных частиц, которое удалялось из реакционной камеры, совместно с парогазовой смесью, составило 16 г в одном килограмме смеси, что также недопустимо.
Проведенные эксперименты показали, что при удалении парогазовой смеси из периферийной области реакционной камеры в месте размещения трубы, между верхним концевым участком и нижним концевым участком корпуса и за пределами уловителя твердых дисперсных частиц, обеспечивается наиболее эффективное раздельное удаление парогазовой смеси, причем количество реакционной смеси, которое удалялось из реакционной камеры совместно с парогазовой смесью, составило 0, 01 % от общего объема смеси, а количество твердых дисперсных частиц, которое удалялось из реакционной камеры, совместно с парогазовой смесью, составило менее 0,5 г в одном килограмме смеси, что является допустимой для данного вида устройств. Заявляемая полезная модель конструктивно обеспечивает удаление парогазовой смеси именно из периферийной области реакционной камеры в месте размещения трубы, между верхним концевым участком и нижним концевым участком корпуса и за пределами уловителя твердых дисперсных частиц, причем известное в уровне техники наиболее близкое техническое решение этого не может обеспечить.
Сущность полезной модели как технического решения выражена в совокупности существенных признаков, необходимой и достаточной для достижения обеспечиваемого полезной моделью технического результата. Именно заявленная совокупность существенных признаков полезной модели, образованная родовым и видовыми признаками, необходима для реализации полезной моделью назначения и достижение технического результата.
Для заявленной полезной модели и выбранного прототипа присущи общие существенные признаки, совокупность которых представлена в ограничительной части формулы полезной модели:
- теплоизоляция;
- электрический нагреватель;
- корпус с внешней поверхностью, внутренней поверхностью, трубой, верхним концевым участком, нижним концевым участком, реакционной камерой с центральной областью и периферийной областью;
- заглушка;
- крепежные элементы;
- внутренняя труба со стенкой и полостью;
- нижняя труба;
- уловитель твердых дисперсных частиц, размещенный над нижним концевым участком в реакционной камере с возможностью съема;
- распылитель реакционной смеси и распылитель окислителя, которые закреплены к верхнему концевому участку корпуса, сообщены с реакционной камерой;
- труба и реакционная камера ориентированы вертикально;
- внутренняя труба закреплена к верхнему концевому участку корпуса и частично установлена в реакционной камере с возможностью обеспечения перемещения парогазовой смеси за пределы реакционной камеры;
- электрический нагреватель сообщен частично с внешней поверхностью корпуса и закреплен к трубе;
- теплоизоляция сообщена с электрическим нагревателем, верхним концевым участком, нижним концевым участком и закреплена к последним;
- электрический нагреватель размещен между трубой и теплоизоляцией.
Заявленная полезная модель отличается от прототипа новыми существенными признаками, совокупность которых представлена в отличительной части формулы полезной модели:
- на участке стенки внутренней трубы выполнены сквозные отверстия;
- участок внутренней трубы, со сквозными отверстиями, размещен в периферийной области реакционной камеры в месте размещения трубы, между верхним концевым участком и нижним концевым участком корпуса и за пределами уловителя твердых дисперсных частиц;
- сквозные отверстия выполнены с возможностью обеспечения сообщения периферийной области реакционной камеры с полостью внутренней трубы;
- заглушка закреплена снизу внутренней трубы с возможностью перекрывания полости;
- уловитель твердых дисперсных частиц выполнен в виде пористого элемента, обеспечивающего перемещение парогазовой смеси через толщу пористого элемента, размещение твердых дисперсных частиц на пористом элементе и в его порах.
По общему правилу, в формулу полезной модели может быть включена только совокупность существенных признаков, которая обеспечивает достижение технического результата и реализацию назначения, а, следовательно, между совокупностью существенных признаков независимого пункта формулы полезной модели и заявленным техническим результатом должна прослеживаться прямая причинно-следственная связь.
Анализ признаков ограничительной части формулы полезной модели на предмет из существенности.
Признак «теплоизоляция» является существенным, представлен на уровне функционального обобщения, т.е. не является существенным конкретная форма его выполнения, а существенным является наличие теплоизоляции, которая обеспечивает теплоизоляцию и проявляет свойство присущее теплоизоляции. Теплоизоляция изолирует корпус с реакционной камерой и электрический нагреватель, образуя барьер для утечки тепловой энергии в окружающую среду. Теплоизоляция оказывает влияние на реализацию назначения, т.к. при определенных условиях, когда имеет место быть большая разница между температурой окружающей среды и температурой в реакционной камерой, может возникнуть проблема для формирования условий сверхкритического водного окисления в реакционной камере, что не позволит устройству достичь требуемого назначения.
Признак «электрический нагреватель» является существенным, представлен на уровне функционального обобщения, т.е. не является существенным конкретная форма его выполнения, а существенным является наличие электрического нагревателя и проявляемое им свойство. Электрический нагреватель преобразует электрическую энергию в тепловую и формирует требуемый тепловой поток, который передается к корпусу, а затем в реакционную камеру, что необходимо для формирования условий сверхкритического водного окисления и для реализации требуемого назначения. Отсутствие нагревателя не позволит устройству достичь требуемого назначения. Электрический нагреватель сообщен с участком корпуса - трубой, что обеспечивает эффективный равномерный нагрев всего корпуса до требуемой температуры, т.к. верхний концевой участок и нижний концевой участок корпуса размещены по обе стороны от трубы.
Признаки «корпус с внешней поверхностью, внутренней поверхностью, трубой, верхним концевым участком и нижним концевым участком, реакционной камерой с центральной областью и периферийной областью» являются существенными, представлены на уровне функционального обобщения, т.е. не является существенным конкретная форма выполнения корпуса и его элементов, а существенным является наличие корпуса с указанными элементами. Корпус с его элементами оказывают влияние на реализацию назначения. Корпус ограничивает реакционную камеру от окружающей среды, обеспечивает поддержание требуемого давления и температуры в замкнутом объеме реакционной камеры, что необходимо для проведения требуемых химических реакций в условиях процесса сверхкритического водного окисления.
Признак «заглушка» является существенным, представлен на уровне функционального обобщения, т.е. не является существенным конкретная форма его выполнения, а существенным является наличие заглушки с присущим заглушке свойством. Заглушка перекрывает вход в полость с нижней стороны внутренней трубы, что оказывает влияние на место удаления парогазовой смеси, а, следовательно, наличие заглушки и место ее закрепления являются существенными признаками, оказывающими свое влияние на достижение технического результата.
Признак «крепежные элементы» является существенным, представлен на уровне функционального обобщения, т.е. не является существенным конкретная форма их выполнения, а существенным является их наличие и присущее им свойство. Крепежные элементы могут быть выполнены в разных их сочетаниях: болт и гайка; болт, шайба и гайка; болт, шайба, гайка и шплинт; винт и гайка; винт, шайба и гайка; винт, шайба, гайка и шплинт; шпилька и гайка; шпилька, шайба и гайка; шпилька, шайба, гайка и шплинт. Крепежные элементы применяются стандартизованные, которые нашли применение в машиностроении и в других отраслях промышленности, т.к. они необходимы для закрепления отдельных деталей устройства, в частности, фланцев между собой для образования сборочной единицы.
Признаки «внутренняя труба со стенкой и полостью» являются существенными, представлены на уровне функционального обобщения, т.е. не является существенным конкретная форма их выполнения, а существенным является их наличие и присущие им свойства. Признаки «стенка» и «полость» являются имманентными, подлежат указанию, т.к. они привлечены для описания сущности заявленной полезной модели. Признак «полость» может быть также выражен с использованием иных терминов, например, «глухое отверстие». Место размещения внутренней трубы в реакционной камере, а также определенное выполнение ее отдельных элементов является существенным, т.к. оказывает влияние на достижение технического результата и решение выявленной проблемы.
Признак «нижняя труба» является существенным, представлен на уровне функционального обобщения, т.е. не является существенным конкретная форма его выполнения, а существенным является его наличие и проявляемое свойство. Нижняя труба необходима для частичного удаления твердых дисперсных части из реакционной камеры, а также для принудительного формирования направления движения части твердых дисперсных частиц сквозь пористый элемент, размещенный над нижней трубой. Нижняя труба содержит, например, резьбовой участок, который условно не показан по причине очевидности, необходимый для соединения с иными системами, отличными от заявляемого устройства, например, с запорным клапаном, краном. Если на мгновение открыть запорный клапан, который соединен с нижней трубой, он условно не показан, то произойдет соединение реакционной камеры с окружающей средой, в результате возникнет разница давлений между реакционной камерой и окружающей средой, а, следовательно, твердые частицы с парогазовой смесью устремятся сквозь толщу пористого элемента в сторону нижней трубы. В результате указанного движения часть твердых дисперсных частиц разместится над пористым элементом, в пористом элементе, а другая часть удалится из реакционной камеры через нижнюю трубу. В результате совершения указанных действий происходит более качественное удаление твердых дисперсных частиц из реакционной камеры.
Признаки «уловитель твердых дисперсных частиц, размещенный над нижним концевым участком в реакционной камере с возможностью съема», являются существенными, представлены в ограничительной части формулы полезной модели на уровне функционального обобщения, а в отличительной ее части «уловитель твердых дисперсных частиц» представлен в конкретном исполнении, оказывающим влияние на достижение технического результата и решение выявленной проблемы. Уловитель твердых дисперсных частиц, для цели фиксации в требуемом положении, сообщен с участком нижней концевой части корпуса, а более конкретно с участком фланца, который размещен в реакционной камере, что не позволяет уловителю твердых дисперсных частиц переместиться в нижний концевой участок корпуса, а, следовательно, уловитель твердых дисперсных частиц находится в реакционной камере над нижней концевой частью корпуса. Уловитель твердых дисперсных частиц находится в месте, где имеется наибольшая концентрация твердых дисперсных частиц, что положительно влияет на эффективность удаления твердых дисперсных частиц из реакционной камеры.
Признаки «распылитель реакционной смеси и распылитель окислителя, которые закреплены к верхнему концевому участку корпуса и сообщены с реакционной камерой» являются существенными, представлены на уровне функционального обобщения, т.е. не является существенным конкретная форма их выполнения, а существенным является их наличие и присущая им функция: распылять. Распылитель реакционной смеси и распылитель окислителя необходимы для подачи в реакционную камеру реакционной смеси и окислителя и их распыления, т.е. указанные элементы устройства необходимы для реализации требуемого назначения. Распыление необходимо для увеличения площади контакта между реакционной смесью и окислителем, что обеспечивает ускорение протекания химических реакций. Распыление осуществляется посредством отверстий, которые выполнены в распылителе реакционной смеси и распылителе окислителя. Распылитель реакционной смеси и распылитель окислителя имеют, например, резьбовые участки, необходимые для их соединения с системами подачи реакционной смеси и окислителя, которые являются иными объектами, отличными от заявленной полезной модели.
Признак «труба и реакционная камера ориентированы вертикально» является существенным, представлен на уровне функционального обобщения. Указанный признак обеспечивает назначение, определяет требуемую работоспособность устройства и достижение заявленного технического результата. Для заявленного типа устройств вертикальная ориентация трубы, как части корпуса, а также реакционной камеры носит обязательный характер.
Признак «внутренняя труба закреплена к верхнему концевому участку корпуса и частично установлена в реакционной камере с возможностью обеспечения перемещения парогазовой смеси за пределы реакционной камеры» является существенным, представлен на уровне функционального обобщения. Указанный признак обеспечивает назначение и достижение заявленного технического результата.
Признак «электрический нагреватель сообщен частично с внешней поверхностью корпуса и закреплен к трубе» является существенным, представлен на уровне функционального обобщения. Указанный признак обеспечивает назначение и обеспечивает работоспособность устройства в условиях процесса сверхкритического водного окисления.
Признак «теплоизоляция сообщена с электрическим нагревателем, верхним концевым участком, нижним концевым участком и закреплена к последним» является существенным, представлен на уровне функционального обобщения. Указанный признак обеспечивает назначение.
Признак «электрический нагреватель размещен между трубой и теплоизоляцией» является существенным, представлен на уровне функционального обобщения. Указанный признак обеспечивает назначение.
Таким образом, совокупность существенных признаков, представленная в ограничительной части формулы полезной модели, оказывает прямое влияние на технический результат, т.е. находится в прямой причинно-следственной связи с техническим результатом, а, следовательно, включение указанной совокупности существенных признаков, в ограничительную часть формулы полезной модели, является правомерным и обоснованным действием.
Анализ признаков отличительной части формулы полезной модели на предмет из существенности.
Признак «на участке стенки внутренней трубы выполнены сквозные отверстия» является существенным, т.к. оказывает влияние на заявленный технический результат, в частности, обеспечивает повышение эффективности раздельного удаления парогазовой смеси продуктов из периферийной области реакционной камеры.
Признак «участок внутренней трубы, со сквозными отверстиями, размещен в периферийной области реакционной камеры в месте размещения трубы, между верхним концевым участком и нижним концевым участком корпуса и за пределами уловителя твердых дисперсных частиц» является существенным, т.к. оказывает влияние на заявленный технический результат, в частности, обеспечивает повышение эффективности раздельного удаления парогазовой смеси продуктов из периферийной области реакционной камеры.
Признак «сквозные отверстия выполнены с возможностью обеспечения сообщения периферийной области реакционной камеры с полостью внутренней трубы» является существенным, т.к. оказывает влияние на заявленный технический результат, в частности обеспечивает требуемое раздельное удаление парогазовой смеси из реакционной камеры.
Признак «заглушка закреплена снизу внутренней трубы с возможностью перекрывания полости» является существенным, т.к. оказывает влияние на заявленный технический результат, в частности, предотвращает удаление парогазовой смеси из той области реакционной камеры, где не может быть достигнуто эффективное раздельное удаление парогазовой смеси.
Признак «уловитель твердых дисперсных частиц выполнен в виде пористого элемента, обеспечивающего перемещение воздуха через толщу пористого элемента, размещение твердых дисперсных частиц на пористом элементе и в его порах» является существенным, т.к. оказывает влияние на заявленный технический результат, в частности, влияет на повышение эффективности раздельного удаления из реакционной камеры парогазовой смеси.
На фиг. 1 - общий вид устройства для уничтожения галогенорганических и органических веществ сверхкритическим водным окислением; на фиг. 2 - сечение А-А фиг. 1; на фиг. 3 - участок внутренней трубы; на фиг. 4 - вид Б на фиг. 3.
Устройство для уничтожения галогенорганических и органических веществ сверхкритическим водным окислением содержит: теплоизоляцию, выполненную в виде трех элементов 1, 7, 10 (см. фиг. 1, 2), фиксаторы 2 с крепежными отверстиями 16, фланцы 3, 4, 12, 13 с крепежными отверстиями, которые позициями не обозначены, распылитель реакционной смеси 5, распылитель окислителя 6, крепежные элементы 8, 9, нижнюю трубу 11, корпус с внешней поверхностью Д, внутренней поверхностью Г, трубой 14, верхним концевым участком, выполненным в виде верхней крышки 17 с фланцем 4, нижним концевым участком, выполненным в виде нижней крышки 24 с фланцем 12, реакционной камерой с центральной областью 22 и периферийной областью 21, электрический нагреватель 15, крепежные отверстия 16, стенку 18 (см. фиг. 3), проводник электрической энергии 19, отверстия сквозные 20 (см. фиг. 3, 4), периферийную область 21, центральную область 22, пористый элемент 23, нижнюю крышку 24, полость 25, заглушку 26.
Теплоизоляция выполнена в виде слоистого элемента на основе кремнеземных волокон, которые представлены, например, на странице сайта http://www.ekowool.ru/assortment1. Теплоизоляция обладает требуемой теплостойкостью. Элемент теплоизоляции 1 обеспечивает сохранение тепловой энергии, которая исходит от электрического нагревателя 15 (см. фиг. 2). Элемент теплоизоляции 7 обеспечивает сохранение тепловой энергии, которая исходит от верхнего концевого участка корпуса, выполненного в виде верхней крышки 17 с фланцем 4. Элемент теплоизоляции 10 обеспечивает сохранение тепловой энергии, которая исходит от нижнего концевого участка корпуса, выполненного в виде нижней крышки 24 с фланцем 12.
К трубе 14 закреплены фиксаторы 2 посредством сварных швов. Фиксаторы 2 выполнены из листа стали и содержат крепежные отверстия 16, необходимые для соединения с сопрягаемыми элементами других устройств. Фланцы 3 и 13 выполнены из коррозионно-стойкого сплава, например, из нержавеющей стали и жестко скреплены к концам трубы 14 посредством сварных швов, выступают за пределы трубы 14 и содержат крепежные отверстия, необходимые для размещения в них участков крепежных элементов 8, 9.
Фланец 4 выполнен из коррозионно-стойкого сплава, например, из нержавеющей стали и жестко закреплен к верхней крышке 17 посредством, например, сварных швов и содержит крепежные отверстия, необходимые для размещения в них участков крепежных элементов 8. Фланцы 3 и 4 скреплены друг с другом крепежными элементами 8 с образованием герметичного и разъемного соединения. Верхняя крышка 17 и фланец 4 образуют верхний концевой участок корпуса. Верхняя крышка 17 выполнена из коррозионно-стойкого сплава, например, из нержавеющей стали и имеет выпуклую форму, которая представлена на фиг. 2.
Распылитель реакционной смеси 5 выполнен в виде патрубка со съемным наконечником с распыляющими отверстиями и закреплен к верхнему концевому участку корпуса 14, в частности, к ее верхней крышке 17. Распылитель реакционной смеси 5 выполнен из коррозионно-стойкого сплава, например, из нержавеющей стали и обеспечивает сообщение реакционной камеры с системой подачи реакционной смеси.
Распылитель окислителя 6 выполнен в виде патрубка со съемным наконечником с распыляющими отверстиями и закреплен к верхнему концевому участку корпуса 14, в частности, к ее верхней крышке 17. Распылитель окислителя 6 выполнен из коррозионно-стойкого сплава, например, из нержавеющей стали и обеспечивает сообщение реакционной камеры с системой подачи окислителя.
Крепежные элементы 8 выполнены в виде, например, стандартизованных болтов и гаек, полученных из нержавеющей стали, например, 12Х18Н10Т, обеспечивающие соединение фланцев 3, 4 между собой. Крепежные элементы 9 выполнены в виде, например, стандартизованных болтов и гаек, полученных из нержавеющей стали и обеспечивают соединение фланцев 12, 13 между собой. Используемые крепежные элементы 8 и 9 могут быть использованы стандартизованные, например, болты, представленные в ГОСТ 7798-70; 7805-70, а также гайки, представленные в ГОСТ 5915-70; 5927-70.
Нижняя труба 11 выполнена из коррозионно-стойкого сплава, например, из нержавеющей стали, жестко закреплена, посредством сварных швов, к нижнему концевому участку корпуса 14, в частности, к его элементу нижней крышке 24, обеспечивает сообщение реакционной камеры с системой удаления твердых дисперсных частиц. Для выполнения нижней трубы 11 используется стандартизованная труба, например, представленная в ГОСТ 9941-81; 9940-81; 19277-73.
Корпус включает в себя внешнюю поверхность Д, внутреннюю поверхность Г, трубу 14, верхний концевой участок и нижний концевой участок, реакционную камеру с центральной областью 22 и периферийной областью 21, при этом верхний концевой участок выполнен в виде верхней крышки 17 с фланцем 4, а нижний концевой участок выполнен в виде нижней крышки 24 с фланцем 12, причем взаимное размещение указанных элементов друг относительно друга показано на фиг. 2.
Труба 14 выполнена из коррозионно-стойкого сплава, например, по ГОСТ 9941-81; 9940-81; 19277-73, к концам которого жестко закреплены фланцы 3,13 с крепежными отверстиями.
Электрический нагреватель 15 выполнен, например, в виде керамического ТЭНа, которые широко известны и представлены на рынке, что подтверждается, например, информацией, указанной на странице сайта https://spb.electro-nagrev.ru/gallery/?SECTION_ID=153&ELEMENT_ID=2044. Электрический нагреватель 15 выполнен из отдельных элементов, секций, которые способны разместится равномерно на участке внешней поверхности Д, находящейся на трубе 14. Электрический нагреватель 15 содержит теплопроводящие керамические элементы, сообщенные с проводником электрической энергии 19, имеющим высокое омическое сопротивление, что обеспечивает преобразование электрической энергии в тепловую, при этом проводник электрической энергии 19 выполнен из нихромовой нити, проволоки. Посредством проводника электрической энергии 19 осуществляется подключение к электрической сети. Электрический нагреватель 15 размещен между трубой 14 элементом теплоизоляции 1, размещенным на трубе 14, как это показано на фиг. 2.
Верхняя крышка 17 и фланец 4, образующие верхний концевой участок корпуса, выполнены из нержавеющей стали, причем верхняя крышка 17 является выпуклой, что подтверждается фиг. 2.
Внутренняя труба выполнена из коррозионно-стойкого сплава, например, из нержавеющей стали и содержит стенку 18 (см. фиг. 2, 3, 4), полость 25, причем в стенке 18 выполнены отверстия сквозные 20, а заглушка 26 жестко закреплена посредством, например, сварных швов, снизу внутренней трубы. Внутренняя труба закреплена к верхнему концевому участку корпуса, в частности, к его верхней крышке 17, а также размещена в периферийной области 21 реакционной камеры. Посредством отверстий сквозных 20 осуществляется сообщение периферийной области 21 реакционной камеры с полостью 25 внутренней трубы. Внутренняя труба обеспечивает сообщение периферийной области 21 реакционной камеры с системой удаления парогазовой смеси из реакционной камеры. Для изготовления внутренней трубы используется стандартизованная труба, например, представленная в ГОСТ 9941-81; 9940-81; 19277-73.
Периферийная область 21 реакционной камеры сообщена с внутренней поверхностью Г и размещена между поверхностью Г и центральной областью 22 реакционной камеры, т.е. под периферийной областью 21 понимается та часть реакционной камеры, которая непосредственно примыкает к внутренней поверхности Г и находится с ней в непосредственной близости. Периферийная область 21 и центральная область 22 в совокупности образуют объем реакционной камеры. Центральная область 22 размещена относительно периферийной области 21 таким образом, что последняя обхватывает центральную область 22 и размещена за ее пределами. Периферийная область 21 и центральная область 22 являются имманентными признаками реакционной камеры, которые используются для характеристики сущности заявленной полезной модели, а, следовательно, подлежат указанию в качестве существенных признаков, характеризующих реакционную камеру.
Пористый элемент 23 выполнен из жаростойкого и коррозионностойкого материала, является сменным, выполнен с возможностью пропускать твердые дисперсные частицы, образующиеся в реакционной камере, с размерами до 300 микрон, на начальном этапе использования пористого элемента 23. Пористый элемент 23, который также может называться фильтроэлемент, фильтровальный элемент, фильтровальная перегородка, пористый фильтр, может быть изготовлен из разных материалов, например, из пористого алюминия, что представлено на странице сайта http://www.compmat.ru/produktsiya/izdeliya-iz-poristogo-alyuminiya/. Пористый элемент 23 имеет степень пористости 45-55% и изготавливается из широко известных пористых порошковых материалов методом формовки с последующим спеканием бронзового, никелевого, титанового, вольфрамового, молибденового порошка, а также порошков нержавеющих сталей, тугоплавких композиций, металлокерамики. Рабочий температурный диапазон составляет от -270 до +1000°С, что подтверждается информацией, представленной на странице сайта http://www.metotech.ru/art_poroshki_7.htm.
Нижняя крышка 24 и фланец 12, образующие нижний концевой участок корпуса, выполнены из коррозионно-стойкого сплава, например, из нержавеющей стали, причем нижняя крышка 24 является вогнутой, что подтверждается фиг. 2.
Полость 25 (см. фиг. 3) представлена в виде имманентного признака внутренней трубы. Заглушка 26 выполнена из коррозионно-стойкого сплава, например, из нержавеющей стали и закреплена снизу внутренней трубы, в частности, к ее стенке 18 посредством сварных швов и обеспечивает перекрывание полости 25 со стороны низа внутренней трубы.
Осуществление полезной модели.
Заявители изготовили «Устройство для уничтожения галогенорганических и органических веществ сверхкритическим водным окислением», которое содержит: теплоизоляцию, выполненную в виде трех элементов 1, 7, 10 (см. фиг. 1, 2), фиксаторы 2 с крепежными отверстиями 16, фланцы 3, 4, 12, 13 с крепежными отверстиями, которые позициями не обозначены, распылитель реакционной смеси 5, распылитель окислителя 6, крепежные элементы 8, 9, нижнюю трубу 11, корпус с внешней поверхностью Д, внутренней поверхностью Г, трубой 14, верхним концевым участком, выполненным в виде верхней крышки 17 с фланцем 4, нижним концевым участком, выполненным в виде нижней крышки 24 с фланцем 12, реакционной камерой с центральной областью 22 и периферийной областью 21, электрический нагреватель 15, крепежные отверстия 16, стенку 18 (см. фиг. 3), проводник электрической энергии 19, отверстия сквозные 20 (см. фиг. 3, 4), периферийную область 21, центральную область 22, пористый элемент 23, нижнюю крышку 24, полость 25, заглушку 26. Указанные элементы разместили друг относительно друг друга, а отдельные элементы скрепили с другими элементами так, как это показано на фиг. 1-4. В результате совершения указанных действий было получено «Устройство для уничтожения галогенорганических и органических веществ сверхкритическим водным окислением». Для сохранения лаконичного стиля изложения и исключения повторов заявитель полагает возможным, в настоящем разделе описания полезной модели, не указывать формы выполнения отдельных элементов устройства, т.к. выше об этом содержатся необходимые сведения.
«Устройство для уничтожения галогенорганических и органических веществ сверхкритическим водным окислением» (далее также устройство) функционирует следующим образом.
Устройство предназначено для уничтожения галогенорганических и органических веществ сверхкритическим водным окислением путем их деструкции. Полученные результаты опытной эксплуатации устройства показали, что устройство обеспечивает полноту деструкции исходных компонентов более 99,99%.
Проведение процесса деструкции в устройстве производится следующим образом.
Для обеспечения требуемой работоспособности устройства и реализацию назначения его устанавливают в рабочее положение, которое показано на фиг. 1, 2. Для создания требуемых условий в реакционной камере со сверхкритическими параметрами, необходимыми для обеспечения протекания процесса сверхкритического водного окисления, предварительно подают в реакционную камеру через, например, распылитель реакционной смеси 5, требуемое количество воды, после чего происходит процесс нагрева корпуса, а далее воды посредством электрического нагревателя 15 с проводниками электрической энергии 19. В результате нагрева воды, она переходит в газообразное состояние, а последующий нагрев пара формирует в реакционной камере условия для протекания процесса сверхкритического водного окисления, а именно: температура в диапазоне 374,2-700°С, а давление в диапазоне 21,8-35 МПа. Следует отметить, что вывод параметров в реакционной камере за пределы указанных диапазонов, в частности, температуры менее 374,2°С и давления менее 21,8 МПа не позволяет сформировать требуемые условия для обеспечения сверхкритического водного окисления, т.е. параметры 374,2°С и 21,8 МПа образуют тот низший порог, когда формируются требуемые условия для обеспечения сверхкритического водного окисления. Дальнейшее повышение температуры выше 374,2 до 700°С, а давления выше 21,8 до 35 МПа не изменяет условия, обеспечивающие сверхкритическое водное окисление, но увеличивает скорость протекания химических реакций. Повышение температуры выше 700°С, а давления выше 35 МПа является неоправданным, т.к. приводит к неоправданным затратам электроэнергии, использованию долее дорогих материалов, а также ведет к повышению материалоемкости устройства в целом, что в совокупности нивелирует эффективность работы устройства. После того, как в реакционной камере созданы требуемые условия, в нее, посредством распылителя реакционной смеси 5, подают предварительно подготовленную смесь, которая представляет собой суспензию, или раствор, или эмульсию вещества, предназначенного для уничтожения, воды и дополнительных реагентов, способствующих протеканию химических реакций, а также одновременно с подачей реакционной смеси подают в реакционную камеру окислитель, посредством распылителя окислителя 6. В качестве окислителя используют широко известные вещества, например, перекись водорода, кислород воздуха и т.д., которые способствуют процессу уничтожения вредных веществ в форме их деструкции.
В ходе протекания химических реакции между исходными компонентами и окислителем, исходные компоненты, например, органические соединения подвергаются окислению с образованием продуктов полной деструкции. Углерод и водород, входящие в состав исходных компонентов переходят в воду и углекислый газ, тогда как гетероатомы переходят в соответствующие оксиды, например, для металлов, а также кислотные остатки, и соответствующие соли. Для деструкции галогенорганических соединений дополнительно в смесь добавляется реагент, например, щелочь, либо соль угольной кислоты для нейтрализации образующихся в ходе окисления галогеноводородных кислот.
Так для полихлорированного бифенила реакция деструкции будет выглядеть следующим образом:
12
10-n
n
2
2
2
2
CHCl+(29-n)HO=12CO+nHCl+(34-2n)HO
При использовании соды, образующаяся кислота подвергается нейтрализации:
2
3
2
3
2
2
2HCl+NaCO=2NaCl+HCO=2NaCl+CO+HO
2
2
Процесс деструкции при сверхкритических параметрах среды в реакционной камере может протекать до нескольких минут. Продукты реакции выводятся из реактора следующим образом: основная часть парогазовой смеси, состоящей из воды (HO) и углекислого газа (CO) выводится посредством внутренней трубы, причем парогазовая смесь через отверстия сквозные 20 поступает в полость 25, а затем выводится за пределы реакционной камеры. Существенным является то, что участок внутренней трубы, со сквозными отверстиями 20, размещен в периферийной области 21 реакционной камеры в месте размещения трубы 14, между верхним концевым участком и нижним концевым участком корпуса и за пределами уловителя твердых дисперсных частиц, что обеспечивает требуемое эффективное удаление парогазовой смеси. Количество отводимой парогазовой смеси регулируется с помощью дросселирующего устройства, соединенного с внутренней трубой, которое не образует заявляемое устройство в качестве полезной модели.
В результате протекания химических реакций также образуются твердые дисперсные частицы, которые не растворимы в тех условиях, которые формируются в реакционной камере, например, соли, оксиды, которые под силой тяжести осаждаются на сменном пористом элементе 23, в порах пористого элемента, а также осаждаются в нижнем концевом участке корпуса, т.е. под пористым элементом 23. Мелкодисперсные частицы, которые переместились через толщу пористого элемента 23, выводятся в виде суспензии посредством нижней трубы, с необходимой для каждого вещества периодичностью и продолжительностью. Устройство может обеспечить процесс деструкции, как в непрерывном, так и циклическом режимах.
По мере закупорки пор пористого элемента 23 твердыми дисперсными частицами его подвергают регенерации, либо замене.
Проведенные многочисленные эксперименты с заявленным устройством, которое было изготовлено с сохранением совокупности существенных признаков, нашедших свое отражение в независимом пункте формулы полезной модели, показали, что устройство реализует назначение и обеспечивает получение заявленного технического результата. Устройство обеспечивает удаление парогазовой смеси из наиболее эффективного места, в частности, из периферийной области реакционной камеры в месте размещения трубы, между верхним концевым участком и нижним концевым участком корпуса и за пределами уловителя твердых дисперсных частиц, тем самым обеспечивается наиболее эффективное раздельное удаление парогазовой смеси, причем количество реакционной смеси, которое удалялось из реакционной камеры совместно с парогазовой смесью, составило менее 0,01% от общего объема смеси, а количество твердых дисперсных частиц, которое удалялось из реакционной камеры, совместно с парогазовой смесью, составило менее 0,5 г в одном килограмме, что является допустимой для данного вида устройств. Удаление парогазовой смеси из других мест реакционной камеры не позволяло достичь указанных показателей, что указывает на то, что найденное место в реакционной камере, для выполнения указанной операции, является существенным обстоятельством, влияющим на достижение технического результата.
Заявляемая полезная модель конструктивно обеспечивает удаление парогазовой смеси именно из периферийной области реакционной камеры в месте размещения трубы, между верхним концевым участком и нижним концевым участком корпуса и за пределами уловителя твердых дисперсных частиц, причем известное в уровне техники наиболее близкое техническое решение этого не может обеспечить.
Вся представленная выше информация позволяет придти к следующим обоснованным выводам.
Заявленная полезная модель является техническим решением, относящимся к устройству, т.к. формула полезной модели содержит совокупность относящихся к устройству существенных признаков, достаточную для решения указанной заявителем технической проблемы и достижения технического результата, обеспечиваемого полезной моделью.
Из приведенного перечня признаков заявляемой полезной модели и решения поставленной задачи наглядно видно, что решение представляет собой новую совокупность существенных признаков, как сочетание известных и новых признаков, обеспечивающих получение нового технического результата, неизвестного на дату подачи настоящей заявки.
Заявляемая полезная модель обеспечивает решение поставленной задачи и получение нового технического результата, который действительно может быть получен при его использовании. Между совокупностью существенных признаков заявляемой полезной модели и достигаемым техническим результатом существует прямая причинно-следственная связь, т.к. каждый из признаков независимого пункта формулы полезной модели необходим, а вместе достаточны для обеспечения получения нового технического результата. Каждый существенный признак полезной модели, нашедший свое выражение в независимом пункте формулы полезной модели, влияет на достижение указанного выше технического результата.
Каждый признак полезной модели, представленный в независимом пункте формулы полезной модели, является существенным, а их совокупность образует совокупность существенных признаков полезной модели, оказывающих влияние на достижение технического результата. Признаки полезной модели, характеризующие взаимное размещение отдельных элементов устройства друг относительно друга, выполнение отдельных элементов устройства определенным образом, являются существенными, т.к. оказывают свое влияние на достижение технического результата и решение технической проблемы.
Заявляемая полезная модель является промышленно применимой, т.к. может быть использована для решения экологических проблем в промышленности, сельском хозяйстве, здравоохранении и других отраслях экономики или в социальной сфере, где используются устройства заявленного вида. Заявляемая полезная модель может быть воспроизведена в том виде, как оно охарактеризовано в независимом пункте формулы полезной модели с использованием известных и доступных материалов, технологий, технологического оборудования и имеющихся навыков работников. В случае осуществления полезной модели действительно возможна реализация указанного выше назначения и получение заявленного технического результата. Для изготовления элементов устройства используют общеизвестные материалы, технологические процессы и оборудование.
Заявляемая полезная модель является новой, т.к. она неизвестна из уровня техники. Не известна из уровня техники совокупность существенных признаков заявляемой полезной модели и их влияние на получение заявляемого технического результата.
Существенные признаки полезной модели носят технический характер, идентифицируемы и охарактеризованы в терминах, которые известны в технике.
Совокупность существенных признаков заявляемой полезной модели, необходима и достаточна для получения заявляемого технического результата. Заявляемая совокупность признаков полезной модели обеспечивает получение неожиданного, сверхсуммарного технического результата, который превосходит технический результат, получаемый от каждого существенного признака в отдельности, применительно к объектам указанного назначения.
Заявленная полезная модель соответствует условиям патентоспособности, предусмотренным абзацем первым пункта 1 статьи 1351 Гражданского кодекса Российской Федерации (далее - Кодекс): является техническим решением, относящимся к устройству, достигается указанный технический результат, существует причинно-следственная связь между признаками заявленной полезной модели и указанным техническим результатом, описание полезной модели содержит обоснование достижения технического результата, обеспечиваемого полезной моделью, полезная модель не противоречит известным законам природы и знаниям современной науки о них.
Заявитель выполнил требования к документах заявки, предусмотренные подпунктами 1-4 пункта 2 статьи 1376 Кодекса. Описание полезной модели раскрывает ее с полнотой, достаточной для осуществления полезной модели специалистом в данной области техники. Содержатся в документах заявки сведения о назначении полезной модели, о техническом результате, обеспечиваемом полезной моделью, раскрыта совокупность существенных признаков, необходимых для достижения указанного заявителем технического результата. Заявителем соблюдены установленные требования к документам заявки, применяемые при раскрытии сущности полезной модели и раскрытии сведений о возможности осуществления полезной модели.
Заявителем соблюдены требования, установленные подпунктом 3 пункта 2 статьи 1376 Кодекса к содержанию формулы полезной модели.
Таким образом, заявленная полезная модель является устройством, соответствует требуемым условиям патентоспособности полезной модели (новизна, промышленная применимость), описание полезной модели раскрывает ее сущность с полнотой, достаточной для осуществления полезной модели специалистом в данной области техники, полезная модель обеспечивает получение заявленного технического результата, решение поставленной задачи.