Устройство для получения жидкого гуминового препарата

Настоящее техническое решение относится к оборудованию для получения жидкого гуминового удобрения и может быть применено, в частности, при разбавлении гуматов в воде перед использованием в качестве биоактивного растениеводческого препарата.
st
nd
Информация о природе и свойствах препаратов, содержащих гуминовые кислоты, их способность связывать тяжелые металлы сорбировать и ускорять разложение органических экотоксикантов, обеззараживать промышленные и буровые шламы, восстанавливать плодородие деградированных почв широко отражена в ряде источников специальной литературы (Попов А.И. Гуминовые вещества: свойства, строение, образование. СПб.: Изд-во С.-Петерб. ун-та, 2004. - 248 с. Bleam W.. Soil and Environmental Chemistry 1 Edition, 2011, (496 p.); 2 Edition, 2017 (568 p.) др.).
Эти препараты, получаемые в основном из бурых углей различными способами (Абдыгалимова С.Ш. Инновационный патент №20689, 2009; Проселков Н.В. и др. RU №2473527; Жуков Н.А., и др. Журн. Химия твердого тела, 6, 1970, с. 16-21), характеризуются, как правило, высокой вязкостью.
Известен и метод получения жидкого препарата гуминовых кислот экстрагированием гуминовой кислоты из углей раствором едкого натра, отличающийся, однако, низкой производительностью (Гирина Л.В. и др. Журн. Химия твердого тела, 1985, 6, с. 59-65).
Высоковязкие высококонцентрированные препараты гуматов удобны для хранения и транспортировки, но требуют разбавления водой перед применением в растениеводстве для равномерного распределения на поверхности почвы.
Из существующего уровня техники известно множество различных устройств, реализующих процесс смешивания.
Известен способ, реализуемый с применением универсального гидродинамического гомогенизирующего диспергатора для диспергирования и перемешивания потоков жидкофазных сред, однако устройство реализации способа (Изотов А.В., Кожаринов В.М., Деринг С.Н. Универсальный гидродинамический гомогенизирующий диспергатор. Патент РФ №2248251, 2005 г.), «содержащее последовательно установленные средства обеспечения ультразвуковой обработки потока, каждое из которых выполнено в виде излучателя с серповидными лопатками, имеющими форму части Архимедовой спирали и состыкованными с цилиндрическим распределителем, с возможностью образования вихревой камеры», конструктивно весьма сложное и дорогостоящее в производстве.
Известен способ смешивания жидкостей, реализуемый с применением кавитационного смесителя, содержащего цилиндрический корпус с обтекателями (кавитаторами), размещенными в корпусе рядами перпендикулярно его продольной оси (Акчурин Р.Ю. Кавитационный смеситель, Патент RU №1287928, 1984 г.). Недостатком упомянутого выше технического устройства является его низкая эффективность, связанная с тем, что кавитационному воздействию подвергается только та часть потока, которая пропорциональна суммарной площади поперечного сечения всех кавитаторов (обтекателей), установленных в плоскости поперечного сечения проточной камеры. Остальная часть потока не подвергается кавитационному воздействию (Бэтчелор Дж. Введение в динамику жидкости. М. Мир, 1973, 758 с.).
Известен способ, реализуемый с применением гидродинамического реактора, который может быть использован для обеззараживания, гомогенизации и нагрева жидких сред, однако конструкция такого реактора не приспособлена для смешивания потоков жидкостей (Дворников В.М., Тюнин Б.А., Галкин Г.И. Гидродинамический реактор. Патент RU №2370707, 1986 г.).
Известен способ, реализуемый с применением гидродинамического ультразвукового многоступенчатого смесителя для применения в строительной, химической, легкой, пищевой и других отраслях промышленности, для получения устойчивых мелкодисперсных многокомпонентных эмульсий и суспензий. Смеситель, однако, конструктивно сложен и не удобен в эксплуатации (Резников И.Д., Мильруд А.Г. RU №1466804, 1989 г.).
Известен кавитационный реактор для смешивания неоднородных жидкостей с различными физическими свойствами и приготовления эмульсий, суспензий в пищевой, химической промышленности, в энергетике и т.п., при смешивании двух или более составляющих для производства водомазутных смесей, масла, маргарина, бумаги, красок, эмульсии октадециламина в воде и др. веществ. Следует, однако, отметить, сложную конструкцию кавитационного реактора, который, к тому же не предназначен для смешивания различных жидких сред в потоке (Савин Н.Г., Шалобасов И.А., Михайлов В.А., Голубчиков В.М., Волков Э.П. Кавитационный реактор, патент RU №2016646, 1994 г.).
Известен способ приготовления водки (Кочетов А.А., Антонов В.М., Иванов О.М., Авдеева Г.И., Пучков В.В., Шибуня B.C., Саруханов Р.Г. Способ приготовления водки. Патент РФ №2250256, 2005), осуществляющий смешение жидких составляющий в кавитационном акустическом поле гидродинамических преобразователей. Отдельные составляющие конечного продукта подаются в емкость для смешивания, после чего включается нагнетающий насос для подачи смеси в гидроакустические преобразователи и в систему циркуляции, а сливная труба перекрывается. При работе гидроакустических преобразователей (например, Пономарев В.Г., Смирнов В.Ф., Саруханов Р.Г., Смирнова Н.Л. Гидродинамический преобразователь. Патент SU №1131553, 1983 г.), в озвучиваемом объеме смеси возникают знакопеременные давления, вызывающие вторичные эффекты (кавитация, пульсация, осцилляция и микро-макро потоки), которые способствуют интенсивному диспергированию и гомогенизации продукта.
Известны многочисленные конструкции роторно-пульсационных аппаратов, весьма успешно используемых для смешивания жидкостей, эмульгирования, диспергирования (Иванец Г.Е., Плотников В.А., Сафонова Е.А., Артемасов В.В., Костенко Е.А., Зверев В.П. Роторно-пульсационный аппарат с вибрирующим ротором, патент RU №2203728, 2003 г.; Богданов В.В., Бритов В.П., Ким В.В., Клоцунг Б.А., Смирнов Б.Л., Шкурин К.А. Роторно-пульсационный аппарат Патент RU №2056154, 1996 г., Смолянов В.М., Новосельцев Д.В., Филиппов И.А., Журавлев А.В., Роторно-пульсационный аппарат патент RU 2335337, 2008 г. и ряд других.). Общая конструктивная особенность роторно-пульсационных аппаратов - наличие вращающихся частей, расположенных на определенном (как правило, измеряемом долями миллиметра) расстоянии друг от друга. Общий недодостаток - быстрый износ элементов вращающихся частей, при взаимодействии которых с жидкой фазой, в последней возникает явление кавитации. Износ существенно ускоряется при обработке суспензий, содержащих твердые частицы.
Задачей, на решение которой направлено заявляемое устройство является создание конструктивно простого, малоэнергоемкого устройства для гидроакустического смешивания жидких сред с различными свойствами, таких, например, как вода и вязкие, труднорастворимые и плохо суспендируемые гуматы.
Данная задача решается за счет того, что заявленное устройство (Рис.) состоит из рабочей емкости для перемешиваемых сред (1), насоса для перекачивания жидкостей (2), соединенного трубопроводом (3) с гидроакустическим преобразователем (4), (Пономарев В.Г., и др. SU №1131553), конструктивно адаптированного для решения поставленной задачи, а также содержит возвратный трубопровод (5) с фильтром (6), снижающим вероятность попадания в насос твердых частиц.
Предлагаемое устройство функционирует следующим образом: в рабочую емкость (1) помещают гуминовый препарат, добавляют воду в требуемом количестве (обычно, в соотношении гуматы: вода - 1:10 или 1:15, в зависимости от задачи по применению в растениеводстве), включают насос (2), подающий жидкость по трубопроводу (3) в гидроакустический преобразователь (4) под давлением, превышающим порог кавитации, после чего в течение нескольких минут происходит ультразвуковое диспергирование гуматов в воде с получением суспензии, которая многократно перегоняется насосом через трубопровод (5), снабженный фильтром (6), из рабочей емкости обратно в рабочую емкость через гидроакустический преобразователь (4). В результате, образуется устойчивая суспензия гуматов в воде, не расслаивающаяся, по крайней мере, в течение полугода.
Таким образом, совокупность отличительных признаков описываемого устройства обеспечивает достижение указанной цели.