УСТАНОВКА ДЛЯ ПОЛУЧЕНИЯ БАКТЕРИЦИДНОЙ ЛЕЧЕБНОЙ ГРЯЗИ С ПОВЫШЕННОЙ БИОЛОГИЧЕСКОЙ АКТИВНОСТЬЮ

Полезная модель относится медицине, а именно установкам для получения лечебной грязи с помощью импульсной обработке органического сырья с применением энергии высоковольтного разряда.
7
Известна электроимпульсная установка для обеззараживания жидкости (RU патент 2144003, МПК C02F 1/46, C02F 1/467, опубл. 10.01.2000). Установка имеет камеру для обработки жидкости, внутренняя стенка которой представляет собой поверхность овалоида вращения вокруг его малой оси. Соосно с ней скомпонован электроразрядный узел из двух коаксиальных изолированных проводников, оканчивающихся электродами, погруженными в жидкость симметрично относительно большой оси камеры. Установка имеет генератор импульсов тока, коммутирующий разрядник, подводящую и отводящую гидросистемы.
Известна установка для электроимпульсной обработки материалов (RU патент 1793596, МПК 7 B02C 19/18, опубл. 10.04.2000), выбранная за прототип, содержащая камеру с соосно установленными на ее противолежащих стенках электродами, между которыми расположен токопроводящий элемент, разгрузочное и загрузочное приспособления, снабженная дополнительными камерами, выполненными аналогично основной и сообщенными между собой и с основной камерой, причем верхние и нижние стенки всех камер наклонены друг к другу в сторону разгрузочного приспособления и сопряжены в месте сообщения камер посредством вогнутых поверхностей, электроды установлены в образованных сопряжениями полостях, а между ними расположены токопроводящие элементы, выполненные в виде магнитных стержней.
Установка относится к области обеззараживания (дезинфекции) жидкостей, включая питьевую и сточную воды, и может быть использована для снижения бактериальной зараженности сточных вод в процессе подготовки питьевой воды.
Задачей настоящей полезной модели является разработка нового устройства с применением электрогидроимпульсной обработки.
Предлагаемая установка имеет небольшие габариты, является простой мобильной и может применяться для получения сапропелевых и природных грязей для физиотерапии в полевых условиях, в том числе на реках, озерах или в лесу.
Технический результат устройства достигается тем, что установка получения бактерицидной лечебной грязи, содержащая разрядную камеру с соосно установленными на ее противолежащих стенках электродами, генератор импульсных токов, обеспечивающий выполнение заданной серии высоковольтных разрядов в разрядной камере, заполненной сырьем, согласно изобретения, содержит, по меньшей мере, один отражатель ударных волн и гидропотоков жидкости, камера установлена на упругих элементах с возможностью импульсного горизонтального и вертикального перемещения за счет энергии ударных волн и гидропотоков жидкости. Отражатель имеет цилиндрическую форму и закреплен на крышке и/или на днище разрядной камеры, при этом рабочая поверхность отражателя выполнена со скосом на 5-30° к плоскости крепления. Высота воздушного зазора составляет 4-200 мм. Электроды смещены относительно оси симметрии разрядной камеры в сторону отрицательного электрода. Камера оборудована клапаном для слива пастообразной грязи. Дополнительно камера снабжена системой трубок, расположенных на разной высоте для слива продукции с различным удельным весом. Дополнительно камера содержит резервуар для подачи в разрядную камеру веществ, улучшающих биологическую активность лечебной грязи.
Способ получения обеззараживания и обогащения грязи осуществляется следующим образом. Зрелую сапропелевую или илово-сульфидную лечебную грязь добывают из-под слоя воды с глубины от 2 до 3 метров. Лечебную глину могут добывать под землей на глубине от 1 до 10 метров. Сырье предварительно очищают от механических примесей и доводят до влажности 50-70%. Затем на месте добычи лечебной грязи водную грязевую суспензию помещают в разрядную камеру и подвергают обработке. При обработке суспензии в электрогидроимпульсной установке осуществляется экстракция и гомогенизация за счет энергии ударных волн, импульсных гидропотоков суспензии, кавитационньгх процессов и вибрации в разрядной камере. При высоковольтных разрядах энергия, запасаемая батареей конденсаторов генератора импульсных токов, выделяется в канале разряда в течение нескольких десятков микросекунд. Высоковольтный разряд является источником ультрафиолетового излучения, озона, кислорода и других факторов, оказывающих положительное влияние на качество получаемой лечебной грязи.
Продукт электрогидроимпульсной обработки представляет собой пастообразную суспензию, состоящуют из смеси воды, пузырьков воздуха (кислорода) и биологически активного вещества, приобретающего при обработке наноразмеры. При необходимости получения большего количества наноразмерных частиц в полученном продукте проводят дополнительную обработку грязи в разрядной камере.
В зависимости от требований проводят по 10-60 разрядов. В процессе электрогидроимпульсной обработки грязевой суспензии происходит уничтожение вредных микроорганизмов за счет ультрафиолетового излучения, озона, двуокиси углерода, образующихся в камере при высоковольтных разрядах. После требуемой проведенной обработки продукцию на месте герметически упаковывают, это позволяет избежать заселения микроорганизмов. Для повышения эффективности и расширения арсенала средств лечебной грязи при обработке в разрядную камеру могут быть добавлены лекарственные травы, которые гомогенизируются с грязевой суспензией.
Способ может применяться для регенерации лечебной грязи.
Установка для электрогидроимпульсной обработки лечебной грязи приведена на фигуре 1. Представлена схема устройства, включающая его продольный разрез до высоковольтного разряда в камере и продольный разрез камеры после разряда в момент времени, грязевая суспензия соударяется с крышкой разрядной камеры.
1
2
Устройство содержит разрядную камеру 1, которая заполняется грязевой суспензии 10, таким образом, чтобы между отражателем 4, закрепленным на крышке 2 разрядной камеры, был слой воздуха 9 высотой h. В камере на расстоянии h закрепляются высоковольтные электроды, состоящие из стержня-токопровода 11 и изолятора 12. На дне разрядной камеры устанавливается обратный клапан 20 и труба 19 для слива готового продукта.
С целью создания колебательных движений разрядной камеры для интенсивного перемешивания грязевой суспензии за счет энергии гидропотока суспензии, ударяющего в отражатель 4 камеры, она устанавливается на плиту 15, которая может перемещаться вверх до 15 мм и поворачиваться относительно оси разрядной камеры на угол до 20 градусов. Перемещение камеры вверх за счет энергии высоковольтного разряда ограничивается болтами 13. Перемещение камеры вниз ограничивается шпильками 18 с полиуретановыми колпачками 17 (снижающими уровень шума). Повороты камеры 1 при ее движении вверх-вниз (см. фиг. 1) обеспечиваются за счет деформации полиуретановых втулок 14, устанавливаемых в нижней части разрядной камеры и разной высоты установки трех-четырех винтов 13. Поворот камеры при движении вниз под действием веса разрядной камеры и гидропотока, отраженного от отражателя осуществляется из-за установки трех-четырех шпилек 18 на разную высоту. Колебательное движение камеры обеспечивает более интенсивное перемешивание грязевой суспензии.
Камера оборудована клапаном для слива готового продукта, снабжена системой трубок, расположенных на разной высоте для слива продукции с различным удельным весом. Дополнительно камера содержит резервуар для подачи в разрядную камеру веществ, улучшающих качество продукции. В верхней части устройства закрепляются резервуар или бак 22 и трубопровод с вентилем 24. В резервуар (бак) может заливаться вода или засыпаться добавки в грязевую смесь.
5
После серии разрядов для отделения из смеси наиболее легких частиц, в верхней части камеры на расстоянии h устанавливаются пробковые краны 8.
Работа устройства осуществляется следующим образом. В камеру 1 загружается водно-грязевая смесь, таким образом, чтобы между нижней плоскостью отражателя 4 и поверхностью смеси 10 был слой воздуха, минимальная высота которого равнялась 4 мм, а максимальная высота этого слоя воздуха 9 должна определяться экспериментами и равняться, как правило, менее 200 мм.
После заполнения разрядной камеры 1, она закрывается крышкой 2 и герметизируется, прижиманием к разрядной камере на прессе или с помощью болтового или шпилечного соединения. Затем включается генератор импульсных токов и в камере 1 автоматически происходит необходимое количество высоковольтных разрядов. Экспериментально установлено, что для обработки грязи требуется от 10 до 60 разрядов, которые происходят в камере 1 через 10-60 сек. Указанное время между разрядами требуется для того, чтобы мелкие пузырьки воздуха, возникающие в суспензии после разряда, лопнули, а над электродами 11 образовался слой, высота которого превышает 1,5-2 расстояния между электродами. Для исключения пробоя высокого напряжения на корпус камеры 1 расстояние между осью электродов 11 и дном камеры, должно быть не менее двух расстояний между электродами.
При высоковольтном разряде между электродами разрядной камеры импульсно образуется канал разряда, создающий зону высокой температуры и высокого давления. В результате импульсного (в течение нескольких микросекунд) образования этой зоны от канала разряда отделяется ударная волна, а затем образуется импульсный гидропоток суспензии в сторону наименьшего сопротивления его движения - к крышке 2 разрядной камеры. В результате образования канала разряда от разряда отделяется ударная волна, движущаяся во все стороны со скоростью звука в воде. После образования канала разряда между электродами 11 начинает образовываться газопаровая полость, которая импульсно расширяется в направлении наименьшего сопротивления движению вверх, создавая импульсный гидропоток (к крышке 2 разрядной камеры). Средняя скорость перемещения гидропотока составляет несколько сотен метров в секунду. Центральная часть гидропотока имеет наибольшую скорость. При соударении этой части гидропотока с отражателем 4 образуется кольцевая зона сжимаемого воздух «в», которая импульсно сжимается и затем соударяется с отражателем и внутренней поверхностью разрядной камеры.
При перемещении гидропотока вверх и до соударения его практически со всей плоскостью отражателя 4 в нижней части разрядной камеры (у ее дна) создается полость «б», в которой интенсивно развивается кавитация, в результате понижения давления. Маленькие пузырьки воздуха, возникающие в этой зоне, начинают «всхлапываться» и интенсивно измельчать обрабатываемое сырье, находящееся на дне разрядной камеры.
Таким образом, на первом этапе обработка лечебной грязи происходит за счет энергии высоковольтного разряда практически одновременно в трех зонах - между электродами в зоне канала разряда, под крышкой разрядной камеры и у ее дна.
На втором этапе электрогидроимпульсной гомогенизации после отражения гидропотоков от крышки 2, и стенок разрядной камеры 1, грязевая суспензия 10 импульсно перемещаются вниз до соударения с дном разрядной камеры 1. При этом в верхней части разрядной камеры суспензия начинает интенсивно кавитировать. В нижней части пузырьки воздуха начинают интенсивно «всхлапываться» и смесь соударяется с большой скоростью со дном камеры. В верхней части камеры под отражателем возникает слой воздуха и мелких пузырьков, образующихся в результате кавитации жидкости.
В течение 10-60 секунд после серии разрядов пузырьки воздуха исчезают в зоне между электродами 11. В связи с этим фактом последующие разряды производят через 10-60 секунд.
Наибольшая скорость соударения гидропотока грязевой смеси до 600 м/сек. достигается в центре разрядной камеры 1. По мере удаления от него скорость гидропотока в зоне «в» уменьшается. Меньшая на 20-40% скорость соударения гидропотока с отражателем 4 в зоне разрядной камеры, где пересекаются нижняя плоскость отражателя 4 и внутренняя цилиндрическая поверхность разрядной камеры 1. Цилиндрический отражатель 4, закрепленный к крышке разрядной камеры, который имеет на торце рабочую поверхность, составляющую угол до 20-30 градусов с его верхней плоскостью или с плоскостью крепления, обеспечивает импульсное вращательное движение грязевой суспензии в разрядной камере в направлении перпендикулярном оси электродов 11. Дополнительный отражатель, расположенный у дна разрядной камеры (на чертеже не показано), способствует лучшему перемешиванию жидкости в этой зоне.
Дополнительно, импульсное вращательное перемещение грязевой суспензии 10 обеспечиваться и за счет смещения электродов относительно оси разрядной камеры в направлении перпендикулярном вращению суспензии за счет отражателя.
Установка отражателей ударных волн, гидропотоков и кавитирующей суспензии у крышки и дна разрядной камеры позволяет интенсивно перемешивать, обеспечивая интенсивное измельчение грязи до нано размеров.
Таким образом, в полезной модели используется широкий спектр силовых воздействий на грязевой сырье, позволяющий существенно повысить свойства лечебной грязи.
Установка имеет небольшие габариты, является простой мобильной и может быть смонтирована на автомашинах и применяться в полевых условиях. Таким образом, предлагаемая полезная модель позволяет при небольших временных и экономических затратах в полевых условиях получать нанодисперсную, гомогенную лечебную грязь однородного состава с высокими обеззараженными характеристиками и повышенным сроком хранения.