Установка для электрохимической активации воды
Владельцы патента RU 2438988:
Государственное научное учреждение Поволжский научно-исследовательский институт эколого-мелиоративных технологий Российской академии сельскохозяйственных наук (RU)
Изобретение относится к техническим средствам для электрохимической активации воды. Установка содержит диафрагменный электролизер с вертикально расположенными цилиндрическим и стержневым электродами, между которыми расположена трубчатая диафрагма из эластичного материала, представляющего собой нетканое полотно, состоящее из 70% полипропилена и 30% полиэфира, закрепленная на металлическом сетчатом каркасе. Часть ячеек каркаса скреплена контактной сваркой в равномерно распределенных по его поверхности точках, причем торцы каркаса закреплены в электроизоляционных кольцах, что позволило получить тонкостенный сетчатый несущий элемент, способный оказывать сопротивление трем видам нагрузок: кручению, растяжению и сжатию, а изготовление стержневого электрода переменного сечения и размещение его средней части между электроизоляционными кольцами позволило уменьшить зазор между стержневым электродом и пористой диафрагмой. Технический результат - снижение энергозатрат процесса электрохимической активации воды. 1 ил.
Изобретение относится к техническим средствам для электрохимической активации воды.
Известен электрохимический модульный элемент ПЭМ-3, содержащий вертикально установленные цилиндрический и стержневой электроды, между которыми размещена трубчатая пористая диафрагма, причем диафрагма и электроды закреплены взаимно неподвижно, герметично и коаксиально при помощи втулок из диэлектрического материала (В.М.Бахир и др. Электрохимическая активация: история, состояние, перспективы. Под ред. д.т.н., проф. Бахира В.М. - М.: АМТН РФ, ВНИИИМТ, 1999. - С.24…122).
Недостатком данного устройства является сложность изготовления тонкостенной керамической диафрагмы с заданными характеристиками, ее хрупкость, что позволяет создать электрохимический элемент с малым расходом обрабатываемой жидкости. Для увеличения производительности число элементов увеличивают от 4 до 100 штук, что приводит к удорожанию, усложнению, увеличению габаритов и снижению надежности установки для электрохимической активации воды.
Наиболее близким аналогом к заявленному изобретению является установка для электрохимической активации питьевой и оросительной воды, содержащая вертикально установленные цилиндрический и стержневой электроды с трубчатой, пористой диафрагмой между ними, разделяющей межэлектродное пространство на две электродные камеры - анодную и катодную, имеющих патрубки для подвода и отвода воды и смонтированными неподвижно и коаксиально совместно с диафрагмой, изолированными посредством втулок из диэлектрического материала (RU патент №2252920, МПК7 C02F 1/46. Установка для электрохимической активации питьевой и оросительной воды. /Карпунин В.В., Алимов А.Г., Карпунин В.В., Лагутин А.Н., Алимов А.А., Салдаев A.M., Абезин В.Г. - Заявка 2004119650/15. Заявлено 28.06.2004. Опубл. 27.05.2005. - Бюл. №15).
Недостатком известного решения является малая рабочая поверхность диафрагмы из-за ее перекрытия трубчатым полипропиленом, в котором выполнены радиальные отверстия и являющегося каркасом для пористой диафрагмы, выполненной из нетканого материала и увеличенный зазор между стержневым электродом и диафрагмой (на толщину стенки каркаса). Кроме того, в радиальных отверстиях трубчатого каркаса образуются застойные зоны медленного течения жидкости, что отрицательно влияет на характеристики электрохимического реактора. При этом возрастает напряжение, необходимое для проведения электрохимической реакции, и увеличивается удельный расход энергии.
Задача, на решение которой направлено заявленное изобретение, - повышение эффективности установки для электрохимической активации воды.
Технический результат - снижение энергозатрат процесса электрохимической активации воды.
Указанный технический результат достигается тем, что в известной установке для активации воды, содержащей вертикально расположенные цилиндрический и стержневой электроды, трубчатую диафрагму, установленную неподвижно и коаксиально посредством втулок из диэлектрического материала, согласно изобретению трубчатая диафрагма выполнена из эластичного материала (нетканое полотно по ТУ 17 РСФСР 62-11262-86 состава: 70% полипропилена, 30% полиэфира) и закреплена на металлическом сетчатом каркасе цилиндрической формы, по торцам которого укреплены электроизоляционные кольца с уплотнительным элементом на наружной поверхности, причем часть ячеек сетчатого каркаса скреплена контактной сваркой в равномерно распределенных по его поверхности точках, при этом стержневой электрод изготовлен переменного сечения, средняя часть которого расположена с торцевым зазором, а концевые части - с радиальным зазором относительно электроизоляционных колец.
Использование в качестве основания для пористой диафрагмы цилиндрического каркаса, изготовленного из металлической сетки, часть ячеек которой скреплена контактной сваркой в равномерно распределенных по его поверхности точках и закрепление торцов сетки в электроизоляционных кольцах позволило получить тонкостенный сетчатый несущий элемент, способный оказывать сопротивление трем видам нагрузок: кручению, растяжению и сжатию, а изготовление стержневого электрода переменного сечения и размещение его средней части между электроизоляционными кольцами позволило уменьшить зазор между стержневым электродом и пористой диафрагмой, что в совокупности дало возможность создать высокоэффективный электрохимический элемент, рассчитанный на большой расход обрабатываемой жидкости.
Изобретение поясняется чертежом.
На чертеже представлена установка для электрохимической активации воды.
Установка включает стержневой 1 и цилиндрический 2 электрод, трубчатую диафрагму 3, которая разделяет межэлектродное пространство на две электродные камеры 4, 5. Для подвода воды предназначены патрубки 6, 7, а для отвода - патрубки 8, 9. Коаксиальное расположение электродов обеспечивается втулками 10, 11 из диэлектрического материала. Диафрагма 3 установлена на металлическом сетчатом каркасе 12, часть ячеек 13 которого скреплена контактной сваркой. Торцы сетчатого каркаса закреплены в электроизоляционных кольцах 14, 15. Стержневой электрод 1 выполнен переменного сечения, средняя часть 16 которого установлена с торцевым зазором 17, 18, а концевые части 19 с радиальным зазором 20, 21 относительно электроизоляционных колец 14, 15. Для герметизации электродных камер 4, 5 служат уплотнительные кольца 22, 23, 24.
Установка для электрохимической активации воды работает следующим образом. Обрабатываемая вода поступает через патрубок 6 в электродную камеру 4, а через патрубок 7, в радиальный 20 и торцевой 17 зазоры, контактирует с концевой частью 19 стержневого электрода 1 и далее, по ходу потока, контактирует со средней частью 16 стержневого электрода 1. При подаче постоянного напряжения на электроды 1, 2 происходит электролиз воды с разделением на анолит и католит посредством трубчатой диафрагмы 3 и обработанная вода отводится из электродной камеры 4 через штуцер 8, а из электродной камеры 5 - через торцевой 18 и радиальный зазор 21, штуцер 9.
В результате проведенных сравнительных испытаний на стендовом оборудовании известного технического решения с диафрагмой, закрепленной на каркасе, выполненном из трубчатого полипропилена, имеющего радиальные отверстия (перфорация 40%) и предлагаемого технического решения, в котором каркас изготовлен из тканой нержавеющей сетки ГОСТ 3826-82 с размером ячейки в свету 2×2 мм при поддержании постоянным величины тока процесса электрохимической активации воды установлено снижение энергозатрат у предлагаемого технического решения в 1,9 раза, что свидетельствует о 76% использовании поверхности диафрагмы (у известного решения - 40%). При этом толщина сетчатого каркаса составила менее 1/3 от толщины стенки каркаса, выполненного из трубчатого полипропилена, что позволило уменьшить зазор между стержневым электродом и диафрагмой. Для этого электрод выполнен переменного сечения, с увеличенной в диаметре средней частью, проходящей по скользящей посадке через отверстия в электроизоляционных кольцах, что дополнительно привело к снижению энергозатрат в 1,5 раза.
По сравнению с известным решением суммарная величина энергозатрат уменьшилась в 2,8 раза. Так же установлено, что снижение потребляемой мощности сопровождается уменьшением напряжения на электродах, что повышает электробезопасность установки для электрохимической активации воды.
Результаты проведенных сравнительных испытаний свидетельствуют о выполнении задачи, на решение которой направлено заявленное изобретение, - повышение эффективности установки для электрохимической активации воды.
Установка для электрохимической активации воды, содержащая вертикально расположенные стержневой и цилиндрический электроды, между которыми размещена трубчатая пористая диафрагма, разделяющая межэлектродное пространство на две электродные камеры, снабженные патрубками для раздельного подвода и отвода воды, источник тока, соединенный с электродами, причем электроды и диафрагма закреплены взаимно неподвижно, герметично и коаксиально при помощи втулок из диэлектрического материала, отличающаяся тем, что трубчатая диафрагма выполнена из эластичного материала, представляющего собой нетканое полотно, состоящее из 70% полипропилена и 30% полиэфира, и закреплена на металлическом сетчатом каркасе цилиндрической формы, по торцам которого укреплены электроизоляционные кольца с уплотнительным элементом на наружной поверхности, причем часть ячеек сетчатого каркаса скреплена контактной сваркой в равномерно распределенных по его поверхности точках, при этом стержневой электрод изготовлен переменного сечения, средняя часть которого расположена с торцевым зазором, а концевые части - с радиальным зазором относительно электроизоляционных колец.
