Технічні науки / 3. Галузеве машинобудування

Д.т.н. Сілін Р.І., к.т.н. Гордєєв А.І., к.т.н. Урбанюк Є.А.

Хмельницький національний університет

ПРИСТРІЙ ДЛЯ КАВІТАЦІЙНО-МАГНІТНОЇ ОБРОБКИ ВОДИ З ЕЛЕКТРОМАГНІТНИМ ПРИВОДОМ

Обладнання відноситься до водопостачання, а саме до малогабаритних мобільних пристроїв, що використовуються при підготовці стічної води для подальшої обробки.

Відомі конструкції кавітаційних змішувачів та реакторів, які виконані у вигляді проточної камери із патрубками підводу і відводу рідини та статичних кавітаторів, що складаються із ємності форми зрізаного конуса та допоміжних кавітаційних елементів - перфорованих дисків [1,2]. Недоліком таких пристроїв є необхідність у застосуванні потужних гідронасосних станцій із великим витоком води, що не дає можливості обробляти невеликі партії рідини.

Відоме також устаткування для магнітного впливу на властивості води [3,4], що складається із електромагніту або набору постійних магнітів через які проходить немагнітна трубка по якій протікає вода. Недоліком такого устаткування є необхідність пристрою для створення напору рідини та невелика кратність обробки рідини.

Проаналізувавши переваги та недоліки різних кавітаційних пристроїв та магнітного впливу на рідину розроблено ряд конструкцій вібраційного обладнання для кавітаційного та магнітного впливу на властивості води [5 - 9].

Було покладено завдання створення мобільної малогабаритної установки із високою кратністю обробки рідини і низькими енергетичними витратами завдяки мінімальному постійному повітряному проміжку в електромагнітному приводі.

Ця задача вирішується завдяки тому, що пристрій для кавітаційно-магнітної обробки води складається з блоку постійних магнітів, які охоплюють немагнітний канал через який багатократно перетікає рідина у режимі гідрокавітації. Досягається сумарний вплив кавітаційного та магнітного впливу на рідину, який визиває зміну властивостей води.

Конструкція кавітаційно-магнітного пристрою для обробки води з електромагнітним приводом показана на рис.1,а: він складається із основи 1 на який встановлено пластину 2 віброприводу. На пружних підвісках 3 встановлені проміжна плита 4 та реактивна плита 5 на якій встановлено електромагнітні котушки 6. На проміжній плиті 4 встановлено активну плиту 7, які між собою з’єднані плоскою пружною системою. На стійках 8 встановлено диск 9, який із мембраною 10 та корпусом 11 створює камеру гідропульсатора. Мембрана 10 з’єднана штоком 12 з проміжною плитою 4. В корпусі 11 встановлені постійні магніти 13, які охоплюють канали 14, що з’єднують камеру гідропульсатора та ванну 15 у якій встановлено кран 16 для зливу обробленої води. На рис.1,б показано вид А електромагнітного приводу.

Працює устаткування наступним чином: вода заливається у ванну 15. Подається перемінний струм на котушки 6. Коливання від електромагнітного приводу передаються через шток 12 мембрані 10. Завдяки коливанням гумової мембрани 10 із дисками рідина отримує багатократний зворотно-поступальний рух через отвори 14. При проходженні рідини через отвори 14 в них періодично утворюється кавітаційні порожнини завдяки гідрокавітації.

а

б

Рис.1. Конструкція кавітаційно-магнітного пристрою для обробки води з електромагнітним приводом

Блок постійних магнітів 13 створює неоднорідний магнітний потік з великим градієнтом напруженості. Ці два фактори енергетично впливають на структуру води, змінюючи її властивості. Після певного терміну багатократної обробки вода зливається через кран 15.

Вібраційний привод працює наступним чином. Дві суміжні плити, а саме проміжна 4 та реактивна 5, і які з’єднані через віброізолятори до нерухомої основи 1, рухаються синфазно (як одне ціле з однаковими амплітудами коливань) завдяки прикладеному між ними періодично змінному збуджуючому зусиллю, що розвивається електромагнітними віброзбудниками 6. Активна плита 7, кінематично збуджується від проміжної плити 4 через пружну систему з сумарною жорсткістю на згин, та рухається в протифазі до двох суміжних плит.

Таким чином, завдяки синфазному руху проміжної та реактивної плити протифазному руху активної плити повітряний проміжок стає мінімальним і постійним та при значному тяговому зусиллі отримаємо незначні енерговитрати. Необхідно відмітити, що саме проміжна та активна плити, утворюють двомасову систему з певним резонансним налагодженням, і задають робочу частоту коливань механічної системи вібраційного приводу.

Досліди, проведені на моделі установки, показали збільшення рН від 6,76 од до 8,12 од.. Досліджено оптично кристалічні осади води після обробки на установці та випаровування крапель. Структура осаду дрібнокристалічна та більш структурована, спостерігається більше розтікання краплі, що свідчить про зменшення поверхневого натягу води після обробки, що говорить про зміну властивостей води.

Запропонована конструкція пристрою для кавітаційно-магнітної обробки води дає можливість прискорено та багатократно обробляти невеликі об’єми води з незначними енерговитратами.

Джерела інформації:

1. Промислова власність. Офіційний бюлетень. 1993р. №3. Патент №4949359 Кавітаційний змішувач / Козюк О.В., Литвиненко О. А. Опубл. 30.12.93. 5В0F5/00, D21 B1/361

2. Промислова власність. Офіційний бюлетень. 1993р. №3 Патент №4933495. Кавітаційний реактор / Козюк О.В., Березі В.В, Литвиненко О.А. Опубл. 30.12.93. 5С02. F1/78

3. Баран Б. А., Дроздовський В. Б. Вплив конфігурації магнітного поля на іонний обмін // Вісник технологічного університету Поділля. – 1999. – № 1. – C. 3–5.

4. Пат. 37414 А Україна 6 CO2F1/48. Пристрій для обробки водних розчинів магнітним полем / Баран Б.А., Дроздовський В.Б. – №980951558; Опубл. 15.05.2001. Бюл. №4.

5. Сілін Р.І., Гордєєв А.І., Третько В.В., Сорока І.І. Кавітаційна обробка та її вплив на склад води. Вісник ТУП. №3, 2002., С. 253-257.

6. Патент України. № 484000 А Сілін Р.І., Гордєєв А.І, Павлик В.І. Пристрой для очистки стічної води. Від 15.08.2002, опубл. в Бюл. №8. 2002.

7. Сілін Р.І., Гордєєв А.І. Вібраційне обладнання для зміни властивостей води /Тези доповідей. 7-го міжнародного симпозіуму Українських інженерів механіків у Львові, 18-20 травня 2005 р Львів, с. 92.

8. Деклараційний патент на корисну модель. №10347. Устаткування для обробки води /Сілін Р.І., Гордєєв А.І., Сорока І.І., Третько В.В. Опубл.15.11.2005. Бюл. №11.

9. Гордєєв А.І, Баран Б.А., Бережнюк А.К,. Сорока І.І. Пристрій для кавітаційно-магнітної обробки води// Materiali III miedzynarodowej naucowi-practicznej konferencji «WIADOMOSCI NAUKOWEJ MYSLI – 2007» 01-15 listoda 2007 roku. Tym 12 Technicsne nauki. Budownictwo I architecktura Fizyczna kultura I sport/ Przemysl. Nauka I studia, 2007. – С 26-28.