Способ очистки воды от механических примесей
Класс 84а, 6„,;
12d, 1»;
85с, 6»
¹ 54851
ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ
К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ, ВЫДАННОМУ НАРОДНЫМ КОМИССАРИАТОМ ТЯЖЕЛОЙ ПРОМЫШЛЕННОСТИ
Зарегистрировано в Бюро последующей регистраиии изобретений Госплана при СНК СССР
Л. Н. Шакунов.
Способ очистки воды от механически
Заявлено 3 февраля 1938 года за № ТП-14
Онублнковано 31 мая 1939 года.
Существующие в гидротехнической практике способы борьбы с наносами и плавающими телами требуют слишком громоздких и дорогих сооружений. Отстойники, например, представляют собой крупное гидротехническое сооружение, требующее боль-, ших средств на постройку и эксплоатацию. Точного расчета отстойников пока не существует. Построенные отстойники не всегда работают эффективно. Примерно также обстоит дело и в отношении средств борьбы с плавающими телами (шуга, лед, различный мусор).
Здесь затрачивают большие расходы воды для сброса шуги и льда через специальные построенные для этой цели сооружения; часто прибегают к ручному обслуживанию; строят специальные сооружения с вращающимися очистными сетками для вылавливания мусора.
Предлагаемый способ очистки воды от механических примесей основан на применении ультра-звуковых колебаний.
Если через воду (находящуюся в покое или в движении — безразлично) пропустить ультра-звуковой луч, то твердые тела, попавшие в зону его действия, приходят в сильное движение в направлении этого луча.
Применение ультра-звуковых колебаний для очистки воды известно; в этом известном способе ультра-звуковые колебания служат для осаждения мелких частиц, находящихся в воде во взвешенном состоянии.
Отличительной особенностью предложенного способа является то, что лучи ультра-звуковых колебаний пропускают через поток текущей воды и направляют эти лучи в сторону того ответвления потока, куда должны удаляться механические примеси.
Осуществление способа предполагается с помощью комбинированного излучателя ультра-звуковой энергии, создающего узкий луч по всей глубине потока.
На схематическом чертеже фиг, 1 изображает положение излучателя в случае зашиты деривационного канала от речных наносов (план) и фиг. 2 — разрез по Ь В на фиг. 1.
Излучатель поставлен у входа воды в деривационный канал 2, забирающий воду из реки 3. Направление луча должно быть таким, чтобы наносы отжимались лучом от входа в канал. Примерное движение наносов в реке при включении излучателя показано на чертеже пунктиром.
При работе излучателя плавающие тела и наносы отжимаются в сторону.
Во входное отверстие деривационного канала поступает очищенная вода.
При расположении излучателя, согласно чертежу, интенсивное воздействие луча требуется лишь в начальной части сечения потока с тем, чтобы отжать только те наносы и плавающие тела, которые направляются в канал. Пробивать одинаково интенсивным лучом всю толщу потока нет никакой необходимости.
Способ экспериментально проверен автором на модели сооружения. Ðåзультаты доказали возможность применения его в условиях малой модели для очистки воды от механических примесей (наносы, шуга, лед, листва, различные волокна и пр.).
Для получения ультра-звуковых волн был применен кварцевый излучатель, состоящий из определенным образом вырезанной кварцевой пластинки, снабженной с обеих сторон металлическими обкладками. К этим обкладкам от лампового генератора подводился переменный электрический ток высокой частоты. Кварцевая пластинка при этом начинала сжиматься и расширяться с очень малой амплитудой — порядка миллионных долей сантиметра. При совпадении частоты подводимых электрических колебаний с собственными колебаниями кварцевой пластинки получался значительный пьезо-электрический эффект, порождающий интенсивные ультразвуковые волны.
На первый взгляд кажется непонятным получение мощных ультразвуковых волн при такой малой амплитуде колебания кварцевой пластинки, но дело в том, что интенсивность звукового излучения при данной амплитуде колебания пропорциональна квадрату частоты колебания.
Таким образом все объясняется наличием больших частот. В проведенном исследовании частота колебаний была принята в 1 млн. колебаний в секунду.
В качестве механических примесей в воде применялись песок, опилки, целлюлоза, порошок графита, кусочки дерева, льда и снега.
Первые опыты проводились в спокойной воде с загрузко" примеси с ее поверхности. Картина движения частиц зарисовывалась. Более легкие частицы примеси полностью обходят поле действия луча, резко меняя траекторию своего движения; более тяжелые лишь частично отклоняются в сторону, но, как общее правило, траекторию своего движения резко меняли все испытанные виды механической примеси.
После работы со спокойной водой были поставлены опыты и с проточнои. В этих экспериментах вода, загрязненная механическими примесями, пропускалась через разветвление двух каналов небольшой целлюлоидной модели. Расход воды в разветвлении делился приблизительно поровну. При этих условиях половина примесей шла в боковой, половина в основной канал. При включении излучателя картина резко менялась, т.,е. все примеси пошли в то ответвление, куда был направлен луч.
Ультразвуковая волна свободно распространяется в воде. Встречая на своем пути плавающую твердую частицу (другая среда), волна претерпевает частичное или полное отражение от нее. Возникает одностороннее упругое давление на эту частицу.
Частица приходит в движение. Величина этого давления прямо пропорциональна произведению квадрата частоты колебания на квадрат амплитуды колебания.
Предложенный способ предназначается не только для защиты гидротехнических сооружений от наносов, но и для всех случаев техники, где необходимо очищать воду от механических примесей.
Предмет изобретения.
Способ очистки воды от механических примесей с применением ультразвуковых колебаний, отличающийся тем, что лучи последних пропускают через поток текущей воды и направляют их в сторону того ответвления потока, куда должны удаляться механические примеси.


