RU81491U1

RU81491U1 - DEVICE FOR PROCESSING WATER-CONTAINING LIQUID MEDIA

Info

Publication number: RU81491U1
Application number: RU2008128173/22U
Authority: RU
Inventors: Василий Филиппович Смирнов; Александр Михайлович Кожемякин; Роман Александрович Плохов; Дмитрий Валерьевич Кряжев
Original assignee: Закрытое Акционерное Общество "Сем Технолоджи"
Priority date: 2008-07-10
Filing date: 2008-07-10
Publication date: 2009-03-20

Abstract

Полезная модель относится к обработке водосодержащих жидких сред электромагнитным излучением и может найти применение для активации питьевой воды и различных напитков, а также для повышения активности водных растворов веществ, применяемых в различных отраслях промышленности, например, для повышения активности биоцидных препаратов, предназначенных для подавления патогенных микроорганизмов и микроорганизмов, вызывающих деструкцию промышленных объектов.The utility model relates to the treatment of aqueous liquids with electromagnetic radiation and can be used to activate drinking water and various drinks, as well as to increase the activity of aqueous solutions of substances used in various industries, for example, to increase the activity of biocidal preparations designed to suppress pathogenic microorganisms and microorganisms that cause the destruction of industrial facilities.

Устройство содержит генератор высокочастотного сигнала в виде подключенного к источнику питания полупроводникового прибора, активный слой которого содержит полупроводниковую структуру на основе соединения А₃В₅. Полупроводниковый прибор может быть выполнен в виде диода Ганна или в виде туннельного диода или в виде BARRIT диода или в виде транзистора или их комбинации. Полупроводниковый прибор расположен в корпусе из диэлектрического материала, выполненном в виде стакана, торец которого снабжен буртиком для фиксации стакана на емкости с жидкостью.The device comprises a high-frequency signal generator in the form of a semiconductor device connected to a power source, the active layer of which contains a semiconductor structure based on compound A ₃ B ₅ . The semiconductor device can be made in the form of a Gunn diode or in the form of a tunnel diode or in the form of a BARRIT diode or in the form of a transistor or a combination thereof. The semiconductor device is located in a housing made of a dielectric material made in the form of a glass, the end of which is provided with a shoulder for fixing the glass on a container with liquid.

Description

В настоящее время большое внимание уделяется обработке воды для удаления содержащихся в них механических и биологических загрязнений, а также для изменения физико-химических характеристик жидких сред и регулирования в них растворимости различных веществ.Currently, much attention is paid to water treatment to remove the mechanical and biological contaminants contained in them, as well as to change the physicochemical characteristics of liquid media and control the solubility of various substances in them.

Известно использование для этих целей электромагнитного излучения с частотой от 1 Гц до 300 ГГц.It is known to use electromagnetic radiation with a frequency from 1 Hz to 300 GHz for these purposes.

Известные устройства для обработки жидких сред отличаются элементами конструкции для формирования высокочастотного электромагнитного излучения и введения последнего в объем обрабатываемой жидкой среды.Known devices for processing liquid media are distinguished by structural elements for forming high-frequency electromagnetic radiation and introducing the latter into the volume of the processed liquid medium.

Известна обработка проточной воды путем помещения в водопровод плазменных генераторов, формирующих плазменное излучение с частотой, лежащей в интервале от 0,44 МГц до 40,68 МГц, модулированное сигналом радиочастотного диапазона 10 КГц - 34 КГц (например, RU 2272787, 2005.02.10; US 7163664, 2007.01.16). Эти устройства громоздки, требуют стационарной установки и больших энергозатрат.It is known to treat running water by placing plasma generators in the water supply, which generate plasma radiation with a frequency lying in the range from 0.44 MHz to 40.68 MHz, modulated by a radio frequency signal from 10 KHz to 34 KHz (for example, RU 2272787, 2005.02.10; US 7163664, 2007.01.16). These devices are bulky, require stationary installation and large energy costs.

Известна обработка жидких сред электромагнитным полем частотой 750 Гц - 12.5 КГц, для формирования которого используют электромагнитные системы, включающие источник электрического сигнала It is known that liquid media is treated with an electromagnetic field with a frequency of 750 Hz - 12.5 KHz, for the formation of which electromagnetic systems are used, including an electric signal source

радиочастотного диапазона, подключенный к электрообмотке, расположенной на внешней поверхности сосуда с жидкой средой или вблизи ее (например, WO 2006072125, 2006.07.13). Эти устройства предназначены только для очистки воды от различных механических включений. К тому же они имеют низкий частотный диапазон генерируемого поля, достаточно большие размеры и требуют затрат времени на монтаж. Эти недостатки ограничивают область применения устройств.radio frequency range connected to an electrical coil located on or near the outer surface of the vessel with the liquid medium (e.g., WO 2006072125, 2006.07.13). These devices are intended only for water purification from various mechanical impurities. In addition, they have a low frequency range of the generated field, quite large sizes and require installation time. These disadvantages limit the scope of the devices.

Известно устройство, содержащее генератор, подключенный к электродам, погруженным в обрабатываемую воду (US 5326446, 1994.07.04). Схема генератора позволяет одновременно формировать статическое электромагнитное смещение, радиочастотное и низкочастотное электромагнитные поля (до 20 КГц). Генератор содержит повышающий и понижающий трансформаторы и мощный транзистор, подключенный к обмотке повышающего трансформатора, вторичная обмотка которого подключена к первому электроду. Корпус емкости выполнен из стали и выполняет функцию второго электрода. Недостатками этого устройства являются громоздкость, использование высоковольтного оборудования, нецелесообразность его применения для обработки воды в небольших емкостях.A device is known comprising a generator connected to electrodes immersed in treated water (US 5326446, 1994.07.04). The generator circuit allows you to simultaneously form a static electromagnetic displacement, radio-frequency and low-frequency electromagnetic fields (up to 20 KHz). The generator contains step-up and step-down transformers and a powerful transistor connected to the winding of the step-up transformer, the secondary winding of which is connected to the first electrode. The container body is made of steel and serves as a second electrode. The disadvantages of this device are cumbersome, the use of high-voltage equipment, the inappropriateness of its use for water treatment in small containers.

Настоящая полезная модель направлена на разработку устройства для обработки жидких сред в небольших емкостях, которые предварительно заполняют водой или водным раствором веществ со свойствами, соответствующими их назначению.This utility model is aimed at developing a device for processing liquid media in small containers that are pre-filled with water or an aqueous solution of substances with properties that correspond to their purpose.

Известно устройство, применимое для обработки электромагнитным излучением жидких сред в сравнительно небольших емкостях.A device is known that is applicable for processing electromagnetic radiation of liquid media in relatively small containers.

Устройство содержит излучатель, помещенный в объем обрабатываемой жидкой среды и подключенный к выходу высокочастотного генератора, формирующему сигнал с широким спектром частот от 1 Гц до 300 ГГц (WO 2004004887, 2004.01.15). Генератор устройства содержит четыре блока, первый из которых предназначен для генерации модулирующего сигнала, который используется во втором блоке для формирования напряжения, подаваемого на вход третьего блока, генерирующего высокочастотный The device comprises an emitter placed in the volume of the processed liquid medium and connected to the output of a high-frequency generator that generates a signal with a wide spectrum of frequencies from 1 Hz to 300 GHz (WO 2004004887, 2004.01.15). The device generator contains four blocks, the first of which is designed to generate a modulating signal, which is used in the second block to generate a voltage applied to the input of the third block generating a high-frequency

сигнал. Четвертый блок представляет собой высокочастотный усилитель, который позволяет получить на выходе сигнал мощностью до 20 Вт.signal. The fourth block is a high-frequency amplifier, which allows you to get a signal output of up to 20 watts.

Недостатком этого устройства является сложная схема генератора и сравнительно высокая потребляемая мощность, что ограничивает возможности его использования в качестве малогабаритного портативного устройства для обработки жидких сред. Кроме того, в этом устройстве излучатель незащищен от обрабатываемой среды, следствием чего является невозможность использования одного и того же излучателя для обработки жидких сред, отличающихся назначением (например, пищевой продукт и раствор биоцида), химическим составом, агрессивностью в отношении материала из которого изготовлен излучатель, и т.п.The disadvantage of this device is the complex circuit of the generator and the relatively high power consumption, which limits the possibility of its use as a small portable device for processing liquid media. In addition, in this device, the emitter is unprotected from the medium being processed, which results in the inability to use the same emitter for processing liquid media that differ in purpose (for example, food product and biocide solution), chemical composition, aggressiveness with respect to the material of which the emitter is made , etc.

Технический результат, достигаемый настоящей полезной моделью, заключается в создании малогабаритного портативного низковольтного устройства для обработки различных водосодержащих сред (воды. напитков, растворов), обладающего высокой эффективностью при активации воды и водосодержащих напитков.The technical result achieved by this utility model is to create a small-sized portable low-voltage device for processing various water-containing media (water. Drinks, solutions), which is highly effective in the activation of water and water-containing drinks.

Устройство может быть применено для обработки жидких сред, отличающихся назначением, химическим составом, агрессивностью в отношении материала, из которого изготовлены элементы устройства, находящиеся в контакте с жидкостью, и т.п.The device can be used to process liquid media that differ in purpose, chemical composition, aggressiveness with respect to the material from which the elements of the device in contact with the liquid are made, etc.

Устройство, как и известное, содержит генератор высокочастотного сигнала, а отличается от известного тем, что генератор высокочастотного сигнала выполнен в виде подключенного к источнику питания, полупроводникового прибора, активный слой которого содержит полупроводниковую структуру на основе соединения А₃В₅, при этом полупроводниковый прибор расположен в корпусе из диэлектрического материала, выполненном в виде стакана, торец которого снабжен буртиком для фиксации искана на горловине емкости с жидкостью The device, like the known one, contains a high-frequency signal generator, and differs from the known one in that the high-frequency signal generator is made in the form of a semiconductor device connected to a power source, the active layer of which contains a semiconductor structure based on compound A ₃ B ₅ , while the semiconductor device located in the case of a dielectric material, made in the form of a glass, the end of which is provided with a shoulder for fixing iskana on the neck of the container with liquid

Можно выполнить полупроводниковый прибор в виде диода Ганна или в виде туннельного диода или в виде BARRIT диода или в виде транзистора.You can make a semiconductor device in the form of a Gunn diode or in the form of a tunnel diode or in the form of a BARRIT diode or in the form of a transistor.

В основе полезной модели лежит предложение использовать для обработки жидких сред низкоинтенсивное электромагнитное излучение в диапазоне 30 ГГц - 70 ГГц, которое оказывает активирующее действие на воду и водосодержащие напитки и способствует повышению активности водорастворимых веществ с биологически активными свойствами. Для формирования низкоинтенсивного электромагнитного излучения в вышеприведенном диапазоне предлагается использовать генератор излучения, содержащий полупроводниковый прибор с активным слоем в виде полупроводниковой структуры на основе соединения А₃В₅, к которым относятся, арсенид галлия (GaAs) и фосфид индия (InP). Эти структуры генерируют электромагнитное излучение в активном режиме при подаче не нихрабочего напряжения, а также являются источниками фонового излучения в холодном состоянии (при отключении их от источника напряжения) вследствие преобразования внешнего излучения в собственное, формируемое посредством поляритонного механизма (Е.А.Виноградов, Поляритоны полупроводниковой микрополости, УФН, 2002, т.172, №12, стр.1371). Характеристики фонового излучения определяются дипольно-активными состояниями объема кристалла. Полупроводниковый прибор можно выполнить в виде диода Ганна или в виде туннельного диода или в виде BARRIT диода или в виде транзистора. Для расширения частотного диапазона полупроводниковую структуру можно выполнить, по меньшей мере, с двумя рабочими объемами, при этом рабочие объемы полупроводниковой структуры могут быть выполнены с разными геометрическими размерами и из одного или разных соединений А₃В₅.The utility model is based on the proposal to use low-intensity electromagnetic radiation in the range of 30 GHz - 70 GHz for processing liquid media, which has an activating effect on water and water-containing drinks and helps to increase the activity of water-soluble substances with biologically active properties. To generate low-intensity electromagnetic radiation in the above range, it is proposed to use a radiation generator containing a semiconductor device with an active layer in the form of a semiconductor structure based on compound A ₃ B ₅ , which include gallium arsenide (GaAs) and indium phosphide (InP). These structures generate electromagnetic radiation in the active mode when a non-working voltage is applied, and they are also sources of background radiation in the cold state (when they are disconnected from the voltage source) due to the conversion of external radiation into its own, generated by the polariton mechanism (E.A. Vinogradov, Polaritons semiconductor microcavity, UFN, 2002, vol. 172, No. 12, p. 1371). The characteristics of background radiation are determined by dipole-active states of the crystal volume. The semiconductor device can be made in the form of a Gunn diode or in the form of a tunnel diode or in the form of a BARRIT diode or in the form of a transistor. To expand the frequency range, the semiconductor structure can be performed with at least two working volumes, while the working volumes of the semiconductor structure can be made with different geometric dimensions and from one or different compounds A ₃ B ₅ .

Выбор для обработки водосодержащих жидких сред генератора высокочастотного сигнала, формирующего низкоинтенсивное электромагнитное излучения частотой 30 ГГц - 70 ГГц, связан с тем, что электромагнитное излучение этого диапазона резонансно взаимодействует с водой и The choice for processing aqueous liquids of a high-frequency signal generator that generates low-intensity electromagnetic radiation with a frequency of 30 GHz - 70 GHz is associated with the fact that electromagnetic radiation of this range resonantly interacts with water and

растворами на ее основе. Экспериментально установлено эффективное изменение активности водорастворимых веществ с биологически активными свойствами при облучении их электромагнитным излучением, формируемым приборами на полупроводниковой структуре на основе соединений А₃В₅.solutions based on it. An effective change in the activity of water-soluble substances with biologically active properties was established experimentally when irradiated with electromagnetic radiation formed by devices on a semiconductor structure based on compounds A ₃ B ₅ .

Корпус для излучателя может быть выполнен любой формы: на основе цилиндра, параллелепипеда, конуса и любой другой сложной фигуры. Основное требование к корпусу заключается в выполнении его из диэлектрического материала, прозрачного для электромагнитного излучения. Буртик может быть выполнен заодно с корпусом, при этом целесообразно выполнить его с таким внешним диаметром, чтобы устройство могло быть применимо для обработки жидких сред в емкостях, имеющих различные диаметры поперечного сечения горловин, например, и для бутылок и для банок. Возможен вариант выполнения корпуса с небольшим буртиком, при этом для установки его на горловинах емкостей с жидкостью различного размера необходимо использовать дополнительную пластину большого поперечного сечения с отверстием, в котором устанавливается корпус устройства.The housing for the emitter can be made of any shape: on the basis of a cylinder, parallelepiped, cone and any other complex figure. The main requirement for the housing is to make it of a dielectric material that is transparent to electromagnetic radiation. The bead can be made integral with the case, and it is advisable to make it with such an external diameter so that the device can be used for processing liquid media in containers having different diameters of the neck cross-section, for example, for bottles and cans. An embodiment of the housing with a small flange is possible, while to install it on the necks of containers with liquids of various sizes, it is necessary to use an additional plate of a large cross section with an opening in which the housing of the device is installed.

На фиг.1 схематично изображено продольное сечение варианта устройства с выполнением буртика заодно с корпусом.Figure 1 schematically shows a longitudinal section of a variant of the device with the implementation of the shoulder along with the housing.

Устройство содержит цилиндрический корпус 1, в который помещен полупроводниковый прибор 2 с проводом 3, соединяющим прибор 2 с источником питания (на фиг.1 не приведен).The device comprises a cylindrical housing 1, in which a semiconductor device 2 is placed with a wire 3 connecting the device 2 with a power source (not shown in Fig. 1).

Корпус 1 может быть выполнен из диэлектрического материала, например, из стекла и пластика, используемых для упаковки воды и напитков.The housing 1 may be made of a dielectric material, for example, glass and plastic, used for packaging water and drinks.

Торец корпуса 1 имеет буртик 4, предназначенный для установки корпуса 1 на горловине емкости 5, которая заполняется жидкой средой до уровня, превышающего уровень расположения полупроводникового прибора 2.The end face of the housing 1 has a shoulder 4, designed to install the housing 1 on the neck of the tank 5, which is filled with liquid medium to a level exceeding the level of arrangement of the semiconductor device 2.

Корпус 1 изолирует прибор 2 от жидкой среды, а возможность легкой замены одного корпуса на другой позволяет использовать прибор 2 для обработки жидких сред, отличающихся назначением, химическим составом обрабатываемой жидкости.The housing 1 isolates the device 2 from the liquid medium, and the possibility of easily replacing one housing with another allows the use of the device 2 for processing liquid media that differ in the purpose and chemical composition of the liquid being treated.

Устройство компактно, рабочее напряжение элементов в устройстве не превышает 15 В, что позволяет использовать его домашних условиях.The device is compact, the operating voltage of the elements in the device does not exceed 15 V, which allows its use at home.

Claims

1. A device for processing aqueous liquid media containing a high-frequency signal generator and emitter, characterized in that the high-frequency signal generator is made in the form of a semiconductor device connected to a power source, the active layer of which contains a semiconductor structure based on compound A ₃ B ₅ , while the semiconductor the device is located in a housing made of dielectric material, made in the form of a glass, the end of which is provided with a shoulder for fixing the glass on the neck of the container with liquid newt.

2. The device according to claim 1, characterized in that the semiconductor device is made in the form of a Gunn diode, or in the form of a tunnel diode, or in the form of a BARRIT diode, or in the form of a transistor.