Предложено устройство для модификации, очистки и обеззараживания воды, которое может найти применение в быту для очистки питьевой воды. Это устройство запатентовано в РФ – подана заявка на изобретение № 2013151759, по которой получено решение о выдаче патента от 6 февраля 2015 г.
Устройство позволяет не только качественно очистить питьевую воду, но и модифицировать ее структурную формулу, что позволит получить целебные свойства.
На рис.1…8 изображена схема устройства для магнитного обеззараживания воды и варианты исполнения ее отдельных основных узлов.

Устройство (рис. 1) содержит корпус 1, выполненный из диэлектрического материала, преимущественно цилиндрической формы, две крышки; входную крышку 2 и выходную крышку 3, установленные в резьбовых участках 4 и 5. На наружных торцах 6 и 7 крышек 2 и 3 выполнены входной 8 и выходной 9 топливные штуцеры с подводящим 10 и отводящим 11 каналами, магнитную систему, образованную двумя постоянными магнитами первым 12 и вторым 13 кольцевой формы, имеющими центральные отверстия 14, размещенными внутри корпуса 1 соосно друг за другом с зазором 15, имеющим ширину δ. Первый постоянный магнит 11 центрируется входной крышке 2 Устройство содержит две рабочие полости 16 и 17, разделенные перегородкой 18. Первая полость 16 выполнена между внутренней стенкой 19 корпуса 1 и постоянными магнитами 12 и 13. Вторая рабочая полость 17 выполнена между перегородкой 18 и внутренним торцом 20 выходной крышки 3.
Во второй рабочей полости 17 выполнена центробежная гидротурбина 21 с рабочим колесом 22. Роль корпуса гидротурбины 21 выполняет корпус 1, выходная крышка 3 и перегородка 18.

Перегородка 18 (рис. 2) выполнена с двумя центрирующими цилиндрическими выступами 23 и 24 с обеих сторон, один из которых 23 предназначен для центрирования второго постоянного магнита 13, а второй цилиндрический выступ 24 служит для установки ступицы 25 рабочего колеса 22 центробежной гидротурбины 21. В перегородке 18 по периферии выполнен кольцевой коллектор 26, соединенный осевыми отверстиями 27 с первой рабочей полостью 16 и радиальными отверстиями 28 с центральным осевым отверстием 29, которое выполнено несквозным и заглушено с одной стороны винтом 30. В ступице 25 выполнена входная полость 31 центробежной гидротурбины 21. Центральное осевое отверстие 29 радиальными отверстиями 32 сообщатся с входной полостью 31 гидротурбины 21 (фиг. 2), которая в свою очередь, выходными радиальными отверстиями 33 сообщается с полостью 34 рабочего колеса 22 центробежной гидротурбины 21.
Перегородка 18 может быть выполнена из диэлектрического материала и установлена внутри корпуса 1 и ее осевое положение зафиксировано при помощи разрезного кольца 35. установленного в корпусе 1.

Рабочее колесо 22 центробежной гидротурбины 21 кроме ступицы 25 содержит диск 36, на котором выполнены рабочие лопатки 37. Ступица 25 закреплена на выступе 24 с возможностью вращения при помощи винта 30, под которым установлена шайба 38.(рис. 3)

Во втором варианте исполнения гидротурбины 21 рабочие лопатки 37 закрыты передней крышкой 39 (рис. 4).

Рабочие лопатки 37 могут быть выполнены в виде спирали Архимеда (рис. 5).

Для снижения гидравлических потерь внутри выходной крышки 3 может быть выполнен конический канал 40 (рис. 1) или на выходной крышке 3 перед выходным штуцером 9 выполнен конфузор 41 (рис. 8).

Для глубокой полного обеззараживания воды кавитацией в устройстве могут быть применены кавитаторы 42, которые могут быть выполнены, например в виде треугольных выступов, расположенных на внутренней стенке 19 корпуса 1 во второй рабочей полости 17 (рис. 6) или на внутреннем торце 20 выходной крышки 7 (рис. 7) или на внутренней стенке 43 конфузора 41 (рис. 8).

Место установки кавитаторов 42 выбрано из условия максимальной скорости движения потока воды и, как следствие минимума статического давления способствующего кавитации.
Кавитация.
Кавитация (от лат. cavitas — пустота), образование в капельной жидкости полостей, заполненных газом, паром или их смесью (так называемых кавитационных пузырьков, или каверн). Кавитационные пузырьки образуются в тех местах, где давление в жидкости становится ниже некоторого критического значения pkp (в реальной жидкости pkp приблизительно равно давлению насыщенного пара этой жидкости при данной температуре). Если понижение давления происходит вследствие больших местных скоростей в потоке движущейся капельной жидкости. то К. называют гидродинамической,. а если вследствие прохождения акустических волн — акустической.
Гидродинамическая кавитация. Поскольку в реальной жидкости всегда присутствуют мельчайшие пузырьки газа или пара, то, двигаясь с потоком и попадая в область давления р < ркр, они теряют устойчивость и приобретают способность к неограниченному росту ). После перехода в зону повышенного давления и исчерпания кинетической энергии расширяющейся жидкости рост пузырька прекращается и он начинает сокращаться. Если пузырёк содержит достаточно много газа, то по достижении им минимального радиуса он восстанавливается и совершает нескольких циклов затухающих колебаний, а если газа мало, то пузырёк захлопывается полностью в первом периоде жизни. Т. о., вблизи обтекаемого тела (например, в трубе с местным сужением, рис. 2) создаётся довольно четко ограниченная «кавитационная зона», заполненная движущимися пузырьками.
Сокращение кавитационного пузырька происходит с большой скоростью и сопровождается звуковым импульсом (своего рода гидравлическим ударом) тем более сильным, чем меньше газа содержит пузырёк. Если степень развития К. такова, что в случайные моменты времени возникает и захлопывается множество пузырьков, то явление сопровождается сильным шумом со сплошным спектром от нескольких сотен гц до сотен и тысяч кгц. Если кавитационная каверна замыкается вблизи от обтекаемого тела, то многократно повторяющиеся удары приводят к разрушению (к так называемой кавитационной эрозии) поверхности обтекаемого тела (лопастей гидротурбин, гребных винтов кораблей и др. гидротехнических устройств,.
Если бы жидкость была идеально однородной, а поверхность твёрдого тела, с которым она граничит, идеально смачиваемой, то разрыв происходил бы при давлении, значительно более низком, чем давление насыщенного пара жидкости. Прочность на разрыв воды, вычисленная при учёте тепловых флуктуаций, равна 150 Мн/м2 (1500 кг/см2). Реальные жидкости менее прочны. Максимальное растяжение тщательно очищенной воды, достигнутое при растяжении воды при 10 °С, составляет 28 Мн/м2 (280 кг/см2). Обычно же разрыв возникает при давлениях, лишь немного меньших давления насыщенного пара. Низкая прочность реальных жидкостей связана с наличием в них так называемых кавитационных зародышей: плохо смачиваемых участков твёрдого тела, твёрдых частиц с трещинами, заполненными газом, микроскопических газовых пузырьков, предохраняемых от растворения мономолекулярными органическими оболочками, ионных образований, возникающих под действием космических лучей.
При данной форме обтекаемого тела К. возникает при некотором, вполне определённом для данной точки потока, значении безразмерного параметра

где р — гидростатическое давление набегающего потока, рн — давление насыщенного пара, r — плотность жидкости, u¥— скорость жидкости на достаточном отдалении от тела. Этот параметр называют «числом кавитации», служит одним из критериев подобия при моделировании гидродинамических течений. Увеличение скорости потока после начала К. вызывает быстрое возрастание числа кавитационных пузырьков, вслед за чем происходит их объединение в общую кавитационную каверну, затем течение переходит в струйное (см. Струя). При этом течение сохраняет нестационарный характер только в области замыкания каверны. Особенно быстро струйное течение организуется в случае плохо обтекаемых тел.
Если внутрь каверны, через тело, около которого возникает К., подвести атмосферный воздух или иной газ, то размеры каверны увеличиваются. При этом установится течение, которое будет соответствовать числу кавитации, образованному уже не по насыщающему давлению водяного пара рн, а по давлению газа внутри каверны pk, т. е. . Всплывание такой кавитационной каверны будет определяться т. н. числом Фруда , где g — ускорение силы тяжести, a d — некоторый характерный линейный размер. Так как pk может быть много больше рн, то в таких условиях возможно при малых скоростях набегающего потока получать течения, соответствующие очень низким значениям c, т. е. глубоким степеням развития К. Так, при движении тела в воде со скоростью 6—10 м/сек можно получить его обтекание, соответствующее скоростям до 100 м/сек. Кавитационные течения, получающиеся в результате подвода газа внутрь каверны, называют искусственной К.
Гидродинамическая К. может сопровождаться рядом физико-химических эффектов, например искрообразованием и люминесценцией. В ряде работ обнаружено влияние электрического тока и магнитного поля на К., возникающую при обтекании цилиндра в гидродинамической трубе.
Исследование К. и борьба с ней имеют большое значение, так как К. оказывает вредное влияние на работу гидротурбин, жидкостных насосов, гребных винтов кораблей, подводных звукоизлучателей, жидкостных систем высотных самолётов и т.д., снижает коэффициент полезного действия и приводит к разрушениям. К. может быть уменьшена при увеличении гидростатического давления, например помещением устройства на достаточной глубине по отношению к свободной поверхности жидкости, а также подбором соответствующих форм элементов конструкции, при которых вредное влияние К. уменьшается. Для уменьшения эрозии лопасти рабочих колёс изготавливают из нержавеющих сталей и шлифуют.
Экспериментальные исследования К. производятся в так называемых кавитационных трубах, представляющих собой обычные гидродинамические трубы, оборудованные системой регулирования статического давления.
Кавитация разрушает микробы и приводит к дезинфекции питьевой воды без применения химических средств.
Стрелками показано направление движения воды.
Работает устройство следующим образом (рис. 1…8).
Вода из крана по шлангу (не показаны) через входной штуцер 8 по входному каналу 10 и отверстию 14 подается в зазор 15 между постоянными магнитами 12 и 13, где очищается от металлических примесей и происходит ее обеззараживание.
В первой рабочей полости 16 выпадают металлические осадки. Далее по осевым отверстиям 27 вода поступает в кольцевой коллектор 26 и далее по радиальным отверстиям 28 в центральное осевое отверстие 29. Из центрального осевого отверстия 29 через радиальные отверстия 32 сначала во входную полость 31 и через выходные радиальные отверстия 33 в полость 34 между диском 36 и рабочими лопатками 37.
Общее воздействие магнитного поля заключается в ослаблении молекулярных связей приводит к оптимизации процессов очистки. Происходит обеззараживания воды из-за уничтожения микробов кавитацией.
Таким образом, выполнение устройства с второй рабочей камерой и центробежной гидротурбиной обеспечивает добавочное завихрение воды с одновременной повторной поляризацией ядер атомов под воздействием магнитного поля со стороны наружной цилиндрической поверхности второго постоянного магнита через перегородку выполненную из диэлектрического материала, за счет чего добавочно уменьшается вязкость воды и ее поверхностное натяжение и, как следствие, повышается полезные качества воды и ее лечебные и вкусовые свойства.
В ООО «КБ Нитрон» изготовлен и успешно испытан опытный образец устройства.

Авторы статьи: Академик Дудышев Валерий Дмитриевич

Патентный поверенный РФ, рег № 466 Болотин Николай Борисович