УСТРОЙСТВО ВОДОПОДГОТОВКИ Российский патент 2004 года по МПК C02F1/32 

Изобретение относится к устройствам обеззараживания и нагрева воды для технологических температур при помощи ультрафиолетового излучения и может быть использовано для подготовки воды для бытового и технического потребления.

Известно устройство для стерилизации потока жидкости ультрафиолетовыми лучами, содержащее корпус, камеры излучения с источниками ультрафиолетового излучения, камеру входа с патрубками для входа жидкости, камеру выхода с патрубками для выхода жидкости, переходные камеры, соединяющие камеры излучения между собой, а также с камерами входа и выхода (А.С. №981238, МПК 3 С 02 F 1/32, опубл. 15.12.1982 г., бюлл. №46).

Наиболее близким к заявляемому изобретению является устройство для стерилизации питьевой воды, содержащее корпус с входным и выходным патрубками для подвода исходной воды и отвода обработанной воды, по меньшей мере один источник ультрафиолетового (УФ) излучения, параболический отражатель УФ излучения, а также посеребренную пластину, размещаемую в потоке обрабатываемой воды. В устройстве за счет применения ультрафиолетовых лучей, сконцентрированных параболическим отражателем на поверхности потока воды, и применения посеребренной пластины с созданием на ней силы тока 10 мА обеспечивается обеззараживание воды (Патент РФ №2073646, МПК 6 С 02 F 1/32, опубл. 20.02.1997 г., бюлл. №5).

Недостатком известных устройств является помимо невысокого стерилизующего эффекта из-за неравномерной обработки всех слоев воды УФ излучением отсутствие также возможности осуществлять одновременно обеззараживание и нагрев воды до технологических температур.

Технической задачей, на решение которой направлено предлагаемое изобретение, является повышение эффективности стерилизации воды и обеспечение возможности осуществлять одновременно эффективное обеззараживание и нагрев воды до технологических температур.

Поставленная техническая задача решается тем, что устройство водоподготовки, включающее корпус с входным и выходным патрубками для подвода исходной воды и отвода обработанной воды, по меньшей мере один источник ультрафиолетового (УФ) излучения, согласно изобретению снабжено кожухом с входными и выходными патрубками для подвода и отвода воды, внутри которого размещен корпус, кожух и корпус выполнены разъемными, внутри корпуса размещено средство для перемешивания воды, герметично установленное на вал электродвигателя, помещенный в защитную трубу, жестко связанную с корпусом, источник УФ излучения расположен между отражателем УФ излучения и уровнем обрабатываемой воды и снабжен средством для создания электростатического барьера непроницаемости для заряженных недоокисленных частиц.

Дополнительные отличия состоят в следующем. Устройство выполнено с возможностью охлаждения кожуха и корпуса посредством проточной воды, перемещаемой между стенками кожуха и корпуса. Корпус выполнен разъемным и включает крышку и емкость для обрабатываемой воды. Кожух выполнен разъемным и включает крышку с входным и выходным патрубками для подвода и отвода воды и емкость для охлаждающей воды с входным и выходным патрубками для подвода и отвода воды. Отражатель УФ излучения выполнен в виде полированной стальной пластины. Средство для перемешивания воды выполнено в виде как минимум одной двухуровневой лопасти. Средство для создания электростатического барьера непроницаемости для заряженных недоокисленных частиц выполнено в виде сетки из, например, платинита. Устройство снабжено системой регулирования подачи воды в систему водообеспечения устройства. Также устройство снабжено воздушным насосом, соединенным патрубком с полостью корпуса. В устройстве источник УФ излучения содержит один или не менее двух излучательных элементов с автономным питанием каждый.

Предложенное конструктивное выполнение средства для перемешивания воды позволяет перемешивать придонные и поверхностные слои воды для равномерной обработки всех слоев воды УФ излучением, вследствие чего повышается эффективность стерилизации и равномерность нагрева всех слоев подготавливаемой воды. Наличие в источнике в качестве излучательного элемента совокупности из, как минимум, двух излучательных элементов с автономным питанием позволяет расширить температурный интервал нагрева подготавливаемой воды.

Предложенное устройство позволяет повысить эффективность стерилизации воды, а также обеспечивает возможность осуществлять одновременно эффективное обеззараживание и нагрев воды до технологических температур.

Изобретение поясняется чертежом, на котором изображена схема заявляемого устройства.

Устройство водоподготовки содержит разъемный кожух, включающий крышку 1 с входным патрубком 2 для подвода воды и выходным патрубкам 3 для отвода воды, разъемный корпус, а также емкость 4 для охлаждающей воды с входным патрубком 2’ для подвода воды и выходным патрубкам 3’ для отвода воды. Внутри кожуха расположен разъемный корпус, включающий крышку 5 и емкость 6 для обрабатываемой воды с входным патрубком 3’ для подвода воды и выходным патрубкам 7 для отвода обеззараженной и нагретой до заданной технологической температуры воды.

Внутри корпуса размещено средство 8 для перемешивания воды, которое выполнено в виде, как минимум, одной двухуровневой лопасти. Такое конструктивное выполнение позволяет перемешивать придонные и поверхностные слои воды для равномерной обработки ее УФ излучением. Средство 8 герметично установлено на валу 9 электродвигателя 10. При этом вал 9 защищен трубой 11, жестко закрепленной на донной внутренней части корпуса, например сваркой. Поэтому обрабатываемая вода соприкасается только со средством 8 для перемешивания воды, выполненным, например, из нержавеющей стали. Конструкция устройства выполнена таким образом, чтобы обеспечивалась возможность охлаждения стенок кожуха и корпуса. Охлаждение осуществляется посредством перемещения проточной воды в герметичном объеме, образовавшемся между стенками кожуха и корпуса. Устройство водоподготовки содержит отражатель 12 УФ излучения, выполненный в виде полированной стальной пластины. В устройстве источник 13 УФ излучения размещен посередине между отражателем УФ излучения 12 и уровнем обрабатываемой воды и связан электроконтактами с автономным блоком питания (не показан). При этом источник 13 УФ излучения может содержать как один излучательный элемент, так и их совокупность из не менее двух излучательных элементов с автономным питанием каждый. Это дает возможность расширить температурный интервал нагрева подготавливаемой воды и позволяет производить замену элементов в соответствии с технологическими требованиями к конечному продукту. Источник 13 УФ излучения снабжен средством 14 для создания электростатического барьера непроницаемости для заряженных недоокисленных частиц. Упомянутое средство 14 выполнено в виде сетки из, например, платинита. Сетка соединена с источником высокого напряжения (не показан) и заизолирована. Благодаря ей заряженные частицы осаждаются и таким образом создается электростатический барьер непроницаемости. Устройство дополнительно снабжено воздушным насосом, соединенным патрубком с полостью корпуса, предназначенным для охлаждения отражателя 12 УФ излучения.

Устройство водоподготовки дополнительно снабжено системой 18 регулирования подачи воды в систему водообеспечения устройства. Оснащение устройства упомянутой системой 18 позволяет охлаждающую воду из объема, образованного стенками кожуха и корпуса, подавать в емкость 6 для обработки воды.

Устройство работает следующим образом.

В устройство водоподготовки из системы подачи воды 19 через входные патрубки 2 и 2’ подается вода для обработки в емкость 6 корпуса, охлаждающая вода в герметичный объем, образованный стенками крышки 1 кожуха и крышкой 5 корпуса, и в герметичный объем, образованный стенками емкости 4 кожуха и емкости 6 корпуса. Из соотношения температур поступающей воды в емкость 6 для обработки и необходимой по технологии по известным математическим зависимостям определяется количество энергии для нагрева заданного объема воды до технологических температур. Далее воду обрабатывают потоком ультрафиолетового излучения. Для равномерной обработки воды УФ излучением в процессе облучения постоянно перемешивают поверхностные и придонные слои воды с помощью средства 8 для перемешивания воды, которое выполнено в виде как минимум одной двухуровневой лопасти. Кожух и корпус в процессе работы устройства постоянно охлаждаются перемещающимися в герметичном пространстве между стенками потоками воды, а отражатель 12 УФ излучения - с помощью воздушного насоса 16. При достижении обрабатываемого объема воды заданной технологической температуры процесс обработки прекращается. Тестирующий контроль температуры осуществляется по поверхностному натяжению воды. Готовый конечный продукт отводится через патрубок 7 для отвода обеззараженной и нагретой до заданной технологической температуры воды, а поток охлаждающей воды отводится через патрубки 3 и 3’ в систему отвода воды 20.

Предлагаемое устройство является устройством периодического действия, и по завершении технологического процесса он может повторяться снова. Устройство снабжено известной системой термометрии (не показана) для управления и регулирования температурными режимами водоподготовки, а также блоком управления 21 системами водообепечения устройства и электродвигателя 10, выполненным известным способом. Весь процесс, осуществляемый устройством водоподготовки, проводится в автоматическом режиме, обеспечивающимся известными программно-аппаратными средствами.

Пример 1. Объем воды в 25 л, подаваемой в предложенное устройство водоподготовки при начальной температуре, равной 8°С, нагревается потоком УФ излучения до 0,4 Вт/см² до температуры, равной 24°С за 4 часа.

Пример 2. Используя предлагаемое устройство с источником УФ излучения, в котором излучательный элемент выполнен в виде совокупности излучательных элементов с автономным питанием с совокупной мощностью 7 КВт, можно нагреть объем воды в 70 л при начальной температуре подаваемой воды, равной 8°С, до технологической температуры, равной 28°С, за 4 часа. При этом опытная проверка показала, что применение предложенного устройства позволяет уничтожить до 100% бактерий в готовом продукте.

Эффективность работы устройства подтверждается протоколом исследования качества питьевой воды, которое проводилось авторами в процессе работы над предложенным устройством.

Таким образом, предложенное устройство позволяет повысить эффективность стерилизации воды, а также обеспечивает возможность осуществлять одновременно эффективное обеззараживание и нагрев воды до технологических температур.

Изобретение относится к устройствам обеззараживания и нагрева воды для технологических температур при помощи ультрафиолетового излучения и может быть использовано для подготовки воды для бытового и технического потребления. Устройство водоподготовки снабжено кожухом с входными и выходными патрубками для подвода и отвода воды, внутри которого размещен корпус. Кожух и корпус выполнены разъемными, внутри корпуса размещено средство для перемешивания воды. Оно герметично установлено на вал электродвигателя, помещенный в защитную трубу, жестко связанную с корпусом. Источник УФ излучения расположен между отражателем УФ излучения и уровнем обрабатываемой воды и снабжен средством для создания электростатического барьера непроницаемости для заряженных недоокисленных частиц. Устройство выполнено с возможностью охлаждения кожуха и корпуса посредством проточной воды, перемещаемой между стенками кожуха и корпуса. Отражатель УФ излучения выполнен в виде полированной стальной пластины. Средство для перемешивания воды выполнено в виде как минимум одной двухуровневой лопасти. Средство для создания электростатического барьера непроницаемости для заряженных недоокисленных частиц выполнено в виде сетки из, например, платинита. Технический результат выражается в повышении эффективности стерилизации воды, обеспечении возможности осуществлять одновременно эффективное обеззараживание и нагрев воды до технологических температур. 8 з.п. ф-лы, 1 ил.

1. Устройство водоподготовки включает корпус с входным и выходным патрубками для подвода исходной воды и отвода обработанной воды, по меньшей мере один источник ультрафиолетового (УФ) излучения, отражатель УФ излучения, отличающееся тем, что устройство снабжено кожухом с входными и выходными патрубками для подвода и отвода воды, внутри которого размещен корпус, кожух и корпус выполнены разъемными, внутри корпуса размещено средство для перемешивания воды, герметично установленное на вал электродвигателя, помещенный в защитную трубу, жестко связанную с корпусом, источник УФ излучения расположен между отражателем УФ излучения и уровнем обрабатываемой воды и снабжен средством для создания электростатического барьера непроницаемости для заряженных недоокисленных частиц, устройство выполнено с возможностью охлаждения кожуха и корпуса посредством проточной воды, перемещаемой между стенками кожуха и корпуса.2. Устройство по п.1, отличающееся тем, что корпус выполнен разъемным и включает крышку и емкость для обрабатываемой воды.3. Устройство по п.1, отличающееся тем, что кожух выполнен разъемным и включает крышку с входным и выходным патрубками для подвода и отвода воды и емкость для охлаждающей воды с входным и выходным патрубками для подвода и отвода воды.4. Устройство по п.1, отличающееся тем, что отражатель УФ излучения выполнен в виде полированной стальной пластины.5. Устройство по п.1, отличающееся тем, что средство для перемешивания воды выполнено в виде как минимум одной двухуровневой лопасти.6. Устройство по п.1, отличающееся тем, что средство для создания электростатического барьера непроницаемости для заряженных недоокисленных частиц выполнено в виде сетки из, например, платинита.7. Устройство по п.1, отличающееся тем, что снабжено системой регулирования подачи воды в систему водообеспечения устройства.8. Устройство по п.1, отличающееся тем, что снабжено воздушным насосом, соединенным патрубком с полостью корпуса.9. Устройство по п.1, отличающееся тем, что источник УФ излучения содержит один или не менее двух излучательных элементов с автономным питанием каждый.