ВОДООЧИСТИТЕЛЬ Российский патент 2008 года по МПК C02F1/22 

Изобретение относится к устройствам для доочистки водопроводной, артезианской, колодезной и другой условно питьевой воды.

Известно устройство для очистки воды, включающее резервуар для размещения воды и технические средства для охлаждения и нагрева (Любарский В.М. Осадки природных вод и методы их обработки. - М.: Стройиздат, 1980, с.98-99).

Недостатком таких устройств является недостаточно качественная очистка воды, связанная с технологической сложностью осуществления процесса охлаждения и нагрева.

Наиболее близким к предлагаемому устройству является водоочиститель для получения талой питьевой воды, включающий расположенные последовательно в одном продольном сосуде зону замораживания воды с кольцевой морозильной камерой, зону вытеснения примесей из фронта льда и концентрации примесей в виде рассола и зону перехода воды из твердого состояния в жидкое с кольцевым нагревательным элементом, раздельные патрубки для вывода примесей в виде рассола и талой питьевой воды, расположенные в нижней части сосуда (FR 2858607 А1, 11.02.2005).

Недостатком известного водоочистителя является низкая производительность из-за конструктивного несовершенства, вызванного цикличностью процесса получения талой питьевой воды и необходимость применять дополнительные устройства для удаления концентраций примесей в виде рассола, что не позволяет получать высокую степень чистоты воды. Кроме того, отсутствует приводное устройство перемещения стержня замороженной воды, что снижает производительность известного водоочиститетля.

Технической задачей, на решение которой направлено изобретение, является повышение производительности и степени чистоты воды.

Указанная цель достигается тем, что в предлагаемом техническом решении, включающем водоочиститель для получения талой питьевой воды, который включает расположенные последовательно в одном продольном сосуде зону замораживания воды с кольцевой морозильной камерой, зону вытеснения примесей из фронта льда и концентрации примесей в виде рассола и зону перехода воды из твердого состояния в жидкое с кольцевым нагревательным элементом, раздельные патрубки для вывода примесей в виде рассола и талой питьевой воды, расположенные в нижней части сосуда, водоочиститель дополнительно снабжен приводным устройством перемещения стержня замороженной воды, смонтированным за морозильной камерой, а также размещенным по центру стержня замороженной воды разобщающим устройством, выполненным в виде трубы, которое имеет на входе кольцевую режущую часть в виде зубчатого венца, а на выходе - расширяющийся профиль, образующий выходной патрубок для вытеснения рассола. Кроме того, приводное устройство продольного перемещения стержня замороженной воды выполнено в виде роликов с зубчатыми поверхностями, входящими в зацепление с стержнем замороженной воды через прорези в сосуде и расположенными по периметру продольного сосуда и по высоте. Кроме того, каждый ролик оборудован раздельным приводом. Кроме того, стенки продольного сосуда выполнены из нержавеющего материала, например стали, бронзы, меди, полимера, причем поверхность, контактирующая со льдом, имеет высокую чистоту шероховатости. Кроме того, стенки продольного сосуда выполнены из стали с антикоррозионным покрытием, например хромированным.

Размещение всех зон последовательно в одном продольном сосуде позволяет сделать технологический процесс получения талой питьевой воды непрерывным (исключить цикличность), а следовательно, повысить производительность устройства. Установка в зоне замораживания кольцевой морозильной камеры, за которой смонтировано приводное устройство продольного перемещения стержня замороженной воды, позволяет эффективно с заданным режимом замораживать воду с вытеснением примесей из фронта образования льда к центру стержня воды, который непрерывно посредством приводного устройства надвигается на разобщающее устройство, вырезающее среднюю часть стержня с наибольшей концентрацией примесей. Применение кольцевого нагревательного элемента обеспечивает переход воды из твердого состояния в жидкое, что позволяет получить питьевую воду с упорядоченной структурой, имеющей уникальные особенности воздействия на живые клетки организма. Использование в нижней части продольного сосуда раздельных патрубков исключает смешивание талой воды и рассола с примесями.

Выполнение приводного устройства продольного перемещения замороженного стержня воды в виде роликов с зубчатыми поверхностями, входящими в зацепление с замороженным стержнем через прорези в сосуде и расположенными по периметру продольного сосуда и по высоте, позволяет с наименьшими энергетическими затратами обеспечивать надвижение замороженного стержня воды на разобщающее устройство. Конструкция разобщающего устройства в виде трубы, которая на входе имеет режущую часть в виде зубчатого венца, а на выходе - расширяющийся профиль, образующий выходной патрубок для удаления примесей в рассоле, обеспечивает работоспособность установки в заданном режиме. Применение раздельного привода для каждого ролика позволяет в случае отказа одного из роликов работать всем остальным, что повышает производительность процесса. Использование нержавеющего материала, например стали, бронзы, меди, полимера, стали с антикоррозионным покрытием, с поверхностью, контактирующей со льдом, а также высокой чистоты шероховатости (гладкой относительно наружной поверхности стенок) для стенок продольного сосуда исключает коррозию, снижает сопротивление от трения замороженного стержня при движении по сосуду и обеспечивает стабильность температурного режима в зоне замораживания воды и в зоне перехода воды из твердого состояния в жидкое, что повышает качество очистки и производительность.

Сущность изобретения поясняется чертежом.

На нем приведена схема работы водоочистителя с основными элементами конструкции устройства.

Водоочиститель содержит продольный сосуд 1 из нержавеющего материала, например стали, бронзы, меди, полимера (полиэтилена, фторопласта и др.) стали с антикоррозионным покрытием (хромированным и др.), с поверхностью, контактирующей со льдом, а также высокой чистоты шероховатости (гладкой относительно наружной поверхности стенок), в зоне замораживания воды которого установлена кольцевая морозильная камера 2, за ней смонтировано приводное устройство продольного перемещения замороженного стержня 3, выполненное в виде роликов 4 с зубчатыми поверхностями входящими в зацепление с замороженным стержнем 3 через прорези 5 в продольном сосуде 1, которые расположены по периметру продольного сосуда 1 и по высоте, например в два ряда, и оборудованы раздельным (индивидуальным) приводом (на схеме привод условно показан стрелками). В зоне вытеснения примесей размещено по центру замороженного стержня 3 разобщающее устройство в виде трубы 6, которая на входе имеет режущую часть в виде зубчатого венца 7, а на выходе - расширяющийся профиль, образующий выходной патрубок 8 для удаления примесей в виде рассола в канализацию 9. В зоне перехода воды из твердого состояния в жидкое расположен кольцевой нагревательный элемент 10. Для вывода талой воды имеется патрубок 11, напротив которого расположены емкости 12 для сбора готового продукта.

Для подачи воды в водоочиститель используют конструкции устройств с регуляторами 13.

Принцип работы устройства заключается в непрерывном производстве талой воды по временной и температурной схеме, повторяющей процесс образования талой воды в природе. Слишком быстрое замораживание не позволит очистить воду от вредных примесей, а слишком быстрое размораживание приводит к нарушению структурирования талой воды, в результате чего свойство биологической активности будет сведено к нулю.

Вода, например водопроводная, подается в сосуд 1, где посредством кольцевой морозильной камеры 2 замораживается в медленном темпе, при котором промежутки между ледяными кристаллами заполняются новыми кристаллами, а раствор солей и других вредных веществ в воде (то есть рассол) успевает вытечь из межктисталлических промежутков и сосредотачиться в центральной части замороженного стержня 3. При этом замороженный стержень 3 посредством роликов 4 непрерывно надвигается на режущую часть 7 трубы 6, за счет чего происходит механическое отделение примесей в виде рассола (типа утрамбованного снега) от чистого льда. Отделенные примеси по выходному патрубку 8 поступают в канализацию 9. После освобождения замороженного стержня 3 от центральной части он надвигается на кольцевой нагревательный элемент 10, что позволяет производить размораживание льда с образованием активной питьевой воды, имеющей упорядоченную структуру, сходную со строением талой воды. По патрубку 11 талая вода поступает в емкости 12. Для подачи необходимого количества воды в водоочиститель используют регулятор 13.

Температурный режим работы морозильной камеры 2 и кольцевого нагревательного элемента 10 устанавливают экспериментально, в зависимости от габаритных размеров водоочистителя. При правильном выборе температурного режима замораживание воды происходит с образованием белой окраски в центральной части стержня 3, что является основным контрольным параметром за правильной работой водоочистителя. В связи с тем, что стенки продольного сосуда 1 выполнены из нержавеющего материала с высокой чистотой шероховатости поверхности контактирующей со льдом, снижается сопротивление от трения замороженного стержня 3 при движении по сосуду 1, коррозия в процессе эксплуатации и обеспечивается заданный стабильный температурный режим в зоне замораживания воды и в зоне перехода воды из твердого состояния в жидкое.

Процентное соотношение массы получаемой талой воды к общей массе воды составляет 50-70%, а весь процесс от начала загрузки сырой воды и выхода этой воды в виде талой занимает не менее 12-18 часов. Производительность предлагаемого водоочистителя зависит от его габаритных размеров и составляет для объема 2-4 л 12 часов, для объема 5-8 л - 24 часа.

Предлагаемая конструкция водоочистителя позволяет повысить производительность за счет непрерывности процесса получения талой воды, увеличить степень очистки (в 2-4 раза) из-за исключения возможности смешивания талой воды с примесями (рассолом), что происходит при циклическом производстве талой воды. Кроме того, при использовании водоочистителя технологический процесс полностью становится контролируемый и в случае необходимости может регулироваться температурным режимом.

Изобретение относится к устройствам для доочистки водопроводной, артезианской, колодезной и другой условно питьевой воды. Водоочиститель для получения талой питьевой воды включает расположенные последовательно в одном продольном сосуде зону замораживания воды с кольцевой морозильной камерой, зону вытеснения примесей из фронта льда и концентрации примесей в виде рассола и зону перехода воды из твердого состояния в жидкое с кольцевым нагревательным элементом, раздельные патрубки для вывода примесей в виде рассола и талой питьевой воды, расположенные в нижней части сосуда. Водоочиститель дополнительно снабжен приводным устройством перемещения стержня замороженной воды, смонтированным за морозильной камерой, а также размещенным по центру стержня замороженной воды разобщающим устройством, выполненным в виде трубы, которое имеет на входе кольцевую режущую часть в виде зубчатого венца, а на выходе - расширяющийся профиль, образующий выходной патрубок для вытеснения рассола. Приводное устройство продольного перемещения стержня замороженной воды выполнено в виде роликов с зубчатыми поверхностями входящими в зацепление с стержнем замороженной воды через прорези в сосуде и расположенными по периметру продольного сосуда и по высоте. Кроме того, каждый ролик оборудован раздельным приводом. Стенки продольного сосуда выполнены из нержавеющего материала, например стали с антикоррозионным покрытием, бронзы, меди, полимера, причем поверхность, контактирующая со льдом, имеет высокую чистоту шероховатости. Технической задачей, на решение которой направлено изобретение, является повышение производительности и степени чистоты воды. 3 з.п. ф-лы, 1 ил.

1. Водоочиститель для получения талой питьевой воды, который включает расположенные последовательно в одном продольном сосуде зону замораживания воды с кольцевой морозильной камерой, зону вытеснения примесей из фронта льда и концентрации примесей в виде рассола и зону перехода воды из твердого состояния в жидкое с кольцевым нагревательным элементом, раздельные патрубки для вывода примесей в виде рассола и талой питьевой воды, расположенные в нижней части сосуда, отличающийся тем, что он дополнительно снабжен приводным устройством перемещения стержня замороженной воды, смонтированным за морозильной камерой, а также размещенным по центру стержня замороженной воды разобщающим устройством, выполненным в виде трубы, которое имеет на входе кольцевую режущую часть в виде зубчатого венца, а на выходе - расширяющийся профиль, образующий выходной патрубок для вытеснения рассола, при этом приводное устройство продольного перемещения стержня замороженной воды выполнено в виде роликов с зубчатыми поверхностями, входящими в зацепление с стержнем замороженной воды через прорези в сосуде и расположенными по периметру продольного сосуда и по высоте.2. Водоочиститель по п.1, отличающийся тем, что каждый ролик оборудован раздельным приводом.3. Водоочиститель по п.1, отличающийся тем, что стенки продольного сосуда выполнены из нержавеющего материала, например стали, бронзы, меди, полимера, причем поверхность, контактирующая со льдом, имеет высокую чистоту шероховатости.4. Водоочиститель по п.1, отличающийся тем, что стенки продольного сосуда выполнены из стали с антикоррозионным покрытием, например хромированным.