УСТРОЙСТВО ДЛЯ ВЫРАБОТКИ СВЕРХЧИСТОЙ ВОДЫ ПО ПРИНЦИПУ ОБРАТНОГО ОСМОСА Российский патент 2014 года по МПК C02F1/44 B01D61/12 

Изобретение относится к устройству для выработки сверхчистой воды по принципу обратного осмоса, содержащее: фильтрующий модуль обратного осмоса, который мембраной разделен на первичную камеру и вторичную камеру, с питающим резервуаром с атмосферной вентиляцией, в который входит подводящий трубопровод сырой воды, причем от нижнего конца питающего резервуара к первичной камере идет трубопровод, в который встроен насос, причем из первичной камеры назад к питающему резервуару ведет обратный трубопровод концентрата, а из вторичной камеры выходит трубопровод пермеата, к которому может быть подключен диализный аппарат.

Установки обратного осмоса такого типа служат для получения чистой стерильной воды из водопроводной воды, например, для применения в медицине и пищевой промышленности. Принцип их работы заключается в том, что очищаемая вода пропускается в фильтрующем модуле при высокой давлении вдоль поверхности полупроницаемой мембраны, причем часть воды, пермеат, проходит через мембрану и на другой стороне мембраны собирается и подводится к месту потребления, например к одному или нескольким диализным аппаратам. Не прошедшая через мембрану, обогащенная задержанными веществами часть сырой воды, концентрат, вытекает на конце участка протекания первичной камеры из фильтрующего модуля. Для того чтобы расход воды установки обратного осмоса поддерживать, по возможности, малым, часть концентрата по большей части подводится назад к питающему резервуару.

Система трубопроводов, прежде всего с возвращаемым в питающий резервуар концентратом, не свободна от органических загрязнений. Поэтому без особых контрмер происходит заселение микроорганизмами этой жидкостной системы, то есть питающего резервуара и ведущих к фильтрующему модулю, а оттуда - назад к питающему резервуару трубопроводов. При этом на внутренних поверхностях направляющих жидкость систем образовалась бы так называемая биопленка.

Для предотвращения этого необходимо через подходящие промежутки времени проводить дезинфекцию этих частей жидкостной системы установки обратного осмоса. Для этого нормальная работа прекращается и к направляющей жидкость системе подводится дезинфицирующее средство. После подходящего времени воздействия происходит процесс промывки, который используется для того, чтобы снова удалить дезинфицирующее средство и его продукты реакции, так чтобы затем снова могло начаться нормальное водоснабжение.

Из-за значительных опасностей, которые были бы связаны с неконтролируемым подводом дезинфицирующего средства, прежде всего в области медицины (гемодиализ), все необходимые для проведения дезинфекции рабочие шаги до сих пор проводятся вручную под полным контролем обслуживающего персонала. К этому относится, среди прочего, соединение и более позднее разъединение соединительных трубопроводов с внешним резервуаром для дезинфицирующего средства и контроль правильного подвода дезинфицирующего средства.

Из EP 1862213 A1 известно устройство для дезинфекции установки обратного осмоса, в которой насос подает химическое дезинфицирующее средство, забираемое через всасывающий трубопровод из питающего резервуара с атмосферной вентиляцией, в систему трубопроводов. В известном устройстве во всасывающий трубопровод встроена камеру всасывания, которая имеет верхнее присоединение для подключения насоса, нижнее присоединение для подключения к питающему резервуару и соединенный с верхней частью вентиляционный трубопровод, снабженный запорным органом, который при подаче дезинфицирующего средства закрыт, а в остальных рабочих состояниях установки обратного осмоса - открыт. В известном решении не решена задача автоматизации проведения эксплуатации устройства.

Задачей настоящего изобретения является достижение значительной степени автоматизации проведения дезинфекции рассмотренного вида.

Эта задача согласно изобретению решена посредством признаков п.1 формулы изобретения.

Предпочтительные варианты осуществления изобретения обозначены в зависимых пунктах формулы изобретения.

Объектом изобретения является устройство для выработки сверхчистой воды по принципу обратного осмоса, содержащее фильтрующий модуль обратного осмоса, который разделен мембраной на первичную камеру и вторичную камеру, и питающий резервуар с атмосферной вентиляцией, в который входит подводящий трубопровод воды. От нижнего конца питающего резервуара к первичной камере идет трубопровод, в который встроен насос. Из первичной камеры назад к питающему резервуару ведет обратный трубопровод концентрата, а из вторичной камеры выходит трубопровод пермеата, к которому может быть подключен диализный аппарат.

Указанная выше задача решена за счет того, что в обратный трубопровод концентрата встроен насос Вентури с сужающейся камерой и расширяющейся камерой, в который входит всасывающий шланг, выборочно соединяемый посредством штекерного соединения с содержащим дезинфицирующее средство и/или очищающее средство резервуаром или с обратным трубопроводом концентрата выше по потоку от насоса Вентури, а предпочтительно, и гидравлического сопротивления, при этом штекерное соединение содержит две вставляемые друг в друга соединительные детали, при разъединении которых неподвижная деталь соединения автоматически закрывается, предпочтительно за счет упругости, а присоединение или отсоединение всасывающего шланга регистрируется и используется в качестве управляющего сигнала для обратного осмоса.

В предпочтительном варианте осуществления изобретения на резервуаре и на обратном трубопроводе концентрата может быть расположено по одной неподвижной соединительной детали, а на конце всасывающего шланга - соответствующая ответная соединительная деталь. Предпочтительно, чтобы неподвижные соединительные детали имели по одному геркону, а на ответной соединительной детали находился кольцевой магнит, так что при присоединении и отсоединении всасывающего шланга образованный таким образом переключатель на герконе выполняет процесс переключения, который используется в качестве управляющего сигнала для установки обратного осмоса. Вместе с тем могут использоваться и иные средства регистрации присоединения и отсоединения всасывающего шланга, подходящие с точки зрения специалиста.

При нормальной работе обратного осмоса всасывающий шланг подсоединен к обратному трубопроводу концентрата, в то время как обе соединительные детали вставлены друг в друга и переключатель на герконе замкнут. Часть концентрата по причине расположенного выше по потоку от ответвления гидравлического сопротивления протекает по всасывающему шлангу, благодаря чему он постоянно промывается.

Когда должна быть предпринята дезинфекция, штекерное соединение на обратном трубопроводе концентрата разъединяется, что влечет за собой процесс переключения переключателя на герконе. Этот процесс переключения с большим преимуществом используется в качестве управляющего сигнала для того, чтобы автоматически прервать нормальную работу. Когда соединительный элемент на конце гибкого всасывающего шланга вставляется в соединительный элемент на внешнем резервуаре, то может быть - если здесь расположен соответствующий переключатель на герконе - зарегистрирован процесс переключения переключателя на герконе, после чего предпочтительно автоматически запустится процесс дезинфекции. При этом, например, в течение определенного промежутка времени в насос Вентури может засасываться дезинфицирующее средство, или этот процесс происходит до тех пор, когда расположенное в первичном и/или вторичном циркуляционном контуре аналитическое устройство зарегистрирует определенную концентрацию дезинфицирующего средства в подлежащей очистке жидкости. Возможно также объемное дозирование, которое контролируется переключателем уровня в питающем резервуаре. Затем, после подходящего времени воздействия, после повторного переключения всасывающего шланга, предпочтительно, автоматически происходит процесс промывки, посредством которого снова удаляются внесенное дезинфицирующее средство и его продукты реакции, так что затем снова может быть возобновлено нормальное водоснабжение.

С помощью настоящего изобретения стало возможным в значительной мере автоматизированное проведение дезинфекции. Технические результаты, достигаемые при осуществлении изобретения, заключаются в повышении уровня безопасности эксплуатации устройства и обусловленном автоматизацией снижении трудозатрат при эксплуатации устройства.

Питающий резервуар с атмосферной вентиляцией особенно подвержен заселению микроорганизмами. В этот питающий резервуар - как правило, через его крышку - входят как трубопровод сырой воды, так и обратный трубопровод концентрата и большей частью также обратный трубопровод пермеата, которые частично заполняют питающий резервуар. Уровень заполнения, как правило, регистрируется устройством для определения уровня заполнения.

Для того чтобы устранить заселение внутренней стенки питающего резервуара биопленкой или уже отложившимися микроорганизмами, согласно другому аспекту настоящего изобретения, который является независимым от способа ввода дезинфицирующего средства в обратный трубопровод концентрата, предлагается, что на или входе под входом входящих в питающий резервуар трубопроводов расположено распределительное устройство или отклоняющее устройство для струй жидкости, которые направляют входящую в питающий резервуар жидкость на внутреннюю стенку питающего резервуара, так что жидкость стекает вниз вдоль внутренней стенки питающего резервуара. За счет этого надежно предотвращаются органические отложения на внутренней стенке питающего резервуара, и поверхность стенок питающего резервуара полностью промывается.

В случае распределительного устройства или отклоняющего устройства речь может идти о коническом, уходящем вниз в наружном направлении распределительном экране подходящей величины или, например, о распылительных соплах, которые направляют струи жидкости на внутреннюю стенку питающего резервуара.

Может быть также предусмотрено, что перед входом подводящего трубопровода воды, обратного трубопровода концентрата и обратного трубопровода пермеата в питающий резервуар расположено по одному из вышеописанных распределительных устройств или, предпочтительно, общий конический распределительный экран.

Согласно еще одному независимому аспекту настоящего изобретения, насос Вентури может быть собран по меньшей мере из двух блоков с проточными каналами, которые плотно соединены, предпочтительно с промежуточным включением уплотнительного кольца круглого сечения. Предпочтительно, блоки состоят из твердой пластмассы. Подобная модульная конструкция насоса Вентури делает возможным экономичное производство насосов Вентури разных размеров и форм путем сборки предварительно изготовленных элементов по блочному принципу.

Согласно еще одному предложению изобретения собранный таким образом насос Вентури закреплен на крышке питающего резервуара.

Изобретение будет более подробно описано ниже со ссылкой на прилагаемые рисунки. При этом показано на:

Фиг.1 - схема установки обратного осмоса согласно изобретению;

Фиг.2 - область насоса Вентури из фигуры 1 в увеличенном изображении;

Фиг.3 - фрагмент входа обратного трубопровода концентрата в питающий резервуар с закрепленным на его крышке насосом Вентури с большим распределяющим экраном и

Фиг.4 - подобное же изображение с малым распределяющим экраном.

Сначала делается ссылка на фигуру 1. Через трубопровод 1 подводится сырая (неочищенная) вода, которая через впускной клапан 2 попадает в питающий резервуар 3. Жидкость в питающем резервуаре 3 посредством насоса 4 пропускается через трубопровод 5 фильтрующего модуля 6 обратного осмоса, первичная камера 7 которого отделена от вторичной камеры 9 мембраной 8.

При этом жидкость поступает сначала в окружающую кольцевую камеру в верхней крайней области трубы модуля и затем стекает вдоль всей внутренней стенки вниз, так что фильтрующий модуль является свободным от мертвого пространства и в нем не может откладываться никакая биопленка.

Из первичной камеры 7 концентрат отводится через трубопровод 10, в котором дроссель 11 обеспечивает господствующее в первичной камере 7 давление. Концентрат может либо через трубопровод 12, в который встроен клапан 13, отводиться в сток 14a, либо через обратный трубопровод 14 концентрата возвращаться в питающий резервуар 3. Дроссель 11 может обходиться посредством байпасного трубопровода 15 с клапаном 16 для того, чтобы, во-первых, увеличить поток через трубопровод 14 при засасывании дезинфицирующего средства, а во-вторых, чтобы отводить остатки на первичной стороне к стоку 14a.

На обратном трубопроводе 14 концентрата расположено соединение 17, которое может собираться из неподвижного соединительного элемента, который жестко связан с трубопроводом 14, и ответного соединительного элемента, который закреплен на конце гибкого всасывающего шланга 18. В гибкий всасывающий шланг 18 встроен обратный клапан 19. Всасывающий шланг 18 закреплен на всасывающем отверстии насоса 20 Вентури, сужающаяся камера 21 и расширяющаяся камера 22 которого встроены в трубопровод 14. Между насосом 20 Вентури и местом 23 ответвления расположено гидравлическое сопротивление 24, с результатом, что при закрытом соединении 17 при нормальной работе установки обратного осмоса часть концентрата через всасывающий шланг 18 течет к насосу 20 Вентури.

Неподвижно закрепленный на трубопроводе 14 соединительный элемент снабжен герконом, в то время как закрепленная на конце всасывающего шланга 18 ответная соединительная деталь несет на себе кольцевой магнит. Обе детали вместе образуют герконовый переключатель 25, положение переключения которого имеет функцию управления и контроля для установки обратного осмоса. Когда соединение 17 открыто, то есть всасывающий шланг 18 удален, нормальная работа установки обратного осмоса автоматически прерывается.

Ответный соединительный элемент на конце всасывающего шланга 18 может состыковываться с соответствующим соединительным элементом 26 на внешнем резервуаре 27, который содержит дезинфицирующее средство или моющее средство. Также и здесь соответствующий герконовый переключатель может выдавать указывающий на замыкание соединения управляющий сигнал. За счет этого может быть запущена автоматическая программа дезинфекции.

Из вторичной камеры 9 фильтрующего модуля 6 обратного осмоса пермеат по кольцевому трубопроводу 28 течет к месту 29 отбора диализного аппарата. Не потребовавшийся пермеат течет по обратному трубопроводу пермеата назад в питающий резервуар 3.

Перед входными отверстиями трубопровода 1 подачи воды, обратного трубопровода 30 пермеата и обратного трубопровода 14 концентрата расположен конический распределительный экран 31, на который падают подводимые жидкости, которые распределительным экраном 31 направляются на внутреннюю стенку питающего резервуара 3. Тем самым, жидкость постоянно стекает по внутренней стенке питающего резервуара, так что там не может откладываться никакая биопленка. К тому же, при каждом процессе дезинфекции поступающее с жидкостью дезинфицирующее средство подается к внутренней стенке. В последующей программе промывки дезинфицирующее средство удаляется без остатков с внутренней поверхности питающего резервуара.

На фиг.3 показано, что насос 32 Вентури может быть собран из двух блоков 33 и 34, причем еще один блок 35 образует входное отверстие для втекания концентрата через крышку 36 питающего резервуара 37. Блоки 33-35 состоят, предпочтительно, из твердой пластмассы. Сужающаяся камера 38 соединена с расширяющейся камерой 39, и в центральную зону всасывания входит всасывающий канал 40. Блоки 33-35 прикреплены друг к другу подходящими средствами с промежуточным расположением уплотняющих колец 41 круглого сечения. Под крышкой 36 закреплен конический отклоняющий/распределяющий экран 42, который направляет поступающую жидкость на внутреннюю стенку питающего резервуара 37.

В показанном на фиг.4 варианте осуществления на входе обратного трубопровода концентрата, в качестве примера, для всех поступающих в питающий резервуар жидкостей расположен для одной и той же цели небольшой отклоняющий экран 43.

Изобретение относится к выработке сверхчистой воды по принципу обратного осмоса. Устройство для выработки сверхчистой воды по принципу обратного осмоса содержит фильтрующий модуль (6) обратного осмоса, разделенный мембраной (8) на первичную камеру (7) и вторичную камеру (9), и питающий резервуар (3) с атмосферной вентиляцией, в который входит подводящий трубопровод (1) воды. От нижнего конца питающего резервуара (3) к первичной камере (7) идет трубопровод (5), в который встроен насос (4). Из первичной камеры (7) назад к питающему резервуару (3) ведет обратный трубопровод (14) концентрата, а из вторичной камеры (9) выходит трубопровод (28) пермеата. В обратный трубопровод (14) концентрата встроен насос (20) Вентури с сужающейся камерой (21) и расширяющейся камерой (22), в который входит всасывающий шланг (18), выборочно соединяемый посредством штекерного соединения (17, 26) с содержащим дезинфицирующее средство резервуаром (27) или с обратным трубопроводом (14) концентрата выше по потоку от насоса (20) Вентури. Штекерное соединение (17, 26) содержит две вставляемые друг в друга соединительные детали, при разъединении которых неподвижная деталь соединения автоматически закрывается, а присоединение или отсоединение всасывающего шланга (18) регистрируется и используется в качестве управляющего сигнала для обратного осмоса. За счет этого процедура дезинфекции может быть существенно автоматизирована. 10 з.п. ф-лы, 4 ил.

1. Устройство для выработки сверхчистой воды по принципу обратного осмоса, содержащее фильтрующий модуль (6) обратного осмоса, который разделен мембраной (8) на первичную камеру (7) и вторичную камеру (9), и питающий резервуар (3) с атмосферной вентиляцией, в который входит подводящий трубопровод (1) воды, причем от нижнего конца питающего резервуара (3) к первичной камере (7) идет трубопровод (5), в который встроен насос (4), из первичной камеры (7) назад к питающему резервуару (3) ведет обратный трубопровод (14) концентрата, а из вторичной камеры (9) выходит трубопровод (28) пермеата, к которому может быть подключен диализный аппарат, отличающееся тем, что в обратный трубопровод (14) концентрата встроен насос (20) Вентури с сужающейся камерой (21) и расширяющейся камерой (22), в который входит всасывающий шланг (18), выборочно соединяемый посредством штекерного соединения (17, 26) с содержащим дезинфицирующее средство и/или очищающее средство резервуаром (27) или с обратным трубопроводом (14) концентрата выше по потоку от насоса (20) Вентури, при этом штекерное соединение (17, 26) содержит две вставляемые друг в друга соединительные детали, при разъединении которых неподвижная деталь соединения автоматически закрывается, а присоединение или отсоединение всасывающего шланга (18) регистрируется и используется в качестве управляющего сигнала для обратного осмоса.

2. Устройство по п.1, отличающееся тем, что в питающий резервуар (3) входит обратный трубопровод (30) пермеата.

3. Устройство по п.1, отличающееся тем, что выше по потоку от насоса (20) Вентури в обратный трубопровод (14) концентрата встроено гидравлическое сопротивление(24).

4. Устройство по п.1, отличающееся тем, что на резервуаре (27) и на обратном трубопроводе (14) концентрата расположено по одной неподвижной соединительной детали, а на конце всасывающего шланга (18) расположена соответствующая ответная соединительная деталь.

5. Устройство по п.4, отличающееся тем, что на неподвижных соединительных деталях расположено по одному геркону, а на ответной соединительной детали расположен кольцевой магнит.

6. Устройство по одному из пп.1, 4 и 5, отличающееся тем, что во всасывающий шланг (18) встроен обратный клапан (19).

7. Устройство по п.1, отличающееся тем, что на входе или под входом обратного трубопровода (14) концентрата в питающий резервуар (3, 37) расположено распределительное устройство (31, 42, 43) или отклоняющее устройство для струи жидкости, которое направляет поступающую жидкость на внутреннюю стенку питающего резервуара (3, 37).

8. Устройство по п.7, отличающееся тем, что распределительное устройство является сопловым устройством и/или цилиндрическим распределительным экраном.

9. Устройство по п.1, отличающееся тем, что под входом трубопровода (1) для подвода воды, обратного трубопровода (14) концентрата и обратного трубопровода (30) пермеата в питающий резервуар (3, 37) расположено по одному распределительному устройству или общий конический распределительный экран.

10. Устройство по п.1, отличающееся тем, что насос Вентури собран по меньшей мере из двух блоков (33, 34) с проточными каналами (38, 39, 40), которые плотно соединены друг с другом.

11. Устройство по п.10, отличающееся тем, что насос Вентури закреплен на крышке (36) питающего резервуара (37).