УСТРОЙСТВО И СПОСОБ ОБРАБОТКИ СОЛЕСОДЕРЖАЩЕЙ ВОДЫ ПОСРЕДСТВОМ ОБРАТНОГО ОСМОСА Российский патент 2020 года по МПК C02F1/44 B01D61/08 B01D61/12 

Область техники, к которой относится изобретение

Предложенное изобретение относится к устройству и способу обработки солесодержащей воды посредством обратного осмоса, согласно которому поток воды разделяют на пермеат и концентрат.

Уровень техники

Деминерализованная вода используется во множестве отраслей промышленности и производства, например, на электростанциях для производства пара, в духовых шкафах для увлажнения камеры, в системах кондиционирования воздуха для испарительного охлаждения и в промышленных моечных машинах для предотвращения образования накипи на подвергаемых мойке объектах.

Технически деминерализованную воду в большинстве случаев получают посредством обратного осмоса. Обратный осмос представляет собой процесс мембранного разделения, в котором поток необработанной солесодержащей воды, часто называемый потоком подачи, направляют под давлением вдоль полупроницаемой мембраны. Давление обычно создается насосом, так называемым питающим насосом. Часть воды проникает через мембрану, в то время как большая часть солей, растворенных в воде, задерживается мембраной. Воду, деминерализованную обратным осмосом, называют пермеатом. Остатки солесодержащей воды называют концентратом.

В результате обратного осмоса обычно получают пермеат с электрической проводимостью от 5 до 50 мкСм/см. В зависимости от типа используемой мембраны и параметров процесса (давления, температуры) получают в большей или меньшей степени деминерализованный пермеат.

Обычные устройства для обратного осмоса, помимо питающего насоса, часто нуждаются в блоке управления для автоматического осуществления обратной промывки. Для предотвращения засорения и образования накипи часто приходится принимать технически сложные меры, в частности, добавлять комплексообразующие химические вещества или выполнять другую предварительную обработку. Поэтому использование устройств обратного осмоса в частных домохозяйствах до сих пор было скорее исключением, чем правилом.

Раскрытие сущности изобретения

Задачей настоящего изобретения является разработка универсального решения для обработки солесодержащей, в частности, водопроводной воды. Решение должно быть пригодно для применения в промышленности и торговле, а также в частных домохозяйствах, и работать по принципу обратного осмоса. Решение должно обеспечивать снижение содержания солей в обрабатываемой воде более чем на 90%.

В предпочтительных вариантах осуществления решение должно допускать изменение качества подготовленной воды.

Поставленная задача решена устройством с признаками, раскрытыми в пункте 1 формулы, и способом с признаками, раскрытыми в пункте 13 формулы. Предпочтительные варианты осуществления устройства согласно изобретению раскрыты в зависимых пунктах 2-12 формулы. Все пункты формулы сформулированы со ссылкой на содержание данного описания.

Подобно всем аналогичным устройствам для обработки солесодержащей воды, предусматривающим разделение потока воды на пермеат и концентрат, устройство согласно изобретению характеризуется следующими признаками:

- оно содержит впуск для солесодержащей воды, подлежащей обработке,

- оно содержит выпуск для пермеата,

- оно содержит выпуск для концентрата, и

- оно содержит устройство обратного осмоса.

В частности, устройство согласно изобретению служит для обработки водопроводной воды.

Устройство согласно изобретению отличается, в частности, тем, что

- впуск и выпуски встроены в базовый блок, выполненный с возможностью стационарной установки, и

- устройство обратного осмоса выполнено в виде сменного блока, соединенного с базовым блоком с возможностью отсоединения.

Такое устройство может применяться не только в промышленности и торговле, но и в частных хозяйствах, например, при подготовке воды для кофе или пароконвектоматов. Его пригодность для этих целей обусловлена простотой конструкции и сменным исполнением устройства обратного осмоса. Разумеется, мембрана устройства обратного осмоса, используемого в соответствии с изобретением, также подвергается воздействию процессов образования отложений и накипи. Однако необходимость в сложных механизмах технического обслуживания отсутствует. Если на мембране устройства обратного осмоса, выполненного в виде сменного блока, оседает слишком много отложений и накипи, устройство обратного осмоса просто заменяется. Благодаря модульной конструкции устройства, описываемого изобретением, процесс обмена заметно упрощается. Перед первым вводом устройства согласно изобретению в эксплуатацию базовый блок устанавливают, например, стационарно в трубопроводе питьевой воды. В этом случае последующая замена устройства обратного осмоса не повлияет на базовый блок. Таким образом, замена без проблем может быть выполнена неспециалистом.

Для упрощения установки базовый блок, предпочтительно, содержит держатель по меньшей мере с одним отверстием, предпочтительно с двумя и более отверстиями, или посадочное место для такого держателя.

Для упрощения замены устройства обратного осмоса базовый блок, выполненный с возможностью стационарной установки, в предпочтительных вариантах осуществления содержит гнездо для сменного блока, предпочтительно гнездо, в которое может быть ввинчен сменный блок. Предпочтительно, гнездо имеет внутреннюю резьбу, а сменный блок - соответствующую наружную резьбу.

Разумеется, существуют и другие технические возможности разъемного соединения базового и сменного блоков, например, защелкивающееся соединение.

Сменный блок, являющийся составной частью устройства обратного осмоса, предпочтительно, содержит напорный резервуар. В особенно предпочтительном варианте резервуар имеет форму цилиндра, содержащего дно и верхнюю часть. В предпочтительных вариантах осуществления дно напорного резервуара закрыто, а в верхней части предусмотрено отверстие для впуска солесодержащей воды, отверстие для выпуска пермеата и отверстие для выпуска концентрата. Предпочтительно, верхняя часть и базовый блок выполнены таким образом, чтобы впускное отверстие было соединено с впуском солесодержащей воды, а выпускное отверстие - с выпусками для пермеата и концентрата, когда устройство обратного осмоса соединено с базовым блоком. Таким образом, солесодержащая вода, подлежащая обработке, поступает через впуск в базовый блок и через впускное отверстие в устройство обратного осмоса. Пермеат и концентрат, образующиеся в устройстве обратного осмоса, вытекают из устройства через соответствующие выпускные отверстия и после прохождения базового блока вытекают из него через выпуски для пермеата и концентрата.

Предпочтительно, устройство обратного осмоса имеет структуру обмотки. Предпочтительно, оно содержит обратноосмотическую мембрану, намотанную вокруг перфорированной трубки, служащей для сбора и отведения пермеата (трубки для сбора пермеата). В предпочтительных вариантах осуществления в таких устройствах обратного осмоса открытый конец мембранного кармана, склеенный или сваренный с обеих сторон, соединен с трубкой для сбора пермеата и намотан вокруг трубки. Распорные пластины внутри мембранного кармана и между намотанными слоями мембранного кармана обеспечивают подачу и отведение воды со стороны пермеата и концентрата.

В особенно предпочтительном варианте мембрана имеет форму цилиндрической обмотки с двумя торцевыми концами, в дальнейшем называемыми первой и второй торцевой стороной. Внутри напорного резервуара эта обмотка, предпочтительно, расположена таким образом, чтобы первая торцевая сторона была обращена в направлении верхней части, а вторая торцевая сторона - в направлении дна.

В предпочтительных вариантах осуществления на первой торцевой стороне обратноосмотической мембраны установлен адаптер, посредством которого обратноосмотическая мембрана вместе с трубкой для сбора пермеата соединена с верхней частью напорного резервуара. Адаптер может быть цельным или составным.

Предпочтительно, первая торцевая поверхность витой обратноосмотической мембраны соединена с впускным отверстием для солесодержащей воды в верхней части напорного резервуара посредством адаптера. Таким образом, солесодержащая вода, поступающая в устройство обратного осмоса, может стекать на первую торцевую сторону. Оттуда она протекает в осевом направлении через обмотку в направлении второй торцевой стороны. При этом происходит вышеупомянутое разделение на пермеат и концентрат. Пока пермеат поступает в трубку для сбора пермеата и вытекает через нее, концентрат вытекает из второй торцевой стороны цилиндрической обмотки.

Также предпочтителен вариант, в котором вторая торцевая сторона витой обратноосмотической мембраны соединена с выпускным отверстием для концентрата посредством адаптера. Адаптер обеспечивает подходящий для этой цели выпускной канал, посредством которого концентрат, вытекающий из второй торцевой стороны, поступает в выпускное отверстие. Таким образом, концентрат, вытекающий из второй торцевой стороны, вытекает из устройства обратного осмоса через это выпускное отверстие в направлении выпуска для концентрата, встроенного в базовый блок. Для этого, например, концентрат можно направлять через канал или зазор между обечайкой цилиндрической обмотки и внутренней стенкой напорного резервуара к соответствующему впуску адаптера, выходящему в выпускное отверстие для концентрата.

В особенно предпочтительном альтернативном варианте осуществления впускное отверстие для солесодержащей воды в верхней части напорного резервуара может быть соединено посредством адаптера со второй торцевой стороной витой обратноосмотической мембраны. Для этого солесодержащую воду можно подавать на вторую торцевую поверхность через канал или зазор между обечайкой цилиндрической обмотки и внутренней стенкой напорного резервуара. Таким образом, солесодержащая вода, поступающая в устройство обратного осмоса, может стекать на вторую торцевую поверхность. Оттуда она стекает в осевом направлении через обмотку в направлении первой торцевой стороны. В результате происходит вышеупомянутое разделение на пермеат и концентрат. Пока пермеат поступает в трубку для сбора пермеата и отводится через нее, концентрат вытекает из первой торцевой стороны цилиндрической обмотки.

В этом предпочтительном альтернативном варианте осуществления первая торцевая сторона витой обратноосмотической мембраны соединена с выпускным отверстием для концентрата посредством адаптера. Для этого адаптер содержит подходящий выпускной канал, через который концентрат, вытекающий из первой торцевой стороны, поступает в выпускное отверстие. Это позволяет концентрату, вытекающему из первой торцевой стороны, вытекать из устройства обратного осмоса через это выпускное отверстие в направлении выпуска для концентрата, встроенного в базовый блок.

Также предпочтителен вариант, в котором трубка для сбора пермеата соединена с выпускным отверстием для пермеата в верхней части напорного резервуара посредством адаптера. Адаптер содержит подходящий выпускной канал, соединяющий трубку для сбора пермеата с выпускным отверстием. Таким образом, пермеат, поступающий в трубку для сбора пермеата, может вытекать из устройства обратного осмоса через это выпускное отверстие в направлении выпуска для пермеата, встроенного в базовый блок.

В предпочтительных вариантах осуществления устройство, в частности, базовый блок, выполненный с возможностью стационарной установки, содержит смесительное устройство, позволяющее смешивать пермеат, вытекающий из устройства обратного осмоса, с солесодержащей водой, в частности с водопроводной водой, особенно предпочтительно, в настраиваемом соотношении.

В предпочтительных вариантах осуществления смесительное устройство встроено в устройство, описываемое изобретением.

Смесительное устройство может содержать, например, регулируемый клапаном проход, расположенный в канале внутри базового блока, соединяющем впуск для солесодержащей воды и выпуск для пермеата.

Как правило, смесительное устройство выполнено в виде клапана.

Предпочтительно, смесительное устройство содержит канал, ограниченный стенкой. На стенке канала, предпочтительно, предусмотрено по меньшей мере одно отверстие, через которое жидкость может проникать в канал.

В особенно предпочтительном варианте в стенке выполнено несколько отверстий, в частности, от двух до пяти отверстий. Эти отверстия могут иметь одинаковое поперечное сечение. Однако в некоторых вариантах осуществления поперечные сечения отверстий могут отличаться. Кроме того, предпочтителен вариант, в котором отверстия в стенке располагаются вдоль осевой линии, предпочтительно, на равном удалении друг от друга.

Отверстия могут представлять собой, например, просверленные отверстия или прорези.

Под жидкостью понимают, в частности, солесодержащую воду, отводимую от потока воды, поступающей в устройство согласно изобретению через вышеупомянутый впуск, до того, как вода попадет в устройство обратного осмоса через также упомянутое выше впускное отверстие.

Предпочтительно, канал является вращательно-симметричным, в частности, цилиндрическим, по меньшей мере частично, особенно предпочтительно по всей длине.

Также предпочтителен вариант, в котором смесительное устройство содержит корпус клапана, установленный внутри канала с возможностью осевого смещения и/или вращения.

Предпочтительно, корпус клапана содержит область уплотнения, которая, в зависимости от положения корпуса клапана, может полностью или частично перекрывать проток жидкости по меньшей мере через одно отверстие. Для этого область уплотнения может содержать, например, два расположенных на некотором расстоянии друг от друга уплотнительных кольца круглого сечения, каждое из которых плотно прилегает к стенке канала. Если корпус клапана расположен в канале таким образом, чтобы по меньшей мере одно отверстие выходило в канал между двумя уплотнительными кольцами круглого сечения, то будет перекрыт поток жидкости по меньшей мере через одно отверстие. Если в результате осевого смещения корпуса клапана одно или несколько отверстий на участке канала окажется выше или ниже обоих уплотнительных колец круглого сечения, то поток будет ограничен или полностью открыт.

В особенно предпочтительных вариантах осуществления смесительное устройство не встроено в базовую часть, а расположено на границе раздела между базовым блоком и сменным блоком. В этом варианте осуществления корпус клапана, предпочтительно, входит в состав базового блока. Предпочтительно, канал вместе со стенкой, ограничивающей канал, входит в состав сменного блока. Таким образом, при каждой замене устройства обратного осмоса корпус клапана задвигается в канал.

Предпочтительно, канал содержит вход, соединенный с трубкой для сбора пермеата, и выход, соединенный с выпуском для пермеата. Иными словами, по каналу протекает предпочтительно пермеат. Также предпочтительно, пермеат в канале смешивается с солесодержащей водой, поступающей в канал по меньшей мере через одно отверстие.

В других предпочтительных вариантах осуществления корпус клапана может быть выполнен в виде полого цилиндра. В этих вариантах осуществления он имеет центральный проход с входом на одном конце корпуса клапана и выходом на другом конце корпуса клапана. Предпочтительно, выход центрального прохода соединен с выпуском для концентрата, встроенным в базовый блок. В альтернативном варианте выход центрального прохода может также представлять собой выпуск для концентрата, встроенный в базовый блок. Вход центрального прохода, предпочтительно, соединен с выпускным отверстием для концентрата, в частности, задвинут в него. Иными словами, через корпус клапана в этих вариантах осуществления протекает предпочтительно концентрат.

Предпочтителен вариант, в котором положение корпуса клапана внутри канала регулируется позиционирующим элементом, осуществляющим осевое смещение корпуса клапана внутри канала.

В предпочтительном варианте осуществления позиционирующий элемент установлен с возможностью вращения на резьбе и смещается в осевом направлении во время вращения. При этом в особенно предпочтительном варианте позиционирующий элемент соединен с корпусом клапана таким образом, чтобы перемещение позиционирующего элемента в осевом направлении приводило к осевому смещению корпуса клапана.

В особенно предпочтительном варианте позиционирующий элемент выполнен в виде вращающегося колпачка.

В альтернативном варианте осуществления положение корпуса клапана внутри канала можно регулировать позиционирующим элементом, влияющим на вращение корпуса клапана внутри канала. В особенно предпочтительном варианте позиционирующий элемент соединен с корпусом клапана без возможности проворачивания.

В альтернативном варианте осуществления устройство согласно изобретению, в частности, базовый блок, выполненный с возможностью стационарной установки, содержит смесительное устройство, с помощью которого пермеат, выходящий из устройства обратного осмоса, можно смешивать с концентратом, особенно предпочтительно, в настраиваемом соотношении.

Под таким смесительным устройством понимают, в частности, управляемый клапаном проход внутри канала, соединяющего выпуск концентрата и выпуск пермеата и расположенного внутри базового блока.

В других предпочтительных вариантах осуществления устройство согласно изобретению, в частности, базовый блок, выполненный с возможностью стационарной установки, содержит регулирующее устройство для управления и/или регулирования расхода пермеата и/или концентрата, вытекающего из устройства обратного осмоса. В особенно предпочтительном варианте для управления и/или регулирования расхода пермеата, вытекающего из устройства обратного осмоса, изменяют расход концентрата. Уменьшение расхода концентрата, как правило, приводит к автоматическому увеличению объема пермеата, вытекающего через выпуск для пермеата. Регулирующее устройство может представлять собой, в частности, клапан с ручным или автоматизированным управлением.

Кроме того, настоящее изобретение относится к любому способу обработки солесодержащей воды посредством обратного осмоса с использованием устройства согласно изобретению.

Прочие признаки и преимущества изобретения следуют из приведенного ниже описания нескольких вариантов осуществления предложенного изобретения.

Осуществление изобретения

На фиг. 1 в разрезе схематично изображен предпочтительный вариант осуществления устройства 100, описываемого изобретением. Такое устройство содержит базовый блок 101, выполненный с возможностью стационарной установки, и устройство обратного осмоса в качестве сменного блока 102. Устройство обратного осмоса содержит напорный корпус 103 из пластика, имеющий дно 103а и верхнюю часть 103b. В напорный корпус 103 помещена обратноосмотическая мембрана в виде цилиндрической обмотки 104, содержащей первую торцевую сторону 104а и вторую торцевую сторону 104b. В центре обмотки находится трубка 105 для сбора пермеата.

Обмотка 104 соединена с верхней частью 103b адаптером 106. Адаптер 106 обеспечивает подачу и отведение воды, поступающей в устройство 102 обратного осмоса, а также пермеата и концентрата, вытекающего из устройства 102 обратного осмоса, а именно: впускное отверстие 107, выпускное отверстие 108 и выпускное отверстие 109. Кроме того, адаптер содержит впускной канал 107а и выпускные каналы 108а и 109а, из которых канал 108а соединяет выпускное отверстие 108 с трубкой 105 для сбора пермеата, в то время как концентрат, образующийся в устройстве обратного осмоса, поступает по выпускному каналу 109а к выпускному отверстию 109.

Сменный блок 102 соединен с базовым блоком 101 с помощью резьбового соединения. Для этого на базовом блоке 101 предусмотрена внутренняя резьба 110, а на сменном блоке 103 - наружная резьба 111. В области выпускных отверстий 108 и 109 предусмотрены уплотнения 112 и 114, расположенные между базовым блоком 101 и сменным блоком 102. Еще одно уплотнение 113 находится в области резьбы 110 и 111.

Базовый блок 101 содержит впуск 115 для солесодержащей воды, подлежащей обработке в сменном блоке 102, выпуск 116 для пермеата, получаемого в сменном блоке, и выпуск 117 для концентрата, образующегося в сменном блоке 102. Если, как показано на рисунке, сменный блок 102 привинчен к базовому блоку 101, впуск 115 соединен с впускным отверстием 107, выпуск 116 - с выпускным отверстием 108, а выпуск 117 - с выпускным отверстием 109.

Кроме того, базовый блок 101 может содержать смесительные устройства 118 и/или 123 и при необходимости регулирующее устройство 119. С помощью смесительного устройства 118 можно смешивать пермеат, вытекающий из устройства 102 обратного осмоса, с солесодержащей водой, поступающей в базовый блок 101 через впуск 115. С помощью смесительного устройства 123 можно смешивать пермеат, вытекающий из устройства 102 обратного осмоса, с концентратом. С помощью регулирующего устройства 119 можно управлять расходом концентрата, вытекающего из устройства 102 обратного осмоса, и, тем самым, опосредованно образованием пермеата в устройстве 102 обратного осмоса.

Направление потока обрабатываемой воды или пермеата и концентрата, образующегося внутри устройства 100, показано стрелками. Во время работы солесодержащая вода поступает в базовый блок 101 через впуск 115. Оттуда вода через впускное отверстие 107 поступает в устройство 102 обратного осмоса. При этом она протекает по впускному каналу 107а и через зазор между обечайкой 121 цилиндрической обмотки 104 и внутренней стенкой 122 напорного резервуара ко второй торцевой стороне 104b, а затем в осевом направлении через обмотку к первой торцевой стороне 104а, причем при этом образуется пермеат и концентрат. В то время как пермеат отводят через трубку 105 для сбора пермеата, концентрат вытекает из первой торцевой стороны 104а цилиндрической обмотки 104. Пермеат из трубки 105 для сбора пермеата может направляться вверх по каналу 108а и через выпускное отверстие 108 в базовый блок 101. Здесь он попадает в кольцевую полость 120, ограниченную базовым блоком 101 и сменным блоком 102. Далее пермеат поступает на выпуск 116. Концентрат, вытекающий из первой торцевой стороны 104а цилиндрической обмотки 104, протекает по выпускному каналу 109а к выпускному отверстию 109 и поступает в базовый блок 101 на выпуск 117. Количество концентрата, вытекающего из выпуска 117, можно регулировать посредством регулирующего устройства 119, обычно представляющего собой клапан.

На фиг. 2 в разрезе схематично изображен предпочтительный вариант осуществления устройства 200, описываемого изобретением. Такое устройство содержит базовый блок 201, выполненный с возможностью стационарной установки, и устройство обратного осмоса в качестве сменного блока 202. Устройство обратного осмоса содержит напорный корпус 203 из пластика, имеющий дно 203а и верхнюю часть 203b. В напорный корпус 203 помещена обратноосмотическая мембрана в виде цилиндрической обмотки 204, содержащей первую торцевую сторону 204а и вторую торцевую сторону 204b. В центре обмотки находится трубка 205 для сбора пермеата.

Обмотка 204 соединена с верхней частью 203b адаптером 206. Адаптер 206 обеспечивает подачу и отведение воды, поступающей в устройство 202 обратного осмоса, а также пермеата и концентрата, вытекающего из устройства 202 обратного осмоса, а именно: впускное отверстие 207, выпускное отверстие 208 и выпускное отверстие 209. Кроме того, адаптер содержит выпускные каналы 208а и 209а, из которых канал 208а соединяет выпускное отверстие 208 с трубкой 205 для сбора пермеата, в то время как концентрат, образующийся в устройстве обратного осмоса, поступает по выпускному каналу 209а к выпускному отверстию 209.

Сменный блок 202 соединен с базовым блоком 201 с помощью резьбового соединения. Для этого на базовом блоке 201 предусмотрена внутренняя резьба 210, а на сменном блоке 203 - наружная резьба 211. В области выпускных отверстий 208 и 209 предусмотрены уплотнения 212 и 214, расположенные между базовым блоком 201 и сменным блоком 202. Еще одно уплотнение 213 находится в области резьбы 210 и 211.

Базовый блок 201 содержит впуск 215 для солесодержащей воды, подлежащей обработке в сменном блоке 202, выпуск 216 для пермеата, получаемого в сменном блоке, и выпуск 217 для концентрата, образующегося в сменном блоке 202. Если, как показано на рисунке, сменный блок 202 привинчен к базовому блоку 201, то впуск 215 соединен с впускным отверстием 207, выпуск 216 - с выпускным отверстием 208, а выпуск 217 - с выпускным отверстием 209.

Кроме того, базовый блок 201 может содержать смесительные устройства 218 и/или 224 и при необходимости регулирующее устройство 219. С помощью смесительного устройства 218 можно смешивать пермеат, вытекающий из устройства 202 обратного осмоса, с солесодержащей водой, поступающей в базовый блок 201 через впуск 215. С помощью смесительного устройства 224 можно смешивать пермеат, вытекающий из устройства 202 обратного осмоса, с концентратом. С помощью регулирующего устройства 219 можно управлять расходом концентрата, вытекающего из устройства 202 обратного осмоса, и, тем самым, образованием пермеата в устройстве 202 обратного осмоса.

Направление потока обрабатываемой воды или пермеата и концентрата, образующегося в устройстве 200, показано стрелками. Во время работы солесодержащая вода поступает в базовый блок 201 через впуск 215, а затем в кольцевую полость 220, ограниченную базовым блоком 201 и сменным блоком 202. Оттуда вода поступает в устройство 202 обратного осмоса через впускное отверстие 207. В устройстве 202 обратного осмоса вода протекает к первой торцевой стороне 204а, после чего в осевом направлении через обмотку ко второй торцевой стороне 204b, в результате чего образуется пермеат и концентрат. В то время как пермеат отводится через трубку 205 для сбора пермеата, концентрат вытекает из второй торцевой стороны 204b цилиндрической обмотки 204. Пермеат из трубки 205 для сбора пермеата может направляться вверх по каналу 208а и через выпускное отверстие 208 в базовый блок 201. Здесь он поступает на выпуск 216. Концентрат, вытекающий из второй торцевой стороны 204b цилиндрической обмотки 104, протекает через зазор между обечайкой 221 цилиндрической обмотки 204 и внутренней стенкой напорного резервуара в канал 209а внутри адаптера 206, который посредством выпускного отверстия 209 выходит в базовый блок 201. В базовом блоке концентрат направляется на выпуск 217. Количество концентрата, вытекающего из выпуска 217, можно регулировать посредством регулирующего устройства 219.

На фиг. 3А в разрезе схематично изображен предпочтительный вариант осуществления устройства 300, описываемого изобретением. Это, в первую очередь, пример устройства согласно изобретению, содержащего смесительное устройство 318, позволяющее смешивать пермеат с солесодержащей водой и предназначенное для установки на границе раздела между базовым блоком 301 и устройством обратного осмоса, выполненным в виде сменного блока 302. Поэтому на фигуре показана только верхняя часть сменного блока 302 с адаптером 306.

Изображенный базовый блок 301 содержит впуск 315 для обрабатываемой в сменном блоке 302 солесодержащей воды, выпуск 316 для пермеата, получаемого в сменном блоке, и выпуск 317 для концентрата, образующегося в сменном блоке 302.

Смесительное устройство 318 содержит канал 308а, ограниченный стенкой 306а. Канал 308а и стенка 306а, ограничивающая канал, входят в состав сменного блока 302.

Пермеат, образующийся в сменном блоке 302, протекает по каналу 308а. Для этого канал содержит вход, соединенный с трубкой 305 для сбора пермеата, и выход, соединенный с выпуском 316 для пермеата. Вход и выход не видны в изображенной плоскости сечения, так как не обязательно для объяснения принципа действия смесительного устройства 318.

Напротив, отверстия 323а, 323b и 323с необходимы для функционирования смесительного устройства 318. Через них солесодержащая вода, поступающая в базовый блок 301 через впуск 315, может поступать в канал 308а и смешиваться с пермеатом. В изображенной плоскости сечения путь движения солесодержащей воды от впуска 315 до отверстий 323а, 323b и 323с не показан полностью, но это также не требуется для объяснения принципа действия смесительного устройства 318.

Отверстия 323b и 323с представляют собой просверленные отверстия с одинаковым поперечным сечением. Отверстие 323а представляет собой прорезь, поперечное сечение которой кратно поперечному сечению отверстий 323b и 323с. Три отверстия расположены вдоль осевой линии.

Канал 308а, ограниченный стенкой 306а, предпочтительно, имеет цилиндрическую форму по всей длине. Внутри канала 308а расположен корпус 324 клапана. Он установлен в канале 308а с возможностью смещения в осевом направлении.

Корпус 324 клапана входит в состав базового блока.

Корпус 324 клапана содержит область 327 уплотнения, определяемую уплотнительными кольцами 325 и 326 круглого сечения, которые в зависимости от положения корпуса клапана могут полностью или частично перекрывать поток солесодержащей воды через отверстия 323а, 323b и 323с. Уплотнительные кольца 325 и 326 герметично прилегают к стенке 306а канала 308а. В показанном положении все три отверстия 323а, 323b и 323с выходят в канал в пределах области 327 уплотнения. Поэтому поток солесодержащей воды через отверстия 323а, 323b и 323с заблокирован.

Однако если корпус 324 клапана будет смещен в канале 308а вверх по оси таким образом, чтобы одно или несколько отверстий 323а, 323b и 323с выходили в участок канала под двумя уплотнительными кольцами 325 и 326, то поток будет ограничен или полностью открыт.

Изображенный корпус 324 клапана имеет форму полого цилиндра. Он содержит центральный проход 328 с входом 329 на одном конце корпуса 324 клапана и выходом на другом конце корпуса 324 клапана. Выход центрального прохода 328 представляет собой уже упомянутый выпуск 317 для концентрата. Вход 329 центрального прохода 328 введен в выпускное отверстие 309 для концентрата. Концентрат поступает в проход 328 через впуск 330. Затем концентрат отводится через корпус 324 клапана.

Положение корпуса 324 клапана в канале 308а можно регулировать с помощью позиционирующего элемента 331, посаженного на резьбу 332 с возможностью вращения. Вращение позиционирующего элемента 331 вызывает осевое смещение корпуса 324 клапана внутри канала, так как позиционирующий элемент 331 и корпус 324 клапана жестко соединены друг с другом. Позиционирующий элемент 331 выполнен в виде вращающегося колпачка, обеспечивающего защиту верхней части базового блока 301.

На фиг. 3В в увеличенном виде изображен фрагмент Z с фиг. 3А. В этом случае корпус 324 клапана находится в положении блокировки.

На фиг. 3С изображен фрагмент Z в тех случаях, в которых корпус 324 клапана переключен на частичное пропускание. Солесодержащая вода может поступать в канал 308а через отверстие 323с и смешиваться в нем с пермеатом. Соотношение смешивания определяется, в частности, поперечным сечением отверстия 323с. Отверстие 323b и прорезь 323а закрыты.

На фиг. 3D изображен фрагмент Z в других случаях, в которых корпус 324 клапана переключен на частичное пропускание. В этих случаях солесодержащая вода может поступать в канал 308а через отверстия 323b и 323с. Прорезь 323а закрыта.

На фиг. 3Е изображен фрагмент Z в случаях, в которых корпус 324 клапана переключен на полное пропускание. В этих случаях солесодержащая вода может поступать в канал 308а через отверстия 323b и 323с и прорезь 323а. Если отверстия 323b и 323с и прорезь 323а имеют достаточно большое сечение, солесодержащая вода, поступающая на впуск 315, может полностью обтекать устройство 302 обратного осмоса (байпасный контур). Это может потребоваться, например, в том случае, если мембрана устройства 302 обратного осмоса загрязнена и засорена.

Изобретение относится к устройству и способу обработки солесодержащей воды посредством обратного осмоса. Устройство содержит впуск для солесодержащей воды, выпуск для пермеата, выпуск для концентрата, причем впуск и выпуски встроены в базовый блок, выполненный с возможностью стационарной установки, устройство обратного осмоса, выполненное в виде сменного блока, соединенного с базовым блоком с возможностью отсоединения, и смесительное устройство, посредством которого предусмотрена возможность смешения пермеата, вытекающего из устройства обратного осмоса, с солесодержащей водой, при этом смесительное устройство выполнено в виде клапана и содержит канал, ограниченный стенкой, причем в стенке канала выполнена по меньшей мере одна прорезь, через которую в канал предусмотрена возможность поступления солесодержащей воды, и корпус клапана, установленный внутри канала с возможностью осевого и/или вращательного смещения. Изобретение обеспечивает снижение содержания солей в обрабатываемой воде более чем на 90%. 2 н. и 11 з.п. ф-лы, 7 ил.

1. Устройство для обработки солесодержащей воды посредством обратного осмоса, в котором предусмотрено разделение солесодержащей воды на пермеат и концентрат, содержащее следующие признаки:

- устройство содержит впуск для солесодержащей воды,

- устройство содержит выпуск для пермеата,

- устройство содержит выпуск для концентрата, и

- устройство содержит устройство обратного осмоса,

и дополнительные признаки:

- впуск и выпуски встроены в базовый блок, выполненный с возможностью стационарной установки, и

- устройство обратного осмоса выполнено в виде сменного блока, соединенного с базовым блоком с возможностью отсоединения,

отличающееся тем, что оно содержит смесительное устройство, посредством которого предусмотрена возможность смешения пермеата, вытекающего из устройства обратного осмоса, с солесодержащей водой, причем

смесительное устройство выполнено в виде клапана и содержит канал, ограниченный стенкой, причем в стенке канала выполнена по меньшей мере одна прорезь, через которую в канал предусмотрена возможность поступления солесодержащей воды, при этом смесительное устройство содержит корпус клапана, установленный внутри канала с возможностью осевого и/или вращательного смещения.

2. Устройство по п. 1, отличающееся тем, что базовый блок, выполненный с возможностью стационарной установки, содержит гнездо для сменного блока, предпочтительно гнездо, в которое может быть ввинчен сменный блок.

3. Устройство по п. 1 или 2, отличающееся тем, что устройство содержит по меньшей мере один из следующих признаков:

- сменный блок содержит напорный резервуар, входящий в состав устройства обратного осмоса;

- напорный резервуар выполнен цилиндрическим и содержит дно и верхнюю часть;

- дно напорного резервуара закрыто;

- в верхней части напорного резервуара выполнены впускное отверстие для солесодержащей воды, выпускное отверстие для пермеата и выпускное отверстие для концентрата;

- впускное отверстие соединено с впуском для солесодержащей воды;

- выпускное отверстие для пермеата соединено с выпуском для пермеата;

- выпускное отверстие для концентрата соединено с выпуском для концентрата.

4. Устройство по одному из предыдущих пунктов, отличающееся тем, что устройство обратного осмоса содержит обратноосмотическую мембрану, намотанную вокруг перфорированной трубки, служащей для сбора и отведения пермеата, и имеющую форму цилиндрической обмотки с двумя торцевыми концами и, таким образом, первой и второй торцевой стороной.

5. Устройство по п. 4, отличающееся тем, что устройство содержит по меньшей мере один из следующих признаков:

- на первой торцевой стороне витой обратноосмотической мембраны установлен адаптер, посредством которого обратноосмотическая мембрана вместе с трубкой для сбора пермеата соединена с верхней частью напорного резервуара;

- посредством адаптера вторая торцевая сторона обратноосмотической мембраны соединена с впускным отверстием для воды;

- посредством адаптера трубка для сбора пермеата соединена с выпускным отверстием для пермеата;

- посредством адаптера первая торцевая сторона витой обратноосмотической мембраны соединена с выпускным отверстием для концентрата.

6. Устройство по одному из предыдущих пунктов, отличающееся тем, что оно содержит смесительное устройство, посредством которого предусмотрена возможность смешения пермеата, вытекающего из устройства обратного осмоса, с концентратом.

7. Устройство по п. 1 или 6, отличающееся тем, что устройство содержит по меньшей мере один из следующих признаков:

- смесительное устройство встроено в устройство;

- смесительное устройство входит в состав базового блока или

- смесительное устройство выполнено на границе раздела между базовым блоком и сменным блоком.

8. Устройство по п. 1, отличающееся тем, что корпус клапана содержит область уплотнения, выполненную с возможностью, в зависимости от положения корпуса клапана, полного или частичного перекрытия потока жидкости по меньшей мере через одну прорезь.

9. Устройство по п. 1, отличающееся тем, что устройство содержит по меньшей мере один из следующих признаков:

- корпус клапана входит в состав базового блока;

- канал вместе со стенкой, ограничивающей канал, входит в состав сменного блока;

- канал имеет вход, соединенный с трубкой для сбора пермеата, и выход, соединенный с выпуском для пермеата;

- корпус клапана выполнен в виде полого цилиндра и содержит центральный проход с входом на одном конце корпуса клапана и выходом на другом конце корпуса клапана;

- выход центрального прохода соединен с выпуском для концентрата, встроенным в базовый блок;

- вход центрального прохода соединен с выпускным отверстием для концентрата, в частности, задвинут в него.

10. Устройство по п. 1 или 9, отличающееся тем, что устройство содержит по меньшей мере один из следующих признаков:

- предусмотрена возможность регулировки положения корпуса клапана внутри канала посредством позиционирующего элемента, осуществляющего осевое смещение корпуса клапана внутри канала;

- позиционирующий элемент установлен с возможностью вращения на резьбе и выполнен с возможностью смещения в осевом направлении во время вращения;

- позиционирующий элемент соединен с корпусом клапана таким образом, чтобы смещение позиционирующего элемента в осевом направлении приводило к осевому смещению корпуса клапана;

- позиционирующий элемент выполнен в виде колпачка.

11. Устройство по п. 1 или 9, отличающееся тем, что устройство содержит по меньшей мере один из следующих признаков:

- предусмотрена возможность регулировки положения корпуса клапана внутри канала можно посредством позиционирующего элемента, осуществлющего вращение корпуса клапана внутри канала;

- позиционирующий элемент соединен с корпусом клапана без возможности проворачивания.

12. Устройство по одному из предыдущих пунктов, отличающееся тем, что оно содержит регулирующее устройство для управления и/или регулирования расхода пермеата и/или концентрата, вытекающего из устройства обратного осмоса.

13. Способ обработки солесодержащей воды посредством обратного осмоса, отличающийся тем, что обработку выполняют посредством устройства по п. 1.