СПОСОБ ОЧИСТКИ ВОДЫ ОТ СОЛИ И ЗАГРЯЗНЕНИЙ Российский патент 2023 года по МПК C02F1/44 F03B13/14 

Изобретение относится к способам очистки морской воды от соли с использованием технологии обратного осмоса и энергии морских волн. Изобретение позволяет использовать энергию колебаний поверхности пресных водоемов для очистки воды от загрязнений методом обратного осмоса. Изобретение может быть применимо для сельскохозяйственного, промышленного и бытового водоснабжения.

Известен способ опреснения морской воды, включающий испарение и конденсацию водяного пара с применением устройства для его реализации, которое содержит теплообменники, системы оборотного водоснабжения, тепловой насос, вакуумную камеру, расположенные в ней вращающиеся криволинейные каналы (патент РФ №2359917 МПК C02F 1/04, опубл. 27.06.2009). Недостатками этого способа являются сложность конструкции и необходимость для его реализации больших капитальных и эксплуатационных затрат.

Наиболее близким техническим решением к заявленному способу по совокупности признаков является способ опреснения морской воды, включающий обратноосмотический модуль, буй с положительной плавучестью, барабан с храповым механизмом, насос высокого давления, эластичную мембрану, соединенную с воздушной камерой, соединительные тросы и донный пригруз (RU 2787764 C1, C02F 1/04, опубликованный 12.01.2023, бюллетень №2). Недостатком этого способа является сложность регулирования плавучести буя и натяжения троса в зависимости от изменения уровня акватории моря при ветровых нагонах и приливно-отливных явлениях. В наиболее близком техническом решении используется спиральная пружина с необходимостью подбора ее жесткости, не отличающаяся высокой надежностью. Недостатком, также, является отсутствие автоматически срабатывающего клапана, предотвращающего попадание морской воды в воздушную камеру с эластичной мембраной при штормовых воздействиях, приводящих к полному затоплению буя с положительной плавучестью.

Технической задачей, стоящей перед изобретением, является создание несложного способа очистки воды от соли и загрязнений, позволяющего надежно работать при изменении уровня акватории моря или пресных водоемов, вызванного ветровыми нагонами и приливно-отливными явлениями, а также предотвращать попадание морской воды в воздушную камеру с эластичной мембраной при штормовых воздействиях на буй с положительной плавучестью, приводящих к полному его затоплению.

Техническим результатом заявленного изобретения является повышение надежности работы способа в широком диапазоне изменения уровня поверхности акватории (несколько метров), путем регулирования длины и натяжения троса без провисания, используя вместо спиральной пружины силу гравитации, а также повышение надежности работы способа, путем предотвращения попадания морской воды в воздушную камеру с эластичной мембраной при штормовых воздействиях на буй с положительной плавучестью, приводящих к полному его затоплению.

Согласно изобретению, техническая задача решается, а технический результат достигается следующим образом. Способ очистки воды от соли и загрязнений включает использование обратноосмотического модуля, буя с положительной плавучестью, барабана с храповым механизмом, насоса высокого давления, воздушной камеры с эластичной мембраной, соединительных тросов и донного пригруза. На барабан с храповым механизмом наматывают дополнительный трос в направлении противоположном тросу, соединенному с насосом высокого давления. К концу дополнительного троса прикрепляют трубчатый груз, скользящий по тросу, соединенному с насосом высокого давления.

Трубчатый груз при опускании буя вниз во впадину волны разматывает дополнительный трос и наматывает на барабан трос, соединенный с насосом высокого давления. Внутри тела буя симметрично его центру устанавливают поплавки, связанные с собачкой храпового механизма, вывод собачки из зацепления осуществляют выталкивающей силой воды, действующей на поплавки при повышении уровня акватории от нагонных и приливных явлений, позволяя бую всплывать. Ввод собачки в зацепление храпового механизма осуществляют весом поплавков при снижении выталкивающей силы воды, действующей на поплавки, с понижением уровня акватории от нагонных и отливных явлений. На буй с положительной плавучестью устанавливают поплавковый клапан, управляемый выталкивающей силой воды, автоматически закрывающий воздушную линию камеры с эластичной мембраной при штормовых воздействиях на буй, приводящих к полному затоплению буя.

Изобретение поясняется чертежом (фиг. 1), где представлен общий вид устройства.

На фигуре обозначены следующие позиции:

1 - буй с положительной плавучестью;

2 - основной трос, соединенный с насосом высокого давления;

3 - корпус насоса объемного действия высокого давления;

4 - рабочий подвижный орган насоса высокого давления;

5 - герметичный гибкий рукав;

6 - эластичная мембрана;

7 - воздушная камера;

8 - трубопровод, сообщающийся с воздушной атмосферой;

9 - пригруз на дне акватории;

10 - фильтр для очистки забираемой воды;

11 - всасывающий обратный клапан насоса;

12 - нагнетательный обратный клапан насоса;

13 - трубопровод для подачи воды с высоким давлением в обратноосмотический модуль;

14 - барабан для наматывания троса, снабженный храповым механизмом;

15 - штифты храпового механизма;

16 - дополнительный трос;

17-трубчатый груз, соединенный с дополнительным тросом и скользящий по основному тросу;

18 - поплавки, установленные в теле буя симметрично его центру;

19 - рама, жестко соединенная с поплавками, установленными симметрично центру буя;

20 - собачка храпового механизма;

21 - втулка, жестко соединенная с рамой;

22 - возвратная пружина, соединенная с рамой и собачкой;

23 - поплавок автоматического клапана, предотвращающего попадание морской воды в воздушную камеру при штормовых воздействиях на буй;

24 - запорный орган автоматического клапана.

Способ очистки воды от соли и загрязнений (фиг. 1) реализуется следующим образом.

Буй (1) с положительной плавучестью размещают на поверхности акватории моря или пресного водоема. Через отверстие в буе (1) пропускают основной трос (2). На заданной глубине в акватории размещают насос (3) высокого давления объемного действия с возвратно-поступательным движением рабочего органа (4) в герметичном гибком рукаве (5). Рабочий орган насоса (4) жестко соединяют эластичной мембраной (6). Мембрана (6) с нижней стороны сообщается с окружающей водой на глубине ее установки. Мембрана (6) с верхней стороны сообщается с воздушной камерой (7), соединенной с воздушной атмосферой трубопроводом (8). Эластичную мембрану (6) жестко связанную с рабочим органом насоса (4) скрепляют с пригрузом (9) на дне акватории. Корпус насоса (3) соединяют тросом (2) с плавающим на поверхности акватории буем (1). Забор окружающей воды в корпус насоса (3) осуществляют через фильтр (10) и всасывающий обратный клапан (11). Морскую или загрязненную пресную воду под высоким давлением, достаточным для работы обратноосмотических опреснительных мембран, подают из насоса (3) через нагнетательный обратный клапан (12) по трубопроводу (13) в сборный коллектор, а затем в обратноосмотический модуль для получения очищенной воды. Барабан (14) размещают на буе (1). Барабан (14) снабжают штифтами храпового механизма (15). На барабан (14) наматывают основной трос (2), соединенный с насосом (3) и дополнительный трос (16), намотанный в обратном направлении и соединенный с трубчатым грузом (17), скользящим по тросу (2).

Симметрично центру буя (1) размещают внутри тела буя (1) поплавки (18) жестко связанные с рамой (19) и способные свободно двигаться в вертикальном направлении относительно тела буя (1). Собачку храпового механизма (20) устанавливают во втулку (21), жестко связанную с рамой (19). Один конец собачки (20) соединяют с возвратной пружиной (22). Другой конец пружины (22) соединяют с рамой (19).

При волнении поверхности акватории буй (1) совершает возвратно-поступательные движения вверх и вниз. При движении буя (1) вверх происходит всасывание окружающей воды в корпус насоса (3). При этом поплавки (18) синхронно движутся вверх вместе с телом буя (1). При движении буя (1) вместе с синхронно движущимися поплавками (18) вниз происходит нагнетание воды за счет гидростатического давления, действующего на мембрану (6), и перемещения рабочего органа насоса (4) вверх. Вес буя (1) и его водоизмещение выбирают таким образом, чтобы при движении буя вверх на гребень волны преодолевалась сила гидростатического давления воды, действующая на эластичную мембрану (6) на глубине ее установки, создавая расчетное натяжение в тросе (2). При превышении расчетного натяжения троса (2), обусловленного дополнительным погружением буя под уровень акватории (1) и увеличением выталкивающей силы, действующей на буй, при повышении уровня акватории моря или пресного водоема от нагонных явлений, поплавки (18) всплывают вверх, срабатывает собачка (20) храпового механизма, позволяя бую (1) всплыть, ослабляя натяжение в тросе (2). Ослабление натяжения в тросе (2) снова вводит собачку (20) между штифтами (15) храпового механизма на всплывшем буе. При понижении уровня акватории, вызванного нагонными или приливно-отливными явлениями натяжение троса (2) осуществляется наматыванием троса (2) на барабан (14) трубчатым грузом (17), опускающимся вниз, разматывая дополнительный трос (16), при положении собачки (20) в зацеплении храпового механизма, не препятствующем вращению барабана (14), растягивая пружину (22). Вес донного пригруза (9) должен быть больше выталкивающей силы, действующей на буй (1) даже при полном его затоплении в случае шторма. Это условие необходимо для преодоления силы гидростатического давления морской воды на мембрану (6) и обеспечения процесса всасывания морской воды в насос (3), а также срабатывания собачки (20) при изменении уровня акватории при нагонных и приливных явлениях. На буе (1) устанавливают автоматически срабатывающий клапан с поплавком (23) и запорным органом (24). При полном затоплении буя (1) при штормовых воздействиях поплавок (23) всплывает, а запорный орган (24) перекрывает воздушную линию (8), предотвращая попадание морской воды в воздушную камеру (7).

Заявленное техническое решение позволяет упростить реализацию способа очистки воды от соли и загрязнений и сделать его более надежным при изменениях уровня свободной поверхности акватории, вызванных нагонными или приливно-отливными явлениями, благодаря использованию вместо спиральной пружины постоянной жесткости дополнительного троса с трубчатым грузом заданного веса, обеспечивая натяжение троса, соединенного с насосом высокого давления, без провисания. Упрощение способа и повышение его надежности достигается управлением собачкой храпового механизма, вместо механической пружины, выталкивающей силой морской воды. Кроме того, повышение надежности способа достигается использованием автоматического клапана, предотвращающего попадание морской воды в воздушную камеру с эластичной мембраной при штормовых воздействиях на буй с положительной плавучестью, приводящих к полному его затоплению.

Изобретение относится к способам очистки морской воды от соли с использованием технологии обратного осмоса и энергии морских волн. Изобретение может быть применимо для сельскохозяйственного, промышленного и бытового водоснабжения. Способ использования обратноосмотического модуля, буя с положительной плавучестью, барабана с храповым механизмом, насоса высокого давления, воздушной камеры с эластичной мембраной, соединительного троса и донного пригруза. На барабан с храповым механизмом наматывают дополнительный трос в направлении противоположном тросу, соединенному с насосом высокого давления. К концу дополнительного троса прикрепляют груз, который при опускании буя вниз во впадину волны разматывает дополнительный трос и наматывает на барабан трос, соединенный с насосом высокого давления. В теле буя симметрично его центру устанавливают поплавки, связанные с собачкой храпового механизма. Вывод собачки из зацепления осуществляют выталкивающей силой воды, действующей на поплавки при повышении уровня акватории от нагонных и приливных явлений, позволяя бую всплывать. Ввод собачки в зацепление храпового механизма осуществляют весом поплавков при снижении выталкивающей силы воды, действующей на поплавки, с понижением уровня акватории от нагонных и отливных явлений. На буй с положительной плавучестью устанавливают поплавковый клапан, управляемый выталкивающей силой воды, автоматически закрывающий воздушную линию камеры с эластичной мембраной при штормовых воздействиях на буй, приводящих к полному затоплению буя. Технический результат: повышение надежности работы в широком диапазоне изменения уровня поверхности акватории, предотвращение попадания морской воды в воздушную камеру с эластичной мембраной при штормовых воздействиях на буй. 1 ил.

Способ очистки воды от соли и загрязнений, включающий использование обратноосмотического модуля, буя с положительной плавучестью, барабана с храповым механизмом, насоса высокого давления, воздушной камеры с эластичной мембраной, соединительного троса и донного пригруза, отличающийся тем, что на барабан с храповым механизмом наматывают дополнительный трос в направлении противоположном тросу, соединенному с насосом высокого давления, к концу дополнительного троса прикрепляют груз, который при опускании буя вниз во впадину волны разматывает дополнительный трос и наматывает на барабан трос, соединенный с насосом высокого давления, в теле буя симметрично его центру устанавливают поплавки, связанные с собачкой храпового механизма, вывод собачки из зацепления осуществляют выталкивающей силой воды, действующей на поплавки при повышении уровня акватории от нагонных и приливных явлений, позволяя бую всплывать, ввод собачки в зацепление храпового механизма осуществляют весом поплавков при снижении выталкивающей силы воды, действующей на поплавки, с понижением уровня акватории от нагонных и отливных явлений, на буй с положительной плавучестью устанавливают поплавок автоматического клапана с запорным органом, управляемый выталкивающей силой воды, всплывающий и автоматически закрывающий воздушную линию камеры с эластичной мембраной при штормовых воздействиях на буй, приводящих к полному затоплению буя.