ПОГРУЖНОЙ АКТИВАТОР ДЛЯ ПОЛУЧЕНИЯ ЛЕГКОЙ ВОДЫ Российский патент 2024 года по МПК C02F1/22 

Настоящее изобретение относится к области получения так называемой легкой воды, то есть воды, имеющей уменьшенное содержание молекул с тяжелыми изотопами водорода и кислорода в домашних условиях. Реализуется метод вымораживания, часто применяемый в домашних условиях и основанный на разнице температур замерзания «легкой», близкой 0 гр.С и «тяжелой», близкой +3.8 гр.С, воды [1]. Процесс ведется в емкости, в условиях постоянного перемешивания объема обрабатываемой воды при отрицательной наружной температуре, обеспечиваемой в морозильной камере или в естественных условиях в зимнее время и завершается по образованию первой порции льда, после чего вода отделяется от этого льда и считается содержащей пониженную концентрацию молекул с тяжелыми изотопами водорода и кислорода, то есть легкой. В большинстве случаев процесс ведется в ручном режиме и момент завершения определяется по времени или «на глазок» [2].

Наиболее близким к предлагаемому и содержащим элементы автоматизации, является устройство получения легкой воды [3], которое имеет емкость кристаллизации тяжелой воды с откидной крышкой, сетчатый фильтр кристаллов льда тяжелой воды, отсек для размещения аккумулятора и других узлов, датчик кристаллизации тяжелой воды с возможностью определения уровня воды, электрический аккумулятор, озонатор-компрессор с фильтром воздуха, воздуховод, рассеиватель озоновоздушной смеси в воде, радиопередатчик сигналов состояния устройства, а также отдельные блоки с устройством зарядки аккумулятора и радиоприемником сигналов состояния устройства. Это устройство заполняется обрабатываемой водой и помещается в морозильную камеру. Поток воздушной смеси проходя через толщу воды постоянно перемешивает охлаждаемую воду. При появлении льда срабатывает датчик кристаллизации и устройство по радиоканалу передает сигнал на внешний радиоприемник оператору о готовности легкой воды. Оператор сливает легкую воду в другую посуду, оставляя лед тяжелой воды в емкости кристаллизации. Таким образом, на практике реализуется процесс вымораживания. К основному недостатку указанного решения следует отнести то, что электронные узлы и аккумулятор подвержены воздействию отрицательной температуры, поддерживаемой в морозильной камере, что, как известно, негативно сказывается на работоспособности электроники и снижает емкость аккумуляторов\ батарей питания, например, для литиевых аккумуляторов рабочий температурный диапазон составляет 0…35 град. С [5]. Следует отметить, что в других подобных решениях [6] также данной проблеме внимание не уделяется, в крайнем случае, предполагается вынос соответствующего оборудования из зоны холода.

В дальнейшем для определенности терминологии считаем, что отдельные блоки обработки данных с элементами устройства зарядки аккумулятора, радиопередатчика и сигнализации объединяются в «блок управления» с органом сигнализации, отсек с полостью для аккумулятора и других узлов именуем «корпусом», аккумулятор - более общим «автономным источником питания», датчик кристаллизации - «датчиком», само заявляемое устройство - «погружным активатором» или «активатором».

Предлагаемое решение направлено на решение задачи поддержания температуры блока управления, привода и автономного источника питания активатора в зоне неотрицательных температур в условиях реализации процесса вымораживания фракций тяжелой воды в емкости с водой, с погруженным в нее активатором, в морозильной камере.

Дополнительно ставится задача повышения точности определения момента завершения процесса.

Решение основной задачи достигается тем, что активатор оснащен электрическим приводом с возможностью перемещать его рабочий орган, маховиком с возможностью служить противовесом и основой для закрепления других элементов; корпус, в большей части водонепроницаем и закрыт, может быть снабжен технологическими отверстиями и имеет, по крайней мере, одну наружную поверхность, по форме подобную лопасти или способную выполнять функцию лопасти; автономный источник питания, привод, и блок управления соединены в единую электрическую схему, автономный источник питания, привод и блок управления расположены внутри полости корпуса и закреплены либо на стенке полости корпуса, при этом рабочий орган привода сцеплен с маховиком, либо автономный источник питания, привод, блок управления закреплены на маховике, при этом рабочий орган привода сцеплен с корпусом; если маховик вынесен за пределы корпуса, он снабжен лопастями, конструкция которых обеспечивает их погружение в воду в процессе работы, либо он снабжен зацепом для его фиксации на стенке емкости, в которой обрабатывается вода.

Дополнительная задача решается тем, что активатор снабжен датчиком температуры, который подключен к блоку управления и закреплен на корпусе снаружи или изнутри, если привод закреплен на стенке корпуса, или закреплен на маховике, если привод закреплен на маховике.

Основной технический результат, состоит в том, что обеспечена поддержка температуры блока управления, привода и автономного источника питания выше 0 град. С, вследствие того, что полость корпуса, где они располагаются, преимущественно, в процессе работы погружена в незамерзшую воду неотрицательной температуры, защищена от воздействия воздуха морозильной камеры закрытым корпусом, который может быть изготовлен из теплоизолирующего материала, и подогрета внутренним тепловыделением, что гарантирует работоспособность электронных узлов и сохранение емкости автономного источника питания.

Дополнительный технический результат состоит в том что, прямой или косвенный контроль температуры воды датчиком позволяет блоку управления выдавать сигнал о завершении процесса в момент по времени связанный с моментом фактического завершения вымораживания тяжелой фракции воды независимо от внешних условий при том, что внешние условия, такие как температура воздуха, размер емкости кристаллизации и пр. сильно влияют на оптимальное время процесса.

Сущность изобретения поясняется фигурами, для которых приняты следующие обозначения:

1-емкость кристаллизации; 2-обрабатываемая вода; 3 -пустотелый корпус активатора; 4-лопасть, закрепленная на корпусе; 5-автономный источник питания; 6-блок управления, обеспечивающий работу активатора согласно заданной логики и контролирующий датчик 9 и привод 7; 7-привод; 8-рабочий орган привода 7 для передачи усилий, в данном случае, вал вращения, хотя возможно применение привода с возвратно-поступательным или другим характером движения рабочего органа, что не меняет принципа; 9-датчик температуры; 10-зацеп, посредством которого маховик 8 неподвижно фиксируется относительно емкости кристаллизации 1; 11-лопасть маховика; 12-маховик, деталь, имеет различную конструкцию в зависимости от варианта исполнения и служит как массивный противовес и основа для закрепления элементов;

На фигуре 1 и 2 показаны схемы исполнения активатора, когда привод, автономный источник питания, блок управления и датчик совместно закреплены соответственно на стенке корпуса и на маховике и активатор свободно плавает в обрабатываемой воде. На фигурах 3 и 4 показаны схемы исполнения активатора, когда привод, автономный источник питания, блок управления и датчик совместно закреплены на стенке корпуса и, соответственно вынесенный за пределы корпуса маховик использован либо для фиксации активатора на стенке емкости кристаллизации (фигура 3) и, либо активатор свободно плавает в воде, а маховик снабжен лопастями (фигура 4), при этом рабочий орган выводится за пределы корпуса, например, через сальниковое уплотнение, на показанное на фигурах. Очевидно, что принцип остается действительным и для иных вариантов пространственного расположений компонентов.

Активатор работает следующим образом. Оператор переводит активатор в рабочий режим стандартным способом и погружает его в доступную и подходящую по размерам емкость 1, заполненную водой 2, при необходимости зафиксировав активатор на стенке емкости посредством зацепа 10, если таковой имеется. Емкость размещается в морозильной камере с минусовой температурой. Привод 7 по команде блока управления 6 автоматически начинает передавать механические воздействия на рабочий орган 8 и маховик 12 или корпус 3, причем воздействия носят переменный характер. Благодаря предложенным способам крепления привода и его рабочего органа, создается перемещение массивного маховика 12 относительно корпуса 3 и, согласно закона сохранения импульса для замкнутой механической системы, корпус 3 вынужденно совершает движения в пространстве в направлении противоположном направлению движению маховика и приводит в движение окружающую воду своим телом и лопастями 4. При этом функция управления приводом заранее подбирается так, чтобы обеспечить оптимальное и безопасное перемешивание воды с учетом фактического распределения масс и моментов в активаторе и форм корпуса и лопастей. Если маховик 12 снабжен лопастями 11, фигура 3, то осуществляется встречное движение лопастей 11 и 4, которые перемешивают воду. Если маховик снабжен зацепом 10, фигура 4, то он неподвижен относительно емкости и перемешивание осуществляют лопасти 4 и корпус 3 активатора. Момент окончания процесса вымораживания тяжелой воды может определяться таймером, реализованным в блоке управления, установленным на время, заведомо достаточное для вымораживания тяжелой воды и выдачи сигнала об этом, что не всегда корректно из-за возможных изменений условий проведения вымораживания. При использовании датчика температуры момент завершения процесса наступает, когда показания датчика стабилизируются на значении близком 0+D град.С, где D, это определяемое экспериментально для конкретной конструкции активатора превышение показаний датчика относительно температуры воды за счет тепловыделения электроники внутри корпуса, если датчик находится внутри полости корпуса, при том, что кривая замораживания, температура - время [4], говорит, что в этот момент начинает вымораживаться легкая вода, а тяжелая вода уже прошла стадию вымораживания из-за более высокой температуры замерзания (3.8 гр. С) и уже имеет форму льда (D=0, если датчик размещен на наружной поверхности корпуса). При достижении состояния стабилизации температуры в ожидаемой области значений в блоке управления 6 генерируется сигнал, например радио, звуковой или световой, распознаваемый оператором. В любом случае оператор реагирует на сигнал и удаляет емкость 1 кристаллизации с активатором из морозильной камеры, освобождает емкость 1 от активатора, отфильтровывает оставшуюся воду, освобожденную ото льда тяжелых изотопов. Дополнительные эффекты включают отсутствие крышки на емкости, где происходит вымораживание, что улучшает теплообмен и удобство для домашнего применения благодаря однокомпонентной конструкции.

Литература

1. https://www.o8ode.ru/article/oleg/och_water_deitery.htm

2. https://rg.ru/2009/04/16/voda.html

3. Муратов М.М. Патент RU 2407706 С2

4. http://ledovydom.ru/samoe-interesnoe-pro-led/effekt-mpemby/

5. https://samsung.com

6. Муратов М.М. «Установка очистки воды». Заявка 2006107189/15

Настоящее изобретение относится к области получения так называемой легкой воды, то есть воды, имеющей уменьшенное содержание молекул с тяжелыми изотопами водорода и кислорода в домашних условиях. Погружной активатор содержит автономный источник питания, блок управления с элементами зарядного устройства, схемами программно-логической обработки и органом сигнализации. Активатор также содержит закрытый корпус с внутренней полостью, лопасть, закрепленную на корпусе. Активатор оснащен электрическим приводом с возможностью перемещать его рабочий орган, маховиком с возможностью служить противовесом и основой для закрепления других элементов. Автономный источник питания, привод и блок управления, соединенные в единую электрическую схему, расположены внутри полости корпуса и закреплены либо на стенке полости корпуса, при этом рабочий орган привода сцеплен с маховиком, либо автономный источник питания, привод и блок управления закреплены на маховике, при этом рабочий орган привода сцеплен с корпусом. Маховик снабжен лопастями, конструкция которых обеспечивает их погружение в воду в процессе работы, если маховик вынесен за пределы корпуса, либо маховик снабжен зацепом для его фиксации на стенке емкости, в которой обрабатывается вода. Технический результат: поддержание температуры блока управления, привода и автономного источника питания выше 0°С, что обеспечивает работоспособность электронных узлов. 1 з.п. ф-лы, 4 ил.

1. Погружной активатор для получения легкой воды в емкости методом вымораживания с перемешиванием, содержащий автономный источник питания, блок управления с элементами зарядного устройства, схемами программно-логической обработки и органом сигнализации, отличающийся тем, что содержит закрытый корпус с внутренней полостью, лопасть, закрепленную на корпусе, при этом активатор оснащен электрическим приводом с возможностью перемещать его рабочий орган, маховиком с возможностью служить противовесом и основой для закрепления других элементов, автономный источник питания, привод и блок управления, соединенные в единую электрическую схему, расположены внутри полости корпуса и закреплены либо на стенке полости корпуса, при этом рабочий орган привода сцеплен с маховиком, либо автономный источник питания, привод и блок управления закреплены на маховике, при этом рабочий орган привода сцеплен с корпусом, маховик снабжен лопастями, конструкция которых обеспечивает их погружение в воду в процессе работы, если маховик вынесен за пределы корпуса, либо маховик снабжен зацепом для его фиксации на стенке емкости, в которой обрабатывается вода.

2. Погружной активатор по п. 1, отличающийся тем, он снабжен датчиком температуры, который подключен к блоку управления и закреплен на корпусе снаружи или изнутри, если привод закреплен на стенке корпуса, или закреплен на маховике, если привод закреплен на маховике.