ГЕНЕРАТОР ТАЛОЙ ВОДЫ
MELTED WATER GENERATOR

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 не достаточно качественная очистка воды, связанная с технологической сложностью осуществления процесса охлаждения и нагрева.
Наиболее близким к предлагаемому устройству является генератор талой воды (водоочиститель) на основе получения талой питьевой воды, который включает зону замораживания воды, зону вытеснения примесей из фронта льда и концентрации этих примесей в виде рассола, зону перехода воды из твердого состояния в жидкое, при этом все зоны расположены последовательно в одном продольном сосуде, в зоне замораживания установлена кольцевая морозильная камера, за которой смонтировано приводное устройство продольного перемещения замороженного стержня воды, а в зоне вытеснения примесей размещено по центру замороженного стержня разобщающее устройство, за которым расположен кольцевой нагревательный элемент, причем для вывода примесей в виде рассола и талой воды имеются раздельные патрубки, расположенные в нижней части продольного сосуда, при этом приводное устройство оборудовано дополнительными усилителями перемещения замороженного стержня, выполненными в виде приводных шнеков, расположенных в продольном сосуде и проходящих через зону замораживания воды, зону вытеснения примесей, зону перехода воды из твердого состояния в жидкое, при этом положение приводных шнеков относительно продольного сосуда обеспечиваемся подшипниками скольжения, установленными вне продольного сосуда (Патент РФ №2516666, C02F 1/22, опубл. 20.05.2014).
Недостатком известного генератора талой воды является низкая производительность и долговечность из-за несовершенства конструкции устройства шнеков, которые в процессе работы создают большое сопротивление из-за намораживания на лопасти шнеков льда. В результате уменьшается скорость движения стержня воды. Из-за постоянной перегрузки шнеки выходят из строя, что сокращает срок службы водоочистителя в целом.
Технической задачей, на решение которой направлено изобретение, является повышение производительности и долговечности генератора талой воды.
Указанная задача достигается тем, что в предлагаемом техническом решении, включающем зону замораживания воды, зону вытеснения примесей из фронта льда и концентрации примесей в виде рассола, зону перехода воды из твердого состояния в жидкое, при этом все зоны расположены последовательно в одном продольном сосуде, в зоне замораживания установлена кольцевая морозильная камера, за которой смонтировано приводное устройство продольного перемещения замороженного стержня воды, а в зоне вытеснения примесей размещено по центру замороженного стержня разобщающее устройство, за которым расположен кольцевой нагревательный элемент, причем для вывода примесей в виде рассола и талой воды имеются раздельные патрубки, расположенные в нижней части продольного сосуда, при этом приводное устройство оборудовано дополнительными усилителями перемещения замороженного стержня, выполненными в виде приводных шнеков, расположенных в продольном сосуде и проходящих через зону замораживания воды, зону вытеснения примесей, зону перехода воды из твердого состояния в жидкое, при этом положение приводных шнеков относительно продольного сосуда обеспечивается подшипниками скольжения, установленными вне продольного сосуда, согласно изобретению приводные шнеки оборудованы нагревательными элементами, расположенными внутри осей шнеков с возможностью нагрева поверхностей лопастей приводных шнеков.
Технический результат изобретения совпадает с технической задачей.
Оборудование приводных шнеков нагревательными элементами, расположенными внутри осей шнеков с возможностью нагрева поверхностей лопастей приводных шнеков позволяет повысить производительность и долговечность генератора талой воды за счет снижения сопротивления вращения приводных шнеков в замороженном стержне воды, что обеспечивают наличием водяной пленки (играющей роль смазки) между трущимися поверхностями лопастей приводных шнеков и замороженного стержня воды, которая образуется при нагреве приводных шнеков.
Сущность изобретения поясняется чертежом.
На нем приведена схема работы генератора талой воды с основными элементами конструкции устройства.
Генератор талой воды содержит продольный сосуд 1, 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. В зоне вытеснения примесей размещено по центру замороженного стержня 3 разобщающее устройство в виде трубы 6, которая на входе имеет режущую часть 7, а на выходе - выходной патрубок 8 для удаления примесей в виде рассола в канализацию 9 с использованием расширяющегося профиля 10.
В зоне перехода воды из твердого состояния в жидкое расположен кольцевой нагревательный элемент 11. Для вывода талой воды имеется патрубок 12, напротив которого расположены емкости 13 для сбора готового продукта.
Для подачи воды в генератор талой воды используют регулятор 14. Приводное устройство оборудовано дополнительными усилителями перемещения замороженного стержня 3, выполненными в виде приводных шнеков 15, расположенных в продольном сосуде 1 и проходящих через зону замораживания воды, зону вытеснения примесей, зону перехода воды из твердого состояния в жидкое, при этом положение приводных шнеков 15 относительно продольного сосуда 1 обеспечивается подшипниками скольжения 16, установленными вне продольного сосуда 1 (над верхней кромкой продольного сосуда 1). Приводные шнеки 15 оборудованы нагревательными элементами (известной конструкции, например, элекрообогревательных стержней с автономным питанием), расположенными внутри осей шнеков 15 с возможностью нагрева поверхностей лопастей приводных шнеков.
Приводные шнеки 15 связаны друг с другом зубчатым зацеплением в виде шестерен 17 с равными диаметрами, размещенными на валах приводных шнеков 15 (например, под подшипниками скольжения 16). Приводные шнеки 15 расположены симметрично оси продольного сосуда 1 в количестве не менее двух (количество шнеков зависит от габаритных размеров продольного сосуда 1, чем больше его габариты, тем больше можно установить приводных шнеков). Приводные шнеки 15 имеют привод вращения известной конструкции (например, электро-механический) со скоростью, обеспечивающей перемещение замороженного стержня, создаваемого вращением роликов 4.
Принцип работы устройства заключается в непрерывном производстве талой воды по строго определенной временной и температурной схеме, повторяющей процесс образования талой воды в природе.
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 межкристаллических промежутков и сосредоточиться 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. Усилие, создаваемое роликами 4, дополняется усилием, создаваемым от вращения приводных шнеков 15, которые оборудованы нагревательными элементами, расположенными внутри осей шнеков 15 с возможностью нагрева поверхностей лопастей приводных шнеков, что повышает производительность и долговечность водоочистителя, за счет снижения сопротивления вращения приводных шнеков в замороженном стержне воды, что обеспечивают наличием водяной пленки (играющей роль смазки) между трущимися поверхностями лопастей приводных шнеков и замороженного стержня воды, которая образуется при нагреве приводных шнеков.
Приводные шнеки 15 при вращении вмораживаются в замороженный стержень 3 (при этом лед проскальзывает относительно поверхностей лопастей приводных шнеков по водяной пленке, образующейся за счет подтаивания льда, обеспечиваемого нагревательными элементами), за счет чего происходит надежное смещение замороженного стержня 3 на режущую часть 7.
Отделенные примеси по выходному патрубку 8 поступают в канализацию 9 с использованием расширяющегося профиля 10. После освобождения замороженного стержня 3 от центральной части он надвигается на кольцевой нагревательный элемент 11. По патрубку 12 талая вода поступает в емкости 13. Для подачи необходимого количества воды в водоочиститель используют регулятор 14.
Процентное соотношение массы получаемой талой воды к общей массы воды составляет 70-90%, а весь процесс от начала загрузки сырой воды и выхода этой воды в виде талой занимает не менее 4-6 часов. Производительность предлагаемого водоочистителя зависит от его габаритных размеров и составляет для объема 2-4 л 5 часов, для объема 5-8 л 6 часов.
Предлагаемая конструкция генератора талой воды позволяет повысить производительность и долговечность за счет увеличения эффективности процесса получения талой воды, обеспечиваемой надежным надвижением замороженного стержня воды на режущую часть.