УЗЕЛ ХРАНЕНИЯ ФИЛЬТРОВАННОЙ ВОДЫ ДЛЯ НАКОПИТЕЛЬНОГО УСТРОЙСТВА СИСТЕМЫ ОЧИСТКИ ВОДЫ, НАКОПИТЕЛЬНОЕ УСТРОЙСТВО СИСТЕМЫ ОЧИСТКИ ВОДЫ (ВАРИАНТЫ), СИСТЕМА ОЧИСТКИ ВОДЫ (ВАРИАНТЫ)
FILTERED WATER UNIT FOR WATER TREATMENT SYSTEM, WATER TREATMENT SYSTEM STORAGE UNIT (VERSIONS), AND WATER TREATMENT SYSTEM (VERSIONS)

Изобретения относятся к средствам для обработки воды, преимущественно питьевой воды, и могут быть использованы в бытовых системах очистки воды.
Известны бытовые обратноосмотические системы с накопительным устройством для воды, которое содержит размещенную во внешнем корпусе накопительной емкости эластичную оболочку, герметично разделяющую его полость на две части: внутреннюю, циклически изменяющую свой объем в зависимости от количества в ней очищенной воды, и внешнюю между оболочкой и корпусом накопительной емкости, а также содержит клапан управления нагнетанием воды во внешнюю полость и клапан управления отводом воды из этой полости в дренаж.
Из уровня техники известен ряд патентов США (№№4,579,242; 4,585,554; 4,604,194; 4,629,568; 4,650,586; 4,705,625; 4,776,952; 4,885,085; 4,997,553; 5,662793 и др.), в которых описаны системы очистки воды с накопительными устройствами для воды, содержащими воздушную полость.
При этом в системах очистки воды используются механические клапаны (например, патент США №4,997,553), клапаны поршневого типа (например, патент США №3,887,463), клапаны мембранного типа (например, патент США №4,190,537).
Однако практическая реализация этих устройств затруднена, так как требуется сложная, высоконадежная система управления водо-водяным накопительным устройством.
Известна система очистки воды с использованием в ней устройства накопления чистой отфильтрованной воды, которые описаны в патенте США №6,764,595 от 20.07.2004 г. фирмы Kinetico Incorporated, и которые выбраны в качестве прототипа для системы и накопительного устройства.
Система включает обратноосмотическую мембрану, накопительный бак и узел управления (структурная схема приведена на фиг.3). Накопительный бак известной системы очистки воды снабжен эластичной оболочкой, расположенной внутри внешнего сосуда бака, которая предназначена для очищенной воды (фильтрата или пермиата), и зоной нагнетания, образованной в пространстве между оболочкой и корпусом сосуда. В системе очистки воды вход обратноосмотической мембраны предназначен для подачи водопроводной воды под давлением, а выход обратноосмотической мембраны, связанный с полостью оболочки накопительной емкости, соединен с помощью отводящей трубки с краном чистой воды. Другой выход обратноосмотической мембраны связан сливом с дренажом, куда отводится вода с отфильтрованными примесями (концентрат). Для регулирования процесса нагнетания воды в накопительный бак и сброса концентрата в дренаж система оснащена двумя управляющими клапанами, соединенными последовательно, один за другим. То есть узел управления системы содержит чувствительный к давлению воды автоматический первичный клапан управления нагнетанием воды (Pilot Valve), который имеет управляющую и управляемую камеры, а также исполнительный клапан управления дренажом (Servo Valve) с управляющей и управляемой камерами. Управляющая камера клапана управления нагнетанием воды соединена отводящей трубкой с краном чистой воды, а вход управляемой камеры связан с водопроводом. У клапана управления дренажом вход управляемой камеры связан с зоной нагнетания воды в накопительной емкости, а выход - с дренажом.
В описанной системе использованы клапаны комбинированного типа, которые приводятся в движение управляющим давлением через камеру, содержащую упругую мембрану, а переключение осуществляется поршневым золотником.
Наличие большого количества входов-выходов у клапанов узла управления, т.е. большое количество мест, требующих уплотнения, говорит о высокой степени риска возможных протечек в системе, что снижает надежность ее работы. При этом большое количество соединений в системе, а также схема подключения, при которой клапан управления нагнетанием воды напрямую не связан с накопительным баком, а только через клапан управления дренажом, позволяет сделать вывод о сложности узла управления системой очистки воды, что снижает надежность ее работы.
Кроме того, в накопительном устройстве существуют застойные зоны, по которым передается гидравлическое давление, но в которых вода не циркулирует. В этих зонах развиваются бактерии и микробы, проникающие со временем в магистраль чистой воды и ухудшающие ее качество.
Накопительные баки систем водоочистки содержат эластичные мембраны (оболочки, камеры), предназначенные для разделения объектов накопления и промежуточных объектов.
Существует группа конструкций бака с мембраной, имеющей уменьшенную по сравнению с габаритными размерами присоединительную часть - горловину. Такая конфигурация мембраны значительно упрощает присоединение к корпусу бака и организацию коммутации потоков, позволяет уменьшить размеры уплотняемой части, а соответственно усилия в элементах уплотнения. Также конфигурация с горловиной дает возможность вывести зону уплотнения мембраны из зоны соединения элементов корпуса бака, либо вовсе использовать цельный корпус бака.
Использование конструкции накопительного бака с эластичной мембраной в системе водоочистки известно, например, из описания к ранее указанному патенту США №US 6,764,595 фирмы Kinetico Incorporated.
Традиционно подобные мембраны производятся разными способами. Одним из способов является прямое или трансферное (литьевое) прессование резиновых смесей с последующим съемом вулканизованного изделия с пуансона через суженную горловину. Обладание некоторых типов резин свойством высокого относительного удлинения, а также фигурная в сечении форма пуансона позволяют осуществлять процесс съема без повреждения изделия. Недостатками этого способа являются энергоемкость и длительность процесса вулканизации изделия, а также высокая трудоемкость операции съема. Другим способом получения мембран является литье под давлением термопластичного эластомера с последующим съемом охлажденного изделия с пуансона через горловину. Однако меньшее в сравнении с резинами относительное удлинение термопластичных эластомеров значительно осложняет съем изделия и конструкцию пуансона. А технология литья под давлением при существенном снижении времени цикла ограничивает толщину стенки отливки, затрудняя получение мембраны с толщиной, минимально необходимой для выполнения ее функций.
В качестве прототипа выбран узел хранения фильтрованной воды, описанный в патенте США №US 4,997,553 от 05.03.1991 г., который содержит корпус (резервуара), внутрь которого помещена эластичная оболочка, выполненная из термостастического эластомера и закрепленная на корпусе с помощью горловины, которая герметично отделяет внутреннюю полость, предназначенную для хранения чистой воды, от объема между стенками корпуса и стенками оболочки для нагнетания туда технической воды.
В процессе эксплуатации тело мембраны циклически сжимается и расширяется, меняя разделяемые ею объемы, тогда как горловина остается жестко закрепленной в баке, обеспечивая уплотнение. Отсюда возникают отличные требования к механическим свойствам различных частей мембраны: тело мембраны должно быть более прочным, эластичным и износостойким, а горловина более жесткой. В прототипе эта проблема не решена.
Задачей группы заявляемых изобретений является создание системы для очистки воды, а также устройства и блоков, используемых в этой системе, обладающих повышенной надежностью и обеспечивающих высокое качество очистки воды.
Поставленная задача решается за счет того, что узел хранения фильтрованной воды для накопительного устройства системы очистки воды, включающий корпус, расположенную в нем эластичную камеру для фильтрованной воды и образованную пространством между стенками камеры и корпуса зону нагнетания, причем эластичная камера выполнена из термоэластопласта и состоит из выполненных заедино горловины, жестко закрепленной в корпусе, и тела камеры, согласно изобретению содержит тело камеры, выполненное из модифицированного термоэластопласта двухосноориентированной структуры.
Эластичная камера (мембрана) в узле хранения фильтрованной воды для накопительного устройства системы очистки воды герметично разделяет полость корпуса на две части: внутреннюю для фильтрованной воды и пространство между ее стенками и стенками корпуса для нагнетания туда неочищенной воды. В процессе эксплуатации эластичное тело камеры-мембраны циклически сжимается и расширяется, меняя разделяемые ею объемы, тогда как горловина остается жестко закрепленной в корпусе. При этом материал тела камеры имеет двухосноориентированную структуру полимера, полученную в процессе изготовления. Эластичная камера изготавливается методом двухстадийного раздувного формования. На первой стадии литьем под давлением термопластичного эластомера получается малогабаритная заготовка, в которой уже сформирована горловина будущей камеры. На второй стадии разогретая заготовка фиксируется за горловину и раздувается до конечных размеров. Таким образом, на второй стадии материал горловины не претерпевает изменений, а материал тела камеры модифицируется, причем температуры и скорость растяжения определяются из условий проведения холодной ориентационной кристаллизации. Указанные процессы описаны в литературе: 1. Г.М.Бартенев, С.Я.Френкель. Физика полимеров. Л.: Химия, 1990; 2. Дж.X.Бристон, Л.Л.Катан. Полимерные пленки. М.: Химия, 1993; 3. В.Е.Гуль, В.Н.Кулезнев. Структура и механические свойства полимеров. М.: Издательство «Лабиринт», 1994.
Такая модификация надмолекулярной структуры полимера (далее НМС) приводит к снижению хрупкости (возрастает ударная прочность), усилению пластичности, повышению усталостной прочности при изгибе, следовательно, значительно повышает стойкость камеры к циклическим нагрузкам в процессе эксплуатации. Наличие ориентированной структуры полимера повышает также барьерные свойства стенок и таким образом снижает вероятность диффузии химических веществ через стенки камеры [1], [2], [3].
В частных случаях выполнения стенки тела камеры узла хранения фильтрованной воды имеют по меньшей мере на 20% меньшую толщину, чем стенки его горловины; стенки имеют предпочтительно толщину от 0,1 до 5 мм, а наиболее предпочтительно - от 0,3 до 2 мм. Все цифры получены экспериментально. Модификация НМС материала тела камеры позволяет иметь меньшую толщину стенок тела, по сравнению с горловиной мембраны. Это придает телу камеры дополнительную гибкость, тогда как горловина, оставаясь утолщенной, позволяет обеспечивать жесткость закрепления и герметичное уплотнение в корпусе. Большая жесткость горловины способствует организации потоков внутри корпуса узла хранения фильтрованной воды, не позволяя гибкому телу камеры перекрывать входные и выходные отверстия. Уменьшение толщины стенок тела камеры также снижает массу изделия.
В частном случае выполнения стенки тела камеры узла хранения фильтрованной воды выполнены из термоэластопласта двухосноориентированной структуры, выбранного предпочтительно из группы термопластичных полиолефиновых эластомеров или термопластичных стирольных эластомеров. Такой выбор определен экспериментально, как оптимальный для использования материала в указанных целях. В качестве конкретного материала камеры может быть использован термопластичный эластомер, например Dryflex 600601 (Nolato Elastotechnic).
Следовательно, применение описанной конструкции эластичной камеры позволяет повысить стойкость к циклическим нагрузкам в процессе эксплуатации, уменьшить массу изделия, повысить барьерные свойства камеры. Это, в свою очередь, приводит к повышению надежности и более высокому качеству очистки воды.
Поставленная задача решается также за счет того, что в 1-м варианте исполнения накопительное устройство системы очистки воды содержит узел хранения фильтрованной воды и блок гидроавтоматики, причем узел хранения фильтрованной воды представляет собой корпус с расположенной внутри него эластичной камерой для фильтрованной воды и образованную пространством между стенками камеры и корпуса зону нагнетания неочищенной (водопроводной) воды, а блок гидроавтоматики содержит чувствительный к давлению воды автоматический клапан управления нагнетанием воды в зоне нагнетания в корпусе узла хранения фильтрованной воды с управляющей и управляемой камерами, и автоматический клапан управления дренажом с управляющей и управляемой камерами, причем вход управляющей камеры клапана управления нагнетанием воды предназначен для соединения с магистралью очищенной воды, вход управляемой камеры этого клапана предназначен для подсоединения к водопроводу, вход управляемой камеры клапана управления дренажом соединен с зоной нагнетания воды в корпусе узла хранения фильтрованной воды, а его выход предназначен для соединения с дренажом, при этом согласно изобретению выход управляемой камеры клапана управления нагнетанием воды соединен с зоной нагнетания воды в корпусе узла хранения фильтрованной воды, а вход управляющей камеры клапана управления дренажом предназначен для соединения с магистралью очищенной воды, причем клапан управления нагнетанием воды нормально открыт, а клапан управления дренажом нормально закрыт.
В накопительном устройстве, описанном в прототипе (патент США №US 6,764,595 фирмы Kinetico Incorporated) блок гидроавтоматики работает следующим образом. При повышении давления в магистрали чистой воды (кран чистой воды закрыт) управляющий (первичный) клапан (Pilot Valve) приходит в состояние, при котором исполнительный клапан (Servo Valve) в отношении соединения с дренажом - открыт, вследствие чего вода из зоны нагнетания в корпусе узла хранения фильтрованной воды через этот клапан поступает в дренаж, давление неочищенной воды на стенки эластичной камеры в узле хранения уменьшается, эластичная камера заполняется чистой фильтрованной водой. При открытом кране чистой воды давление в магистрали чистой воды уменьшается, управляющий (первичный) клапан (Pilot Valve) изменяет свое состояние таким образом, что исполнительный клапан (Servo Valve) в отношении соединения с дренажом закрывается, а в отношении соединения с линией водопровода - открывается, в результате чего водопроводная вода через этот клапан поступает в зону нагнетания узла хранения, оказывает давление на стенки эластичной камеры и выдавливает оттуда фильтрованную воду в магистраль чистой воды.
Таким образом, в прототипе автоматические клапаны блока гидроавтоматики подсоединены к узлу хранения фильтрованной воды последовательно, т.е. при изменении давления в магистрали очищенной воды, сначала изменяет свое состояние управляющий (первичный) клапан (Pilot Valve), а затем благодаря последовательному соединению выхода управляемой камеры этого клапана со входом управляющей камеры исполнительного клапана (Servo Valve), происходит изменение состояния этого второго клапана, который соединен с зоной нагнетания воды в корпусе узла хранения.
В заявляемом накопительном устройстве по 1-му варианту блок гидроавтоматики работает следующим образом. При закрытом кране чистой воды (повышении давления в магистрали чистой воды) клапан управления нагнетанием закрыт, а клапан управления дренажом открыт, в результате чего неочищенная вода из зоны нагнетания узла хранения воды через этот клапан сливается в дренаж, давление неочищенной воды на стенки эластичной камеры в узле хранения уменьшается, эластичная камера заполняется чистой фильтрованной водой. При открытом кране чистой воды давление в магистрали чистой воды падает, клапан управления нагнетанием открывается, а клапан управления дренажом закрывается, в результате чего водопроводная вода через этот клапан поступает в зону нагнетания узла хранения, оказывает давление на стенки эластичной камеры и выдавливает оттуда фильтрованную воду в магистраль чистой воды.
То есть в заявляемом накопительном устройстве входы управляющих камер обоих автоматических клапанов (управления нагнетанием и управления дренажом) предназначены для соединения с магистралью очищенной воды, а выходы управляемых камер этих клапанов соединены с зоной нагнетания воды в корпусе узла хранения фильтрованной воды. Таким образом можно сказать, что автоматический клапан управления нагнетанием воды и автоматический клапан управления дренажом соединены с зоной нагнетания воды в корпусе узла хранения фильтрованной воды параллельно.
При последовательном соединении автоматических клапанов блока гидроавтоматики к узлу хранения фильтрованной воды в накопительном устройстве прототипа существуют застойные, так называемые «мертвые» зоны, по которым передается гидравлическое давление, но в которых вода не циркулирует, а именно:
- соединение магистрали очищенной воды со входом управляющей камеры управляющего (первичного) клапана (Pilot Valve) (в заявленном решении - клапанов управления нагнетанием воды и управления дренажом);
- соединение водопровода со входом управляемой камеры управляющего (первичного) клапана (Pilot Valve) (в заявленном решении - клапана управления нагнетанием воды) от точки ответвления этого соединения на один из входов управляемой камеры исполнительного клапана (Servo Valve) (в заявленном решении - клапана управления дренажом);
- соединение одного из выходов управляемой камеры управляющего (первичного) клапана (Pilot Valve) (в заявленном решении - клапана управления нагнетанием воды) со входом управляющей камеры исполнительного клапана (Servo Valve) (в заявленном решении - клапана управления дренажом) - в заявленном решении это соединение отсутствует;
- соединение одного из выходов управляемой камеры управляющего (первичного) клапана (Pilot Valve) (в заявленном решении - клапана управления нагнетанием воды) с дренажом - в заявленном решении это соединение отсутствует.
В этих зонах развиваются бактерии и микробы, проникающие со временем в магистраль чистой воды и ухудшающие ее качество. В заявляемом устройстве, выполненном по 1-му варианту, все указанные застойные зоны, кроме первой, отсутствуют, что приводит к повышению качества фильтрованной воды.
Заявляемая схема накопительного устройства позволяет использовать в качестве автоматических клапанов блока гидроавтоматики клапаны другой конструкции по сравнению с клапанами, используемыми в прототипе. Там использованы клапаны золотникового типа, в которых чистая отфильтрованная вода (пермиат) и неочищенная (водопроводная) вода отделены друг от друга только тонкой мембраной, в случае нарушения которой микробы из водопроводной воды могут попасть в отфильтрованную воду. В заявляемом устройстве использованы автоматические клапаны с гибкими мембранами, в которых между чистой и водопроводной водой есть воздушная полость (связана с атмосферой), которая предохраняет от проникновения микробов в отфильтрованную воду и в кран чистой воды в случае возможного повреждения мембраны.
Кроме того, для осуществления заявляемого накопительного устройства в качестве автоматических клапанов блока гидроавтоматики использованы клапаны с одним входом и одним выходом управляемой камеры по сравнению с тремя входами-выходами управляемой камеры клапанов у прототипа, что уменьшает количество соединений в заявленном устройстве, упрощает его конструкцию и повышает надежность работы устройства.
Поставленная задача решается также за счет того, что во 2-м варианте исполнения накопительное устройство системы очистки воды содержит узел хранения фильтрованной воды и блок гидроавтоматики, причем узел хранения фильтрованной воды представляет собой корпус с расположенной внутри него эластичной камерой для фильтрованной воды и образованную пространством между стенками камеры и корпуса зону нагнетания неочищенной (водопроводной) воды, а блок гидроавтоматики содержит чувствительный к давлению воды автоматический клапан управления нагнетанием воды в зоне нагнетания в корпусе узла хранения фильтрованной воды с управляющей и управляемой камерами, и автоматический клапан управления дренажом с управляющей и управляемой камерами, при этом согласно изобретению клапан управления нагнетанием воды в зоне нагнетания в корпусе узла хранения фильтрованной воды и клапан управления дренажом конструктивно объединены и имеют единую управляющую камеру, причем вход и выход управляющей камеры предназначены для подключения в линию чистой воды, управляемые камеры клапана управления нагнетанием воды и клапана управления дренажом подсоединены к управляющей камере параллельно, причем клапан управления нагнетанием воды нормально открыт, а клапан управления дренажом нормально закрыт, при этом вход управляемой камеры клапана управления нагнетанием воды предназначен для подсоединения к водопроводу, а выход соединен с зоной нагнетания в корпусе узла хранения фильтрованной воды, вход управляемой камеры клапана управления дренажом соединен с зоной нагнетания в корпусе узла хранения фильтрованной воды, а ее выход предназначен для связи с дренажом.
В накопительном устройстве, описанном в прототипе (патент США №US 6,764,595 фирмы Kinetico Incorporated) блок гидроавтоматики работает таким образом, как это описано выше (в 1-м варианте).
В заявляемом накопительном устройстве по 2-му варианту блок гидроавтоматики работает следующим образом. При закрытом кране чистой воды происходит повышение давления в магистрали чистой воды, на что реагирует единая управляющая камера обоих автоматических клапанов, вход и выход которой предназначены для подключения в линию чистой воды, при этом клапан управления нагнетанием воды устанавливается в закрытое положение, а клапан управления дренажом - в открытое, в результате чего неочищенная вода из зоны нагнетания узла хранения воды через этот клапан сливается в дренаж, давление неочищенной воды на стенки эластичной камеры в узле хранения уменьшается, эластичная камера заполняется чистой фильтрованной водой. При открытом кране чистой воды давление в магистрали чистой воды падает, клапан управления нагнетанием открывается, а клапан управления дренажом закрывается, в результате чего водопроводная вода через этот клапан поступает в зону нагнетания узла хранения, оказывает давление на стенки эластичной камеры и выдавливает оттуда фильтрованную воду в магистраль чистой воды.
То есть в заявляемом накопительном устройстве, выполненном по 2-му варианту, когда вход и выход единой управляющей камеры обоих автоматических клапанов (управления нагнетанием и управления дренажом) предназначены для подсоединения к магистрали чистой воды, а выходы управляемых камер обоих этих клапанов соединены с зоной нагнетания воды в корпусе узла хранения фильтрованной воды, можно сказать, что автоматический клапан управления нагнетанием воды и автоматический клапан управления дренажом соединены с зоной нагнетания воды в корпусе узла хранения фильтрованной воды параллельно.
Таким образом, в накопительном устройстве, выполненном по 2-му варианту, две независимые управляющие камеры автоматических клапанов заменены одной, что упрощает схему, ведет к уменьшению гидравлических соединений, а значит, уменьшает риск внешних протечек. При этом уменьшается себестоимость изготовления устройства за счет уменьшения количества мест, требующих уплотнения.
В этом случае выполнения накопительного устройства по 2-му варианту, как и в 1-м варианте, управляющая камера отделена от управляемой части воздушной полостью, связанной с атмосферой, что делает невозможным перетекание воды из одной полости в другую, исключая таким образом в случае повреждения разделительной мембраны попадание неочищенной воды (содержащей бактерии и вирусы) в очищенную воду для пользователя.
Кроме того, в накопительном устройстве, выполненном по 2-му варианту, отсутствуют застойные зоны (места, в которых отсутствует течение воды), перечисленные при описании накопительного устройства по 1-му варианту, в т.ч. зона, которая оставалась в устройстве по 1-му варианту, а именно - соединение магистрали чистой воды с объединенной управляющей камерой клапанов гидроблока (в прототипе - управляющего (первичного) клапана (Pilot Valve). To есть в заявляемом накопительном устройстве, выполненном по 2-му варианту, «мертвые» зоны вообще отсутствуют, что приводит к еще большему повышению качества фильтрованной воды.
В частных случаях выполнения накопительного устройства системы очистки воды, исполненного как по варианту 1, так и по варианту 2, стенки тела камеры узла хранения фильтрованной воды выполнены из термоэластпласта двухосноориентированной структуры.
Как указывалось ранее, использование в качестве материала тела камеры модифицированного полимера двухосноориентированной структуры, полученной в процессе изготовления, приводит к снижению хрупкости, усилению пластичности, повышению усталостной прочности при изгибе, а следовательно - к повышению стойкости камеры к циклическим нагрузкам в процессе эксплуатации. Наличие ориентированной структуры полимера повышает также барьерные свойства стенок и таким образом снижает вероятность диффузии химических веществ через стенки камеры.
В частных случаях выполнения накопительного устройства системы очистки воды, исполненного как по варианту 1, так и по варианту 2, стенки тела камеры узла хранения фильтрованной воды, выполненные из термоэластпласта двухосноориентированной структуры, выбраны предпочтительно из группы термопластичных полиолефиновых эластомеров или термопластичных стирольных эластомеров. Как указывалось ранее, такой выбор определен экспериментально, как оптимальный для использования материала в указанных целях.
В частных случаях выполнения накопительного устройства системы очистки воды, исполненного как по варианту 1, так и по варианту 2, стенки тела камеры узла хранения фильтрованной воды имеют по меньшей мере на 20% меньшую толщину, чем стенки его горловины; стенки имеют предпочтительно толщину от 0,1 до 5 мм, а наиболее предпочтительно - от 0,3 до 2 мм. Как указывалось ранее, все числовые значения получены экспериментальным путем и являются оптимальными для данных целей.
Сопоставительный анализ накопительного устройства, выполненного по 1-му и 2-му вариантам, с прототипом показывает, что заявляемое техническое решение отличается от прототипа и решает поставленную задачу.
Поставленная задача также решается за счет того, что в 1-м варианте система очистки воды содержит обратноосмотическую мембрану, отводящую трубку чистой воды, слив для воды с примесями, кран чистой воды и накопительное устройство, включающее узел хранения фильтрованной воды и блок гидроавтоматики, причем узел хранения фильтрованной воды представляет собой корпус с расположенной внутри него эластичной камерой для фильтрованной воды и образованную пространством между стенками камеры и корпуса зону нагнетания неочищенной (водопроводной) воды, а блок гидроавтоматики содержит чувствительный к давлению воды автоматический клапан управления нагнетанием воды в зоне нагнетания в корпусе узла хранения фильтрованной воды с управляющей и управляемой камерами, и автоматический клапан управления дренажом с управляющей и управляемой камерами, причем вход обратноосмотической мембраны подсоединен к водопроводу с водой под давлением, выход обратноосмотической мембраны с очищенной водой (пермиат) соединен с помощью отводящей трубки с краном чистой воды и с внутренней полостью эластичной камеры в корпусе узла хранения фильтрованной воды, выход обратноосмотической мембраны с водой с отфильтрованными примесями (концентрат) соединен сливом с дренажом, управляющая камера клапана управления нагнетанием воды соединена с отводящей трубкой для очищенной воды, вход управляемой камеры этого клапана подсоединен к водопроводу, вход управляемой камеры клапана управления дренажом соединен с зоной нагнетания воды в корпусе узла хранения фильтрованной воды, а его выход - с дренажом, согласно изобретению выход управляемой камеры клапана управления нагнетанием воды соединен с зоной нагнетания воды в корпусе узла хранения фильтрованной воды, а вход управляющей камеры клапана управления дренажом подсоединен к отводящей трубке чистой воды перед краном, причем клапан управления нагнетанием воды нормально открыт, а клапан управления дренажом нормально закрыт.
Поставленная задача также решается за счет того, что во 2-м варианте система очистки воды содержит обратноосмотическую мембрану, отводящую трубку чистой воды, слив для воды с примесями, кран чистой воды и накопительное устройство, включающее узел хранения фильтрованной воды и блок гидроавтоматики, причем узел хранения фильтрованной воды представляет собой корпус с расположенной внутри него эластичной камерой для фильтрованной воды и образованную пространством между стенками камеры и корпуса зону нагнетания неочищенной (водопроводной) воды, а блок гидроавтоматики содержит чувствительный к давлению воды автоматический клапан управления нагнетанием воды в корпусе узла хранения фильтрованной воды с управляющей и управляемой камерами, и автоматический клапан управления дренажом с управляющей и управляемой камерами, причем вход обратноосмотической мембраны подсоединен к водопроводу с водой под давлением, выход обратноосмотической мембраны с очищенной водой (пермиат) соединен через отводящую трубку с краном чистой воды и с внутренней полостью эластичной камеры в корпусе узла хранения фильтрованной воды, а выход обратноосмотической мембраны с водой с отфильтрованными примесями (концентрат) соединен сливом с дренажом, согласно изобретению клапан управления нагнетанием воды в зоне нагнетания в корпусе узла хранения фильтрованной воды и клапан управления дренажом конструктивно объединены и имеют единую управляющую камеру, причем управляющая камера по входу и выходу подключена в линию отводящей трубки чистой воды перед краном чистой воды, управляемые камеры клапана управления нагнетанием воды и клапана управления дренажом подсоединены к управляющей камере параллельно, причем клапан управления нагнетанием воды нормально открыт, а клапан управления дренажом нормально закрыт, при этом вход управляемой камеры клапана управления нагнетанием воды подсоединен к водопроводу, а выход - к зоне нагнетания в корпусе узла хранения фильтрованной воды, вход управляемой камеры клапана управления дренажом соединен с зоной нагнетания в корпусе узла хранения фильтрованной воды, а ее выход - с дренажом.
Таким образом, заявленная система очистки воды, выполненная по 1-му и 2-му вариантам, представляет собой обратноосмотическую систему с накопительным устройством, включающим узел хранения чистой воды и блок управления. При этом в системе очистки воды, выполненной по 1-му варианту, использовано описанное выше накопительное устройство по 1-му варианту, а в системе очистки воды по 2-му варианту - накопительное устройство, выполненное по 2-му варианту, также описанное выше.
В связи с этим заявленная система очистки воды, выполненная по 1-му и 2-му вариантам, обладает всеми указанными выше достоинствами и преимуществами перед системой, описанной в прототипе, которые приводят к упрощению в устройстве, увеличению надежности его работы и повышению качества фильтрованной воды, предназначенного для использования потребителем.
В частных случаях выполнения как по варианту 1, так и по варианту 2, система очистки воды дополнительно содержит префильтр, установленный перед обратноосмотической мембраной. Префильтр представляет собой один или несколько фильтров предварительной очистки водопроводной воды, очищающий ее от механических частиц (например, песка) и/или химических соединений (например, хлора), которые разрушают мембрану. То есть установка префильтра улучшает качество фильтрации воды и увеличивает срок службы обратноосмотической мембраны, т.е. повышает ресурс работы системы в целом.
В частных случаях выполнения как по варианту 1, так и по варианту 2, система очистки воды дополнительно содержит запорный гидроуправляемый клапан, установленный перед обратноосмотической мембраной и соединенный с отводящей трубкой чистой воды.
Этот клапан перекрывает поступление воды на обратноосмотическую мембрану в том случае, когда в магистрали чистой воды расхода воды нет и эластичная камера узла хранения воды накопительного устройства полностью заполнена водой, т.к. в противном случае неочищенная вода проходит через мембрану и сливается в дренаж. То есть установка запорного гидроуправляемого клапана защищает обратноосмотическую мембрану от излишнего использования в указанных случаях, увеличивает ее срок службы, повышает качество фильтрации воды, увеличивает ресурс работы системы очистки воды и сберегает воду.
В частных случаях выполнения как по варианту 1, так и по варианту 2, система очистки воды дополнительно содержит обратный клапан, который установлен в линию чистой воды (пермиат) перед гидроблоком.
Дополнительная установка обратного клапана в системе очистки воды защищает клапаны гидроблока от ложного срабатывания в случае, когда падает давление в наполняемой камере узла хранения фильтрованной воды. Это, в свою очередь, защищает систему от излишнего расхода воды, сливаемой в дренаж, что увеличивает срок службы мембраны, повышает качество фильтрации воды и увеличивает ресурс работы всей системы.
В частных случаях выполнения как по варианту 1, так и по варианту 2, система очистки воды дополнительно содержит постфильтр, установленный в линию чистой воды (пермиат) перед краном.
Дополнительная установка постфильтра позволяет окончательно подготовить воду для ее использования потребителем (например, отсечь посторонние запахи, произвести насыщение воды определенными минералами), т.е. улучшает качество работы системы.
В частных случаях выполнения как по варианту 1, так и по варианту 2, тело камеры узла хранения фильтрованной воды в системе очистки воды выполнено из модифицированного термоэластопласта двухосноориентированной структуры, который, в частности, выбран предпочтительно из группы термопластичных полиолефиновых эластомеров или термопластичных стирольных эластомеров.
При этом, в частности, стенки тела камеры узла хранения фильтрованной воды имеют по меньшей мере на 20% меньшую толщину, чем стенки его горловины.
При этом, также в частности, стенки тела камеры узла хранения фильтрованной воды предпочтительно имеют толщину от 0,1 до 5 мм, а наиболее предпочтительно - от 0,3 до 2 мм.
Так как заявленная система очистки воды, выполненная по 1-му и 2-му вариантам, представляет собой обратноосмотическую систему с накопительным устройством для чистой воды, включающим узел хранения воды и блок управления, во всех частных случаях ее исполнения, в ней использован описанный выше узел хранения фильтрованной воды, выполненный в частных случаях, также описанных выше, использование которых позволяет получить дополнительные преимущества, которые были указаны при описании узла хранения фильтрованной воды в общем и частных его случаях.
Таким образом, заявленная система очистки воды, выполненная по 1-му и 2-му вариантам, обладает всеми указанными выше достоинствами и преимуществами перед системой, описанной в прототипе, которые приводят к повышению качества фильтрованной воды и повышению надежности работы системы в целом.
Заявляемая группа изобретений «Узел хранения фильтрованной воды для накопительного устройства системы очистки воды, накопительное устройство системы очистки воды (варианты), система очистки воды (варианты)» поясняется следующими чертежами.
На фиг.1 представлена структурная схема системы очистки воды по варианту 1 с использованием накопительного устройства по варианту 1 и узла хранения фильтрованной воды:
а) состояние при закрытом кране чистой воды;
б) состояние при открытом кране чистой воды.
На фиг.2 представлена структурная схема системы очистки воды по варианту 2 с использованием накопительного устройства по варианту 2 и узла хранения фильтрованной воды:
а) состояние при закрытом кране чистой воды;
б) состояние при открытом кране чистой воды.
На фиг.3 представлена структурная схема системы очистки воды фирмы «Kinetico» (прототип):
а) состояние при закрытом кране чистой воды;
б) состояние при открытом кране чистой воды.
На фиг.4 представлен пример конструктивного выполнения (вариант 1):
а) автоматического клапана управления дренажом;
б) автоматического клапана управления нагнетанием воды.
На фиг.5 представлен пример конструктивного выполнения (вариант 2) автоматических клапанов управления нагнетанием воды и управления дренажом с объединенной управляющей камерой.
Заявляемая система очистки воды в общем случае исполнения, выполненная по 1-му варианту, с использованием в ней заявляемого накопительного устройства, выполненного по 1-му варианту, а также заявляемого узла хранения фильтрованной воды (фиг.1), содержит обратноосмотическую мембрану 1, отводящую трубку 2 магистрали чистой воды, слив 3 в дренаж, кран чистой воды 4 и накопительное устройство 5, включающее узел хранения фильтрованной воды 6 и блок гидроавтоматики 7, причем узел хранения фильтрованной воды 6 представляет собой корпус 8 с расположенной внутри него эластичной камерой 9 для фильтрованной воды и образованную пространством между стенками камеры и корпуса зону нагнетания 10 неочищенной (водопроводной) воды, а блок гидроавтоматики 7 содержит чувствительный к давлению воды автоматический клапан управления нагнетанием воды 11 в корпусе 8 узла хранения 6 фильтрованной воды с управляющей и управляемой камерами, и автоматический клапан управления дренажом 12 с управляющей и управляемой камерами, причем клапан управления нагнетанием воды 11 нормально открыт, а клапан управления дренажом 12 нормально закрыт, вход обратноосмотической мембраны 1 подсоединен к водопроводу с водой под давлением, выход обратноосмотической мембраны 1 с очищенной водой (пермиат) соединен через отводящую трубку 2 с краном чистой воды 4 и с внутренней полостью эластичной камеры 9 в корпусе 8 узла хранения 6 фильтрованной воды, а выход обратноосмотической мембраны 1 с водой с отфильтрованными примесями (концентрат) соединен сливом 3 с дренажом. При этом управляющая камера клапана управления нагнетанием воды 11 соединена с отводящей трубкой 2 для очищенной воды, вход управляемой камеры этого клапана 11 подсоединен к водопроводу, вход управляемой камеры клапана управления дренажом 12 соединен с зоной нагнетания 10 воды в корпусе 8 узла хранения 6 фильтрованной воды, а его выход - с дренажом 3; выход управляемой камеры клапана управления нагнетанием воды 11 соединен с зоной нагнетания 10 воды в корпусе 8 узла хранения 6 фильтрованной воды, а вход управляющей камеры клапана управления дренажом 12 подсоединен к отводящей трубке 2 чистой воды перед краном 4.
Заявляемая система очистки воды в общем случае исполнения, выполненная по 2-му варианту, с использованием в ней заявляемого накопительного устройства, выполненного по 2-му варианту, а также заявляемого узла хранения фильтрованной воды (фиг.2), содержит обратноосмотическую мембрану 1, отводящую трубку 2 магистрали чистой воды, слив 3 в дренаж, кран чистой воды 4 и накопительное устройство 5, включающее узел хранения фильтрованной воды 6 и блок гидроавтоматики 7, причем узел хранения фильтрованной воды 6 представляет собой корпус 8 с расположенной внутри него эластичной камерой 9 для фильтрованной воды и образованную пространством между стенками камеры и корпуса зону нагнетания 10 неочищенной (водопроводной) воды, а блок гидроавтоматики 7 содержит чувствительный к давлению воды автоматический клапан управления нагнетанием воды 11 в корпусе 8 узла хранения 6 фильтрованной воды с управляющей и управляемой камерами, и автоматический клапан управления дренажом 12 с управляющей и управляемой камерами, причем вход обратноосмотической мембраны 1 подсоединен к водопроводу с водой под давлением, выход обратноосмотической мембраны 1 с очищенной водой (пермиат) соединен через отводящую трубку 2 с краном чистой воды 4 и с внутренней полостью эластичной камеры 9 в корпусе 8 узла хранения 6 фильтрованной воды, а выход обратноосмотической мембраны 1 с водой с отфильтрованными примесями (концентрат) соединен сливом 3 с дренажом. При этом клапан управления нагнетанием воды 11 в зоне нагнетания 10 в корпусе 8 узла хранения 6 фильтрованной воды и клапан управления дренажом 12 конструктивно объединены и имеют единую управляющую камеру, которая по входу и выходу подключена в линию отводящей трубки 2 (пермиат) перед краном 4 чистой воды, управляемые камеры клапана управления нагнетанием воды 11 и клапан управления дренажом 12 подсоединены к управляющей камере параллельно, причем клапан управления нагнетанием воды 11 нормально открыт, а клапан управления дренажом 12 нормально закрыт, при этом вход управляемой камеры клапана управления нагнетанием воды 11 подсоединен к водопроводу, а выход - к зоне нагнетания 10 в корпусе 8 узла хранения 6 фильтрованной воды, вход управляемой камеры клапана управления дренажом 12 соединен с зоной нагнетания 10 в корпусе 8 узла хранения 6 фильтрованной воды, а ее выход - с дренажом.
В частных случаях выполнения системы очистки воды как по варианту 1, так и по варианту 2, она дополнительно содержит префильтр 13, установленный перед обратноосмотической мембраной 1.
В частных случаях выполнения системы очистки воды как по варианту 1, так и по варианту 2, она дополнительно содержит запорный гидроуправляемый клапан 14, установленный перед обратноосмотической мембраной 1 и соединенный с отводящей трубкой 2 чистой воды.
В частных случаях выполнения системы очистки воды как по варианту 1, так и по варианту 2, она дополнительно содержит постфильтр 15, установленный в линию чистой воды (пермиат) перед краном 4.
В частных случаях выполнения системы очистки воды как по варианту 1, так и по варианту 2, она дополнительно содержит обратный клапан 16, который установлен в линию чистой воды (пермиат) перед гидроблоком 7.
В частных случаях выполнения системы очистки воды, выполненной по 1-му и 2-му варианту, с использованием в ней заявляемого накопительного устройства, выполненного, соответственно по 1-му и 2-му варианту, а также заявляемого узла хранения фильтрованной воды (фиг.1, 2), когда тело эластичной камеры 9 узла хранения 6 фильтрованной воды выполнено из модифицированного термоэластопласта двухосноориентированной структуры, в частности предпочтительно из группы термопластичных полиолефиновых эластомеров или термопластичных стирольных эластомеров, а также в других частных случаях, когда стенки тела камеры 9 узла хранения 6 фильтрованной воды имеют по меньшей мере на 20% меньшую толщину, чем стенки его горловины, или предпочтительно имеют толщину от 0,1 до 5 мм, а наиболее предпочтительно - от 0,3 до 2 мм, состав их блоков и элементов является таким же, как и в общем случае их выполнения.
Заявляемая система очистки воды в общем случае исполнения, выполненная по 1-му варианту, с использованием в ней заявляемого накопительного устройства, выполненного по 1-му варианту, а также заявляемого узла хранения фильтрованной воды (фиг.1), работает следующим образом.
В исходном состоянии система не подключена к питающей воде под высоким давлением - водопроводу, т.е. входной кран (на чертеже не показан) закрыт; вода в эластичной камере 9 узла хранения фильтрованной воды 6 накопительного устройства 5 отсутствует, автоматический клапан управления дренажом 12 находится в положении «закрыто», положение автоматического клапана управления нагнетанием 11 не имеет значения, кран чистой воды 4 открыт.
При первом включении системы, т.е. ее подключении к водопроводу, открывается входной кран (не показан). Так как кран чистой воды 4 открыт, то давление в полости эластичной камеры 9 узла хранения фильтрованной воды 6 накопительного устройства 5 немногим превышает нулевое (0 Бар). А так как перепад давления на обратноосмотической мембране (ООМ) близок к нулю, то давление перед ООМ 1 определяется давлением в полости эластичной камеры 9 и оно также немногим отличается от нулевого. Так как при этом ООМ 1 представляет собой значительное гидравлическое сопротивление, вода не проходит через ООМ 1 и не поступает в полость эластичной камеры 9 узла хранения фильтрованной воды 6 накопительного устройства 5, а из магистрального водопровода попадает в управляемую камеру клапана управления нагнетанием 11.
В полости управляемой камеры автоматического клапана 11 вода оказывает давление на гибкую мембрану, герметично разделяющую ее с полостью, связанной с атмосферой; мембрана, в свою очередь, оказывает давление на торец штока автоматического клапана 11, а так как в управляющей полости в это время давления нет (кран чистой воды 4 открыт), то со стороны управляющей полости на торец штока давление не оказывается, что приводит к перемещению штока, т.е. происходит открытие автоматического клапана управления нагнетанием 11 и вода через него поступает в зону нагнетания 10 узла хранения воды 6 накопительного устройства 5. Поступающая в зону нагнетания 10 водопроводная вода оказывает давление на стенки легко деформируемой эластичной камеры 9, тем самым сжимая ее и выдавливая технический воздух, который через открытый кран чистой воды 4 выходит в атмосферу.
Это происходит до тех пор, пока попадающая в зону нагнетания 10 узла хранения воды 6 накопительного устройства 5 вода не заполнит весь предоставленный ей объем в корпусе 8.
Как только это происходит, в зоне нагнетания 10 начинает расти давление до величины, чуть меньшей чем давление в магистральном водопроводе, после чего поступление воды в зону нагнетания 10 прекращается. Это приводит к тому, что давление в точке перед ООМ 1 увеличивается почти до величины давления в магистральном водопроводе и вода поступает на вход ООМ 1. Проходя через ООМ 1 вода разбивается на два потока: первый - отфильтрованную очищенную и обессоленную воду (пермиат), которая с выхода ООМ 1 с помощью отводящей трубки 2 поступает в магистраль чистой воды, и второй - воду, содержащую отфильтрованные примеси, в т.ч. соли, (концентрат), которая через слив 3 сливается в дренаж. Так как при этом водопроводная вода продолжает оказывать давление на стенки эластичной камеры 9 узла хранения фильтрованной воды 6 накопительного устройства 5, то очищенная вода не может попасть в ее полость, а попадает в открытый кран чистой воды 4 и свободно вытекает из его излива.
В этот момент кран чистой воды 4 закрывают, вытекание чистой воды (пермиата) через кран прекращается, что ведет к росту давления в магистрали чистой воды внутри системы. При этом шток автоматического клапана управления нагнетанием 11 начинает перемещаться в сторону управляемой полости до тех пор, пока не перекроет подачу воды из нее, в результате чего прекращается доступ воды из магистрального водопровода в зону нагнетания 10 узла хранения фильтрованной воды 6 накопительного устройства 5. Одновременно с этим шток автоматического клапана управления дренажом 12 начинает перемещаться в сторону управляемой полости до упора и открывается, в результате чего неочищенная вода из зоны нагнетания 10 узла хранения воды 6 через этот клапан 12 сливается в дренаж, давление неочищенной воды на стенки эластичной камеры 9 в узле хранения 6 уменьшается, эластичная камера 9 заполняется чистой водой.
Процесс продолжается до тех пор, пока легко деформируемая эластичная камера 9 не займет весь объем, предоставленный ей корпусом 8 узла хранения фильтрованной воды 6 накопительного устройства 5.
После полного заполнения водой эластичной камеры 9 начинает расти давление в магистрали чистой воды, поступление воды на вход ООМ 1 прекращается. При этом давление в точке перед ООМ 1 увеличивается почти до величины давления в магистральном водопроводе и вода поступает на вход ООМ 1, т.е. система занимает исходное рабочее положение.
При открытии крана чистой воды 4 давление в магистрали чистой воды падает, автоматический клапан управления дренажом 12 закрывается, прекращая доступ неочищенной воды из зоны нагнетания 10 узла хранения фильтрованной воды 6 накопительного устройства 5 к дренажу, а автоматический клапан управления нагнетанием 11 открывается, в результате чего водопроводная вода через этот клапан 11 начинает поступать в зону нагнетания 10 узла хранения фильтрованной воды 6 накопительного устройства 5, создавая там давление на стенки эластичной камеры 9 и выдавливая оттуда очищенную воду (пермиат) в магистраль чистой воды, которая поступает на вход крана чистой воды 4 и выливается из его излива.
При закрытии крана чистой воды 4 давление в магистрали чистой воды возрастает, автоматический клапан управления нагнетанием 11 закрывается, прекращая поступление неочищенной воды в зону нагнетания 10 узла хранения фильтрованной воды 6 накопительного устройства 5, а автоматический клапан управления дренажом 12 открывается, в результате чего неочищенная вода из зоны нагнетания узла хранения воды через этот клапан 12 сливается в дренаж, давление неочищенной воды на стенки эластичной камеры 9 в узле хранения 6 уменьшается, эластичная камера 9 заполняется чистой фильтрованной водой.
Таким образом, по мере необходимости в очищенной отфильтрованной воде, пользователь то открывает, то закрывает кран 4, и описанные выше процессы повторяются.
Из описания работы заявляемой системы очистки воды, выполненной по 1-му варианту, с использованием в ней заявляемого накопительного устройства по 1-му варианту, следует, что благодаря параллельному соединению автоматического клапана управления нагнетанием воды 11 и автоматического клапана управления дренажом 12 с зоной нагнетания воды 10 в корпусе 8 узла хранения 6 фильтрованной воды накопительного устройства 5, в системе по сравнению с прототипом отсутствуют застойные зоны, в которых отсутствует течение воды, кроме одной (соединение магистрали чистой воды со входами управляющих камер автоматических клапанов 11 и 12), в которых развиваются бактерии и микробы, проникающие со временем в магистраль чистой воды и ухудшающие ее качество. То есть использование заявляемой системы с соответствующим накопительным устройством приводит к повышению качества фильтрованной воды.
Кроме того, для осуществления заявляемой системы очистки воды с заявляемым накопительным устройством, в качестве автоматических клапанов 11 и 12 блока гидроавтоматики 7 использованы автоматические клапаны с гибкими мембранами, в которых между чистой и водопроводной водой есть воздушная полость, связанная с атмосферой, которая предохраняет от проникновения микробов в отфильтрованную воду и в кран чистой воды в случае возможного повреждения мембраны. При этом управляемые камеры этих автоматических клапанов 11 и 12 имеют только по одному входу и одному выходу, по сравнению с тремя входами-выходами управляемой камеры клапанов у прототипа, что уменьшает количество соединений в заявленном устройстве и повышает надежность его работы.
Заявляемая система очистки воды в общем случае исполнения, выполненная по 2-му варианту, с использованием в ней заявляемого накопительного устройства, выполненного по 2-му варианту, а также заявляемого узла хранения фильтрованной воды (фиг.2), работает, в принципе, так же как и в 1-м варианте, с учетом следующих особенностей.
Клапан управления нагнетанием воды 11 и клапан управления дренажом 12 имеют единую управляющую камеру, вход и выход которой подсоединены к магистрали чистой воды. При закрытом кране чистой воды 4 происходит повышение давления в магистрали чистой воды, на что реагирует единая управляющая камера обоих автоматических клапанов и клапан управления нагнетанием воды 11 устанавливается в закрытое положение, а клапан управления дренажом 12 - в открытое, в результате чего неочищенная водопроводная вода из зоны нагнетания 10 узла хранения воды 6 через этот клапан 12 сливается в дренаж, давление неочищенной воды на стенки эластичной камеры 9 в узле хранения 6 уменьшается, эластичная камера 9 заполняется чистой фильтрованной водой. При открытом кране чистой воды 4 давление в магистрали чистой воды падает, клапан управления нагнетанием 11 открывается, а клапан управления дренажом 12 закрывается, в результате чего водопроводная вода через клапан 11 поступает в зону нагнетания 10 узла хранения воды 6, оказывает давление на стенки эластичной камеры 9 и выдавливает оттуда фильтрованную воду в магистраль чистой воды.
И так далее, по мере необходимости в очищенной отфильтрованной воде пользователь то открывает, то закрывает кран 4, и описанные выше процессы повторяются.
Из описания работы заявляемой системы очистки воды, выполненной по 2-му варианту, с использованием в ней заявляемого накопительного устройства по 2-му варианту, следует, что по сравнению с 1-м вариантом выполнения, объединение управляющих камер двух автоматических клапанов (управления нагнетанием 11 и управления дренажом 12) в одну, упрощает схему, ведет к уменьшению гидравлических соединений, а значит, уменьшает риск внешних протечек. При этом, как и в 1-м варианте, в качестве автоматических клапанов 11 и 12 блока гидроавтоматики 7 использованы автоматические клапаны с гибкими мембранами, управляемые камеры которых имеют только по одному входу и одному выходу, что уменьшает количество соединений в заявленном устройстве по сравнению с прототипом и повышает надежность его работы. При этом так же как и в 1-м варианте, управляющая камера автоматических клапанов 11 и 12 блока гидроавтоматики 7 отделена от управляемой части воздушной полостью, связанной с атмосферой, что делает невозможным перетекание воды из одной полости в другую, исключая таким образом в случае повреждения разделительной мембраны попадание неочищенной воды (содержащей бактерии и вирусы) в очищенную воду для пользователя.
Кроме того, в системе, выполненной по 2-му варианту, с накопительным устройством по 2-му варианту, полностью отсутствуют застойные зоны, т.е. места, в которых отсутствует течение воды, что при их использовании приводит, по сравнению с прототипом и с 1-м вариантом, к еще большему повышению качества фильтрованной воды.
В частных случаях выполнения системы очистки воды по 1-му и 2-му вариантам, когда она дополнительно содержит префильтр 13, установленный перед обратноосмотической мембраной 1, система работает так же как и в общем случае ее выполнения, со следующими особенностями.
Установка префильтра 13, представляющего собой один или несколько фильтров предварительной очистки водопроводной воды, очищает ее от механических частиц (например, песка) и/или химических соединений (например, хлора), которые разрушают обратноосмотическую мембрану 1, что улучшает качество фильтрации воды и увеличивает срок службы обратноосмотической мембраны 1, т.е. повышает ресурс работы системы в целом.
В частных случаях выполнения системы очистки воды по 1-му и 2-му вариантам, когда она дополнительно содержит запорный гидроуправляемый клапан 14, установленный перед обратноосмотической мембраной 1 и соединенный с отводящей трубкой 2 чистой воды, система работает так же как и в общем случае ее выполнения, со следующими особенностями.
Установка запорного гидроуправляемого клапана 14 в случае, когда в магистрали чистой воды расхода воды нет и эластичная камера 9 узла хранения воды 6 накопительного устройства 5 полностью заполнена водой, перекрывает поступление воды из водопровода на обратноосмотическую мембрану 1, т.к. в противном случае неочищенная вода проходит через мембрану 1 и сливается в дренаж, т.е. защищает обратноосмотическую мембрану от излишнего использования в указанных случаях, увеличивает ее срок службы, повышает качество фильтрации воды, увеличивает ресурс работы системы очистки воды и сберегает воду.
В частных случаях выполнения системы очистки воды по 1-му и 2-му вариантам, когда она дополнительно содержит постфильтр 15, установленный в линию чистой воды перед краном 4, система работает так же как и в общем случае ее выполнения, со следующими особенностями.
Установка постфильтра 15 позволяет окончательно подготовить воду для ее использования потребителем (например, отсечь посторонние запахи, насытить воду определенными минералами и т.п.), т.е. улучшает качество работы системы очистки воды.
В частных случаях выполнения системы очистки воды по 1-му и 2-му вариантам, когда она дополнительно содержит обратный клапан 16, который установлен в линию чистой воды перед гидроблоком 7, система работает также, как и в общем случае ее выполнения, со следующими особенностями.
Дополнительная установка обратного клапана 16 в системе очистки воды защищает клапаны 11 и 12 гидроблока 7 от ложного срабатывания в случае, когда падает давление в наполняемой эластичной камере 9 узла хранения 6 фильтрованной воды устройства накопления 5, что защищает систему от излишнего расхода воды, сливаемой в дренаж, увеличивает срок службы обратноосмотической мембраны 1, повышает качество фильтрации воды и увеличивает ресурс работы всей системы.
В частных случаях выполнения системы очистки воды, выполненной по 1-му и 2-му вариантам, с использованием в ней заявляемого накопительного устройства, выполненного соответственно по 1-му или 2-му вариантам, а также заявляемого узла хранения фильтрованной воды (фиг.1, 2), когда тело эластичной камеры 9 узла хранения 6 фильтрованной воды выполнено из модифицированного термоэластопласта двухосноориентированной структуры, в частности предпочтительно из группы термопластичных полиолефиновых эластомеров или термопластичных стирольных эластомеров, а также в других частных случаях, когда стенки тела камеры 9 узла хранения 6 фильтрованной воды имеют по меньшей мере на 20% меньшую толщину, чем стенки его горловины, или предпочтительно имеют толщину от 0,1 до 5 мм, а наиболее предпочтительно - от 0,3 до 2 мм, система работает так же как и в общем случае их выполнения, со следующими особенностями.
Как указывалось ранее, использование в качестве материала тела эластичной камеры 9 модифицированного полимера двухосноориентированной структуры, в частности предпочтительно из группы термопластичных полиолефиновых эластомеров или термопластичных стирольных эластомеров, полученной в процессе изготовления, приводит к снижению хрупкости, усилению пластичности, повышению усталостной прочности при изгибе, а следовательно - к повышению стойкости эластичной камеры 9 узла хранения 6 фильтрованной воды накопительного устройства 5 к циклическим нагрузкам в процессе работы, а также повышает барьерные свойства стенок эластичной камеры 9, снижая таким образом вероятность диффузии через них химических веществ из неочищенной воды.
А использование при этом эластичной камеры 9 узла хранения 6 фильтрованной воды накопительного устройства 5, имеющей указанные числовые значения толщины стенок ее тела, которые являются оптимальными для данных целей, никак не влияет на работу накопительного устройства и системы очистки воды по 1-му и 2-му вариантам их выполнения.
Для осуществления группы заявляемых изобретений - узла хранения фильтрованной воды, накопительного устройства и системы очистки воды, как в общем случае, так и в частных случаях выполнения, в основном, могут быть использованы известные и применяемые в области водоочистки материалы, элементы и блоки.
Так, в качестве обратноосмотической мембраны 1 может быть использована, например, обратноосмотическая мембрана марки ULP 1812-50 фирмы «Vontron».
Отводящая трубка 2 магистрали чистой воды, а также слив 3 в дренаж могут быть выполнены, например, из полиэтиленовой трубки 1/4" фирмы «John Guest».
В качестве крана чистой воды 4 может быть использован, например, кран марки F1207A фирмы «Dafeng».
В узле хранения фильтрованой воды 6 корпус 8 может быть выполнен, например, из полипропилена BD310MO фирмы «Borealis», а эластичная камера 9 - из термоэластопласта Dryflex 600601 фирмы «Nolato Elastotechnic».
В качестве префильтра 13 может быть использован, например, модуль сменный фильтрующий К1-02 фирмы «Аквафор».
В качестве запорного гидроуправляемого клапана 14 может быть использован, например, клапан shut-off valve H-V1050B-QC фирмы «Applied membranes inc.»
В качестве постфильтра 15 может быть использован, например, модуль сменный фильтрующий К1-07 фирмы «Аквафор».
В качестве обратного клапана 16 может быть использован, например, клапан check valve 3/8SCV фирмы «John Guest».
На фиг.4 приведен пример конструктивного выполнения автоматических клапанов блока гидроавтоматики 7, используемых в 1-м варианте исполнения системы очистки воды с накопительным устройством по 1-му варианту:
а) - автоматического клапана 12 управления дренажом;
б) - автоматического клапана 11 управления нагнетанием воды.
Эти клапаны разработаны фирмой «Аквафор» на основе известных клапанов мембранного типа (например, клапан H-V1050B-QC фирмы «Applied membranes inc.»), у которых основные составные элементы выполнены подобными. При этом позиции на фиг.4 означают следующее:
17 - корпус;
18 - крышка;
19 - пружина;
20 - шток;
21 - кольцо;
22 - кольцо;
23 - вставка;
24 - втулка;
25 - мембрана;
26 - шток;
27 - хомут;
28 - крышка;
29 - шток;
30 - втулка.
На фиг.5 приведен пример конструктивного выполнения автоматических клапанов блока гидроавтоматики 7, используемых во 2-м варианте исполнения системы очистки воды с накопительным устройством по 2-му варианту. Эти клапаны (клапан управления нагнетанием воды 11 и клапан управлением дренажом 12) в данном варианте выполнения конструктивно объединены и имеют единую управляющую камеру, разработаны фирмой «Аквафор» также на основе известных клапанов мембранного типа (например, клапан H-V1050B-QC фирмы «Applied membranes inc.»), у которых основные составные элементы выполнены подобными.
При этом позиции на фиг.5 означают следующее:
18 - крышка;
19 - пружина;
20 - шток;
21 - кольцо;
22 - кольцо;
23 - вставка;
24 - втулка;
25 - мембрана;
26 - шток;
27 - хомут;
28 - крышка;
29 - шток;
30 - втулка;
31 - корпус.
Детали, изображенные на фиг.4, 5, могут быть выполнены из инженерных пластиков методом объемного формования на термопластавтоматах, за исключением следующих:
- пружина (поз.19) может быть выполнена из материала стойкого к коррозии (например, из нержавеющей стали) методом навивки из проволоки:
- кольца (поз.21, 22) и мембраны (поз.25) могут быть выполнены методом объемного формования из силикона, резины или термопластичного эластомера.