ГЕНЕРАТОР ДЛЯ ПОЛУЧЕНИЯ ТАЛОЙ ПИТЬЕВОЙ ВОДЫ
GENERATOR FOR PRODUCING THAWED DRINKING WATER

Изобретение относится к устройствам для доочистки водопроводной, артезианской, колодезной и другой условно питьевой воды.
Известен генератор для получения талой питьевой воды (водоочиститель), включающий расположенные последовательно в одном продольном сосуде зону замораживания воды с кольцевой морозильной камерой, зону вытеснения примесей из фронта льда и концентрации примесей в виде рассола и зону перехода воды из твердого состояния в жидкое с кольцевым нагревательным элементом, раздельные патрубки для вывода примесей в виде рассола и талой питьевой воды, расположенные в нижней части сосуда, приводное устройство перемещения стержня замороженной воды, а также разобщающее устройство в виде трубы с кольцевой режущей частью (патент RU №2312817, C02F 1/22, БИ №35, 2007).
Недостатком известного генератора для получения талой питьевой воды является низкая производительность из-за конструктивного несовершенства приводного устройства перемещения стержня замороженной воды, выполненного в виде роликов с зубчатыми поверхностями (зубья имеют точечный контакт, в связи с чем происходит скалывание льда при его сдвиге роликом и стержень не смещается), что снижает производительность известного водоочистителя.
Наиболее близким по технической сущности и достигаемому результату является генератор для получения талой питьевой воды, включающий расположенные последовательно в одном продольном сосуде зону замораживания воды с кольцевой морозильной камерой, зону вытеснения примесей из фронта льда и концентрации примесей в виде рассола, зону перехода воды из твердого состояния в жидкое с кольцевым нагревательным элементом, раздельные патрубки для вывода примесей в виде рассола и талой питьевой воды, расположенные в нижней части сосуда, приводное устройство перемещения стержня замороженной воды, а также разобщающее устройство в виде трубы с кольцевой режущей частью, при этом приводное устройство перемещения стержня замороженной воды выполнено в виде поршня со штоком с возвратно-поступательным приводом, при этом в поршне расположены отверстия для подачи воды в зону замораживания, а продольный сосуд имеет крышку, в центре которой находится винтовое соединение со штоком поршня, при этом продольный сосуд имеет дно, в центре которого закреплена труба с кольцевой режущей частью, а патрубки для вывода талой питьевой воды расположены в стенках продольного сосуда в нижней части (Патент РФ на полезную модель № 149828, C02F 1/22, БИ №1, 2015).
Недостатком водоочистителя является несовершенство конструкции зоны замораживания, что вызывает большое сопротивление при перемещении замороженного стержня поршнем, так как при замерзании воды происходит расширение замороженного стержня. Это снижает скорость перемещения замороженного стержня, а следовательно, производительность водоочистителя.
Технической задачей, на решение которой направлено изобретение, является повышение производительности водоочистителя.
Указанная задача достигается тем, что в предлагаемом техническом решении, включающем расположенные последовательно в одном продольном сосуде зону замораживания воды с кольцевой морозильной камерой, зону вытеснения примесей из фронта льда и концентрации примесей в виде рассола, зону перехода воды из твердого состояния в жидкое с кольцевым нагревательным элементом, раздельные патрубки для вывода примесей в виде рассола и талой питьевой воды, расположенные в нижней части сосуда, приводное устройство перемещения стержня замороженной воды, а также разобщающее устройство в виде трубы с кольцевой режущей частью, при этом приводное устройство перемещения стержня замороженной воды выполнено в виде поршня со штоком с возвратно-поступательным приводом, при этом в поршне расположены отверстия для подачи воды в зону замораживания, а продольный сосуд имеет крышку, в центре которой находится винтовое соединение со штоком поршня, при этом продольный сосуд имеет дно, в центре которого закреплена труба с кольцевой режущей частью, а патрубки для вывода талой питьевой воды расположены в стенках продольного сосуда в нижней части, согласно изобретению продольный сосуд в зоне замораживания имеет компенсатор расширения льда в виде продольной прорези, заполненной резиновым уплотнителем, с возможностью деформирования стенок продольного сосуда при замораживании воды, при этом стенки продольного сосуда в прорези выполнены параллельными и оканчиваются круглым отверстием рассеивания напряжений.
Достигаемый технический результат совпадает с задачей.
Сущность изобретения поясняется чертежом.
На нем приведена схема работы водоочистителя с основными элементами конструкции устройства.
Генератор содержит продольный сосуд 1 из нержавеющего материала, например стали, бронзы, меди, полимера (полиэтилена, фторопласта и др.) с поверхностью, контактирующей со льдом, а также высокой чистоты шероховатости (гладкой относительно наружной поверхности стенок), в зоне замораживания воды которого установлена кольцевая морозильная камера 2, перед ней смонтировано приводное устройство продольного перемещения замороженного стержня 3, выполненное в виде поршня 4 со штоком 5 с возвратно-поступательным приводом, при этом в поршне 4 расположены отверстия 6 для подачи воды в зону замораживания, а продольный сосуд 1 имеет крышку 7, в центре которой находится винтовое соединение 8 со штоком 5 поршня 4. На крышке 7 выполнена воронка 9 подачи воды в водоочиститель. Продольный сосуд 1 имеет дно 10, в центре которого закреплена труба 11 с кольцевой режущей частью, при этом патрубки 12 для вывода талой питьевой воды расположены в стенках продольного сосуда 1 в нижней части.
Крышка 7 имеет привод вращения (например, посредством понижающего редуктора с электродвигателем, не показан). В зоне вытеснения примесей размещено по центру замороженного стержня 3 разобщающее устройство в виде трубы 11, которая на входе имеет режущую часть в виде зубчатого венца, а на выходе - профиль, образующий выходной патрубок для удаления примесей в виде рассола в канализацию. В зоне перехода воды из твердого состояния в жидкое расположен кольцевой нагревательный элемент 13. Продольный сосуд в зоне замораживания имеет компенсатор расширения льда в виде продольной прорези 14, заполненной резиновым уплотнителем, с возможностью деформирования стенок продольного сосуда при замораживании воды, при этом стенки продольного сосуда в прорези 14 выполнены параллельными и оканчиваются круглым отверстием 15 рассеивания напряжений, возникающих в стенках продольного сосуда при разжатии прорези 14 льдом. Резиновый уплотнитель служит для исключения вытекания воды и для возврата стенок 14 в исходное положение.
Для подачи воды в устройство используют конструкции с регуляторами, которые подают воду в воронку 9.
Принцип работы устройства заключается в производстве талой воды по временной и температурной схеме, повторяющей процесс образования талой воды в природе. Слишком быстрое замораживание не позволит очистить воду от вредных примесей, а слишком быстрое размораживание приводит к нарушению структурирования талой воды, в результате чего свойство биологической активности будет сведено к нулю.
Вода, например водопроводная, подается в сосуд 1 посредством воронки 9, проходит под поршень 4 через отверстия 6 в зону замораживания, 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 (после превращения в твердое состояние) посредством поршня 4 надвигают на режущую часть трубы 11, за счет чего происходит механическое отделение примесей в виде рассола (типа утрамбованного снега) от чистого льда. При достижении нижней точки поршень 4 возвращают в исходное верхнее положение и заполняют освободившееся пространство под поршнем 4 водой через воронку 9 и отверстия 6 и процесс повторяют. Поршень 4 обеспечивает надежное смещение замороженного стержня 3 вдоль оси сосуда 1, что повышает производительность водоочистителя. При движении поршня 4 вниз и вверх вода в продольный сосуд 1 не подается. Отделенные примеси по трубе 11 поступают в канализацию. После освобождения замороженного стержня 3 от центральной части он надвигается на кольцевой нагревательный элемент 13, что позволяет производить размораживание льда. По патрубку 12 талая вода поступает в емкости. Благодаря тому, что стенка продольного сосуда в зоне замораживания имеет продольную прорезь 14, заполненную резиновым уплотнителем, с возможностью деформирования стенок продольного сосуда при замораживании воды, происходит расширение диаметра продольного сосуда 1, что исключает дополнительное сопротивление от перемещения замороженного стержня 3 поршнем 4 и повышает производительность генератора для получения талой питьевой воды. Резиновый уплотнитель исключает вытекание воды до ее замораживания. Круглое отверстие 15 исключает растрескивание стенок продольного сосуда при их циклической деформации в процессе замораживания льда и поднятия поршня 4. Параллельное размещение стенок продольного сосуда в прорези исключает перекос поршня 4 и заклинивание замороженного стержня 3.
Температурный режим работы морозильной камеры 2 и кольцевого нагревательного элемента 13 устанавливают экспериментально в зависимости от габаритных размеров водоочистителя. При правильном выборе температурного режима замораживание воды происходит с образованием белой окраски в центральной части стержня 3, что является основным контрольным параметром за правильной работой устройства.
Процентное соотношение массы получаемой талой воды к общей массы воды составляет 60-70%, а весь процесс от начала загрузки сырой воды и выхода этой воды в виде талой занимает не менее 2-2,5 часа.
Предлагаемая конструкция генератора для получения талой питьевой воды позволяет повысить производительность за счет снижения сопротивления при перемещении замороженного стержня поршнем. Кроме того, при использовании водоочистителя технологический процесс полностью становится контролируемый и в случае необходимости может регулироваться температурным режимом.