УСТРОЙСТВО ДЛЯ ПОЛУЧЕНИЯ ТАЛОЙ ВОДЫ
DEVICE FOR OBTAINING OF THAW WATER

Изобретение относится к области техники для очистки воды, а более конкретно к устройствам для получения талой воды путем замораживания воды с использованием морозильных камер бытовых холодильников или естественного охлаждения и последующего размораживания.
Известно устройство для очистки воды путем ее замораживания и последующего размораживания, включающее резервуар для размещения воды с крышкой и дном и средства для замораживания и нагрева, причем крышка и дно резервуара выполнены съемными с выемками на внутренних поверхностях, при этом глубина выемки крышки равна 1-3 мм, а глубина выемки дна не менее половины высоты резервуара. Средства для нагрева могут быть вмонтированы в крышку и дно резервуара [Патент РФ №2058262].
При использовании устройства заливают воду в емкость, устанавливают емкость с водой в морозильную камеру, охлаждают воду до образования на ее поверхности слоя льда с повышенным содержанием дейтерия толщиной 1-3 мм, извлекают емкость из холодильной камеры и удаляют слой льда с повышенным содержанием дейтерия. Затем вторично устанавливают емкость в морозильную камеру и выдерживают до образования чистого слоя льда, не доводя до замерзания неочищенной, химически загрязненной воды (остаточного рассола). Извлекают емкость из морозильной камеры, удаляют остаточный рассол, а затем размораживают чистый лед. В процессе вторичного замораживания исходная вода, содержащая примеси в виде растворенных солей, органических веществ и ядохимикатов, разделяется на пресный чистый лед и остаточный рассол, который сосредотачивается в центральной зоне замораживаемого первичного объема воды.
Недостатками известного устройства для очистки воды являются недостаточное количество удаляемого слоя льда с повышенным содержанием дейтерия, так как это предполагается делать только с одной верхней поверхности замораживаемой воды, трудность удаления слоя льда с повышенным содержанием дейтерия даже только с одной верхней поверхности, так как процесс образования льда идет по всей внутренней поверхности емкости, трудность разделения чистого льда и остаточного рассола с помощью съемного дна с глубокой выемкой, так как процесс образования вторичного льда идет не сверху вниз, а по всей поверхности.
Наиболее близким по технической сущности и взятым за прототип является устройство для получения талой воды путем ее замораживания и последующего размораживания, включающее расширяющуюся вверх круглую в плане емкость для замораживания воды с термоизоляционной крышкой и термоизолированным дном, при этом емкость в вертикальном сечении имеет форму перевернутого усеченного конуса, причем на крышку нанесено термоизоляционное покрытие, а дно емкости опирается на съемный стакан с размещенным внутри него термоизоляционным материалом [Патент РФ №2142914].
При использовании устройства в емкость заливают воду на 3-4 мм ниже дна верхней крышки с термоизоляционным покрытием. Емкость закрывают крышкой, устанавливают в морозильную камеру холодильника, производят выдержку до образования слоя льда с повышенным содержанием дейтерия, чистого льда и остаточного рассола, извлекают изделие из морозильной камеры, снимают стакан с термоизоляционным покрытием, выдерживают емкость при комнатной температуре в режиме оттаивания до отделения изделия от стенок емкости и удаления слоя льда с повышенным содержанием дейтерия с внешних боковых поверхностей изделия. Затем уже без использования устройства разбивают и удаляют тонкий слой льда с повышенным содержанием дейтерия с торцевых поверхностей, выливают остаточный рассол, а чистый лед размораживают.
Недостатками прототипа являются низкий выход чистой воды (40-45%) вследствие незавершенности процесса замораживания, а следовательно, высокая трудоемкость процесса очистки воды, неэффективность удаления загрязненного дейтерием слоя льда с внешних боковых поверхностей путем выдерживания емкости со льдом при комнатной температуре в режиме оттаивания. Кроме того, в бытовых условиях сложно педантично отслеживать заданный временной промежуток выдерживания воды в режиме замерзания. Преждевременное извлечение емкости для замораживания воды из холодильника приводит к низкому выходу чистой талой воды, а при запоздалом извлечении емкости для замораживания воды из холодильника возникают проблемы по удалению загрязненного льда из полученного ледяного блока.
Техническим результатом изобретения является увеличение выхода талой воды. Кроме того, дополнительным техническим результатом является повышение эффективности удаления слоя льда с повышенным содержанием дейтерия и повышение удобства в использования устройства.
Технический результат достигается тем, что устройство для получения талой воды путем замораживания воды и последующего ее размораживания включает расширяющуюся вверх круглую в плане емкость для замораживания воды с термоизоляционной крышкой и днищем, установленную на термоизоляционный поддон.
Согласно изобретению емкость для замораживания воды имеет расположенную вдоль ее вертикальной оси вертикальную трубку, нижнее отверстие которой выходит на внешнюю поверхность днища.
Днище и боковая стенка емкости для замораживания воды могут быть выполнены двухслойными с внешней и внутренней стенками с отверстием для ввода горячей воды и отверстиями для ее вывода, расположенными на внешней или внутренней стенках емкости.
Устройство может дополнительно иметь емкость для размораживания воды, в центре и на периферии днища которой выполнены отверстия для слива талой воды, причем днище с внутренней стороны вокруг центрального отверстия имеет кольцо, диаметр которого больше или равен диаметру удаляемого загрязненного ледяного столба, а центральное отверстие выполнено с возможностью регулирования потока сливаемой загрязненной талой воды.
Изобретение иллюстрируется фиг.1-8, где
на фиг.1 изображена емкость для замораживания воды в разрезе;
на фиг.2 изображен вид А-А на фиг.1;
на фиг.3 изображена в разрезе емкость для замораживания воды с ледяным блоком, установленная в емкость для размораживания воды;
на фиг.4 изображена в разрезе емкость для размораживания воды с ледяным блоком в начале процесса вытаивания загрязненного ледяного столба;
на фиг.5 изображена в разрезе емкость для размораживания воды с ледяным блоком в средине процесса вытаивания загрязненного ледяного столба;
на фиг.6 изображен в разрезе вариант выполнения емкости для замораживания воды с ледяным блоком, установленной в емкости для размораживания воды;
на фиг.7 и 8 изображены в разрезе варианты осуществления процесса вытаивания загрязненного ледяного столба.
Устройство для получения талой воды включает расширяющуюся вверх круглую в плане емкость для замораживания воды 1 с термоизоляционной крышкой 2. Емкость для замораживания воды 1 установлена на термоизоляционный поддон 3.
В качестве термоизоляционного материала может быть использован пенопласт. Использование в качестве термоизоляционного материала пенопласта, имеющего низкий коэффициент теплопроводности (0,043-0,058 Вт/м·град.) и низкий удельный вес, снижает габариты и массу устройства.
Емкость для замораживания воды 1 имеет расположенную вдоль ее вертикальной оси вертикальную трубку 4, нижнее отверстие которой выполнено в виде воронки 5 и выходит на внешнюю поверхность днища.
Днище и боковая поверхность емкости для замораживания воды 1 выполнены двухслойными с отверстиями для ввода 6 и вывода 7 воды. Отверстия для вывода 7 воды могут быть выполнены как во внешней стенке m (фиг.1, 3), так и во внутренней стенке n (фиг.6) емкости для замораживания воды 1.
Устройство для получения талой воды имеет емкость для размораживания воды 8. На периферии днища емкости для размораживания воды 8 выполнены периферийные отверстия 9 для слива воды. В центре днища емкости для размораживания воды 8 выполнено центральное отверстие 10 для слива воды, причем днище с внутренней стороны вокруг центрального отверстия 10 имеет кольцо 11, диаметр которого равен диаметру удаляемого загрязненного ледяного столба 12, а само центральное отверстие 10 выполнено с возможностью регулирования потока сливаемой воды с помощью вентиля 13. Кольцо 11 может быть металлическим или резиновым, является уплотнительным и служит для предотвращения просачивания грязной талой воды на днище емкости для размораживания воды 8.
На фиг.6 изображен вариант выполнения емкости для замораживания воды 1, в котором отверстия для вывода 7 воды выполнены в ее внутренней стенке.
На фиг.7 и 8 изображены варианты осуществления процесса выплавления загрязненного ледяного столба 12 с использованием распылителя 15, выполненного в виде трубки с закрытым нижним торцом, открытым верхним торцом и перфорированной боковой поверхностью, а также с использованием круглой в плане емкости 16, диаметр которого равен диаметру загрязненного ледяного столба 12.
Устройство для получения талой воды работает следующим образом.
В емкость для замораживания воды 1 (фиг.1) заливают воду ниже уровня термоизоляционной крышки 2, закрывают ее термоизоляционной крышкой 2, устанавливают на термоизоляционный поддон 3, помещают в морозильную камеру холодильника и производят выдержку до полного замораживания воды.
Выполнение крышки 2 и поддона 3 из термоизоляционного материала обеспечивает ее преимущественное охлаждение с боковых поверхностей и последовательное вытеснение загрязнений в одну зону, а именно в зону вертикальной трубки 4, вокруг которой формируется полый внутри загрязненный ледяной столб 12.
Затем извлекают емкость для замораживания воды 1 из морозильной камеры, снимают ее с термоизоляционного поддона 3, снимают термоизоляционную крышку 2, заливают верхнюю поверхность ледяного блока горячей отфильтрованной водой и после некоторой выдержки сливают ее. Таким образом, удаляется слой льда с повышенным содержанием дейтерия с торцевой поверхности ледяного блока 14. Затем, перевернув емкость для замораживания воды 1 с ледяным блоком 14 вверх дном, помещают ее в емкость для размораживания воды 8 (фиг.3).
Для удаления слоя льда с повышенным содержанием дейтерия с других поверхностей ледяного блока 14 в отверстие для ввода 6 воды направляют струю горячей воды. Под действием тепла слой льда с повышенным содержанием дейтерия расплавляется, образовавшаяся талая вода сливается на дно емкости для размораживания воды 8 и затем через периферийные отверстия 9 и центральное отверстие 10 в канализацию.
Для удаления слоя льда с повышенным содержанием дейтерия с поверхностей ледяного блока 14 может быть использован также вариант выполнения емкости для замораживания воды 1, изображенный на фиг.6, в котором отверстия для вывода 7 воды выполнены в ее внутренней стенке.
С этой целью в отверстия для ввода 6 воды направляют струю горячей воды. Под действием тепла слой льда с повышенным содержанием дейтерия с боковой и верхней торцевой поверхности ледяного блока 14 расплавляется, образовавшаяся талая вода сливается на дно емкости для размораживания воды 8. Туда же сливается и нагревающая емкость для замораживания воды 1 горячая вода. Смешанная сливная теплая вода затем через периферийные отверстия 9 направляетря в канализацию. По мере удаления слоя льда с повышенным содержанием дейтерия с боковой и верхней торцевой поверхности ледяного блока 14 между внутренней поверхностью емкости для замораживания воды 1 и ледяным блоком 14 образуется воздушный зазор, являющийся естественным теплоизолятором. Процесс оплавления этих поверхностей ледяного блока 14 замедляется, температура смешанной сливной воды повышается, нагревая нижнюю торцевую поверхность ледяного блока и расплавляя слой льда с повышенным содержанием дейтерия нижней торцевой поверхности ледяного блока 14.
После удаления слоя льда с повышенным содержанием дейтерия для полного отделения ледяного блока 14 от стенок емкости для замораживания воды 1 в воронку 5 направляют струю горячей воды.
Ледяной блок 14 отделяется от трубки 4 и опускается на дно емкости для размораживания воды 8 опираясь на кольцо 11. Затем емкость для замораживания воды 1 удаляют из емкости для размораживания воды 8 (фиг.4).
Форма расширяющейся вверх (в вертикальном сечении) со скругленными гранями емкости для замораживания воды 1 облегчает ее отделение от ледяного блока 14.
Выполнение днища и боковых стенок емкости для замораживания воды 1 двухслойными с отверстиями для ввода 6 и вывода 7 воды позволяет быстрее удалить слой льда с повышенным содержанием дейтерия с поверхности ледяного блока 14.
Для удаления загрязненного ледяного столба 12 в отверстие в ледяном блоке 14, образованном вертикальной трубкой 4, направляют струю горячей воды. Горячая вода заполняет отверстие в ледяном блоке 14, и под действием тепла загрязненный лед начинает таять. Кольцо 11 препятствует разливу загрязненной талой воды по дну емкости для размораживания воды 8.
Скорость подачи горячей воды и скорость отвода загрязненной талой воды должны быть отрегулированы таким образом, чтобы заполняющая отверстие в ледяном блоке 14 горячая вода, уровень которой по мере выплавления загрязненного ледяного столба 12 плавно опускается вниз, не касалась бы в значительной степени области чистого льда (фиг.5).
При осуществлении варианта процесса выплавления загрязненного ледяного столба 12, изображенного на фиг.7, распылитель 15 опускают в отверстие в ледяном блоке 14 и подают в него горячую воду. Струи горячей воды, исходящие из отверстий в боковой поверхности распылителя 15, омывают поверхность загрязненного ледяного столба 12, постепенно расплавляя его.
При осуществлении варианта процесса выплавления загрязненного ледяного столба 12, изображенного на фиг.8, круглую емкость 16, диаметр которой равен диаметру загрязненного ледяного столба 12, размещают (например, подвешивают) над отверстием в ледяном блоке 14 и подают в нее горячую воду. Струи горячей воды, переливающиеся через края круглой емкости 16, образуют полый внутри водяной цилиндр, который, омывая поверхность загрязненного ледяного столба 12, постепенно расплавляет его, увеличивая диаметр отверстия в ледяном блоке 14 до диаметра водяного цилиндра, не вторгаясь в чистый лед.
После выплавления загрязненного ледяного столба 12 и полного слива загрязненной талой воды вентиль 13 и периферийные отверстия 9 закрывают и ледяной блок 14 под действием комнатной температуры тает, заполняя чистой талой водой емкость для размораживания воды 8.
Таким образом, из вышеизложенного подтверждается возможность достижения заявленного в изобретении технического результата, а именно увеличение выхода талой воды, повышение эффективности удаления дейтериевого льда и повышение удобства в использования устройства.
Следует отметить, что хотя в описании изобретения были представлены и проиллюстрированы преимущественные варианты выполнения изобретения, в конструкцию могут быть внесены различные модификации и изменения, не затрагивающие существа и объема изобретения, определяемого формулой изобретения.
Промышленная применимость изобретения определяется тем, что предлагаемое устройство для получения талой воды может быть изготовлено в соответствии с предлагаемым описанием и чертежами при использовании современного технологического оборудования и использовано по прямому назначению.