МОДУЛЬ ОБРАТНОГО ОСМОСА

Полезная модель относится прежде всего к аквавендинговым аппаратам, т.е. к автоматам продажи питьевой воды, полученной из воды сети общего водоснабжения путем ее многоступенчатой очистки с использованием обратноосмотической мембраны, производительность которой увеличена за счет создания дополнительного давления воды на ее входе при помощи диафрагменного насоса. При этом полезная модель может быть использована и в частных домовладениях. Уровень техники
Широко известно применение в аппаратах получения питьевой воды из воды сети общего водоснабжения обратноосмотической мембраны с повышающим электроприводным насосом на входе для увеличения производительности мембраны (см., например, патент RU №2767311 С1, МПК C02F 9/00, C07F 13/00, опубликовано: 17.03.2022 Бюл. №8).
При этом необходимость уменьшения себестоимости этих аппаратов, продиктованная рынком, диктует и соответствующий выбор мембраны относительно небольшой производительности, а также повышающего насоса, который имеет относительно небольшую мощность и соответственно небольшое потребление электроэнергии, не требует специального обслуживания, является простым и безопасным в эксплуатации, малошумящим, создает достаточно высокое давление воды при относительно высоком КПД, у которого абсолютно разделены пространство привода и пространство перекачиваемой воды, что имеет важное гигиеническое значение для аквавендинга.
Очевидно, что этим требованиям удовлетворяет электроприводной диафрагменный насос (привод - электродвигатель постоянного тока), не предназначенный для непрерывной работы. Но по этой причине его применение требует введения дополнительных технических средств, нивелирующих этот недостаток диафрагменного насоса.
Известен модуль обратного осмоса (прототип), содержащий обратноосмотическую мембрану с повышающим электроприводным диафрагменным насосом, не предназначенным для непрерывной работы, а также датчики высокого и низкого давления. При этом датчик низкого давления подключен к насосу посредством тройника и предназначен для отключения насоса при понижении давления на входе ниже установленной величины, а датчик высокого давления предназначен для контроля наполненности гидроаккумулятора (см. http://аква-сервис62.рф/d/instruktsiya_nasos_povysheniya_davleniya_up7000_36v.pdf).
Признаки известного модуля, общие с признаками заявленного для патентования технического решения, заключаются в том, что он содержит обратноосмотическую мембрану с повышающим электроприводным диафрагменным насосом, не предназначенным для непрерывной работы.
Причина, препятствующая получению в известном модуле технического результата, который обеспечивается заявленным для патентования техническим решением, заключается в отсутствии технических средств, исключающих возможность непрерывной работы диафрагменного насоса.
Техническая проблема, на решение которой направлена заявленная полезная модель, заключается в необходимости защиты повышающего диафрагменного насоса от перегрева в ситуации, объективно требующей его (насоса) непрерывной работы, в то время как данный насос по определению производителя насоса рассчитан на работу с перерывами, причем такими, что длительность каждый период перерыва равен или превышает каждый период работы. Раскрытие сущности полезной модели
Технический результат, опосредствующий решение данной технической проблемы, заключается в автоматическом формировании дополнительных перерывов в работе повышающего электроприводного диафрагменного насоса, не предназначенного для непрерывной работы, частота и длительность которых является функцией от изменений температуры корпуса этого насоса.
Достигается технический результат тем, что заявленный модуль обратного осмоса содержит обратноосмотическую мембрану с повышающим электроприводным диафрагменным насосом, не предназначенным для непрерывной работы, первичный термоэлектрический преобразователь, регулятор температуры и электрический ключ, включенный в разрыв цепи питания электропривода указанного насоса, при этом управляющий вход электрического ключа соединен с выходом регулятора температуры, выполненного с возможностью двухпозиционного с гистерезисом регулирования температуры, а вход регулятора температуры соединен с выходом первичного термоэлектрического преобразователя, закрепленного на корпусе указанного насоса с обеспечением теплового контакта с этим корпусом.
Краткое описание чертежей
На прилагаемой фигуре (без номера) приведена функциональная схема заявленного для патентования модуля обратного осмоса.
Осуществление полезной модели
Модуль обратного осмоса содержит обратноосмотическую мембрану 1, повышающий электроприводной диафрагменный насос 2, не предназначенный для непрерывной работы, первичный термоэлектрический преобразователь 3 (датчик температуры), регулятор температуры 4 и электрический ключ 5, включенный в разрыв цепи питания 6 электропривода насоса 2. При этом управляющий вход электрического ключа 5 соединен с выходом регулятора температуры 4, выполненного с возможностью двухпозиционного с гистерезисом регулирования температуры. Вход регулятора температуры 4 соединен с выходом первичного термоэлектрического преобразователя 3, который закреплен на корпусе насоса 2 с обеспечением теплового контакта 7 с этим корпусом.
Применяемая для аквавендинга обратноосмотическая мембрана 1 по экономическим причинам характеризуется относительно небольшой производительностью, причем такой, что она даже при использовании на ее входе повышающего давление воды насоса 2 непосредственно не обеспечивает нормальную производительность процесса выдачи питьевой воды в тару покупателя воды, что обусловливает в некоторых случаях применения (как правило, в аквавендинге) соответствующего гидроаккумулятора (не показан).
Повышающий насос 2 предназначен для повышения давления воды на входе мембраны 1 с целью повышения ее производительности. Это относительно маломощный диафрагменный насос с низковольтным электроприводом постоянного тока (12, 24, 36 или 48 В), не предназначенный для непрерывной работы, так как по определению производителя такого насоса он (насос) рассчитан исключительно на работу с перерывами. При этом длительность этих перерывов должна быть равна или превышать длительность периодов работы, а температура корпуса электропривода насоса не должна превышать 60°С. Здесь также надо заметить, что термин «диафрагменный насос» в данной заявке используется в значении, принятом в ГОСТ 17398-72 «НАСОСЫ Термины и определения», дата введения 01.01.1973: это «возвратно-поступательный насос, у которого рабочие органы выполнены в виде упругих диафрагм» (пункт 64 этого ГОСТа). Однако нередко в технической литературе используется термин «мембранный насос», который в рамках данной заявки рассматривается как синоним термина «диафрагменный насос». При этом текущее управление работой насоса 2 (включение и выключение) в процессе аквавендинга осуществляет центральный контроллер аквавендингового аппарата посредством подачи напряжения питания на электропривод насоса 2 (контроллер не показан), а аварийное отключение насоса 2 на определенное время при его перегреве осуществляет регулятор температуры 4, причем последний имеет приоритет перед указанным контроллером.
Первичный термоэлектрический преобразователь 3 (датчик температуры) предназначен для преобразования температуры корпуса насоса 2 в электрический сигнал и представляет собой термомерт-сопротивление. При этом указанный преобразователь 3 закреплен (установлен) на корпусе насоса 2 с обеспечением необходимого для этого теплового контакта 7 (например, путем использования алюминиевого скотча, которым преобразователь 2 с натягом приматывают к корпусу электропривода насоса 2).
Регулятор температуры 4 выполнен с возможностью двухпозиционного с гистерезисом регулирования температуры и соединен своим входом с выходом преобразователя 3. При этом регулятор 4 представляет собой либо отдельное устройство, либо (в случае аквавендинга) функцию этого регулятора выполняет центральный контроллер аквавендингового аппарата, осуществляющий управление всем процессом аквавендинга. Что касается указанного гистерезиса, то он, как правило, определен производителем аппарата исходя из максимально допустимой температуры корпуса электропривода насоса 2. Так, если эта температура составляет 60°С (что типично для таких насосов), то в настройках регулятора 4 указанный гистерезис устанавливают в виде двух температур: 40°С (заданное минимально допустимое значение) и 50°С (заданное максимально допустимое значение). Однако возможен и другой гистерезис.
Электрический ключ 5 обычно представляет собой электромагнитное реле, соленоид которого соединен с выходом регулятора 4, а контакты включены в разрыв цепи питания 6 насоса 2. Но он (ключ 5) может быть выполнен и в виде достаточно мощного биполярного транзистора, включенного по схеме с общим эмиттером, в цепь коллектора которого включена обмотка привода постоянного тока насоса 2, а его (транзистора) база при этом соединена с выходом регулятора 4.
Работа модуля обратного осмоса заключается в следующем.
При запуске аквавендингового аппарата в работу его центральный контроллер включает повышающий насос 2 путем подачи на его электропривод напряжения питания. При этом по сигналу регулятора 4 электрический ключ 5 открыт, так как температура корпуса насоса 2 меньше заданного максимально допустимого значения (50°С). Тем самым регулятор 4 в случае аквавендинга через открытый ключ 5 дает разрешение центральному контроллеру на осуществление текущего управления работой насоса 2 с целью наполнения гидроаккумулятора аквавендингового аппарата питьевой водой.
Таким образом, ключ 5 открыт при условии, что температура корпуса повышающего насоса 2 менее заданного максимально допустимого значения (менее 50°С). Если же по каким-либо причинам температура корпуса повышающего насоса 2 оказывается равной или превышающей заданное максимально допустимое значение (50°С), то благодаря соответствующей информации от преобразователя 3 регулятор температуры 4 формирует соответствующий сигнал ключу 5, который вследствие этого оказывается закрыт, а повышающий насос 2 вследствие этого оказывается выключен и это выключенное состояние насоса 2 является приоритетным по отношению к управляющим сигналам центрального контроллера.
Однако может быть такая ситуация (например, в часы пик работы аквавендингового аппарата), когда насос 2 объективно вынужден работать непрерывно довольно длительное время, что создает угрозу перегрева его электропривода, неминуемо ведущего к выходу этого электропривода из строя. В этом случае при повышении температуры корпуса насоса 2, фиксируемом преобразователем 3, до заданного максимально допустимого значения (50°С), регулятор 4 закрывает ключ 5, разрывая тем самым цепь питания насоса 2 и вводя тем самым для центрального контроллера запрет на управление работой насоса 2. Таким образом, в работе насоса 2 возникает вынужденный дополнительный перерыв, который продолжается до тех пор, пока температура его корпуса, понижаясь, не достигнет заданного минимально допустимого значения (40°С), при достижении которого регулятор 4 открывает ключ 5, разрешая тем самым центральному контроллеру осуществлять текущее управление насосом 2.