ГЕНЕРАТОР ЖИДКОСТИ, НАСЫЩЕННОЙ ГАЗОМ

Область техники
Полезная модель относится к генератору жидкости, насыщенной газом, в частности водородом, кислородом или озоном.
Предшествующий уровень техники
В настоящее время большое внимание уделяется здоровому образу жизни, что важно для уменьшения ряда проблем со здоровьем. Одним из популярных вариантов улучшения и поддержки своего здоровья является употребление различных видов жидкостей, особенно питьевой воды, насыщенных газом, в частности водородом, кислородом или озоном.
Водород вносит значительный вклад в лечение нарушений обмена веществ, деменции, воспалений и ряда других проблем со здоровьем. Обладая антиоксидантным действием, он повышает иммунитет и защитные силы организма. Именно поэтому в последнее время привлекает внимание так называемая водородная вода, когда питьевая вода насыщается водородом. Ввиду ее неоспоримой пользы для здоровья большое внимание уделяется максимально возможному процентному содержанию водорода в воде.
Кислород используется для повышения физической активности, снижения утомляемости, улучшения мозговой деятельности и общей регенерации организма. Обычная питьевая вода содержит 7-9 мг/л кислорода, после ее насыщения можно достигнуть значения 120 мг/л.
Озон используется для обеззараживания воды и уничтожения патогенов, например, при мытье фруктов и овощей водой, насыщенной озоном.
С учетом воздействия насыщенных жидкостей, особенно питьевой воды, газами предъявляются повышенные требования к применению устройств, генерирующих насыщенные жидкости в бытовых условиях. В этих устройствах упор делается прежде всего на их безопасность, эффективность и размеры.
Для насыщения жидкости газом, в частности озоном, кислородом, водородом или другими газами, часто используются обычные диффузоры. Они состоят из трубки, на конце которой установлен диффузионный элемент или наконечник с перфорированной мембраной для подачи газа в жидкость. Диффузор, соединенный с трубкой подачи газа, свободно опускается на дно емкости с жидкостью. В зависимости от типа материала, из которого изготовлен диффузор, газ выталкивается через его пористую поверхность в жидкость в виде пузырьков разного размера.
В настоящее время для получения жидкости, насыщенной водородом или кислородом, применяются также электролитические элементы, когда путем электролиза воды выделяется газообразный кислород и водород. При рассеивании образующихся таким образом пузырьков газов в воде происходит ее насыщение.
Известна заявка на патент на изобретение US20130043124, решением которой является переносной газогенератор, состоящий из электролитического элемента с мембраной для разделения катодной и анодной частей элемента, резервуара для подачи воды по трубке в анодную часть, подвода генерируемого газа, который подается в нижнюю часть емкости с водой для насыщения, и жестких кольцевых дисков, закрепленных в средней части емкости с водой, на дне которой размещается электролитический элемент с мембраной. Мембрана изготовлена из твердого полимерного электролита, причем из катодной части элемента впоследствии выделяется водород в воду в емкости. Жесткие кольцевые диски предназначены для улавливания поднимающихся вверх пузырьков водорода. В случае использования генератора для насыщения воды кислородом, анодная часть заменяется на катодную и наоборот, а затем в воду в емкости подается кислород.
В заявке на патент на изобретение JP4801877 описывается генератор водорода, содержащий емкость для насыщенной жидкости, главным образом воды, электролитический элемент, погруженный в воду, и приводное устройство в виде электродвигателя для смесительного вала, а также балку с плечом, на котором закреплены электролитический элемент и смесительный вал. Смесительный вал в нижней части снабжен лопатками и находится в пространстве емкости. Во время перемешивания и циркуляции воды водород, выделяющийся на катоде, и кислород, выделяющийся на аноде электролитического элемента, увлекаются движением воды, в результате чего уменьшается количество образующихся крупных пузырьков и одновременно увеличивается количество мелких пузырьков. Это повышает эффективность насыщения, так как крупные пузырьки стремятся выйти из воды, в то время как мелкие лучше рассеиваются в воде и остаются в ней в таком рассеянном состоянии.
Большим недостатком приведенных существующих решений является постепенное объединение отдельных поднимающихся вверх пузырьков газа в крупные пузырьки и их последующий выход с поверхности жидкости. Это приводит к снижению общей концентрации газа в жидкости, увеличению необходимого количества подаваемого газа и одновременно к увеличению времени, необходимого для достижения требуемых значений насыщения. Из-за размера содержащихся пузырьков необходимо немедленное потребление насыщенной жидкости, так как содержание рассеянного газа очень быстро уменьшается. Другим недостатком является относительно частое засорение электродов, диффузора или перфорированной мембраны минералами и загрязнениями, содержащимися в насыщенной жидкости. Это значительно снижает эффективность насыщенной жидкости, и в то же время сложно поддерживать гигиеническую чистоту оборудования.
Сущность технического решения
Указанные выше недостатки устраняет генератор жидкости, насыщенной газом, в частности водородом, кислородом или озоном, состоящий из емкости для жидкости, по меньшей мере одной трубки для подачи газа и по меньшей мере одного приводного устройства с мешалкой, в соответствии с техническим решением, сущность которого заключается в том, что в емкости в пространстве для насыщенной жидкости находится полый колпак, установленный в положении вверх дном, и мешалка, находящаяся в закрываемом этим колпаком пространстве. Под закрываемым пространством понимается пространство в емкости, расположенное внутри полости колпака и ниже, то есть ниже полости колпака.
В случае наличия в емкости насыщенной жидкости, технический результат достигается за счет того, что весь колпак находится под поверхностью жидкости.
Технический результат достигается за счет того, что колпак в своей верхней части имеет по меньшей мере одно отводящее отверстие для отвода воздуха, скопившегося в пространстве колпака при погружении, над поверхность насыщенной жидкости. В то же время это отверстие поддерживает циркуляцию жидкости во всем объеме емкости.
Технический результат достигается за счет того, что мешалка расположена на валу, выходящем из приводного устройства.
Технический результат достигается за счет того, что колпак может быть снабжен сквозным отверстием для вала мешалки.
Технический результат достигается за счет того, что мешалка в нижней концевой части снабжается вспенивающей пружиной.
В качестве альтернативы нижняя часть емкости имеет заходящую внутрь вогнутость, причем мешалка снабжается по меньшей мере одним магнитным держателем. Вместе с этим магнитным держателем мешалка вращается на выступе, образованном в емкости этой вогнутостью.
Технический результат достигается за счет того, что снаружи емкости внутри пространства вогнутости находится по меньшей мере один магнит для обеспечения движения магнитного держателя, причем приводное устройство расположено под вогнутостью, а магнит закреплен на валу, выходящем из этого приводного устройства.
Технический результат достигается за счет того, что мешалка располагается в полости колпака. Таким образом, образующееся завихрение, реализуется преимущественно в полости колпака. Не происходит подсоса воздуха из пространства над поверхностью жидкости, не закрытого корпусом колпака.
В качестве альтернативы мешалка располагается ниже уровня полости колпака, что используется, прежде всего, при частоте вращения мешалки менее 2.000 об/мин, когда завихрение в основном также реализуется в полости колпака, и не происходит подсоса воздуха из пространства над поверхностью жидкости, не закрытого корпусом колокола.
В предпочтительном варианте колпак имеет куполообразную форму.
В другом варианте колпак имеет цилиндрическую форму.
В следующем эквивалентном варианте колпак имеет коническую форму.
Предлагаемое техническое решение генератора пригодно для использования в бытовых условиях также в качестве переносного устройства. Микро- и нанопузырьки газа, образующиеся в жидкости, стабильны, они не выходят мгновенно с поверхности жидкости. Поскольку в жидкости не происходит никакой формы электролиза, в качестве жидкости можно использовать не только питьевую воду, но и соки, кофе, чай и другие виды напитков, что повышает привлекательность употребления в обычном питьевом режиме.
Преимуществом представленного решения также является простота обслуживания и очистки. К другим неоспоримым преимуществам можно отнести существенно меньший расход используемого газа при одновременном значительном сокращении времени, необходимого для насыщения жидкости. Например, при насыщении водородом жидкости объемом 400 мл эта жидкость насыщается в течение 20-30 секунд.
Использование генератора очень простое, для него не требуется специфический тип емкости, а также не устанавливается высота уровня насыщенной жидкости.
Описание фигур на чертежах
Предлагаемое техническое решение поясняется чертежами, где на
Фиг. 1 - разрез генератора с колпаком куполообразной формы со сквозным отверстием для мешалки со вспенивающей пружиной и отводящим отверстием
Фиг. 2 - вид сверху генератора в соответствии с предыдущей фигурой
Фиг. 3 - вид снизу генератора в соответствии с фиг.1 и 2, с сечением А-А, указанным на фиг.1
Фиг. 4 - разрез генератора с колпаком конусообразной формы со сквозным отверстием для мешалки
Фиг. 5 - разрез генератора с колпаком цилиндрической формы со сквозным отверстием для мешалки и отводящим отверстием
Фиг. 6 - разрез генератора с колпаком цилиндрической формы с отводящим отверстием в корпусе колпака и сквозным отверстием для вала в нижней части емкости генератора
Фиг. 7 - разрез генератора с колпаком цилиндрической формы с отводящим отверстием в корпусе колпака и вогнутостью в нижней части емкости генератора
Пример варианта технического решения
Примеры предлагаемого технического решения генератора жидкости, насыщенной газом, в частности водородом, кислородом или озоном, показаны на фиг. 1-7.
На фиг. 1-3 в качестве примера изображен оптимальный вариант генератора жидкости, насыщенной газом, с колпаком 6 куполообразной формы. Представленный генератор жидкости, насыщенной газом, состоит из емкости 1 для жидкости 2, трубки 3 для подачи газа и приводного устройства 4 с мешалкой 5. В емкости 1 в пространстве для насыщенной жидкости 2 находится полый колпак 6, предотвращающий подсос воздуха из пространства над поверхностью жидкости 2. Колпак 6 установлен в положении вверх дном, а мешалка 5 находится в пространстве, закрываемом этим колпаком 6. В случае наличия насыщенной жидкости 2 в емкости 1, весь колпак 6 находится под ее поверхностью. Приводное устройство 4 мешалки 5 расположено над емкостью 1, в то время как мешалка 5 установлена на валу 9, выходящем из приводного устройства 4 вне вертикальной оси колпака 6. В этом варианте мешалка 5 в своей нижней концевой части снабжается вспенивающей пружиной 7. Колпак 6 в своей верхней части имеет отводящее отверстие 8 для отвода воздуха, скопившегося под колпаком при погружении, над поверхность насыщенной жидкости 2, а также снабжается сквозным отверстием 10 для вала 9 мешалки 5. На фиг. 2 представлен вид сверху корпуса генератора, а на фиг. 3 - вид снизу. Куполообразная форма колпака 6 позволяет легко очищать его и эффективно отводить скопившийся воздух при погружении в высшей точке корпуса колпака 6 над поверхность жидкости 2 через отводящее отверстие 8. В то же время она является оптимальным вариантом образующегося завихрения в пространстве полости 14 колпака 6.
На фиг. 4 изображен вариант генератора, где колпак 6 имеет коническую форму и снабжается сквозным отверстием 10 для вала 9 мешалки 5. Приводное устройство 4 расположено над емкостью 1, а мешалка 5 находится в полости 14 колпака 6. При погружении корпуса колпака 6 под поверхность жидкости 2 воздух, скопившийся в пространстве колпака 6, постепенно вытесняется насыщающим газом, который скапливается в верхней части конической полости 14 колпака 6.
На фиг. 5 в качестве альтернативы изображен генератор, где колпак 6 в этом варианте имеет цилиндрическую форму и в своей верхней части - отводящее отверстие 8 для отвода воздуха. Скопившийся воздух вытесняется в высшую точку колпака 6 и через отводящее отверстие 8 для отвода воздуха выходит на поверхность жидкости 2. Корпус колпака 6 в данном альтернативном варианте для образующегося завихрения обеспечивает пространство с наибольшим объемом полости 14.
Следующим примером варианта предлагаемого технического решения является генератор, изображенный на фиг. 6. Емкость 1 генератора в своей нижней части снабжена сквозным отверстием 10 для вала 9 мешалки 5. Колпак 6 имеет цилиндрическую форму с отводящим отверстием 8 в своей верхней части. В данном примере варианта приводное устройство 4 расположено снаружи нижней части емкости 1. Благодаря отсутствию сквозного отверстия 10 для вала 9 мешалки 5 в корпусе колпака 6, обеспечивается более простая и безопасная манипуляция с колпаком 6, в том числе его обслуживание и очистка.
Как видно из фиг. 7, в этом альтернативном варианте представлен генератор жидкости, насыщенной газом, в котором нижняя часть емкости 1 снабжена заходящей внутрь вогнутостью 11. Мешалка 5 снабжена магнитным держателем 12. Вместе с этим магнитным держателем 12 мешалка вращается на выступе, образованном вогнутостью 11. Снаружи емкости 1 внутри пространства вогнутости 11 также находится магнит 13 для обеспечения движения магнитного держателя 12. Приводное устройство 4 расположено под вогнутостью 11, а магнит 13 закреплен на валу 9, выходящем из этого приводного устройства 4. Как и в предыдущем примере, также и здесь отсутствие отверстия 10 для вала 9 мешалки 5 в корпусе колпака 6 позволяет более легко и безопасно манипулировать с колпаком 6, в том числе проводить его очистку. Корпус мешалки 5 легко снимается для его возможной замены или очистки.
Для наглядности приведем минимальные обороты мешалки 5, достигающие 100 об/мин. Большая эффективность достигается при частоте вращения 3.000 об/мин и более. При вращении мешалки 5 в пространстве под колпаком 6 образуется завихрение, приводящее к разрежению, которое способствует всасыванию насыщающего газа и удерживанию его под пространством колпака 6, в результате чего происходит непрерывное насыщение жидкости 2 газом в виде микро- и нанопузырьков.
Предлагаемое решение имеет множество вариантов, которые в основном касаются комбинирования формы колпака 6, расположения мешалки 5 как в пространстве емкости 1, так и вне ее, использования вспенивающей пружины 7, количества отводящих отверстий 8 и количества трубок 3 для подачи насыщающего газа. Путем их взаимного комбинирования можно влиять на результирующую эффективность насыщения жидкости 2 газом.
Отводящие отверстие 8 для отвода воздуха над поверхность жидкости 2 может быть, например, снабжено обратным клапаном, предотвращающим обратный подсос воздуха под пространство колпака 6. Обратный подсос воздуха также можно предотвратить, поддерживая достаточно высоким уровень жидкости 2 над отводящим отверстием 8 для отвода воздуха, когда высота поверхности жидкости 2, например, превышает 5 мм. Подразумевается, что отдельные описанные здесь варианты технического решения представлены для иллюстрации, а не как ограничение технического решения перечнем приведенных здесь примеров реализации.
Генератор в соответствии с данным техническим решением можно использовать для производства жидкостей, насыщенных газом, в частности водородом, кислородом или озоном, в бытовых условиях и в качестве переносного устройства.
Перечень позиций на чертеже:
1 - емкость,
2 - жидкость,
3 - трубка,
4 - приводное устройство,
5 - мешалка,
6 - колпак,
7 - вспенивающая пружина,
8 - отводящее отверстие,
9 - вал,
10 - сквозное отверстие,
11 - вогнутость,
12 - магнитный держатель,
13 - магнит,
14 - полость.