УСТРОЙСТВО АЭРАЦИИ ВОДЫ

Полезная модель относится к области напорных гидравлических водо-воздушных систем, используемых в схемах очистки воды для хозяйственно-питьевых целей.
Известно устройство аэрации воды, содержащее напорный резервуар с водоподъемной трубой, в верхней части которого установлен электронно-механический распределитель потоков воды, снабженный программируемым контроллером, распределителем потоков воды поршневого типа, в который встроен водовоздушный инжектор, и поршнем промывки, при этом электронно-механический распределитель имеет патрубок для подачи исходной воды, патрубок для соединения с линией всасывания воздуха, патрубок для отвода обработанной воды и патрубок для отвода воды дренажную сеть, при этом часть поршня, отвечающая за обратную промывку, имеет ступенчатую выемку («Специальная модульная система «OXIDIZER», http://web.archive.org/web/20130214201327/http://ecoplys.ru/8-sistemy-aeratsii-napornye/products/37-sistema-oxidizer.html, 14.02.2013).
Данное устройство наиболее близко по технической сущности и числу общих признаков к предлагаемой полезной модели, в силу чего принято в качестве наиболее близкого аналога.
Недостатком данного устройства является то, что происходят потери запасов воздуха внутри устройства во время переключения стадий промывки распределителем потоков воды, а так же нет приспособления, с помощью которого ведется учет обработанной воды. В связи с этим надежность работы устройства невысокая, возможен проскок необработанной воды.
Задача и технический результат предлагаемой полезной модели заключается в повышении надежности работы устройства аэрации воды и достигается тем, что устройство аэрации воды содержит напорный резервуар с водоподъемной трубой, в верхней части которого установлен электронно-механический распределитель потоков воды, снабженный программируемым контроллером, распределителем потоков воды поршневого типа, в который встроен водовоздушный инжектор, и поршнем промывки, при этом электронно-механический распределитель потоков воды имеет патрубок для подачи исходной воды, патрубок для соединения с линией всасывания воздуха, патрубок для отвода обработанной воды и патрубок для отвода воды в дренажную сеть, причем устройство содержит счетчик обработанной воды, подключенный к контроллеру электронно-механического распределителя потоков воды, внешняя поверхность части поршня промывки, отвечающей за обратную промывку, выполнена по всей длине цилиндрической.
Счетчик обработанной воды содержит встроенный датчик Холла, пластиковую турбину и кабель для подключения к электронно-механическому распределителю потоков воды.
Напорный резервуар состоит из герметичной колбы, выполненной из полиэтилена высокой плотности, наружная поверхность которой армирована оплеткой из полимерного стекловолокна.
Далее предлагаемая полезная модель поясняется чертежами:
Фиг.1 - показан общий вид устройства;
Фиг.2 - показан поршень промывки согласно предлагаемой полезной модели;
Фиг.3 - показан поршень промывки устройства наиболее близкого аналога;
Фиг.4 - показана диаграмма потоков воды во время обратной промывки воды в устройстве наиболее близкого аналога;
Фиг.5 - показана диаграмма потоков воды во время обратной промывки воды в устройстве согласно предлагаемой полезной модели.
Потери воздуха во время переключения стадий промывки в известном устройстве происходит за счет следующих факторов.
Так как для работы устройства используется стандартный электронно-механический распределитель потоков воды со стандартным поршнем промывки (разработка компании Clack Corp), рассчитанный на проведение регенерации фильтров с обратной промывкой, то происходит следующее: после режима пополнения «воздушной подушки» внутри напорного резервуара распределитель потоков воды переводит поршень промывки в рабочий режим. При движении поршня промывки в рабочий режим (в стадию нормальной работы) он проходит через стадию обратной промывки, во время которой исходная вода подается снизу, собирается сверху напорного резервуара и выбрасывается в дренажную сеть (диаграмма потоков воды во время обратной промывки показана на Фиг.4). Через этот режим (обратной промывки) поршень двигается (без остановки) несколько секунд и, за это время, успевает выбрасываться некоторое количество воздуха (зависит от давления исходной воды) в дренажную сеть. То есть конструкция распределителя потоков воды в целом, а в частности конструкция поршня промывки в стандартном исполнении, подразумевает потерю непрогнозируемого количества запасов воздуха.
Отличием предлагаемой полезной модели от известного аналога является то, что в систему встроен счетчик обработанной воды и в распределителе потоков воды заменен стандартный поршень промывки (см. Фиг.3) на поршень с измененной конструкцией (см. Фиг.2). Поршень промывки согласно предлагаемой полезной модели изготавливается токарно-фрезерным способом из латуни. Изменения в конструкции поршня промывки по сравнению со стандартным поршнем коснулись той части поршня, которая отвечает за обратную промывку. Уменьшена общая длина поршня и устранена ступенчатая выемка, через которую проходила вода при обратной промывке (на стандартном поршне промывки эта выемка находилась в правой части поршня, см. Фиг.3).
Устройство аэрации воды содержит напорный резервуар (1) с водоподъемной трубой (2), в верхней части которого установлен электронно-механический распределитель потоков воды (3), снабженный программируемым контроллером, распределителем потоков воды поршневого типа, в который встроен водовоздушный инжектор, и поршнем промывки (4). Электронно-механический распределитель потоков воды (3) имеет патрубок для подачи исходной воды, патрубок для соединения с линией всасывания воздуха, патрубок для отвода обработанной воды и патрубок для отвода воды в дренажную сеть. Устройство также содержит счетчик обработанной воды, подключенный к контроллеру электронно-механического распределителя потоков воды. Внешняя поверхность части (4а) поршня промывки, отвечающей за обратную промывку, выполнена по всей длине цилиндрической.
Электронно-механический распределитель потоков воды (4) имеет несколько пересекающихся в определенных положениях поршня (4) проходных каналов через которые: подается исходная вода; отводится обработанная вода; подается воздух в инжектор; отводится вода в дренажную сеть.
Материал корпуса распределителя воды выполнен из Noril материала или его аналогов. Поршень промывки выполнен из латуни.
Электронно-механический распределитель потоков воды с поршнем промывки предназначен для проведения процесса пополнения запаса воздуха в устройстве. За счет выполнения внешней поверхности части поршня промывки, отвечающей за обратную промывку, цилиндрической по всей длине, исключается сброс воды и воздуха в дренажную сеть в режимах переключения контроллером стадий работы распределителя потоков воды. В результате этого объем (количество) воздуха в устройстве остается постоянным после завершения каждого процесса пополнения запаса воздуха.
Счетчик обработанной воды выполнен из Noril материала или его аналогов и имеет встроенный датчик Холла, пластиковую турбину и кабель для подключения к контроллеру распределителя потоков воды. Он предназначен для контроля прохождения обработанной воды. Наличие счетчика обработанной воды дает возможность контроллеру своевременно выводить устройство в режим пополнения запаса воздуха, исключая тем самым проскок необработанной воды.
Водоподъемная труба выполнена из отрезка полимерной трубы диаметром 1,05'' с одной стороны имеющей перфорацию.
На входе исходной воды может быть установлен обратный клапан (5) (используемый любого производителя и любой конфигурации для применения в области водоснабжения). Он предназначен для исключения попадания запасов воздуха из устройства во входную магистраль исходной воды при падении давления в оной.
На линии всасывания воздуха может быть установлен обратный клапан (6) (используемый любого производителя и любой конфигурации для применения в области водоснабжения). Он предназначен для исключения попадания воды в атмосферу в режимах переключения контроллером стадий работы распределителя потоков воды.
Возможно использование устройства и без обратных клапанов (5), (6) на линиях подачи исходной воды и всасывания воздуха, но в этом случае возможно снижение запаса воздуха в устройстве и выброс небольшого количества исходно и воды из линии всасывания воздуха.
Электронно-механический распределитель потоков воды (3) накручен на верхнюю часть напорного резервуара (1). Водоподъемная труба (2) верхним концом вставлена в электронно-механический распределитель потоков воды (3) и расположена внутри напорного резервуара (1).
Устройство работает следующим образом:
Исходная вода, под давлением, поступает через электронно-механический распределитель потоков воды (3) внутрь (в верхнюю часть) напорного резервуара (1). Проходя через «воздушную подушку» в верхней части напорного резервуара (1), воздух, под давлением исходной воды, растворяется в проходящей воде, насыщая тем самым обрабатываемую воду кислородом воздуха. Снизу напорного резервуара (1) обработанная вода попадает в водоподъемную трубу (2) (коллектор) и подается через электронно-механический распределитель потоков воды (3) на выход. Периодически, после прохождения определенного количества воды, контролируемой электронно-механическим распределителем потоков воды (3) со счетчиком обработанной воды, запас воздуха внутри напорного резервуара (1) заканчивается. Не дожидаясь полного окончания запаса воздуха, контроллер переводит распределитель потоков воды в режим пополнения «воздушной подушки» внутри напорного резервуара (1), которое происходит с помощью встроенного в распределитель потока воды инжектора и поршня промывки.
Вся обрабатываемая вода, проходит через счетчик обработанной воды, который передает информацию на контроллер распределителя потоков воды. Контроллер в свою очередь обрабатывает поступившую от счетчика информацию и своевременно, после прохождения запрограммированного объема воды, запускает процесс пополнения запасом воздуха в устройстве.
В процессе пополнения запасом воздуха в устройстве при переключения из стадии засасывания воздуха в стадию нормальной работы, проходя стадию обратной промывки, поршень промывки полностью блокирует выход в дренажную сеть за счет выполнения внешней поверхности части поршня промывки, отвечающей за обратную промывку, по всей длине цилиндрической (диаграмма потоков воды во время обратной промывки показана на Фиг.5). При этом исключается выброс запасов воздуха в канализационную сеть.
Совокупность данных факторов позволяет точно рассчитать запас воздуха в устройстве и определить ресурс устройства между «регенерациями», не допуская преждевременного исчерпания запасов воздуха и проскока необработанной воды.
Подтверждением достижения технического результата является следующее.
Расчет ресурса устройства (Q) между циклами пополнения запасом воздуха производится по следующим формулам и справочной информации:
возд.
возд
возд
3
Q=V∗q(t)/C(t,p) (м),
где:
возд
3
V - объем воздуха в устройстве (равен объему напорного резервуара устройства), м;
возд
3
q(t) - плотность воздуха при расчетной температуре (является справочной информацией), кг/м;
возд
3
C(t,p) - растворимость воздуха при расчетной температуре и расчетном давлении воды, кг/м.
возд
Растворимость воздуха в воде при расчетных значениях температуры и давления воды (C(t,p)) определяется на основании закона Генри, который гласит: «При постоянной температуре растворимость газа в данной жидкости прямо пропорциональна давлению этого газа над раствором (равна давлению в растворе)».
Пример расчета..
Исходные данные:
3
объем напорного резервуара устройства - 60 дм;
температура воздуха и обрабатываемой воды - 25°C;
давление обрабатываемой воды - 3,0 Атм;
3
плотность воздуха при 25°C равна 1,185 кг/м.
3
Исходя из закона Генри определяем растворимость воздуха при заданных параметрах, она равна 0,068 кг/м.
Ресурс устройства между циклами пополнения запасом воздуха будет равен:
3
Q=(60/1000)∗1,185/0,068=1,05 (м).
Данный ресурс устройства вводится в контроллер распределителя потоков воды предлагаемого устройства. Контроллер, в свою очередь, обрабатывает поступившую от счетчика информацию о прохождении обрабатываемой воды и своевременно, после прохождения данного объема воды (Q), автоматически запускает процесс пополнения запасом воздуха. В процессе пополнения запасом воздуха поршень промывки полностью блокирует выход в дренажную сеть за счет выполнения внешней поверхности части поршня промывки, отвечающей за обратную промывку, по всей длине цилиндрической, исключая тем самым выброс запасов воздуха в канализационную сеть.
Таким образом, конструкция предлагаемого устройства исключает преждевременное исчерпание запасов воздуха и проскок необработанной воды, повышая тем самым надежность работы устройства.
Расчет ресурса (Q) устройства может быть применен и для расчета ресурса наиболее близкого аналога, но использовать эту информацию для своевременного запуска процесса пополнения запасом воздуха не получится ввиду того, что в аналоге нет приспособления для учета количества обработанной воды (счетчика).
Процесс пополнения запасом воздуха в наиболее близком аналоге запускается по сигналу встроенного таймера по истечении запрограммированного интервала времени (не зависимо от количества обработанной воды). Интервал времени рассчитывается на основании среднестатистических данных о водопотреблении объекта и ресурса устройства. В процессе пополнения запасом воздуха известного аналога поршень промывки не может полностью блокировать выход в дренажную сеть, поскольку часть поршня, отвечающая за обратную промывку, имеет ступенчатую выемку.
Таким образом, в известном аналоге возможен выброс запасов воздуха в канализационную сеть, а также проскок необработанной воды в случаях превышения потребления среднесуточного объема очищенной воды, что говорит о невысоком надежности работы этого устройства.