ВОДООЧИСТИТЕЛЬ
WATER PURIFIER

Изобретение относится к устройствам для доочистки водопроводной, артезианской, колодезной и другой условно питьевой воды.
Известно устройство для очистки воды, включающее резервуар для размещения воды и технические средства для охлаждения и нагрева (Любарский В.М. Осадки природных вод и методы их обработки. М.: Стройиздат, 1980, с.98-99).
Недостатком таких устройств является не достаточно качественная очистка воды, связанная с технологической сложностью осуществления процесса охлаждения и нагрева.
Наиболее близким к предлагаемому устройству является водоочиститель для получения талой питьевой воды, который включает 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 продольного сосуда (FR 2858607 А1, 11.02.2005).
Недостатком известного водоочистителя является низкая производительность из-за конструктивного несовершенства, вызванного цикличностью процесса получения талой питьевой воды, и необходимость применять дополнительные устройства для удаления концентраций примесей в виде рассола, что не позволяет получать высокую степень чистоты воды. Кроме того, при использовании дополнительных устройств для удаления примесей ото льда расходуется большая энергия на привод, что также снижает производительность.
Технической задачей, на решение которой направлено изобретение, является повышение производительности и степени чистоты воды.
Указанная цель 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, 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 продольного сосуда, водоочиститель дополнительно снабжен размещенным по центру стержня замороженной воды разобщающим устройством, выполненным в виде трубы, которая имеет на входе кольцевую режущую часть с зубьями, а на выходе - выходной патрубок для удаления примесей в виде рассола, при этом труба имеет привод вращения и оборудована вибратором. Кроме того, привод вращения выполнен в виде зубчатой передачи от электродвигателя. Кроме того, вибратор выполнен в виде кулачка с приводом вращения и расположен в зоне зубчатой передачи с возможностью скольжения относительно торцевой части шестеренки, жестко связанной с трубой. Кроме того, труба установлена в направляющем цилиндре.
Выполнение конструкции разобщающего устройства в виде трубы, которая на входе имеет режущую часть с зубьями, а на выходе - выходной патрубок для удаления примесей в виде рассола, оборудована приводом вращения в виде зубчатой передачи с электродвигателем и вибратором, выполненом в виде кулачка с приводом вращения и расположенным в зоне зубчатой передачи с возможностью скольжения относительно торцевой части шестеренки, жестко связанной с трубой, обеспечивает работоспособность установки в заданном режиме за счет более эффективного вырезания изо льда примесей с наименьшими энергозатратами на продольное перемещение стержня замороженной воды, что повышает производительность установки и качество очистки воды (происходит более полное удаление примесей режущей частью с зубьями). Установка трубы в направляющем цилиндре снижает трение между подвижными частями и увеличивает производительность и надежность работы водоочистителя.
Сущность изобретения поясняется чертежом.
На нем приведена схема работы водоочистителя с основными элементами конструкции устройства.
Водоочиститель содержит продольный сосуд 1 из нержавеющего материала, в зоне замораживания воды которого установлена кольцевая морозильная камера 2, за ней смонтировано приводное устройство продольного перемещения замороженного стержня 3, выполненное, например, в виде роликов 4 с зубчатыми поверхностями входящими в зацепление с замороженным стержнем 3 через прорези 5 в продольном сосуде 1. Ролики 4 расположены по периметру продольного сосуда 1. В зоне вытеснения примесей размещено по центру замороженного стержня 3 разобщающее устройство в виде трубы 6, которая на входе имеет режущую часть с зубьями 7, а на выходе - выходной патрубок 8 для удаления примесей в виде рассола в канализацию 9. Труба 6 имеет привод вращения вокруг своей оси, который состоит из зубчатой передачи 10 от электродвигателя 11. При этом обе шестерни зубчатой передачи 10 установлены с возможностью взаимного продольного смещения. В зоне перехода воды из твердого состояния в жидкое расположен кольцевой нагревательный элемент 12. Труба 6 оборудована вибратором, который выполнен в виде кулачка 13 с приводом вращения и расположен в зоне зубчатой передачи 10 с возможностью скольжения относительно торцевой части шестеренки, жестко связанной с трубой 6. Кроме того, труба 6 установлена в направляющем цилиндре 14.
Для вывода талой воды имеется патрубок 15, напротив которого расположены емкости 16 для сбора готового продукта.
Для подачи воды в водоочиститель используют конструкции устройств с регуляторами 17.
Принцип работы устройства заключается в непрерывном производстве талой воды по 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, 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 межктисталлических промежутков и сосредоточиться в центральной части замороженного стержня 3. При этом замороженный стержень 3 посредством роликов 4 непрерывно надвигается на режущую часть с зубьями 7 трубы 6. Отделение примесей в виде рассола (типа утрамбованного снега) от чистого льда происходит за счет фрезерования вращающейся и совершающей вибрацию (посредством кулачка 13) режущей частью с зубьями 7 замороженного стержня 3. Вращение осуществляют посредством привода от зубчатой передачи 10 с электродвигателем 11. При этом привод от электродвигателя обеспечивает возможность изменение частоты вращения трубы 6 в зависимости от скорости надвигания замороженного стержня 3 на режущую часть с зубьями 7 за счет электрических характеристик. Отделенные примеси под действием своего веса поступают в канализацию 9. После освобождения замороженного стержня 3 от центральной части он надвигается на кольцевой нагревательный элемент 12, что позволяет производить размораживание льда с образованием активной питьевой воды, имеющей упорядоченную структуру, сходную со строением талой воды. По патрубку 15 талая вода поступает в емкости 16. Для подачи необходимого количества воды в водоочиститель используют регулятор 17. В связи с тем, что труба 6 установлена в направляющем цилиндре 14, обеспечивается направленное разрушение замороженного стержня 3, что обеспечивает повышение производительности водоочистителя.
Температурный режим работы морозильной камеры 2 и кольцевого нагревательного элемента 12 устанавливают экспериментально, в зависимости от габаритных размеров водоочистителя. Например, для объема 2-4 л и при температуре от минус 12 до минус 15°С время замораживания и размораживания стержня 3 составляет 10 часов. Для объема 5-8 л и той же температуре время замораживания и размораживания составляет 20 часов (установлено экспериментально). Диапазон температур от минус 12 до минус 15°С является оптимальным для объемов воды от 1 до 10 л.
Предлагаемая конструкция водоочистителя позволяет повысить производительность за счет сокращения времени процесса получения талой воды путем активного фрезерования с одновременной виброобработкой замороженного стержня, увеличить степень очистки из-за исключения возможности смешивания талой воды с примесями (рассолом), что происходит при производстве талой воды с помощью известных устройств.