ВОДООЧИСТИТЕЛЬ
WATER PURIFIER

Изобретение относится к устройствам для доочистки водопроводной, артезианской, колодезной и другой условно питьевой воды.
Известно устройство для очистки воды, включающее 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 сосуда (FR 2858607 А1, 11.02.2005).
Недостатком таких устройств является недостаточно качественная очистка воды, связанная с технологической сложностью осуществления процесса охлаждения и нагрева.
Наиболее близким к предлагаемому устройству является водоочиститель для получения талой питьевой воды, включающий 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 сосуда, приводное устройство перемещения стержня замороженной воды, а также разобщающее устройство в виде трубы с кольцевой режущей частью (патент RU №2312817, C02F 1/22, БИ №35, 2007).
Недостатком известного водоочистителя является низкая производительность из-за конструктивного несовершенства приводного устройства перемещения стержня замороженной воды, выполненного в виде роликов с зубчатыми поверхностями (зубья имеют точечный контакт, в связи с чем происходит скалывание льда при его сдвиге роликом и стержень не смещается), что снижает производительность известного водоочистителя.
Технической задачей, на решение которой направлено изобретение, является повышение производительности и степени чистоты воды.
Указанная цель достигается тем, что в предлагаемом техническом решении, включающем 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, 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 сосуда, приводное устройство перемещения стержня замороженной воды, а также разобщающее устройство в виде трубы с кольцевой режущей частью, согласно изобретению приводное устройство перемещения стержня замороженной воды выполнено в виде кольца с резьбой на внутренней поверхности и с зубчатым приводом вращения на наружной поверхности, смонтированным за морозильной камерой. Кроме того, стенки продольного сосуда выполнены из нержавеющего материала, например стали, бронзы, меди, полимера, причем поверхность, контактирующая со льдом, имеет высокую чистоту шероховатости.
Выполнение приводного устройства продольного перемещения замороженного стержня воды в виде кольца с резьбой на внутренней поверхности и с зубчатым приводом вращения на наружной поверхности позволяет с наименьшими энергетическими затратами обеспечивать надвижение замороженного стержня воды на разобщающее устройство.
Использование нержавеющего материала, например стали, бронзы, меди, полимера, с поверхностью, контактирующей со льдом, а также высокой чистоты шероховатости (гладкой относительно наружной поверхности стенок) для стенок продольного сосуда исключает коррозию, снижает сопротивление от трения замороженного стержня при движении по сосуду и обеспечивает стабильность температурного режима в зоне замораживания воды и в зоне перехода воды из твердого состояния в жидкое, что повышает качество очистки и производительность.
Сущность изобретения поясняется чертежом.
На нем приведена схема работы водоочистителя с основными элементами конструкции устройства.
Водоочиститель содержит продольный сосуд 1 из нержавеющего материала, например стали, бронзы, меди, полимера (полиэтилена, фторопласта и др.), с поверхностью, контактирующей со льдом, а также высокой чистоты шероховатости (гладкой относительно наружной поверхности стенок), в зоне замораживания воды которого установлена кольцевая морозильная камера 2, за ней смонтировано приводное устройство продольного перемещения замороженного стержня 3, выполненное в виде кольца 4 с резьбой 5 на внутренней поверхности, входящей в зацепление с замороженным стержнем 3 в продольном сосуде 1. Наружная поверхность кольца 4 имеет зубчатый привод вращения 6 (например, посредством понижающего редуктора с электродвигателем). В зоне вытеснения примесей размещено по центру замороженного стержня 3 разобщающее устройство в виде трубы 7, которая на входе имеет режущую часть в виде зубчатого венца 8, а на выходе - расширяющийся профиль, образующий выходной патрубок 9 для удаления примесей в виде рассола в канализацию 10. В зоне перехода воды из твердого состояния в жидкое расположен кольцевой нагревательный элемент 11. Для вывода талой воды имеется патрубок 12, напротив которого расположены емкости 13 для сбора готового продукта.
Для подачи воды в водоочиститель используют конструкции устройств с регуляторами 14.
Принцип работы устройства заключается в непрерывном производстве талой воды по временной и температурной 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 межкристаллических промежутков и сосредоточиться в центральной части замороженного стержня 3. При этом замороженный стержень 3 посредством резьбы 5 на вращающемся вокруг своей оси (от зубчатого привода вращения 6) кольце 4 непрерывно надвигается на режущую часть 8 трубы 7, за счет чего происходит механическое отделение примесей в виде рассола (типа утрамбованного снега) от чистого льда. За счет того что контакт поверхностей замороженного стержня 3 и резьбы 5 происходит по линии (а не точечно, как в прототипе), обеспечивают надежное смещение замороженного стержня вдоль оси сосуда 1. Отделенные примеси по выходному патрубку 9 поступают в канализацию 10. После освобождения замороженного стержня 3 от центральной части он надвигается на кольцевой нагревательный элемент 11, что позволяет производить размораживание льда с образованием активной питьевой воды, имеющей упорядоченную структуру, сходную со строением талой воды. По патрубку 12 талая вода поступает в емкости 13. Для подачи необходимого количества воды в водоочиститель используют регулятор 14.
Температурный режим работы морозильной камеры 2 и кольцевого нагревательного элемента 11 устанавливают экспериментально в зависимости от габаритных размеров водоочистителя. При правильном выборе температурного режима замораживание воды происходит с образованием белой окраски в центральной части стержня 3, что является основным контрольным параметром правильной работы водоочистителя. В связи с тем, что стенки продольного сосуда 1 выполнены из нержавеющего материала с высокой чистотой шероховатости поверхности, контактирующей со льдом, снижается сопротивление от трения замороженного стержня 3 при движении по сосуду 1, коррозия в процессе эксплуатации и обеспечивается заданный стабильный температурный режим в зоне замораживания воды и в зоне перехода воды из твердого состояния в жидкое.
Процентное соотношение массы получаемой талой воды к общей массе воды составляет 50-70%, а весь процесс от начала загрузки сырой воды и выхода этой воды в виде талой занимает не менее 12-18 часов. Производительность предлагаемого водоочистителя зависит от его габаритных размеров и составляет для объема 2-4 л 12 часов, для объема 5-8 л - 24 часа.
Предлагаемая конструкция водоочистителя позволяет повысить производительность за счет непрерывности процесса получения талой воды, увеличить степень очистки (в 2-4 раза) из-за исключения возможности смешивания талой воды с примесями (рассолом), что происходит при циклическом производстве талой воды. Кроме того, при использовании водоочистителя технологический процесс полностью становится контролируемым и в случае необходимости может регулироваться температурным режимом.