ВОДООЧИСТИТЕЛЬ

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 не достаточно качественная очистка воды, связанная с несовершенством конструкции зоны перехода воды из твердого состояния в жидкое.
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, зону перехода воды из твердого состояния в жидкое с кольцевым нагревательным элементом, приводное устройство перемещения стержня замороженной воды, разобщающее устройство в виде трубы с кольцевой режущей частью, а также раздельные патрубки для вывода примесей в виде рассола и талой питьевой воды, расположенные в нижней части сосуда (патент RU №2312817, C02F 1/22, Б.И. №35, 2007)
Недостатком известного водоочистителя является высокая энергоемкость, так как он имеет раздельный расход энергии для охлаждения воды и нагрева льда.
Технической задачей, на решение которой направлено изобретение, является снижение энергоемкости.
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, зону перехода воды из твердого состояния в жидкое с кольцевым нагревательным элементом, приводное устройство перемещения стержня замороженной воды, разобщающее устройство в виде трубы с кольцевой режущей частью, а также раздельные патрубки для вывода примесей в виде рассола и талой питьевой воды, расположенные в нижней части сосуда, согласно изобретению, морозильная камера оборудована мотор-компрессором, защитно-пусковым реле, терморегулятором, испарителем и конденсатором для охлаждения хладоагента, при этом конденсатор одновременно является кольцевым нагревательным элементом.
Использование в качестве морозильной камеры мотор-компрессора, защитно-пускового реле, терморегулятора, испарителя и конденсатора, который одновременно является кольцевым нагревательным элементом, позволяет снизить энергоемкость при получении талой воды. Это обеспечивается тем, что в конденсаторе, нагретый в результате сжатия хладоагент отдает тепло для размораживания воды, выполняет роль кольцевого нагревательного элемента.
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, за ней смонтировано приводное устройство продольного перемещения замороженного стержня 2, выполненное, например, в виде зубчатых роликов 3 установленных по периметру продольного сосуда 1 в прорезях 4 с возможностью зацепление с замороженным стержнем 2 и оборудованные приводом. Кольцевая морозильная камера оборудована мотор-компрессором 5, защитно-пусковым реле 6, терморегулятором 7, испарителя 8 и конденсатором 9, который является одновременно кольцевым нагревательным элементом и расположен зоне перехода воды из твердого состояния в жидкое. В зоне вытеснения примесей размещено по центру замороженного стержня 2 разобщающее устройство в виде трубы 10, которая на входе имеет режущую часть в виде зубчатого венца 11, а на выходе - расширяющийся профиль, образующий выходной патрубок 12 для удаления примесей в виде рассола в канализацию 13. Для вывода талой воды имеется патрубок 14, напротив которого расположены емкости 15 для сбора готового продукта.
Для подачи воды в водоочиститель используют конструкции устройств с регуляторами 16.
Принцип работы устройства заключается в 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 в зону замораживания, где посредством кольцевой морозильной камеры 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 2. Замораживание происходит за счет того, что мотор-компрессор 5 засасывает газообразный хладоагент (например, фреон) из испарителя 8 сжимает его и выталкивает в конденсатор 9. В конденсаторе, нагретый в результате сжатия фреон остывает, отдавая тепло замороженному стержню 2, и переходит в жидкое состояние. Жидкий фреон, находящийся под давлением, попадает во внутреннюю полость испарителя 8, переходит в газообразное состояние, в результате чего, отнимает тепло от стенок испарителя 8, а испаритель, в свою очередь, охлаждает внутреннее пространство сосуда 1 с водой. Этот процесс повторяется до достижения заданной терморегулятором 7 температуры испарителя. При достижении необходимой температуры терморегулятор 7 размыкает электрическую цепь и компрессор 5 останавливается. При повышении температуры в сосуде 1 (за счет замораживания воды) контакты терморегулятора 7 замыкаются, с помощью защитно-пускового реле 6 запускается мотор-компрессор 5 и весь цикл повторяется сначала.
После образования замороженного стержня 2 зубчатые ролики 3 непрерывно надвигают его на режущую часть зубчатого венца 11 трубы 10, за счет чего происходит механическое отделение примесей в виде рассола (типа утрамбованного снега) от чистого льда. Отделенные примеси по выходному патрубку 12 поступают в канализацию 13. После освобождения замороженного стержня 2 от центральной части он надвигается на кольцевой нагревательный элемент, что позволяет производить размораживание льда с образованием активной питьевой воды, имеющей упорядоченную структуру, сходную со строением талой воды. По патрубку 14 талая вода поступает в емкости 15. Для подачи необходимого количества воды в водоочиститель используют регулятор 16.
Температурный режим работы морозильной камеры и кольцевого нагревательного элемента устанавливают экспериментально, в зависимости от габаритных размеров водоочистителя.
Процентное соотношение массы получаемой талой воды к общей массы 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 8 часов, для объема 5-8 л - 16 часов.
Предлагаемая конструкция водоочистителя позволяет снизить затраты энергии на получение талой воды. Часть энергии, идущей на охлаждение (замораживание) воды идет на размораживание воды за счет объединения элементов конструкции морозильной камеры с нагревательным элементом (тепло, создаваемое при охлаждении морозильной камеры, посредством хладоагента и конденсатора идет на размораживание воды). Кроме того, при использовании водоочистителя технологический процесс полностью становится контролируемый, поддается автоматизации и в случае необходимости может регулироваться температурным режимом.