УСТРОЙСТВО ДЛЯ ОЧИСТКИ ВОДЫ В МОРСКИХ АКВАРИУМАХ И СОПЛО ДЛЯ НЕГО

Полезная модель относится к аквариумистике, а конкретно к устройству для очистки воды в морских аквариумах, действие которого основано на методе пенного фракционирования, а также к соплу для этого устройства. Для очистки воды пресноводных аквариумов устройство не может использоваться, поскольку пресная вода не обладает способностью к формированию устойчивой пены. Далее по тексту при употреблении слов «вода», «морская вода» следует понимать морскую воду или воду, подобную морской, которая используется в морских аквариумах.
Процесс очистки заключается во вспенивании морской воды, последующем отделении пены и ее высушивании. Отделенная от пены морская вода возвращается в аквариум.
На поверхности пузырьков пены адсорбируются ядовитые вещества и продукты метаболизма гидробионтов. Пена содержит фенол, ортофосфаты, газообразный аммоний, избыток углекислого газа и азота, коллоидные органические вещества, альбумин, мочевина, микроскопические одноклеточные водоросли, взвешенные частицы меньше 30 микрон, тяжелые металлы, некоторые жиры, йод, многие пигменты и другие вещества. С пеной удаляются различные красители, придающие воде неприятный желтый цвет, в том числе вещества, которые при разложении их микроорганизмами образуют аммиак, нитриты и нитраты. Удаление органических кислот облегчает процедуру поддержания на необходимом уровне величины рН.
Известно устройство для очистки воды в морских аквариумах, содержащее корпус с верхней воздушной камерой и нижней полостью. Над камерой ценообразования сформирован инжектор, имеющий сопло в виде патрубка с закрытым торцом, имеющим одно или несколько отверстий. Патрубок сопла проходит в воздушную камеру и ориентирован срезом сопла в направлении камеры ценообразования, и сопряжен с перегородкой, отделяющей верхнюю воздушную камеру от нижней полости корпуса, с зазором с возможностью прохождения воздуха из верхней воздушной камеры в нижнюю полость корпуса для обеспечения процесса инжекции при подаче через патрубок очищаемой воды (US 6436295 В2, МПК 7 А01К 63/04, 2002).
Подаваемая через сопло под давлением очищаемая вода образует пену, в том числе благодаря подачи инжектором в полость корпуса воздуха, который создает внутри корпуса повышенное давление.
Сверху корпуса смонтировано устройство пеноотделения, полость которого сообщается с нижней полостью корпуса, а камера отвода оборудована устройством отвода воды.
В известном устройстве в первом варианте устройство отвода воды выполнено в виде крана, расположенного в нижней части корпуса, а устройство пеноотделения выполнено в виде установленной сверху на корпусе пеноотделительной колонны, предусматривающей зону отстаивания пены и средства удалении жидкости, образовавшейся в результате отстаивания пены. Благодаря создаваемому инжектором внутри корпуса давлению пена попадает внутрь колонны, по которой поднимается и осаждается в зоне отстаивания.
В этом варианте известного решения в корпусе предусмотрена наклонная перегородка, прикрывающая внутри корпуса отверстие в кран, причем эта перегородка расположена на расстоянии от дна корпуса для исключения попадания пены в линию отвода очищенной воды.
Во втором варианте известного устройства полость корпуса разделена перегородкой на две камеры, в одной из которой осуществляется ценообразование и над которой расположено сопло инжектора, а во второй, в которую вода попадает через зазор между дном полости корпуса и краем перегородки, - отстаивание очищенной воды.
Камера пенообразования снабжена двумя последовательными поперечными перегородками, расположенными под углом зеркальносимметрично по противоположным стенкам камеры пенообразования с зазорами относительно противоположных стенок и ориентацией их свободных краев вниз.
Устройство пеноотделения выполнено в этом варианте известного решения в виде камеры, сообщающейся вертикально установленным патрубком с камерой пенообразования, куда пена поступает благодаря процессу, аналогичному описанному выше для первого варианта.
Отбор очищенной воды осуществляется из верхней зоны камеры отвода через отверстие в корпусе, снаружи на котором закреплена направляющая поток воды деталь.
Известное устройство в обоих вариантах не достаточно эффективно, поскольку конструкция сопла в значительной степени направлена на распыление, а не на ускорение потока воды, что способствует более эффективному ценообразованию. Соответственно, конструкция известного устройства как в первом, так и во втором варианте не оптимальна для высокопроизводительного процесса пенообразования, отделения пены и отвода очищенной воды, достаточно громоздка для реально обеспечиваемого уровня производительности.
Технический результат, на достижение которого направлена настоящая полезная модель, заключается в повышении производительности устройства для очистки воды в морских аквариумах за счет интенсификации процессов образования и отделения пены. Устройство для очистки воды в морских аквариумах отличает возможность управления интенсивностью очистки и удобство в обслуживании. Устройство может быть реализовано компактным, пригодным для использования как в небольших, так и в аквариумах емкостью до 1000 литров и более.
Достижение указанного технического результата обеспечивается устройством для очистки воды в морских аквариумах, которое содержит корпус с верхней воздушной камерой и нижней полостью, разделенной перегородкой на камеру пенообразования и камеру отвода, которая оборудована устройством отвода воды. Сверху корпуса установлено устройство пеноотделения, полость которого сообщается с нижней полостью корпуса. Над камерой пенообразования сформирован инжектор, имеющий сопло в виде патрубка с сопловым участком на обращенном к камере пенообразования конце, полость которого выполнена с плавно уменьшающейся площадью поперечного сечения к срезу сопла. Патрубок проходит через воздушную камеру и сопряжен с перегородкой, отделяющей верхнюю воздушную камеру от нижней полости корпуса, с зазором с возможностью прохождения воздуха из верхней воздушной камеры в нижнюю полость корпуса.
Для большей интенсификации процесса пенообразования полость соплового участка может быть выполнена с поперечным сечением в форме фигуры с тремя радиальными лучами, равномерно расположенными по окружности. Как правило, ширина радиальных лучей полости соплового участка лежит в диапазоне 0,5-5 мм, а наружный диаметр патрубка лежит в диапазоне 10-40 мм.
Для удобства обслуживания устройство пеноотделения может быть выполнено съемным.
Полезная модель предусматривает два принципиальных варианта выполнения устройства.
В первом варианте перегородка, разделяющая нижнюю полость корпуса на камеру пенообразования и камеру отвода, расположена на расстоянии от перегородки, отделяющей верхнюю воздушную камеру от нижней полости корпуса, для обеспечения перелива воды из камеры пенообразования в камеру отвода. При этом устройство отвода воды выполняется, как правило, в виде Г-образного патрубка, один конец которого расположен торцом на расстоянии от дна корпуса в камере отвода, а второй проходит через боковую стенку корпуса.
Перегородка, разделяющая нижнюю полость на камеру ценообразования и камеру отвода для повышения производительности процесса пеноотделения может быть расположена наклонно со смещением верхнего края в направлении камеры отвода.
Проходящий через боковую стенку корпуса конец Г-образного патрубка устройства отвода воды может быть выполнен со средством перекрывания и/или регулирования потока воды. Торец конца Г-образного патрубка устройства отвода воды может быть расположен под углом к оси этого конца патрубка. При таком выполнении торца внутреннего конца Г-образный патрубок располагается с ориентацией плоскости этого торца параллельно дну корпуса.
Устройство пеноотделения в первом варианте выполнено в виде расположенной над камерой отвода пеноотделительной колонны, конструкция которой может быть аналогична описанной в известном решении.
Отличие второго варианта устройства для очистки воды в морских аквариумах заключается в том, что перегородка, разделяющая нижнюю полость на камеру ценообразования и камеру отвода, расположена на расстоянии от дна полости корпуса для обеспечения перетекания воды из камеры ценообразования в камеру отвода. При этом камера ценообразования снабжена поперечной перегородкой, расположенной под инжектором на расстоянии от перегородки между камерами ценообразования и отвода, причем эта поперечная перегородка установлена под углом с поднятием вверх свободного края. Такое выполнение поперечной перегородки позволяет создать объем воды внутри камеры пенообразования, удар о поверхность которой направленной соплом струи обеспечивает производительное ценообразование.
Возможно, когда камера пенообразования снабжена дополнительно поперечной перегородкой, расположенной ниже основной поперечной перегородки зеркально ей симметрично. Это способствует процессу отделения отводимой очищенной воды от пузырьков воздуха.
Во втором варианте, который предназначен, преимущественно, для расположения на боковой стенке аквариума, устройство отвода воды выполняется, как правило, в виде отверстия в стенке корпуса. При этом на корпусе снаружи отверстия отвода воды может быть расположена направляющая поток воды деталь.
В этом варианте устройство пеноотделения выполнено в виде камеры с вертикально установленным патрубком, которым сообщается с камерой ценообразования, причем возможно выполнение устройства пеноотделения с возможностью перемещения в вертикальном направлении и фиксации для обеспечения управления процессом. Также для управления устройством корпус может быть выполнен со средством перекрытия и/или регулирования доступа воздуха в воздушную камеру.
Сопло инжектора устройства для очистки воды в морских аквариумах, согласно настоящей полезной модели, выполнено в виде патрубка с сопловым участком на одном из концов в виде полости с плавно уменьшающейся площадью поперечного сечения к срезу сопла на торце патрубка. Такое выполнение предназначено для использования в обоих описанных вариантах конструкции. При этом, как отмечено выше, полость соплового участка может быть выполнена с поперечным сечением в форме фигуры с тремя радиальными лучами, равномерно расположенными по окружности. Ширина радиальных лучей внутри полости соплового участка, как правило, лежит в диапазоне 0,5-5 мм. Величина наружного диаметра патрубка может лежать в диапазоне 10-40 мм.
Выполнение сопла проиллюстрировано графическими материалами, где на фиг 1 показан вид сбоку на патрубок сопла 1, на фиг.2 - вид на сопловой срез 2, а на фиг.3-рез по А-А на фиг.1, что иллюстрирует форму сечения внутренней полости соплового участка 3, полость которого имеет три радиальных луча 4, равномерно расположенных по окружности. Сопло 1 может быть изготовлено из полимерного материала, предпочтительно тонированного прозрачного, как и подавляющее большинство всех описанных деталей устройства для очистки воды в морских аквариумах, выполненного в соответствии с настоящей полезной моделью. Детали устройства изготавливаются по технологиям, известным для изготовления деталей из полимерного материала, который выбран для использования.
Конструкция устройства для очистки воды в морских аквариумах, соответствующая объему правовой охраны, иллюстрируется примерами конкретного выполнения.
Конструкция первого варианта показана: на фиг.4 - вид спереди, на фиг.3-вид сбоку, на фиг.6 - вид сверху, на фиг.7 - разрез по А-А на фиг.4.
Корпус 5 (фиг.4) имеет верхнюю воздушную камеру 6 и нижнюю полость 7, которая разделена перегородкой 8 на камеру ценообразования 9 и камеру отвода 10.
Над камерой ценообразования 9 сформирован инжектор, имеющий сопло 11 описанной выше конструкции, сопловой участок 12 которого проходит через воздушную камеру 6, ориентирован срезом сопла 13 в направлении камеры пенообразования 9 и сопряжен с перегородкой 14, отделяющей верхнюю воздушную камеру 6 от нижней полости 7 корпуса 5, с зазором с возможностью прохождения воздуха из верхней воздушной камеры 6 в нижнюю полость 7 корпуса 5.
Перегородка 8 расположена наклонно со смещением верхнего края 15 в направлении камеры отвода 10 и на расстоянии от перегородки 14.
На перегородке 14 снизу закреплен стакан 16 в продолжение отверстия в перегородке 14 для прохождения сопла 11, который позволяет интенсифицировать процесс инжекции.
Сверху корпуса 5 смонтировано устройство пеноотделения в виде расположенной над камерой отвода 10 пеноотделительной колонны 17, полость которой сообщается с нижней полостью 7 корпуса 5. Пеноотделительная колонна 17 может быть выполнена съемной. Сверху корпуса 5 установлено средство перекрытия и/или регулирования доступа воздуха 18 в воздушную камеру 6.
Камера отвода 10 оборудована устройством отвода воды в виде Г-образного патрубка 19, конец 20 которого расположен торцом 21 на расстоянии от дна 22 корпуса 5. Второй конец 23 (фиг.5) Г-образного патрубка 19 проходит через боковую стенку корпуса 5. Торец 21 Г-образного патрубка 19 расположен под углом к оси конца 20 Г-образного патрубка 19, который ориентирован плоскостью торца 21 параллельно дну 22 корпуса 5. Конец 23 Г-образного патрубка устройства отвода воды выполнен со средством регулирования потока воды в виде задвижки 24.
На фиг.8 показана схема работы устройства для очистки воды в морских аквариумах. Насосом 25 вода подается в сопло 11, которым струя воды, засасывая воздух из воздушной камеры 6 создает пену в камере пенообразования 9 за счет удара струи воды о поверхность воды, при котором в массу воды вносится большое количество воздуха в виде мелких пузырьков. Вода без пены далее переливается через перегородку 8, попадает в камеру отвода 10, а затем через Г-образный патрубок 19 возвращается в исходную емкость 26 (технологический аквариум). Задвижка 24 используется для регулирования уровня воды в камере отвода 10 и камере пенообразования 9.
Компенсация объема воздуха, захваченного в воздушной камере 6 происходит через средство перекрытия и/или регулирования доступа воздуха 18 в воздушную камеру 6.
Образующаяся пена поступает в пеноотделительную колонну 17, по которой поднимается вверх постепенно высыхая, попадает по внутренней трубке 27 в пеносборник 28, где осаждается в виде жидкости бурого цвета. По мере заполнения пеносборника 28 пеноотделительная колонна 17 может быть снята и очищена.
Средством регулирования потока воды в виде задвижки 24 и средство перекрытия и/или регулирования доступа воздуха 18 в воздушную камеру 6 являются органами настройки режимов работы устройства для очистки воды в морских аквариумах, в том числе средствами регулирования интенсивности ценообразования и производительности устройства.
Пеносборник 28 выполняется в виде съемной чаши для очистки его от продуктов пеноотделения. О насыщенности пены можно судить по цвету пены, который может меняться от светло-желтого до кофейного. Пена может иметь сильный запах. Пеносборник 28 нужно регулярно промывать, не допуская попадания пены в аквариум. Конструкция пеносборника 28 может предусматривать штуцер (на чертежах не показан) для отвода продуктов пеноотделения, что исключает необходимость частого снятия пеносборника 28 для очистки.
Средство перекрытия и/или регулирования доступа воздуха 18 может быть выполнено с расширенным входным патрубком (на чертежах не показано), который с целью очистки воздуха может быть заполнен волокнистым материалом или иным фильтрующим материалом. Например, при установке морского аквариума в помещении для курения расширенный входной патрубок может быть заполнен активированным углем для фильтрации воздуха от табачного дыма. Может быть реализована схема, предусматривающая заполнение расширенного входного патрубка несколькими видами фильтрующего материала послойно.
Средство перекрытия и/или регулирования доступа воздуха 18, которое выполнено с расширенным входным патрубком, представлено на фиг.9, где показана фотография реализованного практически устройства для очистки воды в морских аквариумах.
Конструкция первого варианта выполнения устройства для очистки воды в морских аквариумах, приспособленная для работы вне полости технологического аквариума, показана на фиг.10 - вид спереди, на фиг.11 - вид сбоку, на фиг.12 - вид сверху, на фиг.13 - разрез по А-А на фиг.10.
Отличие заключается в выполнении средства перекрывания и/или регулирования потока воды 29 в виде крана, который может полностью перекрыть Г-образный патрубок 30.
На фиг.14 показана схема работы устройства для очистки воды в морских аквариумах, расположенного вне полости технологического аквариума 31. Работа устройства осуществляется аналогично описанному выше случаю с той разницей, что устройство расположено за пределами технологического аквариума и очищенная вода подается в технологический аквариум 31 через отверстие в стенке технологического аквариума.
Конструкция второго варианта показана: на фиг.15 - вид спереди, на фиг.16 - вид сбоку, на фиг.17 - вид сверху, на фиг.18 - разрез по А-А на фиг.15.
В этом варианте решения, как и в описанном выше, корпус 32 выполнен с верхней воздушной камерой 33 и нижней полостью 34, разделенной перегородкой 35 на камеру ценообразования 36 и камеру отвода 37.
Над камерой ценообразования 36 сформирован инжектор, имеющий сопло 38 в виде патрубка. Сопло 38 ориентировано срезом 39 в направлении камеры ценообразования 36 и сопряжено с перегородкой 40, отделяющей верхнюю воздушную камеру 33 от нижней полости 34 корпуса 32, с зазором с возможностью прохождения воздуха из верхней воздушной камеры 33 в нижнюю полость 34 для обеспечения подсоса воздуха при инжектировании при подаче воды в сопло 38.
Сверху корпуса 32 смонтировано устройство пеноотделения 41, которое в этом варианте выполнено в виде камеры с вертикально установленным патрубком 42 с камерой ценообразования 36.
Перегородка 35 расположена на расстоянии от дна 43 нижней полости 34. Внутри камеры пенообразования 36 расположена основная поперечная перегородка 44, расположенная под соплом 38 на расстоянии от перегородки 35. Основная поперечная перегородка 44 установлена под углом с поднятием вверх свободного края 45.
Струя воды, подаваемая из сопла 38, ударяется о воду, расположенную в полости 46, образованной за счет наклона основной поперечной перегородки 44, чем обеспечивается эффективное ценообразование.
Ниже основной поперечной перегородки 44 зеркально симметрично расположена дополнительная поперечная перегородка 47, которая создает еще одну полость 48 для выделения из воды пузырьков воздуха.
Вода, перетекающая с основной поперечной перегородки 44 и дополнительной поперечной перегородки 47 стекает вниз камеры пенообразования 36 и далее через зазор между перегородкой 35 и дном 43 поступает в камеру отвода 37, по которой поднимается вверх и выводится через устройство отвода воды в виде отверстия 49 в стенке корпуса 32, снаружи которой расположена направляющая поток воды деталь 50.
Описанная схема работы этой конструкции второго варианта выполнения устройства для очистки воды в морских аквариумах проиллюстрирована на схемах, представленных на фиг.19 и фиг.20, разрез по А-А на фиг.19. Конструкция предназначена для установки на боковой стенке 51 аквариума или технологического аквариума 52.
Второй пример второго варианта устройства для очистки воды в морских аквариумах показана на фиг.21 - вид спереди, на фиг.22 - вид сбоку, на фиг.23 - вид сверху, на фиг.24 - разрез по А-А на фиг.21.
Отличие этого решение заключается в выполнении устройства отвода воды в виде отверстия 53 в стенке корпуса 54. Какие либо другие элементы для отвода очищенной воды не предусмотрены, поскольку, как это показано на схеме на фиг.25, конструкция предназначена для установки внутри аквариума или технологического аквариума 55.
В обоих показанных случаях выполнения второго варианта устройства для очистки воды в морских аквариумах для управления процессом устройство пеноотделения 41 (фиг.15) в виде камеры с вертикально установленным патрубком 42 может быть выполнено с возможностью перемещения в вертикальном направлении и фиксации. В этом случае на обращенном к камере пенообразования 36 конце патрубка устанавливается пластина с отверстием (на чертеже не показана), открытым в полость патрубка 42. Пластина может перемещаться между боковыми стенками корпуса 32, воздушной камеры 33 и камеры отвода 37 внутрь корпуса 32.При этом камера устройства пеноотделения 41 входит внутрь корпуса 32. Пример реализации такой схемы управления показан на фото на фиг.26.