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 (патент RU №2312817, C02F 1/22, Б.И. №35, 2007).
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 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 №2458864, C02F 1/22, Б.И. №23, 2012)
Недостатком известного водоочистителя является низкая производительность из-за конструктивного несовершенства приводного устройства перемещения стержня замороженной воды, выполненного в виде кольца с резьбой, что снижает производительность известного водоочистителя. Кроме того, патрубки для вывода примесей в виде рассола и талой питьевой воды расположены в одной зоне, что не гарантирует не смешивание талой питьевой воды с примесями, что снижает степень очистки воды.
Технической задачей, на решение которой направлено изобретение, является повышение производительности и степени чистоты воды.
Указанная задача 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 поршня со штоком с возвратно-поступательным приводом, при этом в поршне расположены отверстия для подачи воды в зону замораживания, а продольный сосуд имеет крышку, в центре которой находится винтовое соединение со штоком поршня, а по периметру - зубчатое зацепление, связанное с приводным редуктором. Кроме того, на крышке выполнена воронка подачи воды в водоочиститель. Кроме того, продольный сосуд имеет дно, в центре которого закреплена труба с кольцевой режущей частью, а патрубки для вывода талой питьевой воды расположены в стенках продольного сосуда в нижней части. Кроме того, крышка оборудована замковым удерживающим устройством.
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, перед ней смонтировано приводное устройство продольного перемещения замороженного стержня 3, выполненное в виде поршня 4 со штоком 5 с возвратно-поступательным приводом, при этом в поршне 4 расположены отверстия 6 для подачи воды в зону замораживания, а продольный сосуд 1 имеет крышку 7, в центре которой находится винтовое соединение 8 со штоком 5 поршня 4. На крышке 7 выполнена воронка 9 подачи воды в водоочиститель. Продольный сосуд 1 имеет дно 10, в центре которого закреплена труба 11 с кольцевой режущей частью, а патрубки 12 для вывода талой питьевой воды расположены в стенках продольного сосуда 1 в нижней части.
Крышка 7 имеет привод вращения (например, посредством понижающего редуктора с электродвигателем). В зоне вытеснения примесей размещено по центру замороженного стержня 3 разобщающее устройство в виде трубы 11, которая на входе имеет режущую часть в виде зубчатого венца, а на выходе - профиль, образующий выходной патрубок для удаления примесей в виде рассола в канализацию. В зоне перехода воды из твердого состояния в жидкое расположен кольцевой нагревательный элемент 13. Крышка 7 по периметру имеет зубчатое зацепление 14, связанное с приводным редуктором, и оборудована замковым удерживающим устройством 15 для удержания крышки 7 на продольном сосуде 1 во время опускания поршня 4 вниз.
Для подачи воды в водоочиститель используют конструкции устройств с регуляторами, которые подают воду в воронку 9.
Принцип работы устройства заключается в производстве талой воды по временной и температурной схеме, повторяющей процесс образования талой воды в природе.
Вода, например водопроводная, подается в сосуд 1 посредством воронки 9, проходит под поршень 4 через отверстия 6 в зону замораживания, где посредством кольцевой морозильной камеры 2 замораживается в медленном темпе. При этом замороженный стержень 3 (после превращения в твердое состояние) посредством поршня 4 надвигают на режущую часть трубы 11, за счет чего происходит механическое отделение примесей в виде рассола (типа утрамбованного снега) от чистого льда. При достижении нижней точки поршень 4 возвращают в исходное верхнее положение и заполняют освободившееся пространство под поршнем 4 водой через воронку 9 и отверстия 6 и процесс повторяют. Поршень 4 обеспечивает надежное смещение замороженного стержня 3 вдоль оси сосуда 1, что повышает производительность водоочистителя. При движении поршня 4 вниз и вверх вода в продольный сосуд 1 не подается. Крышка 7 по периметру имеет зубчатое зацепление 14, связанное с приводным редуктором, который обеспечивает перемещение поршня вниз и вверх с помощью винтового соединения 8, и оборудована замковым удерживающим устройством 15 для удержания крышки 7 на продольном сосуде 1 во время опускания поршня 4 вниз, когда на крышку действует нагрузка со стороны поршня 4, стремящаяся ее снять с продольного сосуда 1.
Отделенные примеси по трубе 11 поступают в канализацию. После освобождения замороженного стержня 3 от центральной части он надвигается на кольцевой нагревательный элемент 13, что позволяет производить размораживание льда с образованием активной питьевой воды. По патрубку 12 талая вода поступает в емкости. Для подачи необходимого количества воды в водоочиститель используют регулятор.
Температурный режим работы морозильной камеры 2 и кольцевого нагревательного элемента 13 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 работой 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 массы воды составляет 50-70%, а весь процесс от начала загрузки сырой воды и выхода этой воды в виде талой занимает не менее 3-5 часов. Производительность предлагаемого водоочистителя составляет для объема 2-4 л 4 часа, для объема 5-8 л - 5 часов.
Предлагаемая конструкция водоочистителя позволяет повысить производительность за счет конструктивного совершенства приводного устройства перемещения стержня замороженной воды, выполненного в виде поршня со штоком с возвратно-поступательным приводом, увеличить степень очистки (в 2-4 раза) из-за исключения возможности смешивания талой воды с примесями (рассолом). Кроме того, при использовании водоочистителя технологический процесс полностью становится контролируемый и в случае необходимости может регулироваться температурным режимом.