ВОДООЧИСТИТЕЛЬ
WATER CLEANER

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, 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 в виде кольца с резьбой на внутренней поверхности и с зубчатым приводом вращения на наружной поверхности, а также разобщающее устройство в виде трубы с кольцевой режущей частью (патент RU №2368571, C02F 1/22, Б.И. №27, 2009)
Недостатком известного водоочистителя является низкая производительность из-за конструктивного несовершенства зоны замораживания. У известного устройства стенки сосуда в зоне замораживания имеют цилиндрическую форму, что создает дополнительное сопротивление о стенки при смещении замороженного стержня, так как при замораживании происходит расширение его диаметра по мере надвижения на разобщающее устройство, что снижает производительность и степень очистки 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 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 в виде кольца с резьбой на внутренней поверхности и с зубчатым приводом вращения на наружной поверхности, а также разобщающее устройство в виде трубы с кольцевой режущей частью, согласно изобретению в зоне замораживания воды стенки продольного сосуда выполнены на конус с увеличением диаметра по мере приближения к разобщающему устройству. Кроме того, конус составляет от 2 до 5 мм на 100 мм длины сосуда.
Выполнение стенок продольного сосуда в зоне замораживания воды на конус с увеличением диаметра по мере приближения к разобщающему устройству снижает силы сопротивления, возникающие между стенками продольного сосуда и перемещающегося замораживаемого непрерывно стержня из-за его природного расширения при низкой температуре. Размеры конуса от 2 до 5 мм на 100 мм длины сосуда обеспечивают оптимальную работу приводного устройства и наименьшую силу трения между стенками продольного сосуда и окончательно замороженным стержнем, что повышает качество очистки и производительность.
Сущность изобретения поясняется чертежом, на котором
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 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. В зоне замораживания воды внутренняя стенка продольного сосуда 1 выполнена на конус 14 с увеличением диаметра по мере приближения к разобщающему устройству. Размер конуса составляет от 2 до 5 мм на 100 мм длины сосуда.
Для подачи воды в водоочиститель используют конструкции устройств с регуляторами 15.
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. Отделенные примеси по выходному патрубку 9 поступают в канализацию 9. По мере замораживания воды происходит формирование замороженного стержня 3, диаметр которого по мере понижения температуры увеличивается согласно природным законам. Наличие конуса на внутренней части продольного сосуда 1 компенсирует при этом изменение размеров стержня 3 и снижает тем самым сопротивление от трения его наружной поверхности о стенки сосуда. Замороженный стержень 3 надвигают 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 15.
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.
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 12 часов, для объема 5-8 л - 24 часа.
Предлагаемая конструкция водоочистителя позволяет повысить производительность за счет снижения сопротивления от трения замороженного стержня о стенки продольного сосуда, увеличить степень очистки (в 2-4 раза) из-за исключения возможности смешивания талой воды с примесями (рассолом).