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 A1, 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, 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, БИ №35, 2007).
Недостатком известного водоочистителя является низкая производительность и низкая надежность работы из-за конструктивного несовершенства зоны замораживания воды. Это вызвано расширением воды при замерзании, в связи с чем возрастает сопротивление смещения стержня замороженной воды относительно стенок продольного сосуда в области кольцевой морозильной камеры. Поэтому происходят поломки приводного устройства перемещения замороженного стержня, что снижает производительность известного водоочистителя (снижение эффективности работы приводного устройства и простои в ремонте).
Технической задачей, на решение которой направлено изобретение, является повышение производительности и надежности работы водоочистителя.
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, в стенку продольного сосуда по высоте зоны замораживания воды вмонтирован оттаиватель, а зона замораживания воды отделена от зоны вытеснения примесей заслонкой, которая установлена над приводным устройством перемещения стержня замороженной воды с возможностью закрытия и открытия поперечного сечения продольного сосуда. Кроме того, оттаиватель выполнен в виде спирального электронагревателя. Кроме того, заслонка выполнена в виде подвижной пластины, которая установлена в прорезях продольного сосуда.
Использование оттаивателя, вмонтированного в стенку продольного сосуда по высоте зоны замораживания, позволяет посредством частичного растаивания льда образовывать пленку воды между стержнем замороженной воды и стенкой продольного сосуда, что снижает сопротивление их относительного смещения и исключает заклинивание стержня замороженной воды из-за расширения воды при замерзании, что повышает производительность и надежность работы устройства.
Отделение заслонкой зоны замораживания воды от зоны вытеснения примесей, которая установлена над приводным устройством перемещения стержня замороженной воды с возможностью закрытия и открытия поперечного сечения продольного сосуда, позволяет производить более качественное получение талой воды (аналогично природным условиям) за счет промораживания полностью блока стержня замороженной воды, находящегося в неподвижном состоянии, что также влияет на скорость замораживания воды и повышает производительность установки.
Выполнение оттаивателя в виде спирального электронагревателя обеспечивает надежное и быстрое растаивание льда с образованием пленки воды и обеспечивает возможность регулировать температуру оттаивания для оптимизации процесса водоочистки.
Выполнение заслонки в виде подвижной пластины, которая установлена в прорезях продольного сосуда, обеспечивает надежное герметичное отделение воды перед ее замерзанием с образованием стержня замороженной воды от процесса вытеснения примесей из фронта льда, что повышает производительность и надежность работы водоочистителя.
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, например, в виде зубчатых роликов 4, установленных по периметру продольного сосуда 1 в прорезях 5 с возможностью зацепления с замороженным стержнем 3 и оборудованных приводом. В стенку продольного сосуда 1 по высоте зоны замораживания вмонтирован оттаиватель в виде спирального электронагревателя 6. Зона замораживания воды отделена от зоны вытеснения примесей заслонкой, выполненной в виде подвижной пластины 7, которая установлена в прорезях продольного сосуда 1. В зоне вытеснения примесей размещено по центру замороженного стержня 3 разобщающее устройство в виде трубы 8, которая на входе имеет режущую часть в виде зубчатого венца 9, а на выходе - расширяющийся профиль, образующий выходной патрубок 10 для удаления примесей в виде рассола в канализацию 11. В зоне перехода воды из твердого состояния в жидкое расположен кольцевой нагревательный элемент 12. Для вывода талой воды имеется патрубок 13, напротив которого расположены емкости 14 для сбора готового продукта.
Для подачи воды в водоочиститель используют конструкции устройств с регуляторами 15.
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, которая отделена от зоны вытеснения примесей подвижной пластиной 7 с образованием емкости, 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. После образования замороженного стержня 3 включают спиральный электронагреватель 6, в результате чего образуется пленка воды между замороженным стержнем 3 и стенкой продольного сосуда 1. Замороженный стержень 3 под действием своего веса смещаясь давит на подвижную пластину 7, пластину 7 выдвигают, освобождают поперечное сечение продольного сосуда 1 и замороженный стержень входит во взаимодействие с зубчатыми роликами 4, которые приводят во вращение, и замороженный стержень 3 непрерывно надвигается на режущую часть зубчатого венца 9 трубы 8, за счет чего происходит механическое отделение примесей в виде рассола (типа утрамбованного снега) от чистого льда. Отделенные примеси по выходному патрубку 10 поступают в канализацию 11. После освобождения замороженного стержня 3 от центральной части он надвигается на кольцевой нагревательный элемент 12, что позволяет производить размораживание льда с образованием активной питьевой воды, имеющей упорядоченную структуру, сходную со строением талой воды. По патрубку 13 талая вода поступает в емкости 14. Для подачи необходимого количества воды в водоочиститель используют регулятор 15. После прохождения замороженного стержня 3 зубчатых роликов 4 подвижную пластину 7 ставят в исходное положение и вновь заполняют продольный сосуд 1 водой.
Температурный режим работы морозильной камеры 2 и кольцевого нагревательного элемента 12 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 за правильной работой водоочистителя.
Предлагаемая конструкция водоочистителя позволяет повысить производительность за счет снижения сопротивления перемещения стержня замороженной воды относительно стенок продольного сосуда, исключения поломок и простоев в ремонте. Кроме того, при использовании водоочистителя технологический процесс полностью становится контролируемым, поддается автоматизации и, в случае необходимости, может регулироваться температурным режимом.