АВТОМАТИЧЕСКИЙ ЭЛЕКТРОИОНИЗАТОР ВОДЫ

Полезная модель относится к области электроионизационной технологии для получения кислотной (анолит) и щелочной (католит) воды для применения в быту и производстве.
Известные решения в общем случае представляют собой устройство из двух объемных камер, заполняемых исходной нейтральной водой [1]. В камеры помещаются электроды, подключаемые к разноименным полюсам источника постоянного или пульсирующего тока. Эти камеры отделены друг от друга перегородкой, которая препятствует смешению анолита и католита, образующихся в камерах. Также, благодаря своим свойствам, находясь в воде, материал перегородки проводит электрический ток, благодаря которому идет процесс ионизации воды. Перегородка может быть выполнена, в частности, из пористого материала (глины, ткани) [1], [2]. Эти устройства работают циклически и требуют ручного вмешательства для заполнения камер нейтральной водой и отбора кислотной и щелочной воды. Есть примеры автоматизированных ионизаторов, которые предполагают наличие блока управления и средств контроля уровня воды для обеспечения непрерывной работы [3]. Также известно решение изготовления перегородки из непроницаемого для воды диэлектрика, при этом конструктивно обеспечивается канал прохождения электрического тока между камерами за счет организации водяного «мостика» между камерами в виде тонкого слоя воды над перегородкой [3] или сквозных отверстий в перегородке, соединяющих камеры [4], при этом известные решения никак не регламентируют особым целевым образом форму и взаимное геометрическое расположение отверстий на перегородке, катода и анода, а ограничиваются только обеспечением вышеуказанных водяных «мостиков». Все перечисленные решения обеспечивают получение анолита и католита нужного качества, но требуют внимания и ручного вмешательства и частичного демонтажа для загрузки электроионизатора исходной водой, отбора полученных католита и анолита и контроля времени ионизации.
Попытка сокращения объема ручных операций предпринята в [5], где конструкция, аналогичная вышеописанной, оснащается патрубками на линиях подачи и отбора воды и пьезометрами для определения уровня воды и может быть автоматизирована. В любом случае автоматизация ионизатора возможна при наличии блока управления, датчиков уровня воды и управляемых устройств отбора воды (клапанов, насосов).
Прототипом предлагаемого решения является простейший ионизатор [3], состоящий из диэлектрического бака, разделенного на две камеры диэлектрической перегородкой, высота которой несколько ниже рабочего уровня воды в баке, в камерах размещаются соответственно металлические катод и анод, камеры оснащены устройствами спуска воды. Его недостаток состоит в полной невозможности автоматической работы.
Цель настоящей полезной модели состоит в обеспечении автоматизации процессов приготовления и раздачи воды при сохранении простоты конструкции.
Цель достигается применением базовой конструкциии, состоящей из блока управления, пустотелого бака с нижним дном и боковыми стенками, разделенного на анодную и катодную камеры, вертикальной разделительной перегородкой из водонепронецаемого материала со сквозными отверстиями, катода и анода, размещенных внутри соответствующих камер, устройств для подачи и сброса воды в анодной и катодной камерах, источника электрического тока, отличающийся тем, что с целью обеспечения автоматического управления и упрощения конструкции предусматривается блок управления, отверстия располагаются в перегородке на расстояниях, отсчитываемых вверх от дна бака и прилегающих к: максимально допустимому аварийному уровню воды в электроионизаторе, максимальному рабочему уровню воды в электроионизаторе, минимальному рабочему уровню воды в электроионизаторе, анод и катод электроионизатора в рабочем положении одновременно, по крайней мере, своими частями располагаются ниже минимального рабочего уровня, а в цепь питания анода и катода включен датчик тока, подключенный к системам управления подачей и сбросом воды электронного блока управления.
Данное решение обеспечивает контроль уровня воды в ионизаторе без использования отдельных приборов за счет того, что изменение уровня воды ведет к изменению количества погруженных в воду отверстий перегородки и соответствующих изменений совокупного размера поперечного сечения водяного «мостика» между камерами, соответствующего изменения межэлектродного электрического сопротивления и, как следствие тока электродов. При соответствующих геометрических параметрах обеспечивается существенное превалирование роли совокупного сечения водяного «мостика» в межэлектродном электрическом сопротивлении относительно роли степени погружения электродов в воду, которой можно пренебречь. При этом существенно чтобы, по крайне мере, части обоих электродов располагались ниже минимального рабочего уровня, чтобы в процессе наполнения электроды уже были бы погружены в достаточной мере в воду при достижении водой минимального рабочего уровня и датчиком тока был бы сгенерирован соответствующий сигнал.
Схема показана на фигуре, где 1 - корпус ионизатора в разрезе; 2 - перегородка, разделяющая корпус на катодную (слева) и анодную (справа) камеры; 3 - катод; 4 - анод; 5 - исполнительный орган на линии подачи исходной воды; 6 - исполнительный орган на линии сброса католита; 7 - исполнительный орган на линии сброса анолита; 8 - датчик тока в цепи катода и анода; 9 - источник питания постоянного\пульсирующего напряжения; 10 - блок управления; 11 - максимальный аварийный уровень воды; 12 - максимальный рабочий уровень воды; 13 - минимальный рабочий уровень воды.
Ионизатор работает следующим образом. Корпус 1 ионизатора не заполнен водой. По команде электронного блока управления 10 на электроды 3 и 4 подается рабочее напряжение. Ток через электроды, измеряемый датчиком 8 из-за отсутствия воды практически отсутствует. Блок управления 10 генерирует сигнал на подачу воды в корпус ионизатора 1. По мере наполнения вода сначала частично покрывает электроды и затем перекрывает нижние отверстия на уровне 13, что вызывает ступенчатое возрастание тока в цепи электродов, определяемое электронным блоком 10. Наполнение продолжается. При достижении водой максимального рабочего уровня 12 перекрываются соответсвующие отверстия, и ток скачком достигает максимальной рабочей величины, при которой блок управления 10 останавливает подачу воды и запускается отсчет времени экспозиции, по истечении которого, включаются исполнительные органы 6 и 7 (насосы или сливные клапана), подключенные к патрубкам сброса воды, что вызывает снижение уровня воды в ионизаторе. Когда уровень воды в ионизаторе 1 пройдет вниз отверстия, прилежащие к минимальному рабочему уровню 13, ток через электроды упадет ниже пороговой величины и электронный блок управления 10 остановит сброс воды из камер. Для уменьшения процесса обратного смешивания воды в камерах через отверстия, процесс сброса делается коротким по времени и синхронным по падению уровня в камерах. После этого система готова к повторному циклу, запускаемому блоком управления 10 согласно заданной программы. В случае аварийного переполнения ионизатора водой перекрываются отверстия, прилегающие к максимальному аварийному уровню 11, что приводит к дальнейшему росту тока и срабатыванию независимой аварийной подсистемы, отключающей работу ионизатора. Уровни токов, вызывающие реакцию электронного блока, также как и время экспозиции зависят от конкретных условий и задаются при наладке системы.
Литература
1. https://www.youtube.com/watch?v=rLFy-J6rkYk. Видеопрезентация пользы активированной воды, принципа действия активатора и описание коммерческого активатора АП-1.
2. https://www.youtube.com/watch?v=lbZpB7fSD4o. Видеопрезентация конструкции бытового ионизатора.
3. https://www.youtube.com/watch?v=S BU9JPASC0. Видеопрезентация конструкции бытового ионизатора.
4. https://www.youtube.com/watch?v=L8Eft8Ke5cI. Видеопрезентация конструкции бытового ионизатора.
5. Заявка на изобретение 2005139239 от 15.12.2005. «Электроактиватор воды с плавающим анодом».
6. https://water-ion.ru/product/ionizator-vody-prime-water-1301-l/. Ионизатор воды «Prime water 1301L». Рекламные материалы.