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 A1, 11.02.2005).
Недостатком таких устройств является не достаточно 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, БИ №27, 2009).
Недостатком известного водоочистителя является низкая производительность из-за конструктивного несовершенства работы приводного устройства перемещения стержня замороженной воды. При вращении кольца с резьбой возникает отрицательная сила сдвига стержня замороженной воды в направлении вращения кольца, что приводит к непроизводительному вращению стержня замороженной воды вокруг своей оси, 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 на внутренней стенке продольного сосуда установлены направляющие ребра. Кроме того, направляющие ребра установлены на стенке продольного сосуда друг против друга по периметру сосуда количеством от 2 до 8. Кроме того, направляющие ребра выполнены в виде клиньев с уменьшением клина в нижней части.
Установка направляющих ребер исключает вращение замороженного стержня воды вокруг своей оси во время работы приводного устройства (кольца). При этом кольцо с резьбой на внутренней поверхности позволяет с наименьшими энергетическими затратами обеспечивать надвижение замороженного стержня воды по направляющим ребрам на разобщающее устройство, что повышает качество очистки и производительность.
Установка направляющих ребер стенке продольного сосуда друг против друга по периметру сосуда количеством от 2 до 8 и выполнение их в виде клиньев с уменьшением клина в нижней части позволяет равномерно распределять усилия со стороны кольца на стенки сосуда и режущую часть трубы. При этом снижается сопротивление от трения замороженного стержня на стенки сосуда, что повышает производительность.
Сущность изобретения поясняется чертежом.
На нем 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 на внутренней стенке продольного сосуда 1 установлены направляющие ребра 14. Направляющие ребра 14 установлены на стенке продольного сосуда друг против друга по периметру сосуда 1 количеством от 2 до 8 и выполнены в виде клиньев с уменьшением клина в нижней части.
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 10. При вращении кольца 4 за счет направляющих ребер 14 (установленных на стенке продольного сосуда 1 друг против друга по периметру количеством от 2 до 8) исключается вращение замороженного стержня 3 вокруг своей оси. За счет того что клинья направляющих ребер 14 уменьшаются в нижней части, снижается сопротивление от трения замороженного стержня 3 при его перемещении вдоль сосуда 1. Замороженный стержень 3 по направляющим ребрам 14 надвигается 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 за правильной работой водоочистителя
Процентное соотношение массы получаемой талой воды к общей массе 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 исключения проворачивания замороженного стержня, увеличить степень очистки (в 2-4 раза) из-за исключения возможности смешивания талой воды с примесями (рассолом).