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, БИ №35, 2007).
Недостатком этого устройства является недостаточно 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, а также разобщающее устройство в виде трубы с кольцевой режущей частью (патент RU №2458864, C02F 1/22, БИ №23, 2012).
Недостатком известного водоочистителя является низкая производительность из-за конструктивного несовершенства разобщающего устройства, что снижает производительность известного водоочистителя. Кроме того, патрубки для вывода примесей в виде рассола и талой питьевой воды постоянно открыты, что затрудняет запуск водоочистителя (требуются дополнительные устройства для образования льда), что снижает степень очистки воды. Кроме того, для работы водоочистителя предполагается перемещать замороженный стержень, что снижает производительность из-за большого сопротивления и снижает степень очистки.
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, а также разобщающее устройство в виде трубы с кольцевой режущей частью, согласно изобретению труба с кольцевой режущей частью установлена подвижно в направлении оси продольного сосуда в подшипниках скольжения, размещенных в нижней части продольного сосуда. Кроме того, на раздельных патрубках для вывода примесей и талой питьевой воды имеются заслонки на выходе в виде кранов.
Техническая задача совпадает с техническим результатом.
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 с замораживаемым ею стержнем 3. Продольный сосуд 1 имеет дно 4, в центре которого закреплена труба 5 с кольцевой режущей частью, а патрубки 6 для вывода талой питьевой воды расположены в стенках продольного сосуда 1 в нижней части. Для вывода рассола используют внутреннюю полость трубы 5. В зоне перехода воды из твердого состояния в жидкое расположен кольцевой нагревательный элемент 7.
Труба 5 с кольцевой режущей частью установлена подвижно в направлении оси продольного сосуда 1 в подшипниках скольжения 8, размещенных в нижней части продольного сосуда 1 (в дне 2). На раздельных патрубках 6 для вывода талой питьевой воды и нижнем конце трубы 5 имеются заслонки в виде кранов 9.
Для возвратно-поступательного перемещения трубы 5 используют известные конструкции приводных устройств с электромеханическим приводом.
Для подачи воды в водоочиститель используют известные конструкции устройств с регуляторами.
Принцип работы устройства заключается в производстве талой воды по временной и температурной схеме, повторяющей процесс образования талой воды в природе.
Вода, например водопроводная, подается сверху (при закрытых кранах 9) в сосуд 1, где в зоне замораживания 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 оставшуюся незамороженную воду в нижней части продольного сосуда 1 сливают через краны 9 в канализацию. Затем трубу 5 с режущей частью надвигают на центральную часть замороженного стержня 3, за счет чего происходит механическое отделение примесей в виде рассола (типа утрамбованного снега) от чистого льда. При достижении верхней части замороженного стержня 3 трубу 5 возвращают в исходное нижнее положение. Затем посредством нагревательного элемента 7 производят таяние оставшейся части льда замороженного стержня 3 с удалением талой воды через патрубки 6 (предварительно краны 9 открывают). После полного освобождения от воды продольного сосуда краны 9 перекрывают, заполняют освободившееся пространство водой и процесс повторяют. Удаление примесей посредством подвижной трубы 5 повышает производительность водоочистителя за счет исключения необходимости перемещения замороженного стержня 3. При движении трубы 5 вниз и вверх вода в продольный сосуд 1 не подается. Подшипники скольжения 8 обеспечивают наименьшее сопротивление перемещению трубы 5.
Отделенные примеси по трубе 5 поступают в канализацию. После освобождения замороженного стержня 3 от центральной части он размораживается кольцевым нагревательным элементом 7.
Для подачи необходимого количества воды в водоочиститель используют регулятор.
Температурный режим работы морозильной камеры 2 и кольцевого нагревательного элемента 7 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 массы воды составляет 65-80%, а весь процесс от начала загрузки сырой воды и выхода этой воды в виде талой занимает не менее 1-2 часов. Производительность предлагаемого водоочистителя составляет для объема 2-4 л 2 часа, для объема 5-8 л - 3 часа.
Предлагаемая конструкция водоочистителя позволяет повысить производительность за счет конструктивного совершенства разобщающего устройства, увеличить степень очистки (в 2-4 раза) из-за исключения возможности смешивания талой воды с примесями (рассолом) и отсутствия перемещения замороженного стержня. Кроме того, при использовании водоочистителя технологический процесс полностью становится контролируемый и в случае необходимости может регулироваться температурным режимом.