RU217043U1

RU217043U1 - REVERSE OSMOSIS MODULE

Info

Publication number: RU217043U1
Application number: RU2022134208U
Authority: RU
Inventors: Вячеслав Владимирович Вяткин
Original assignee: Вячеслав Владимирович Вяткин
Filing date: 2022-12-26
Publication date: 2023-03-15

Abstract

Полезная модель относится к аквавендинговым аппаратам, т.е. к автоматам продажи питьевой воды, полученной из воды сети общего водоснабжения путем ее многоступенчатой очистки с использованием обратноосмотической мембраны, производительность которой увеличена за счет создания дополнительного давления воды на ее входе при помощи диафрагменного насоса. При этом полезная модель может быть использована и в частных домовладениях. Техническая проблема заключается в необходимости защиты диафрагменного насоса от перегрева в ситуации, объективно требующей его непрерывной работы, в то время как данный насос по определению производителя насоса рассчитан на работу с перерывами. Технический результат заключается в автоматическом формировании дополнительных перерывов в работе повышающего электроприводного диафрагменного насоса, не предназначенного для непрерывной работы, частота и длительность которых является функцией от изменений температуры корпуса этого насоса. Модуль содержит обратноосмотическую мембрану 1, повышающий электроприводной диафрагменный насос 2, не предназначенный для непрерывной работы, первичный термоэлектрический преобразователь 3, регулятор температуры 4 и электрический ключ 5, включенный в разрыв цепи питания 6 электропривода насоса 2. Управляющий вход электрического ключа 5 соединен с выходом регулятора температуры 4, выполненного с возможностью двухпозиционного с гистерезисом регулирования температуры. Вход регулятора температуры 4 соединен с выходом первичного термоэлектрического преобразователя 3, который закреплен на корпусе насоса 2 с обеспечением теплового контакта 7 с этим корпусом. 1 ил.

The utility model relates to aqua vending machines, i.e. to vending machines for drinking water obtained from the water of the public water supply network by its multi-stage purification using a reverse osmosis membrane, the productivity of which is increased by creating additional water pressure at its inlet using a diaphragm pump. In this case, the utility model can be used in private households. The technical problem is the need to protect the diaphragm pump from overheating in a situation that objectively requires its continuous operation, while this pump, according to the definition of the pump manufacturer, is designed to work intermittently. The technical result consists in the automatic formation of additional breaks in the operation of a step-up electric diaphragm pump, not intended for continuous operation, the frequency and duration of which is a function of changes in the temperature of the casing of this pump. The module contains a reverse osmosis membrane 1, a step-up electric diaphragm pump 2, not intended for continuous operation, a primary thermoelectric converter 3, a temperature controller 4 and an electric switch 5 included in the power circuit 6 of the electric drive of the pump 2. The control input of the electric switch 5 is connected to the output of the regulator temperature 4, made with the possibility of on-off temperature control with hysteresis. The input of the temperature controller 4 is connected to the output of the primary thermoelectric converter 3, which is fixed on the pump housing 2 to provide thermal contact 7 with this housing. 1 ill.

Description

Полезная модель относится прежде всего к аквавендинговым аппаратам, т.е. к автоматам продажи питьевой воды, полученной из воды сети общего водоснабжения путем ее многоступенчатой очистки с использованием обратноосмотической мембраны, производительность которой увеличена за счет создания дополнительного давления воды на ее входе при помощи диафрагменного насоса. При этом полезная модель может быть использована и в частных домовладениях. Уровень техникиThe utility model relates primarily to aqua vending machines, i.e. to vending machines for drinking water obtained from the water of the public water supply network by its multi-stage purification using a reverse osmosis membrane, the productivity of which is increased by creating additional water pressure at its inlet using a diaphragm pump. In this case, the utility model can be used in private households. State of the art

Широко известно применение в аппаратах получения питьевой воды из воды сети общего водоснабжения обратноосмотической мембраны с повышающим электроприводным насосом на входе для увеличения производительности мембраны (см., например, патент RU №2767311 С1, МПК C02F 9/00, C07F 13/00, опубликовано: 17.03.2022 Бюл. №8).It is widely known to use a reverse osmosis membrane with an electric booster pump at the inlet in devices for obtaining drinking water from water from a public water supply network to increase the performance of the membrane (see, for example, patent RU No. 2767311 C1, IPC C02F 9/00, C07F 13/00, published: 03/17/2022 Bull. No. 8).

При этом необходимость уменьшения себестоимости этих аппаратов, продиктованная рынком, диктует и соответствующий выбор мембраны относительно небольшой производительности, а также повышающего насоса, который имеет относительно небольшую мощность и соответственно небольшое потребление электроэнергии, не требует специального обслуживания, является простым и безопасным в эксплуатации, малошумящим, создает достаточно высокое давление воды при относительно высоком КПД, у которого абсолютно разделены пространство привода и пространство перекачиваемой воды, что имеет важное гигиеническое значение для аквавендинга.At the same time, the need to reduce the cost of these devices, dictated by the market, dictates the appropriate choice of a membrane of relatively low productivity, as well as a booster pump, which has a relatively small power and, accordingly, low power consumption, does not require special maintenance, is simple and safe to operate, low noise, creates a sufficiently high water pressure with a relatively high efficiency, in which the drive space and the pumped water space are absolutely separated, which is of great hygienic importance for aqua vending.

Очевидно, что этим требованиям удовлетворяет электроприводной диафрагменный насос (привод - электродвигатель постоянного тока), не предназначенный для непрерывной работы. Но по этой причине его применение требует введения дополнительных технических средств, нивелирующих этот недостаток диафрагменного насоса.Obviously, these requirements are met by an electrically driven diaphragm pump (the drive is a DC electric motor), which is not designed for continuous operation. But for this reason, its use requires the introduction of additional technical means that level this drawback of the diaphragm pump.

Известен модуль обратного осмоса (прототип), содержащий обратноосмотическую мембрану с повышающим электроприводным диафрагменным насосом, не предназначенным для непрерывной работы, а также датчики высокого и низкого давления. При этом датчик низкого давления подключен к насосу посредством тройника и предназначен для отключения насоса при понижении давления на входе ниже установленной величины, а датчик высокого давления предназначен для контроля наполненности гидроаккумулятора (см. http://аква-сервис62.рф/d/instruktsiya_nasos_povysheniya_davleniya_up7000_36v.pdf).A reverse osmosis module (prototype) is known, containing a reverse osmosis membrane with a booster motor-driven diaphragm pump not intended for continuous operation, as well as high and low pressure sensors. At the same time, the low pressure sensor is connected to the pump via a tee and is designed to turn off the pump when the inlet pressure drops below the set value, and the high pressure sensor is designed to control the fullness of the hydraulic accumulator (see http://aqua-service62.rf/d/instruktsiya_nasos_povysheniya_davleniya_up7000_36v. pdf).

Признаки известного модуля, общие с признаками заявленного для патентования технического решения, заключаются в том, что он содержит обратноосмотическую мембрану с повышающим электроприводным диафрагменным насосом, не предназначенным для непрерывной работы.The features of the known module, which are common with the features of the technical solution claimed for patenting, are that it contains a reverse osmosis membrane with a step-up electrically driven diaphragm pump, not intended for continuous operation.

Причина, препятствующая получению в известном модуле технического результата, который обеспечивается заявленным для патентования техническим решением, заключается в отсутствии технических средств, исключающих возможность непрерывной работы диафрагменного насоса.The reason preventing the technical result obtained in the known module, which is provided by the technical solution claimed for patenting, is the lack of technical means that exclude the possibility of continuous operation of the diaphragm pump.

Техническая проблема, на решение которой направлена заявленная полезная модель, заключается в необходимости защиты повышающего диафрагменного насоса от перегрева в ситуации, объективно требующей его (насоса) непрерывной работы, в то время как данный насос по определению производителя насоса рассчитан на работу с перерывами, причем такими, что длительность каждый период перерыва равен или превышает каждый период работы. Раскрытие сущности полезной моделиThe technical problem to be solved by the claimed utility model is the need to protect the step-up diaphragm pump from overheating in a situation that objectively requires its (pump) continuous operation, while this pump, by definition of the pump manufacturer, is designed to operate intermittently, and such that the duration of each break period is equal to or greater than each work period. Disclosure of the essence of the utility model

Технический результат, опосредствующий решение данной технической проблемы, заключается в автоматическом формировании дополнительных перерывов в работе повышающего электроприводного диафрагменного насоса, не предназначенного для непрерывной работы, частота и длительность которых является функцией от изменений температуры корпуса этого насоса.The technical result, which mediates the solution of this technical problem, is the automatic formation of additional breaks in the operation of a step-up electric diaphragm pump, not intended for continuous operation, the frequency and duration of which is a function of changes in the temperature of the casing of this pump.

Достигается технический результат тем, что заявленный модуль обратного осмоса содержит обратноосмотическую мембрану с повышающим электроприводным диафрагменным насосом, не предназначенным для непрерывной работы, первичный термоэлектрический преобразователь, регулятор температуры и электрический ключ, включенный в разрыв цепи питания электропривода указанного насоса, при этом управляющий вход электрического ключа соединен с выходом регулятора температуры, выполненного с возможностью двухпозиционного с гистерезисом регулирования температуры, а вход регулятора температуры соединен с выходом первичного термоэлектрического преобразователя, закрепленного на корпусе указанного насоса с обеспечением теплового контакта с этим корпусом.The technical result is achieved by the fact that the claimed reverse osmosis module contains a reverse osmosis membrane with a step-up electric diaphragm pump not intended for continuous operation, a primary thermoelectric converter, a temperature controller and an electric key included in the break in the power supply circuit of the electric drive of the specified pump, while the control input of the electric key connected to the output of the temperature controller, made with the possibility of on-off temperature control with hysteresis, and the input of the temperature controller is connected to the output of the primary thermoelectric converter, fixed on the casing of the said pump to provide thermal contact with this casing.

Краткое описание чертежейBrief description of the drawings

На прилагаемой фигуре (без номера) приведена функциональная схема заявленного для патентования модуля обратного осмоса. The attached figure (no number) shows a functional diagram of the patented reverse osmosis module.

Осуществление полезной моделиImplementation of the utility model

Модуль обратного осмоса содержит обратноосмотическую мембрану 1, повышающий электроприводной диафрагменный насос 2, не предназначенный для непрерывной работы, первичный термоэлектрический преобразователь 3 (датчик температуры), регулятор температуры 4 и электрический ключ 5, включенный в разрыв цепи питания 6 электропривода насоса 2. При этом управляющий вход электрического ключа 5 соединен с выходом регулятора температуры 4, выполненного с возможностью двухпозиционного с гистерезисом регулирования температуры. Вход регулятора температуры 4 соединен с выходом первичного термоэлектрического преобразователя 3, который закреплен на корпусе насоса 2 с обеспечением теплового контакта 7 с этим корпусом.The reverse osmosis module contains a reverse osmosis membrane 1, a step-up electric diaphragm pump 2, not intended for continuous operation, a primary thermoelectric converter 3 (temperature sensor), a temperature controller 4 and an electric switch 5 included in the power circuit 6 of the pump 2 electric drive. the input of the electric switch 5 is connected to the output of the temperature controller 4, which is configured for two-position temperature control with hysteresis. The input of the temperature controller 4 is connected to the output of the primary thermoelectric converter 3, which is fixed on the pump housing 2 to provide thermal contact 7 with this housing.

Применяемая для аквавендинга обратноосмотическая мембрана 1 по экономическим причинам характеризуется относительно небольшой производительностью, причем такой, что она даже при использовании на ее входе повышающего давление воды насоса 2 непосредственно не обеспечивает нормальную производительность процесса выдачи питьевой воды в тару покупателя воды, что обусловливает в некоторых случаях применения (как правило, в аквавендинге) соответствующего гидроаккумулятора (не показан).The reverse osmosis membrane 1 used for aqua vending is characterized by relatively low productivity for economic reasons, and such that even when using a pump 2 that increases the water pressure at its inlet, it does not directly ensure the normal performance of the process of dispensing drinking water into the container of the water buyer, which in some cases causes (usually in aqua vending) of a suitable hydraulic accumulator (not shown).

Повышающий насос 2 предназначен для повышения давления воды на входе мембраны 1 с целью повышения ее производительности. Это относительно маломощный диафрагменный насос с низковольтным электроприводом постоянного тока (12, 24, 36 или 48 В), не предназначенный для непрерывной работы, так как по определению производителя такого насоса он (насос) рассчитан исключительно на работу с перерывами. При этом длительность этих перерывов должна быть равна или превышать длительность периодов работы, а температура корпуса электропривода насоса не должна превышать 60°С. Здесь также надо заметить, что термин «диафрагменный насос» в данной заявке используется в значении, принятом в ГОСТ 17398-72 «НАСОСЫ Термины и определения», дата введения 01.01.1973: это «возвратно-поступательный насос, у которого рабочие органы выполнены в виде упругих диафрагм» (пункт 64 этого ГОСТа). Однако нередко в технической литературе используется термин «мембранный насос», который в рамках данной заявки рассматривается как синоним термина «диафрагменный насос». При этом текущее управление работой насоса 2 (включение и выключение) в процессе аквавендинга осуществляет центральный контроллер аквавендингового аппарата посредством подачи напряжения питания на электропривод насоса 2 (контроллер не показан), а аварийное отключение насоса 2 на определенное время при его перегреве осуществляет регулятор температуры 4, причем последний имеет приоритет перед указанным контроллером.The booster pump 2 is designed to increase the water pressure at the inlet of the membrane 1 in order to increase its performance. This is a relatively small diaphragm pump with a low voltage DC (12, 24, 36 or 48 V) electric drive, not designed for continuous operation, since, according to the definition of the manufacturer of such a pump, it (the pump) is designed only for intermittent operation. At the same time, the duration of these breaks should be equal to or exceed the duration of the periods of operation, and the temperature of the pump electric drive housing should not exceed 60 ° C. It should also be noted here that the term "diaphragm pump" in this application is used in the meaning adopted in GOST 17398-72 "PUMPS Terms and Definitions", date of introduction 01/01/1973: this is "a reciprocating pump, in which the working bodies are made in the form of elastic diaphragms "(paragraph 64 of this GOST). However, the term "diaphragm pump" is often used in the technical literature, which is considered as a synonym for the term "diaphragm pump" within the scope of this application. At the same time, the current control of pump 2 operation (switching on and off) during aquavending is carried out by the central controller of the aquavending apparatus by supplying voltage to the electric drive of pump 2 (the controller is not shown), and emergency shutdown of pump 2 for a certain time when it overheats is carried out by temperature controller 4, the latter taking precedence over the specified controller.

Первичный термоэлектрический преобразователь 3 (датчик температуры) предназначен для преобразования температуры корпуса насоса 2 в электрический сигнал и представляет собой термомерт-сопротивление. При этом указанный преобразователь 3 закреплен (установлен) на корпусе насоса 2 с обеспечением необходимого для этого теплового контакта 7 (например, путем использования алюминиевого скотча, которым преобразователь 2 с натягом приматывают к корпусу электропривода насоса 2).The primary thermoelectric converter 3 (temperature sensor) is designed to convert the temperature of the pump housing 2 into an electrical signal and is a resistance thermometer. This transducer 3 is fixed (mounted) on the pump housing 2 with the necessary thermal contact 7 (for example, by using aluminum tape, which the transducer 2 is tightly tied to the housing of the electric drive of the pump 2).

Регулятор температуры 4 выполнен с возможностью двухпозиционного с гистерезисом регулирования температуры и соединен своим входом с выходом преобразователя 3. При этом регулятор 4 представляет собой либо отдельное устройство, либо (в случае аквавендинга) функцию этого регулятора выполняет центральный контроллер аквавендингового аппарата, осуществляющий управление всем процессом аквавендинга. Что касается указанного гистерезиса, то он, как правило, определен производителем аппарата исходя из максимально допустимой температуры корпуса электропривода насоса 2. Так, если эта температура составляет 60°С (что типично для таких насосов), то в настройках регулятора 4 указанный гистерезис устанавливают в виде двух температур: 40°С (заданное минимально допустимое значение) и 50°С (заданное максимально допустимое значение). Однако возможен и другой гистерезис.The temperature controller 4 is made with the possibility of two-position temperature control with hysteresis and is connected by its input to the output of the converter 3. At the same time, the controller 4 is either a separate device, or (in the case of aqua vending) the function of this controller is performed by the central controller of the aqua vending machine, which controls the entire process of aqua vending . As for the specified hysteresis, it is usually determined by the device manufacturer based on the maximum allowable temperature of the pump 2 electric drive casing. in the form of two temperatures: 40°C (set minimum allowable value) and 50°C (set maximum allowable value). However, another hysteresis is also possible.

Электрический ключ 5 обычно представляет собой электромагнитное реле, соленоид которого соединен с выходом регулятора 4, а контакты включены в разрыв цепи питания 6 насоса 2. Но он (ключ 5) может быть выполнен и в виде достаточно мощного биполярного транзистора, включенного по схеме с общим эмиттером, в цепь коллектора которого включена обмотка привода постоянного тока насоса 2, а его (транзистора) база при этом соединена с выходом регулятора 4.The electric switch 5 is usually an electromagnetic relay, the solenoid of which is connected to the output of the regulator 4, and the contacts are included in the power supply circuit 6 of the pump 2. But it (key 5) can also be made in the form of a sufficiently powerful bipolar transistor connected according to a circuit with a emitter, in the collector circuit of which the DC drive winding of pump 2 is included, and its (transistor) base is connected to the output of regulator 4.

Работа модуля обратного осмоса заключается в следующем.The operation of the reverse osmosis module is as follows.

При запуске аквавендингового аппарата в работу его центральный контроллер включает повышающий насос 2 путем подачи на его электропривод напряжения питания. При этом по сигналу регулятора 4 электрический ключ 5 открыт, так как температура корпуса насоса 2 меньше заданного максимально допустимого значения (50°С). Тем самым регулятор 4 в случае аквавендинга через открытый ключ 5 дает разрешение центральному контроллеру на осуществление текущего управления работой насоса 2 с целью наполнения гидроаккумулятора аквавендингового аппарата питьевой водой.When the aqua vending machine is put into operation, its central controller turns on the boost pump 2 by supplying a supply voltage to its electric drive. At the same time, at the signal of the regulator 4, the electric key 5 is open, since the temperature of the pump housing 2 is less than the specified maximum allowable value (50°C). Thus, the controller 4 in the case of aqua vending through the public key 5 gives permission to the central controller to carry out the current control of the operation of the pump 2 in order to fill the hydraulic accumulator of the aqua vending apparatus with drinking water.

Таким образом, ключ 5 открыт при условии, что температура корпуса повышающего насоса 2 менее заданного максимально допустимого значения (менее 50°С). Если же по каким-либо причинам температура корпуса повышающего насоса 2 оказывается равной или превышающей заданное максимально допустимое значение (50°С), то благодаря соответствующей информации от преобразователя 3 регулятор температуры 4 формирует соответствующий сигнал ключу 5, который вследствие этого оказывается закрыт, а повышающий насос 2 вследствие этого оказывается выключен и это выключенное состояние насоса 2 является приоритетным по отношению к управляющим сигналам центрального контроллера.Thus, the key 5 is open provided that the temperature of the body of the booster pump 2 is less than the specified maximum allowable value (less than 50°C). If, for some reason, the temperature of the body of the booster pump 2 turns out to be equal to or exceeds the specified maximum allowable value (50 ° C), then, thanks to the appropriate information from the converter 3, the temperature controller 4 generates a corresponding signal to the key 5, which is therefore closed, and the booster the pump 2 is therefore turned off and this off state of the pump 2 has priority over the control signals of the central controller.

Однако может быть такая ситуация (например, в часы пик работы аквавендингового аппарата), когда насос 2 объективно вынужден работать непрерывно довольно длительное время, что создает угрозу перегрева его электропривода, неминуемо ведущего к выходу этого электропривода из строя. В этом случае при повышении температуры корпуса насоса 2, фиксируемом преобразователем 3, до заданного максимально допустимого значения (50°С), регулятор 4 закрывает ключ 5, разрывая тем самым цепь питания насоса 2 и вводя тем самым для центрального контроллера запрет на управление работой насоса 2. Таким образом, в работе насоса 2 возникает вынужденный дополнительный перерыв, который продолжается до тех пор, пока температура его корпуса, понижаясь, не достигнет заданного минимально допустимого значения (40°С), при достижении которого регулятор 4 открывает ключ 5, разрешая тем самым центральному контроллеру осуществлять текущее управление насосом 2.However, there may be such a situation (for example, during peak hours of operation of an aqua-vending machine), when pump 2 is objectively forced to operate continuously for quite a long time, which creates a threat of overheating of its electric drive, which will inevitably lead to the failure of this electric drive. In this case, when the temperature of the pump housing 2, fixed by the converter 3, rises to the specified maximum allowable value (50°С), the regulator 4 closes the key 5, thereby breaking the pump 2 power supply circuit and thereby introducing a prohibition for the central controller to control the operation of the pump 2. Thus, a forced additional break occurs in the operation of the pump 2, which continues until the temperature of its housing, decreasing, reaches the specified minimum allowable value (40 ° C), upon reaching which the regulator 4 opens the key 5, allowing those the most central controller to carry out the current control of the pump 2.

Claims

Reverse osmosis module containing a reverse osmosis membrane (1) with a step-up electric diaphragm pump (2) not intended for continuous operation, characterized in that it contains a primary thermoelectric converter (3), a temperature controller (4) and an electric key (5), included in the break in the power circuit (6) of the electric drive of the specified pump (2), while the control input of the electric key (5) is connected to the output of the temperature controller (4), made with the possibility of on-off temperature control with hysteresis, and the input of the temperature controller (4) is connected with the output of the primary thermoelectric converter (3) fixed on the casing of the specified pump (2) with thermal contact (7) with this casing.