RU2588515C1

RU2588515C1 - Generator for producing thawed drinking water

Info

Publication number: RU2588515C1
Application number: RU2015111056/05A
Authority: RU
Inventors: Светлана Ивановна Петрова; Сергей Викторович Булгаков; Анатолий Петрович Богачев
Filing date: 2015-03-26
Publication date: 2016-06-27

Abstract

FIELD: technological processes.

SUBSTANCE: invention relates to devices for post-treatment of tap, artesian, well and other conditionally potable water. Device comprises sequentially arranged in one longitudinal vessel, a water freezing zone with an annular freezing chamber, a zone for forcing out impurities from the ice front and concentrating impurities in form of brine, a zone for converting water from solid state to liquid state with an annular heating element, separate pipes for removing impurities in form of brine and thawed drinking water, arranged in the bottom part of the vessel, a driving device for moving the core of frozen water, as well as a releasing device in form of a pipe with an annular cutting part. Drive of frozen water rod is made in form of a piston with rod with linear actuator, wherein in piston there are openings for supply of water freezing zone, and longitudinal vessel has a cover, in centre of which there is a screw connection with piston rod, wherein longitudinal vessel has bottom in centre of which is fixed pipe with an annular cutting part, and branch pipes for melt drinking water discharge are located in vessel walls in lower part. Longitudinal vessel freezing zone has ice expansion compensator in form of longitudinal slots, filled with rubber gaskets, with possibility of deformation of vessel walls during freezing of water, wherein vessel wall in slot are made parallel and are ended with strains dissipation round hole.

EFFECT: higher efficiency of water purifier.

1 cl, 1 dwg

Description

Изобретение относится к устройствам для доочистки водопроводной, артезианской, колодезной и другой условно питьевой воды.The invention relates to a device for the purification of tap, artesian, well and other conditionally drinking water.

Известен генератор для получения талой питьевой воды (водоочиститель), 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, приводное устройство перемещения стержня замороженной воды, а также разобщающее устройство в виде трубы с кольцевой режущей частью (патент RU №2312817, C02F 1/22, БИ №35, 2007).A known generator for producing thawed drinking water (water purifier), comprising a zone of water freezing with an annular freezer located in series in a longitudinal vessel, an area for displacing impurities from the ice front and concentration of impurities in the form of brine, and a zone for transferring water from solid to liquid with a ring heating element, separate pipes for removing impurities in the form of brine and melt drinking water, located in the lower part of the vessel, a drive unit for moving the core of frozen water, and also the uncoupling device in the form of a pipe with an annular cutting part (patent RU No. 2312817, C02F 1/22, BI No. 35, 2007).

Недостатком известного генератора для получения талой питьевой воды является низкая производительность из-за конструктивного несовершенства приводного устройства перемещения стержня замороженной воды, выполненного в виде роликов с зубчатыми поверхностями (зубья имеют точечный контакт, в связи с чем происходит скалывание льда при его сдвиге роликом и стержень не смещается), что снижает производительность известного водоочистителя.A disadvantage of the known generator for producing thawed drinking water is its low productivity due to the structural imperfection of the drive device for moving the frozen water rod made in the form of rollers with gear surfaces (the teeth have point contact, and therefore ice is chipped when it is shifted by the roller and the rod does not shifts), which reduces the performance of the known water purifier.

Наиболее близким по технической сущности и достигаемому результату является генератор 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, а также разобщающее устройство в виде трубы с кольцевой режущей частью, при этом приводное устройство перемещения стержня замороженной воды выполнено в виде поршня со штоком с возвратно-поступательным приводом, при этом в поршне расположены отверстия для подачи воды в зону замораживания, а продольный сосуд имеет крышку, в центре которой находится винтовое соединение со штоком поршня, при этом продольный сосуд имеет дно, в центре которого закреплена труба с кольцевой режущей частью, а патрубки для вывода талой питьевой воды расположены в стенках продольного сосуда в нижней части (Патент РФ на полезную модель № 149828, C02F 1/22, БИ №1, 2015).The closest in technical essence and the achieved result is a generator for producing thawed drinking water, including a zone of water freezing with an annular freezer located in series in a longitudinal vessel, a zone of displacement of impurities from the ice front and concentration of impurities in the form of brine, a zone of transition of water from a solid state in liquid with an annular heating element, separate nozzles for removing impurities in the form of brine and melt drinking water, located in the lower part of the vessel, a device for moving a frozen water rod, as well as an uncoupling device in the form of a pipe with an annular cutting part, while the drive device for moving the frozen water rod is made in the form of a piston with a rod with a reciprocating drive, with holes for supplying water to the freezing zone in the piston and the longitudinal vessel has a lid, in the center of which there is a screw connection with the piston rod, while the longitudinal vessel has a bottom, in the center of which a pipe with an annular cutting part is fixed, and pat ubki to output melt drinking water are located in the longitudinal walls of the container in the bottom of the (Russian utility model patent number 149828, C02F 1/22, BI №1, 2015).

Недостатком водоочистителя является несовершенство конструкции зоны замораживания, что вызывает большое сопротивление при перемещении замороженного стержня поршнем, так как при замерзании воды происходит расширение замороженного стержня. Это снижает скорость перемещения замороженного стержня, а следовательно, производительность водоочистителя.The disadvantage of a water purifier is the imperfection of the design of the freezing zone, which causes great resistance when the frozen rod moves the piston, since when the water freezes, the frozen rod expands. This reduces the speed of movement of the frozen rod, and therefore, the performance of the water purifier.

Технической задачей, на решение которой направлено изобретение, является повышение производительности водоочистителя.The technical problem to which the invention is directed is to increase the performance of the water purifier.

Указанная задача 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, а также разобщающее устройство в виде трубы с кольцевой режущей частью, при этом приводное устройство перемещения стержня замороженной воды выполнено в виде поршня со штоком с возвратно-поступательным приводом, при этом в поршне расположены отверстия для подачи воды в зону замораживания, а продольный сосуд имеет крышку, в центре которой находится винтовое соединение со штоком поршня, при этом продольный сосуд имеет дно, в центре которого закреплена труба с кольцевой режущей частью, а патрубки для вывода талой питьевой воды расположены в стенках продольного сосуда в нижней части, согласно изобретению продольный сосуд в зоне замораживания имеет компенсатор расширения льда в виде продольной прорези, заполненной резиновым уплотнителем, с возможностью деформирования стенок продольного сосуда при замораживании воды, при этом стенки продольного сосуда в прорези выполнены параллельными и оканчиваются круглым отверстием рассеивания напряжений.This problem is achieved by the fact that in the proposed technical solution, comprising a zone of water freezing with an annular freezer arranged sequentially in one longitudinal vessel, an area for displacing impurities from the ice front and a concentration of impurities in the form of a brine, an area for the transition of water from solid to liquid with a ring heating element, separate nozzles for removing impurities in the form of brine and melt drinking water, located in the lower part of the vessel, a drive unit for moving the frozen water rod s, as well as a disconnecting device in the form of a pipe with an annular cutting part, while the drive unit for moving the frozen water rod is made in the form of a piston with a rod with a reciprocating drive, while the piston has openings for supplying water to the freezing zone, and a longitudinal vessel has a cover, in the center of which there is a screw connection with the piston rod, while the longitudinal vessel has a bottom, in the center of which a pipe with an annular cutting part is fixed, and nozzles for discharging thawed drinking water are located in the walls of the longitudinal vessel in the lower part, according to the invention, the longitudinal vessel in the freezing zone has an ice expansion compensator in the form of a longitudinal slot filled with a rubber seal, with the possibility of deformation of the walls of the longitudinal vessel during freezing of water, while the walls of the longitudinal vessel in the slot are made parallel and end in round stress dispersion hole.

Достигаемый технический результат совпадает с задачей.Achievable technical result coincides with the task.

Сущность изобретения поясняется чертежом.The invention is illustrated in the drawing.

На нем приведена схема работы водоочистителя с основными элементами конструкции устройства.It shows the operation of the water purifier with the main structural elements of the device.

Генератор 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, перед ней смонтировано приводное устройство продольного перемещения замороженного стержня 3, выполненное в виде поршня 4 со штоком 5 с возвратно-поступательным приводом, при этом в поршне 4 расположены отверстия 6 для подачи воды в зону замораживания, а продольный сосуд 1 имеет крышку 7, в центре которой находится винтовое соединение 8 со штоком 5 поршня 4. На крышке 7 выполнена воронка 9 подачи воды в водоочиститель. Продольный сосуд 1 имеет дно 10, в центре которого закреплена труба 11 с кольцевой режущей частью, при этом патрубки 12 для вывода талой питьевой воды расположены в стенках продольного сосуда 1 в нижней части.The generator contains a longitudinal vessel 1 made of stainless material, for example steel, bronze, copper, polymer (polyethylene, fluoroplastic, etc.) with a surface in contact with ice, as well as high roughness (smooth relative to the outer surface of the walls), in the water freezing zone of which an annular freezer 2 is installed, in front of it is mounted a drive device for the longitudinal movement of the frozen rod 3, made in the form of a piston 4 with a stem 5 with a reciprocating drive, while in the piston 4 us opening 6 for supplying water to the freezing zone, and a longitudinal vessel 1 has a cap 7, which is located in the center of the screw connection 8, with the rod 5 of the piston 4. The cover 7 is made funnel 9, the water supply to the water purifier. The longitudinal vessel 1 has a bottom 10, in the center of which a pipe 11 with an annular cutting part is fixed, while the nozzles 12 for withdrawing melt drinking water are located in the walls of the longitudinal vessel 1 in the lower part.

Крышка 7 имеет привод вращения (например, посредством понижающего редуктора с электродвигателем, не показан). В зоне вытеснения примесей размещено по центру замороженного стержня 3 разобщающее устройство в виде трубы 11, которая на входе имеет режущую часть в виде зубчатого венца, а на выходе - профиль, образующий выходной патрубок для удаления примесей в виде рассола в канализацию. В зоне перехода воды из твердого состояния в жидкое расположен кольцевой нагревательный элемент 13. Продольный сосуд в зоне замораживания имеет компенсатор расширения льда в виде продольной прорези 14, заполненной резиновым уплотнителем, с возможностью деформирования стенок продольного сосуда при замораживании воды, при этом стенки продольного сосуда в прорези 14 выполнены параллельными и оканчиваются круглым отверстием 15 рассеивания напряжений, возникающих в стенках продольного сосуда при разжатии прорези 14 льдом. Резиновый уплотнитель служит для исключения вытекания воды и для возврата стенок 14 в исходное положение.The cover 7 has a rotation drive (for example, by means of a reduction gear with an electric motor, not shown). In the displacement zone of impurities, a disconnecting device in the form of a pipe 11 is placed in the center of the frozen rod 3, which has a cutting part in the form of a ring gear at the inlet, and a profile forming the outlet pipe for removing impurities in the form of brine into the sewer at the outlet. An annular heating element 13 is located in the zone of transition of water from solid to liquid. The longitudinal vessel in the freezing zone has an expansion compensator for ice in the form of a longitudinal slot 14 filled with a rubber seal, with the possibility of deformation of the walls of the longitudinal vessel during freezing of water, while the walls of the longitudinal vessel in the slots 14 are made parallel and end with a round hole 15 for dissipating the stresses arising in the walls of the longitudinal vessel when the slots 14 are expanded with ice. The rubber seal serves to prevent water leakage and to return the walls 14 to their original position.

Для подачи воды в устройство используют конструкции с регуляторами, которые подают воду в воронку 9.To supply water to the device using structures with regulators that supply water to the funnel 9.

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.The principle of operation of the device is the production of melt water according to the time and temperature scheme, repeating the process of formation of melt water in nature. Too fast freezing will not allow purification of water from harmful impurities, and too quick defrosting will disrupt the structuring of melt water, as a result of which the biological activity property will be reduced to zero.

Вода, например водопроводная, подается в сосуд 1 посредством воронки 9, проходит под поршень 4 через отверстия 6 в зону замораживания, 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 (после превращения в твердое состояние) посредством поршня 4 надвигают на режущую часть трубы 11, за счет чего происходит механическое отделение примесей в виде рассола (типа утрамбованного снега) от чистого льда. При достижении нижней точки поршень 4 возвращают в исходное верхнее положение и заполняют освободившееся пространство под поршнем 4 водой через воронку 9 и отверстия 6 и процесс повторяют. Поршень 4 обеспечивает надежное смещение замороженного стержня 3 вдоль оси сосуда 1, что повышает производительность водоочистителя. При движении поршня 4 вниз и вверх вода в продольный сосуд 1 не подается. Отделенные примеси по трубе 11 поступают в канализацию. После освобождения замороженного стержня 3 от центральной части он надвигается на кольцевой нагревательный элемент 13, что позволяет производить размораживание льда. По патрубку 12 талая вода поступает в емкости. Благодаря тому, что стенка продольного сосуда в зоне замораживания имеет продольную прорезь 14, заполненную резиновым уплотнителем, с возможностью деформирования стенок продольного сосуда при замораживании воды, происходит расширение диаметра продольного сосуда 1, что исключает дополнительное сопротивление от перемещения замороженного стержня 3 поршнем 4 и повышает производительность генератора для получения талой питьевой воды. Резиновый уплотнитель исключает вытекание воды до ее замораживания. Круглое отверстие 15 исключает растрескивание стенок продольного сосуда при их циклической деформации в процессе замораживания льда и поднятия поршня 4. Параллельное размещение стенок продольного сосуда в прорези исключает перекос поршня 4 и заклинивание замороженного стержня 3.Water, for example tap water, is supplied to the vessel 1 by means of a funnel 9, passes under the piston 4 through the openings 6 into the freezing zone, where it is frozen at a slow pace by means of the ring freezer 2, at which the gaps between the ice crystals are filled with new crystals, and the salt solution and others harmful substances in water (i.e. brine) manages to leak out of the intercrystalline gaps and concentrate in the central part of the frozen rod 3. At the same time, the frozen rod 3 (after turning into a solid state ii) by means of a piston 4, they are pushed onto the cutting part of the pipe 11, due to which there is a mechanical separation of impurities in the form of a brine (such as compacted snow) from pure ice. Upon reaching the lower point, the piston 4 is returned to its original upper position and the vacant space under the piston 4 is filled with water through a funnel 9 and holes 6 and the process is repeated. The piston 4 provides a reliable displacement of the frozen rod 3 along the axis of the vessel 1, which increases the performance of the water purifier. When the piston 4 moves up and down, water is not supplied to the longitudinal vessel 1. The separated impurities through the pipe 11 enter the sewer. After releasing the frozen rod 3 from the central part, it slides over the annular heating element 13, which allows defrosting the ice. The pipe 12 melt water enters the tank. Due to the fact that the wall of the longitudinal vessel in the freezing zone has a longitudinal slot 14 filled with a rubber seal, with the possibility of deformation of the walls of the longitudinal vessel during freezing of water, the diameter of the longitudinal vessel 1 expands, which eliminates the additional resistance from the movement of the frozen rod 3 by the piston 4 and increases productivity generator for melt drinking water. The rubber seal eliminates the flow of water before it freezes. A round hole 15 eliminates the cracking of the walls of the longitudinal vessel during their cyclic deformation during ice freezing and raising the piston 4. The parallel placement of the walls of the longitudinal vessel in the slot eliminates the distortion of the piston 4 and jamming of the frozen rod 3.

Температурный режим работы морозильной камеры 2 и кольцевого нагревательного элемента 13 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 устройства.The temperature mode of operation of the freezer 2 and the annular heating element 13 is set experimentally depending on the overall dimensions of the water purifier. With the right choice of temperature, water freezes with the formation of a white color in the central part of the rod 3, which is the main control parameter for the correct operation of the device.

Процентное соотношение массы получаемой талой воды к общей массы воды составляет 60-70%, а весь процесс от начала загрузки сырой воды и выхода этой воды в виде талой занимает не менее 2-2,5 часа.The percentage ratio of the mass of melt water received to the total mass of water is 60-70%, and the whole process from the start of loading raw water and the release of this water in the form of melt takes at least 2-2.5 hours.

Предлагаемая конструкция генератора для получения талой питьевой воды позволяет повысить производительность за счет снижения сопротивления при перемещении замороженного стержня поршнем. Кроме того, при использовании водоочистителя технологический процесс полностью становится контролируемый и в случае необходимости может регулироваться температурным режимом.The proposed generator design for producing thawed drinking water can increase productivity by reducing resistance when moving a frozen rod with a piston. In addition, when using a water purifier, the technological process becomes completely controlled and, if necessary, can be regulated by the temperature regime.

Claims

A generator for producing thawed drinking water, including a zone of water freezing with an annular freezer located in series in a longitudinal vessel, an area for displacing impurities from the ice front and a concentration of impurities in the form of a brine, a zone for transferring water from solid to liquid with an annular heating element, separate nozzles for removing impurities in the form of brine and melt drinking water, located in the lower part of the vessel, a drive unit for moving the core of frozen water, as well as a disconnecting device yours in the form of a pipe with an annular cutting part, while the drive unit for moving the frozen water rod is made in the form of a piston with a rod with a reciprocating drive, while the piston has holes for supplying water to the freezing zone, and the longitudinal vessel has a lid in the center which has a screw connection with the piston rod, while the longitudinal vessel has a bottom, in the center of which a pipe with an annular cutting part is fixed, and nozzles for discharging thawed drinking water are located in the walls of the longitudinal vessel in the lower part, characterized in that the longitudinal vessel in the freezing zone has a compensator for expansion of ice in the form of a longitudinal slot filled with a rubber seal, with the possibility of deformation of the walls of the longitudinal vessel during freezing of water, while the walls of the longitudinal vessel in the slot are made parallel and end with a round diffusion hole stresses.