RU99477U1

RU99477U1 - WATER TREATMENT UNIT

Info

Publication number: RU99477U1
Application number: RU2010115158/05U
Authority: RU
Inventors: Сергей Александрович Бучик
Original assignee: Сергей Александрович Бучик
Priority date: 2010-04-15
Filing date: 2010-04-15
Publication date: 2010-11-20

Abstract

1. Аппарат для очистки воды, включающий рабочую емкость, средства для замораживания воды и плавления льда с термоэлементами и узел для слива очищенной и загрязненной воды, отличающийся тем, что боковая стенка рабочей емкости выполнена монолитной или с кольцевой полостью внутри, заполненной или имеющей возможность ее заполнения жидкостью с температурой замерзания ниже температуры замораживания воды и имеет теплопроводность не ниже теплопроводности очищаемой воды, а термоэлементы средств для замораживания воды и плавления льда расположены на наружной поверхности боковой стенки рабочей емкости, или внутри ее тела, или внутри ее кольцевой полости. ! 2. Аппарат по п.1, отличающийся тем, что боковая стенка рабочей емкости, выполненная монолитной или с полостью, заполненной жидкостью, имеет массу не менее 1/2 массы обрабатываемой воды. ! 3. Аппарат по п.1, отличающийся тем, что жидкость в кольцевой полости боковой стенки рабочей емкости имеет температуру замерзания не выше минус 10°C. ! 4. Аппарат по п.1, отличающийся тем, что он снабжен электронным блоком управления замораживанием воды, плавлением льда и сливом воды, соединенным с электромагнитными клапанами узла для слива очищенной и загрязненной воды и переключателями средств для замораживания воды и плавления льда. !5. Аппарат по п.1, отличающийся тем, что он имеет термостатированный кожух, расположенный вокруг рабочей емкости. 1. Apparatus for water purification, including a working tank, means for freezing water and melting ice with thermocouples and a unit for draining purified and contaminated water, characterized in that the side wall of the working tank is made monolithic or with an annular cavity inside, filled or having it filled with a liquid with a freezing temperature below the freezing temperature of water and has a thermal conductivity not lower than the thermal conductivity of the water being purified, and the thermocouples of the means for freezing water and melting ice are located They are located on the outer surface of the side wall of the working vessel, either inside its body or inside its annular cavity. ! 2. The apparatus according to claim 1, characterized in that the side wall of the working tank, made monolithic or with a cavity filled with liquid, has a mass of at least 1/2 the mass of the treated water. ! 3. The apparatus according to claim 1, characterized in that the liquid in the annular cavity of the side wall of the working vessel has a freezing point of no higher than minus 10 ° C. ! 4. The apparatus according to claim 1, characterized in that it is equipped with an electronic control unit for freezing water, melting ice and draining water, connected to the solenoid valves of the unit for draining purified and contaminated water and switches for freezing water and melting ice. !5. The apparatus according to claim 1, characterized in that it has a thermostated casing located around the working tank.

Description

Полезная модель относится к устройствам для очистки воды в бытовых условиях, улучшающим ее биологические свойства путем удаления растворимых в ней органических примесей, солей, канцерогенных и мутагенных веществ и газов путем фазового разделения исходной воды с примесями, методом кристаллизации вымораживанием в замкнутом объеме на чистую воду и воду с примесями и может быть использована в быту, пищевой промышленности и медицине.The utility model relates to household water purification devices that improve its biological properties by removing soluble organic impurities, salts, carcinogenic and mutagenic substances and gases by phase separation of the source water with impurities, by crystallization by freezing in a closed volume into clean water and water with impurities and can be used in everyday life, food industry and medicine.

Известна установка для очистки воды, содержащая емкость для неочищенной воды, установленный в емкости теплообменник для отвода тепла и намораживания льда, средства для нагрева и оттаивания льда, морозильный агрегат с системой его охлаждения, трубопровод с вентилем для слива воды с примесями, трубопровод с вентилем для слива талой воды (патент РФ №2274607, МПК C02F 1/22, опубл. 20.04.2006). Теплообменник выполнен по форме многоступенчатого змеевика, расположенного в верхней части емкости по высоте примерно 1/3÷2/3 высоты емкости на расстоянии 2÷5 см относительно верхнего основания емкости и симметрично относительно ее боковой поверхности с зазором, обеспечивающим возможность объемного намораживания льда в воде вокруг змеевика до размера, не перекрывающего при кристаллизации льдом этот зазор. Емкость снабжена термоизоляционной крышкой и уплотнением, трубопровод для слива воды с примесями установлен в самом сечении конического дна емкости, трубопровод для слива талой воды установлен внизу выше конического дна емкости на 0,5÷2 см. Установка снабжена фильтром тонкой очистки с водоотводящей трубкой с вентилем и насосом для циркуляции и перекачки талой воды под давлением через фильтр тонкой очистки.A known installation for water purification, containing a container for untreated water, a heat exchanger installed in the tank for heat removal and ice freezing, means for heating and thawing ice, a freezing unit with a cooling system, a pipeline with a valve for draining water with impurities, a pipeline with a valve for drain of melt water (RF patent No. 2274607, IPC C02F 1/22, publ. 04/20/2006). The heat exchanger is made in the form of a multi-stage coil located in the upper part of the tank at a height of approximately 1/3 ÷ 2/3 of the tank height at a distance of 2 ÷ 5 cm relative to the upper base of the tank and symmetrically relative to its side surface with a gap that allows volumetric freezing of ice in water around the coil to a size that does not overlap this gap during ice crystallization. The tank is equipped with a heat-insulating cover and seal, the pipeline for draining water with impurities is installed in the very section of the conical bottom of the tank, the pipeline for draining melt water is installed at the bottom of the conical bottom of the tank by 0.5 ÷ 2 cm. The unit is equipped with a fine filter with a drain pipe with valve and a pump for circulating and pumping melt water under pressure through a fine filter.

Однако в указанной установке часть полезного объема в рабочей емкости для замораживания воды занята теплообменником, выполненным в виде змеевика, что уменьшает объем обрабатываемой воды. Кроме того, устройство имеет недостаточную надежность работы вследствие того, что намораживаемый на змеевик лед может повредить его целостность и вытекаемый хладагент будет загрязнять очищаемую воду, что затрудняет использование заявляемой установки в бытовых условиях.However, in this installation, part of the usable volume in the working tank for freezing water is occupied by a heat exchanger made in the form of a coil, which reduces the volume of treated water. In addition, the device has insufficient reliability due to the fact that the ice frozen on the coil can damage its integrity and the resulting refrigerant will contaminate the water being cleaned, which makes it difficult to use the inventive installation in domestic conditions.

Наиболее близким аналогом (прототипом) является устройство для получения методом пристеночной кристаллизации высококачественной питьевой воды с пониженной концентрацией растворенных солей и улучшенной структурой воды, обогащенной кислородом, (патент на полезную модель №51612, МПК C02F 1/22, опубл. 27.02.2006 г.), состоящее из вертикально расположенного цилиндрического металлического герметичного бака для воды, с внешних боковых сторон которого без контакта с баком установлены змеевик холодильного агрегата и блоки нагревательной установки, закрытые снаружи как теплозащитной, так и внешней оболочками, бак в верхней части снабжен входной трубой для воды, выходящей из блока механической очистки воды, а в нижней части бака установлена съемная герметичная крышка с вмонтированной в нее выходной трубой с вентилем и переключателем потока воды.The closest analogue (prototype) is a device for producing by method of near-wall crystallization high-quality drinking water with a reduced concentration of dissolved salts and an improved oxygen-rich water structure (Utility Model Patent No. 51612, IPC C02F 1/22, published February 27, 2006 ), consisting of a vertically arranged cylindrical metal hermetic tank for water, from the outer sides of which, without contact with the tank, a refrigerating unit coil and heating unit blocks are installed, closed Tucked on the outside with both heat-shielding and outer shells, the tank in the upper part is equipped with an inlet pipe for water leaving the mechanical water treatment unit, and a removable sealed lid with an outlet pipe with a valve and a water flow switch mounted in it is installed in the lower part of the tank.

Однако, для обеспечения режимов замораживания воды и таяния льда устройство-прототип имеет большие габариты, связанные с обеспечением циркуляции в полости, расположенной вокруг рабочей емкости с водой, охлаждаемого или нагреваемого воздуха, а также недостаточной эффективностью использования тепловой энергии испарителя и нагревателя соответственно при замораживании воды и таяния льда из-за того, что теплопередача осуществляется через воздушную среду, имеющую низкую теплопроводность. Вследствие этого удлиняется время получения очищенной талой воды.However, to provide modes of freezing water and melting ice, the prototype device has large dimensions associated with the provision of circulation in the cavity located around the working container with water of cooled or heated air, as well as the insufficient efficiency of use of thermal energy of the evaporator and heater, respectively, when freezing water and ice melting due to the fact that heat transfer is through an air medium having low thermal conductivity. As a result, the time for obtaining purified melt water is lengthened.

Техническим результатом заявляемой полезной модели является сокращение времени очистки воды вследствие повышения эффективности использования тепловой энергии испарителя и нагревателя соответственно при замораживании воды и таяния льда за счет осуществления теплопередачи через материалы с более высокой теплопроводностью и управления аппаратом посредством электронного блока, а также снижение габаритов аппарата.The technical result of the claimed utility model is to reduce the time of water purification due to increased efficiency of use of the thermal energy of the evaporator and heater, respectively, when freezing water and melting ice due to heat transfer through materials with higher thermal conductivity and controlling the device via an electronic unit, as well as reducing the dimensions of the device.

Указанный технический результат достигается тем, что в аппарате для очистки воды, включающем рабочую емкость, средства для замораживания воды и плавления льда с термоэлементами и узел для слива очищенной и загрязненной воды, согласно полезной модели, боковая стенка рабочей емкости выполнена монолитной или с кольцевой полостью внутри, заполненной или имеющей возможность ее заполнения жидкостью с температурой замерзания ниже температуры замораживания воды и имеет теплопроводность не ниже теплопроводности очищаемой воды, а термоэлементы средств для замораживания воды и плавления льда расположены на наружной поверхности боковой стенки рабочей емкости, или внутри ее тела, или внутри ее кольцевой полости.The specified technical result is achieved by the fact that in the apparatus for water purification, including a working tank, means for freezing water and melting ice with thermocouples and a unit for draining purified and contaminated water, according to a utility model, the side wall of the working tank is made monolithic or with an annular cavity inside filled or having the possibility of filling it with a liquid with a freezing temperature below the freezing temperature of water and has a thermal conductivity not lower than the thermal conductivity of the treated water, but thermoelement s means for freezing and melting the ice water is located on the outer surface of the side wall of the working vessel, or inside its body, or within an annular cavity.

Боковая стенка рабочей емкости, выполненная монолитной или с полостью, заполненной жидкостью, имеет массу не менее 1/2 массы обрабатываемой воды.The side wall of the working tank, made in monolithic or with a cavity filled with liquid, has a mass of at least 1/2 the mass of the treated water.

Жидкость в кольцевой полости боковой стенки рабочей емкости имеет температуру замерзания не выше минус 10°C. Аппарат имеет термостатированный кожух, расположенный вокруг рабочей емкости и снабжен электронным блоком управления замораживанием воды, плавлением льда и сливом воды, соединенным с электромагнитными клапанами узла для слива очищенной и загрязненной воды и переключателями средств для замораживания воды и плавления льда.The liquid in the annular cavity of the side wall of the working vessel has a freezing point of no higher than minus 10 ° C. The apparatus has a thermostated casing located around the working tank and is equipped with an electronic control unit for freezing water, melting ice and draining water, connected to the electromagnetic valves of the unit for draining purified and contaminated water and switches for freezing water and melting ice.

На фиг.1 приведена схема аппарата для очистки воды с монолитной боковой стенкой рабочей емкости, а на фиг.2 - то же, с полой боковой стенкой рабочей емкости, в которых термоэлементы средств для замораживания воды и плавления льда расположены снаружи на поверхности боковой стенки рабочей емкости. На фиг.3 приведена схема аппарата для очистки воды с полой боковой стенкой рабочей емкости, в которой термоэлементы средств для замораживания воды и плавления льда расположены внутри кольцевой полости боковой стенки рабочей емкости.Figure 1 shows a diagram of an apparatus for water purification with a monolithic side wall of a working tank, and figure 2 is the same with a hollow side wall of a working tank, in which the thermocouples of means for freezing water and melting ice are located outside on the surface of the side wall of the working tank capacities. Figure 3 shows a diagram of an apparatus for water purification with a hollow side wall of the working tank, in which the thermocouples of means for freezing water and melting ice are located inside the annular cavity of the side wall of the working tank.

Аппарат для очистки воды включает термостатированный кожух 1, рабочую емкость 2, расположенную в термостатированном кожухе 1, средство 3 для замораживания воды с термоэлементом 4, выполненном в виде трубки-испарителя, средство 5 для плавления льда с термоэлементом 6, выполненном в виде нагревательного элемента и узел 7 для слива очищенной и загрязненной воды. Боковая стенка 8 рабочей емкости 2, выполнена монолитной или с кольцевой полостью 9 внутри (фиг.2 и 3) с возможностью ее заполнения жидкостью с температурой замерзания не выше минус 10°C, например, пропиленгликоль допущенный к использованию в пищевой промышленности, и имеет массу не менее 1/2 массы обрабатываемой воды и теплопроводность не ниже теплопроводности воды. Термоэлементы 4 и 6 средств 3 и 5 соответственно для замораживания воды и плавления льда расположены на наружной поверхности боковой стенки 8 (фиг.2) рабочей емкости 2, или внутри ее кольцевой полости 9 (фиг.3), или термоэлемент 4 (испаритель) выполнен в теле боковой стенки 8 емкости 2 (фиг.1), а термоэлемент 6 (нагреватель) - снаружи боковой стенки 8.The water purification apparatus includes a thermostated casing 1, a working container 2 located in a thermostated casing 1, means 3 for freezing water with a thermocouple 4, made in the form of an evaporator tube, a means 5 for melting ice with a thermocouple 6, made in the form of a heating element and node 7 for draining purified and contaminated water. The side wall 8 of the working tank 2 is made monolithic or with an annular cavity 9 inside (FIGS. 2 and 3) with the possibility of filling it with liquid with a freezing point not higher than minus 10 ° C, for example, propylene glycol is approved for use in the food industry and has a mass not less than 1/2 the mass of treated water and thermal conductivity is not lower than the thermal conductivity of water. Thermocouples 4 and 6 of means 3 and 5, respectively, for freezing water and melting ice are located on the outer surface of the side wall 8 (Fig. 2) of the working vessel 2, or inside its annular cavity 9 (Fig. 3), or the thermocouple 4 (evaporator) is made in the body of the side wall 8 of the container 2 (Fig. 1), and the thermocouple 6 (heater) is outside the side wall 8.

Аппарат снабжен электронным блоком 10 управления замораживанием воды, плавлением льда и сливом воды, соединенным с электромагнитными клапанами 11 и 12 узла 7 для слива очищенной и загрязненной воды соответственно и переключателями 13 и 14 средств 3 и 5 соответственно для замораживания воды и плавления льда.The apparatus is equipped with an electronic unit 10 for controlling freezing water, melting ice and draining water connected to electromagnetic valves 11 and 12 of unit 7 for draining purified and contaminated water, respectively, and switches 13 and 14 of means 3 and 5, respectively, for freezing water and melting ice.

Узел 7 снабжен емкостью 15 для слива очищенной воды и емкостью 16 для слива загрязненной воды. Термоэлемент 4 (испаритель с фреоном) средства 3 для замораживания воды соединен с компрессором 17 и конденсатором 18. Кроме того, электронный блок управления 10 снабжен датчиком 19 температуры, установленным снаружи днища емкости 2.The node 7 is equipped with a tank 15 for draining purified water and a tank 16 for draining contaminated water. The thermocouple 4 (evaporator with freon) means 3 for freezing water is connected to a compressor 17 and a condenser 18. In addition, the electronic control unit 10 is equipped with a temperature sensor 19 mounted outside the bottom of the tank 2.

Аппарат для очистки воды работает следующим образом.Apparatus for water purification works as follows.

Рабочую емкость 2 наполняют водой, предварительно отфильтрованной от механических примесей, и включают блок 10 управления. Автоматически блок 10 управления включает компрессор 17. Происходит постепенное охлаждение воды в емкости 2 через монолитную боковую стенку 8 (фиг.1) или жидкость с температурой замерзания не выше минус 10°C в полости 9 (фиг.2 и 3) с последующей ее заморозкой. Процесс заморозки с образованием чистого пристеночного льда длится около 6 часов и контролируется датчиком 19 температуры, данные с которого поступают на электронный блок 10 управления. После окончания заморозки воды блок 10 управления включает электромагнитный клапан 12 и незамерзшая загрязненная вода, т.е. вода с высоким содержанием солей (рассола), сливается в емкость 16. Далее блок 10 управления включает средство 5 для плавления льда, термоэлемент 6 которого нагревается до температуры не выше +35°C, что соответствует природным условиям. При этом происходит плавление чистого льда. Полное таяние льда осуществляется за 1-2 часа. Полный цикл получения талой воды равен 7-8 часам.The working tank 2 is filled with water, pre-filtered from solids, and include a control unit 10. Automatically, the control unit 10 includes a compressor 17. A gradual cooling of the water in the tank 2 occurs through a monolithic side wall 8 (Fig. 1) or a liquid with a freezing temperature not higher than minus 10 ° C in the cavity 9 (Figs. 2 and 3) with its subsequent freezing . The freezing process with the formation of pure wall ice lasts about 6 hours and is controlled by the temperature sensor 19, the data from which are sent to the electronic control unit 10. After the freezing of water, the control unit 10 includes a solenoid valve 12 and unfrozen contaminated water, i.e. water with a high content of salts (brine) is discharged into a container 16. Next, the control unit 10 includes a means 5 for melting ice, the thermocouple 6 of which is heated to a temperature not exceeding + 35 ° C, which corresponds to natural conditions. In this case, pure ice melts. Full melting of ice is carried out in 1-2 hours. The full cycle of obtaining melt water is 7-8 hours.

Жидкость (незамерзающая и допускаемая для пищевого производства) в полости 9 или тело металлической стенки 8, имеющей массу не менее 1/2 массы обрабатываемой воды, обеспечивает более равномерное температурное воздействие на обрабатываемую воду и стабильное поддержание требуемой температуры стенки 8 емкости 2 посредством включения и выключения компрессора 17, а также снижения нагрузки на указанный компрессор 17.The liquid (non-freezing and allowed for food production) in the cavity 9 or the body of the metal wall 8, having a mass of at least 1/2 the mass of the treated water, provides a more uniform temperature effect on the treated water and stable maintenance of the required temperature of the wall 8 of the tank 2 by turning it on and off compressor 17, as well as reducing the load on the specified compressor 17.

Ниже приведены основные технологические характеристики. Below are the main technological characteristics.

1. Объем воды заливаемой в емкость 1 ― 1,7 л.1. The volume of water poured into the tank 1 - 1.7 l.

2. Объем незамерзающей жидкости в полости 5 ― 1 л.2. The volume of non-freezing fluid in the cavity 5 - 1 l.

3. Объем получаемой талой воды ― 1 л.3. The amount of melt water received is 1 liter.

4. Время охлаждения воды с +25°C до 0°C при температуре в помещении +25°C составляет 25-30 мин.4. The cooling time of water from + 25 ° C to 0 ° C at a room temperature of + 25 ° C is 25-30 minutes.

5. Время замораживания воды для получения 1 л льда ― 5,5-6 ч.5. The time of freezing water to obtain 1 liter of ice is 5.5-6 hours.

6. Скорость образования льда ― 4 мм/час6. Ice formation rate - 4 mm / hour

7. Ниже приведена зависимость процесса образования льда от времени и температуры внутренней поверхности стенки 8 емкости 2:7. The following is the dependence of the process of ice formation on time and temperature of the inner surface of the wall 8 of the tank 2:

0-56 мин=-0,4°C0-56 min = -0.4 ° C

56-112 мин=-0,8°C56-112 min = -0.8 ° C

112-168 мин=-1,2°C112-168 min = -1.2 ° C

168-224 мин=-1,6°C168-224 min = -1.6 ° C

224-280 мин=-1,8°C224-280 min = -1.8 ° C

280-360 мин=-2,0°C280-360 min = -2.0 ° C

Время таяния льда при получении чистой воды составляет 2 часа при температуре внутренней поверхности боковой стенки 8 емкости 2 составляющей +35°C.The time of ice melting when obtaining clean water is 2 hours at a temperature of the inner surface of the side wall 8 of the container 2 component + 35 ° C.

Таким образом, по сравнению с прототипом, заявляемая полезная модель обеспечивает сокращение времени очистки воды в 1,4-1,6 раза вследствие повышения эффективности использования тепловой энергии испарителя и нагревателя соответственно при замораживании воды и таяния льда за счет осуществления теплопередачи через материалы с более высокой теплопроводностью и управления аппаратом посредством электронного блока. Кроме того, по сравнению с прототипом на 20-25% снижаются габариты аппарата.Thus, in comparison with the prototype, the inventive utility model provides a 1.4-1.6-fold reduction in water treatment time due to an increase in the use of thermal energy of the evaporator and heater, respectively, when water is frozen and ice melts due to heat transfer through materials with higher thermal conductivity and control of the device by means of an electronic unit. In addition, compared with the prototype, the dimensions of the apparatus are reduced by 20-25%.

Claims

1. Apparatus for water purification, including a working tank, means for freezing water and melting ice with thermocouples and a unit for draining purified and contaminated water, characterized in that the side wall of the working tank is made monolithic or with an annular cavity inside, filled or having it filled with a liquid with a freezing temperature below the freezing temperature of water and has a thermal conductivity not lower than the thermal conductivity of the water being purified, and the thermocouples of the means for freezing water and melting ice are located They are located on the outer surface of the side wall of the working vessel, either inside its body or inside its annular cavity.

2. The apparatus according to claim 1, characterized in that the side wall of the working tank, made in monolithic or with a cavity filled with liquid, has a mass of at least 1/2 the mass of the treated water.

3. The apparatus according to claim 1, characterized in that the liquid in the annular cavity of the side wall of the working vessel has a freezing point of no higher than minus 10 ° C.

4. The apparatus according to claim 1, characterized in that it is equipped with an electronic control unit for freezing water, melting ice and draining water, connected to the solenoid valves of the unit for draining purified and contaminated water and switches for freezing water and melting ice.

5. The apparatus according to claim 1, characterized in that it has a thermostated casing located around the working tank.