Главная страница  |  Описание сайта  |  Контакты
УСТАНОВКА ДЛЯ ОЧИСТКИ ПИТЬЕВОЙ ВОДЫ
УСТАНОВКА ДЛЯ ОЧИСТКИ ПИТЬЕВОЙ ВОДЫ

УСТАНОВКА ДЛЯ ОЧИСТКИ ПИТЬЕВОЙ ВОДЫ

Патент Российской Федерации
Суть изобретения: Область использования: установка предназначена для очистки питьевой воды от тяжелой воды, примесей и растворенных веществ и газов с одновременным приданием ей свойств талой воды. Установка для очистки питьевой воды содержит две емкости, установленные одна над другой, и холодильный агрегат, включающий последовательно соединенные в циркуляционный контур испаритель, компрессор, конденсатор и регулирующий орган, емкости сообщены между собой линией, содержащей запорный элемент, а испаритель размещен между емкостями, при этом верхняя часть испарителя выполнена в виде поверхности контакта с верхней емкостью, а нижняя - в виде тела, входящего в нижнюю емкость. В результате такого расположения и взаимосвязи емкостей между собой и с испарителем обеспечивается охлаждение содержимого верхней и нижней емкостей с помощью одного и того же испарителя и, как следствие, достигается компактность установки и возможность ее изготовления как в виде автономного бытового аппарата, так и в виде составной части домашнего холодильника. Установка позволяет получать свободную от тяжелой воды питьевую воду, обладающую свойствами талой воды, при значительно меньших затратах энергии и времени. Кроме того, предлагаемая установка позволяет производить очищенный лед или талую воду без нагрева питьевой воды в верхней емкости, а также путем непосредственного замораживания питьевой воды в нижней емкости без предварительной ее обработки в верхней. Это дает возможность выбора режима на усмотрение потребителя в зависимости от качества потребляемой воды и ее предназначения. К достоинствам предлагаемой установки, наряду с ее компактностью, следует отнести и возможность значительной или полной автоматизации рабочего процесса, значительно упрощающей получение льда или талой воды в домашних условиях, что в случае внедрения предлагаемой установки будет способствовать более широкому употреблению талой воды и сокращению заболеваемости населения. 4 з. п. ф-лы, 2 ил.
Поиск по сайту

1. С помощью поисковых систем

   С помощью Google:    

2. Экспресс-поиск по номеру патента


введите номер патента (7 цифр)

3. По номеру патента и году публикации

2000000 ... 2099999   (1994-1997 гг.)

2100000 ... 2199999   (1997-2003 гг.)
Номер патента: 2128144
Класс(ы) патента: C02F1/22, C02F9/00, F25D11/02
Номер заявки: 97113946/25
Дата подачи заявки: 08.08.1997
Дата публикации: 27.03.1999
Заявитель(и): Марков Василий Степанович
Автор(ы): Марков В.С.
Патентообладатель(и): Марков Василий Степанович
Описание изобретения: Настоящее изобретение относится к холодильной технике и предназначено для комплексной очистки питьевой воды, в том числе и путем вымораживания, с повышением ее биологической ценности за счет придания ей свойств талой воды.
Необходимость доочистки питьевой водопроводной воды в домашних условиях вызывается все возрастающим загрязнением природных вод, недостаточно качественной их очисткой на централизованных водоочистных станциях, а также вторичным загрязнением в водопроводных сетях, многие из которых имеют повреждения и значительную степень износа.
Кроме того, доочистка питьевой воды вымораживанием привлекательна с точки зрения получения талой воды, являющейся наиболее ценной для повседневного употребления и оказывающей оздоровительное воздействие на организм человека. Лабораторные исследования показали, что талая вода отличается от обыкновенной прежде всего своей структурой, сходной с молекулярной структурой льда. Подобной структурой обладает вода, связанная с клеточной протоплазмой организма человека. Вода с упорядоченной структурой активно участвует в биоэнергетических процессах клетки. Есть основания считать, что талая вода не только повышает физические ресурсы живого организма, но и препятствует синерезису - уменьшению содержания воды в клетках в старческом возрасте. Замечено, что за 12 часов биологическая активность свежеталой воды снижается примерно наполовину [см. 1, стр. 27-28, а также 2, стр. 264-272)]
Известный метод получения талой воды в домашних условиях заключается в использовании большого холодильника, через морозилку которого движется очередь эмалированных кастрюль: две в морозилке, третья оттаивает [см. 2, стр. 268].
Недостатками такого метода являются неэффективное использование объема морозильника, возникновение проблем с хранением продуктов в случае недостаточно большого объема морозильника, а также большая трудоемкость и неудобства чисто практического характера, приводящие, как правило, к отказу от приготовления талой воды в домашних условиях.
Известна установка для очистки питьевой воды, содержащая две емкости, установленные одна над другой, и холодильный агрегат, включающий последовательно соединенные в циркуляционный контур испаритель, компрессор, конденсатор и регулирующий орган [см. 3], обеспечивающая получение талой воды.
Верхняя емкость такой установки (приемный бак) соединена с линией подачи воды в установку, а нижняя емкость (накопитель талой воды) - с линией отвода воды из установки.
Кроме этого в состав установки входит льдогенератор, представляющий собой плоский испаритель, размещенный в теплоизолированном кожухе, в верхней части которого установлена горизонтальная перегородка с образованием щелевого зазора между ее кромками и стенками плоского испарителя.
В процессе работы приведенной установки вода из верхней емкости (приемного бака) первоначально подается в теплообменник предварительного охлаждения, где ее температура понижается до 5-6 oC, а затем в полость (приемный карман), образованную внутренней поверхностью верхней части теплоизолированного кожуха и горизонтальной перегородкой. В указанной полости вода доохлаждается до 1-2 oC и затем через зазор между горизонтальной перегородкой и стенками плоского испарителя стекает тонкой пленкой по наружной поверхности испарителя. За счет кипения хладагента в испарителе на его внешней поверхности происходит намораживание слоя льда, при этом незамерзшая вода стекает в нижнюю часть теплоизолированного кожуха (приемный карман), откуда она направляется в теплообменник предварительного охлаждения воды, подаваемой в верхнюю часть теплоизолированного кожуха, и затем сбрасывается в канализацию.
После достижения толщины слоя льда от 2 до 10 мм (в верхней части испарителя лед тоньше, внизу толще), щелевой зазор между горизонтальной перегородкой и наружной поверхностью плоского испарителя закупоривается льдом, что является основанием для прекращения подачи воды в верхнюю часть теплоизолированного кожуха и выключения холодильного агрегата.
За счет естественных теплопритоков через стенки теплоизолированного кожуха, а также через перфорацию, выполненную в центральной части кожуха, лед постепенно начинает таять, смывая рассол с межкристаллических полостей и избавляясь от микровключений солей. Первые порции талой воды, составляющие в случае очистки водопроводной воды примерно 5-10% массы намороженного льда, сливаются в канализацию, а последующие направляются в нижнюю емкость - накопитель талой воды.
Полученная таким образом талая вода не только обладает повышенной биологической активностью, но и содержит, по сравнению с исходной водой, меньшее количество тяжелой воды (D2O), если доля выкристаллизованной воды не будет превышать 10% всей массы воды, пропущенной через льдогенератор.
Основным недостатком приведенной установки для очистки питьевой воды является относительно большая доля незамораживаемой воды, сливаемой в канализацию. Так, для достижения заметного снижения содержания тяжелой воды в намораживаемом на испарителе льде из общего количества проходящей через льдогенератор воды должно быть превращено в лед не более 10% исходной воды. При большей доле вырабатываемого льда содержание тяжелой воды в нем будет приближаться к составу исходной воды. С учетом необходимости еще и дополнительного сброса в канализацию первых порций талой воды, при замораживании водопроводной воды составляющих 5-10% от массы намороженного льда, суммарные потери питьевой воды составят от 90,5 до 91,0%. Это означает, что для получения одного литра доочищенной питьевой воды ведро водопроводной воды нужно слить в канализацию. Учитывая высокую стоимость водопроводной воды, которая еще может возрасти при внедрении более совершенных технологий ее очистки на централизованных водоочистных станциях, а также дефицит пресной воды в природе (особенно чистой), широкое применение известной установки для очистки питьевой воды представляется крайне расточительной и невыгодной по экономическим соображениям.
Другим фактором, приводящим к дополнительному снижению экономичности приведенной установки, являются потери части холода, накапливаемого в незамерзшей воде в льдогенераторе, связанные с недорекуперацией в теплообменнике, обеспечивающем передачу холода от незамерзшей воды, сливаемой в канализацию, к воде, подаваемой в льдогенератор. Указанные потери будут тем больше, чем большее количество незамерзшей воды будет сливаться в канализацию.
Серьезными недостатками приведенной установки также являются:
- сложность схемы установки, связанная с наличием специального теплообменника и большого числа коммуникаций, запорных и регулирующих элементов;
- относительно большие габариты. Например, для получения 2-х литров доочищенной питьевой воды потребная длина испарителя при ширине 20 см должна составлять не менее 100 см;
- значительная продолжительность рабочего цикла получения талой воды в связи с осуществлением таяния льда за счет естественных теплопритоков и теплопритоков через перфорацию в центре теплоизолированного кожуха;
- большие количества отводимой незамороженной воды требуют обязательного подключения установки к канализации, что не всегда удобно, так как планировка значительного количества кухонь на это не рассчитана.
Кроме того, еще одним недостатком приведенной установки является отсутствие функциональной возможности дегазации воды и придания ей свойств талой воды без использования процессов вымораживания, что может требоваться для особо быстрого придания воде структуры льда, когда не требуется ее дополнительная очистка, например, при использовании родниковой или байкальской воды.
Задачей настоящего изобретения является устранение перечисленных выше недостатков, повышение качества очистки питьевой воды, упрощение и удешевление получения талой воды высокой чистоты в домашних условиях.
Поставленная задача достигается тем, что в установке для очистки питьевой воды, содержащей две емкости, установленные одна над другой, и холодильный агрегат, включающий последовательно соединенные в циркуляционный контур испаритель, компрессор, конденсатор и регулирующий орган, емкости сообщены между собой линией, содержащей запорный элемент, а испаритель размещен между емкостями, при этом верхняя часть испарителя выполнена в виде поверхности контакта с верхней емкостью, а нижняя в виде тела, входящего в нижнюю емкость.
Благодаря такому расположению и взаимосвязи емкостей между собой и с испарителем достигается возможность охлаждения верхней и нижней емкостей, в которых осуществляются процессы очистки и вымораживания воды, с помощью общего испарителя, что, с одной стороны, упрощает установку за счет исключения дополнительных охлаждающих устройств, таких, как теплообменники, змеевики и некоторых других элементов, а с другой стороны - обеспечивает фактическое примыкание верхней и нижней емкостей друг к другу, ведущее к повышению компактности установки (все рабочие объемы расположены непосредственно друг за другом).
Нанесение высокоэффективной теплоизоляции на внешние стенки емкостей и наружную поверхность испарителя при отсутствии перфорированных участков (в предлагаемой установке они не требуются) позволяет создать хорошо изолированное пространство малого объема с относительно небольшой внешней поверхностью, что в свою очередь обеспечивает снижение потерь холода в окружающую среду и повышение экономичности.
Вымораживание воды в предлагаемой установке осуществляется на нижней части испарителя, входящей в нижнюю емкость. В отличие от установки, известной из [3], в которой вымораживание воды производится из движущейся жидкости, в предлагаемой установке вода вымораживается из неподвижной жидкости, заполняющей нижнюю емкость. В процессе такой очистки молекулы воды кристаллизуются на испарителе, а вредные и нежелательные вещества концентрируются в незамерзшей воде. После вымораживания основной части воды, находящейся в нижней емкости, небольшие остатки незамерзшей воды с вредными примесями через отверстие в придонной части нижней емкости сливаются в канализацию.
Так как сливаемые остатки составляют всего лишь несколько процентов от всей массы воды, поступившей в нижнюю емкость, потери водопроводной воды в предлагаемой установке, по сравнению с установкой, известной из [3], ничтожно малы, что также является фактором повышения ее экономичности.
Что касается качества очистки, то оно зависит от скорости намораживания льда и чем ниже скорость, тем чище лед [см. 4, стр. 49]. Предлагаемая установка допускает проведение вымораживания воды с любой скоростью, в то время как в установке, известной из [3], малые скорости замораживания могут привести к еще более значительным потерям водопроводной воды. Это можно объяснить тем, что снижение температуры поверхности испарителя при неизменном щелевом зазоре для подачи воды приведет к увеличению времени намораживания на испарителе требуемого количества льда и, соответственно, продолжительности подачи исходной воды с неизменным расходом. Снижение же расхода воды при понижении температуры поверхности испарителя путем уменьшения щелевого зазора между перегородкой и плоским испарителем ограничено, во-первых, технологическими факторами, а во вторых, возможностью закупоривания щели льдом и микрозагрязнениями воды. Поэтому в источнике [3] есть указание, что температура плоского испарителя должна составлять порядка -20oC, что при невозможности снижения потерь воды уменьшением ее расхода означает достижение некоторого уменьшения потерь воды путем увеличения скорости ее намораживания. Как уже было указано со ссылкой на [4], это означает более низкое качество очистки воды.
Возможность проведения вымораживания воды в предлагаемой установке с любой скоростью исключает воздействие вышеописанного фактора и обеспечивает более высокое качество очистки воды, по сравнению с известной установкой.
На начальном этапе работы установки, характеризуемом заполненностью водой верхней емкости и отсутствием воды в нижней емкости, подача жидкого холодильного агента в испаритель обеспечивает захолаживание нижней емкости и охлаждение воды в верхней емкости (в принципе испаритель может быть оснащен регулирующим органом, направляющим на начальном этапе хладагент к верхней части испарителя, а затем - к нижней). После намерзания на стенках верхней емкости тонкого слоя льда с повышенным содержанием тяжелой воды, замерзающей при температуре +3,8oC, незамерзшая вода из верхней емкости по сообщающей линии путем открытия запорного элемента переливается в нижнюю для доохлаждения с помощью нижней части испарителя. Охлаждение воды в нижней емкости может осуществляться вплоть до замерзания всей массы находящейся в ней воды. Однако более целесообразным является неполное вымораживание воды, при котором небольшие ее остатки, насыщенные вредными и нежелательными веществами, через сливное отверстие удаляются в канализацию.
Получаемый в нижней емкости лед может быть оставлен в ней до полного растаивания за счет естественных теплопритоков, например, на ночь, чтобы к утру была готова свежая талая вода, которая затем сливается, а установка переводится в состояние готовности к приготовлению новой порции талой воды.
В то же время холодильный агрегат предлагаемой установки для очистки питьевой воды может быть оснащен дросселем с изменяемым проходным сечением или байпасной линией с запорным элементом, соединяющей вход дросселя с его выходом, что позволяет отключать дросселирование (при наличии регулируемого дросселя - путем увеличения его проходного сечения, при наличии байпасной линии - путем открытия запорного элемента) и использовать холодильный контур для подачи в испаритель холодильного агента с положительной температурой. Подача в испаритель теплого холодильного агента после намораживания на его нижней части льда ведет к подтаиванию льда, прилегающего к поверхности испарителя, и ускорению отделения льда от испарителя, после чего подача теплого холодильного агента в испаритель прекращается, а нижняя емкость с куском льда, потерявшим сцепление с испарителем, отсоединяется от линии, сообщающей ее с верхней емкостью, и вынимается из установки путем смещения вниз и в сторону (например, на себя), для перекладывания льда из емкости в чистую посуду и осуществления его таяния вне установки. Затем нижняя емкость возвращается на место и после подсоединения к линии, сообщающей ее с верхней емкостью, дроссель переключается в положение минимального открытия (при наличии байпасной линии закрывается имеющийся в ней запорный элемент) и установка переходит в состояние готовности к приготовлению следующей порции льда или талой воды. Подобный режим повышает производительность установки, по сравнению с установками, обеспечивающими таяние льда за счет естественных теплопритоков без удаления его из установки.
В принципе подача теплого холодильного агента в испаритель после отделения куска льда от его нижней части может продолжаться до полного растаивания льда, что создает определенные удобства в случае необходимости быстрого получения талой воды.
Подача в испаритель теплого холодильного агента одновременно с обогревом нижней части испарителя ведет к обогреву и верхней его части, подводу тепла к верхней емкости и таянию намороженного на днище и стенках этой емкости тонкого слоя льда, обогащенного тяжелой водой, удаляемой затем в канализацию.
Незначительное количество жидкости, недозамораживаемой в нижней емкости и получаемой в результате таяния пленки льда в верхней емкости, в предлагаемой установке позволяет обходиться без подключения ее к канализации, так как сливаемые остатки воды в течение некоторого времени могут накапливаться в специально предназначенной для этой цели небольшой емкости, периодически опоражниваемой вручную. Это расширяет возможности применения установки, так как делает возможным ее использование в помещениях, не оборудованных канализацией.
Другим достоинством предлагаемой установки является то, что в результате применения принципа "вымораживания сверху", обеспечивающего скапливание невымораживаемых остатков воды на донной части нижней емкости, достигается простота удаления остатков воды из установки и возможность практически полной автоматизации процесса получения талой воды.
Выполнение линии, сообщающей верхнюю и нижнюю емкости, съемной, предназначено для обеспечения съема емкостей из установки для их промывки и санитарной обработки, а также для обеспечения, как уже было показано выше, таяния получаемого льда вне установки, обеспечивающего повышение производительности установки.
Установка фильтра в линии перелива воды из верхней емкости в нижнюю предназначена для удаления тонких ажурных пластин замерзшей тяжелой воды, образующихся в объеме охлаждаемой воды [см. 2, стр. 270-271]. Задерживаемые на фильтре мелкие кристаллы льда тяжелой воды после отогрева верхней емкости переходят в жидкое состояние и отводятся в канализацию. В результате этого достигается дополнительное повышение качества очистки воды. Возможность достижения подобного эффекта подтверждается материалами патента [5].
Оснащение верхней емкости предлагаемой установки нагревателем, установленным в ее нижней части, предназначено для достижения возможности дегазации воды. Благодаря нагревателю процесс получения льда может быть осуществлен в следующей последовательности:
- верхняя емкость заполняется водой;
- включается нагреватель, и температура воды в верхней емкости доводится до 94-96oC;
- выключается нагреватель, дроссель холодильного агрегата переводится в положение максимального раскрытия (при наличии байпасной линии открывается установленный в ней запорный элемент), включается компрессор, и в испаритель подается холодильный агент с температурой? близкой к температуре окружающей среды;
- за счет циркуляции холодильного агента с температурой окружающей среды через испаритель производится частичное охлаждение нагретой воды в верхней емкости;
- дроссель холодильного агрегата переводится в положение минимального раскрытия (или перекрывается байпасная линия), в результате чего в испаритель начинает поступать жидкий холодильный агент с отрицательной температурой;
- за счет циркуляции через испаритель жидкого холодильного агента с низкой температурой, находящаяся в верхней емкости вода охлаждается до образования на внутренних стенках верхней емкости тонкого слоя льда, а нижняя емкость захолаживается;
- незамерзшая вода из верхней емкости переливается в нижнюю, в которой она дозамораживается, а затем переводится в талую воду в соответствии с вышеприведенными технологиями.
Наряду с описанным процессом получения талой воды предлагаемая установка позволяет получать такую же по биологическим свойствам воду еще двумя способами:
- наполнением нижней емкости водой и непосредственным ее вымораживанием в этой же емкости без предварительной обработки воды в верхней емкости;
- с обработкой воды в верхней емкости, включающей ее нагрев до 94-96oC, быстрое охлаждение и перелив в нижнюю емкость, в результате чего также достигается получение питьевой воды со структурой талой воды [см. 2, стр. 270-271].
Таким образом, в предлагаемой установке достигается возможность очистки питьевой воды с приданием ей структуры талой воды любым из способом, приведенных в [2] (дегазированием, удалением тяжелой воды, вымораживанием) или комбинацией всех трех методов одновременно.
Включение предлагаемой установки в бытовой холодильник достигается прямым использованием одного из параллельно включенных испарителей холодильного агрегата бытового многокамерного холодильника в качестве испарителя установки для очистки питьевой воды. При этом с целью исключения взаимовлияния работы испарителей друг на друга перед их входами устанавливаются запорные элементы. В результате этого в случае возникновения необходимости в понижении температуры, например, в низкотемпературной камере холодильника, подача холодильного агента в испаритель такой камеры может быть осуществлена открытием запорного элемента на входе в ее испаритель, и прекращением подачи холодильного агента в установку для очистки питьевой воды, закрытием запорного элемента на входе в испаритель этой установки. После достижения в низкотемпературной камере требуемого уровня холода, подача холодильного агента соответствующим переключением клапанов вновь направляется в установку для очистки питьевой воды (очевидно, что приоритетность в поддержании низкой температуры в камерах, где хранятся продукты, по сравнению с очисткой воды должна быть выше).
Для пояснения сути предлагаемого технического решения приведены фиг. 1 и 2.
На фиг. 1 представлена принципиальная схема одного из возможных вариантов автономного исполнения предлагаемой установки для очистки питьевой воды. На фиг. 2 представлена схема включения этой установки в холодильный агрегат бытового холодильника.
Представленная на фиг. 1 установка состоит из компрессора 1 с электроприводом, конденсатора 2, регулируемого дросселя 3, испарителя 4, последовательно включенных в циркуляционный контур, образованный линией 5. На верхней поверхности испарителя 4 установлена емкость 6 с крышкой 7, к которой присоединен трубопровод 8 подачи воды из водопровода. В крышке 7 выполнено отверстие небольшого диаметра для обеспечения прохода воздуха при наполнении емкости 6 водой, а также при ее опорожнении. В трубопровод 8 включены клапан 9 и фильтр 10, обеспечивающий защиту от попадания в установку механических частиц и других загрязнений. В принципе вместо фильтра 10 может быть установлена какая-либо из освоенных в производстве простых установок для очистки питьевой воды, например, типа отечественного "Родника", что сделает очистку воды более комплексной и более полной. Также в состав установки входят:
- теплоэлектронагревательный элемент 11, установленный в нижней части емкости 6;
- емкость 12, установленная со стороны нижней поверхности испарителя 4, выполненной в виде центрального тела, входящего в емкость 12;
- фильтр тонкой очистки 13 и клапан 14, включенные в линию 15 слива воды из емкости 6, сообщающуюся с помощью линии 16, содержащей клапан 17, через проход, выполненный в испарителе 4, с внутренним объемом емкости 12;
- линию 18 выдачи чистой воды, содержащую клапан 19, подключенную с помощью линии 20 через клапан 21 к линии слива 15.
Работа такой установки возможна в нескольких режимах и осуществляется следующим образом.
В режиме комплексной очистки, максимально использующей все возможности установки, вода из водопровода через фильтр 10 и открытый клапан 9 подается в емкость 6 и заполняет ее. После наполнения емкости 6 клапан 9 закрывается и включается теплоэлектронагревательный элемент 11, обеспечивающий нагрев воды, находящейся в емкости 6, до 94-96oC, ее дегазацию и уничтожение ряда бактерий и микроорганизмов, присутствующих в воде. Теплоэлектронагревательный элемент 11 выключается, дроссель 3 переводится в положение максимального раскрытия, включается в работу компрессор 1 и по линии 5, через установленные в ней компрессор 1, конденсатор 2, дроссель 3 и испаритель 4 начинает циркулировать холодильный агент. В связи с отсутствием пережатия линии 5 в зоне дросселя 3, холодильный агент, проходя через дроссель 3, не будет изменять своего давления и соответственно будет поступать в испаритель 4 с температурой, которую он имел на выходе конденсатора 2, то есть с температурой, близкой к температуре окружающей среды. В результате нагретая до температуры 94-96oC вода будет охлаждаться, отдавая теплоту через днище емкости 6 холодильному агенту, циркулирующему через испаритель 4, которая с помощью конденсатора 2 будет рассеиваться в окружающей среде. После некоторого понижения температуры воды в емкости 6, например, до значения, на 15-20 градусов превышающего температуру окружающей среды, дроссель 3 при работающем компрессоре 1 переводят в положение минимального открытия, обеспечивающего подачу в испаритель 4 жидкого холодильного агента с отрицательной температурой. Это не только ускорит охлаждение воды в емкости 6, но и приведет к вымораживанию из нее тяжелой воды, часть которой в виде тонкого слоя льда вместе с обыкновенной водой будет осаждаться на стенках емкости 6, а часть перейдет в микрокристаллы, образующиеся в объеме охлаждаемой воды. По достижении такого состояния воды в верхней емкости 6 при закрытом клапане 14 открывается клапан 17 и холодная вода из емкости 6 с помощью линии слива 15 и вспомогательной линии 16 переливается в захоложенную емкость 12. При этом тяжелая вода, примерзшая к стенкам емкости 6, само собой останется в емкости 6, а микрокристаллы тяжелой воды, находящиеся в объеме жидкости, будут задерживаться на фильтре 13. В результате емкость 12 заполнится дегазированной, структурированной и очищенной от тяжелой воды питьевой водой, которая вследствие продолжающейся циркуляции через испаритель 4 холодильного агента постепенно будет вымораживаться на центральном теле испарителя 4, размещенном в емкости 12.
Когда кусок льда займет основную часть емкости 12, что может определяться, например, по таймеру на основе экспериментальных данных, открывается вентиль 21 и остатки воды из емкости 12, содержащие вредные органические примеси, ионы тяжелых металлов, нитраты, нитриты, соли и т. д., направляются по линиям 18 и 20 при закрытом клапане 19 в линию слива 15, которая может быть подсоединена к канализации или какой-либо сливной емкости. После слива остатков воды из емкости 12 клапан 21 закрывается и дроссель 3 переводится в режим максимального открытия, обеспечивающего подачу в испаритель 4, как уже было показано выше, холодильного агента с температурой, близкой к температуре окружающей среды.
Циркуляция через испаритель 4 теплого холодильного агента приведет к подтаиванию слоя льда, примыкающего к поверхности центрального тела испарителя 4 и отделению куска льда от испарителя. Далее работа компрессора 1 и соответственно циркуляция теплого холодильного агента через испаритель 4 может быть продолжена для ускорения таяния льда в емкости 12 или прекращена с целью осуществления таяния льда за счет естественных теплопритоков, что может понадобиться, например, в случае, когда лед готовится на ночь, а талая вода будет употребляться утром. В таких случаях талая чистая вода потребляется из линии 18, путем открытия клапана 19.
Другим методом получения талой воды из отделенного от центрального тела испарителя 4 куска льда может быть отсоединение от емкости 12 линии 18, выполненной, например, в виде быстросъемного резинового шланга, и извлечение емкости 12 из установки путем ее смещения вниз и в сторону (например, на себя), после чего содержимое емкости 12 перемещается в чистую посуду для осуществления дальнейшего таяния льда, а емкость 12 возвращается в установку (с подключением линии 18), которая переходит в состояние готовности для приготовления новой порции льда.
Подача в испаритель 4 теплого холодильного агента одновременно с отделением куска льда от центрального тела испарителя 4 приводит к отогреву стенок емкости 6 и таянию отложенного на них тонкого слоя льда с повышенным содержанием тяжелой воды. Полученная в результате такого таяния жидкость путем открытия клапана 14 из емкости 6 по линии 15 сливается в дренаж и, проходя через фильтр 13, обеспечивает таяние задержанных на нем микрокристаллов льда (если они к тому времени не растают за счет естественных теплопритоков) и их смыв в дренаж. При этом для более полного удаления тяжелой воды в емкость 6 можно подать небольшое количество водопроводной воды для ее ополаскивания и промывки участка линии слива, используемого для перелива воды из емкости 6 в емкость 12.
Второй режим работы, в котором может использоваться представленная на фиг. 1 установка, заключается в заполнении емкости 6 водой, нагреве ее до 94-96oC с последующим охлаждением вплоть до намораживания на стенках емкости 6 тонкого слоя льда в соответствии с описанной выше технологией. Далее открывается клапан 17 и вода из емкости 6 переливается в емкость 12, при этом вымороженная тяжелая вода остается на стенках емкости 6, а кристаллы льда тяжелой воды задерживаются на фильтре 13. Поступающая в емкость 12 питьевая вода является не только дегазированной и очищенной от тяжелой воды, но и структурированной таким же образом, как и талая вода [см. 2, стр. 270- 271]. Если вода, заполняющая емкость 6, является достаточно чистой и по каким-либо причинам ее дополнительная очистка методом вымораживания не требуется, то вода, накопленная в емкости 12 после перелива ее из емкости 6, может непосредственно использоваться для употребления путем открытия клапана 19 и выдачи ее из емкости 12 по линии 18.
По желанию первый и второй режимы могут осуществляться без дегазации воды, то есть без включения электронагревателя 11 и без нагрева воды.
Третий режим работы установки может использоваться только для очистки воды методом вымораживания и придания ей свойств талой воды, что может потребоваться при использовании достаточно чистой воды, такой как ключевая, или в случае необходимости выработки льда для холодных компрессов или других целей. Для его осуществления задействуется только нижняя емкость 12, которую после отсоединения линии 18 необходимо вынуть из установки, заполнить водой до допустимого уровня и вставить обратно в установку. Далее в зависимости от назначения получаемого льда может быть запрограммирована работа установки на полное вымораживание воды или на частичное со сливом остатков по линии 18 через открываемый клапан 19. Осуществление такого вымораживания производится путем перевода дросселя 3 в положение минимального открытия и включения компрессора 1, приводящего к циркуляции холодильного агента через холодильный агрегат и охлаждению испарителя 4 до отрицательных температур.
Представленная на фиг. 2 установка целиком включает в себя описанную выше установку, обозначения одинаковых по назначению элементов которой на фиг. 2 полностью соответствует обозначениям, принятым на фиг. 1. Отличие состоит лишь в том, что в установке, представленной на фиг. 1 дроссель 3 выполнен регулируемым (с изменяемой степенью раскрытия), в то время как в установке фиг. 2 дроссель 3 не регулируется и имеет неизменяемый размер проходного сечения (капиллярная трубка), а подача теплого холодильного агента в испаритель 4 вместо перевода дросселя в положения максимального раскрытия, применяемого в схеме фиг. 1, достигается открытием клапана 22, установленного в байпасной линии 23.
Кроме того, в установку, представленную на фиг. 2, входит циркуляционный контур, образованный компрессором 1, конденсатором 2, дросселем 3 и испарителями 24, 25, последовательно включенными в линию 26.
Также в рассматриваемую установку включены клапаны 27 и 28, предназначенные для исключения взаимовлияния работы контуров, образованных линиями 5 и 26.
Работа установки для очистки питьевой воды, включенной в состав бытового холодильника, после закрытия клапана 28 и открытия клапана 27 осуществляется в тех же режимах, как и в установке фиг. 1 (с указанными выше отличиями в части увеличения проходного сечения циркуляционной линии в зоне расположения дросселей).
Работа холодильного контура, содержащего низкотемпературный испаритель 24, устанавливаемый в низкотемпературной камере холодильника, и высокотемпературный испаритель 25, устанавливаемый в высокотемпературной камере, осуществляется после закрытия клапанов 22, 27 и открытия клапана 28 обычным для холодильника образом, то есть включением компрессора 1 и его выключением по достижении в низкотемпературной камере требуемой температуры.
Единственным отличием в работе установки очистки питьевой воды, включенной в состав бытового холодильника, от автономной является целесообразность оснащения ее средствами автоматики, обеспечивающими приоритетность работы холодильных камер перед проведением очистки питьевой воды.
В представленных вариантах реализации предлагаемой установки используются узлы и элементы (компрессор, конденсатор, дроссели, испарители и т. д.) с известными принципами действия и широко апробированным на практике конструктивным исполнением, в связи с чем возможность осуществления предлагаемой установки не вызывает сомнений.
Применение предлагаемой установки для очистки питьевой воды в связи с более высокой ее экономичностью, достигаемой за счет снижения потерь холода и водопроводной воды, а также в связи с возможностью практически полной ее автоматизации значительно упростит и удешевит получение чистой талой воды в бытовых условиях, что будет способствовать более широкому употреблению талой воды, сокращению заболеваемости населения, сокращению потребления лекарств, уменьшению потерь рабочего времени, связанными с невыходами на работу по болезням, и некоторым другим положительным факторам.
Источники информации
1. Алексеев Л. С. , Гладков В.А. "Улучшение качества мягких вод", М.: Стройиздат, 1994.
2. Андреев Ю.А. Три кита здоровья. - М: Физкультура и спорт, 1991.
3. Патент СССР N 1808077, 1993, F 25 D 11/00.
4. Скирстымонская Б. , Софер М. Вода и лед океана. Статья в журнале "Наука и жизнь", N 8, 1980.
5. А. с. СССР N 1692945, 1991, C 02 F 1/22.
Формула изобретения: 1. Установка для очистки питьевой воды, содержащая две емкости, установленные одна над другой, и холодильный агрегат, включающий последовательно соединенные в циркуляционный контур испаритель, компрессор, конденсатор и регулирующий орган, отличающийся тем, что емкости сообщены между собой линией, содержащей запорный элемент, а испаритель размещен между емкостями, при этом верхняя часть испарителя выполнена в виде поверхности контакта с верхней емкостью, а нижняя в виде тела, входящего в нижнюю емкость.
2. Установка по п.1, отличающаяся тем, что линия, сообщающая верхнюю и нижнюю емкости, выполнена съемной.
3. Установка по п.1, отличающаяся тем, что в линии, сообщающей верхнюю и нижнюю емкости, установлен фильтр.
4. Установка по п. 1, отличающаяся тем, что верхняя емкость снабжена нагревателем.
5. Установка по п.1, отличающаяся тем, что холодильный агрегат выполнен в виде холодильного агрегата многокамерного холодильника, один из испарителей которого используется в качестве испарителя установки.