Спосіб виробництва талої води

Реферат: UA 114474 U UA 114474 U 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 60 Корисна модель належить до способів швидкого очищення води, швидкого танення льоду та профілактичної обробки цих процесів завдяки інфрачервоному нагріву, який поліпшує якість та біологічні властивості талої води, а також до пристроїв швидкого виробництва очищеної структурованої талої води для споживання. При даному способі процес заморожування шару льоду забезпечує очищення води від шкідливих для здоров'я домішок. Конструкція виготовлена таким чином, щоб процес заморозки води та танення льоду відбувалися дуже швидкої та не займали зайвого часу у людини. Деяка кількість важких ізотопів водню кристалізується першою вже в інтервалі плюсових температур 4-1 °C, тому лід, заморожений за цим способом, за рахунок циклічного мало об'ємного процесу заморожування накопичує ізотопи водню дейтерію і тритію в першу чергу в верхній частині льодового шару та по всій довжині охолоджувача, який може бути виконаний у вигляді прямих пластин або змійовика циліндричної або квадратної форми. Цей спосіб ефективніший за свої аналоги та більш продуктивний по обсягу заморожування льоду за рахунок того, що, використовуючи теплоізоляційні матеріали, він дозволяє швидше довести охолодження всього об'єму води до 0 °C та почати процес кристалізації тонкого поверхневого шару льоду, в якому знаходяться шкідливі для здоров'я людини дейтерій та тритій. Для здійснення відомого способу використовують установку, що складається із двохстінного резервуара, в якому знаходиться вакуум, який може бути вироблено з нержавіючої сталі, алюмінію або харчової пластмаси для наповнення звичайною водою; пристрою-охолоджувача, виконаного за формою змійовика; запатентованого нами Інфрачервоного нагрівача води (ІНВ), за допомогою якого відбувається швидке танення льодового шару зсередини. Завдяки інфрачервоному випромінюванню інфрачервоний потік проходить крізь лід до стінок резервуара та, відбиваючись від його стінок, повертається назворот на 180°, додатково пронизуючи лід, віддаючи йому свою теплову енергію. Таке випромінювання робить лід більш рихлим, а процес танення більш ефективним. Для пришвидшення танення льоду та профілактичної обробки талої води в медичних цілях ми використовуємо запатентований нами інфрачервоний опалювальний пристрій (ІОП), що розташований в кришці в верхній частині апарата, що щільно закриває отвір резервуару від зовнішнього контакту та виконує функції термосу. Інфрачервоний опалювальний пристрій (4), після зливу 20 % некрижаної води з домішками, розігріває верхній тонкий шар льоду товщиною 1-1,5 см по всій площі резервуара, утворюючи воду, яка, стікаючи під своєю вагою згори донизу, потрапляє на дно резервуара та одразу зливається через кран зливу брудної води (15). Одночасно з інфрачервоним опалювальним пристроєм (4), вмикається інфрачервоний нагрівач води (3), який зсередини розігріває поверхню охолоджувача (2), на якому знаходиться лід з підвищеною концентрацією дейтерію та тритію. Це також утворює воду, яка, стікаючи під своєю вагою згори донизу, попадає на дно резервуара та одразу зливається через кран зливу брудної води (15). Таким чином ми одночасно швидко позбавляємося і важких ізотопів водню - дейтерію та тритію, і некрижаної брудної води з домішками, та очищуємо талу воду від бактерій, вірусів та кишкових інфекцій. Після того, як важка вода була усунута з резервуара, через 5 хвилин льодовий шар, що залишився, завдяки таненню та змиву талою водою майже повністю самоочищений від брудної поверхні, залишається всередині резервуара до повного танення. Для додаткової обробки талої води та поліпшення її якості та біологічної стійкості ми використовуємо срібну пластину-сито (12), яка ще застосовується як утримувач льоду від контакту з брудною водою, якщо охолоджувач в середині резервуара буде виконано не у формі змійовика, а у формі плоскої пластини. Метою корисної моделі є створення способу й установки для одержання питної води, очищеної від шкідливих і отруйних домішок, зі зниженим у ній вмістом важких ізотопів водню з квазікристалічною, льодоподібною структурою з мінімальними енерговитратами та швидкістю самого процесу танення. Поставлена задача вирішується тим, що спосіб очищення та структурування води, що включає намерзання льодового шару, видалення 3-5 % льоду, який має в собі найвищу концентрацію дейтерію (HDO) та тритію (НТО) (важкої води), видалення 20 % некрижаної води з домішками, відтавання льоду та інфрачервону її обробку за рахунок роботи інфрачервоного нагрівача води та інфрачервоного опалювального пристрою і зливання талої води для її споживання, який згідно корисної моделі, що очищення води утворюється всередині щільно закритого резервуару, причому намерзання льоду здійснюють шляхом утворення льодового 1 UA 114474 U 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 60 шару об'ємом, на 20 % меншим від повного об'єму води, що міститься в резервуарі, який збільшується в верхній частині резервуара та зсередини резервуара, де знаходиться охолоджувач в формі змійовика циліндричної або квадратної форми, до внутрішньої стінки резервуара, що охолоджується та переміщується за рахунок різниці своєї температури, та, контактуючи з охолоджувачем, заморожується навколо нього в межах температур від +4 °C до 1 °C. Для здійснення цього способу ставиться задача створення установки, яка забезпечує одержання питної води, очищеної від шкідливих і отрутних домішок зі зниженим у неї вмістом важких ізотопів водню з квазікристалічною, льодоподібною структурою, з мінімальними енерговитратами. Це досягається тим, що очищення води від домішок (розчинених у ній органічних і неорганічних хімічних речовин, газів і ін.) здійснюють у щільно закритому резервуарі шляхом створення льодової маси, приблизно на 20 % меншої від повного об'єму води, що знаходиться в резервуарі, яка збільшується з середини резервуара, де знаходиться охолоджувач в формі змійовика циліндричної або квадратної форми, до внутрішній стінки резервуара. Вода охолоджується та переміщується за рахунок різниці своєї температури та, контактуючи з охолоджувачем, заморожується навколо нього в межах температур від +3,8 до 5 °C. Льодова маса стаціонарно і бар'єрно переміщується за рахунок кристалізації локального обсягу води, що обумовлює при замороженні льоду навколо охолоджувача граничну пороговофазову, динамічну зміну щільності та питомої ваги квазікристалічної легкої (протієвої) води, яка перетворюється в лід і здійснює відповідне витиснення домішок з пор кристалічної решітки льоду, які закриваються і переходять в оточуючий лід водяний розчин, який має більшу питому вагу, ніж лід і сприятливі умови для гравітаційного осадження домішок на дно посудини. Процес локально-об'ємної кристалізації проводять у замкнутому об'ємі на рівновіддаленій відстані від центру і бокової поверхні посудини, що забезпечує поступове багатоступінчасте намерзання кристалів льоду масою не більше 80 % від загальної маси початкової води. Злив води з домішками і злив чистої талої води здійснюють у різних перерізах по висоті посудини і в різних каналах, що забезпечує спочатку злив залишку води з домішками через кран (15), виконаний у самій нижній частині дна посудини, а злив талої води після танення здійснюють через кран (24) розташований на 3 см вище дна посудини, на її боковій поверхні. При цьому процес розмороження льоду відбувається в три етапи: перший, коли за допомогою інфрачервоного нагрівача відбувається танення 5 % льоду, що залишився на охолоджувачі від початкової кристалізації і має великий відсоток важких ізотопів водню - дейтерію та тритію; другий, злив 20 % некрижаної води з домішками; третій, коли за допомогою інфрачервоного опалювального пристрою відбувається танення 75 % залишкового льоду від загального об'єму льоду, що містить невеликий дозволений до споживання відсоток важких ізотопів водню. Прискорення танення льоду в резервуарі відбувається від пароутворення і конвекційного переміщення нагрітих шарів пару в межах, не перевищуючих 31° - 45 °C, що дозволяє зберігати талу воду з льодоподібною структурою. Для надвисокого очищення та мінералізації талої води ми її пропускаємо через фільтр-мінералізатор тонкої очистки, який має щонайменше три картриджі з активованим вугіллям, шунгітом та кремнієм. На фіг. 1-5 зображено Апарат для виробництва талої води Апарат містить цільний каркасний Корпус 1, на який кріпляться усі вузли та деталі; Охолоджувач (теплообмінник) 2, виконаний за формою багатоступінчастого змійовика у верхній його робочій частині висотою приблизно 1/3-2/3 висоти посудини і розташованого всередині посудини 3 висотою у межах 2,5 см від її верхньої основи і симетрично відносно її бокової поверхні із щілиною, яка забезпечує можливість замороження льоду у воді навколо змійовика до розмірів, котрі не перекривають при замороженні льоду цих щілин; Інфрачервоний нагрівач води 3, виконаний з міді, всередині якого знаходиться кераміко-вуглецевий вакуумний нагрівач, який забезпечує нагрівання льоду зсередини, що нагріває резервуар інфрачервоним випромінюванням, що нагріває повітряний простір навколо льодового шару в межах 45 °C та нагріває талу воду до 31 °C; Інфрачервоний опалювальний пристрій 4, виконаний з кераміки, всередині якої знаходиться вуглецева нитка, яка виконує функцію нагріву інфрачервоним випромінюванням верхнього прошарку льоду для більш швидкого танення; Компресор (морозильний агрегат) 5; Блок управління 6, який керує спрощеним процесом розморожування та який, якщо бажано, може узяти на себе функції повного автономного керування процесом танення; Реле таймера для заморозки та обігріву 7; Вмикач обігрівачів 9, який першим положенням вмикає ІНВ, а другим вмикає ІОП; Вмикач охолодження та заморозки 10, який приводить в дію роботу компресора, заповненого фреоном, який іде по трубках змійовика; Керамоватний утеплювач-відбивник 11, який зменшує теплообмінні процеси між внутрішнім резервуаром з льодом та зовнішнім середовищем, та який відбиває інфрачервоне 2 UA 114474 U 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 60 випромінювання та повертає його на 180° для танення льоду як додаткове тепло; Срібна пластина 12, що обробляє талу воду та утримує льодовий шар або частини льоду, що відпали, від контакту з забрудненою водою та забивання отворів для зливу; Фільтр грубої очистки на подачі води 13, що забезпечує затримання залізних частинок іржи, окалин, скла, піску тощо; Фільтр-мінералізатор тонкої очистки талої води 14, який забезпечує остаточну очистку води та її мінералізацію, який має щонайменше три картриджі з активованим вугіллям, шунгітом та кремнієм; Кран зливу брудної води 15, через який по санітарним нормам відбувається злив брудної води з підвищеним рівням Дейтерію (HDO) та Тритію (НТО); Ручка верхньої кришки обігрівача 16, що дає можливість доступу до резервуара для профілактичних робіт; Ручки для переносу та транспортування 17, що дають можливість впевнено переносити апарат з місця на місце; Петлі кріплення 18, утримують верхню кришку апарату з вмонтованим ІОП; Нижній відсік 19, через нього ми маємо доступ до компресора; Ручка відкриття кришки нижнього відсіку 20; Лід 21; Тала очищена вода 22; Брудна вода з домішками 23, яка містить в собі найвищу концентрацію дейтерію (HDO) та тритію (НТО) (важкої води); Кран талої очищеної води 24; Напрямок танення льоду та стікання талої води 25; Джерело струму 26, адаптоване трансформатором, що дозволяє використовувати апарат при напрузі від НОВ до 250В, при частоті струму 50-60 Гц; Напрям інфрачервоного випромінювання 27; Оглядове вікно 28, завдяки якому зручно стежити за технологічними процесами, що відбуваються всередині резервуару. Увесь процес отримання талої води в кількості 15-20 літрів від заморозки до танення відбувається протягом однієї доби. Заморожування відбувається за 6 годин, а танення, завдяки двом інфрачервоним приладам (3) та (4) відбувається за 2,5-3 години. Патентів, в яких використовується засіб очищення води шляхом заморозки та танення, дуже багато, але всі вони мають різні недоліки своїх технологічних процесів. Мій засіб, на мою думку, найпростіший, швидкий та найдешевший, в якому я пропоную запатентований мною технологічний процес, який завдяки використанню комбінаційного інфрачервоного випромінювання дозволяє з найменшими енергозатратами, проводити швидке розморожування льодового шару без завдання шкоди як самій очищеній талій воді, так і людині, яка її споживає. Джерела інформації: 1. Патент США 4 799 945 від 24 січня 1989 р. 2. Патент: України 35154 від 15.03.2001 р. 3. Патент України 40284 від 16.07.2001 р. 4. патенту: 64731 від 15.03.2004 р. ФОРМУЛА КОРИСНОЇ МОДЕЛІ 1. Спосіб очищення та структурування води, що включає намерзання льодового шару, видалення 3-5 % льоду, який має в собі найвищу концентрацію дейтерію (HDO) та тритію (НТО) (важкої води), видалення 20 % некрижаної води з домішками, відтавання льоду та інфрачервону її обробку за рахунок роботи інфрачервоного нагрівача води та інфрачервоного опалювального пристрою і зливання талої води для її споживання, який відрізняється тим, що очищення води утворюється всередині щільно закритого резервуара, причому намерзання льоду здійснюють шляхом утворення льодового шару об'ємом, на 20 % меншим від повного об'єму води, що міститься в резервуарі, який збільшується в верхній частині резервуара та зсередини резервуара, де знаходиться охолоджувач в формі змійовика циліндричної або квадратної форми, до внутрішньої стінки резервуара, що охолоджується та переміщується за рахунок різниці своєї температури, та контактуючи з охолоджувачем заморожується навколо нього в межах температур від +4 °C до -1 °C. 2. Спосіб за п. 1, який відрізняється тим, що процес об'ємної заморозки води, яка рівномірно та поступово кристалізується до 80 % від загальної маси залитої води, здійснюється у замкнутому об'ємі в напрямку від охолоджувача до стінок корпусу резервуара. 3. Спосіб за п. 1, який відрізняється тим, що спочатку йде зливання важкої води, яка відтаює за рахунок її нагріву інфрачервоним нагрівачем води (ІНВ) зсередини льодового шару по всій його висоті зверху донизу, потім виконується злив залишку незамерзлої води з домішками, потім відбувається танення залишків льоду та зливання чистої, структурованої талої води через отвір, який знаходиться вище дна резервуара на 3 см. 4. Спосіб за п. 1, який відрізняється тим, що процес відтавання льоду здійснюють у три етапи: перший, коли за допомогою інфрачервоного нагрівача відбувається танення 5 % льоду у верхній частині льодового шару, що залишився на охолоджувачі від початкової кристалізації і має великий відсоток важких ізотопів водню дейтерію та тритію; другий, злив 20 % некрижаної 3 UA 114474 U 5 10 15 20 води з домішками; третій, коли за допомогою інфрачервоного опалювального пристрою відбувається танення 75 % залишкового льоду від загального об'єму льоду, який містить невеликий, дозволений до споживання відсоток важких ізотопів водню. 5. Спосіб за п. 1, який відрізняється тим, що відтавання льоду здійснюється шляхом нагріву інфрачервоним опалювальним пристроєм талої води на поверхні льодового шару, яка має більш високу, ніж льодовий шар, температуру на поверхні, що за рахунок стікання та теплопередачі робить процес танення води більш швидким. 6. Спосіб за п. 1, який відрізняється тим, що танення води може відбуватися швидше за рахунок примусового нагріву талої води в нижній частині резервуара інфрачервоним нагрівачем, підіймаючи температуру талої води з початкової +5, +7 °С до +31 °C, але не більше 45 °C. 7. Спосіб за п. 1, який відрізняється тим, що резервуар всередині корпусу апарата ізольований керамоватою товщиною 2,5 см, яка виконує функції відбивача інфрачервоного випромінювання від 14 нагрівачів та утеплювача від швидкого теплообміну між внутрішнім резервуаром з водою та навколишнім середовищем. 8. Спосіб за п. 1, який відрізняється тим, що резервуар для утримання води виконано щонайменш з двох стінок, між котрими знаходиться вакуум. 9. Спосіб за п. 1, який відрізняється тим, що в корпусі апарата вмонтовано прозоре оглядове вікно, завдяки якому зручно стежити за технологічними процесами, що відбуваються всередині резервуара. 10. Спосіб за п. 1, який відрізняється тим, що апарат для виробництва талої води може використовувати джерело струму від 110 В до 250 В. 4 UA 114474 U 5 UA 114474 U Комп’ютерна верстка Л. Бурлак Державна служба інтелектуальної власності України, вул. Василя Липківського, 45, м. Київ, МСП, 03680, Україна ДП “Український інститут інтелектуальної власності”, вул. Глазунова, 1, м. Київ – 42, 01601 6