Способ получения талой воды и генератор талой воды

 

Изобретение предназначено для получения очищенной пищевой талой воды в быту и на производстве. При осуществлении способа одновременно используют две емкости. От одной из них отводят тепло, производя замораживание воды, а к другой подводят тепло, оттаивая образованный ранее лед. Длительность замораживания определяют, оценивая чистоту и качество воды или объем замерзшей в емкости воды. Сливают имеющую примеси незамерзшую воду из емкости, в которой производили замораживание, и отводят талую воду из другой емкости. В генераторе талой воды система охлаждения или нагрева емкостей содержит два замкнутых испарительно-конденсаторных контура. На каждой емкости расположены испаритель одного и конденсатор другого контуров. В емкостях установлены датчики параметра, характеризующего показатель чистоты и качества воды, или датчики фиксации процесса кристаллизации, связанные с блоком управления. 2 с. п. ф-лы, 3 ил.

Изобретение относится к техническим средствам для замораживания воды и других жидкостей и может быть использовано для получения пищевой талой воды в бытовых и производственных условиях.

В настоящее время существует большое количество широко используемых технических средств для замораживания пищевых продуктов, получения льда и т.п. Однако в последнее время медиками и диетологами все более пристальное внимание уделяется так называемой талой воде, т.е. воде, образованной в результате таяния льда. Талая вода - глубоко структурированная жидкость с качественно измененной в процессе фазового перехода структурой, в которой все молекулы упорядоченно преобразованы в единый тип, а их колебания совершаются на единой волне. Талая вода обладает значительной внутренней энергией и максимально благоприятствует обмену веществ в организме человека. Указанные обстоятельства делают особенно актуальными новые технические средства для получения готовой к употреблению максимально очищенной и энергетически ценной талой воды.

Для оценки новизны и изобретательского уровня первого самостоятельного объекта заявленного решения рассмотрим ряд известных технических средств аналогичного назначения.

Известен способ получения водного льда, включающий предварительное охлаждение воды и воздуха и подачу их в камеру замораживания, согласно которому предварительное охлаждение воздуха проводят в вихревой трубе, а подачу его в камеру осуществляют тангенциально равномерными потоками по всей высоте камеры с образованием теплового и холодного потоков и отводом их из камеры замораживания, при этом подачу воды в камеру осуществляют в виде свободнопадающей струи по оси вихревого потока, ст. а. с. N 1555606.

Известен способ плавления льда путем воздействия на него образующим гидрат газом под давлением выше равновесного давления гидратообразования до перекристаллизации льда в газовый гидрат, после чего давление газа резко сбрасывают до атмосферного, при этом лед, который за время воздействия газа перекристаллизовался в гидрат данного газа, например метана, бурно плавится, см. а.с. N 855348.

Для оценки новизны и изобретательского уровня второго самостоятельного объекта заявляемого изобретения рассмотрим ряд известных технических средств аналогичного назначения.

Известен льдогенератор, содержащий двухстенную камеру замораживания в форме усеченного конуса с патрубками для подвода и отвода хладоагента в межстенную полость, распылитель замораживаемой воды, вентилятор и приспособление для удаления льда, характеризующийся тем, что он снабжен источником тока и установленным внутри камеры с зазором проволочным каркасом, форма которого повторяет форму камеры, а внутри имеет развитую игольчатую поверхность, при этом льдогенератор подсоединен к источнику тока так, что проволочный каркас подключен к отрицательному, а внутренняя стенка камеры - к его положительному полюсу для создания между ними электрического поля, причем меньшее основание камеры обращено вверх, распылитель укреплен на верхнем основании, а вентилятор размещен под нижним основанием и сообщен трубопроводом с приспособлением для удаления льда, см а.с. N 976232.

Известен льдогенератор пищевого льда, содержащий льдоформу с ячейками, крышку со стержнями, размещенными в полостях ячеек, и систему охлаждения, в котором стержни выполнены из материала с низкой теплопроводностью и имеют открытые снизу полости, при этом длина каждого стержня составляет 0,3 - 0,7 глубины ячейки, а объем полости стержня 0,08 - 0,1 объема ячейки, см. а.с. N 1500814.

Известна установка для опреснения воды ее вымораживанием и последующим плавлением, содержащая соединенные между собой испаритель, плавитель и абсорбционно-резорбционную холодильную машину, которая работает, включает абсорбер, резорбер, дегазатор, теплообменники и насосы, см. а.с N 198252.

По наибольшему количеству сходных признаков и достигаемому при использовании результату данное техническое решение выбрано в качестве прототипа заявляемого изобретения.

Недостатками прототипа, не позволяющими достичь поставленной цели, являются отсутствие автоматического контроля процесса льдообразования, невозможность обеспечения непрерывности и интенсивности процесса.

Задачей изобретения является обеспечение возможности непрерывного и интенсивного процесса получения талой воды высокого качества.

Сущность заявляемого изобретения выражается в следующей совокупности существенных признаков, достаточной для достижения указанного выше технического результата.

Согласно первому самостоятельному объекту изобретения способ получения талой воды, предусматривающий постадийное замораживание воды и оттаивание льда в двух емкостях, и слив талой воды, характеризуется тем, что процесс замораживания воды и оттаивания льда осуществляют попеременно в каждой емкости до получения в ней талой воды, причем ведут его одновременно в обеих емкостях, к каждой из которых попеременно подводят или отводят тепло, при этом замораживание воды осуществляют до момента времени изменения на заранее заданную величину по меньшей мере одного показателя, характеризующего чистоту и качество воды, например электропроводности воды, или до момента времени, когда объем замерзшей в емкости воды оказывается меньше объема емкости на заранее заданную величину, после чего осуществляют слив воды из центральной зоны емкости, в которой осуществлялся процесс замораживания воды, а слив талой воды осуществляют из емкости, в которой в этом цикле осуществлялся процесс оттаивания льда, после чего процесс повторяют.

В этом заключается совокупность существенных признаков, обеспечивающая получение технического результата во всех случаях, на которые распространяется испрашиваемый объем правовой охраны.

Согласно второму самостоятельному объекту изобретения генератор талой воды, содержащий две емкости, систему охлаждения или нагрева каждой из них, включающую средство для принудительной циркуляции хладоагента и замкнутый испарительно-конденсаторный контур, испаритель которого установлен на первой емкости, а конденсатор - на второй, характеризуется тем, что система охлаждения или нагрева емкостей снабжена вторым замкнутым испарительно-конденсаторным контуром, испаритель которого установлен на второй емкости, а конденсатор - на первой, при этом емкости выполнены преимущественно шарообразными, каждая снабжена компенсаторным каналом, причем в емкостях установлены датчики параметра, характеризующего показатель чистоты и качества воды, например датчики электропроводности воды, или датчики фиксации процесса кристаллизации, связанные с входами блока управления, выходы которого подключены к управляющим входам коммутаторного блока, соединенного с полостями емкостей, испарителями, конденсаторами, средством для принудительной циркуляции хдадоагента, средствами для подачи воды, слива талой воды и воды из центральных зон емкостей.

Заявленное техническое решение является новым, так как характеризуется наличием новой совокупности признаков двух самостоятельных его объектов, отсутствующих во всех известных нам объектах техники аналогичного назначения.

Непосредственный технический результат, который может быть получен при реализации заявленных совокупностей признаков, заключается в обеспечении непрерывного и автоматически контролируемого процесса получения талой воды высокого качества.

Получение упомянутого технического результата обеспечивает объектам изобретения в целом ряд новых полезных потребительских свойств.

Указанное позволяет признать заявленное техническое решение соответствующим критерию "Изобретательский уровень".

На фиг. 1 представлен общий вид одной из емкостей с испарителем и конденсатором на ее наружной поверхности; на фиг. 2 - разрез по емкости; на фиг. 3 - схема генератора талой воды.

Заявленное устройство содержит емкости 1 и 2. Компрессор 3 соединен трубопроводами с двумя испарительно-конденсаторными контурами, причем испаритель 4 первого контура и конденсатор 5 второго контура размещены на емкости 1, а испаритель 6 второго контура и конденсатор 7 первого контура размещены на емкости 2. Внутри каждой емкости установлен компенсаторный канал 8, через который осуществляются подача воды в емкость, слив воды из центральной зоны емкости, в которой размещен открытый конец канала 8, а также слив готового продукта - талой воды, для чего канал 8 снабжен сквозными отверстиями 10.

В каждой емкости установлены датчики 11 параметра, характеризующего показатель чистоты и качества воды, например электропроводности, или датчики фиксации процесса кристаллизации, выходы которых соединены со входами блока управления 12, который связан с управляющими входами коммутаторного блока 13, который представляет собой несколько коммутационных элементов, например, золотникового типа, размещенных в общем случае в разных зонах генератора, но управляемых по сигналам от единого блока управления 12. К коммутаторному блоку 13 (показан условно) подсоединены трубопроводы подачи воды в емкости, трубопроводы 15 от емкостей 1 и 2, трубопроводы 16 к испарителям и конденсаторам обоих контуров, трубопроводы 17 от компрессора, трубопроводы 18 слива воды из центральных зон емкостей и трубопроводы 19 слива талой воды. Конденсаторы и испарители одноименных контуров сообщены трубопроводами 20.

Устройство работает следующим образом.

Компрессор 3 обеспечивает принудительную циркуляцию хладоагента по двум независимым испарительно-конденсаторным контурам, которые вместе с ним работают по принципу холодильных агрегатов. Компрессор 3 всасывает пары хладоагента по трубопроводам 16 и 17 из испарителя 4 первого контура, размещенного на емкости 1, и нагнетает их в конденсатор 7 первого контура, размещенный на емкости 2, где они охлаждаются и конденсируются при высоком давлении, после чего через трубопровод 20 поступают в испаритель 4, где жидкий хладоагент расширяется, кипит, превращается в пар, поглощая тепло от стенок испарителя и соответственно от находящейся в емкости 1 воды. Таким образом, в первом цикле работы генератора и первого контура, который задается блоком управления 12 и коммутаторным блоком 13 (схема его соединений показана именно для этого момента времени), в емкости 1 происходит охлаждение ранее поданной в нее воды, а в емкости 2 - оттаивание замерзшей в предыдущем цикле воды за счет тепла, отдаваемого конденсатором 7. Окончание процесса замораживания воды в емкости 1 происходит пор сигналу от датчика 11, который установлен и настроен так, что в центральной зоне 9 емкости 1 остается определенный объем незамерзшей воды, в которой в процессе кристаллизации собираются все содержащиеся в исходной воде примеси. Датчик 11 реагирует либо на такой параметр качества воды, как ее электропроводность, которая в центральной зоне емкости резко повышается, либо фиксирует кристаллизацию воды в заданной точке и подает сигнал на блок управления 12, который с помощью коммутаторного блока 13 осуществляет такое соединение трубопроводов, что из емкости 1 по трубопроводам 15 и 18 происходит слив незамерзшей воды из центральной зоны 9, а из емкости 2 - слив талой воды по трубопроводам 15 и 18, после чего по трубопроводам 14 и 15 в нее подается новая порция воды. После этих промежуточных операций блок управления 12 осуществляет переключение компрессора на работу со вторым контуром, в который входят испаритель 6, размещенный на емкости 2, и конденсатор 5, размещенный на емкости 1. Начинается второй цикл работы генератора, во время которого в емкости 1 происходит замораживание воды, в емкости 2 - оттайка воды. Затем циклы работы повторяются, в результате чего по трубопроводам 19 постоянно выдается готовый продукт - талая вода, освобожденная от примесей и готовая к непосредственному употреблению или к приготовлению из нее любых других пищевых продуктов.) Устройство максимально автоматизировано и экономично, так как тепловая энергия, поглощенная испарителем при охлаждении воды в одной емкости, полезно используется конденсатором этого же контура, обеспечивая оттайку воды в другой емкости.

Использование заявленного решения по сравнению со всеми известными средствами аналогичного назначения обеспечивает следующие преимущества: обеспечение непрерывного получения готового высококачественного продукта, автоматизацию процесса.

Формула изобретения

1. Способ получения талой воды, предусматривающий постадийное замораживание воды и оттаивание льда в двух емкостях и слив талой воды, отличающийся тем, что процесс замораживания воды и оттаивания льда осуществляют попеременно в каждой емкости до получения в ней талой воды, причем ведут его одновременно в обеих емкостях, к каждой из которых попеременно подводят или отводят тепло, при этом замораживание воды осуществляют до момента времени изменения на заранее заданную величину по меньшей мере одного показателя, характеризующего чистоту и качество воды, например электропроводности воды, или до момента времени, когда объем замерзшей в емкости воды оказывается меньше объема емкости на заранее заданную величину, после чего осуществляют слив воды из центральной зоны емкости, в которой осуществляется процесс замораживания воды, а слив талой воды осуществляют из емкости, в которой в этом цикле осуществлялся процесс оттаивания льда, после чего процесс повторяют.

2. Генератор талой воды, содержащий две емкости, систему охлаждения или нагрева каждой из них, включающую средство для принудительной циркуляции хладагента и замкнутый испарительно-конденсаторный контур, испаритель которого установлен на первой емкости, а конденсатор - на второй, отличающийся тем, что система охлаждения или нагрева емкостей снабжена вторым замкнутым испарительно-конденсаторным контуром, испаритель которого установлен на второй емкости, а конденсатор - на первой, при этом емкости выполнены преимущественно шарообразными, каждая снабжена компенсаторным каналом, причем в емкостях установлены датчики параметра, характеризующего показатель чистоты и качества воды, например датчики электропроводности воды или датчики фиксации процесса кристаллизации, связанные с входами блока управления, выходы которого подключены к управляющим входам коммутаторного блока, соединенного с полостями емкостей, испарителями, конденсаторами, средством для принудительной циркуляции хладагента, средствами для подачи воды, слива талой воды и воды из центральных зон емкостей.

РИСУНКИ

Рисунок 1, Рисунок 2, Рисунок 3