RU2602109C1

RU2602109C1 - Multistep smart system for reagentless water treatment

Info

Publication number: RU2602109C1
Application number: RU2015138518/05A
Authority: RU
Inventors: Николай Борисович Маслов; Арсений Николаевич Маслов
Original assignee: Николай Борисович Маслов; Арсений Николаевич Маслов
Priority date: 2015-09-09
Filing date: 2015-09-09
Publication date: 2016-11-10

Abstract

FIELD: chemistry.

SUBSTANCE: invention is intended for protection from deposits of hardness salts (limescale) at inner surfaces of pipelines and can be used in heat engineering, heating systems, water heating and heating equipment, in washing and dishwashing machines refrigerating engineering. Water treatment system includes case 1, accommodating generator of non-sinusoidal electromagnetic oscillations of shaking frequency, to outphase outputs of which radiating wires 4, 5 are connected with possibility of their winding in mutually opposite direction on pipeline 3, unit of smart alerting mode 9, autonomous power supply 10, indicator 11, alarm sensor 12, couplings 6, ultraviolet disinfecting cleaner 8 and filter 7 of purification from impurities and suspended particles. Couplings 6 are made of non-conducting material with possibility of fixing wires-radiators 4, 5 and are located on pipeline.

EFFECT: invention allows to increase reliability of system operation, providing its safety and improving quality of treatment.

5 cl, 1 dwg

Description

Изобретение относится к области теплоэнергетики и предназначено для защиты и очистки от отложений солей жесткости (накипи) на внутренних поверхностях трубопроводов, систем отопления, водонагревательного и отопительного оборудования (котлы, бойлеры, радиаторы, теплообменники и т.д.), а также может быть использовано в стиральных и посудомоечных машинах, холодильной технике и т.д.The invention relates to the field of power engineering and is intended to protect and clean from deposits of hardness salts (scale) on the internal surfaces of pipelines, heating systems, water heating and heating equipment (boilers, boilers, radiators, heat exchangers, etc.), and can also be used in washing and dishwashers, refrigeration equipment, etc.

Известен способ термоумягчения и обезжелезивания воды (патент РФ №2225848, C02F 5/02, 20.03.2004), включающий нагрев и кипячение воды с удалением из нее кислых реагентов и осадка, по которому кипячение воды осуществляют в деаэраторе, при котором происходит растворение металла корпуса и узлов деаэратора с образованием гидроксида металла, выполняющего функцию стабилизатора солей жесткости, при этом деаэратор снабжен устройством для отделения осадка, а нагрев воды в деаэраторе осуществляют паром и продувочной водой из котла с использованием содержащейся в ней щелочи и закисного железа для умягчения и стабилизации воды.A known method of thermal softening and iron removal of water (RF patent No. 2225848, C02F 5/02, 03/20/2004), which includes heating and boiling water with the removal of acid reagents and sediment, by which water is boiled in a deaerator, in which case metal is dissolved and nodes of the deaerator with the formation of metal hydroxide, which acts as a stabilizer of hardness salts, while the deaerator is equipped with a device for separating sediment, and the water in the deaerator is heated by steam and purge water from the boiler using alkali and ferrous iron in it to soften and stabilize water.

Недостатком аналога является сложность и громоздкость конструкции.The disadvantage of the analogue is the complexity and cumbersome design.

Известен блок управления для водоумягчающего устройства (патент РФ №2493107, C02F 1/42, 20.09.2013), содержащий основную подводящую линию для исходной воды, основную отводящую линию для смешанной воды, датчик для определения жесткости исходной воды WH_исход или смешанной воды WH_смешан, вторичную отводящую линию, которая питается исходной водой из основной подводящей линии, вторичную подводящую линию, которая подается на основную отводящую линию, байпасный трубопровод, который проходит параллельно вторичной отводящей линии и вторичной подводящей линии, автоматически регулируемое смешивающее устройство для смешения потока смешанной воды V_смешан (t) из первого частичного потока V(t)_{част.1мягк} вторичной подводящей линии и второго частичного потока V(t)_{част.2исход} байпасного трубопровода, электронное управляющее устройство, выполненное таким образом, что посредством определенной жесткости воды WH_исход или WH_смешан обеспечивает дополнительную регулировку установленного положения смешивающего устройства для установки жесткости воды в потоке смешанной воды V(t)_смешан на заданное расчетное значение.Known control unit for the softening device (RF patent №2493107, C02F 1/42, 20.09.2013), containing a main supply line for untreated water, a main discharge line for mixed water, a sensor for detecting the untreated water hardness WH _outcome or mixed water _mixed WH a secondary outlet line that is fed with source water from the main inlet line, a secondary outlet line that is supplied to the main outlet line, a bypass pipe that runs parallel to the secondary outlet line and the secondary inlet ii automatically adjustable mixing device for mixing the mixed water _mixed flow V (t) from the first partial flow V (t) _part1soft secondary supply line and a second partial flow V (t) _part2raw bypass conduit, electronic control unit configured so that by means of a certain water hardness WH the _outcome or WH _mixed provides additional adjustment of the set position of the mixing device for setting the water hardness in the mixed water stream V (t) is _mixed for a given calculation new value.

Известен также радиочастотный преобразователь солей жесткости (патент РФ №56891, C02F 1/48, 27.09.2006), содержащий магистральный трубопровод обрабатываемой водной системы, генератор несинусоидальных электромагнитных колебаний качающейся частоты, к противофазным выходам которого подключены провода-излучатели, навитые во взаимно противоположном направлении на магистральный трубопровод.Also known is a radio frequency transducer of hardness salts (RF patent No. 56891, C02F 1/48, 09/27/2006), containing a main pipeline of the water system being processed, a generator of non-sinusoidal electromagnetic oscillations of oscillating frequency, to the antiphase outputs of which are connected radiating wires, wound in the opposite direction to the main pipeline.

Недостатком аналога являются ограниченные функциональные возможности, обусловленные отсутствием непрерывного контроля за состоянием оборудования радиочастотного преобразователя солей жесткости.A disadvantage of the analogue is limited functionality due to the lack of continuous monitoring of the state of the equipment of the RF transducer of hardness salts.

Известна автоматизированная система водоподготовки (патент РФ №2377193, C02F 9/00, 27.12.2009), включающая программно-логическое устройство, датчики и исполнительные механизмы, причем программно-логическое устройство в виде управляющей ЭВМ соединено с конструктивно разделенными по меньшей мере двумя измерительными контроллерами и контроллером силовой коммутации, причем один из измерительных контроллеров осуществляет сбор информации с датчиков давления, уровня и разрежения, другой осуществляет контроль удельного электрического сопротивления воды, а контроллер силовой коммутации осуществляет управление исполнительными механизмами, которыми являются насосы, электромагнитные клапаны и шаровые краны с электрическими приводами.A well-known automated water treatment system (RF patent No. 2377193, C02F 9/00, 12/27/2009), including a program-logic device, sensors and actuators, moreover, a program-logic device in the form of a control computer is connected to at least two measuring controllers structurally separated and a power switching controller, moreover, one of the measuring controllers collects information from pressure, level and vacuum sensors, the other controls the electrical resistivity in odes, and the power switching controller controls the actuators, which are pumps, solenoid valves and ball valves with electric actuators.

Наиболее близким по технической сущности и достигаемому результату к заявляемому является комплекс преобразования солей жесткости, содержащий корпус, в котором расположены генератор несинусоидальных электромагнитных колебаний качающейся частоты, к противофазным выходам которого подключены провода-излучатели с возможностью их навивки во взаимно противоположном направлении на трубопровод, расположенные в корпусе, блок интеллектуального режима оповещения, соединенный с генератором несинусоидальных электромагнитных колебаний качающейся частоты и автономным источником питания, индикатор, расположенный на корпусе, датчик сигнализации, соединенный с корпусом, и стяжки, выполненные из токонепроводящего материала, с возможностью закрепления проводов-излучателей и расположенные на трубопроводе (патент РФ №2552474, C02F 1/48, C02F 5/00, 10.06.2015).The closest in technical essence and the achieved result to the claimed one is a complex for converting stiffness salts, comprising a housing in which a generator of non-sinusoidal electromagnetic oscillations of oscillating frequency are located, to the antiphase outputs of which are connected emitters with the possibility of their winding in the opposite direction to the pipeline, located in the housing, the intelligent alert mode unit connected to the oscillator of non-sinusoidal electromagnetic oscillations of the swing frequency and an independent power source, an indicator located on the housing, an alarm sensor connected to the housing, and couplers made of conductive material, with the possibility of fixing the wire emitters and located on the pipeline (RF patent No. 2552474, C02F 1/48, C02F 5/00, 06/10/2015).

Недостатками ближайшего аналога являются ограниченные функциональные возможности, невысокая надежность и безопасность, а также невысокое качество водоподготовки.The disadvantages of the closest analogue are limited functionality, low reliability and safety, as well as low quality water treatment.

Задачей изобретения является расширение функциональных возможностей системы, за счет введения дополнительных ступеней очистки.The objective of the invention is to expand the functionality of the system, through the introduction of additional stages of cleaning.

Техническим результатом изобретения является повышение надежности работы системы, обеспечение ее безопасности, повышение качества водоподготовки.The technical result of the invention is to increase the reliability of the system, ensure its safety, improve the quality of water treatment.

Поставленная задача решается, а технический результат достигается тем, что система водоподготовки, включающая корпус, в котором расположен генератор несинусоидальных электромагнитных колебаний качающейся частоты, к противофазным выходам которого подключены провода-излучатели с возможностью их навивки во взаимно противоположном направлении на трубопровод, блок интеллектуального режима оповещения, соединенный с генератором несинусоидальных электромагнитных колебаний качающейся частоты и автономным источником питания, индикатор, расположенный на корпусе, датчик сигнализации, соединенный с корпусом, и стяжки, выполненные из токонепроводящего материала с возможностью закрепления проводов-излучателей и расположенные на трубопроводе, согласно изобретению содержит ультрафиолетовый обеззараживатель и фильтр очистки от примесей и взвешенных частиц, расположенные в корпусе.The problem is solved, and the technical result is achieved by the fact that the water treatment system, including the housing, in which the generator of non-sinusoidal electromagnetic oscillations of the oscillating frequency is located, is connected to the out-of-phase outputs of the radiating wires with the possibility of their winding in the opposite direction to the pipeline, the intelligent alert mode unit connected to a generator of non-sinusoidal electromagnetic oscillations of the oscillating frequency and an autonomous power source, indicator, aspolozhenny on the housing, alarm sensor coupled to the housing and covering, made of non-conductive material to be fixed emitters and conductors arranged in the pipeline according to the invention comprises an ultraviolet filter Decontaminating and purification from impurities and suspended particles, disposed in the housing.

Кроме того, в системе водоподготовки согласно изобретению стяжки могут быть выполнены из пластика.In addition, in the water treatment system according to the invention, the screeds can be made of plastic.

Кроме того, в системе водоподготовки согласно изобретению блок интеллектуального режима оповещения может быть выполнен в виде GSM-модуля.In addition, in the water treatment system according to the invention, the smart alert mode unit can be implemented as a GSM module.

Кроме того, в системе водоподготовки согласно изобретению в качестве автономного источника питания может быть применена аккумуляторная батарея.In addition, in the water treatment system according to the invention, a rechargeable battery can be used as an autonomous power source.

Кроме того, в системе водоподготовки согласно изобретению индикатор может быть выполнен светодиодным.In addition, in the water treatment system according to the invention, the indicator can be made LED.

Генератор несинусоидальных колебаний формирует плавно изменяющиеся колебания в диапазоне частот от 1 кГц до 10 кГц, причем частота колебаний непрерывно и плавно изменяется от минимума до максимума и обратно. Иными словами применен генератор несинусоидальных колебаний качающейся частоты (Советский энциклопедический словарь. Гл. редактор Прохоров A.M., издание 2, М.: издательство Советская энциклопедия, 1983 г., стр. 287). А провода-излучатели, подключенные к противофазным выходам генератора несинусоидальных колебаний качающейся частоты, совместно с магистральным трубопроводом, на который они навиты, или перекачиваемой жидкостью обеспечивают обработку солей жесткости, растворенных в воде, в результате чего последние теряют способность объединяться в кристаллы и оседать на стенках трубопровода в виде накипи.The non-sinusoidal oscillation generator generates smoothly varying oscillations in the frequency range from 1 kHz to 10 kHz, and the oscillation frequency continuously and smoothly changes from minimum to maximum and vice versa. In other words, a generator of non-sinusoidal oscillations of the oscillating frequency is used (Soviet Encyclopedic Dictionary. Ed. Prokhorov A.M., edition 2, Moscow: publishing house Soviet Encyclopedia, 1983, p. 287). And the emitter wires connected to the antiphase outputs of the oscillator of non-sinusoidal oscillations of the oscillating frequency, together with the main pipeline to which they are wound, or the pumped liquid, provide treatment for hardness salts dissolved in water, as a result of which the latter lose their ability to combine into crystals and settle on the walls pipeline in the form of scale.

Существо изобретения поясняется чертежом, на котором изображена схема многоступенчатой интеллектуальной системы безреагентной водоподготовки.The invention is illustrated in the drawing, which shows a diagram of a multi-stage intelligent system of non-reagent water treatment.

Многоступенчатая интеллектуальная система безреагентной водоподготовки одержит корпус 1, в котором расположены генератор несинусоидальных колебаний качающейся частоты с противофазными выходами 2. На магистральный трубопровод 3 обрабатываемой водной системы навиты провода-излучатели 4 и 5, подключенные к противофазным выходам генератора несинусоидальных колебаний качающейся частоты 2. Направление навивки проводов-излучателей 4 и 5 - взаимно противоположное. На магистральном трубопроводе 3 обрабатываемой водной системы расположены выполненные из токонепроводящего материала, например пластика, стяжки 6 с возможностью закрепления проводов-излучателей 4 и 5. На магистральном трубопроводе 3 расположены фильтр очистки от примесей и взвешенных частиц 7, ультрафиолетовый обеззараживатель 8 и блок интеллектуального режима оповещения 9, например GSM-модуль, соединенный с автономным источником питания 10, например аккумуляторной батареей, и генератором несинусоидальных колебаний качающейся частоты с противофазными выходами 2, связанным с индикатором 11. Блок интеллектуального режима оповещения 9 соединен с датчиком сигнализации 12.A multi-stage intelligent system of non-reagent water treatment will contain a housing 1, in which a generator of non-sinusoidal oscillations of a swinging frequency with antiphase outputs are located 2. On the main pipeline 3 of the treated water system, emitter wires 4 and 5 are wired connected to the antiphase outputs of a generator of non-sinusoidal oscillations of a swinging frequency 2. Direction of winding emitter wires 4 and 5 are mutually opposite. On the main pipeline 3 of the treated water system are made of conductive material, such as plastic, ties 6 with the possibility of fixing the wires-emitters 4 and 5. On the main pipeline 3 are a filter for cleaning impurities and suspended particles 7, an ultraviolet disinfectant 8 and an intelligent alert mode unit 9, for example, a GSM module connected to an autonomous power source 10, for example, a battery, and a generator of non-sinusoidal oscillations of the oscillating frequency with rotary-phase outputs 2 associated with the indicator 11. The block intelligent alert mode 9 is connected to the alarm sensor 12.

Многоступенчатая интеллектуальная система безреагентной водоподготовки работает следующим образом.A multi-stage intelligent system of reagentless water treatment works as follows.

Воду, подвергаемую противонакипной обработке, подают по магистральному трубопроводу 3. Генератор несинусоидальных колебаний качающейся частоты с противофазными выходами 2 через провода-излучатели 4 и 5 посредством электромагнитного поля воздействует на соли жесткости, растворенные в воде, в результате чего последние теряют на некоторое время способность объединяться в кристаллы и оседать на стенках трубопровода в виде накипи, при этом солевой состав воды не изменяется.The water subjected to the anti-scale treatment is supplied through the main pipe 3. The oscillator of non-sinusoidal oscillations of the oscillating frequency with the out-of-phase outputs 2 through the emitting wires 4 and 5 acts on the hardness salts dissolved in water through the electromagnetic field, as a result of which the latter lose their ability to combine for some time into crystals and settle on the walls of the pipeline in the form of scale, while the salt composition of the water does not change.

Электромагнитное поле попадает внутрь трубопровода, вне зависимости от его материала, следующим образом. На провода-излучатели 4 и 5 подают противофазные импульсы напряжения с частотой, формируемой генератором несинусоидальных колебаний качающейся частоты 2. Благодаря емкостной связи между проводами-излучателями 4 и 5 и магистральным трубопроводом 3 (в случае токопроводящего трубопровода) или с водой в магистральном трубопроводе 3 (в случае не токопроводящего трубопровода) магистрального трубопровода 3, между навитыми во взаимно противоположном направлении проводами-излучателями 4 и 5, закрепленные предварительно на трубопроводе 3 стяжками 6, возникают знакопеременные импульсы тока, порождающие знакопеременное магнитное поле, как вне, так и внутри магистрального трубопровода 3, которое в свою очередь порождает в проводящей жидкости, в воде, знакопеременные импульсы тока и т.д. Таким образом, в потоке воды, прокачиваемой по магистральному трубопроводу 3, создается импульсное знакопеременное электромагнитное поле с постоянно меняющейся во времени частотой. Фильтр очистки от примесей и взвешенных частиц 7 препятствует попаданию примесей и вредных частиц в воду, обеспечивая вторую ступень водоподготовки. Ультрафиолетовый обеззараживатель 8 обеззараживает воду путем воздействия ультрафиолетового облучения, обеспечивая третью ступень водоподготовки. Ультрафиолетовые обеззараживатели предназначены для очистки воды от грибков, бактерий, водорослей и вирусов. Находящиеся внутри обеззараживателей кварцевые лампы испускают ультрафиолетовые волны, что вызывает изменения ДНК и РНК всех микроорганизмов и на генетическом уровне блокирует их жизнедеятельность. Блок интеллектуального режима оповещения 9 обеспечивает возможность отображения информации о состоянии многоступенчатой интеллектуальной универсальной системы безреагентной водоподготовки, о ее функциональном сбое, в том числе поломке или искажении генерируемого сигнала. Блок интеллектуального режима оповещения 9 уведомляет, например путем отправления SMS-уведомления, владельца оборудования при включении или выключении внешнего источника энергии. При выключении внешнего источника энергии блок интеллектуального режима оповещения 9 работает от автономного источника питания 10, например аккумуляторной батареи. Работа генератора несинусоидальных колебаний качающейся частоты с противофазными выходами 2 отображается на индикаторе 11. Блок интеллектуального режима оповещения 9 оповещает также владельца оборудования или охрану о несанкционированном появлении постороннего объекта в помещении, где установлено данное оборудование, посредством датчика сигнализации 12, выполняя охранные функции. Это позволяет эффективно противостоять попыткам похищения оборудования, совершению террористических актов и других преступлений на объекте с установленным оборудованием.An electromagnetic field enters the pipeline, regardless of its material, as follows. Antiphase voltage pulses are supplied to the emitter wires 4 and 5 with a frequency generated by the oscillator of non-sinusoidal oscillations of the oscillating frequency 2. Due to capacitive coupling between the emitter wires 4 and 5 and the main pipeline 3 (in the case of a conductive pipeline) or with water in the main pipeline 3 ( in the case of a non-conductive pipeline) of the main pipeline 3, between the emitter wires 4 and 5, wound in a mutually opposite direction, pre-fixed on the pipeline 3 by ties 6 alternating current pulses arise, generating an alternating magnetic field, both outside and inside the main pipe 3, which in turn generates alternating current pulses in a conducting fluid, in water, etc. Thus, in the flow of water pumped through the main pipeline 3, a pulsed alternating electromagnetic field with a frequency constantly changing in time is created. The filter for cleaning from impurities and suspended particles 7 prevents the ingress of impurities and harmful particles into the water, providing a second stage of water treatment. Ultraviolet disinfectant 8 disinfects water by exposure to ultraviolet radiation, providing the third stage of water treatment. Ultraviolet disinfectors are designed to purify water from fungi, bacteria, algae and viruses. The quartz lamps inside the disinfectants emit ultraviolet waves, which causes changes in the DNA and RNA of all microorganisms and, at the genetic level, blocks their vital activity. The intelligent alert mode unit 9 provides the ability to display information about the status of a multi-stage intelligent universal reagent-free water treatment system, its functional failure, including breakdown or distortion of the generated signal. The intelligent alert mode unit 9 notifies, for example, by sending an SMS notification to the equipment owner when the external power source is turned on or off. When you turn off the external energy source, the intelligent alert mode unit 9 operates from an autonomous power source 10, for example, a battery. The operation of the generator of non-sinusoidal oscillations of the oscillating frequency with the out-of-phase outputs 2 is displayed on the indicator 11. The intelligent alert mode unit 9 also notifies the owner of the equipment or the guard about the unauthorized appearance of an extraneous object in the room where this equipment is installed, by means of an alarm sensor 12, performing security functions. This allows you to effectively resist attempts to steal equipment, the commission of terrorist acts and other crimes at the facility with the installed equipment.

Особенность многоступенчатой интеллектуальной системы безреагентной водоподготовки в том, что помимо выполнения своих основных функций по предотвращению появления накипи, она выполняет целый ряд задач:A feature of the multi-stage intelligent system of non-reagent water treatment is that, in addition to performing its main functions to prevent the appearance of scale, it performs a number of tasks:

1) дистанционное интерактивное информирование владельца оборудования о функциональном сбое самого оборудования, в том числе поломке или искажении генерируемого сигнала;1) remote interactive informing the owner of the equipment about a functional failure of the equipment itself, including damage or distortion of the generated signal;

2) при выключении внешнего источника энергии владельцу оборудования дистанционно интерактивно передается соответствующий сигнал, что позволяет повысить эффективность жизнеобеспечения объекта, в котором установлено данное оборудование, оповещая о возможном сбое в работе всей системы отопления или прекращении подачи электроэнергии;2) when the external energy source is turned off, the corresponding signal is remotely interactively transmitted to the owner of the equipment, which allows to increase the life-support efficiency of the facility in which this equipment is installed, notifying of a possible malfunction of the entire heating system or a power outage;

3) оповещение владельца оборудования о несанкционированном появлении постороннего объекта в помещении, где установлено данное оборудования, выполняя охранные функции;3) notification of the owner of the equipment about the unauthorized appearance of an extraneous object in the room where this equipment is installed, performing security functions;

4) наличие ступени с ультрафиолетовым обеззараживателем повышает степень водоподготовки;4) the presence of a step with an ultraviolet disinfectant increases the degree of water treatment;

5) наличие ступени с фильтром очистки от примесей и взвешенных частиц дополнительно усиливает степень водоподготовки.5) the presence of a stage with a filter for cleaning impurities and suspended particles further enhances the degree of water treatment.

Таким образом, многоступенчатая интеллектуальная универсальная система безреагентной водоподготовки позволяет тем самым осуществлять круглосуточную непрерывную охрану помещения, в котором установлено данное оборудование, путем уведомления, например SMS-уведомлением, и значительно повысить качество водоподготовки. Данное оборудование наиболее полезно для теплогенерирующих компаний, управляющих компаний жилищно-коммунального хозяйства, культурных и социальных объектов, административных помещений и т.д.Thus, the multi-stage intelligent universal system of non-reagent water treatment allows thereby to provide continuous round-the-clock protection of the room in which this equipment is installed, by notification, for example by SMS notification, and significantly improve the quality of water treatment. This equipment is most useful for heat generating companies, housing and communal services management companies, cultural and social facilities, administrative buildings, etc.

Итак, заявляемое изобретение позволяет расширить функциональные возможности системы, повысить ее надежность и безопасность, а также повысить качество водоподготовки, за счет введения фильтрующих и обеззараживающих устройств.So, the claimed invention allows to expand the functionality of the system, increase its reliability and safety, as well as improve the quality of water treatment, through the introduction of filtering and disinfecting devices.

Claims

1. A water treatment system, including a housing in which a generator of non-sinusoidal electromagnetic oscillations of a swinging frequency is located, to antiphase outputs of which are connected emitter wires with the possibility of winding them in the opposite direction to the pipeline, an intelligent notification unit connected to a generator of non-sinusoidal electromagnetic oscillations of a swinging frequency and an autonomous power source, an indicator located on the housing, an alarm sensor connected to the housing, and with yazhki made of non-conductive material to be fixed emitters and conductors arranged on the pipeline, characterized in that it comprises UV filter Decontaminating and purification from impurities and suspended particles, disposed in the housing.

2. The water treatment system according to claim 1, characterized in that the screeds are made of plastic.

3. The water treatment system according to claim 1, characterized in that the smart alert mode unit is made in the form of a GSM module.

4. The water treatment system according to claim 1, characterized in that a rechargeable battery is used as an autonomous power source.

5. The water treatment system according to claim 1, characterized in that the indicator is made of LED.