1. РЕСПУБЛИКА КАЗАХСТАН
(19) KZ (13) A4 (11) 29721
(51) B01D 3/10 (2006.01)
G21F 9/08 (2006.01)
МИНИСТЕРСТВО ЮСТИЦИИ РЕСПУБЛИКИ КАЗАХСТАН
ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ
К ИННОВАЦИОННОМУ ПАТЕНТУ
(21) 2014/0410.1
(22) 01.04.2014
(45) 15.04.2015, бюл. №4
(72) Лукашенко Сергей Николаевич; Ларионова
Наталья Владимировна; Зарембо Виктор Петрович
(73) Республиканское государственное предприятие
на праве хозяйственного ведения "Национальный
ядерный центр Республики Казахстан" Комитета по
атомной энергии Министерства индустрии и новых
технологий Республики Казахстан
(74) Кундызбаев Джумакан Какимович
(56) RU №2118905, 1998.
(54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ ИЗВЛЕЧЕНИЯ ВОДЫ
ИЗ ОБРАЗЦОВ
(57) Устройство относится к оборудованию
полевых лабораторий и может быть использовано
для извлечения воды из отобранных образцов
почвы, растений, молока и подобных объектов.
Техническим результатом изобретения является
получение легкого переносного устройства, корпус
которого выполнен из полиметилметакрилата,
пропускающего солнечные лучи на 360° вокруг его
вертикальной оси, что позволяет создавать в его
объеме температуру, вызывающую термодесорбцию
воды в отобранной пробе.
Устройство содержит контейнер, состоящий из
корпуса с крышкой, на которую посредством
уплотнителя герметично устанавливается
холодильник конусообразной формы. Внутри
корпуса контейнера устанавливается емкость для
пробы и на специальном держателе - приемная
емкость для сконденсированной воды.
Герметичное исполнение устройства исключает
потери воды, а конусообразный холодильник,
размещенный в верхней части устройства,
конденсирует пары воды, которая сливается в
приемное устройство, расположенное
непосредственно под холодильником.
(19)KZ(13)A4(11)29721
2. 29721
2
Изобретение относится к оборудованию полевых
лабораторий и может быть использовано для
извлечения воды из отобранных образцов почвы,
растений, молока и подобных объектов для
последующего проведения анализа.
В практике лабораторного анализа для
извлечения воды из жидких и твердых веществ, в
том числе и растительного происхождения, обычно
используются устройства с искусственным
подводом тепла к емкости, содержащей
исследуемый образец.
Известно устройство - установка
одноступенчатая дистилляционная (В.В.Портнов.
Ректификационные и дистилляционные установки.
Учебное пособие. Воронеж 2009. с.26). Установка
состоит из емкости с внешним подводом тепла, в
которую загружается исходная смесь,
холодильника, где испаряемый в емкости компонент
разделяемой смеси конденсируется из паровой фазы
в жидкую фазу и затем поступает в приемную
емкость.
Недостатками такого устройства являются
наличие отдельного холодильника, в котором
неизбежны потери конденсируемого компонента на
«проскок», и то, что в процессе дистилляции к нему
необходим искусственный подвод тепла на
испарение компонента смеси и компенсации потерь
тепла. Недостатком устройства является также его
блочное исполнение: испарительная емкость -
холодильник - приемная емкость.
Известно устройство - аппарат перегонный
(Патент РФ 2076762, МПК B01D 1/22, опубл.
10.04.1997), который пригоден в частности для
перегонки морской воды в пресную воду. Аппарат
содержит множество плоских оболочкообразных
элементов, выполненных из тонкого пленочного
материала, такого, как термопластичная пленка, и
расположенных один рядом с другим, при этом
элементы работают как теплообменники между
испаряющейся жидкостью, текущей вдоль
наружных поверхностей элементов, и
конденсирующимся паром, направляемым внутрь
элементов. Каждый оболочкообразный элемент
внутри разделен на параллельные паровые каналы,
проходящие вертикально от одного конца элемента
до другого. Элементы нагревают морскую воду и её
пары конденсируются на встроенном в аппарате
холодильнике в пресную воду, которая
накапливается в приемной емкости.
Недостатками такого аппарата являются
применение сложных устройств - компрессора,
генератора пара, использования конструктивно
сложных теплообменных элементов и
принудительный подвод тепла.
Наиболее близким техническим решением,
взятым нами в качестве прототипа, является
установка для термовакуумной десорбции воды
(Патент РФ №2118905, МПК МПК B01D 3/10, G21F
9/08, опубл. 20.09.1998), состоящая из сосуда с
анализируемой пробой, нагревателя пробы, двух
ловушек для воды, двух холодильников для
ловушек, вакуумного насоса, вакуумной
магистрали, соединяющей сосуд с пробой с
ловушкой и вакуумным насосом.
Согласно изобретению проба нагревается в
сосуде с помощью нагревателя до заданного
значения, определяемого по давлению парогазовой
смеси мановакуумметром, ловушки охлаждаются
при помощи холодильников, после чего запускается
вакуумный насос. Образовавшаяся парогазовая
смесь охлаждается, вода конденсируется на стенках
ловушки и замерзает. В случае интенсивного
разогрева пробы количество парогазовой смеси,
поступающей в ловушку, увеличивается. В этом
случае полная конденсация воды проходит во
второй ловушке с собственным холодильником.
Недостатками такого устройства является
необходимость искусственного подогрева пробы,
сложность, выражающаяся в использовании двух
ступеней конденсации и применении точных
контрольно-измерительных устройств
(мановакуумметров). Недостатком является также
стационарное исполнение устройства, что делает
невозможным использование его в полевых
условиях.
В связи с этим была поставлена задача
разработать простое мобильное устройство для
извлечения свободной воды из почвы,
растительности и т.п. не требующее искусственного
подвода энергии извне, исключающее потери
десорбированной воды на холодильнике,
исключающее применение вакуума и использование
высокоточной контрольно-измерительной
аппаратуры.
Техническим результатом изобретения является
упрощение конструкции и принципа работы
устройства.
Технический результат достигается тем, что
устройство содержит контейнер с крышкой, на
которую посредством уплотнителя герметично
устанавливается холодильник конусообразной
формы. Внутри контейнера устанавливается
емкость для пробы и на специальном держателе -
приемная емкость для сконденсированной воды.
Контейнер выполнен из полимерного материала
полиметилметакрилата, пропускающего солнечные
лучи в широком диапазоне длин волн на 360° вокруг
его вертикальной оси, что позволяет создавать в его
объеме температуру, вызывающую термодесорбцию
воды в отобранной пробе. Герметичное исполнение
устройства исключает потери воды, а
конусообразный холодильник, размещенный вверху
устройства, конденсирует пары воды, которая
сливается в приемное устройство, расположенное
непосредственно под холодильником. Конденсация
паров влаги, испаряемой из пробы, осуществляется
на внутренней поверхности конусообразного
холодильника, с открытой наружной поверхности
которого непрерывно испаряется вода, понижая
температуру холодильника относительно
окружающей среды внутри устройства.
Устройство иллюстрируется чертежами,
представленными на фиг.1, 2 и 3. На фиг.1 показано
устройство в сборе. На фиг.2 изображена верхняя
крышка устройства со встроенным в нее
3. 29721
3
конусообразным холодильником. На фиг.3 -
устройство в работе с загруженной в него пробой.
Устройство (фиг.1) состоит из контейнера 1,
крышки 2, конусообразного холодильника 3,
держателя для приемной емкости 4, приемной
емкости 5, емкости для пробы 6 и уплотнителя 7.
Устройство работает следующим образом.
Внутрь контейнера 1 устанавливается емкость 6
(например, кювета или кристаллизатор) с
отобранной пробой, выполненная из прозрачного
материала.
Крышка 2 со встроенным в нее конусообразным
холодильником 3 закрепляется в верхней части
контейнера 1 по направляющим и при помощи
уплотнителя 7 герметично соединяется с ним
болтовым соединениям.
Над емкостью 6 на держателе 4 устанавливается
приемная емкость 5 для сконденсированной
жидкости.
Собранное устройство устанавливается на
хорошо освещаемой солнцем площадке. В
конусообразный холодильник заливается вода и
добавляется по мере ее испарения. По мере
заполнения приемной емкости десорбированной
водой, устройство открывается и из него
извлекается полученная вода.
Устройство является предельно простым, легко
переносится, применимо в полевых условиях.
ФОРМУЛА ИЗОБРЕТЕНИЯ
Устройство для извлечения воды из образцов,
состоящее из емкости для пробы, нагреватель
пробы, приемной емкости, холодильника,
отличающееся тем, что нагреватель пробы
выполнен в виде контейнера, содержащего корпус и
крышку с отверстием по центру, емкость для пробы
и приемная емкость помещены внутрь контейнера,
корпус контейнера выполнен из
полиметилметакрилата, холодильник выполнен
конической формы и герметично установлен по
центру крышки сосуда.
