Установка для обессоливания воды посредством обратного осмоса, снабженная выполненными с возможностью работы под повышенным давлением первичными камерами с непрерывным кинетическим циклом

Установка для обессоливания воды посредством обратного осмоса, снабженная выполненными с возможностью работы под повышенным давлением первичными камерами с непрерывным кинетическим циклом

Реферат

 

Предложена установка для обессоливания воды посредством обратного осмоса, снабженная выполненными с возможностью работы под повышенным давлением первичными камерами с непрерывным кинетическим циклом, в первичных камерах которой, выполненных в виде замкнутого контура, обеспечена безостановочная циркуляция жидкости в одном направлении на всех стадиях работы. В варианте установки, использующем механическое средство разделения водных масс с разной степенью солености имеется механизм маскирования этого средства разделения водных масс с различной степенью солености, одновременно обеспечивающий обходной путь циркуляции жидкости по обходному участку. Для обеспечения продолжения циркуляции жидкости во время смены режима работы использован эффект "продолжающегося кинетического цикла", обеспечиваемый использованием установленного в обходном участке шунтирующего клапана, открывающегося под действием запасенной в массе жидкости кинетической энергии. Плотность упомянутого механического средства разделения водных масс с разной степенью солености приблизительно равна плотности воды. Возможен также вариант осуществления, работающий без механического средства разделения водных масс с разной степенью солености. Последовательность операций, выполняемых установкой, управляется группой из двух трехходовых золотниковых клапанов на каждую пару первичных камер, впускного и выпускного, золотники которых приводятся в движение совместно от приводного механизма, обеспечивающего необходимый режим движения клапанов (остановки и замедления их движения на соответствующих стадиях процесса). В качестве такого приводного механизма может использоваться планетарный механизм с зафиксированным центральным колесом, которое обегается сателлитом, на периферии которого присоединен с возможностью поворота шатун, другим концом соединенный с ползуном, приводящим в движение перемычку, соединяющую золотники упомянутых впускного и выпускного золотниковых клапанов. Технический результат - экономия энергии, уменьшение габаритов первичных камер, увеличение надежности работы и увеличение срока эксплуатации оборудования. 7 з.п.ф-лы, 40 ил.

Изобретение относится к системе для обессоливания воды путем обратного осмоса в выполненных с возможностью работы под повышенным давлением первичных камерах, которая имеет некоторые важные преимущества, относящиеся к потреблению энергии, функциональности и малым габаритам первичных камер, что достигается путем увеличения скорости воды при наполнении и опорожнении камер.

В патентной заявке Испании ES 9701877, принадлежащей этому же заявителю, раскрывается работающая на принципе обратного осмоса установка для обессоливания воды, снабженная выполненными с возможностью работы под повышенным давлением первичными камерами, имеющими форму цилиндров, внутри которых циркулирует поршень для разделения водных масс с разной степенью солености. Работа этой установки в высшей степени удовлетворительна, однако замечено, что в случае крупногабаритного оборудования нежелательно инвертировать направление движения водных масс и поршня в конце напорного цикла каждой первичной камеры ввиду значительной кинетической энергии, которая должна быть рассеяна.

Предлагаемое изобретение основано на существенно иной концепции, а именно, на непрерывном кинетическом цикле, благодаря которому водные массы разной степени солености, циркулирующие в первичной камере, циркулируют всегда в одном и том же направлении безостановочно, так что отпадает необходимость в рассеивании кинетической энергии движущихся водных масс и последующем их ускорении в противоположном направлении. В результате этого достигается значительная экономия энергии, уменьшение габаритов первичных камер, увеличение надежности работы и увеличение срока эксплуатации оборудования.

Главным отличительным признаком предлагаемого изобретения является то, что две или более выполненных с возможностью работы под повышенным давлением первичных камер, используемых для хранения воды, подлежащей обессоливанию, выполняются не в форме прямой трубы, и могут быть выполнены как с поршнем для разделения воды, подлежащей обессоливанию, и рассола, так и без такого поршня. Первичная камера, описываемая ниже, имеет замкнутую форму, то есть, начало и конец трубы соединены между собой. Таким образом, каждая первичная камера выполнена с образованием замкнутого контура, при этом труба может быть тороидальной, зигзагообразной, винтовой или другой формы, выбранной как из эстетических, так и из функциональных соображений, при этом единственным условием является соединение начала трубы с ее концом с образованием замкнутого контура, обеспечивающего водным массам различной степени солености возможность циркуляции внутри первичных камер всегда в одном и том же направлении и непрерывно.

Вторым отличительным признаком предлагаемого изобретения является то, что каждая из первичных камер может быть снабжена разделительным средством для разделения водных масс с различной степенью солености, которое выполнено в виде шарообразного поршня. Этот поршень имеет сферическую форму, подобно мячу, и для него обеспечена возможность циркуляции вдоль криволинейной поверхности непрерывной трубы, а его средняя условная плотность приблизительно равна плотности воды, так что обеспечивается возможность его увлечения потоком и исключается возможность его торможения на криволинейных участках траектории (эффект центрифуги), что имело бы место в случае более высокой средней удельной массы поршня. Поршень может быть выполнен из любого подходящего материала: из металла, пластмассы и т.д. Поршень может быть выполнен эластичным, например, из резины, которая во влажном состоянии обеспечивает очень низкое трение и способна должным образом противостоять изменениям направления или легким ударам о стенки. Кроме того, поршень может быть выполнен даже из гелей низкой плотности, каучуков или эластомеров, например, из силиконов, используемых для протезов груди. Поршень может даже представлять собой простой полый резиновый шар, заполненный водой или другим веществом, требуется только, чтобы поршень был достаточно гибким для беспрепятственного продвижения по своему маршруту.

Установка в одном из вариантов осуществления предлагаемого изобретения снабжена механизмом возвращения шарообразного поршня в исходное положение и его удержания в этом положении. Этот механизм улавливания и удержания шарообразного поршня (улавливающий механизм) включает элемент наподобие корзины или бейсбольной перчатки, с помощью которой осуществляется улавливание шарообразного поршня и отправление его обратно по тому же маршруту, а также обходную трубу с обратным клапаном специальной конструкции, который открывается инерцией воды таким образом, что после перекрывания поступления воды в первичную камеру для водной массы, циркулирующей внутри камеры, не создается препятствий, и она продолжает свободно циркулировать по замкнутому контуру за счет кинетической энергии движущейся массы, которую не требуется останавливать, а потом снова приводить в движение, как это имеет место в случае системы с поршнем, совершающим чередующиеся возвратные движения, при этом единственным элементом, который в рассматриваемой системе надо останавливать, является шарообразный поршень, если он используется, масса которого невелика.

Кроме того, система включает клапаны, насосы и средство определения положения поршня, и все это оборудование работает по заданной программе, благодаря чему достигается желаемый результат.

Для преодоления недостатков, присущих известному уровню техники, в установку для обессоливания воды посредством обратного осмоса, снабженную первичными камерами с непрерывным кинетическим циклом было внесено несколько усовершенствований, в результате которых без существенного изменения принципов действия удалось значительно упростить их практическое осуществление.

Первое усовершенствование состоит в снабжении установки двумя трехходовыми золотниковыми клапанами, механически скрепленными друг с другом. Обычный простой трехходовой золотниковый клапан снабжен цилиндром и тремя радиальными отверстиями, золотник должен быть снабжен одной канавкой, а центральное отверстие из трех должно быть общим отверстием для впуска или выпуска, так что когда золотник находится в одном или другом из крайних положений, с центром соединено отверстие, находящееся на той же стороне. Проблема, имеющая место в случае использования шестиходового двухканавочного золотникового клапана состоит в том, что у первичных камер разное время заполнения и опорожнения, и поэтому объемы, с которыми приходится иметь дело в одной камере и другой камере, различны. Причиной этого является то, что время открывания и закрывания у разных камер не совпадает, так как камера, которая закрывается первой, скрывается последней, и в пределах этих временных рамок вторая камера должна открыться и закрыться, в результате чего рабочее время этой второй камеры оказывается намного короче. Есть два пути решения этой проблемы. Первое решение состоит в снабжении этих трехходовых золотниковых клапанов двойной канавкой, с тем чтобы обеспечить инвертирование действия золотникового клапана, то есть, отверстия, которые в первом случае открыты, сейчас оказываются закрытыми, и наоборот. Второй путь решения проблемы состоит в разделении золотникового клапана таким образом, что он становится шестиходовым, то есть, он теперь как бы дважды трехходовой, и направление действия одной трехходовой половины противоположно направлению действия другой. Этот второй путь решения требует наличия механизма, обеспечивающего движение одного золотника в одном направлении при одновременном движении другого золотника в противоположном направлении.

Этим оправдывается выбор двух трехходовых золотниковых клапанов, один из которых снабжен двухканавочным золотником, хотя об этом можно сказать больше. Предлагаемые изобретением клапаны представляют собой клапаны золотникового типа, снабженные радиальными отверстиями круглого сечения, которые служат для компенсации давления. Кроме того, клапаны снабжены двойным кожухом или наружным корпусом, который заключает в себе несколько секций, с выходом в которые выполнены вышеупомянутые отверстия, отделенных друг от друга посредством кольцеобразных разделительных элементов. Эти секции играют в предлагаемом изобретении важную роль, которая состоит не только в том, что они обеспечивают не только соединение с соответствующими отверстиями, но также и в том, что они обеспечивают прохождение воды от первичных камер, когда циркуляционные клапаны открываются, при этом вода из первичных камер имеет возможность циркулировать без прерывания своего кинетического цикла; это значит, что когда жидкость изолирована по причине закрытия клапанов по отношению к внешнему пространству, клапаны рециркуляции под действием кинетической энергии открываются, и вода циркулирует по замкнутому контуру, благодаря чему удается избегать гидравлических ударов и поддерживать движение водных масс до следующей операции.

Второе усовершенствование состоит в том, что перед выпуском рассола осуществляется понижение давления в первичных камерах, благодаря чему увеличивается срок службы клапанов рециркуляции, которые в результате этого работают в менее напряженном режиме. Это предварительное понижение давления выполняется через отверстия очень малого сечения, которые открываются перед открыванием выпускных отверстий.

Как хорошо известно, есть несколько средств приведения в действие золотниковых клапанов различного типа, гидравлических или механических, и задание их положения не представляет проблемы при наличии компьютерных управляющих систем, шаговых двигателей и тому подобного оборудования. В связи с этим третье усовершенствование состоит в создании очень простого механического приводного механизма на основе вала, вращающегося с постоянной угловой частотой, например, вала электрического двигателя, сопряженного с коробкой передач, с помощью которого обеспечивается остановка золотников в том или ином конечном положении, когда первичные камеры наполняются или опорожняются, и который, кроме этого, выполнен с возможностью на некоторое время останавливаться или снижать скорость в той точке своего хода, которая соответствует операции "предварительного повышения давления", описанной в патенте Испании ES 9800098, благодаря чему первичным камерам обеспечена возможность воспринимать повышенное давление от мембранного узла, при этом остальная часть хода выполняется насколько возможно быстро. Это достигается с помощью планетарного механизма с надлежащим образом подобранными диаметрами колес, при этом траектория, которую описывает любая точка сателлита, представляет собой эпициклоиду.

Внутри клапанов вода претерпевает резкие воздействия на направление ее движения, что делает поток довольно турбулентным, и степень этой турбулентности тем больше, чем больше скорость воды, а она тем больше, чем меньше размеры клапанов, а к уменьшению размеров клапанов прибегают из конструктивных соображений. Однако в условиях, когда устранены присутствовавшие в предшествующем уровне техники подвижные поршни, требуется, чтобы поток был как можно более ламинарным, что необходимо в целях недопущения того, чтобы разделительная поверхность между водными массами разной степени солености была слишком деформирована, что приводило бы к перемешиванию этих водных масс. Цель четвертого усовершенствования состоит в уменьшении турбулентности, и она достигается тем, что на выходах клапанов устанавливают средства поддержания ламинарности потока.

В свете вышеизложенного становятся очевидными, по сравнению с известным уровнем техники, следующие преимущества установки для обессоливания воды, изготовленной с вышеописанными четырьмя усовершенствованиями: 1. Как в установках по испанским патентным заявкам ES 9600294 и ES 9800098, так и в первоначальной концепции первичных камер с непрерывным кинетическим циклом, используется слишком много тройниковых соединений между трубами, клапанами и первичными камерами. Это ухудшает гидродинамические качества в системе. В данном же случае острота этой проблемы значительно уменьшается.

2. Использование для каждой операции отдельных клапанов обходится дороже и связано с большими трудностями в отношении синхронизации, чем использование одного единого шестиходового клапана. Это техническое решение поддается дальнейшему усовершенствованию при условии, что система снабжена двумя трехходовыми золотниковыми клапанами с двойным кожухом, то есть, двумя цилиндрическими корпусами, расположенными концентрически, при этом оба золотниковых клапана приводимы в действие одновременно. Это улучшает гидродинамические качества жидкости, а также обеспечивает более легкий доступ к отдельным деталям этого конструктивного узла, чем облегчается обслуживание и ремонт, учитывая то, что, в целях уменьшения размеров и из соображений эстетики и конструктивной функциональности, все клапаны сгруппированы весьма компактно. Следует помнить, что необходимо четырнадцать клапанов, из которых четыре являются клапанами с механическим приводом (в упрощенном виде они составляют два трехходовых узла), четыре представляют собой однонаправленные обратные клапаны, два представляют собой клапаны рециркуляции для каждой камеры (эти два клапана в данной системе являются ключевым элементом, обеспечивающим предотвращение замедления потока жидкости и непрерывность кинетического цикла), два служат для предварительного повышения давления и еще два служат для предварительного понижения давления.

3. Стоимость производственного исходного материала и трудозатраты существенно понижаются, доступ для замены элементов, ремонта или обслуживания улучшается, а кроме того, полный комплект рабочих клапанов установки для обессоливания воды по предлагаемому изобретению легко транспортируется, на месте потребуется только выполнить соединения системы труб и насосов.

4. Полное решение получила проблема ассимметрии в работе, которая вызывалась шестиходовым золотниковым клапаном, так как применение такого клапана, как описывалось выше, требует, чтобы первичные камеры имели неодинаковую продолжительность рабочего цикла, а следовательно, и неодинаковые объемы.

Для того, чтобы дополнить вышеприведенное описание, и для лучшего понимания признаков предлагаемого изобретения, ниже приведено подробное описание предпочтительного варианта его осуществления со ссылками на прилагаемые чертежи, которые являются неотъемлемой частью описания, при этом то, что представлено на чертежах, служит только для целей иллюстрации, но этим не ограничивается объем притязаний по предлагаемому изобретению.

На фиг. 1 схематично показана работа системы на определенной стадии рабочего цикла, изображена первичная камера на стадии, близкой к концу выполняемого ею процесса подачи воды, подлежащей обессоливанию, к мембранному узлу; эта первичная камера (верхняя на фиг. 1) почти заполнена рассолом (заштрихованная область) и разделена поршнем сферической формы. В то же время нижняя первичная камера была недавно опорожнена от содержимого, которое представляло собой рассол, и в данный момент заполнена новой водой. Как можно видеть, относящийся к этой первичной камере поршень сферической формы находится в U-образной части улавливающего механизма, открытый участок которого ориентирован направо для улавливания этого поршня. Видно также, что под действием движущейся водной массы открылся клапан, установленный в обходном участке, благодаря чему циркуляция воды не прекращается.

На фиг.2 та же система, которая показана на предыдущем чертеже, показана в состоянии, когда улавливающий механизм первой первичной камеры повернут на 180^o, в результате чего для шарообразного поршня обеспечена возможность следовать по своему курсу справа налево. Это рабочая стадия, на которой обе первичные камеры одновременно поставляют свое содержимое к мембранному узлу.

На фиг. 3 показана стадия рабочего цикла той же системы, на которой верхняя первичная камера до конца заполнена рассолом, шарообразный поршень находится в улавливающем механизме, и под действием потока рассола открыт клапан обходного участка, в то время как из нижней первичной камеры осуществляется подача сырой воды, подлежащей обессоливанию, к мембранному узлу, при этом начинает собираться отклоняемый мембранным узлом рассол.

На фиг.4 показана стадия рабочего цикла той же системы, на которой осуществляется обновление содержимого верхней первичной камеры, при этом рассол выводится вовне, в то время как нижняя первичная камера работает на подачу воды к мембранному узлу, при этом рассол накапливается справа от шарообразного поршня.

На фиг.5 - фиг.10 показана временная последовательность работы в случае другого варианта улавливания шарообразного поршня, это так называемый вариант с маскированием.

На фиг.11 - фиг.14 показана временная последовательность работы в случае еще одного варианта улавливания шарообразного поршня, это так называемый вариант с двойным поршнем.

На фиг.15 - фиг.18 система показана в поперечном разрезе на стадиях рабочего цикла, проиллюстрированных на фиг.1 - фиг.4 соответственно, при этом показаны изменения в системе, в которой не используется разделительный поршень.

На фиг.19 - фиг.21 показаны системы с одинаковой схемой, построенные на одном и том же принципе, и одинаково работающие, хотя это может и не показаться очевидным ввиду разного отображения на чертежах. Единственное различие состоит в том, что водная загрузка должна быть больше или меньше в зависимости от диаметра труб. Цель состоит в том, чтобы не допустить, чтобы первичная камера, которая образует замкнутый контур, имела один и тот же диаметр на всем протяжении этого контура, так что один участок контура может иметь один диаметр, а другой участок, обеспечивающий замыкание контура и снабженный обратным клапаном, может иметь диаметр другого размера; более того, без малейшего нарушения принципа работы системы первичная камера может быть выполнена с несколькими (более, чем двумя) участками разного диаметра.

На фиг.22 схематично показана установка для обессоливания воды по предлагаемому изобретению в сборе.

На фиг. 23 схематично показаны на виде спереди два трехходовых золотниковых клапана.

На фиг.24 те же два трехходовых золотниковых клапана схематично показаны на виде сверху.

На фиг.25 - фиг.31 иллюстрируется расположение клапанов и состояние потоков жидкостей на нескольких стадиях рабочего цикла установки для обессоливания воды.

На фиг.32 установка для обессоливания воды по предлагаемому изобретению показана на виде снизу.

На фиг.33 установка для обессоливания воды по предлагаемому изобретению показана на виде спереди.

На фиг.34 установка для обессоливания воды по предлагаемому изобретению показана на виде спереди в разрезе.

На фиг.35 установка для обессоливания воды по предлагаемому изобретению показана на виде сверху.

На фиг.36 система показана схематично, когда сателлит планетарного механизма находится на правом конце своего рабочего хода.

На фиг.37 система показана схематично, когда сателлит планетарного механизма находится в начале своего полезного рабочего хода.

На фиг.38 система показана схематично, когда сателлит планетарного механизма находится в той точке своей траектории, в которой первая первичная камера подвергается предварительному повышению давления.

На фиг.39 система показана схематично, когда сателлит планетарного механизма находится в той точке своей траектории, в которой вторая первичная камера подвергается предварительному понижению давления.

На фиг.40 система показана схематично, когда сателлит планетарного механизма находится в конце своего полезного рабочего хода.

На фиг.41 показана конструкция средства поддержания ламинарности потока, выполненного в виде листов, образующих решетчатую структуру.

На фиг. 42 показан другой вариант конструкции средства поддержания ламинарности потока, выполненного в виде концентрических трубок и радиально расположенных листов.

На фиг.43 показан еще один вариант конструкции средства поддержания ламинарности потока, выполненного в виде совокупности параллельных трубок.

На фиг.22 - фиг.43 рассол показан в виде заштрихованных областей, а сырая вода, подлежащая обессоливанию, - в виде областей без штриховки. Белыми стрелками показано низкое давление, а черными стрелками показано повышенное давление. Рециркуляционные и обратные клапаны показаны черным, когда они закрыты, и белым, когда они открыты.

Система по предлагаемому изобретению в варианте осуществления, иллюстрируемом на фиг.1 - фиг.4, включает две первичных камеры (1) и (1') замкнутого типа, каждая из которых снабжена шарообразным поршнем (2) и (2') соответственно, эти шарообразные поршни работают в качестве механического разделительного средства, отделяющего воду, подлежащую обессоливанию, от рассола. Детектирование положения шарообразных поршней (2) и (2') осуществляется с помощью чувствительных элементов (3) и (3') соответственно, которые обнаруживают приближение соответствующего шарообразного поршня к улавливающему механизму и чувствительных элементов (4) и (4') соответственно, которые обнаруживают нахождение соответствующего шарообразного поршня в улавливающем механизме. Решетки (5) и (5') служат для недопущения попадания соответствующего шарообразного поршня в обходной участок (6) или (6') соответственно.

Улавливающие механизмы (7) и (7') выполнены в форме буквы "U", при этом открытый конец каждого улавливающего механизма направлен влево или вправо. Эти улавливающие механизмы служат для улавливания шарообразных поршней (2) и (2') соответственно. Донная часть каждого из этих улавливающих механизмов снабжена небольшим обратным клапаном (8) и (8') соответственно, который открывается под действием небольшого давления.

Упомянутые первичные камеры (1) и (1') наполняются подлежащей обессоливанию водой (9) путем ее накачивания с помощью вспомогательного насоса (10) через обратные клапаны (11) и (11') при открытых клапанах (12) и (12').

Насос внутренней циркуляции (13) поставляет воду в первичные камеры (1) и (1') и к мембранному узлу (14) через обратные клапаны (15) и (15').

Насос (16) является магистральным насосом и представляет собой насос высокого давления, который осуществляет точно отрегулированную подачу на мембранный узел (14) водного потока, подлежащего фильтрации. Профильтрованный поток выводится из системы в виде воды (17), которая является конечным продуктом процесса.

Работа системы протекает следующим образом:, За начальное положение системы примем положение, изображенное на фиг.1, а именно, когда шарообразный поршень (2) в первичной камере (1) находится на конечном этапе своего рабочего хода перед самым моментом срабатывания чувствительного элемента (3), обнаруживающего приближение шарообразного поршня к улавливающему механизму, при этом за этим шарообразным поршнем задержанный рассол отводится от мембранного узла (14) через обратную трубу (18), проходит через открытый впускной клапан (19), следует через впускную трубу (20), поступает в первичную камеру, которую заполняет (заштрихованная область), вытесняя оставшуюся в этой первичной камере воду, подлежащую обессоливанию (незаштрихованная область), влево от шарообразного поршня (2); эта вода под действием всасывания от насоса внутренней циркуляции (13) покидает первичную камеру через выпускную трубу (21), проходит к обратному клапану (15) и под действием всасывания от насоса внутренней циркуляции (13) проходит через выполненную с возможностью работы под повышенным давлением трубу (22), а затем через общую трубу (23) и входящую в состав мембранного узла трубку (24) поступает в мембранный узел. Эта вода не проходит через мембрану, так как она циркулирует по замкнутому контуру, и ее назначение состоит в том, чтобы отводить соли из воды, остающейся в мембранном узле, что полностью зависит от насоса высокого давления (16). Если давление в насосе высокого давления (16) не превышает давление просачивания, то в мембранном узле не возникает какой-либо остаточной солености, и функция насоса внутренней циркуляции (13) будет ограничиваться простой циркуляцией воды по замкнутому контуру между мембранным узлом и первичными камерами.

Как можно видеть, улавливающий механизм (7), предназначенный для улавливания шарообразного поршня (2), не находится в состоянии готовности к улавливанию, так как он направлен в противоположную сторону, а именно, влево, в то время как шарообразный поршень приближается справа.

Что же касается первичной камеры (1'), которая на фиг.1 показана внизу, то она только что была наполнена новой водой, подлежащей обессоливанию, и шарообразный поршень только что вошел в улавливающий механизм (7') справа, при этом чувствительный элемент (4'), обнаруживший нахождение шарообразного поршня (2') в улавливающем механизме, выдал сигнал на закрытие выпускного клапана (12'), в результате закрытия которого прекратилось поступление воды, подаваемой с помощью вспомогательного насоса (10) через трубу (28'), обратный клапан (11') и впускную трубу (20'). Ввиду того, что вода в этой первичной камере циркулирует по часовой стрелке, после резкого закрытия выпускного клапана (12') вода внутри этой первичной камеры будет продолжать какое-то время циркулировать в том же направлении, и под напором водной массы, обладающей запасом кинетической энергии, поток воды будет ответвляться в обходной участок (6') и откроет шунтирующий клапан (26'), в это время напорный клапан (27') открывается, и в первичной камере (1') создается повышенное давление, подаваемое от насоса высокого давления (16) через выполненную с возможностью работы под повышенным давлением трубу (28'), то есть, до сих пор это было атмосферное давление, а теперь это давление, присутствующее в первичной камере (1).

На фиг. 2 показана следующая стадия работы системы по рассматриваемому варианту предлагаемого изобретения. Шарообразный поршень (2) в первичной камере (1) миновал чувствительный элемент (3), обнаруживающий приближение шарообразного поршня к улавливающему механизму, и этот чувствительный элемент подал на улавливающий механизм (7') команду на разворот на 180^o, в то же время впускной клапан (19'), по которому поступает рассол, открывается, как показано на фиг.2. Улавливающие механизмы (7) и (7') снабжены небольшими обратными клапанами (8) и (8') соответственно, которые расположены на стороне, противоположной входу, и которые открываются по тому же принципу, что и шунтирующие клапаны (26) и (26'), то есть, под действием напора, обусловленного запасенной в водной массе кинетической энергией, при этом упомянутый напор поступает со стороны, противоположной точкам входа шарообразных поршней (2) и (2'), а именно, сзади, в результате чего шарообразный поршень выходит из улавливающего механизма (7') и занимает положение, в котором он повергается напору со стороны рассола, который поступает от мембранного узла (14) под действием насоса внутренней циркуляции (13) через обратную трубу (18') и впускной клапан (19'), который только что открылся.

Это важная стадия в работе системы, так как обе первичные камеры работают параллельно, их функции перекрываются - в течение некоторого периода времени из них обеих осуществляется подача их содержимого в мембранный узел, этот период времени заканчивается при вхождении шарового поршня (2) в улавливающий механизм (7), когда только первичная камера (1') остается рабочей. Этот период одновременной работы обеих первичных камер необходим в целях недопущения резкой смены рабочей первичной камеры, благодаря чему удается избежать резкой смены давления, действующего на мембрану.

На фиг. 3 и фиг.4 показана следующая стадия работы системы по рассматриваемому варианту осуществления предлагаемого изобретения. Как можно видеть на фиг. 3, шарообразный поршень (2) достиг улавливающего механизма (7), при этом первичная камера (1) заполнена рассолом (заштрихованная область). В это время, как и в случае первичной камеры (1'), которая заполнена водой, подлежащей обессоливанию, под действием напора, обусловленного наличием кинетической энергии массы рассола, движущейся, против часовой стрелки, открывается шунтирующий клапан (26) на обходном участке (6), и для этой массы жидкости будет обеспечено безостановочное движение в течение времени, достаточного для воздействия на разгрузочный клапан (12), который до этого был закрыт (как показано на фиг.3), а сейчас открывается (как показано на фиг.4), после чего рассол выходит через трубу (29). Теперь улавливающий механизм (7'), как показано на фиг.4, в целях обеспечения отпускания шарообразного поршня направлен влево.

Как можно видеть, это единственная операция, при которой осуществляется одновременная подача из обеих первичных камер (1) и (1') их содержимого в мембранный узел и прием ими задержанного мембранным узлом рассола на противоположной стороне шарообразных поршней (2) и (2') соответственно. Важной особенностью работы рассматриваемой системы является то, что движение воды в ней является практически непрерывным, при этом некоторая пауза возникает только при смене состояния клапанов, которая может быть сделана настолько быстрой, насколько это необходимо, при этом вода в первичной камере продолжает циркулировать. Поэтому силами инерции, возникающими при ускорении и замедлении водных масс внутри первичных камер, можно пренебречь.

После приведенного выше описания одного из вариантов осуществления предлагаемого изобретения среднему специалисту соответствующего профиля должно быть ясно, что в рассмотренный вариант могут быть внесены изменения, в том числе с заменой элементов, не влияющие на принцип работы системы, а только делающие ее более приспособленной к конкретным требованиям, и долженствующие считаться включенными в объем притязаний настоящей патентной заявки.

Таким образом, когда объем воды, подлежащей обработке, очень велик, в целях недопущения того, чтобы водные массы претерпевали возмущения, возникающие из-за обходных участков (6) и (6'), целесообразно использовать так называемую стратегию маскирования поршня. На фиг.5 - фиг.10 проиллюстрирована временная последовательность осуществления операций улавливания и высвобождения шарообразного поршня. Для малогабаритного оборудования и/или для недорогостоящих установок лучшим техническим решением представляется использование улавливаемых с помощью внешних средств двойных поршней, как это показано на фиг.11 - фиг.14, где иллюстрируется временная последовательность осуществления операций улавливания и высвобождения такого поршня. Эта временная последовательность не описывается здесь подробно, так как эти чертежи представляются понятными для среднего специалиста соответствующего профиля сами по себе.

Особенно интересным техническим решением представляется отказ от поршня как механического средства разделения водных масс с различной степенью солености, который может быть заменен простой разделительной плоскостью между водными массами, при этом наличие механических элементов также заменяется на особые условия протекания процесса, в частности, требуется, чтобы поток был ламинарным, и чтобы соблюдались определенные ограничения, такие как определенная степень перемешивания в разделительной плоскости. Это делается в целях упрощения конструкции и увеличения скорости течения жидкости, что может быть необходимо в системах с высокой степенью надежности, устанавливаемых в местах, где выполнение специальных работ по обслуживанию системы невозможно, и где желательно уменьшить размеры первичных камер в еще большей степени. Такая система показана на фиг.15 - фиг.18, на которых иллюстрируется вариант, в котором первичные камеры выполнены тороидальными (хотя, как и в варианте, рассмотренном выше, первичные камеры могут иметь и другую форму, в частности, иметь прямые и искривленные участки), что выбрано в целях создания лучших условий для недопущения турбулентности потока, когда отсутствуют шарообразный поршень и детектирующие его положение чувствительные элементы, но вместо этого установлены расходомеры (30), (30') и (31), которые управляют сменой циклов в первичных камерах. В целях недопущения временного смещения в плоскости, разделяющей водные массы, по причине смены цикла, расходомеры (30), (30') и (31) синхронизированы, хотя представляется возможным также использовать для этой цели датчики солености, датчики проводимости и т.д., которые должны быть размещены в подходящих местах, или же можно просто использовать синхронизирующий таймер.

В предлагаемом изобретении использованы клапаны, закрытие которых происходит очень быстро, так как чем короче время срабатывания каждого клапана и последовательного срабатывания всех клапанов, тем лучше, так как при этом обеспечивается максимальное использование скорости и кинетической энергии жидкости. Кроме того, время остановки вспомогательного насоса (10) может достичь нуля. Этот неактивный период или время остановки вспомогательного насоса (10), с помощью которого осуществляется заполнение первичных камер, появляется в результате промежуточного состояния в последовательности операций, о котором подробно говорилось выше, и относится к стадии, на которой обе первичные камеры находятся под повышенным давлением, и их содержимое подается в мембранный узел.

Еще одно вытекающее из этого важное преимущество состоит в том, что, поскольку время срабатывания клапанов может быть сделано настолько коротким, насколько это необходимо, подобно тому, как это имеет место в двигателях внутреннего сгорания, последовательность их срабатывания можно задавать с помощью кулачкового механизма или просто путем объединения их в группы, создавая нечто аналогичное многоходовым клапанам. В случае первичных камер с высокой скоростью работы испытания, проведенные на модели, показали, что