ФИЛЬТР ДЛЯ ОЧИСТКИ ЖИДКОСТИ Российский патент 1997 года по МПК C02F1/18 B01D63/08 

Изобретение относится к устройствам, предназначенным для процессов разделения с помощью полупроницаемых мембран, и может быть использовано при производстве автономных аппаратов для очистки воды и других жидкостей в бытовых условиях.

Известно устройство для очистки воды, содержащее корпус с заливной горловиной, закрытой крышкой. Фильтрующий блок посажен на выходной патрубок корпуса. Очистка воды в известном устройстве осуществляется самотеком под действием столба воды, залитой в корпус. Очищенная вода накапливается в кувшине [1]
Недостатком известного устройства является неудобство эксплуатации, относительно большие габариты, очищенная вода длительное время находится в контакте с окружающей средой, что вызывает ее окисление и другие нежелательные воздействия среды, снижающие качество очищенной воды.

Из известных наиболее близким по технической сущности к заявляемому устройству является фильтр для очистки жидкости, содержащий корпус с заливной горловиной, в контакте с которой съемно установлена крышка с отверстием, средство создания давления воздуха на очищаемую жидкость, фильтрующий блок, размещенный во внутреннем объеме корпуса поверх выполненного в нижней части сливного отверстия.

В крышке выполнено отверстие соединяющее внутренний объем корпуса с внешней воздушной средой, когда крышка закрывает заливную горловину. Устройство снабжено средством, которое позволяет вручную, путем временного запирания рукой отверстия в крышке, кратковременно повысить давление за счет уменьшения внутреннего объема корпуса. Повышение давления во внутреннем объеме необходимо для инициирования смачивания жидкостью фильтрующего блока.

Это вызвано тем, что фильтрующий блок выполнен из гранулированного активированного угля и полиэтилена, нагретых до спекания с образованием блока с порами величиной около 20 мкм. Поэтому для начального преодоления поверхностного натяжения жидкости и смачивания блока необходимо избыточное давление, которое и создают сжиманием корпуса.

После смачивания блока жидкость проходит через него под действием сил гравитации.

Очищенная жидкость накапливается в кувшине, в сборе с которым корпус с фильтрующим блоком образуют единое устройство [2]
Недостатком известного устройства является следующее.

Для повышения степени очистки жидкости от механических и бактериальных примесей необходимо уменьшение проходного сечения пор фильтрующего материала, что ведет к резкому повышению сопротивления прохождению жидкости через фильтрующий блок. Увеличение же площади и объема сорбента приводит к увеличению габаритов всего устройства.

Поэтому у известного устройства низкая степень очистки, низкая производительность, малый ресурс работы.

Известное устройство неудобно в эксплуатации. Так, для слива очищенной жидкости необходимо извлечь из кувшина корпус с фильтрующим блоком и поставить его в вертикальном положении на чистую поверхность или удерживать его в руке. При этом возможно попадание на чистую зону фильтрующего блока различных загрязнений, которые затем будут смыты в очищенную жидкость.

В известном устройстве невозможно остановить процесс очистки для получения, например, порции очищенной жидкости.

Конструктивное решение известного устройства таково, что из суммарного внутреннего объема кувшина и корпуса во всех случаях не используется объем, равный внутреннему объему корпуса. Если корпус заполнен исходной жидкостью, в кувшине должно быть место для размещения ее после очистки. Или, если кувшин заполнен, внутренний объем корпуса должен оставаться пустым. То есть, объем известного устройства использован неэффективно, следствием чего является неоправданное увеличение габаритов.

Недостатком известного устройства является также длительный контакт очищенной жидкости с окружающей средой, вызванный низкой производительностью фильтрующего блока.

Задачей, на решение которой направлено изобретение является повышение удобства эксплуатации, повышение производительности, уменьшение времени воздействия окружающей среды на очищенную жидкость, повышение компактности изделия.

Указанная задача решается тем, что в фильтре для очистки жидкости, содержащем корпус с заливной горловиной, в контакте с которой съемно установлена крышка с отверстием, средство создания давления воздуха на очищаемую жидкость, фильтрующий блок, размещенный во внутреннем объеме корпуса, согласно изобретению, средство создания давления воздуха на очищаемую жидкость выполнено в виде сосуда из эластичного материала, закрепленного герметично в отверстии крышки, при этом сосуд снабжен впускным и нагнетательным обратными клапанами, посредством которых рабочая полость сосуда сообщена соответственно с внешней воздушной средой и с внутренним объемом корпуса, фильтрующий блок выполнен в виде пакета разделенных дренажными пластинами пар полупроницаемых мембран, скрепленных между собой по периметру и собранных на коллекторной трубке, связанной с внешней средой через установленный в стенке корпуса отводящий патрубок, причем в верхней зоне корпуса через его стенку выполнен канал, нормально закрытый запорным органом, связанным с подпружиненным штоком, который выведен через канал за пределы корпуса.

Причем крышка выполнена в виде гайки с внутренней кольцевой проточкой и стакана с отбортовкой в верхней части, при этом отбортовка стакана размещена в кольцевой проточке с образованием замкового соединения.

При этом отводящий патрубок заполнен сорбентом.

Сопоставительный анализ заявляемого технического решения с прототипом показывает, что заявляемый фильтр отличается от известного тем, что средство создания давления воздуха на очищаемую жидкость выполнено в виде сосуда из эластичного материала, закрепленного герметично в отверстии крышки, при этом сосуд снабжен впускным и нагнетательным обратными клапанами, посредством которых рабочая полость сосуда сообщена соответственно с внешней воздушной средой и с внутренним объемом корпуса, фильтрующий блок выполнен в виде пакета разделенных дренажными пластинами пар полупроницаемых мембран, скрепленных между собой по периметру и собранных на коллекторной трубке, связанной с внешней средой через установленный в стенке корпуса отводящий патрубок, причем в верхней зоне корпуса через его стенку выполнен канал, нормально закрытый запорным органом, связанным с подпружиненным штоком, который выведен через канал за пределы корпуса.

Причем крышка выполнена в виде гайки с внутренней кольцевой проточкой и стакана с отбортовкой в верхней части, при этом отбортовка стакана размещена в кольцевой проточке с образованием замкового соединения.

При этом отводящий патрубок заполнен сорбентом.

Конструктивное решение средства создания давления воздуха на очищаемую жидкость, фильтрующего блока, выходного патрубка и канала с запорным органом, расположение и их взаимосвязь позволяют производить наполнение корпуса исходной жидкостью без извлечения фильтрующего блока, повысить производительность, снизить вероятность загрязнения очищенной жидкости, практически мгновенно остановить процесс очистки, тем самым обеспечить порционную подачу очищенной жидкости, повысить удобство эксплуатации.

На фиг. 1 показано поперечное сечение предлагаемого фильтра для очистки жидкости; на фиг. 2 средство для создания давления воздуха на очищаемую жидкость (поперечное сечение); на фиг. 3 поперечное сечение трех фильтрующих элементов.

Предлагаемый фильтр (фиг. 1) содержит корпус 1, у которого выполнена заливная горловина 2. Заливная горловина 2 закрыта крышкой; крышка (фиг. 2) выполнена в виде гайки 3, накручиваемой на горловину 2, в которой изготовлена проточка 4 и стакан 5 с отбортовкой 6 в верхней части. Отбортовка 6 стакана 5 за счет упругой деформации материала размещена в кольцевой проточке 4 гайки 3 с образованием между гайкой и стаканом замкового соединения. Снизу отбортовки 6 по кромке горловины 2 размещена уплотняющая прокладка 7.

В дне стакана 5 выполнено отверстие, в котором тугой герметичной посадкой закреплено средство для создания давления воздуха на очищаемую жидкость (фиг. 1 2), выполненное в виде гофрированного сосуда 8 из эластичного материала, в частном случае, в форме соединенных между собой нескольких торообразных элементов.

В торцевых частях сосуда 8 установлены впускной 9 и нагнетательный 10 обратные клапаны.

Впускной клапан 9 установлен с возможностью поступления воздуха из внешней среды в полость сосуда 8, а нагнетательный клапан 10 из полости сосуда 8 во внутренний объем корпуса 1.

В стенке корпуса 1 установлен отводящий патрубок 11. Верхней торцевой частью отводящий патрубок 11 проходит через стенку корпуса 1 и заканчивается желобком 12 для слива прошедшей через отводящий патрубок очищенной жидкости.

Нижняя торцевая часть отводящего патрубка 11 связана с коллекторной трубкой 13 фильтрующего блока 14.

Фильтрующий блок 14 выполнен (фиг. 3) из фильтрующих элементов 15, набранных на коллекторной трубке 13. Каждый фильтрующий элемент 15 собран на дренажной пластине 16, например, из стеклоткани, на верхней и нижней поверхностях которой размещены полупроницаемые мембраны 17. Мембраны 17 и дренажные пластины скреплены между собой по периметру.

В верхней зоне корпуса 1 (фиг. 1 2) выполнен канал 18, сообщающий внутренний объем корпуса 1 с внешней средой. Канал 18 нормально закрыт запорным органом 19 в виде, например, резинового клапана, связанного со штоком 20. Поджим клапана 19 через шток 20 осуществлен элементом 21 из упругодеформируемого материала.

Желобок 12 сверху закрыт панелью 22, и образует при этом продолжение отводящего патрубка 11 за пределы корпуса 1.

Нижнее отверстие корпуса 1 закрыто с помощью уплотнения 23 дном-крышкой 24.

Отводящий патрубок заполняет сорбентом для образования двухступенчатой очистки.

Предлагаемый фильтр для очистки жидкости работает следующим образом.

Перед началом работы через заливную горловину 2 внутренний объем корпуса 1 наполняют исходной жидкостью. Затем, поджимая гайкой 3 отбортовку 6 и уплотнительную прокладку 7 к заливной горловине 2, герметизируют корпус 1.

Для получения очищенной жидкости нажимают на сосуд 8. Избыточное давление воздуха открывает нагнетательный клапан 10. Воздух проходит в объем корпуса 1 и создает некоторое давление на поверхность жидкости. При разжатии под действием упругих сил стенок сосуда 8 нагнетательный клапан 10 автоматически закрывается, а впускной клапан 9 открывается. Воздух из внешней среды наполняет полость сосуда 8. При повторном приложении сжимающего усилия на сосуд 8 процесс повторяется. Впускной клапан 9 закрывается, нагнетательный 10 открывается, пропуская воздух во внутренний объем корпуса 1.

В результате этого во внутреннем объеме создают давление, достаточное для прохождения исходной жидкости через фильтрующий блок 14 и подъема очищенной жидкости по отводящему патрубку 11 до желобка 12, по которому жидкость стекает в подставленную емкость.

Для останова очистки нажимают на шток 20, воздействуют на запорный орган 19 открывая канал 18 для сброса давления. Процесс очистки прекращается.

Импульсный сброс давления создает обратный толчок жидкости в отводящем патрубке 11, осушая желобок 12 и предотвращая тем самым образование капель на кромке желобка 12.

Положительный эффект от использования изобретения заключается в следующем.

Решение отдельных узлов и их взаимодействие обеспечивают повышение удобства пользования устройством.

Сокращено время контакта очищенной жидкости с окружающей средой. Исключена опасность внесения загрязнений в очищенную жидкость. Возможно загрязнение крышки при извлечении ее для заливки не опасно, так как крышка находится в зоне исходной жидкости.

Обеспечена возможность порционной выдачи и практически мгновенный останов истечения очищенной жидкости.

Повышена компактность изделия, поскольку оно не имеет неиспользуемых в процессе очистки зон.

Развитая поверхность фильтрующих элементов и дополнительное давление позволяют увеличить производительность устройства. Двухступенчатая очистка повышает качество и степень очистки жидкости.

Использование: очистка жидкостей фильтрованием. Сущность изобретения: фильтр содержит корпус, в верхней части которого выполнен канал с запорным органом для сброса давления, крышку, фильтрующий блок и средство для создания давления на очищаемую жидкость, выполненное в виде сосуда из эластичного материала, при этом сосуд снабжен впускным и нагнетательным обратными клапанами, фильтрующий блок выполнен в виде пакета фильтрующих элементов, собранных на коллекторной трубке, связанной с внешней средой через установленный в стенке корпуса отводящий патрубок. 2 з.п. ф-лы, 3 ил.

1. Фильтр для очистки жидкости, содержащий корпус с заливной горловиной, в контакте с которой съемно установлена крышка с отверстием, средство создания давления воздуха на очищаемую жидкость, фильтрующий блок, размещенный во внутреннем объеме корпуса, отличающийся тем, что средство создания давления воздуха на очищаемую жидкость выполнено в виде сосуда из эластичного материала, закрепленного герметично в отверстии крышки, при этом сосуд снабжен впускным и нагнетательным обратными клапанами, посредством которых рабочая полость сосуда сообщена соответственно с внешней воздушной средой и с внутренним объемом корпуса, фильтрующий блок выполнен в виде пакета разделенных дренажными пластинами пар полупроницаемых мембран, скрепленных между собой по периметру и собранных на коллекторной трубке, связанной с внешней средой через установленный в стенке корпуса отводящий патрубок, причем в верхней зоне корпуса через его стенку выполнен канал, нормально закрытый запорным органом, связанным с подпружиненным штоком, который выведен через канал за пределы корпуса. 2. Фильтр по п.1, отличающийся тем, что крышка выполнена в виде гайки с внутренней кольцевой проточкой и стакана с отбортовкой в верхней части, при этом отбортовка стакана размещена в кольцевой проточке с образованием замкового соединения. 3. Фильтр по п.1, отличающийся тем, что отводящий патрубок заполнен сорбентом.