ВОДООЧИСТИТЕЛЬ Российский патент 1998 года по МПК C02F1/18 B01D24/12 

Изобретение относится к устройствам для доочистки питьевой воды из источника централизованного водоснабжения или из подземного источника преимущественно в бытовых условиях, когда требуется иметь запас очищенной воды, например, по причине частых сбоев в подаче воды из водопровода.

Известно устройство традиционной конструкции, используемое для очистки кратковременного хранения воды в быту, состоящее из емкости, выполненной в виде кувшина, установленной на ней воронки с прикрепленной гильзой, заполненной фильтрующим материалом и/или сорбентом, закрытой сверху щелевым фильтрующим элементом [1].

Водоочистители аналогичной конструкции из-за выполнения емкости для воды в виде кувшина имеют ограниченный объем порции очищенной воды (обычно 1,5-2 л) и недостаточный при регулярном использовании в течение более 1 месяца ресурс, так как загрузка размещена в корпусе компактного и имеющего ограниченную площадь фильтрования сменного патрона.

Известен малогабаритный безнапорный фильтр для очистки воды, содержащий емкость с воронкой и горловиной, фильтрующий материал, загруженный в емкость, и устройство для слива очищенной воды. При этом емкость выполнена в виде прямоугольной полки из пустотелых панелей, соединенных между собой шиповым соединением; горизонтальные панели имеют перегородки для создания извилистого хода очищаемой воды [2].

Недостатками такого фильтра являются наличие механических соединений между элементами емкости, которые требуют герметизации; высокие материалоемкость и габариты конструкции из-за выполнения ее из пустотелых панелей. Низкое сечение ходов для воды и накопление воздуха в загрузке увеличивают гидравлическое сопротивление току воды, и в результате этого снижается ресурс фильтра. Данная конструкция также не позволяет удобно загружать и выгружать фильтрующий материал. Конструкции фильтра не позволяет пользоваться им в качестве переносного водоочистителя.

Известно устройство для очистки воды, выбранное в качестве прототипа, содержащее устройство для подачи исходной воды, цилиндрическую емкость с коническим днищем, в котором размещен дренаж, соединенный с устройством для слива очищенной воды, и загруженный в емкость в качестве сорбента гранулированный карбонатный минерал. Устройство для подачи исходной воды состоит из напорного трубопровода и регулируемого клапана, связанного с регулятором уровня воды в устройстве. Внутри емкости расположен эрлифт с расположенным в его верхней части перфорированной тарелки со слоем гранулированного карбонатного минерала. Устройство для слива очищенной воды состоит из трубопровода и фильтра с активированным посеребренным углем [3].

Недостатками данного устройства для очистки воды являются низкая поверхность фильтрования у дренажа и наличие в составе устройства для слива очищенной воды дополнительного фильтра, что увеличивает время слива очищенной воды до неприемлемых значений; при выполнении дренажа с крупными порами, а фильтра - с крупнозернистым активированным углем снижается качество очистки воды и может наблюдаться вынос из емкости мелких фракций фильтрующего материала. Для надежного обеззараживания воды, особенно при длительном хранении очищенной воды, указанное техническое решение является малоэффективным. Кроме того, данное устройство имеет большие габариты, что затрудняет использование его в качестве переносного водоочистителя.

Задачей изобретения является создание переносного безнапорного водоочистителя с повышенным ресурсом за счет увеличения поверхности дренажа; при этом водоочиститель должен быть удобным в эксплуатации и обеспечивать в одной емкости очистку воды и возможность длительного хранения очищенной воды без ее вторичного загрязнения.

Задача решается за счет того, что в известном водоочистителе, содержащем емкость с углублением в днище, в котором размещен дренаж, соединенный с устройством для слива очищенной воды, загруженный в емкость фильтрующий материал, согласно изобретению углубление в днище выполнено в виде удлиненного в горизонтальном направлении углубления, дренаж выполнен из соединенных между собой трубчатых элементов с длиной, соответствующей длине углубления и размещен в углублении, причем емкость выполнена с горловиной и снабжена крышкой. Емкость имеет минимум два углубления, в которых размещен дренаж, и в горизонтальном сечении выполнена преимущественно прямоугольной, а фильтрующий материал, размещенный выше уровня днища, секционирован минимум одной сотовидной решеткой, размещенной горизонтально, складывающейся в плоскости решетки и состоящей из двух групп взаимно параллельных тонкостенных пластин с прорезями для взаимного соединения, причем форма и размеры пластин позволяют поместить решетку в сложенном состоянии через горловину в емкость и там развернуть.

Целесообразно в горловине емкости, выполненной круглого сечения, установить предварительный фильтр, имеющий цилиндрический корпус и нижнюю съемную часть, выполненную в виде конуса с вершиной вверх, на который помещен волокнистый фильтрующий материал.

В емкость помещен бактерицидный компонент, например, в составе фильтрующего материала.

Выполнение углублений удлиненными в горизонтальном направлении и преимущественно клиновидными, вдоль которых размещен трубчатый дренаж, а также выполнение углублений и размещение трубчатых элементов на всю длину вдоль длинной стороны емкости позволяет увеличить поверхность дренажа примерно на 2 порядка по сравнению с известным водоочистителем, пользоваться водоочистителем без источника напора исходной воды и без ухудшения качества очищенной воды при удобном времени слива и увеличить ресурс. Увеличение количества углублений в днище емкости позволяет увеличить полезный объем емкости без увеличения ее высоты, а также в кратное число раз увеличить поверхность дренажа.

Выполнение емкости в сечении преимущественно прямоугольной и секционирование размещенного выше уровня днища фильтрующего материала сотовидной решеткой ограничивает перемещение фильтрующего материала по его поверхности при транспортировке водоочистителя и заливе очищаемой воды и тем самым повышает качество очистки воды, ресурс загрузки и т.п.

Применение предварительного фильтра с легкосменяемой волокнистой загрузкой, выполняющей также функцию рассекателя струи воды и ограничителя его расхода, позволяет увеличить ресурс фильтрующего материала емкости и снизить размывание его поверхности.

На чертеже изображен предлагаемый водоочиститель - вид сбоку.

Водоочиститель состоит из емкости 1 со сплошной верхней частью, с ручкой для переноски водоочистителя 2, на который закреплен кронштейн 3 для подвешивания водоочистителя на стене, с горловиной 4, навинчивающейся на нее крышкой 5. Внутрь емкости 1 загружен фильтрующий материал 6, секционированный сотовидной решеткой 7. В горловине 4 размещен предварительный фильтр, состоящий из корпуса 8 в виде цилиндра с упорами в верхней и нижней части и выполненной в виде конуса с вершиной вверх съемной части 9, помещенной в корпус 8, на который помещен волокнистый фильтрующий материал 10. Упоры предназначены для исключения проваливания корпуса предварительного фильтра 8 в горловину 4 и съемного конуса 9 из корпуса 8.

В днище емкости 1 имеются два клиновидных углублений 11 с размещенными в них трубчатыми дренажами 12, гидравлически соединенными трубкой 13 между собой и с гибкой прозрачной трубкой 14 для слива очищенной воды.

Свободный конец гибкой прозрачной трубки 14 закреплен в крышке емкости 5 с возможностью свободного проворачивания последней: это позволяет исключить самопроизвольное освобождение трубки 14 при хранении воды с последующим нежелательным опорожнением емкости 1, а также исключить утерю крышки 5.

Устройство работает следующим образом.

Для залива очищаемой воды выворачивается крышка 5 с горловины 4, крышка 5 закрепляется на верхней поверхности емкости 1, и очищаемая вода через горловину 4 емкости 1 и предварительный фильтр с волокнистым фильтрующим материалом 10 заливается в емкость 1, где хранится до использования как в слое фильтрующего материала 6, так и над ним. При заливе воды удобно пользоваться воронкой (не показана), а уровень воды в емкости 1 контролировать по гибкой прозрачной трубке 14.

Для слива очищенной воды выворачивается крышка 5 из горловины 4, свободный конец трубки 14 помещается в приемную емкость (не показана), и вода через дренажи 12 по трубкам 13 и 14 сливается для последующего использования, например, для приготовления пищи.

Для удобства пользования водоочиститель может быть подвешен на кухне на стене, желательно около раковины, при помощи кронштейна 3 на высоте 120-140 см от уровня пола, что позволяет удобно наливать и сливать воду из водоочистителя. На верхнюю поверхность емкости могут быть помещены кухонные или иные аналогичные принадлежности.

Для обеспечения автоматического залива воды в емкость она может быть снабжена клапаном-регулятором уровня, который соединен с водопроводом. Конструкции клапанов-регуляторов уровня хорошо известны специалистам и широко используются в конструкциях смывных бачков унитазов.

По мере необходимости при снижении скорости протекания очищаемой воды через предварительный фильтр фильтрующая загрузка 10 этого фильтра должна быт заменена на свежую: извлекается съемный конус 9 предварительного фильтра из цилиндрического корпуса 8, удаляется загрязненная загрузка волокнистого фильтрующего материала 10, на конус 9 помещается слой свежей загрузки 10 и конус 9 с загрузкой 10 помещается обратно в цилиндрический корпус 8, который обратно устанавливают в горловину 4.

По мере необходимости при снижении скорости слива очищенной воды из водоочистителя дренажи 12 могут быть продуты воздухом, например, с использованием велосипедного насоса. Для этого к свободному концу трубки 14 подсоединяется трубка от велосипедного насоса, продувается воздух в течение 5-10 мин и, если этого недостаточно для увеличения скорости истечения воды, то заменяется загрузка 6 емкости 1. Для этого извлекается из горловины предварительный фильтр, дренируется вода из емкости 1, переворачивается емкость 1 и удаляется загрузка 6 емкости 1; после этого емкость 1 переворачивается обратно в исходное положение, загружается свежий фильтрующий материал 6.

Материал загрузки 6 подбирают в зависимости от характера и степени загрязнения воды, а также требований к очищенной воде. Для предотвращения микробиологического загрязнения воды и обеззараживания воды в загрузку 6 введены бактерицидные добавки, например, использована загрузка импрегнированного серебром активированного угля.

Конусообразную часть предварительного фильтра 9 целесообразно для увеличения ресурса предварительного фильтра выполнить дырчатой или сетчатой. В качестве волокнистого фильтрующего материала 10 могут быть использованы медицинская вата и т.п. материалы, допущенные к контакту с питьевой водой.

В зависимости от загрязненности воды объем загрузки 6 в емкости 1 составляет 1-80%, предпочтительно 5-40%, полного объема емкости 1. Размер зерен гранулированного фильтрующего материала 6 - не менее 0,5-1,0 мм и не более 3-5 мм. Размер отверстий (пор) в дренаже 12 не должен превышать 0,1-0,2 мм. Внутренний диаметр горловины должен быть не менее 50-60 мм.

При изготовлении емкости водоочистителя с удобной ручкой из легких материалов, преимущественно из пластмассы, а также габаритными размерами 250х250х250 мм и объемом около 10 л водоочиститель может использоваться в качестве переносного.

Испытания данного водоочистителя полезным объемом 8 л показали, что очищенная вода может быть полностью слита примерно за 10 мин, что устраивает большинство потребителей. При этом при использовании активированного угля с высоким содержанием мелочи выноса последнего из загрузки даже в начальный момент времени не происходило. При длительных перерывах в эксплуатации водоочистителя высыхания загрузки не происходило, постороннего запаха и привкуса в очищенной воде не появлялось.

К преимуществам установки следует также отнести простоту и удобство заполнения емкости водой как при наличии системы централизованного водоснабжения, так и при ее отсутствии; а при наличии водопровода не имеют значения форма и присоединительные размеры водопроводной арматуры. Также удобны контроль уровня заполнения емкости и слив очищенной воды потребителем.

Благодаря удобному размещению фильтрующего материала предварительного фильтра имеется возможность быстрой и легкой замены этого сменного материала, а также увеличивается ресурс загрузки емкости. Отсутствие необходимости в патроне заводского изготовления для сменной загрузки, возможность использования местных фильтрующий материалов позволяют упростить и удешевить обслуживание водоочистителя и увеличить его ресурс.

Анализ предложенного устройства показывает, что оно удовлетворяет критерию новизны, так как в известных технических решениях не обнаружена совокупность существенных признаков, идентичная вышеуказанной.

Устройство соответствует критерию промышленной применимости, что подтверждается примером его осуществления.

Анализ предложенного устройства показывает также, что выполнение емкости преимущественно прямоугольного сечения, ее днища с удлиненными, преимущественно клиновидными, углублениями, в которых расположены трубчатые дренажи, позволяет производить слив очищенной воды за удобное для пользователя время, совокупность всех существенных признаков позволяет не только очищать воду, но и длительно хранить ее, повысить удобство эксплуатации и обслуживания водоочистителя, что явным образом не следует для специалиста из известного уровня техники.

Таким образом, предложенное техническое решение соответствует критериям, необходимым для его признания изобретением.

Список литературы.

1. Патент России N 1801024, кл. B 01 D 24/10, C 02 F 1/18; Заявл. 30.04.88; Опубл. 07.03.93, БИ N 9.

2. Авторское свидетельство СССР N 1816475, кл. 5 B 01 D 24/10; Заявл. 17.04.91; Опубл. 23.05.93, БИ N 19.

3. Патент России N 2021212, кл. 5 C 02 F 1/64, Заявл. 11.10.91; Опубл. 15.10.94, БИ N 19.

Использование: очистка питьевой воды из источника централизованного водоснабжения или из подземного источника преимущественно в бытовых условиях, когда требуется запас очищенной воды. Сущность изобретения: водоочиститель представляет собой емкость с углублениями в днище, в которых размещен дренаж, соединенный с устройством для слива очищенной воды и выполненный из соединенных между собой трубчатых элементов с длиной, соответствующей длине углублений. Емкость выполнена с горловиной и снабжена крышкой. 4 з.п.ф-лы, 1 ил.

1. Водоочиститель, содержащий емкость с днищем, в котором размещен дренаж, соединенный с устройством для слива очищенной воды, и размещенный в емкости фильтрующий материал, отличающийся тем, что днище имеет по крайней мере одно удлиненное в горизонтальном направлении углубление, где расположен дренаж, выполненный в виде соединенных один с другим трубчатых элементов, и емкость снабжена горловиной и крышкой. 2. Водоочиститель по п.1, отличающийся тем, что емкость имеет как минимум два углубления в днище, в которых размещен дренаж. 3. Водоочиститель по пп.1 и 2, отличающийся тем, что углубление в днище емкости выполнено сужающимся книзу, например, клиновидным. 4. Водоочиститель по пп.1 - 3, отличающийся тем, что емкость в горизонтальном сечении выполнена преимущественно прямоугольной, а фильтрующий материал, размещенный выше уровня днища, секционирован сотовидной решеткой, размещенной горизонтально. 5. Водоочиститель по пп. 1 - 4, отличающийся тем, что в горловине емкости, выполненной круглого сечения, размещен предварительный фильтр, состоящий из цилиндрического корпуса и нижней съемной части, выполненной в виде конуса с вершиной вверх и на который помещен волокнистый фильтрующий материал.