БЫТОВОЙ ФИЛЬТР Российский патент 2002 года по МПК B01D27/02 B01D24/26 

Изобретение относится к бытовым фильтрам и позволяет повысить эффективность очистки воды, подаваемой для групповых водопользователей, школ, больниц, детских садов и т.д.

Известен бытовой фильтр, содержащий корпус с крышкой, фильтрующую загрузку, расположенную в корпусе слоями между стенками, подводящий и отводящий патрубки (см. а. с. СССР 1414417, В 01 D 23/14, 27/02 от 16.02.87, опубл. 07.08.88, БИ 29). Недостатком данного фильтра является невозможность осаждения механических примесей в воде, таких как окалина, песок, крупная пыль и т.д.

Эти примеси, попадая на фильтр, очень быстро забивают его, что снижает качество очистки, укорачивает срок службы. При этом приходится заменять фильтрующую загрузку.

Известен бытовой фильтр для очистки воды, содержащий цилиндрический корпус с днищем и съемной крышкой, фильтрующий элемент для механической очистки, фильтрующий элемент для сорбирующей очистки в виде соединенных между собой полимерных волокон, между которыми равномерно расположена сорбционная загрузка, подводящий и отводящий патрубки (см.патент России 2040303, МПК 7 В 01 D 24/08 от 27.07.1995 - прототип).

Недостатком данного фильтра является сложность конструкции, а также недостаточная очистка воды от химических и биологических примесей и невозможность промывки фильтра без разборки его, а в случае стационарного крепления фильтра без демонтажа его.

Задачей предложенного изобретения является упрощение конструкции и улучшение сорбирования химических веществ, белков, микроорганизмов, запахов.

Поставленная задача решается следующим образом.

Бытовой фильтр, содержащий цилиндрический корпус, крышку, фильтрующую загрузку, по изобретению фильтр содержит, как минимум, по одному фильтрующему и сорбирующему слою, причем сортирующий слой расположен над фильтрующим, а между сорбирующим слоем и крышкой расположено свободное пространство, заполненное очищенной водой, при этом отводящий патрубок выполнен в свободном пространстве, а подводящий подсоединены тангенциально к корпусу фильтра, имеющему гидроциклон со сливным отверстием в нижней части, причем производительность фильтра рассчитывается по формуле

где Q - производительность в м³/час;
R - радиус фильтра, м;
h - толщина фильтрующего слоя, м;
h₁ - толщина сорбирующего слоя, м;
Т - время, час;
К - коэффициент фильтрации (безразмерный, рассчитан эмпирически. Характеризует объем воды, проходящей через единицу площади фильтра за единицу времени). Всегда менее 1.

α - коэффициент сорбции (безразмерный, рассчитан эмпирически. Характеризует объем воды, очищенной сорбцией, при прохождении воды через единицу площади сорбирующего слоя за единицу времени). Всегда менее 1;
γ - допустимый коэффициент загрязнения механическими примесями (определяется в % от 100, например степень допустимого загрязнения воды механическими примесями составляет 60%, тогда отношение 60/100=0,6, поэтому коэффициент 0,6). Этот коэффициент может быть менее или равен 1;
δ - допустимый коэффициент загрязнения химическими или (и) биологическими загрязнителями, определяется так же, как коэффициент γ′, и может быть менее или равен 1.

Анализ предложенного решения с прототипом позволил выделить признаки, отличающие данное решение от прототипа, что соответствует критерию "новизна".

Сопоставительный анализ известных решений с предложенным не выявил признаков, полностью совпадающих с предложенным, что соответствует критерию "изобретательский уровень".

Изобретение поясняется чертежом, где изображен общий вид устройства.

Бытовой фильтр состоит из корпуса 1, крышки 2, гидроциклона 3 со сливным отверстием 4, подводящего патрубка 5, отводящего патрубка 6, фильтрующего слоя 7, сорбирующего слоя 8, свободного пространства 9, заполненного очищенной водой, пробки 10.

Устройство работает следующим образом.

Перед заполнением фильтра открываются отводящий патрубок 6, подводящий патрубок 5, пробка 10 и вода, поступая в фильтр, из-за тангенциального присоединения подводящего патрубка 5 вращается. При вращении воды вокруг корпуса фильтра тяжелые включения пыли, окалины, ржавчины, песчинок отбрасываются на стенки корпуса 1 и гидроциклона 3 и по ним медленно опускаются на дно гидроциклона 3 непосредственно к сливному отверстию 4. Заполнял фильтр, вода поднимается в нем, вытесняя воздух через отверстие 10 и отводящий патрубок 6.

Достигнув фильтрующего слоя 7, вода проходит его, при этом в фильтре задерживаются различные взвешенные частицы.

При дальнейшем подъеме профильтрованная вода достигает сорбирующего слоя 8, где происходит отделение от воды растворенных газов, запахов, химических веществ, а также задерживаются микроорганизмы. Очищенная вода поступает в свободное пространство 9, образованное крышкой 2 и сорбирующим слоем 8. Фильтр готов к работе. Пробка 10 закрывается. По мере забора воды потребителем через отводящий патрубок 6 в свободном пространстве 9 создается разрежение и вода давлением, создаваемом во внешней сети через подводящий патрубок 5, вращаясь вокруг корпуса фильтра 1, продавливается через фильтрующий 7 и сорбирующий 8 слои, проходя очистку и постоянно заполняя свободное пространство 9.

Производительность фильтра при этом рассчитывается по формуле

где Q - производительность фильтра в м³/час;
R - радиус фильтра, м;
h - толщина фильтрующего слоя, м;
h₁ - толщина сорбирующего слоя, м;
T - время, час;
K - коэффициент фильтрации;
α - коэффициент сорбции;
γ - допустимый коэффициент очистки;
δ - допустимый коэффициент адсорбции.

Приведенная формула расчета позволяет рассчитывать радиус фильтра, толщину фильтрующего и сорбирующего слоев, а также время фильтрации заданного объема воды.

При длительной эксплуатации фильтра тяжелые нерастворимые песчинки, окалина, ржавчина, пыль, оседая в гидроциклоне 3, уменьшают рабочую поверхность его. Илистые частицы, взвешенные в очищаемой воде, при продавливании ее через фильтрующий слой 7 оседают в фильтрующем слое, тем самым засоряя его. Фильтрующий слой забивается, ухудшается проницаемость его, при этом резко снижается производительность фильтра. Поэтому фильтр промывают, для чего открывается сливное отверстие 4, пробка 10 и вода под действием гравитационных сил из свободного пространства 9 продавливается через сорбиционный 8 и фильтрующий 7 слои.

При этом активно промывается фильтрующий слой 7. После схода воды через сливное отверстие 4 открывается подводящий патрубок и вода, вращаясь, касается фильтрующего слоя 7, захватывая осевшие в нем частицы механических примесей и они сбрасываются к стенкам корпуса 1 и, стекая вниз совместно с водой по стенкам сначала корпуса 1, а затем гидроциклона 3, сливается через сливное отверстие 4. После промывки фильтрующего слоя 7 и гидроциклона 3 сливное отверстие 4 закрывается и фильтр готов к дальнейшей работе.

Изобретение относится к бытовым фильтрам и позволяет повысить эффективность очистки воды, подаваемой для групповых водопользователей, школ, больниц, детских садов и т. д. Технический результат изобретения - упрощение конструкции и улучшение сорбирования химических веществ, белков, микроорганизмов, запахов. Бытовой фильтр содержит цилиндрический корпус, крышку, гидроциклон со сливным отверстием, подводящий и отводящий патрубки, фильтрующую загрузку. Согласно изобретению фильтр содержит, как минимум, по одному фильтрующему и сорбирующему слою. Сорбирующий слой расположен над фильтрующим, а между сорбирующим слоем и крышкой расположено свободное пространство, заполненное очищенной водой. Отводящий патрубок выполнен в свободном пространстве, а подводящий подсоединен тангенциально к корпусу фильтра. Дается расчет производительности фильтра. 1 ил.

Бытовой фильтр, содержащий цилиндрический корпус, крышку, подводящий и отводящий патрубки, фильтрующую загрузку, отличающийся тем, что фильтр содержит, по меньшей мере, по одному фильтрующему и сорбирующему слою, причем сорбирующий слой расположен над фильтрующим, а между сорбирующим cлоем и крышкой расположено свободное пространство, заполненное очищенной водой, при этом отводящий патрубок выполнен в свободном пространстве, а подводящий подсоединен тангенциально к корпусу фильтра, имеющему гидроциклон со сливным отверстием в нижней части, причем производительность фильтра рассчитывается по формуле

где Q - производительность фильтра, м³/ч;
R - радиус фильтра, м;
h - толщина фильтрующего слоя, м;
h₁ - толщина сорбирующего слоя, м;
Т - время, ч;
К - коэффициент фильтрации;
α - коэффициент сорбции;
γ - допустимый коэффициент очистки;
δ - допустимый коэффициент адсорбции.