ПЕРЕНОСНОЙ ФИЛЬТР Российский патент 2003 года по МПК B01D35/26 

Изобретение относится к установкам для фильтрования, а именно к переносным фильтрам, предназначенным для очистки воды в полевых условиях.

Известны переносные устройства, используемые в полевых условиях, содержащие фильтрующий модуль, который располагается с возможностью опоры на горловине сосуда, на которую он навинчивается. С помощью принудительного перемещения очищаемая вода проходит через фильтрующий модуль. Для применения этих фильтров необходима емкость, к которой крепятся фильтрующие модули с уплотнителями, обеспечивающими герметичность, иначе производительность будет низкая, хотя и без этого объем сосуда уже ее ограничивает (Патенты РФ 2131759, МПК (6) B 01 D 27/02; 2113410, МПК (6) B 01 D 27/00).

Известно устройство для очистки воды, содержащее корпус с крышкой, входной и выходной патрубки, перфорированную емкость, выполненную в виде стакана с перфорированным дном и нижней частью боковой стенки, с сорбентом и фильтрующим элементом, расположенную внутри корпуса коаксиально с ним. Этот фильтр лишен недостатков известных фильтров, но его нельзя использовать в полевых условиях из-за отсутствия средства создания напора очищаемой воды (Патент РФ 2077489, МПК (6) B 01 D 27/02).

Наиболее близким аналогом к заявляемому является переносное устройство для фильтрации и очистки воды, включающее насос, обеспечивающий фильтрование перекачиваемой жидкости, содержащий корпус с входом и выходом, фильтр, установленный в корпусе на пути движения жидкости от входа к выходу, и закрепленный между входом и фильтром цилиндр, в котором находится поршень с выступающей наружу головкой и штоком. К корпусу одним концом прикреплен поворотный рычаг, снабженный стыковочным узлом для разъемного соединения с головкой поршня и предназначенный для возвратно-поступательного перемещения поршня в цилиндре. Движение поршня в одном направлении вызывает всасывание жидкости, которая при этом проходит через цилиндр и фильтр, а при движении поршня в обратном направлении происходит нагнетание профильтрованной жидкости через выход (Пат. США 5366642, МПК (6) В 01 D 35/26).

Устройство, в отличие от аналогов, позволяет фильтровать воду в полевых условиях без использования дополнительного источника энергии для перекачивания воды через фильтр, однако также имеет ряд недостатков.

Во-первых, оно снабжено фильтр-патроном, очищающим воду от взвешенных частиц, и активированным углем, поглощающим хлорпроизводные и некоторые органические вещества. Однако для получения питьевой воды из природных поверхностных вод в большинстве случаев требуется ее стерилизация.

Во-вторых, размещение фильтрующих элементов в известном фильтре, обладающих гидравлическим сопротивлением, возрастающим по мере забивания загрязнениями, на линии всасывания насоса гораздо менее эффективно, чем размещение фильтрующих элементов на линии нагнетания насоса, как это предусмотрено в предлагаемом фильтре, т.к. максимальный напор в первом случае равен вакууму, развиваемому насосом (в реальных условиях не более 0,5-0,7 кгс/см²), а во втором случае ограничен только прочностью элементов фильтра и возможным усилием на рычаге насоса и может составлять 3-5 кгс/см². Вследствие этого размещение фильтрующих элементов на линии нагнетания насоса позволяет получать заданную производительность при меньшей поверхности фильтрующих элементов, следовательно, фильтр может быть более компактным и легким, что весьма важно для переносных фильтров.

Технической задачей является разработка компактного, простого в обслуживании переносного фильтра для очистки воды в полевых условиях, обладающего малыми габаритом и весом.

Технический результат достигается тем, что в переносном фильтре для очистки воды, содержащем корпус с крышкой, входной и выходной патрубки, фильтрующие элементы, расположенные коаксиально внутри корпуса, поршневой насос, размещенный коаксиально в полости внутреннего фильтрующего элемента, между корпусом и фильтрующими элементами имеется зазор для прохождения очищаемой воды, а насос и внутренний фильтрующий элемент образуют кольцевой зазор для прохождения очищенной воды, причем входной и выходной патрубки расположены в верхней части корпуса фильтра.

Корпус имеет съемную крышку с закрепленным на ней поршневым насосом.

В отличие от прототипа в предлагаемом фильтре коаксиально расположенный поршневой насос создает разрежение, обеспечивающее всасывание очищаемой воды через входной патрубок и напор для ее прохождения в радиальном направлении через фильтрующие элементы к кольцевому зазору, по которому очищенная вода поступает к выходному патрубку. В зависимости от состава исходной воды фильтрующие элементы могут быть взяты в различной комбинации. Например, если необходимо очистить ее от взвешенных частиц, растворенных органических веществ, хлора и хлорпроизводных, то используют механический и сорбционный фильтрующие элементы. В случае необходимости более глубокой очистки используют комбинацию механического, сорбционного и мембранного фильтрующего элементов, обеспечивающую также задержание бактерий.

На чертеже схематично изображен предлагаемый переносной фильтр.

Фильтр состоит из корпуса 1 со съемной крышкой 2. В корпусе 1 коаксиально расположены фильтрующие элементы 3, 4, 5. В полости внутреннего фильтрующего элемента 5 размещен поршневой насос 6, закрепленный на съемной крышке 2. Насос 6 образует с внутренним фильтрующим элементом 5 кольцевой зазор 7 и снабжен входным патрубком 8 для подвода очищаемой воды и выходным патрубком 9 для отвода очищенной воды. Между корпусом 1 и фильтрующими элементами 3, 4, 5 имеется зазор 10 для прохождения очищаемой воды.

Фильтр работает следующим образом. Очищенная вода через всасывающий патрубок 8 с помощью насоса 6 поступает в корпус 1 фильтра и проходит в радиальном направлении последовательно через фильтрующие элементы 3, 4, 5. Очищенную воду отводят из фильтра по кольцевому зазору 7 через выходной патрубок 9. Поршневой насос 6 фильтра устроен аналогично ручному велосипедному или автомобильному насосу. В нижней части насоса установлен обратный клапан, пропускающий воду при движении поршня вниз, но запирающийся при движении поршня вверх. Обратный клапан, являющийся общеизвестной принадлежностью поршневых насосов, на чертеже не показан. Также на чертеже не показан всасывающий шланг, соединяющий входной патрубок насоса с какой-либо емкостью с исходной водой или опущенный непосредственно в источник исходной воды.

При движении штока насоса 6 вверх в подпоршневом пространстве насоса создается вакуум и происходит всасывание исходной воды через входной патрубок 8 в насос 6. При движении штока насоса 6 вниз происходит нагнетание порции воды в корпус 1 фильтра. Т.о. возвратно-поступательное движение штока насоса 6 обеспечивает прерывистую подачу воды в фильтр. Вода поступает в центр придонного пространства корпуса 1, затем расходится вдоль дна корпуса к его периферии, поднимается по зазору 10 между корпусом 1 и наружной поверхностью внешнего фильтрующего элемента 3 и под воздействием напора, создаваемого насосом 6, последовательно профильтровывается через установленные коаксиально фильтрующие элементы 3, 4 и 5, очищающие воду как от механических загрязнений, так и от растворенных органических веществ, хлора и хлорпроизводных, микроорганизмов и выделяемых ими токсинов. Очищенная вода по зазору 7 между насосом 6 и внутренним фильтрующим элементом 5 поднимается к выходному патрубку 9, через который отводится в емкость сбора чистой воды.

Переносной фильтр предназначен для использования в походных условиях при любой погоде в отсутствии каких-либо столов, подставок и прочих устройств. При работе фильтр ставится дном на поверхность земли, которая может быть чистой, болотистой, грязной и т.д. Поэтому из санитарно -гигиенических соображений важно, что входной 8 и выходной 9 патрубки фильтра расположены в верхней его части, в чистой зоне.

Пример. Для подтверждения технического результата был изготовлен фильтр, в котором в качестве фильтрующего элемента 3 для очистки воды от взвешенных частиц использован полипропиленовый волокнистый материал, задерживающий частицы крупнее 5 мкм, в качестве фильтрующего элемента 4 для очистки воды от растворенных органических веществ использована сорбционная ткань, а в качестве фильтрующего элемента 5 для стерилизации воды использован мембранный микрофильтрационный стерилизующий патрон.

В таблице приведены показатели исходной и очищенной на изготовленном фильтре воды реки Кубань, а также утвержденные Госсанэпиднадзором РФ Санитарные правила и нормы (СанПиН) 2.1.4.559-96 "Питьевая вода. Гигиенические требования к качеству".

Как видно из таблицы, фильтр обеспечивает комплексную очистку весьма загрязненной природной воды, гарантируя выполнение требований СанПиН к питьевой воде, в том числе и ее стерилизацию. Наиболее эффективна в полевых условиях стерилизация с использованием мембранных стерилизующих микрофильтров с размерами пор не более 0,2 мкм, обеспечивающих, в отличие от прототипа, задержание бактерий кишечной палочки и многих споровых форм патогенных бактерий, например сибирской язвы.

Кроме того, фильтр имеет малый вес (не более 6 кг) и прост в эксплуатации в полевых условиях. При производительности 50 л/ч за один фильтроцикл очищается 3-4 м³ воды, что позволяет в полевых условиях обеспечить питьевой водой группу из 30 человек в течение 40-50 дней без перезарядки фильтра. Замена фильтрующих элементов после окончания фильтроцикла производится в течение 3-5 минут.

Изобретение относится к фильтрам, предназначенным для очистки воды в полевых условиях. Переносной фильтр для очистки питьевой воды содержит корпус с крышкой, входной и выходной патрубки, размещенные в верхней части фильтра, фильтрующие элементы, расположенные коаксиально внутри корпуса и с образованием зазора между стенкой корпуса и наружным фильтрующим элементом, и поршневой насос, установленный в полости внутреннего фильтрующего элемента с образованием зазора с ним. Фильтр является компактным, простым в обслуживании, обладающим малыми габаритами и весом. 1 з.п.ф-лы, 1 ил., 1 табл.

1. Переносной фильтр для очистки воды, содержащий корпус с крышкой, входной и выходной патрубки, фильтрующие элементы, расположенные коаксиально внутри корпуса, поршневой насос, размещенный в полости внутреннего фильтрующего элемента, отличающийся тем, что между корпусом и фильтрующими элементами имеется зазор для прохождения очищаемой воды, а внутренний фильтрующий элемент и насос образуют кольцевой зазор для прохождения очищенной воды, при этом входной и выходной патрубки расположены в верхней части фильтра. 2. Переносной фильтр по п. 1, отличающийся тем, что корпус имеет съемную крышку, на который закреплен поршневой насос.