ПРОТОЧНЫЙ МЕМБРАННЫЙ ФИЛЬТР Российский патент 2004 года по МПК B01D63/00 

Изобретение относится к средствам очистки различных сред, например, для очистки, разделения и концентрирования технологических растворов и газовых сред, водоподготовки, обработки сточных вод, и может быть использовано в пищевой, медицинской, микробиологической и других отраслях промышленности, а так же сельском хозяйстве и в быту по очистке и механическому обеззараживанию водопроводной питьевой воды у потребителя, в частности в квартире, в частных домах, в детских учреждениях, в медицинских учреждениях и т.д.

Известно устройство для очистки питьевой воды у потребителя, в котором осуществляется процесс очистки и механического обеззараживания воды на уровне микрофильтрации при размере пор фильтрующего элемента 0,2 мкм, а ее регенерация осуществляется за счет тангенциального скоростного потока, а так же импульса обратного давления фильтрата через мембрану фильтрующего элемента из накопительной емкости (см. , патент РФ 2052278, кл. 6 B 01 D 63/00, от 08.07.1993).

Наиболее близким к заявляемому устройству по достигаемому техническому результату является аппарат с трубчатыми пористыми элементами, установленными внутри корпуса, в котором установлена центральная распределительная труба с рядом отверстий, а так же крышка, днище, патрубки для подачи и отвода обрабатываемой среды и патрубок отвода очищенной среды (см. патент РФ 2188699, кл. В 01 D 63/00, от 06.12.2001).

Однако известный аппарат при обеспечении высокого качества, например, питьевой воды имеет эксплуатационные недостатки, а именно, обладает значительными габаритами, так как фильтрующие элементы закреплены периферийно с уплотнениями на трубной доске, что усложняет эксплуатацию при монтаже и демонтаже аппарата.

Техническим результатом, на достижение которого направлена заявляемая конструкция фильтра, является повышение эффективности его использования за счет компактности, т.е. улучшение его массогабаритных параметров.

Для улучшения указанного технического результата известный аппарат - проточный мембранный фильтр содержит корпус с установленными внутри съемными фильтрующими элементами в виде пористых трубок, крышку и днище с патрубками для подачи и отвода обрабатываемой среды, а так же патрубок отвода очищенной среды, при этом фильтрующие элементы установлены концентрично и размеры пор каждого из них меньше размера пор предыдущего в радиальном направлении от оси фильтра, причем крышка снабжена вставкой, например, в виде втулки со штуцером в патрубке отвода обрабатываемой среды, в котором герметично закреплены одним концом фильтрующие элементы, а длина втулки выполнена не менее 1/10 длины корпуса; при этом на днище герметично закреплен тройник со штуцером в патрубке отвода очищенной среды и штуцером в патрубке подачи обрабатываемой среды, в котором герметично закреплены другим концом фильтрующие элементы;
причем штуцер патрубка подачи обрабатываемой воды подключен к сети водопровода, а штуцер патрубка отвода обрабатываемой воды соединен с краном смесителя, а штуцер патрубка отвода очищенной воды соединен с краном потребления, установленными на мойке; причем центральный фильтрующий элемент выполнен в виде рулона из тонколистового материала; причем любая из набора пористая трубка выполнена из пористого титана; причем любая из набора пористая трубка выполнена из пористой нержавеющей стали; причем любая из набора пористая трубка выполнена из тонколистовой металлокерамики; причем любая из набора пористая трубка выполнена из радиационно-модифицированного пористого полиэтилена; причем крышка снабжена дополнительным патрубком для ввода газообразной стерильной среды или для ввода реагента; причем патрубок подвода обрабатываемой воды снабжен шаровым краном;
причем корпус, крышка и днище выполнены неразъемными;
причем на крышке в патрубке отвода обрабатываемой воды дополнительно установлен тройник, в одном патрубке которого герметично закреплены редуктор давления, патрон с сорбентом-поглотителем, дополнительный мембранный фильтр, а в другом - гидроаккумулятор на водоводе, снаружи которого установлен преобразователь солей жесткости;
причем водовод снабжен аппаратом магнитной обработки жидких сред (АМО).

На фиг. 1 представлена конструктивная схема проточного мембранного фильтра с установкой его под мойкой.

На фиг. 2 представлено торцевое уплотнение фильтрующих элементов с накидной гайкой гибкой подводки и сечения А-А, Б-Б с вариантами набора фильтрующих элементов.

На фиг. 3 представлена схема применения фильтра для сильно загрязненной исходной воды.

Проточный мембранный фильтр (фиг.1) содержит корпус 1 с установленными внутри съемными фильтрующими элементами 2 в виде пористых трубок 3, крышку 4 и днище 5 с патрубками 6 для подачи и отвода 7 обрабатываемой среды, а так же патрубок 8 отвода очищенной среды, а фильтрующие элементы 2 установлены концентрично и размеры пор каждого из них меньше размера пор предыдущего в радиальном направлении от оси фильтра, причем крышка 4 снабжена втулкой 9 в патрубке 7 отвода обрабатываемой среды со штуцером 10, в котором герметично закреплены одним концом фильтрующие элементы 2, а длина втулки 9 выполнена не менее 1/10 длины корпуса 1; при этом на днище 5 герметично закреплен тройник 11 со штуцером 12 в патрубке 8 отвода очищенной среды и штуцером 13 в патрубке 6 подачи обрабатываемой среды, в котором герметично закреплены другим концом фильтрующие элементы 2;
причем штуцер 13 патрубка 6 подачи обрабатываемой воды подключен к сети водопровода 14;
причем штуцер 10 патрубка 7 отвода обрабатываемой воды соединен с краном смесителя 15, а штуцер 12 патрубка 8 отвода очищенной воды соединен с краном потребления 16, установленными на мойке 17;
причем центральный фильтрующий элемент 2 выполнен в виде рулона 18 из тонколистового материала;
причем любая из набора 3 пористая трубка выполнена из пористого титана;
причем любая из набора 3 пористая трубка выполнена из пористой нержавеющей стали;
причем любая из набора 3 пористая трубка выполнена из тонколистовой металлокерамики;
причем любая из набора 3 пористая трубка выполнена из радиационно-модифицированного пористого полиэтилена;
причем крышка 4 снабжена дополнительным патрубком 19 для ввода газообразной стерильной среды или для ввода реагента;
причем патрубок 6 подачи обрабатываемой воды снабжен шаровым краном 20;
причем корпус 1, крышка 4 и днище 5 выполнены неразъемными;
причем на крышке 4 патрубка 7 обрабатываемой воды дополнительно установлен тройник 21, в одном патрубке 22 которого герметично закреплены редуктор давления 23, патрон 24 с сорбентом-поглотителем, дополнительный мембранный фильтр 25, а в другом 6 - гидроаккумулятор 26 на водоводе 27, снаружи которого установлен преобразователь солей жесткости 28; причем водовод 27 снабжен аппаратом магнитной обработки жидких сред 29.

Выполнение корпуса 1, крышки 4, втулки 9 и днище 5 неразъемными (например, в случае выполнения из нержавеющей стали) осуществляется методом сварки, а в случае выполнения их из пластика (ХПВХ, ПВХ) осуществляется методом склеивания.

Проточный мембранный фильтр (см. фиг. 1, 2, 3 - примеры применения), встроенный в водопроводную систему квартиры или загородного дома и установленный под мойкой 17, работает следующим образом.

Загрязненная жидкость - водопроводная вода в начальный момент поступает в пустой проточный мембранный фильтр под давлением водоснабжения при открытом шаровом кране 20 и закрытых 15, 16 и фильтруется через пористые элементы 2, постепенно заполняя очищенной водой фильтр. При достижении уровнем воды нижнего торца втулки 9 столб жидкости запирает воздушную пробку изнутри крышки 4 фильтра, которая под действием очищенной жидкости сжимается (уменьшается объем воздушной пробки). Фильтрация прекращается. При пользовании очищенной водой открывается кран потребления 16 и давление в фильтре падает, вода сливается почти до опорожнения объема фильтра. При закрытии крана потребления 16 процесс фильтрации повторяется. Регенерация фильтрующих элементов 2 происходит автоматически и каждый раз, когда открывается кран-смеситель 15 для пользования неочищенной водой (при мытье рук, посуды и т. п. ). При этом поток воды, проходящий вдоль канала или каналов центрального фильтрующего элемента 2 со значительной большей скоростью, чем в режиме фильтрации, смывает с внутренней поверхности центрального фильтрующего элемента 2 осадок. Одновременно давление в этом канале падает и оказывается существенно ниже установившегося ранее равновесного в объеме фильтра и воздушной пробки в нем. Расширяясь, она вытесняет часть очищенной воды из фильтра, дополнительно промывая все фильтрующие элементы 2 (набор 3 пористых трубок) обратным потоком фильтрата.

Поры каждого последующего фильтрующего элемента 2 (в наборе 3 пористых трубок) уменьшаются от оси фильтра в радиальном направлении. При выполнении пор с размером от 1 до 0,05 мкм обеспечивается очистка и обеззараживание питьевой воды (размеры бактерий больше 0,6 мкм) и в сочетании с эффективной регенерацией, описанной выше, проточный мембранный фильтр имеет больший ресурс эксплуатации при компактном выполнении его конструкции. Универсальность фильтра заключается в выборе размера пор пористых трубок 3 в зависимости от загрязнений исходной воды и простой замене их в эксплуатации. В штуцерах 10, 13 герметично (с помощью резиновых прокладок 30 и гаек 31) обеспечивается установка в фильтре пористых трубок 3. Выполнение пористых трубок 3 из различных пористых материалов обеспечивает ценовую конкурентоспособность с аналогичными фильтрами.

Проточный мембранный фильтр (пример другой схемы с сильно загрязненной исходной водой), установленный на входе в квартиру (обычно в туалете), сбрасывает основные механические загрязнения в туалетный бак, а очищенная вода поступает в дополнительный проточный мембранный фильтр 25 более тонкой очистки, установленный под мойкой 17 (см. фиг.3).

При использовании электромагнитной обработки очищенной воды (применение преобразователей солей жесткости 28 или аппарата 29 магнитной обработки - АМО) для защиты от накипи стиральной и посудомоечной машин, а так же дозировании на выходе очищенной воды (применение редуктора давления воды 23, патрона 24 с сорбентом-поглотителем, дополнительного мембранного фильтра 25 в тракте предварительно очищенной воды, присоединенного к основному фильтру с помощью дополнительного тройника 21) расширяются возможности применения предлагаемой конструкции проточного фильтра для очистки воды с более сложными загрязнениями (механическими, химическими, органическими и т.д.).

Сочетание проточности и обратной промывки (самой эффективной регенерацией) с использованием микро- и ультрафильтрации, а так же компактность фильтрующего устройства практически исключают вероятность его биологического "зарастания", что не требует УФ-излучателей и озонаторов, а следовательно, не нарушается "энергетическое поле" воды, что максимально приближает ее вкусовые качества к естественной родниковой воде.

Использование: для глубокой очистки и механического обеззараживания питьевой воды, для концентрирования лекарственных препаратов и т.д. Техническая сущность: проточный мембранный фильтр содержит корпус с установленными внутри съемными фильтрующими элементами в виде пористых трубок, крышку и днище с патрубками для подачи и отвода обрабатываемой среды, а также патрубок отвода очищенной среды, при этом фильтрующие элементы установлены концентрично и размеры пор каждого из них меньше размера пор предыдущего в радиальном направлении от оси фильтра, причем крышка снабжена втулкой со штуцером в патрубке отвода обрабатываемой среды, в котором герметично закреплены одним концом фильтрующие элементы, а длина втулки выполнена не менее 1/10 длины корпуса, при этом на днище герметично закреплен тройник со штуцером отвода очищенной среды и штуцером в патрубке подачи обрабатываемой среды, в котором герметично закреплены другим концом фильтрующие элементы. Изобретение обеспечивает повышение эффективности его использования за счет компактности, т.е. улучшение его массогабаритных параметров. 11 з.п. ф-лы, 3 ил.

1. Проточный мембранный фильтр, содержащий корпус с установленными внутри съемными фильтрующими элементами в виде пористых трубок, крышку и днище с патрубками подачи и отвода обрабатываемой среды, а также патрубок отвода очищенной среды, отличающийся тем, что фильтрующие элементы установлены концентрично и размеры пор каждого из них меньше размера пор предыдущего в радиальном направлении от оси фильтра, причем крышка снабжена втулкой со штуцером в патрубке отвода обрабатываемой среды, в котором герметично закреплены одним концом фильтрующие элементы, а длина втулки выполнена не менее 1/10 длины корпуса, при этом на днище герметично закреплен тройник со штуцером в патрубке отвода очищенной среды и штуцером в патрубке подачи обрабатываемой среды, в котором герметично закреплены другим концом фильтрующие элементы.2. Проточный мембранный фильтр по п.1, отличающийся тем, что штуцер патрубка подачи обрабатываемой среды, например воды, подключен к сети водопровода, а штуцер патрубка отвода обрабатываемой воды соединен с краном смесителя и штуцер патрубка отвода очищенной воды соединен с краном потребления, установленными на мойке.3. Проточный мембранный фильтр по п.1 или 2, отличающийся тем, что центральный фильтрующий элемент выполнен в виде рулона из пористого тонколистового материала.4. Проточный мембранный фильтр по п.1 или 2, отличающийся тем, что любая пористая трубка выполнена из пористого титана.5. Проточный мембранный фильтр по п.1 или 2, отличающийся тем, что любая пористая трубка выполнена из пористой нержавеющей стали.6. Проточный мембранный фильтр по п.1 или 2, отличающийся тем, что любая пористая трубка выполнена из тонколистовой металлокерамики.7. Проточный мембранный фильтр по п.1 или 2, отличающийся тем, что любая пористая трубка выполнена из радиационно-модифицированного пористого полиэтилена.8. Проточный мембранный фильтр по п.1 или 2, отличающийся тем, что крышка снабжена дополнительным патрубком для ввода газообразной стерильной среды или реагента.9. Проточный мембранный фильтр по п.1 или 2, отличающийся тем, что патрубок подвода обрабатываемой воды снабжен шаровым краном.10. Проточный мембранный фильтр по п.1 или 2, отличающийся тем, что корпус, крышка и днище выполнены неразъемными.11. Проточный мембранный фильтр по любому из пп.1-10, отличающийся тем, что на крышке в патрубке отвода обрабатываемой воды дополнительно установлен тройник, в одном патрубке которого герметично закреплены редуктор давления, патрон с сорбентом-поглотителем, дополнительный мембранный фильтр, а в другом - гидроаккумулятор на водоводе, снаружи которого установлен преобразователь солей жесткости.12. Проточный мембранный фильтр по п.11, отличающийся тем, что водовод снабжен аппаратом магнитной обработки жидких сред.