ФИЛЬТР ДЛЯ ОЧИСТКИ ПИТЬЕВОЙ ВОДЫ "МИОНС" Российский патент 2004 года по МПК B01D24/02 C02F1/18 

Изобретение относится к области санитарно-технической техники, а именно к фильтрам для очистки питьевой воды, и может быть использовано в других областях техники.

Известен фильтр для очистки питьевой воды, содержащий корпус, фильтрующий элемент в форме цилиндра с дном и центрирующим кольцом, гайку с прокладкой [1].

Недостатком известного фильтра является отсутствие предварительной ступени очистки от грубой, механически насыщенной примеси: глины, песка, ржавчины труб, химических соединений, подлежащих предварительной очистке, однако конструкция фильтра не реализует трехстадийную очистку от примеси, а только одностадийную очистку.

Известен фильтр для очистки питьевой воды, содержащий корпус, заполненный зернистым материалом из разных природных минералов и разделенных решеткой, крышку корпуса с отверстиями для ввода и вывода воды [2].

Недостатком фильтра является отсутствие разделительной прокладки между ступенями, а также отсутствие ступени предварительной очистки от грубой механически насыщенной в воде примеси.

Наиболее близким техническим решением, выбранным в качестве прототипа, является фильтр для очистки питьевой воды, содержащий корпус, крышку, фильтрующий элемент, который выполнен из пористого синтетического материала в форме цилиндра с дном и заполнен мелкозернистым сорбентом [3].

Недостатком известного фильтра является отсутствие жесткой фиксации сорбента с низким пределом механической прочности. Под воздействием входящего через оболочку фильтрующего элемента потока воды зерна сорбента - угля - перемещаются и испытывают трение. В результате трения одновременно с поверхности зерен угля снимаются адсорбированные на поверхности зерен частицы примеси, которые возвращаются в воду. Таким образом, вода повторно загрязняется двойной примесью адсорбированных частиц примеси и частиц угля, что загрязняет внутреннюю поверхность оболочки, тем самым уменьшается проницаемость материала оболочки, снижается производительность и сокращается ресурс работы фильтра, что ухудшает качество очистки воды от примеси.

Существенным недостатком фильтра является ограниченная возможность конструкции системы очистки от примеси, растворенной в воде, различных окислов металлов и химических элементов, обуславливающих жесткость воды, радиоактивных элементов и других вредных примесей, находящихся в воде. Ограниченные возможности фильтра ограничивает соответственно возможность использования фильтра в других областях техники.

Техническим результатом изобретения является улучшение качества очистки воды за счет двухсистемной и одновременно последовательной очистки, увеличение ресурса работы фильтрующего материала за счет ступени предварительной очистки от грубой, механически насыщенной примеси, расширение функциональной возможности фильтра.

Указанный результат достигается тем, что фильтр для очистки питьевой воды имеет две системы очистки от примеси, первая система выполнена на основе природных материалов, а вторая на основе синтетического материала, которые одновременно и последовательно выполняют функцию очистки от примеси, корпус фильтра выполнен в виде двух сопряженных частей цилиндра и усеченного конуса с коническим дном и осевым отверстием в дне, вверху цилиндрической части имеется кольцевой выступ, под которым размещена прокладка, а сверху выступа размещена крышка корпуса, на внешней поверхности конической части корпуса имеются вертикальные ребра жесткости, которые выполняют роль балансирующих элементов, при установке фильтра в заливное отверстие накопительной емкости и выхода воздуха при заполнении ее водой. Коническая форма фильтра позволяет использовать любую емкость, заливное отверстие которой соответствует внешнему диаметру корпуса фильтра. Наличие двух систем очистки примеси позволяет улучшить качество очищенной воды.

Полость корпуса заполнена фильтрующим природным минералом, который образует ступени первой системы очистки, каждая ступень выполняет функцию очистки от определенной примеси, ступени расположены вдоль оси корпуса и сопряжены между собой через разделительную прокладку, на внешней поверхности минерала первой ступени первой системы размещена разделительная прокладка, на которой установлена решетка, объем минерала первой ступени превышает объем минерала последующих ступеней. Первая ступень первой системы осуществляет задержку грубой, механически насыщенной примеси - глины, песка, ржавчины труб и других химических фракций, нерастворимых в воде. Механическая примесь быстро загрязняет поверхность и объем фильтрующего материала всех последующих ступеней очистки. Поэтому первая ступень первой системы очистки является определяющей качество очистки и увеличивает ресурс материала, а в целом, продолжительность работы фильтра, а следовательно, качество очистки воды. Вторая ступень осуществляет адсорбцию газов (хлора, сероводорода) устраняет запах, улучшает органолептические, антимикробные и экологические свойства очищенной воды.

Третья ступень первой системы заполнена фильтрующим материалом - цеолитом. Ступень выполняет функцию задержки примеси разных металлов и железистых соединений. Используемый минерал цеолит обладает широким спектром физико-химических свойств и разным механизмом адсорбции примеси в зависимости от природы примеси.

Внутри конической части корпуса установлен разделительный цилиндр с боковыми отверстиями, которые закрыты пористым материалом. Наличие разделительного цилиндра позволяет реализовать двухсистемную и одновременно последовательную очистку от примеси. На коническое дно корпуса установлен фильтрующий элемент второй системы, выполненный из синтетического материала в форме полого цилиндра с плоским дном, на внешней поверхности элемента размещен высокомолекулярный материал. Толщина дна Н превышает толщину стенки h цилиндра. Внутренняя поверхность дна установлена на уровне боковых отверстии разделительного цилиндра. Пространство между внешней поверхностью дна и внутренней поверхностью разделительного цилиндра герметизировано центрирующим кольцом, что позволило использовать полный объем материала дна в качестве стадии второй системы очистки. Наличие двухсистемной очистки и конструкция фильтрующего элемента второй системы в форме полого цилиндра с дном позволяют использовать, в качестве трехстадийной очистки, геометрические элементы цилиндра, его внешнюю поверхность в качестве первой стадии очистки; толщину стенки h в качестве второй стадии очистки и толщину дна Н в качестве третьей стадии.

Жесткая фиксация элементов фильтра и сорбируюших минералов в ступенях, размещенных внутри корпуса, осуществляется поджимной гайкой с отверстием, в нижней части гайки выполнено углубление, в котором размещена прокладка с отверстием для выхода воздуха из полости фильтрующего элемента.

Таким образом, заявленный фильтр для очистки питьевой воды соответствует критерию “новизна”.

Сравнение заявляемого решения очистки от примеси питьевой воды с рассматриваемым прототипом и с другими техническими решениями не позволило выявить в них признаки, отличающие заявляемое решение от прототипа, что позволяет сделать вывод о соответствии критерию “существенные отличия”.

Изобретение поясняется чертежом, где на фиг.1 схематически показан общий вид фильтра в разрезе; на фиг.2 показана решетка по сечению А-А; на фиг.2а показан общий вид решетки.

Фильтр имеет две системы очистки воды от примеси, одна из которых выполнена на основе природных материалов, а вторая - на основе синтетического материала, причем обе системы одновременно и последовательно выполняют очистку воды от примеси, корпус фильтра выполнен в виде двух сопряженных частей цилиндра 1 и усеченного конуса 2 с коническим дном 3 и осевым отверстием 4 в дне, вверху цилиндрической части корпуса выполнен кольцевой выступ 5, под которым размещена прокладка 7, а на внешней поверхности выступа размещена крышка 6, на внешней поверхности конической части корпуса имеются вертикальные ребра жесткости 8, которые выполняют роль балансирующих элементов при установке в отверстие накопительной емкости и обеспечивают зазор для выхода из нее воздуха при заполнении водой, внутри конической части корпуса установлен разделительный цилиндр 9 с боковыми отверстиями 10, которые закрыты пористым материалом 11, полость корпуса заполнена мелкозернистым материалом из разновидных природных минералов, которые образуют ступени 12, 13 и 14 первой системы очистки, ступени расположены вдоль оси корпуса и сопряжены через разделительную прокладку 15, на внешней поверхности минерала первой ступени на разделительной прокладке 15 установлена решетка 16, объем минерала первой ступени 12 превышает объем минерала последующих ступеней, на коническое дно 3 корпуса установлен фильтрующий элемент 17, образующий вторую систему очистки, выполненный в форме полого цилиндра с дном 18, на внешней поверхности размещен пористый высокомолекулярный материал 19, толщина дна Н превышает толщину стенки h цилиндра, внутренняя поверхность 20 дна установлена на уровне боковых отверстий 10 разделительного цилиндра 9, пространство между внешней поверхностью дна и внутренней поверхностью разделительного цилиндра 9 герметизировано центрирующим кольцом 21, жесткая фиксация элементов фильтра и сорбирующих минералов ступеней осуществляется поджимной гайкой 22 с отверстием 23, в нижней части гайки выполнено углубление, в котором размещена прокладка 24 с отверстием 25 для выхода воздуха из полости фильтрующего элемента.

Фильтр работает следующим образом.

Фильтр предварительно установить вниз конической части корпуса в заливное отверстие накопительной емкости, сверху решетки 16 залить необходимое количество воды из водопровода. Вода через отверстия решетки 16, прокладку 15 поступает в первую ступень 12 первой системы, в которой осуществляется предварительная очистка от механически насыщенной примеси. При сильном загрязнении минерала его необходимо извлечь из корпуса, промыть в проточной воде и установить для повторного использования. После предварительной очистки в первой ступени первой системы очистки вода через разделительную прокладку 15 поступает во вторую ступень 13 и далее последовательно протекает через прокладку 15, ступень 14, пористый материал 11, через боковые отверстия 10 и заполняет полость разделительного цилиндра 9, по принципу сообщающегося сосуда, по всей высоте цилиндра, воздух из полости фильтрующего элемента 17 удаляется через отверстия 23 и 25, вода проходит через толщину стенки h, далее через дно Н и через отверстие 4 поступает в накопительную емкость (на чертеже не указана) очищенной воды. При уменьшении течения воды из отверстия 4 фильтрующий элемент 17 следует извлечь из полости разделительного цилиндра 9, произвести его регенерацию в соответствии с инструкцией, а затем установить для повторного использования. При использовании фильтра в проточном режиме фильтр устанавливают в магистраль, герметизируют с помощью прокладки 7 и соединяют с водопроводом, а отводится через выходное отверстие магистрали (на чертеже не указаны).

Фильтр может быть реализован следующим образом.

Корпус, гайка, решетка, разделительный цилиндр выполнены из полиэтилена низкого давления или из нержавеющего материала, так как эти материалы не подвержены коррозии и обладают высокой механической прочностью. Уплотнительные кольца, прокладки выполнены из пищевой резины. Разделительные прокладки между ступенями первой системы очистки и боковыми отверстиями разделительного цилиндра второй системы выполнены из пористого материала, в качестве материала ступеней первой системы очистки использованы природные минералы: первая ступень - минерал пиролюзит; вторая ступень - шунгит и третья ступень - минерал цеолит. В качестве трехстадийной очистки второй системы использован фильтрующий элемент в форме цилиндра из материала с ионообменными свойствами, на внешней поверхности цилиндра размещен пористый высокомолекулярный материал, который выполняет функцию ступени предварительной очистки второй системы, фильтрующий элемент в форме цилиндра позволяет использовать геометрические элементы цилиндра в качестве стадий очистки. Внешнюю поверхность использовать в качестве первой стадии, толщину стенки h в качестве второй стадии и толщину дна Н - в качестве третьей стадии.

Размещение высокомолекулярного материала на внешней поверхности фильтрующего элемента позволило адсорбировать в объеме материала остаток примеси малой концентрации после первой системы очистки.

За счет наличия в материале свободных радикалов в результате фильтрации воды через материал в объеме образуется рыхлая структура адсорбированной примеси, которая не оказывает влияния на проницаемость воды через поверхность толщины стенки h цилиндра в его полость, что позволило реализовать вторую стадию очистки, а в качестве третьей стадии использовать дно Н.

Жесткая фиксация минерала в ступенях полностью исключает трение и образование частиц трения, а наличие разделительной прокладки между ступенями исключает переход остаточной примеси в последующую ступень. Во второй ступени использован природный минерал шунгит, который имеет высокую механическую прочность, а высокое содержание углерода, до 96%, по сорбционным свойствам соответствует активированному углю, кроме того, имеет дополнительные свойства обеззараживать болезнетворные микроорганизмы, также высокую активность к поглощению растворенных в воде газов, хлорсодержащих и фосфороорганических соединений, в том числе и нефтепродуктов. Применение шунгита улучшает токсикологические, органолептические и экологические характеристики очищенной воды, что и определило выбор шунгита в качестве второй ступени очистки. В качестве третьей ступени первой системы очистки использован природный минерал цеолит, который проявляет разный механизм адсорбции к разному виду примеси, что позволило осуществить качественную очистку воды и уменьшить ее жесткость.

Разделение фильтрующих минералов на ступени обеспечивает последовательную очистку определенной примеси в ступенях. После очистки примеси в первой ступени первой системы концентрация, размер и состав примеси уменьшен и тем самым уменьшена адсорбционная нагрузка на все последующие ступени и стадии системы очистки, что позволило повысить качество очищенной воды и увеличить ресурс работы фильтра.

Механическая прочность и твердость используемых минералов, применяемых в качестве ступеней очистки, а также простота регенерации фильтрующих материалов позволили многократно использовать фильтрующий материал, увеличить его ресурс в сравнении с прототипом и другими известными фильтрами, а двойная система очистки от примеси позволила получить очищенную воду высокого качества. Конструкция корпуса позволила расширить эксплуатационную возможность и использовать фильтр с любой накопительной емкостью.

ИСТОЧНИКИ ИНФОРМАЦИИ

1. Руководство по эксплуатации “Фильтр генерируемый бытовой “Гейзер”. ООО “Акватория”, М., 2002.

2. Паспорт и инструкция по эксплуатации “Фильтр бытовой для очистки воды на основе минералов “Настольный”. М., 2001.

3. Авторское свидетельство СССР, №874121, кл. B 01D 24/10, 1981 (прототип).

Изобретение предназначено для очистки питьевой воды, относится к области санитарно-технической техники, а именно к фильтрам для очистки питьевой воды, и может быть использовано в других областях техники. Корпус выполнен в виде двух сопряженных частей, верхняя - в форме цилиндра, нижняя - усеченного конуса с коническим дном и осевым отверстием. На цилиндрической поверхности корпуса имеется выступ, под которым размещена прокладка. На поверхности конической части корпуса выполнены вертикальные ребра жесткости. Вдоль оси корпуса установлен разделительный цилиндр с отверстиями. Внутри цилиндра на коническое дно установлен фильтрующий элемент с плоским дном, толщина дна превышает толщину стенки, внутренняя поверхность дна установлена на уровне боковых отверстий разделительного цилиндра. Пространство между внешней поверхностью дна и внутренней поверхностью разделительного цилиндра герметизировано центрирующим кольцом. Корпус фильтра заполнен зернистым материалом из разных природных минералов, которые образуют ступени очистки, расположены вдоль оси корпуса и сопряжены между собой через разделительную прокладку. На внешней поверхности минерала размещена разделительная прокладка, на которой установлена решетка. Объем материала первой ступени превышает объем последующих ступеней. Жесткая фиксация элементов, размещенных внутри корпуса, осуществляется гайкой с отверстием. В нижней части гайки выполнено углубление, в котором размещена прокладка с отверстием. Боковые отверстия закрыты пористым материалом, а внешняя поверхность фильтрующего элемента защищена пористым материалом. Технический результат - улучшение качества очистки воды, увеличение ресурса фильтрующего элемента, повышение срока работы фильтра, а также снижение стоимости очищенной воды и расширение эксплуатационной возможности фильтра. 4 з.п. ф-лы, 3 ил.

1. Фильтр для очистки питьевой воды, содержащий корпус, крышку, фильтрующий элемент с дном с отверстием и заполнен фильтрующим материалом разного вида, отличающийся тем, что фильтр имеет две системы очистки воды от примеси, которые выполнены: одна на основе природных минералов, а вторая на основе синтетического материала, причем обе системы одновременно последовательно выполняют очистку от примеси, корпус фильтра выполнен в виде сопряженных частей цилиндра и усеченного конуса с коническим дном и осевым отверстием в дне, вверху цилиндрической части корпуса выполнен кольцевой выступ, под которым размещена прокладка, а сверху выступа размещена крышка корпуса, на внешней поверхности конической части имеются вертикальные ребра жесткости, которые выполняют роль балансирующих элементов при установке в отверстие накопительной емкости и обеспечивают зазор для выхода из нее воздуха при заполнении водой, внутри конической части корпуса установлен разделительный цилиндр с боковыми отверстиями внизу цилиндра, которые закрыты пористым материалом, полость корпуса заполнена фильтрующим материалом из разновидных природных минералов, которые образуют ступени первой системы очистки от примеси, ступени расположены вдоль оси корпуса и сопряжены через разделительную прокладку, на внешней поверхности минерала первой ступени на разделительной прокладке установлена решетка, объем минерала первой ступени превышает объем минерала последующих ступеней, на коническое дно корпуса установлен фильтрующий элемент, образующий вторую систему очистки, выполненный из синтетического материала в форме полого цилиндра с дном, а на его внешней поверхности размещен пористый высокомолекулярный материал, толщина дна Н превышает толщину стенки h цилиндра, внутренняя поверхность дна установлена на уровне боковых отверстий разделительного цилиндра, пространство между внешней поверхностью дна и внутренней поверхностью разделительного цилиндра герметизировано центрирующим кольцом, жесткая фиксация элементов фильтра, размещенных внутри корпуса, и сорбирующих минералов в ступенях осуществляется поджимной гайкой с отверстием, в нижней части гайки выполнено углубление, в котором размещена прокладка с отверстием для выхода воздуха из полости фильтрующего элемента.2. Фильтр по п.1, отличающийся тем, что в качестве первой ступени первой системы очистки использован минерал пиролюзит.3. Фильтр по п.1, отличающийся тем, что в качестве второй ступени первой системы очистки использован минерал шунгит.4. Фильтр по п.1, отличающийся тем, что в качестве третьей ступени первой системы очистки использован минерал цеолит.5. Фильтр по п.1, отличающийся тем, что в качестве второй системы очистки использован фильтрующий элемент в форме цилиндра из ионообменного материала, на внешней поверхности которого размещен пористый материал, который выполняет функцию ступени предварительной очистки от примеси, а внешняя поверхность фильтрующего элемента использована в качестве первой стадии очистки, в качестве второй стадии использована толщина стенки h, а в качестве третьей стадии - толщина дна Н фильтрующего элемента.