УСТРОЙСТВО И СПОСОБ ОЧИСТКИ ЖИДКОСТИ Российский патент 2016 года по МПК B01D35/26 

Группа изобретений относится к устройствам очистки жидкости, преимущественно питьевой воды, предназначенным для использования в качестве автономных устройств в бытовых условиях, на дачных и садовых участках, в сервисных службах, и способам очистки жидкости. В частности, данное изобретение касается напорных автономных устройств, подвергающих обработке под давлением определенные порции жидкости, и способов очистки жидкости с использованием данных устройств.

Изобретение может найти применение для очистки питьевой воды и других жидкостей бытового применения, в медицинской и других отраслях промышленности.

УРОВЕНЬ ТЕХНИКИ

Известны устройства для очистки жидкости с гравитационной подачей. Примером таких устройств могут служить кувшины/графины и емкости больших размеров, куда обрабатываемая вода наливается, например, из крана. Такого рода системы обычно имеют приемную емкость для неочищенной жидкости и приемную емкость для очищенной жидкости, сменный фильтрующий модуль, заполненный фильтрующим материалом. В качестве фильтрующих материалов, как правило, используют иониты и/или активированный уголь. Принцип действия подобных устройств для очистки жидкости предельно прост: жидкость наливают в приемную емкость для неочищенной жидкости, под действием силы тяжести она проходит через фильтрующий модуль и попадает в приемную емкость для очищенной жидкости. В устройствах с гравитационной подачей, как правило, используют крупнодисперсные сорбенты.

Известно, что мелкодисперсные сорбенты, например порошкообразный активированный уголь или порошкообразная ионообменная смола, а также фильтрующие материалы тонкой очистки, например половолоконные, мембранные или карбонблочные элементы, обладают высокой кинетикой сорбции, что приводит к улучшению очищающих свойств фильтрующего элемента. Однако использование перечисленных фильтрующих материалов в устройствах с гравитационной подачей может привести к уменьшению скорости фильтрации вплоть до того, что жидкость может совсем перестать проходить через фильтрующий модуль, так как давления, создаваемого столбом жидкости над модулем, оказывается недостаточно для преодоления суммарного гидравлического сопротивления фильтрующего материала.

Для наиболее эффективной фильтрации или же очистки жидкости целесообразно обеспечить контакт жидкости с фильтрующим материалом по максимально возможной большей площади, принудительно подвергая жидкость максимально интенсивному и полному процессу адсорбции для удаления присутствующих в ней примесей.

В уровне техники данная проблема частично была решена созданием автономных напорных устройств для очистки жидкости. В таких устройствах жидкость проходит через фильтр принудительно за счет разности давлений воздуха, создаваемой между приемной емкостью для неочищенной жидкости и приемной емкостью для очищенной жидкости, т.е. между входной и выходной сторонами. Подобные устройства для очистки жидкости хорошо известны.

Например, известна система дозирования и очистки жидкости по публикации WO 00/71468 A1 (Kimberly-Clark Worldwide Inc. US, опубл. 30.11.2000, C02F 1/00), включающая емкость для неочищенной жидкости и крышку со встроенными в нее ручным средством нагнетания воздуха (сильфоном), каналом для неочищенной жидкости, в который помещен фильтрующий модуль, и отверстием для выхода очищенной жидкости. Уплотнительный элемент, устанавливаемый на крышке, обеспечивает внутри емкости для неочищенной жидкости герметичность, необходимую для создания избыточного давления воздуха над уровнем неочищенной жидкости. Ручное средство нагнетания оснащено входным воздушным клапаном и выходным клапаном подачи воздуха в емкость с неочищенной жидкостью. Принцип работы системы дозирования и очистки жидкости основан на нагнетании воздуха в верхнюю часть емкости над уровнем неочищенной жидкости. При нажатии рукой на сильфон сжатый воздух выталкивает жидкость из герметично закрытой емкости для неочищенной жидкости в канал, где жидкость проходит через фильтрующий модуль и далее через выход для очищенной жидкости поступает на потребление.

Известно устройство для очистки жидкости, преимущественно питьевой воды, по патенту РФ №2131759 (ЗАО «Аквафор» опубл. 20.06.1999, B01D 27/02, C02F 1/18, C02F 9/00), содержащее фильтрующий модуль, переходную втулку с внутренней перегородкой, на которой расположен штуцер для подвода очищаемой жидкости. К штуцеру герметично присоединена трубка для подвода очищаемой жидкости. Устройство дополнительно содержит средство для принудительного перемещения очищаемой жидкости из емкости очищаемой жидкости в фильтрующий модуль, выполненное в виде пневматического нагнетателя и трубок подвода очищаемой жидкости. В качестве емкости оно содержит открытую емкость с неочищенной жидкостью или полимерную бутылку для прохладительных напитков или иных пищевых жидкостей с наружной резьбой на горловине. Устройство работает следующим образом. Очищаемая жидкость (грязная вода) через трубку подвода очищаемой жидкости с помощью пневматического нагнетателя, через штуцер подвода очищаемой жидкости на переходной втулке прокачивается в фильтрующий модуль, профильтровывается через фильтрующий материал, очищается, а очищенная жидкость (чистая вода) через патрубок отвода очищенной жидкости на корпусе фильтрующего модуля и трубку для отвода очищенной жидкости поступает в емкость сбора очищенной жидкости (чистой воды).

Известно устройство для очистки жидкости по патенту США №6136188 (Pasupathicoil R. Soundar Rajan, Gary S. Hess (US), опубл. 24.10.2000, B01D 35/26), включающее емкость для неочищенной жидкости, воздушный насос, крышку с выдвижным носиком для слива очищенной жидкости и со встроенным фильтрующим модулем. Фильтрующий модуль включает в себя нижнее и верхнее микросита, нижний и верхний слои пеноматериала, фильтрующий материал. Воздушный насос соединен с емкостью для неочищенной жидкости и снабжен обратным клапаном и воздушным клапаном. После заполнения устройства для очистки жидкости водой с помощью воздушного насоса вручную внутрь емкости для неочищенной жидкости нагнетают воздух, под давлением которого неочищенная вода проходит через фильтрующий модуль и поступает к потребителю.

Известно устройство для очистки жидкости по патенту США №5225078 (Ametek, Inc., опубл. 06.07.1993, B01D 27/02). Кувшин для фильтрации используют в бытовых условиях для очистки жидкости. Кувшин состоит из корпуса для очищенной жидкости, приемной емкости для неочищенной жидкости, разделенной сильфоном на верхнюю и нижнюю части, фильтрующего элемента, крышки с отверстием для выравнивания давления. Перепад давления в данном фильтрующем устройстве создается при нажатии потребителем рукой на эластичный участок, располагающийся в центральной части крышки.

Известно устройство для очистки жидкости по патенту РФ №2095317 (ВНПП «Квант», опубл. 10.11.1997, C02F 1/18, B01D 63/08), включающее в себя корпус, в верхней части которого выполнен канал с запорным органом для сброса давления, крышку, фильтрующий блок и средство для создания давления на очищаемую жидкость, выполненное в виде сосуда из эластичного материала, при этом сосуд снабжен впускным и нагнетательным обратными клапанами, фильтрующий блок выполнен в виде пакета фильтрующих элементов, собранных на коллекторной трубке, связанной с внешней средой через установленный в стенке корпуса отводящий патрубок. Принцип работы устройства заключается в периодической работе сосуда для создания давления, достаточного для прохождения исходной жидкости через фильтрующий блок и подъема очищенной жидкости по отводящему патрубку на потребление. Сосуд для создания давления приводится в действие вручную.

Известно устройство для очистки жидкости, в частности питьевой воды по патенту США №4636307 (Mitsubishi Rayon Co., Ltd., Japan, опубл. 13.01.1987, B01D 19/00; B01D 13/01), включающее емкость для неочищенной жидкости, крышку, которая устанавливается на емкость для неочищенной жидкости, фильтрующий модуль, состоящий из адсорбирующего модуля и половолоконного модуля, патрубок для выхода очищенной жидкости и ручное средство нагнетания давления, снабженное средством сброса давления. Фильтрующий модуль помещается в емкость для неочищенной жидкости, и на его верхнюю часть надевается насадка. Патрубок для выхода очищенной жидкости выступает из насадки наружу через отверстие в крышке. Ручное средство нагнетания давления со средством сброса давления вставлено в крышку. При работе средства нагнетания давления жидкость из емкости для неочищенной жидкости принудительно протекает через фильтрующий модуль и выходит через патрубок для выхода чистой воды. В одном из вариантов исполнения устройства используется фильтрующий модуль, в котором в адсорбирующий элемент вставлен половолоконный модуль, однако в этом случае устройство для очистки жидкости устанавливается на трубу подачи водопроводной воды под давлением, так как давления, создаваемого вручную недостаточно для прохождения такой конструкции фильтрующего модуля.

Автономные устройства для очистки, описанные в технике, имеют ряд недостатков, например, из-за использования фильтрующих модулей с мелкодисперсными сорбентами, очищаемая жидкость не может преодолеть их суммарное гидравлическое сопротивление без воздействия стабильного постоянного давления, а следовательно по окончании процесса фильтрации какая-то часть жидкости останется в емкости для неочищенной жидкости и не сможет пройти через фильтрующий модуль самотеком. Также из-за невозможности потребителя контролировать степень физического усилия, которое он оказывает при периодическом механическом воздействии на средство нагнетания в течение всего фильтрационного цикла, избыточное давление, создаваемое средством нагнетания воздуха над уровнем неочищенной жидкости, будет нестабильным. Из-за этого во время фильтрационного цикла не обеспечиваются равномерность и устойчивость протекания жидкости через фильтрующий модуль. Под «фильтрационным циклом» в данном случае следует понимать время прохождения одной порции неочищенной жидкости из емкости для неочищенной жидкости через сменный фильтрующий модуль в емкость для очищенной жидкости. Из-за нестабильности избыточного давления воздуха, создаваемого средством нагнетания, жидкость протекает через сменный фильтрующий модуль неравномерно, что приводит к неэффективному использованию фильтрующего материала и, соответственно, к уменьшению степени очистки.

Известно устройство для очистки жидкости по патенту РФ №2445999 (ЗАО «Аквафор Продакшн», опубл. 27.03.2012, B01D 27/02, B01D 35/26).

Это изобретение является наиболее близким по технической сущности к настоящему изобретению и выбрано нами в качестве прототипа. Устройство для очистки жидкости содержит приемную емкость для неочищенной жидкости со съемной крышкой, приемную емкость для очищенной жидкости, сменный фильтрующий модуль, заполненный фильтрующим материалом, и автоматическое средство регулируемого во времени нагнетания воздуха в режиме фильтрации (автоматическое средство нагнетания). Автоматическое средство нагнетания нагнетает воздух внутрь приемной емкости, создавая избыточное давление воздуха над уровнем неочищенной жидкости в течение всего фильтрационного цикла, т.е. во время прохождения одной порции неочищенной жидкости из приемной емкости для неочищенной жидкости через сменный фильтрующий модуль в приемную емкость для очищенной жидкости. Автоматическое средство нагнетания соединено с приемной емкостью для очищенной жидкости посредством нагнетательного патрубка, снабженного регулировочным клапаном давления.

Автоматическое средство регулируемого во времени нагнетания воздуха включает пневматический нагнетатель, блок управления, источник питания, датчик уровня жидкости и по меньшей мере одно средство обратной связи, при этом вход пневматического нагнетателя сообщен с атмосферой. Под термином «сообщен с атмосферой» следует понимать, что пневматический нагнетатель у входа имеет давление, близкое к атмосферному. Выход пневматического нагнетателя соединен с входом блока управления, выход которого соединен с входом источника питания, датчик уровня жидкости и по меньшей мере одно средство обратной связи соединены с блоком управления, выполненным с возможностью задания последовательности и временных режимов работы пневматического нагнетателя в режиме фильтрации. Задание последовательности и временных режимов работы пневматического нагнетателя в режиме фильтрации осуществляется, например, при помощи программируемого микроконтроллера, расположенного в блоке управления, а стабилизация избыточного давления воздуха над уровнем неочищенной жидкости - при помощи алгоритмов обратной связи, использующих средства обратной связи и иные датчики или средства, преобразующие величину избыточного давления воздуха в сигнал для передачи на блок управления.

Устройство по прототипу поддерживает давление над уровнем неочищенной жидкости постоянным в течение всего фильтрационного цикла, тем самым устраняя проблему неравномерности протекания неочищенной жидкости через фильтрующий модуль. Однако в прототипе не решена проблема очистки всей жидкости, содержащейся в приемной емкости для неочищенной жидкости, поэтому по завершении цикла фильтрации в емкости для неочищенной жидкости устройства по прототипу остается некоторое количество неотфильтрованной жидкости, что снижает эффективность работы устройства и приводит к образованию застойной зоны. Такая застойная зона может привести к развитию в неочищенной жидкости болезнетворных бактерий. Более того, поддержание постоянного значения давления над уровнем неочищенной жидкости в случае понижения давления газа предполагает подкачивание газа в приемную емкость для неочищенной жидкости, в случае повышения - сброс газа в окружающую среду. Для этого в устройстве по прототипу установлены сложные алгоритмы обратной связи задающие последовательность и время режимов работы устройства.

РАСКРЫТИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

Общей задачей группы изобретений и требуемым техническим результатом, достигаемым при использовании группы изобретений, является разработка устройства и способа очистки жидкости, в частности питьевой воды, повышение степени очистки жидкости при одновременном снижении времени процесса очистки жидкости, а также достижение гарантированного вытеснения всей неочищенной жидкости из приемной емкости для неочищенной жидкости наиболее эффективным способом.

Поставленная задача и требуемый технический результат при использовании группы изобретений достигаются тем, что способ очистки жидкости заключающийся в заполнении приемной емкости неочищенной жидкостью, осуществлении цикла работы автоматического средства регулируемого во времени нагнетания газа при закрытии крышки водоочистителя посредством нагнетания газа в приемную емкость для неочищенной жидкости, под давлением которого неочищенная жидкость проходит из приемной емкости для неочищенной жидкости через фильтрующий модуль в приемную емкость для очищенной жидкости, с постепенным уменьшением избыточного давления газа до окончания процесса фильтрации с возможностью дальнейшего повторения цикла работы автоматического средства регулируемого во времени нагнетания газа, в котором неочищенную жидкость под давлением вытесняют из приемной емкости для неочищенной жидкости объемом газа, большим, чем объем неочищенной жидкости в приемной емкости для неочищенной жидкости, и после отключения автоматического средства регулируемого во времени нагнетания газа жидкость, оставшаяся в приемной емкости для неочищенной жидкости под давлением избыточного объема газа проходит через фильтрующий модуль в емкость для очищенной жидкости, при этом процесс фильтрации жидкости продолжают посредством вытеснения части жидкости из фильтрующего модуля после фильтрации всей жидкости из приемной емкости для неочищенной жидкости в емкость для очищенной жидкости, при этом жидкость, проходя через фильтрующий модуль, меняет направление прохождения по меньшей мере 1 раз, при этом предпочтительно часть отфильтрованной жидкости подают из фильтрующего модуля в емкость для очищенной жидкости, а меньшую часть жидкости оставляют в фильтрующем модуле для увлажнения элементов фильтрации, при этом фильтрующий модуль выполнен таким образом, что поток газа, попадая в фильтрующий модуль и меняя направление прохождения через модуль по меньше мере 1 раз, захватывает частицы жидкости и вместе с ними удаляется из фильтрующего модуля через средство выхода очищенной жидкости, при этом при прохождении газа через фильтрующий модуль под действием центробежных сил меньшая часть жидкости задерживается в «мертвых зонах» фильтрующего модуля.

Также поставленная задача и требуемый технический результат при использовании группы изобретений достигаются тем, что устройство для очистки жидкости, содержащее приемную емкость для неочищенной жидкости, соединенную с автоматическим средством регулируемого во времени нагнетания газа в режиме фильтрации посредством соединительного элемента, включающим пневматический блок нагнетания газа, блок управления и источник питания; приемную емкость для очищенной жидкости и фильтрующий модуль, благодаря работе автоматического средства регулируемого во времени нагнетания газаыполнено с возможностью вытеснения всей неочищенной жидкости из приемной емкости для неочищенной жидкости при условии подачи объема газа, большего, чем объем неочищенной жидкости находящейся в приемной емкости для неочищенной жидкости, при этом блок управления выполнен с возможностью прямого управления пневматическим блоком нагнетания газа, при этом фильтрующий модуль снабжен средством, препятствующим проникновению очищенной жидкости обратно в модуль, при этом средство, препятствующее проникновению очищенной жидкости обратно в модуль, представляет собой предпочтительно обратный клапан, при этом средство, препятствующее проникновению очищенной жидкости обратно в модуль, расположено в верхней части фильтрующего модуля, при этом средство, препятствующее проникновению очищенной жидкости обратно в модуль, расположено в нижней части фильтрующего модуля, где в верхней части фильтрующего модуля расположено средство выхода очищенной жидкости в емкость для очищенной жидкости, при этом средство выхода очищенной жидкости расположено выше уровня очищенной жидкости, находящейся в емкости для очищенной жидкости, где фильтрующий модуль состоит по меньшей мере из двух элементов фильтрации.

Заявляемая группа изобретений направлена на устранение указанных недостатков прототипа.

КРАТКОЕ ОПИСАНИЕ ЧЕРТЕЖЕЙ

1. На фиг. 1. изображено устройство для очистки жидкости с фильтрующим модулем, расположенным в емкости для очищенной жидкости, и средством выхода очищенной жидкости, расположенным сверху фильтрующего модуля.

2. На фиг. 2. - устройство для очистки жидкости с фильтрующим модулем, расположенным в емкости для очищенной жидкости, и средством выхода очищенной жидкости расположенным снизу фильтрующего модуля.

3. На фиг. 3 - устройство для очистки жидкости с фильтрующим модулем, расположенным в приемной емкости для неочищенной жидкости, и средством выхода очищенной жидкости расположенным снизу фильтрующего модуля.

4. На фиг. 4 - схема функциональных связей автоматического средства регулируемого во времени нагнетания газа.

ОСУЩЕСТВЛЕНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

Устройство для очистки жидкости содержит приемную емкость для неочищенной жидкости 1 с верхней горловиной 10, закрывающей ее конструкционной деталью 11, и съемной крышкой 12, фильтрующий модуль 3, состоящий, например, из трех фильтрующих элементов 4, 5 и 6, приемную емкость для очищенной жидкости 2, автоматическое средство регулируемого во времени нагнетания газа в режиме фильтрации (автоматическое средство нагнетания) 13, средство 19 входа исходной жидкости в фильтрующий модуль (На фиг. 1, 2 и 3), средство 18, препятствующее проникновению очищенной жидкости обратно в фильтрующий модуль (на фиг. 2 и 3), и средство выхода очищенной жидкости 7 (на фиг. 1).

Автоматическое средство нагнетания 13 включает пневматический блок нагнетания 16, блок управления 14, соединительный элемент 15, выполненный, например, в виде патрубка, и источник питания 17.

Блок управления 14 может представлять собой, например, расположенный на плате микропроцессорный блок (микроконтроллер), содержащий энергозависимую память данных, счетчик реального времени и вычислитель.

Блок управления 14 может располагаться в крышке 12 (на фиг. 1-3) или в ручке 9 (на чертежах не показано) устройства для очистки жидкости.

Блок управления 14 выполнен с возможностью программирования работы автоматического средства нагнетания газа 13 в таком режиме, при котором в приемную емкость для неочищенной жидкости 1 нагнетается газ объемом, превышающим объем неочищенной жидкости, находящейся в приемной емкости для неочищенной жидкости 1, и автоматическое средство нагнетания газа 13 отключается до окончания полного прохождения очищаемой жидкости через фильтрующий модуль 3.

Источник питания 17 может располагаться, например, в крышке 12 (на фиг. 1-3) или в ручке 9 (на чертежах не показано) устройства для очистки жидкости. Источником питания 17 может служить, например, батарея питания или аккумуляторная батарея.

В качестве пневматического блока нагнетания 16 используют, например, воздушный микрокомпрессор или мембранный микронасос.

Связь между элементами автоматического средства нагнетания 13 осуществляется следующий образом. Выход источника питания 17 подсоединен ко входу в блок управления 14, выход блока управления 14 соединен со входом в пневматический блок нагнетания 16, выход которого соединен с приемной емкостью для неочищенной жидкости 1. Пневматический блок нагнетания 16 имеет сообщение с источником газа, например, с воздухом окружающей среды.

Автоматическое средство нагнетания 13 соединено с приемной емкостью для неочищенной жидкости 1 посредством соединительного элемента 15 (На фиг. 1, 2, 3). Соединительный элемент 15 может быть выполнен, например, в виде патрубка, трубки или шланга (на чертежах не показано), изготовленного из полимерного материала.

Как было сказано ранее, блок управления 14 задает режим работы автоматического средства нагнетания газа 13, во время работы которого в приемную емкость для неочищенной жидкости 1 нагнетается газ объемом, большим, чем объем неочищенной жидкости. Благодаря этому, в отличие от прототипа, появляется возможность отключения автоматического средства нагнетания газа 13 до окончания полного прохождения жидкости из приемной емкости для неочищенной жидкости 1 через фильтрующий модуль 3, так как за время работы автоматического средства нагнетания 13 объема газа, забранного из внешнего источника, достаточно для осуществления полного цикла фильтрации. После отключения автоматического средства нагнетания газа 13 процесс прохождения жидкости из приемной емкости для неочищенной жидкости 1 и фильтрующего модуля 3 продолжается за счет избыточного объема газа, который остался в приемной емкости для неочищенной жидкости 1.

Фильтрующий модуль 3 состоит из двух элементов фильтрации 4 и 5 и может иметь, третий элемент 6, заполненный, например, активированным углем (На фиг. 1, 2, 3). Установка фильтрующего модуля 3 в приемной емкости для неочищенной жидкости 1 может осуществляться винтовым соединением, байонетным соединением либо защелкиванием. Место соединения с фильтрующим модулем 3 снабжено, по меньшей мере, одним средством уплотнения 8, которое удерживает воздух внутри приемной емкости 1, позволяя создать избыточное давление над уровнем неочищенной жидкости. Средство уплотнения 8 представляет собой преимущественно круглое уплотнительное кольцо.

В конструкции фильтрующего модуля 3, описанной выше, жидкость проходит через него, меняя направление прохождения по меньшей мере 1 раз, при этом значительная часть жидкости попадает в емкость для очищенной жидкости 2, а меньшая часть жидкости остается в фильтрующем модуле 3 и необходима для увлажнения фильтрующих элементов 4, 5 и 6.

В отличие от прототипа, в заявляемом устройстве применение фильтрующего модуля описанной конструкции стало возможным благодаря тому, что режим работы автоматического средства нагнетания 13 рассчитан на нагнетание в приемную емкость для неочищенной жидкости 1 газа объемом, превышающим объем неочищенной жидкости в приемной емкости для неочищенной жидкости 1. Под избыточным давлением газа жидкость не только преодолевает суммарное гидравлическое сопротивление, но и проходит фильтрующие материалы 4, 5 и 6 за более короткий промежуток времени.

Фильтрующие элементы могут быть выполнены из различных фильтрующих материалов и/или заполнены различными фильтрующими материалами.

Например, в корпусе фильтрующего модуля 3 фильтрующий элемент 4 может быть выполнен из плотной сорбционной смеси на основе высокоэффективных мелкодисперсных адсорбентов, например, порошкообразного активированного угля, ионообменных смол различной степени дисперсности, ионообменных волокон, активированных углеродных волокон, а фильтрующий элемент 5 выполнен из половолоконного модуля, или, например, элемент 4 выполнен из карбонблока, внутрь которого вставлен фильтрующий элемент 5, выполненный в виде половолоконного модуля. Для исключения заражения половолоконного модуля внизу фильтрующего элемента 5 может быть расположен элемент 6, заполненный, например, активированным углем.

Однако следует понимать, что комбинации фильтрующих элементов, применимых в настоящем изобретении не ограничивается только приведенными примерами.

В случае, когда фильтрующий модуль 3 расположен в емкости для очищенной жидкости 2, а средство выхода очищенной жидкости 7 находится в верхней части фильтрующего модуля ,под действием газа неочищенная жидкость принудительно сверху вниз проходит в фильтрующий элемент 4 и далее, меняя направление, снизу вверх проходит фильтрующий элемент 6, элемент 5 и покидает пространство фильтрующего модуля 3 через средство выхода очищенной жидкости 7(фиг 1).

В случае, когда фильтрующий модуль 3 расположен в емкости для очищенной жидкости 2, а средство выхода очищенной жидкости 7 находится снизу фильтрующего модуля 3, под действием газа неочищенная жидкость сверху вниз проходит фильтрующий элемент 4 и далее, меняя направление, снизу вверх через внутренний канал 19 между фильтрующим элементом 4 и элементом 5, и далее сверху вниз через фильтрующий элемент 6 и фильтрующий элемент 5 поступает в приемную емкость для очищенной жидкости 2 (на фиг. 2).

В случае, когда фильтрующий модуль 3 расположен в емкости для неочищенной жидкости 1, а средство выхода очищенной жидкости 7 располагается снизу фильтрующего модуля 3, под действием газа неочищенная жидкость из нижней части приемной емкости для неочищенной жидкости 1 поступает в фильтрующий элемент 4 и проходит его снизу вверх, далее сверху вниз проходит фильтрующий элемент 6 и фильтрующий элемент 5 и через средство выхода очищенной жидкости 7 поступает в емкость для очищенной жидкости 2 (На фиг. 3).

В приемной емкости для неочищенной жидкости 1 над поверхностью неочищенной жидкости нагнетается газ. В процессе фильтрации количество газа над уровнем неочищенной жидкости снижается, но после прохождения значительного объема жидкости в емкость для очищенной жидкости 2 газ остается в достаточном количестве, чтобы из приемной емкости для неочищенной жидкости 1 он прошел через фильтрующие элементы 4, 5 и 6 в той же последовательности, в которой через элементы проходила очищаемая жидкость. В процессе прохождения через устройство для очистки жидкости оставшийся газ переходит в состояния аэрозоля, так как под действием центробежных сил захватывает и уносит в своем потоке капли жидкости, оставшиеся в приемной емкости для неочищенной жидкости 1 и в фильтрующим модуле 3, и удаляется из фильтрующего модуля 3 через средство выхода очищенной жидкости 7 (на фиг. 1-3).

Для того, чтобы не допустить обезвоживания фильтрующего модуля 3 после прохождения через него газа, в конструкции фильтрующего модуля 3 устройства для очистки жидкости предусмотрены так называемые «мертвые зоны», например углубления или полости. В «мертвых зонах» скапливается влага, которая за счет капиллярных сил проникает внутрь фильтрующих элементов 4, 5 и 6. Сохранение фильтрующего модуля 3 увлажненным обеспечивает его эффективную работу.

После завершения цикла фильтрации очищенная жидкость скапливается в емкости для очищенной жидкости 2. Для того, чтобы очищенная жидкость не поднималась обратно в фильтрующий модуль 3, в конструкции устройства для очистки жидкости предусмотрено средство 7 (на фиг. 1) и 18 (на фиг. 2, 3), препятствующее проникновению очищенной жидкости обратно в фильтрующий модуль 3.

В случае, когда средство выхода очищенной жидкости 7 расположено в верхней части фильтрующего модуля 3, поскольку оно расположено выше уровня очищенной жидкости, то одновременно является и средством, препятствующим проникновению очищенной жидкости обратно в фильтрующий модуль 3. (На фиг. 1), и может быть выполнено, в виде патрубка в частном случае штуцера или гибкого шланга (на чертежах не показано).

В случае, когда выход очищенной жидкости 7 в емкость для очищенной жидкости 2 находится в нижней части фильтрующего модуля 3, средство 18, препятствующее проникновению очищенной жидкости обратно в фильтрующий модуль 3, представляет собой, например, обратный клапан, выполненный предпочтительно в виде диска из пластичного материала, например из резины или сантопрена. Средство 18 может быть расположено в как верхней (На фиг. 2 и 3), так и в нижней (на чертежах не показано) части фильтрующего элемента 5.

Работа устройства и способ очистки жидкости осуществляются следующим образом.

Неочищенную жидкость заливают в приемную емкость для неочищенной жидкости 1, которую закрывают крышкой 12.

Автоматически либо вручную включают автоматическое средство нагнетания газа 13. Блок управления 14 приводит в действие пневматический блок нагнетания газа 16, и из внешнего источника в приемную емкость для неочищенной жидкости 1 поступает газ объемом, большим, чем объем неочищенной жидкости в приемной емкости для неочищенной жидкости 1.

Под действием газа часть жидкости из приемной емкости для неочищенной жидкости 1 пропускают через фильтрующий модуль 3 при включенном автоматическом средстве нагнетания 13, а часть жидкости проходит через фильтрующий модуль 3 после отключения автоматического средства нагнетания 13.

Очищаемая жидкость проходит фильтрующие элементы 4, 5 и 6 последовательно, меняя направление, и через средство выхода очищенной жидкости 7 поступает в приемную емкость для очищенной жидкости 2.

После прохождения основного объема жидкости через фильтрующий модуль 3 в емкость для очищенной жидкости 2, оставшийся в приемной емкости для неочищенной жидкости 1 газ проходит через фильтрующие элементы 4, 5 и 6 в той же последовательности, в которой через элементы проходила очищаемая жидкость, и уносит в своем потоке капли жидкости, оставшиеся в приемной емкости для неочищенной жидкости 1 и в фильтрующим модуле 3, и удаляется из фильтрующего модуля 3 через средство выхода очищенной жидкости 7.

По завершении цикла фильтрации очищенная жидкость скапливается в емкости для очищенной жидкости 2 и остается в ней до момента использования ее потребителем, не имея контакта с фильтрующим модулем благодаря средству 7 (на фиг. 1) и 18 (на фиг. 2 и 3), препятствующему проникновению очищенной жидкости обратно в фильтрующий модуль 3.

Использование устройства и способа очистки жидкости позволяет повысить степень очистки жидкости при одновременном снижении времени очистки жидкости, а также устраняет необходимость поддержания давления над уровнем неочищенной жидкости постоянным и обеспечивает полное удаление неочищенной жидкости из приемной емкости для неочищенной жидкости.

Для подтверждения эффективности работы устройства очистки жидкости были проведены сравнительные испытания устройства для очистки жидкости настоящего изобретения (далее изобретение) и прототипа:

1. ресурсные гидравлические испытания;

2. ресурсные испытания на модельном растворе хлороформа;

3. ресурсные испытания на модельном растворе ионов свинца.

Для всех испытаний был выбран следующий режим тестирования: 8 ч/ сутки - работа, 16 ч - отдых. Проливаемый объем - 1 л. Интервал между проливаниями - 15-20 минут.

1. Ресурсные гидравлические испытания.

В качестве модельного раствора была использована водопроводная вода.

Результаты испытаний приведены в таблице 1.

Данные таблицы 1 показывают, что при работе изобретения требуется в значительно меньше времени, чем при использовании прототипа.

2. Ресурсные испытания на модельном растворе хлороформа (концентрация поддерживалась в пределах от 285 до 325 мкг/л). Результаты испытаний приведены в таблице 2.

Из данных, приведенных в таблице 2, видно, что при прохождении жидкости суммарным объемом 300 л через изобретение и прототип остаточная концентрация хлороформа для изобретения составляет 3,3 мкг/л, что в три раза меньше, чем для прототипа.

3 Ресурсные испытания на модельном растворе ионов свинца (концентрация ионов свинца в растворе поддерживалась в пределах от 144 до 156 мкг/л).

Результаты испытаний приведены в таблице 3.

Из данных приведенных в таблице 3 видно, что при прохождении жидкости суммарным объемом 300 л через изобретение и прототип остаточная концентрация ионов свинца для изобретения составляет 3,4 мкг/л, что почти в три раза меньше, чем для прототипа.

Результаты всех сравнительных испытаний подтверждают эффективность работы изобретения в части повышения степени очистки жидкости при одновременном снижении времени процесса очистки жидкости.

Группа изобретений относится к очистке жидкости, преимущественно питьевой воды. Способ очистки жидкости заключается в заполнении приемной емкости неочищенной жидкостью, осуществлении цикла работы автоматического средства регулируемого во времени нагнетания газа при закрытии крышки водоочистителя посредством нагнетания газа в приемную емкость для неочищенной жидкости, под давлением которого неочищенная жидкость проходит из приемной емкости для неочищенной жидкости через фильтрующий модуль в приемную емкость для очищенной жидкости, с постепенным уменьшением избыточного давления газа до окончания процесса фильтрации с возможностью дальнейшего повторения цикла работы автоматического средства регулируемого во времени нагнетания газа. Неочищенную жидкость под давлением вытесняют из приемной емкости для неочищенной жидкости объемом газа, большим, чем объем неочищенной жидкости в приемной емкости для неочищенной жидкости, и после отключения автоматического средства регулируемого во времени нагнетания газа, жидкость, оставшаяся в приемной емкости для неочищенной жидкости, под давлением избыточного объема газа проходит через фильтрующий модуль в емкость для очищенной жидкости. Устройство для очистки жидкости содержит приемную емкость для неочищенной жидкости, соединенную с автоматическим средством регулируемого во времени нагнетания газа в режиме фильтрации посредством соединительного элемента, включающим пневматический блок нагнетания газа, блок управления и источник питания, емкость для очищенной жидкости и фильтрующий модуль со средствами входа и выхода жидкости. Технический результат: повышение степени очистки жидкости при одновременном снижении времени процесса очистки жидкости. 2 н. и 13 з.п. ф-лы, 4 ил., 3 табл.

1. Способ очистки жидкости, заключающийся в заполнении приемной емкости неочищенной жидкостью, осуществлении цикла работы автоматического средства регулируемого во времени нагнетания газа при закрытии крышки водоочистителя посредством нагнетания газа в приемную емкость для неочищенной жидкости, под давлением которого неочищенная жидкость проходит из приемной емкости для неочищенной жидкости через фильтрующий модуль в приемную емкость для очищенной жидкости, с постепенным уменьшением избыточного давления газа до окончания процесса фильтрации с возможностью дальнейшего повторения цикла работы автоматического средства регулируемого во времени нагнетания газа, отличающийся тем, что неочищенную жидкость под давлением вытесняют из приемной емкости для неочищенной жидкости объемом газа, большим, чем объем неочищенной жидкости в приемной емкости для неочищенной жидкости, и после отключения автоматического средства регулируемого во времени нагнетания газа жидкость, оставшаяся в приемной емкости для неочищенной жидкости, под давлением избыточного объема газа проходит через фильтрующий модуль в емкость для очищенной жидкости.

2. Способ очистки жидкости по п.1, отличающийся тем, что процесс фильтрации жидкости продолжают посредством вытеснения части жидкости из фильтрующего модуля после фильтрации всей жидкости из приемной емкости для неочищенной жидкости в емкость для очищенной жидкости.

3. Способ очистки жидкости по п.2, отличающийся тем, что жидкость, проходя через фильтрующий модуль, меняет направление прохождения по меньшей мере 1 раз.

4. Способ очистки жидкости по п.2, отличающийся тем, что предпочтительно часть отфильтрованной жидкости подают из фильтрующего модуля в емкость для очищенной жидкости, а меньшую часть жидкости оставляют в фильтрующем модуле для увлажнения элементов фильтрации.

5. Способ очистки жидкости по п.2, отличающийся тем, что фильтрующий модуль выполнен таким образом, что поток газа, попадая в фильтрующий модуль и меняя направление прохождения через модуль по меньше мере 1 раз, захватывает частицы жидкости и вместе с ними удаляется из фильтрующего модуля через средство выхода очищенной жидкости.

6. Способ очистки жидкости по п.5, отличающийся тем, что при прохождении газа через фильтрующий модуль под действием центробежных сил меньшая часть жидкости задерживается в «мертвых зонах» фильтрующего модуля.

7. Устройство для осуществления способа очистки жидкости по п. 1, содержащее приемную емкость для неочищенной жидкости, соединенную с автоматическим средством регулируемого во времени нагнетания газа в режиме фильтрации посредством соединительного элемента, включающим пневматический блок нагнетания газа, блок управления и источник питания, емкость для очищенной жидкости и фильтрующий модуль со средствами входа и выхода жидкости, отличающееся тем, что оно выполнено с возможностью вытеснения всей неочищенной жидкости из приемной емкости для неочищенной жидкости при условии подачи объема газа, большего, чем объем неочищенной жидкости, находящейся в приемной емкости для неочищенной жидкости.

8. Устройство для очистки жидкости по п.7, отличающееся тем, что блок управления выполнен с возможностью прямого управления пневматическим блоком нагнетания газа.

9. Устройство для очистки жидкости по п.7, отличающееся тем, что фильтрующий модуль снабжен средством, препятствующим проникновению очищенной жидкости обратно в модуль.

10. Устройство для очистки жидкости по п.9, отличающееся тем, что средство, препятствующее проникновению очищенной жидкости обратно в модуль, представляет собой предпочтительно обратный клапан.

11. Устройство для очистки жидкости по п.9, отличающееся тем, что средство, препятствующее проникновению очищенной жидкости обратно в модуль, расположено в верхней части фильтрующего модуля.

12. Устройство для очистки жидкости по п.9, отличающееся тем, что средство, препятствующее проникновению очищенной жидкости обратно в модуль, расположено в нижней части фильтрующего модуля.

13. Устройство для очистки жидкости по п.7, отличающееся тем, что в верхней части фильтрующего модуля расположено средство выхода очищенной жидкости в емкость для очищенной жидкости.

14. Устройство для очистки жидкости по п.13, отличающееся тем, что средство выхода очищенной жидкости расположено выше уровня очищенной жидкости, находящейся в емкости для очищенной жидкости.

15. Устройство для очистки жидкости по п.7, отличающееся тем, что фильтрующий модуль состоит по меньшей мере из двух элементов фильтрации.