модуль фильтрационный и устройство для очистки

жидкости

область техники

группа изобретений относится к устройствам для очистки жидкости, преимущественно питьевой воды, предназначенным для использования в фильтрах и в качестве фильтров кувшинного типа в бытовых условиях, на дачных и садовых участках.

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

уровень техники

известные в уровне техники модули, применяемые для очистки питьевой воды в jустройствах кувшинного типа, в основном состоят из узла регулирования потока жидкости и выхода воздуха, имеющего отверстия для входа и выхода жидкости и оттока воздуха и корпуса, заполненного фильтрующим материалом, по меньшей мере с одним отверстием в основании корпуса для выхода отфильтрованной жидкости. для предотвращения попадания фильтрующего материала, в основном активированного угля, в воду или высыпания из фильтрационного модуля при транспортировке его размещают между двумя прокладками, мембранами, листами или сетками, которые выполняют функцию входного и выходного фильтра и могут быть выполнены из нетканых или пористых материалов из пластмасс с размером пор, например, 200 мкм. из-за поверхностного натяжения воды конструктивное исполнение модулей с использованием такого материала создает трудности протекания воды вплоть до прерывания процесса фильтрации. в большинстве случаев в качестве входного фильтра применяется сетка, которая может быть выполнена из различных материалов и с различным размером ячеек, в уровне техники известно использование в модулях сеток из гидрофильных волокон с криволинейной поверхностью. фильтрационный элемент по патенту сша .425,980,743 (опубл. 09.11.1999, B01D27/02), так же как и большинство аналогичных конструкций, выполнен из узла регулирования потока жидкости и

выхода воздуха (крышка) и корпуса, заполненного фильтрующим материалом.

в фильтрационный модуль между крышкой и корпусом вставлена сетка, выполненная из полимерного гидрофильного материала и закрепленная на кольце. часть сетки спроектирована выпуклой формы. выпуклые элементы сетки имеют форму сферы. кроме того сетка снабжена ребрами. аналогичное конструктивное исполнение фильтрационного модуля с сеткой, выполненной из текстильного материала, описано в патенте сша N° 6,012,232 (опубл.11.01.2000г., F26B 19/00). материал, из которого изготовлена сетка содержит два типа волокон, соединенных вместе: гидрофильные и гидрофобные волокна. при этом через гидрофильную зону протекает вода, а через гидрофобную проходит воздух. для всех известных в уровне техники конструкций модулей для очистки жидкости в фильтрах кувшинного типа существует проблема, связанная с удобством эксплуатации таких изделий потребителем. это связано с конструктивным исполнением узла регулирования потока жидкости и выхода воздуха и сетки, выполняющей роль входного фильтра и средства фиксации фильтрующего материала и изготовленного, как правило, в виде частично проницаемой для воды и воздуха границы полностью перекрывающей проходное сечение модуля. в процессе фильтрации из очищаемой жидкости выделяется некоторое количество растворенных в ней газов, которые собираются в верхней части корпуса модуля, под сеткой, что приводит к прерыванию протекания очищаемой жидкости, если зона накопления газов перекрывает проходное сечение модуля. при этом, чем меньше размер ячеек материала, тем эффективнее задерживаются частицы сорбента, а чем крупнее - тем легче отводится собирающийся воздух. это влечет за собой оптимизацию размера ячейки сетки, что в свою очередь делает невозможным применение наиболее эффективных мелких фракций фильтрующего материала (например, активированного угля), приводя к его высыпанию в процессе эксплуатации и транспортировки.

частично эта проблема решена за счет конструкции модуля для очистки воды, являющегося наиболее близким аналогом к заявляемой группе изобретений, состоящего из узла регулирования потока жидкости и выхода воздуха, имеющего отверстия для входа и выхода жидкости и оттока воздуха, корпуса, заполненного фильтрующим материалом, по меньшей мере с одним отверстием в основании корпуса для выхода отфильтрованной жидкости и

средства фиксации с клапаном, служащим для выпуска накопленных газов, но нестабильность процесса фильтрации в результате различных технологических проблем может привести к остановке процесса, что и является важным недостатком эксплуатации ближайшего аналога (международная заявка WO2005/089898, опубл. 29.09.2005, мки B01D24/10). в связи с этим возникла потребность в разработке нового изделия с улучшенными потребительскими свойствами.

наиболее близким аналогом устройства для очистки жидкости является изобретение по патенту сша N°6,841,067 опубл.11.01.2005, мки B01D27/02. устройство для фильтрации жидкости кувшинного типа состоит из приемной емкости для очищенной воды, в которую вставлен фильтрационный модуль и емкости для очищенной воды в виде кувшина.

раскрытие изобретения

общей задачей группы изобретений и требуемым техническим результатом, достигаемым при использовании изобретений, является повышение надежности и улучшение эксплуатационных характеристик устройств.

поставленная задача и требуемый технический результат при использовании группы изобретений достигаются тем, что модуль фильтрационный, состоящий из узла регулирования потока жидкости и выхода воздуха, имеющего отверстия для входа и выхода жидкости и оттока воздуха и корпуса, заполненного фильтрующим материалом, по меньшей мере с одним отверстием в основании корпуса для выхода отфильтрованной жидкости, согласно изобретению снабжен по меньшей мере одним каналом, препятствующим выходу частиц фильтрующего материала из узла регулирования наружу во время протекания не фильтрованной жидкости и фильтрации жидкости и минимизирующим сопротивление выхода воздуха из корпуса причем отверстие для выхода жидкости из узла регулирования в корпус имеет диаметр, превышающий размер частиц фильтрующего материала.

канал может быть расположен в узле регулирования или в верхней части корпуса, при этом конструкция канала позволяет формировать границу раздела сред: жидкость-газ. канал может быть прямолинейным или непрямолинейным, вертикальным или горизонтальным. причем вертикальный канал выполнен в виде протяженного спирального или лабиринтного канала. канал имеет высоту

не менее lмм, преимущественно l-40мм; ширину не менее lмм; преимущественно 1-1 омм, а отверстие для выхода жидкости из узла регулирования в корпус имеет диаметр не менее 1 мм, преимущественно 1- 10мм. при этом отверстия узла регулирования могут быть выполнены постоянного или переменного сечения.

модуль может быть снабжен средством, перекрывающим отверстие для выхода жидкости из узла регулирования в корпус и удерживающим частицы фильтрующего материала внутри корпуса до начала фильтрации жидкости. причем средство выполняет роль транспортной заглушки отверстия для выхода жидкости из узла регулирования в корпус, имеет положение закрыто во время транспортировки модуля и положение открыто перед фильтрацией жидкости и совмещает в себе функции пломбы, гарантирующей одноразовое использование устройства.

заявляемое устройство для очистки жидкости, преимущественно питьевой воды по первому варианту содержит в комбинации вышеописанный фильтрационный модуль и контейнер для очистки жидкости.

по второму варианту в устройстве для очистки жидкости, преимущественно питьевой воды, содержащем в комбинации модуль фильтрационный, состоящий из узла регулирования потока жидкости и выхода воздуха, имеющего отверстия для входа и выхода жидкости и оттока воздуха и корпуса, заполненного фильтрующим материалом, по меньшей мере с одним отверстием в основании корпуса для выхода отфильтрованной жидкости и контейнер для очистки жидкости, состоящий из приемной емкости для очищаемой воды и емкости для очищенной воды, согласно изобретению узел регулирования потока жидкости и выхода воздуха расположен в приемной емкости для очищаемой воды и снабжен по меньшей мере одним каналом, препятствующим выходу частиц фильтрующего материала из узла регулирования наружу во время протекания не фильтрованной жидкости и фильтрации жидкости и минимизирующим сопротивление выхода воздуха из корпуса, а корпус снабжен средством, перекрывающим отверстие для выхода жидкости из узла регулирования в корпус и удерживающим частицы фильтрующего материала внутри корпуса до начала фильтрации жидкости, при - этом отверстие имеет диаметр, превышающий размер частиц фильтрующего материала.

сущность заявляемого изобретения заключается в том, что при прохождении очищаемой жидкости через фильтрационный модуль не требуется преодолевать проницаемую для жидкости и газа сетчатую перегородку, которая приводит к образованию сил поверхностного натяжения в ячейках этой перегородки, препятствующих протеканию очищаемой жидкости. для устранения этого недостатка заявляемая конструкция модуля снабжена по меньшей мере одним каналом, в котором силы поверхностного натяжения не оказывают влияния на протекание очищаемой жидкости и за счет которого формируется граница раздела жидкость-газ. при первичном заполнении приемной емкости жидкостью (водой) и при выделении газа (воздуха) из фильтруемой жидкости в верхней части канала формируется граница раздела жидкость-газ и за счет этой границы пузырьки газа, подхватывая частицы фильтрующего материала (например, активированного угля) оставляют их на границе раздела, не давая им проникнуть (всплыть в приемную емкость. потоком очищаемой жидкости частицы фильтрующего материала возвращаются через отверстие для выхода жидкости из узла регулирования в корпус модуля. при этом отверстие для выхода жидкости из узла регулирования в корпус имеет диаметр больший размера частиц фильтрующего материала для свободного прохождения их, а выбранные размеры канала позволяют обеспечивать заданную глубину наполнения канала при фильтрации жидкости со скоростью протекания жидкости, не превышающей скорость всплывания пузырьков газа.

кроме вышеописанного конструктивное исполнение по второму варианту устройства для очистки жидкости позволяет многократно использовать узел регулирования, расположенный в приемной емкости и за счет этого конструктивное исполнение корпуса модуля существенно упрощено, более технологично и экономично как для призводителя так и для потребителя.

краткое описание рисунков

на фиг. 1 изображен общий вид модуля с лабиринтным горизонтальным каналом, расположенным в узле регулирования потока жидкости и выхода воздуха (криволинейный переменного сечения канал), где: h-высота канала, t-ширина канала, d-диаметр отверстия для выхода жидкости из узла регулирования в корпус.

на фиг. 2 изображен общий вид с лабиринтным вертикальным каналом, расположенным в верхней части корпуса (криволинейный переменного сечения канал).

на фиг. 3 изображен модуль с прямолинейным каналом с границей раздела сред хидкость-газ.

на фиг. 4 изображен модуль с вертикальным спиральным каналом с отверстиями постоянного сечения.

на фиг. 5 сечение A-A на фиг. 1 (переменное сечение отверстия канала).

на фиг. 6 изображен узел регулирования потока жидкости и выхода воздуха со средством, перекрывающим отверстие для выхода жидкости из узла регулирования в корпус.

на фиг. 7 изображен общий вид устройства для очистки жидкости.

на фиг. 8 изображен общий вид устройства для очистки жидкости с узлом регулирования потока жидкости и выхода воздуха, расположенным в приемной емкости для очищаемой жидкости.

на фиг. 9 изображен общий вид корпуса модуля со средством, перекрывающим отверстие для выхода жидкости из узла регулирования в корпус.

осуществление изобретения

фильтрационный модуль 1 (фиг.l), состоит из узла регулирования потока жидкости и выхода воздуха 2, имеющего отверстия для входа 3 и выхода 4 жидкости и оттока воздуха 5 и корпуса 6, заполненного фильтрующим материалом 7, отверстия 8 в основании корпуса 6 для выхода отфильтрованной жидкости, и лабиринтного горизонтального канала 9, расположенного в узле регулирования 2. модуль снабжен средством 10, перекрывающим отверстие 4 для выхода жидкости из узла регулирования 2 в корпус 6 и удерживающим частицы фильтрующего материала 7 внутри корпуса 6 до начала фильтрации жидкости. средство 10 расположено в узле регулирования и выполнено в виде заглушки, которая при повороте по часовой стрелке открывается до начала фильтрации. средство, перекрывающее отверстие для выхода жидкости из узла регулирования в корпус может быть выполнено разным по форме, например в виде диска, лопастей или лопастей с зубчиками. на фиг. 2-4 изображены варианты исполнения фильтрационного модуля: фильтрационный модуль и (фиг.2), с лабиринтным вертикальным каналом 12, расположенным в верхней части корпуса 13; фильтрационный модуль 14 (фиг.з), с прямолинейным

каналом 15 с границей раздела сред жlёидкость-газ; фильтрационный модуль

16 (фиг.4), с вертикальным спиральным каналом 17.

фильтрационный модуль устанавливают в приёмную ёмкость для очищаемой жидкости устройства для очистки жидкости. в начале процесса фильтрации в верхней части узла регулирования образуется область, частично заполненная воздухом, а частично фильтруемой жидкостью, и таким образом формируется граница раздела фаз газ-жидкость (фиг..з). конструктивно модуль выполнен таким образом, что пузыри воздуха, поднимающиеся из корпуса и несущие на своей поверхности частицы фильтрующего материала, не могут всплыть на поверхность очищаемой жидкости, минуя границу раздела фаз газ- жидкость. при слиянии пузыря воздуха с воздухом находящимся в верхней части узла регулирования частицы сорбента остаются на границе раздела фаз газ-жидкость и под воздействием потока очищаемой жидкости возвращаются в корпус модуля.

устройство для очистки жидкости, например воды, функционирует следующим образом (фиг.7).

модуль 18 устанавливают в приемную емкость для очищаемой воды 19. приемную емкость 19, выполненную в виде воронки с фильтрующим модулем 18 устанавливают в емкость для очищенной воды 20, выполненную в форме кувшина. в начале процесса фильтрования, заливают воду в приемную емкость 19, которая проходит через входные отверстия лабиринтного канала, далее проходит по лабиринту 21 и попадает в корпус 22 с фильтрующим материалом 23, после чего очищенная вода проходит через выходные отверстия 24 и попадает в емкость 20. слив очищенной воды осуществляют наклоняя устройство для очистки воды.

на фиг.8 показано устройство для очистки жидкости в виде кувшина, состоящее из приемной емкости для очищаемой жидкости 25 с узлом регулирования потока жидкости и выхода воздуха 26, расположенным в приемной емкости 25, корпуса 27 и емкости для очищенной жидкости 28, работающее так же как вышеописанное. средство, перекрывающее отверстие для выхода жидкости из узла регулирования в корпус может быть выполнено, например в виде диска или фольги, припаянной к корпусу (фиг.9).

фильтрационный модуль и устройство для очистки жидкости могут быть изготовлены на действующем оборудовании, например на машине для литья под давлением термопластичных материалов типа Bл-40.