Бескорпусный фильтроэлемент и устройство для фильтрации жидкостей
Полезная модель относится к устройствам, используемым в основном индивидуальными потребителями для тонкой очистки жидкостей, преимущественно воды, от взвесей, бактерий и растворенных химических соединений. Бескорпусный фильтроэлемент 4 для фильтрации жидкостей, выполнен на основе фильтровального материала 1, представляющего собой тонкую пористую полимерную пленку толщиной от 8,0 до 20,0 мкм и диаметром сквозных пор от 0,1 до 5,0 мкм, такую как трековая мембрана и/или аналогичный материал. Фильтроэлемент 4 выполнен из двух слоев фильтровального материала 1 или из двух слоев разных материалов, один из которых фильтровальный материал 1, а другой - непроницаемый для жидкостей гибкий материал 15, при этом слои герметично соединены между собой по периметру с образованием замкнутого объема. Между слоями фильтроэлемента 4 размещена дренажная подложка 3. Устройство для фильтрации жидкостей, включает бескорпусный фильтроэлемент 4, снабженный штуцером 3 для отвода очищенной жидкости. Устройство может быть дополнительно снабжено предфильтром 7, который выполнен в виде чехла, например, из нетканого полипропиленового материала и по форме совпадает с формой сложенного или согнутого фильтроэлемента 4, подготовленного к фильтрации. Устройство может быть дополнительно снабжено грузом 5, обеспечивающим погружение фильтроэлемента 4 в фильтруемую жидкость ниже ее уровня. Технический результат: уменьшение массогабаритных характеристик фильтроэлемента и устройства для фильтрации жидкостей; более высокая удельная производительность, чем у аналогичных устройств, имеющих фильтроэлементы с корпусом; фильтроэлемент можно устанавливать в различные корпуса фильтров и аппаратов для очистки жидкостей. 2 н.п.ф., 9 з.п.ф., 6 ил.
Полезная модель относится к устройствам, обеспечивающим тонкую очистку жидкостей, преимущественно воды, для индивидуальных потребителей, и относится к устройствам, предназначенным для очистки жидкостей от взвесей, бактерий и растворенных химических соединений.
Известно устройство для очистки воды, содержащее фильтрующие средства для предварительной фильтрации и фильтр тонкой очистки воды (Патент РФ на полезную модель 
59997, МПК B01D 27/02. Аппарат для очистки воды. Опубликовано 10.01.2007). Известное техническое решение содержит корпусный фильтроэлемент, изготовленный из фильтрующей пленки, например, из трековой мембраны или аналогичного материала толщиной предпочтительно 7-25 мкм и диаметром сквозных пор от 0,05 до 10 мкм. Линейные размеры фильтрующих средств для предварительной фильтрации сопоставимы между собой, фильтрующие средства для предварительной фильтрации и фильтр тонкой очистки размещены в корпусе аппарата с возможностью последовательной фильтрации воды, поступающей в аппарат через штуцер в объем для неочищенной воды. Объем для неочищенной воды образован внешней фильтрующей поверхностью средств для предварительной фильтрации, и внутренней поверхностью корпуса. К недостаткам аппарата для очистки воды относятся большие массогабаритные характеристики, относительно сложное изготовление, использование при изготовлении дорогостоящего оборудования и материалов.
Известен фильтр для тонкой очистки воды, содержащий фильтроэлемент, выполненный на основе трековых мембран, включающий сепарационно-дренажный элемент с рифленой поверхностью, который размещен внутри полости, образованной трековыми мембранами (Патент РФ на полезную модель 40907, МПК7 B01D 29/01, B01D 63/08. Фильтр для тонкой очистки воды. Опубликовано 10.10.2004). Фильтр снабжен по меньшей мере одной парой внутренних рамок и одной парой наружных рамок, сепарационно-дренажный элемент по периметру закреплен между двумя внутренними рамками, а трековые мембраны герметично соединены между собой и внутренними рамками при помощи пары наружных рамок. Сепарационно-дренажный элемент, трековые мембраны, внутренние и наружные рамки размещены внутри чехла, имеющего щель для забора жидкости и отверстие для выходного патрубка. Недостатком фильтра являются относительно сложное изготовление и значительные массогабаритные характеристики.
Перед авторами заявляемого технического решения стояла задача устранить указанные недостатки и разработать бескорпусный фильтроэлемент и устройство для фильтрации жидкостей на его основе, простое в изготовлении и эксплуатации, имеющее невысокую себестоимость и обладающее высоким качеством очистки жидкостей от растворенных химических соединений, взвесей и от бактерий.
Для решения поставленной задачи предлагается бескорпусный фильтроэлемент для фильтрации жидкостей, выполненный на основе фильтровального материала, представляющего собой пористую полимерную пленку толщиной от 8,0 до 20,0 мкм и диаметром сквозных пор от 0,1 до 5,0 мкм, такую как трековая мембрана, фильтроэлемент выполнен из двух слоев фильтровального материала или из двух слоев разных материалов, один из которых фильтровальный материал, а другой - непроницаемый для жидкостей гибкий материал, при этом слои герметично соединены между собой по периметру с образованием замкнутого объема, а между слоями фильтроэлемента размещена дренажная подложка.
В частном случае выполнения фильтроэлемента в качестве непроницаемого для жидкостей гибкого материала может быть использована полимерная пленка.
В качестве непроницаемой для жидкостей полимерной пленки может быть выбрана полипропиленовая пленка толщиной от 0,1 до 0,6 мм.
Дренажная подложка может быть выполнена из нетканого полипропилена плотностью от 40 до 160 г/м3.
Дренажная подложка может быть выполнена из сетчатого материала.
Предлагается устройство для фильтрации жидкостей, включающее бескорпусный фильтроэлемент, выполненный на основе фильтровального материала, представляющего собой пористую полимерную пленку толщиной от 8,0 до 20,0 мкм и диаметром сквозных пор от 0,1 до 5,0 мкм, такую как трековая мембрана, фильтроэлемент выполнен из двух слоев фильтровального материала или из двух слоев разных материалов, один из которых фильтровальный материал, а другой - непроницаемый для жидкостей гибкий материал, при этом слои герметично соединены между собой по периметру с.образованием замкнутого объема, между слоями фильтроэлемента размещена дренажная подложка, а фильтроэлемент снабжен штуцером для отвода очищенной жидкости.
В частном случае реализации устройство может быть дополнительно снабжено средством предварительной фильтрации.
В качестве средства предварительной фильтрации может быть предусмотрен чехол для фильтроэлемента, например, из нетканого полипропиленового материала.
В частном случае чехол может быть выполнен в форме, совпадающей с формой сложенного или согнутого фильтроэлемента, подготовленного к фильтрации.
Устройство может быть дополнительно снабжено грузом, обеспечивающим погружение фильтроэлемента в фильтруемую жидкость ниже ее уровня.
В частном случае выполнения устройство может включать по меньшей мере один дополнительный бескорпусный фильтроэлемент, который снабжен дополнительным штуцером для соединения фильтроэлементов между собой с образованием фильтрующей секции.
Техническим результатом заявляемой полезной модели является уменьшение массогабаритных характеристик фильтроэлемента и, соответственно, устройства для фильтрации жидкостей на его основе. Кроме того, отсутствие корпуса у фильтроэлемента обеспечивает достижение значительно более высокой удельной производительности, чем у аналогичных устройств, имеющих фильтроэлементы, снабженные корпусом. За счет гибкости фильтроэлемента и его компактности фильтроэлемент можно устанавливать в различные корпуса фильтров и аппаратов для очистки жидкостей и использовать для очистки жидкостей, направляемых под давлением, а также при безнапорном режиме работы или за счет создаваемого разрежения.
Ниже сущность полезной модели поясняется более подробно со ссылкой на прилагаемые чертежи, на которых:
на фиг.1 представлен поперечный разрез устройства для фильтрации жидкостей с бескорпусным фильтроэлементом;
на фиг.2 представлен продольный разрез устройства для фильтрации жидкостей со сложенным фильтроэлементом и средством предварительной фильтрации, выполненным в виде чехла;
на фиг.3 представлена схема фильтрации жидкостей под воздействием силы тяжести (безнапорная фильтрация);
на фиг.4 представлен продольный разрез заявляемого устройства, снабженного внешним корпусом. Подобные аппараты применяются преимущественно для очистки жидкостей, направляемых под давлением;
на фиг.5 представлены продольный и поперечный разрезы устройства для фильтрации жидкости, бескорпусный фильтроэлемент которого выполнен из двух слоев разных материалов: один слой выполнен из непроницаемого для жидкостей гибкого материала, например, полимерной пленки, а другой - из трековой мембраны;
на фиг.6 представлены два варианта схемы фильтрации жидкости под воздействием силы тяжести (безнапорная фильтрация) с применением заявленного устройства, содержащего бескорпусный фильтроэлемент, выполненный из двух слоев разных материалов.
Позиции на фиг.1-6 обозначают: 1 - фильтровальный материал; 2 - дренажная подложка; 3 - штуцер для отвода очищенной жидкости; 4 - бескорпусный фильтроэлемент; 5 - груз, обеспечивающий погружение фильтроэлемента в фильтруемую жидкость ниже ее уровня; 6 - трубка для отвода очищенной жидкости; 7 - средство предварительной фильтрации (предфильтр); 8 - емкость для неочищенной жидкости (заборная емкость); 9 - емкость для сбора фильтрата; 10 - крышка внешнего корпуса; 11 - основание внешнего корпуса; 12 - входной штуцер устройства для фильтрации жидкостей, направляемых под давлением; 13 - выходной штуцер устройства для фильтрации жидкостей, направляемых под давлением; 14 соединительный шланг; 15 - непроницаемый для жидкостей гибкий материал; 16 - емкость, образованная сложенным фильтроэлементом.
Устройства для фильтрации жидкостей с бескорпусным фильтроэлементом, показанные на фиг.1, 2, 4 и 5 являются только примерами заявляемого устройства и не включают все случаи его выполнения.
В бескорпусном фильтроэлементе 4, показанном на фиг.1, 2 и 4 в устройствах для фильтрации жидкостей, в качестве фильтровального материала 1 используется трековая мембрана толщиной от 8,0 до 20,0 мкм и диаметром сквозных пор от 0,1 до 5,0 мкм. Бескорпусный фильтроэлемент 4 имеет замкнутый внутренний объем, образованный двумя слоями трековой мембраны 1, которые герметично соединены между собой по периметру. Между слоями трековой мембраны 1 размещена дренажная подложка 2. Устройство для фильтрации жидкости содержит бескорпусный фильтроэлемент 4, снабженный штуцером 3 для отвода очищенной жидкости; груз 5, обеспечивающий погружение фильтроэлемента 4 в фильтруемую жидкость ниже ее уровня; трубку 6 для отвода очищенной жидкости и предфильтр 7 из нетканого материала (чехол).
Устройство для фильтрации жидкости, представленное на фиг.2, работает следующим образом (проиллюстрировано на фиг.3).
Устройство, к выходному штуцеру 3 которого подсоединена трубка 6 для отвода фильтрата, погружают в заборную емкость 8 с неочищенной жидкостью так, чтобы жидкость покрывала фильтроэлемент 4 предпочтительно полностью. Свободный конец трубки 6 опускают в емкость 9 для сбора фильтрата, находящуюся по высоте ниже заборной емкости 8. Легким подсасыванием через свободный конец трубки 6 запускают процесс фильтрации. Под действием силы тяжести жидкость через предфильтр 7, фильтроэлемент 4, выходной штуцер 3 и трубку 6 поступает в емкость 9 для сбора фильтрата. При осуществлении процесса фильтрации в безнапорном режиме перепад давлений на фильтроэлементе 4 создается за счет разности высот между заборной емкостью 8 и емкостью 9 для сбора фильтрата, т.е. за счет создания разрежения в зоне фильтрации.
Устройство, представленное на фиг.2, может быть использовано для очистки воды в полевых условиях, а также для очистки воды в населенных пунктах, не имеющих централизованного водоснабжения.
В частном случае выполнения фильтрующего устройства для очистки жидкостей, направляемых под давлением (фиг.4) заявляемое устройство для фильтрации жидкостей размещено в корпусе, который выполнен разъемным. Корпус состоит из крышки 10 и основания 11, которое снабжено входным штуцером 12 и выходным штуцером 13. Бескорпусный фильтроэлемент 4 свернут в трубку и соединен шлангом 14 с выходным штуцером 13.
Фильтрующее устройство (фиг.4) работает следующим образом. Неочищенная жидкость поступает через штуцер 12 в корпус устройства, образованный крышкой 10 и основанием 11, и фильтруется через бескорпусный фильтроэлемент 4. Через выходной штуцер 3, которым снабжен фильтроэлемент 4, и шланг 14 жидкость поступает к выходному штуцеру 13 основания 11 корпуса, откуда сливается в емкость для сбора фильтрата (на фиг.4 не показана).
Устройство для фильтрации жидкости с бескорпусным фильтроэлементом, снабженное внешним корпусом и представленное на фиг.4, может быть использовано, в частности, в бытовых системах для очистки питьевой воды.
В частном случае выполнения устройство для фильтрации жидкости, представленное на фиг.5, содержит трековую мембрану 1, дренажную подложку 2, непроницаемый для жидкостей гибкий материал 15, например, полипропиленовую пленку, и штуцер 3 для отвода отфильтрованной жидкости. Полипропиленовая пленка 15 герметично соединена по периметру с трековой мембраной 1. Бескорпусный фильтроэлемент 4 сложен пополам вдоль поперечной оси, боковые стороны фильтроэлемента 4 герметично соединены между собой с образованием открытой с одной стороны емкости 16. В зависимости от схемы фильтрации емкость 16 в устройстве для фильтрации жидкости может быть ориентирована открытой частью вверх или вниз (фиг.6).
В качестве примеров других конкретных случаев выполнения заявленного устройства, представленного на фиг.5, можно перечислить устройства, в которых при изготовлении фильтроэлемента 4 были использованы лавсановая пленка, ламинированная бумага, металлическая фольга, силиконовая резина (возможно использование и других непроницаемых для жидкостей гибких материалов).
Устройство, представленное на фиг.5, для безнапорной фильтрации с заборной емкостью работает следующим образом (фиг.6 справа).
Устройство, емкость 16 которого образована сложенным фильтроэлементом 4 и ориентирована открытой частью вниз, погружают в заборную емкость 8, предварительно подсоединив к выходному штуцеру 13 трубку 6 для отвода фильтрата, Свободный конец трубки 6 опускают в емкость 9 для сбора фильтрата, находящуюся по высоте ниже заборной емкости 8. Легким подсасыванием через свободный конец трубки 6 запускают процесс фильтрации. Емкость 16 устройства заполняется жидкостью и под действием силы тяжести происходит ее фильтрация. Внутрь емкости 16 неочищенная жидкость поступает до тех пор, пока уровень неочищенной жидкости в заборной емкости 8 не опустится ниже нижней кромки фильтроэлемента 4.
Устройство, представленное на фиг.5, для безнапорной фильтрации без заборной емкости работает следующим образом (фиг.6 слева).
Неочищенную жидкость наливают внутрь емкости 16, образованной сложенным фильтроэлементом 4, которая ориентирована открытой частью вверх. Фильтруемая жидкость самотеком через трековую мембрану 1, выходной штуцер 13 и трубку 6 поступает в емкость 9 для сбора фильтрата.
В частном случае выполнения заявляемого устройства соединение фильтрующих элементов между собой с образованием фильтрующей секции приводит к увеличению производительности и ресурса работы устройства.
Заявляемое устройство для фильтрации жидкостей с бескорпусным фильтроэлементом может быть использовано, в частности, в бытовых системах для очистки питьевой воды, для получения питьевой воды в полевых условиях, а также применяться в населенных пунктах, не имеющих централизованного водоснабжения.
1. Бескорпусный фильтроэлемент, выполненный на основе фильтровального материала, представляющего собой пористую полимерную пленку толщиной от 8,0 до 20,0 мкм и диаметром сквозных пор от 0,1 до 5,0 мкм, такую как трековая мембрана, фильтроэлемент выполнен из двух слоев фильтровального материала или из двух слоев разных материалов, один из которых фильтровальный материал, а другой - непроницаемый для жидкостей гибкий материал, при этом слои герметично соединены между собой по периметру с образованием замкнутого объема, а между слоями фильтроэлемента размещена дренажная подложка.
2. Фильтроэлемент по п.1, в котором в качестве непроницаемого для жидкостей гибкого материала использована полимерная пленка.
3. Фильтроэлемент по п.2, в котором в качестве полимерной пленки выбрана полипропиленовая пленка толщиной от 0,1 до 0,6 мм.
4. Фильтроэлемент по любому из пп.1-3, в котором дренажная подложка выполнена из нетканого полипропилена плотностью от 40 до 160 г/м3.
5. Фильтроэлемент по любому из пп.1-3, в котором дренажная подложка выполнена из сетчатого материала.
6. Устройство для фильтрации жидкостей, включающее бескорпусный фильтроэлемент, выполненный на основе фильтровального материала, представляющего собой пористую полимерную пленку толщиной от 8,0 до 20,0 мкм и диаметром сквозных пор от 0,1 до 5,0 мкм, такую как трековая мембрана, фильтроэлемент выполнен из двух слоев фильтровального материала или из двух слоев разных материалов, один из которых фильтровальный материал, а другой - непроницаемый для жидкостей гибкий материал, при этом слои герметично соединены между собой по периметру с образованием замкнутого объема, между слоями фильтроэлемента размещена дренажная подложка, а фильтроэлемент снабжен штуцером для отвода очищенной жидкости.
7. Устройство по п.6, характеризующееся тем, что оно дополнительно снабжено средством предварительной фильтрации.
8. Устройство по п.7, в котором в качестве средства предварительной фильтрации предусмотрен чехол для фильтроэлемента, например, из нетканого полипропиленового материала.
9. Устройство по п.8, в котором чехол выполнен в форме, совпадающей с формой сложенного или согнутого фильтроэлемента, подготовленного к фильтрации.
10. Устройство по любому из пп.6-9, характеризующееся тем, что оно дополнительно снабжено грузом, обеспечивающим погружение фильтроэлемента в фильтруемую жидкость ниже ее уровня.
11. Устройство по любому из пп.6-9, включающее, по меньшей мере, один дополнительный бескорпусный фильтроэлемент, который снабжен дополнительным штуцером для соединения фильтроэлементов между собой с образованием фильтрующей секции.
