Бытовой фильтр для тонкой очистки воды
Полезная модель относится к переносным устройствам для тонкой очистки питьевой воды с помощью плоских мембранных фильтров. Задача - упрочнение мембранного фильтроэлемента и увеличение надежности, качества и ресурса работы всего фильтра. Для этого установка упрочняющей подложки из нетканого материала под трековую мембрану, применение трековой мембраны повышенной толщины и более прочное крепление мембраны на окаймляющую рамку термоконтактной сваркой. Плоское пакетное оформление фильтра из двух корпусных пластиковых крышек, между ними плоского сменного неразборного фильтроэлемента с мембранной пленкой толщиной 17...23 мкм, с размерами пор 0,2...0,4 мкм, с плотностью пор до 300...400 млн. отверстий на 1 см2. Фильтроэлемент выполнен в виде пакета из наружной трековой мембраны, под ней упрочняющей подложки из нетканого материала, и жесткого несущего основания с закреплением пакета по периметру в окаймляющую пластиковую рамку термоконтактной сваркой. Между одной парой крышек могут быть установлены несколько закрепленных один на другом фигурными выступами и пазами рамок однотипных фильтроэлементов. 3 з.п. ф-лы.
Область техники
Полезная модель относится к переносным устройствам, обеспечивающим тонкую очистку питьевой воды от взвесей, бактерий, вирусов и растворенных в жидкостях химических соединений с помощью плоских мембранных фильтров.
Уровень техники
Известен бытовой фильтр для тонкой очистки воды, содержащий корпус, закрытый крышками, имеющий шланг для отвода отфильтрованной воды, расположенные между корпусом и крышками предфильтры и фильтроэлементы, крышки имеют заборные отверстия, поверхность корпуса выполнена рифленой, коллектор для сбора фильтрата образован этой поверхностью и поверхностью фильтроэлемента, который выполнен из полимерной, например полиэтилентерефталатной, пленки толщиной 9,0...11,0 мкм, в которой выполнены сквозные отверстия диаметром 0,2...0,4 мкм. По принятой терминологии эта пленка относится к классу трековых или ядерных мембран.
(Патент РФ №2145943, МПК C02F 9/00, B01D 29/56, B01D 61/00, опубл. 2000.02.27).
Эффект тонкой очистки достигается благодаря применению фильтрующего материала на основе трековой (или ядерной) мембраны. Эта мембрана - тонкая, лавсановая (полиэтилентерефталат) пленка, которая предварительно прошла специальную обработку на мощном циклотроне в международном Объединенном институте ядерных исследований в г.Дубна (Московская область, Россия) путем ее бомбардировки ионами инертных газов с последующей физико-химической обработкой для образования стабильных по размерам пор диаметром от 0,2 до 0,4 мкм с плотностью пор по всему полю пленки до 300...400 млн. отверстий на 1 см 2. Наличие в качестве фильтроэлемента полимерной пленки с порами, диаметры которых 0,2...0,4 мкм, меньше размеров ряда патогенных бактерий и меньше размеров ряда частиц продуктов сгорания нефти и молекул целого ряда химических соединений, позволяет достичь тонкой очистки воды. При использовании фильтра в питьевой воде значительно уменьшается концентрация тяжелых металлов и радионуклидов; количество пестицидов, болезнетворных бактерий и других вредных химических примесей. В пищевых жидкостях при этом сохраняются все важные для здоровья микроэлементы.
Наиболее близким аналогом является модификация фильтра по указанному патенту, описанная к прилагаемой к продаваемому фильтру общедоступной инструкции по эксплуатации на водоочистное устройство производства компании «Симпэкс» (Украина). Фильтр состоит из следующих элементов: двух крышек; между крышками
неразборного фильтроэлемента с трековой мембраной; штуцера со сливной трубкой, креплений трубки (замков); протирочного поролона.
Как показала практика эксплуатации этих фильтров, в них есть «узкие места» (ограничения), в первую очередь негативно влияющие на прочность и долговечность мембранного фильтроэлемента, а, следовательно, на надежность, качество и ресурс работы всего фильтра.
Раскрытие полезной модели
Техническая задача предлагаемой полезной модели - упрочнение мембранного фильтроэлемента и увеличение надежности, качества и ресурса работы всего фильтра.
Для получения технического результата предлагается одновременно: установка упрочняющей подложки из нетканого материала под трековую мембрану, применение трековой мембраны повышенной толщины - 17...23 мкм, и более прочное крепление трековой мембраны на несущую окаймляющую пластиковую рамку способом термоконтактной сварки. Эти конструктивные и технологические изменения главного элемента устройства позволяют:
- увеличить прочность и долговечность мембранного фильтроэлемента за счет более жесткого пакета из полимерной трековой мембраны, подложки из нетканого материала и жесткой основы; а также более надежного крепления мембраны к рамке эффективной термоконтактной сваркой;
- улучшить отвод воды из фильтра через штуцер и трубку в накопительную емкость за счет дополнительного капиллярного подсоса жидкости нетканым материалом даже при минимальном уровне жидкости в емкости, куда положен фильтр;
- увеличить стойкость трековой мембраны к мельчайшим твердым частицам (взвесям в воде) за счет увеличения ее толщины в 1,5...2 раза до 17...23 мкм (в фильтре-аналоге указана толщина мембранной пленки 9...11 мкм).
Предлагаемая полезная модель модернизации конструкции фильтра на практике позволяет повысить прочность мембранного фильтроэлемента и увеличить надежность, качество и ресурс работы всего фильтра примерно до 10%.
Бытовой фильтр для тонкой очистки воды характеризуется плоским пакетным оформлением из двух корпусных пластиковых крышек, между ними плоского сменного неразборного фильтроэлемента с полимерной трековой мембранной пленкой толщиной 17...23 мкм, с размерами пор диаметром 0,2...0,4 мкм, с плотностью пор по всему полю пленки до 300...400 миллионов отверстий на 1 см2. Фильтроэлемент выполнен в виде пакета из наружной трековой мембраны, под ней упрочняющей подложки из нетканого материала, и далее жесткого несущего основания с закреплением всего пакета по
периметру в окаймляющую пластиковую рамку термоконтактной сваркой. Крышки и рамка имеют заборные отверстия для фильтруемой воды. Фильтроэлемент содержит внутренний коллектор фильтрата (внутренний коллектор фильтрата реализован выдавленным высотой 0.5...1.0 мм тиснением жесткого несущего основания) и выпуск фильтрата через наружный на рамке штуцер и надетую на него сливную трубку. Пакет из крышек и фильтроэлемента выполнен по размерам как единый зауженный прямоугольный параллелепипед, в том числе с пропорцией золотого сечения отношения длины к ширине, приблизительно как 1, 6. Пакет имеет фигурные выступы и ответные пазы по краям крышек и рамки фильтроэлемента для пружиняще защелкиваемого многократно сборно-разборного закрепления. Заборные отверстия выполнены в виде сквозных выемок в торцах крышек и рамки для подвода фильтруемой жидкости к наружной поверхности трековых мембран. Пакет фильтроэлемента содержит, как правило, с двух сторон несущего основания симметрично подложки из нетканого материала и сверху них наружные трековые мембранные пленки.
Между одной парой крышек могут быть установлены несколько закрепленных один на другом фигурными выступами и пазами рамок однотипных фильтроэлементов с соответствующим количеством штуцеров и сливных трубок. Параллельное закрепление фильтроэлементов друг на друге между одной парой крышек позволяет кратно увеличить производительность всего фильтра с одновременным снижением себестоимости и соответственно цены всего фильтра для потребителя.
Осуществление полезной модели
Все конструктивные элементы фильтра выполнены из пластиков, сертифицированных для контакта с пищевыми материалами, в частности, с питьевой водой. Крышки выполняют функции корпуса фильтра, то есть защитную и декоративную функции. Нетканый материал представляет собой изделие из волокон или нитей, плотно соединенных между собой без применения методов ткачества. В отличие от поролоновых предфильтров вышеуказанного фильтра-аналога, нетканый материал в предлагаемой полезной модели не является предфильтром, так как расположен под мембраной, но он дает дополнительный капиллярный подсос жидкости даже при ее минимальном уровне в емкости, куда положен фильтр.
Фильтр используют следующим образом.
Кроме самого фильтра, для его работы нужны как емкость для неочищенной воды, так и посуда для отфильтрованной воды. В процессе эксплуатации желательно обе емкости прикрывать крышками от возможного дополнительного загрязнения извне.
Устанавливают емкость с неочищенной водой примерно на метр выше емкости для сбора отфильтрованной воды. В фильтре необходимый для протекания процесса фильтрации перепад давлений на мембране создается за счет разности высот расположения заборных каналов фильтра, расположенного в верхней емкости, и среза водяного затвора в нижней емкости.
С надетой на штуцер трубкой погружают фильтр в емкость с неочищенной водой, не опуская свободный конец трубки в неочищенную воду, а опуская ее в емкость для очищенной воды. Вначале отфильтрованная вода идет струей, интенсивность которой постепенно уменьшается и фильтр перейдет в капельный режим. В начале работы производительность нового чистого фильтроэлемента значительно превосходит номинальную. В процессе дальнейшей эксплуатации фильтр должен работать в капельном режиме, а если после очередной промывки фильтр снова заработает в струйном режиме, это означает, что он не выполняет своих функций и повреждение мембраны - наиболее вероятная причина этого. Во избежание повреждения мембраны нельзя разбирать отдельный неразборный фильтроэлемент (однотипные фильтроэлементы, если их несколько в одном фильтре, разъединять друг от друга можно); продувать фильтроэлемент через трубку или штуцер; протирать поверхность мембраны жесткими материалами, подсоединять трубку к водопроводу.
В процессе работы фильтра на поверхности мембраны откладываются отфильтрованные вещества, что приводит к снижению производительности и говорит о необходимости его промывки. Промывают мембрану при снижении производительности примерно на 30%. Для этого снимают одну из крышек фильтра. Под струей воды с помощью протирочной поролоновой салфетки смывают с одной поверхности мембраны грязь, удерживая ее на другой крышке. Потом промывают мембрану с противоположной стороны. При этом во избежание попадания неочищенной воды в полость фильтроэлемента трубку со штуцера не снимают. Для уменьшения нагрузки на мембрану следует сливать донный остаток из емкости с неочищенной водой при очередном ее наполнении.
Предлагаемые конструктивные и технологические средства модернизации конструкции фильтра на практике позволяют повысить прочность мембранного фильтроэлемента и увеличить надежность, качество и ресурс работы всего фильтра примерно до 10%.
1. Бытовой фильтр для тонкой очистки воды, характеризующийся плоским пакетным оформлением из двух корпусных пластиковых крышек, между ними плоского сменного неразборного фильтроэлемента с полимерной трековой мембранной пленкой толщиной 17...23 мкм, с размерами пор диаметром 0,2...0,4 мкм, с плотностью пор по всему полю пленки до 300...400 миллионов отверстий на 1 см2 , фильтроэлемент выполнен в виде пакета из наружной трековой мембраны, под ней упрочняющей подложки из нетканого материала, и далее жесткого несущего основания с закреплением всего пакета по периметру в окаймляющую пластиковую рамку термоконтактной сваркой, крышки и рамка имеют заборные отверстия, фильтроэлемент содержит внутренний коллектор фильтрата, соединенный с наружным на рамке штуцером для сливной трубки, пакет из крышек и фильтроэлемента выполнен по размерам как единый зауженный прямоугольный параллелепипед, в том числе с пропорцией золотого сечения отношения длины к ширине, с фигурными выступами и ответными пазами по краям крышек и рамки фильтроэлемента для пружиняще защелкиваемого многократно сборно-разборного закрепления пакета, заборные отверстия выполнены в виде сквозных выемок в торцах крышек и рамки.
2. Фильтр по п.1, характеризующийся тем, что пакет фильтроэлемента содержит с двух сторон несущего основания симметрично подложки из нетканого материала и сверху них наружные трековые мембранные пленки.
3. Фильтр по п.1 или 2, характеризующийся тем, что коллектор фильтрата реализован выдавленным высотой 0.5...1.0 мм тиснением жесткого несущего основания фильтроэлемента.
4. Фильтр по п.1 или 2, характеризующийся тем, что между одной парой крышек могут быть закреплены один на другом фигурными выступами и пазами рамок несколько однотипных фильтроэлементов с соответствующим количеством штуцеров и сливных трубок.
