Бытовой фильтр для тонкой очистки жидкости
Бытовой фильтр относится к устройствам, используемым для тонкой фильтрации жидкостей потребителями: питьевая вода, спирты, углеводороды, эфиры, бензин, керосин, органические соединения, кислоты, перекись водорода и т.д., которое эффективно очищает фильтруемую жидкость от взвесей, бактерий, растворенных химических и органических соединений, тяжелых металлов, алюминия, железа и других загрязнений.
Бытовой фильтр для тонкой очистки, содержащий герметичный пустотелый цилиндрический корпус с крышкой, двумя штуцерами и дросселем, обеспечивающим оптимальный (определяемый пропускной способностью фильтрэлемента) поток фильтруемой жидкости, герметичный фильтроэлемент с мембраной, имеющий меньшую длину, чем длина корпуса, внутри которого он расположен, и средство для отвода отфильтрованной воды, снабжен фланцем и пробкой, между которыми установлен, по крайней мере, один фильтроэлемент и жестко в них закреплен.
Кроме этого фильтрэлемент снабжен соединительным патрубком, которым он сообщен через канал, выполненный в пробке со средством отвода отфильтрованной воды, а фланец выполнен, по крайней мере, с одним рядом посадочных мест под фильтроэлемент с одной его стороны и кольцевой проточкой, выполненной с другой его стороны.
При этом бытовой фильтр снабжен упругим элементом, например пружиной, которая установлена между фланцем и дном корпуса, а площадь отверстия дросселя меньше или равна площади суммарного эквивалентного отверстия мембраны фильтрэлемента.
Реализация заявленного технического решения позволяет повысить эффективность и надежность работы бытового фильтра и расширить диапазон его использования в промышленных условиях.
Полезная модель относится к устройствам, используемым потребителями для тонкой фильтрации жидкостей: питьевая вода, спирты, углеводороды, эфиры, бензин, керосин, органические соединения, кислоты, перекись водорода и т.д., которые эффективно очищают фильтруемую жидкость от взвесей, бактерий, растворенных химических и органических соединений, тяжелых металлов, алюминия, железа и других загрязнений и может найти применение в бытовых и промышленных условиях, в химической промышленности, в медицине, в фармацевтике и в научных работах, а при отсутствии питьевой водопроводной воды, у индивидуальных потребителей.
Известно устройство для фильтрации, содержащее корпус, в котором соосно установлены центральная распределительная труба с рядами отверстий и набор трубчатых мембранных элементов, укрепленный в трубной решетке, крышку с патрубком, днище, кольцевую чашку для заглушки концов мембранных элементов и герметизирующие уплотнения между крышкой и трубной решеткой
(Патент РФ 2063785, А01К 29/00,
В01D 29/00, 1995 г).
Известное устройство для фильтрации достаточно сложно в изготовлении, так как крышка, днище, трубная решетка и корпус имеют ряд специальных
приспособлений для уплотнения его составных частей, причем центральная распределительная труба, также как и трубчатые мембранные элементы, герметично закреплена своей верхней частью в трубной решетке с помощью специальных уплотнений и проточек, а нижней частью соединена с днищем. При таком его выполнении корпус, крышка, днище и трубная решетка имеют усложненную форму и трудоемки в изготовлении. Сборка и разборка сложны и требуют постоянного контроля соблюдения герметичности при соединении отдельных его частей.
Наиболее близким по технической сути и достигаемому эффекту является устройство для мембранной фильтрации, содержащее герметичный пустотелый цилиндрический корпус с крышкой, двумя штуцерами и дросселем, обеспечивающим поток жидкости только в одну сторону - внутрь корпуса, фильтрэлемент с мембраной, имеющий меньшую длину, чем длина корпуса, внутри которого он расположен, и средство для отвода отфильтрованной воды (см., патент РФ №2179061 по кл. В01D 63/00 от 2000 г.).
Недостатками этого технического решения является невозможность обеспечения эффективной регенерации (не менее 90% восстановления его производительности) мембранных фильтроэлементов потребителем при их загрязнении; большой расход воды в процессе фильтрации (от 1/3 до 4/5 нефильтрованной воды проходит через корпус фильтра и спускается в канализацию) и необходимость обеспечения достаточно большого давления на входе фильтра (от 3 до 8 атм.) для обеспечения его работоспособности.
В основу полезной модели поставлена задача усовершенствования бытового фильтра для тонкой очистки жидкости, в котором благодаря конструктивному исполнению достигается возможность повышения технологичности изготовления картриджа для стандартного корпуса бытового фильтра, упрощения его сборки и разборки, обеспечения возможности эффективной регенерации фильтрэлементов и их замены, фильтрации всего потока жидкости поступающего на фильтр при минимальном входном давлении (от 0,5 атм.), что особенно важно в большинстве вариантов его использования.
Задача полезной модели решается тем, что в бытовом фильтре для тонкой очистки, содержащем герметичный пустотелый корпус с крышкой, двумя штуцерами и дросселем, обеспечивающим оптимальный (определяемый пропускной способностью фильтрэлемента) поток фильтруемой жидкости, герметичный фильтроэлемент с мембраной, имеющий меньшую длину, чем длина корпуса, внутри которого он расположен, и средство (штуцер) для отвода отфильтрованной воды, снабжен фланцем и пробкой, между которыми установлен, по крайней мере, один фильтроэлемент и жестко в них закреплен.
Поставленная задача достигается также тем, что площадь отверстия дросселя меньше или равна площади суммарного эквивалентного отверстия мембраны фильтрэлемента.
Поставленная задача достигается также тем, что пробка выполнена, по крайней мере, с одним каналом, в котором установлен соединительный патрубок фильтрэлемента.
Поставленная задача достигается также тем, что фильтрэлемент снабжен соединительным патрубком, которым он сообщен через канал, выполненный в пробке со средством отвода отфильтрованной воды.
Поставленная задача достигается также тем, что фланец выполнен, по крайней мере, с одним рядом посадочных мест под фильтроэлемент с одной его стороны и кольцевой проточкой, выполненной с другой его стороны.
Поставленная задача достигается также тем, что бытовой фильтр снабжен упругим элементом, например пружиной, которая установлена между фланцем и дном корпуса.
Сущность полезной модели поясняется чертежами, где:
на фиг.1 изображен продольный разрез фильтра для тонкой очистки жидкостей;
на фиг.2 - вид на фильтрующий элемент, установленный в круглую резиновую пробку;
на фиг.3 - вид сбоку на фильтрующий элемент;
Бытовой фильтр для тонкой очистки жидкостей состоит из корпуса 1 (фиг.1-3) в виде стакана, двух фильтроэлементов 2 и 3, пружины 4, круглого
фланца 5 из полиэтилена с рядом посадочных мест под фильтроэлемент, например с прорезями 6 и 7 для установки фильтроэлементов 2 и 3, а с другой стороны с кольцевой направляющей проточкой (на чертеже условно не показанной) для фиксированной установки пружины 4 между фланцем и дном стакана. Корпус 1 фильтра закрыт крышкой 8, в которой выполнены штуцеры, один из которых 9 сообщен с подводящей магистралью 10 через дроссель 11 и сетчатый фильтр 12 с краном, а другой штуцер 13 расположен с другой стороны крышки и сообщен со средством 14 для отвода отфильтрованной воды с краном 15. Крышка 8 с гнездом с внутренней полостью 16 под резиновую пробку 17, жестко соединена с корпусом быстроразъемным соединением, например, резьбой. Резиновая пробка 17 выполнена с двумя каналами 18 и 19 под соединительные патрубки 20 и 21 фильтроэлементов посредством которых внутренняя полость крышки 16 сообщена со штуцером 14.
Фильтроэлементы 2 и 3 для тонкой очистки жидкости, состоят из жестких пластин (фиг.2 и 3) прямоугольной формы и выполнены из полипропилена с внутренней структурой в виде капиллярных канавок и соединительных патрубков 20 и 21 для отвода отфильтрованной жидкости через фильтрэлемент из внутренней полости 22 корпуса. Сверху и снизу основы фильтроэлементов 2 и 3 установлены фильтрационные подложки из нетканного материала (например, смеси полипропилена и полиэтилена), а поверх них ламинируются защитные внешние мембраны с калиброванными отверстиями. Герметизация фильтроэлементов 2 и 3 производится термической сваркой по периметру его прямоугольного корпуса сверху и снизу. При этом внешние трековые мембраны и фильтрационная подложка надежно и герметично приваривают к корпусу. Площадь суммарного эквивалентного отверстия мембраны фильтрэлемента выбрана равной площади отверстия дросселя или на 0,01 больше нее.
Мембраны могут быть изготовлены из поликарбоната, лавсана, полиимида, полипропилена, фторсодержащей пленки.
Фильтрационные подложки могут быть выполнены, по крайней мере, из одного слоя и представляют собой мембранный фильтр, изготовленный из
производных полимеров. Материал мембранного фильтра образует связную структуру, так что свободные частицы или волокна отсутствуют. При этом можно считать, что процесс фильтрации аналогичен действию многослойного сита или решета с весьма малыми по размерам ячейками размеры проходов, или пор, в пределах отдельного фильтра выдерживаются с очень жесткими допусками (порядка 0,05 мкм.), что дает возможность изготавливать фильтры с порами различной величины.
Данная конструкция картриджа позволяет использовать его в «напорных» вариантах фильтров.
Конструкция фильтроэлементов (это абсолютно плоская и жесткая основа с капиллярными канавками, внешними мембранами, фильтрационными подложками и соединительными патрубками) обеспечивает его работу при внешнем давлении фильтруемой жидкости до 10 атм.
Бытовой фильтр может быть укомплектован кронштейном, предназначенным для закрепления на вертикальной поверхности, например, стене или - подставкой, для закрепления на горизонтальной поверхности, например, раковине, либо на столешнице раковины.
Работает бытовой фильтр следующим образом.
Вставив соединительные патрубки 20 и 21 двух фильтроэлементов 2 и 3 в резиновую пробку 17 и, надев на фильтроэлементы сверху фланец 5, получаем моноблок для установки в корпус фильтра. При сборке корпуса фильтра пружина 4 осуществляет прижатие пробки 17 к гнезду с внутренней полостью 16 в крышке 8 и надежную его герметизацию. Неотфильтрованная вода поступает в полость 22 фильтра из подводящей магистрали 10 отфильтровывается через герметичные фильтроэлементы 2 и 3 и через соединительные патрубки 20 и 21, каналы 18 и 19 и внутреннюю полость 16 поступает на выход из фильтра через штуцер 13 в расходный кран 14. Необходимо отметить, что фильтр обеспечивает фильтрацию всего потока жидкости, поступающего на его вход.
Применяемые при изготовлении фильтрэлементов материалы и технологии изготовления обеспечивают:
- его химическую нейтральность;
- возможность его стерилизации, например, кипячением (эта возможность обеспечивается вследствие того, что в структуре картриджа отсутствуют внутренние емкости, в противном случае его бы просто разорвало);
- подбор параметров фильтрэлемента позволяет изготавливать наиболее оптимальные (с точки зрения ресурса и производительности) конструкции для фильтрации различных жидкостей, как по степени вязкости и загрязненности, так и по качеству требуемой очистки.
Заявляемое техническое решение может быть эффективно использовано при тонкой фильтрации следующих жидкостей: питьевая вода, спирты, углеводороды, эфиры, бензин, керосин, органические соединения, кислоты, перекись водорода и т.д.
Многослойный мембранный картридж обладает всеми свойствами фильтрации, присущими трековой мембране и мембранного объемного фильтра.
Скорость потока пропорциональна площади фильтрации и разности давлений и обратно пропорциональна вязкости фильтруемой жидкости. Заявляемый картридж при фильтрации питьевой воды при давлении 1 атм. способен обеспечить начальную производительность 30 литров/в час.
Срок службы мембранного картриджа - это объем жидкости, который может быть пропущен через картридж до того, как скорость потока упадет ниже требуемого уровня или до полного прекращения процесса фильтрации потока, т.е. до засорения фильтра. Использование внешней трековой мембраны позволяет проводить регенерацию картриджа по мере его загрязнения кислотным раствором (эффективность регенерации 92-94%), что значительно увеличивает его срок службы.
Реализация заявленного технического решения позволяет повысить эффективность и надежность работы фильтра и расширить диапазон его использования в промышленных условиях.
1. Бытовой фильтр для тонкой очистки, содержащий герметичный пустотелый цилиндрический корпус с крышкой, двумя штуцерами и дросселем, герметичный фильтрэлемент с мембраной, имеющий меньшую длину, чем длина корпуса, внутри которого он расположен, и средство для отвода отфильтрованной воды, отличающийся тем, что он снабжен фланцем и пробкой, между которыми установлен, по крайней мере, один фильтрэлемент и жестко в них закреплен.
2. Бытовой фильтр по п.1, отличающийся тем, что площадь отверстия дросселя меньше или равна площади суммарного эквивалентного отверстия мембраны фильтрэлемента.
3. Бытовой фильтр по п.1, отличающийся тем, что пробка выполнена, по крайней мере, с одним каналом, в котором установлен соединительный патрубок фильтрэлемента.
4. Бытовой фильтр по п.1, отличающийся тем, что фильтроэлемент снабжен соединительным патрубком, которым он сообщен через канал, выполненный в пробке со средством отвода отфильтрованной воды.
5. Бытовой фильтр по п.1, отличающийся тем, что фланец выполнен, по крайней мере, с одним рядом посадочных мест под фильтрэлемент с одной его стороны и кольцевой проточкой, выполненной с другой его стороны.
6. Бытовой фильтр по п.1, отличающийся тем, что он снабжен упругим элементом, например пружиной, которая установлена между фланцем и дном корпуса.
