CN102070257A - 活塞加压多级过滤一体化便携净水器 - Google Patents

Abstract

一种水质净化技术领域的活塞加压多级过滤一体化便携净水器，包括：杯盖、杯体、加压装置、筒式过滤机构、紫外发射机构、卷式膜过滤机构和泄压机构，杯盖与杯体活动连接，加压装置设于杯盖内部，筒式过滤机构设置于杯体的中部，杯体的上端设有开口作为入水口，杯体的底端设有出水口，紫外发射机构位于杯体的内部下端，卷式膜过滤机构与杯体同轴设置且正对出水口，泄压机构设置于杯体上卷式膜过滤机构与筒式过滤机构之间。本发明结构简单、多级过滤，可广泛运用于行军、野外勘探、探险旅行、震后重建等场合。

Description

活塞加压多级过滤一体化便携净水器

技术领域

本发明涉及的是一种水质净化技术领域的便携式净水器，具体是一种活塞加压多级过滤一体化便携净水器。

背景技术

水是生命之源，一般从大自然中直接获取的水源可能含有细菌、有毒有害金属离子等杂质，直接饮用会对人体造成危险，在野外行军、野外施工、震后重建等场合都需对原水进行处理，目前处理方式主要是煮沸、加药净化或过滤器处理。

烧水需要器具、浪费燃料，而且耗时间。净水药品的缺点是有药物残留、异味异色、容易引起过敏，同时会和某些食物或是用具起化学反应。现有的过滤器在局限是价格贵，体积大，重量大，使用时也需要经常维护，很难运用到野外行军等应急场合。

经过对现有技术的检索发现：现有的便携净水器有挤压式，这种设计外部加的压力有限，限制了活性炭滤芯的大小，过滤效果不理想，另外只使用了活性炭吸附材料一级过滤，出水中没有去除细菌病毒。中国专利申请号为：CN96206889设计了一种柱式净水器，但是有一些缺点，比如加压机构设置于杯体内部，活塞环在上方、活塞柄在下方，限制了手动加压；只设计了一个滤芯桶，结构设计中大部分滤水时水流是自下向上，限制滤水效果；取水需要拿下取水杯取水后再倒入导流杯，导流杯的密封性问题没有说明。中国专利申请号为：ZL200620063423.9设计了活塞加压部件，但是只采用了一级滤膜过滤，没有经过活性炭等吸附滤材的预处理，滤膜易污染、使用寿命短，且加压机构复杂，滤水量小，水流需要自下而上流动。中国专利申请号为：200610032761.0的吸管式便携净水器，该技术实现了人将原水直接吸取经过过滤层的技术，但是需要使用人不断吸取，消耗体力，滤出水量也受到了体力的限制，采用了一级活性炭过滤，滤程短过滤效果不能得到保障。中国专利申请号为：ZL03234134.2的压力式便携净水器创造性地采用了气囊式加压的方式，但是进水困难，结构繁复，加工困难。中国专利申请号200610037852.3设计了活塞加压和原水杯滤水杯组合的结构，但是结构设计不合理，原水杯杯口向下，将其旋下装入原水就没有办法保证在旋到净水杯上的过程中原水不流出。中国专利申请号ZL201010105636.4组合了不同滤材的滤芯，但是没有落实过滤水所需的压力问题，而且占用体积大，所需滤芯需要另外配制，不能自行清洗更换，且价格昂高。综上本发明拟以常用的常用杯子为原形，设计一种最简单的结构、有效人性化的加压方法、最有效的初滤机构以及深度过滤机构组合、取水方便、安全可靠、小型便携、可批量化生产和推广的便携水处理装置。

发明内容

本发明针对现有技术存在的上述不足，提供一种活塞加压多级过滤一体化便携净水器，采用优化结构实现了方便的取水、保障的气密性、可靠方便的加压方式、多级过滤、方便携带以及机构单元可拆卸、过滤材料回收替换功能的一体结合；净水时联合使用常见滤材与新型生物吸附材料的过滤材料包的物理吸附，光催化化学氧化和紫外光分解以及卷式超滤膜；取水方便、加压方便、出水量大、出水安全、可广泛运用于行军、野外勘探、探险旅行、震后重建等场合。

本发明是通过以下技术方案实现的，本发明包括：杯盖、杯体、加压装置、筒式过滤机构、紫外发射机构、卷式膜过滤机构和泄压机构，其中：杯盖与杯体活动连接，加压装置设于杯盖内部，筒式过滤机构设置于杯体的中部，杯体的上端设有开口作为入水口，杯体的底端设有出水口，紫外发射机构位于杯体的内部下端，卷式膜过滤机构与杯体同轴设置且正对出水口，泄压机构设置于杯体上卷式膜过滤机构与筒式过滤机构之间。

所述的加压装置包括：活塞柄、活塞环和辅助弹簧，其中：活塞环垂直于杯盖轴线并设置于杯盖内部，活塞柄与活塞环固定连接与杯盖同轴设置，辅助弹簧的两端分别与杯盖内壁和活塞环相连接。

所述的筒式过滤机构包括：上层筛网、下层筛网和过滤材料包，其中：下层筛网搁置在杯体内壁凸出的圈上，上层筛网放置于杯体内壁可上下自由移动，过滤材料包位于上层筛网和下层筛网之间，下层筛网的金属丝网上使用溶胶-凝胶法镀有TiO₂光催化层。

本发明通过以下方式和原理进行工作：

第一步，净水使用时，打开杯盖；根据需要调节上层筛网控制过滤材料包的松紧程度；装入原水，关闭杯盖。

所述的打开杯盖、装入原水的实现方式是：杯盖与杯体通过相扣的方式连接，加压装置设置于杯盖内部，打开杯盖与杯体的扣子可直接将杯盖连同加压装置一起与杯体分离，并向杯口装入原水。净水杯的筒式过滤机构位于杯体的中部，这种结构预留出杯口的原水盛水空间。

所述的调节上层筛网控制过滤材料包的紧密程度的实现方式是：上层筛网可沿着杯体内壁上下自由移动，实现了控制过滤材料被上层筛网压的紧密程度，过滤材料被压得越紧、孔径层次越多越细，原水越难通过，此时加压强制水流经过滤材料包起到良好的过滤效果。

第二步，净水时，有电源时打开紫外灯，利用活塞加压使原水通过筒式过滤机构和卷式膜过滤机构，分级过滤后进入接水部件。

所述的活塞加压的实现方式是：加压装置设置杯盖内部，拉压活塞柄可使活塞环在柱形杯盖中上下来回；当下压活塞时，辅助弹簧变形，利用其弹性恢复力辅助活塞回到下压初始位置：活塞环与杯盖的吻合、杯盖与杯体的连接、卷式滤膜与杯体的连接保证完全的密封性。活塞加压压力与杯体容积配合良好，压力适中，可使原水顺利通过筒式过滤机构和卷式膜过滤机构，水流速度可通过下压活塞的速度自由控制。

所述的分级过滤的具体原理是：在筒式过滤机构中，首先利用上层筛网去除大体积杂物；其次利用中间自然形成的隔层填充过滤材料包进一步吸附性预处理，过滤材料包由活性炭、木屑、多碘树脂、等常见滤材以及使用秸杆、果皮等农业及生活中的废弃物制备而成的新型多孔吸附材料等滤材组成；然后滤出水通过下层滤网，滤网金属丝网上使用溶胶-凝胶法镀有TiO₂光催化层，利用光催化氧化和紫外光照射杀菌消毒；最后再将三次滤出水通过卷式膜过滤机构，利用卷式滤膜进一步截流性处理去除细菌，达到深化过滤效果。经实验测试，被压实的过滤材料包有很高的吸附性和截流性效果，筒式过滤机构的出水亚甲蓝吸附达到80％以上、铜离子吸附率达到95％以上(原水中铜离子浓度为50ppm经筒式过滤机构出水后为0.49ppm符合国家饮用水标准)、浊度吸附效果达85.1％，再经过卷式膜机构后的出水浊度保持在1-2NTU之间。在分级过滤的过程中过滤材料包的预处理有效地提高了卷式滤膜的使用寿命。市场上现有的便携净水器均为一级过滤，没有多级组合。

所述的进入接水部件的实现方式是：杯体底部外壁有凸出的结构，可以搁置在接水容器口处。

第三步，下压活塞感觉到杯体内气压过大时，适时通过泄压机构的放气螺阀进行放气缓解过大的杯体内的气压。

第四步，将辅助弹簧松卸下来，并将所有部件装入杯体内，关上杯盖，可方便保存和携带。

所述的将辅助弹簧松卸下来的实现方式是：辅助弹簧与活塞环和杯盖通过相钩的方式连接，使用时将弹簧钩连住活塞环和杯盖，可以自由装卸。

第五步，净水使用一段时间以后，更换过滤材料更换、回收、再生。

附图说明

图1是本发明剖面图。

图2是本发明正视图。

具体实施方式

下面对本发明的实施例作详细说明，本实施例在以本发明技术方案为前提下进行实施，给出了详细的实施方式和具体的操作过程，但本发明的保护范围不限于下述的实施例。

如图1和图2所示，本实施例装置包括：杯盖11、杯体12、加压装置A、筒式过滤机构B、紫外发射机构C、卷式膜过滤机构D和泄压机构E，其中：杯体12的开口即杯口处为入水口；杯体12与杯盖11通过相扣的方式连接；加压装置A设盖于杯盖11内部：筒式过滤机构B设置于杯体12的中部，C紫外发射机构位于下部杯体侧部，卷式膜过滤机构D与杯体12同轴设置且正对杯壳底端的出水口10；泄压机构E的放气螺阀8位于下部杯体处。

所述的杯盖11由不锈钢或硬质塑料等制成；杯盖为柱形结构；杯盖上部开有圆形口和辅盖，打开辅盖，在圆形口处拉压活塞柄1带动活塞环2在杯盖内上下活动；杯盖下部设有四个搭扣，杯盖与杯体通过相扣的方式连接。

所述的杯体12由不锈钢或硬质塑料等制成；杯体为柱形结构；杯体顶部杯口与杯盖通过四个搭扣相扣的方式连接，杯口处即为入水口；杯体底部开有圆口，卷式滤膜7出水口插入圆口中，并通过螺母固定；杯体下层筛网以下位置开有圆口安装放气螺阀8；杯体中部内壁有突出的结构，其上搁置下层筛网5；杯体下部外壁有突出的结构，便于此发明装置放置在接水容器上。

所述的加压装置A包括：活塞柄1、活塞环2和辅助弹簧3，其中：活塞环2垂直于杯盖11的轴线并设置于杯盖11内部，活塞柄1与杯盖1同轴设置且一端与活塞环8固定连接，辅助弹簧9的两端分别与杯盖1内壁和活塞环2通过相钩的方式连接。

所述的活塞柄1可由不锈钢、硬质塑料、木材等材料制成；活塞柄为长柱形结构；压拉活塞柄可控制活塞环2的上下运动。

所述的活塞环2可由耐磨性好的铸铁材料、不锈钢、硬质塑料、木材等材料制成；活塞环为偏柱形结构；活塞环四周设有橡皮圈以保证和杯盖接触处的密封性。

所述的辅助弹簧3可由硅锰合金钢制成，弹性系数K适中，下压活塞时辅助弹簧可以在人力作用下拉长活塞的压程Δx，且kΔx的恢复力辅助人力轻松地将活塞回复到下压初始位置。

所述的筒式过滤机构B包括：上层筛网4、下层筛网5和过滤材料包6，其中：下层筛网5搁置在杯体内壁凸出的圈上，上层筛网4放置于杯体内壁可上下自由移动，过滤材料包6位于上层筛网4和下层筛网5之间。

所述的上层筛网4为柱形，底部从筛网。整个可由不锈钢或硬质塑料等制成。

所述的下层筛网5为圆盘形，且由金属丝编成，并且金属丝网上使用溶胶-凝胶法镀有TiO₂光催化层。

所述的过滤材料包6为一个棉包，包内设有活性炭、木屑、多碘树脂、微滤膜、秸杆或果皮中的一种或其组合。

所述的紫外发射机构C由紫外灯管和管套组成，该紫外发射机构C通过螺丝圈与杯体连接。

所述的卷式膜过滤机构D具体为卷式滤膜7，该卷式滤膜7的滤芯与杯底为可拆卸连接。

所述的滤芯为中空柱形结构，滤芯的内部为刚性网制成的筒状支撑结构，若干层纳米过滤膜绕置于支撑筒外部，该滤芯可100％截除各种菌类，水中的致病原生动物。通过下层筛网后的出水在压力作用下从中空柱形的外部经过层层纳滤膜深化处理后流入中空部分内部，并从出水口10流出。

所述的泄压机构E具体为放气螺阀8，该放气螺阀8位于下层筛网下部的杯体处，在杯体上有一开口，拧动螺阀可逐渐打开和逐渐关闭开口。

本装置通过以下步骤进行使用：

第一步，打开杯盖11；根据需要调节上层筛网4控制过滤材料的松紧程度；装入需要处理的原水，有电源时打开紫外灯，关闭杯盖11。

第二步，上下压动活塞，使原水流经筒式过滤机构B(上层筛网4、过滤材料包6、下层滤网5)、紫外发射机构C、卷式膜过滤机构D(卷式滤膜7)分级过滤后进入接水部件。

所述的活塞加压过程：上下压动活塞，给杯体增加压力，强制原水流通过筒式过滤机构B和卷式膜过滤机构D，通过下压活塞的速度控制出水速度。

所述的原水依次通过各个滤水部件的过程：分级过滤，上层筛网4去除大体积杂物；中间自然形成的隔层填充活性炭、木屑、多碘树脂、微滤膜等滤材组成的过滤材料对一级滤出水进行吸附性过滤；经过过滤材料包后的二级滤出水通过下层滤网5时被滤网金属丝上TiO₂光催化层的光催化氧化杀菌消毒；三级滤出水进入下部杯体接受紫外光照射最后通过卷式滤膜7时被进一步去除细菌，达到饮用水效果。过滤水水流自上而下流动，附加利用了水的自身重力，使得过滤效果更好。

第三步，下压活塞感觉到杯体内气压过大时，适时通过放气螺阀8进行放气缓解过大的杯体内的气压。

第四步，将弹簧与杯盖、活塞松卸下来，并将所有部件装入杯体12内、关上杯盖11，然后保存或携带。

第五步，经过多次过滤原水操作出水品质变差了，拿出上层筛网4、取出过滤包6、更换过滤材料包6；取下卷式滤膜7，清洗卷式滤膜。并将旧的过滤材料包或卷式滤膜送至回收再生处。

Claims (10)

1.一种活塞加压多级过滤一体化便携净水器，包括：杯盖和杯体，其特征在于，还包括：加压装置、筒式过滤机构、紫外发射机构、卷式膜过滤机构和泄压机构，其中：杯盖与杯体活动连接，加压装置设于杯盖内部，筒式过滤机构设置于杯体的中部，杯体的上端设有开口作为入水口，杯体的底端设有出水口，紫外发射机构位于杯体的内部下端，卷式膜过滤机构与杯体同轴设置且正对出水口，泄压机构设置于杯体上卷式膜过滤机构与筒式过滤机构之间。

2.根据权利要求1所述的活塞加压多级过滤一体化便携净水器，其特征是，所述的加压装置包括：活塞柄、活塞环和辅助弹簧，其中：活塞环垂直于杯盖轴线并设置于杯盖内部，活塞柄与活塞环固定连接与杯盖同轴设置，辅助弹簧的两端分别与杯盖内壁和活塞环相连接。

3.根据权利要求1所述的活塞加压多级过滤一体化便携净水器，其特征是，所述的筒式过滤机构包括：上层筛网、下层筛网和过滤材料包，其中：下层筛网搁置在杯体内壁凸出的圈上，上层筛网放置于杯体内壁可上下自由移动，过滤材料包位于上层筛网和下层筛网之间，下层筛网的金属丝网上使用溶胶-凝胶法镀有TiO₂光催化层。

4.根据权利要求3所述的活塞加压多级过滤一体化便携净水器，其特征是，所述的上层筛网为柱形，底部从筛网。

5.根据权利要求3所述的活塞加压多级过滤一体化便携净水器，其特征是，所述的下层筛网为圆盘形且由金属丝编成。

6.根据权利要求3所述的活塞加压多级过滤一体化便携净水器，其特征是，所述的过滤材料包内设有活性炭、木屑、多碘树脂、微滤膜、秸杆或果皮中的一种或其组合。

7.根据权利要求1所述的活塞加压多级过滤一体化便携净水器，其特征是，所述的紫外发射机构由紫外灯管和管套组成，该紫外发射机构通过螺丝圈与杯体连接。

8.根据权利要求1所述的活塞加压多级过滤一体化便携净水器，其特征是，所述的卷式膜过滤机构具体为卷式滤膜，该卷式滤膜的滤芯与杯底为可拆卸连接。

9.根据权利要求1所述的活塞加压多级过滤一体化便携净水器，其特征是，所述的滤芯为中空柱形结构，滤芯的内部为刚性网制成的筒状支撑结构，若干层纳米过滤膜绕置于支撑筒外部。

10.根据权利要求1所述的活塞加压多级过滤一体化便携净水器，其特征是，所述的泄压机构具体为放气螺阀，该放气螺阀位于卷式膜过滤机构与筒式过滤机构之间的下层筛网下部的杯体处。

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