CN104086010B - 一种便携式净水装置 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种便携式净水装置，包括底座，所述底座上通过竖直的转轴安装有转筒，所述转筒内设有螺旋通道；所述螺旋通道的起始端为位于转筒顶面中心区域的进水口；所述螺旋通道的末端为位于转筒外壁的出水口；所述螺旋通道内填充有过滤芯；所述底座上设有用于盛接螺旋通道出水的储水槽。本发明的便携式净水装置结构简单，在转筒的大小不变的情况下，螺旋通道提供了较长的水处理路径，使水处理更彻底，而且采用具有螺旋通道的转筒，只需较小转速即可提供较大水压，使待处理水通过过滤芯，配合过管式紫外线杀菌器可以彻底杀灭水中细菌，还设置有水质检测器，随时检查处理后的水质是否合格。

Description

一种便携式净水装置

技术领域

本发明涉及一种净水装置，尤其涉及一种适用于野外使用的便携式净水装置。

背景技术

随着人类生活水平的不断提高，人们对生活引用水的水量要求越来越大，水质要求越来越高。同时天然水资源的枯竭和污染日趋严重，自然界已很少能找到直接供人类引用的水源，绝大部分必须对其进行各种净化处理，以去除其中所含的细菌、病毒及各种对人体有害的物质，才能确保人体健康。

为了满足人们对纯净水的需求，净水技术得到很好的发展，城市自来水大型净水技术已经比较完善，然而处在农村的居民、边防哨所、野外地质勘探队、牧民和长时间户外旅行者等人员由于比较分散或者流动性大而没法使用净化水。

由于普通家用或者商用净水设备体积庞大，不利于携带，无法满足上述人群的需求。近年来逐渐有厂家或者机构开始研究便携式的净水装置。例如，公开号为CN103408166A的中国专利文献公开了一种复合型便携式节能净水器，它包括杯盖、中杯身和下杯身，中杯身内固定有微孔陶瓷滤膜，微孔陶瓷滤膜的下面固定活性碳层；下杯身内固定钛板，钛板上长有Ag/TiO纳米纤维薄膜，紫外发光二级管和电源相连，并均固定在钛板下部的密闭空间内。该发明提供的净水装置，由于需要庞大的电源，便携性不高。

公开号为CN102774930A的中国专利文献公开了一种便携式可移动超滤净水器，包括净水器外壳，净水器外壳内设置有一可密封的原水箱和一压力原水缓存室以及与压力原水缓存室相连通的过滤装置安装室，原水箱和该压力原水缓存室间连通有一单向导水管；净水器外壳上安装有一手动按压式空气增压装置，该空气增压装置将原水箱中的原水经单向导水管压入压力原水缓存室形成压力原水，压力原水经过滤装置安装室配装的过滤装置过滤净化后形成净水从净水器外壳制有的净水排水管排出。该发明提供的净水装置，体积小携带方便，通过多级滤芯过滤来净化水体，但是该净水装置采用类似打气筒的方式增压，对装置的气密性要求高，而且操作上很难实现快速的往复运动，从而净水效率低。

现有另一类便携式及净水装置，采用机械增压来实现多层过滤，例如公开号为CN101502731A的中国专利文献公开了一种便携式净水器，包括机壳、过滤净化装置和汲水装置，汲水装置包括泵体、膜片、摆动体、增速箱、偏心轮、摇柄；泵体与机壳相对固定，泵体上具有开有进水孔的上凹部，上凹部内固定有柔性小隔膜，泵体上开有出水孔，并在泵体的下端面固定有柔性大隔膜；膜片固定在泵体的上部，膜片中部具有能相对上凹部上下伸缩变形的柔性活动部；摆动体的下部具有与柔性活动部固定的摆动头；增速箱固定在机壳的上部，增速箱的输入轴与摇柄相连，输出轴与偏心轮相连，而该偏心轮则通过轴承安装在摆动体上部的凹腔内。该净水器对气密性要求很高，结构复杂，滤芯更换困难。

发明内容

本发明提供了一种便携式净水装置，结构简单，操作方便，过滤效率高。

本发明解决问题的技术方案为：一种便携式净水装置，包括底座，所述底座上通过竖直的转轴安装有转筒，所述转筒内设有螺旋通道；

所述螺旋通道的起始端为位于转筒顶面中心区域的进水口；

所述螺旋通道的末端为位于转筒外壁的出水口；

所述螺旋通道内填充有过滤芯；

所述底座上设有用于盛接螺旋通道出水的储水槽。

所述转筒的顶面设有密封盖，防止转筒旋转时，水从转筒上方飞溅出来。

本发明的原理是：转筒旋转产生强大的离心力，转筒中部的水在离心力的作用下沿螺旋通道向转筒外壁的出水口流动，过滤芯将水中的杂质和细菌截留，水质得到净化，净化后的水从转筒的出水口流出并被储水槽收集。螺旋通道作为水处理的通道，一方面水处理的通道较长，另一方面只需较小的转速即可提供较高水压。

作为优选，所述螺旋通道内沿水流方向分为依次连通的四个区域，相邻区域之间设有滤水膜；所述过滤芯包括依次填充在各区域的生化棉、陶瓷过滤球、活性炭纤维和超滤膜。

由入水口到出水口所述过滤芯的孔隙越来越小，实现多层逐次净化的方式，通过多层逐次净化的方式可以延长活性炭纤维和超滤膜的使用寿命。

滤水膜的作用主要是将各区域分开，而且水能通过滤水膜，所以滤水膜具有一定强度且具有较高的透水率。所述滤水膜可以选用无纺布，多孔陶瓷板等。

生化棉主要用于过滤泥沙等尺寸较大的杂物。陶瓷过滤球的空隙较小可以过滤尺寸更小的杂物。活性炭纤维由于其自身的多孔性和吸附性，可以吸附多种有害物质。例如，对水中的氯、酚、砷、铅、氰化物、农药等有害物质也有很高的去除率。超滤膜可以对水中的高分子物质、胶体微粒及微生物进行截留。

作为优选，所述螺旋通道的内壁设有插接各滤水膜的插槽。

作为优选，所述过滤芯包括隔水袋，以及沿出水方向依次填充在隔水袋内的生化棉、陶瓷过滤球、活性炭纤维和超滤膜；所述隔水袋的入口与转筒顶面中心区域的进水口密封对接；所述隔水袋的出口与转筒外壁的出水口密封对接。所用的隔水袋可以采用医用塑胶口袋，医用塑胶口袋安全卫生，来源广泛。

由于隔水袋是盘绕在螺旋通道内，隔水袋与螺旋通道有一定间隔，而且重要的是隔水袋的入口处与转筒顶面中心区域的进水口的密封性会影响到净化水的质量。因为如果密封性不好，未处理的水会从隔水袋与螺旋通道之间的间隙流到储水槽里把已经净化的水污染。

作为优选，所述转筒顶面中心区域的进水口处设有支架，所述隔水袋的入口设有套在该支架上将隔水袋的入口撑开形成进水口的支撑环。

所述隔水袋的另一种结构为，所述隔水袋为四个且通过软管依次连通；四个隔水袋内沿出水方向依次填充生化棉、陶瓷过滤球、活性炭纤维和超滤膜。采用四个隔水袋的好处在于更换过滤芯方便。

以上所述的方案已经可以得到很纯净的水，但是为了进一步提升水质并确保水质的安全性，优选地，所述底座上设有通过管路依次连通的过管式紫外线杀菌器和水质检测装置；且所述储水槽带有与过管式紫外线杀菌器入水口相通的净水出口。过管式紫外线杀菌器耗电较大需要外接电源，外接电源可采用蓄电池；水质检测装置耗电量少，一般干电池作为电源即可。水质检测装置用于检测处理后的水是否合格，若不合格则要及时更换过滤芯。

所述过管式紫外线杀菌器和水质检测装置的安装高度均低于储水槽的出水口，从储水槽流出的水依靠重力依次流经管式紫外线杀菌器和水质检测装置。

蓄电池的电量有限，而且携带不方便，因此为了增加净水装置的便携性，可考虑其他轻质电源。

作为优选，所述底座上还设有盘绕在底座外围用于给过管式紫外线杀菌器供电的柔性太阳能电池。柔性太阳能电池包括太阳能发电薄片和连接太阳能发电薄片的导线。所述太阳能发电薄片为柔性非晶硅太阳能发电薄片，可购买获得，该太阳能薄片具有一个正极接线点和负极接线点，正极和负极焊接上导线即可作为一个太阳能电池。太阳能电池只要在有光的地方即可发电，而且柔性太阳能电池在阴天也具有较好的转化率。柔性太阳能电池由于其电池板是柔性的，电池板可以串接起来盘绕在净水装置外壁，使用更方便。

驱动转筒旋转的方式有很多，考虑到净水装置的便携性，首选在转筒上安装摇柄，摇柄可以安装在转筒的外圆周上，也可以安装在转筒的旋转中心处。将摇柄安装在转筒的旋转中心处的好处在于操作时手的运动幅度不必过大，因此相同旋转路径，转筒转动的次数更多，也就旋转得更快，提供更大的水压，增加过滤效率。

作为优选，所述转轴的顶端可拆卸连接有摇柄。

作为优选，所述储水槽由转筒的底面向上延伸包围整个转筒的外缘，且与转筒的底面和外周面均有间隔。

户外的地面一般不平整，所以净水装置容易晃动，优选地，所述底座具有三个支撑脚。三角支撑结构可以保证净水装置的稳定性，不会因地面的不平整而晃动，从而大大提高净水装置的实用性和效率。

本发明的有益效果在于：便携式净水装置的结构简单，在转筒大小不变的情况下，螺旋通道作为水处理的通道，水处理的通道较长只需较小转速即可提供较大水压，使待处理水通过过滤芯，配合过管式紫外线杀菌器可以彻底杀灭水中细菌，还设置有水质检测器，随时检查处理后的水质是否合格。

附图说明

图1为实施例1的便携式净水装置的俯视示意图。

图2为实施例1的便携式净水装置的内部结构示意图。

图3为实施例2的便携式净水装置的局部示意图。

图4为图3的局部图的内部结构示意图。

具体实施方式

下面结合具体实施例对本发明作进一步说明。

实施例1

如图1和图2所示，一种便携式净水装置包括底座1，底座1的上方是转筒2；转筒2的轴线上固定有转轴3，转轴3贯穿转筒2的底面和顶面，转轴3的下端通过固定在底座1上的轴承与底座1轴接，转轴3的上端安装有摇柄4；摇柄4为L型，摇柄4的一段为连接段41，连接段41与转轴3的顶端连接并与转轴3垂直，摇柄4的另一段为握持段42，握持段42与转轴3平行。握持段42的长度小于转筒2的半径。由于摇柄4和转筒2固定在同一个轴上，握住摇柄4的握持段42做旋转运动时，转筒2会跟随转动。连接段41的长度相对较小，便于手动高速旋转。

转筒2内设有与转筒的底面垂直的螺旋形隔板，螺旋形隔板将转筒2隔成一个由转筒中心向外缘扩展的螺旋通道5。螺旋隔板是由一个金属隔板沿平面螺旋线绕制而成，也可由塑料通过模具制备。螺旋通道5以转筒2的轴线为中心并向转筒2的外壁扩展。转筒2的中部设有进水口6，转筒2的外壁设有出水口7，螺旋通道5的一端与进水口6连通，另一端与出水口7连通。

为了便于对含有污染物的水进行逐次净化，螺旋通道5被分隔成4个区域，分别为区域a、区域b、区域c和区域d。区域a内填充生化棉，区域b内填充陶瓷过滤球，区域c内填充活性炭纤维，区域d内填充超滤膜。生化棉、陶瓷过滤球和活性炭纤维都没有固定形状可直接堆积在各自的区域里；而超滤膜的形状固定，若直接将超滤膜放置在螺旋通道内，超滤膜与螺旋通道侧壁之间会有空隙，因此先超滤膜固定在辅助框上，将带有超滤膜的辅助框密封插接在螺旋通道内。

各区域之间设置有多孔陶瓷板8将各区域隔开，螺旋通道5的侧壁设有与多孔陶瓷板8匹配的插槽(图中未示出)。该插槽与多孔陶瓷板8之间密封连接。

由于净水装置在使用时，转筒2在不停地旋转，转筒2的出水口7也是不停地旋转，导致从出水口7流出的水很难收集。因此设置了储水槽9，储水槽9沿着出水口7的运动轨迹绕一周形成环形的槽，储水槽9的外壁设有净水出口10。所述储水槽9由转筒2的底面向上延伸包围整个转筒2的外缘，且与转筒2的底面和外周面均有间隔。储水槽9的外壁向上延伸并高过转筒2的顶面，转轴3位于转筒与摇柄4之间的部分还安装有另一个轴承，三根连接杆固定在该轴承与储水槽9的外壁之间，避免转筒转动时转轴3的上部晃动。为了防止水从转筒2上方溅出，在转筒2的上方设有密封盖(图中未示出)，密封盖与储水槽9的外壁扣合。为增加密封性，密封盖与储水槽9的外壁接触的面设有带凹槽的密封条，储水槽9的外壁正好卡接在该凹槽内。

为了进一步提高水的质净化质量，并确保净化后的水质复合饮用标准，在底座1上相对净水出口10的位置较低处安装有过管式紫外线杀菌器11和水质检测装置12，过管式紫外线杀菌器11的过水管道的一端与净水出口10连接，另一端与水质检测装置12的过水管道连接，水流依靠自身重力依次流过管式紫外线杀菌器11和水质检测装置12。水质检测装置12的出口端还设有阀门13。

过管式紫外线杀菌器11可通过购买获得。水质检测装置12包括一个过水管和TDS水质检测笔，TDS水质检测笔的测试头从过水管的侧壁伸入到过水管内。为了便于净水器的自动将合格的水与不合格的水分开，对上述水质检测装置加以改进。现有的水质检测装置是先将电信号转化为可读的数字，因此在现有的水质检测装置基础上增加一个比较器和受该比较器控制的三通自动换向阀。该三通自动换向阀与水质检测装置以及比较器组成自动切换系统。三通自动换向阀具有一个与水质检测装置的出水管道连通的入口，以及一个饮用水出口和循环水出口。比较器用于对比检测到的电信号和预设的电信号。若水质检测结果为合格，则三通自动换向阀的循环水出口打开，饮用水出口关闭；若质检测结果不合格，则三通自动换向阀的饮用水出口打开，循环水出口关闭。分别用两个容器收集饮用水出口和循环水出口流出的水，循环水出口流出的水需要再次过滤直到合格才能使用。

底座1上安装有柔性太阳能电池(图中未示出)，柔性太阳能电池包括太阳能发电薄片和连接各太阳能发电薄片的导线，太阳能发电薄片缝合在柔性布上，然后将柔性布盘绕在底座的外围。太阳能发电薄片可选柔性非晶硅太阳能发电薄片，可直接购买获得，该太阳能发电薄片具有一个正极接线点和负极接线点，正极和负极焊接上导线即可作为一个柔性太阳能电池。太阳能发电薄片的规格不同，可提供1V、2V和6V等电压，通过太阳能发电薄片的串联和并联来改变柔性太阳能电池的电压和电流，以满足其他设备的用电需求。

由于户外的地面不平整，净水装置在使用时容易晃动，不仅影响效率，对净水装置的使用寿命也有影响。因此，在底座的底部还增设了三个支撑脚，分别为支撑脚141、支撑脚142和支撑脚143。三角支撑结构可以保证净水装置的稳定性，无论底面是否平整净水装置都不会晃动。

实施例2

如图3和图4所示，螺旋通道5内盘绕有医用塑胶口袋15，医用塑胶口袋15的入口固定有支撑环16，支撑环16将医用塑胶口袋15的入口撑开形成入水口。转筒2顶面中心区域的进水口处设有支架17，支撑环16的外缘卡接在支架17上，从而将医用塑胶口袋15的入口固定并使医用塑胶口袋15的入口朝向转筒的顶面，以便于直接通过医用塑胶口袋15的入口灌水。医用塑胶口袋15的出口端与转筒2的出水口密封连接。医用塑胶口袋15内沿出水方向依次填充有生化棉、陶瓷过滤球、活性炭纤维和超滤膜。

本实施例中除了上述区别，其他均与实施例1相同。

本发明的便携式净水装置还可与吸水泵联合使用。所述吸水泵的为微型的电动吸水泵，可用蓄电池或者太阳能电池为该吸水泵供电。。对于实施例1的净水装置，直接将吸水泵的出水管口接到转筒的进水口，以便连续地实现净水，考虑到密封性问题，还是需要手动旋转来增加螺旋通道内的水压。对于实施例2的净水装置，其密封性好，只要保证医用塑胶口袋的入口与吸水泵的出水管口封连接，便可以通过吸水泵来增加医用塑胶口袋内的水压，实现自动过滤，从而不必旋转转筒。

以上所述仅为本发明的较佳实施举例，并不用于限制本发明，凡在本发明精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种便携式净水装置，包括底座，其特征在于，所述底座上通过竖直的转轴安装有转筒，所述转筒内设有螺旋通道；

所述螺旋通道的起始端为位于转筒顶面中心区域的进水口；

所述螺旋通道的末端为位于转筒外壁的出水口；

所述螺旋通道内填充有过滤芯；

所述底座上设有用于盛接螺旋通道出水的储水槽。

2.如权利要求1所述的便携式净水装置，其特征在于，所述螺旋通道内沿水流方向分为依次连通的四个区域，相邻区域之间设有滤水膜；所述过滤芯包括依次填充在各区域的生化棉、陶瓷过滤球、活性炭纤维和超滤膜。

3.如权利要求2所述的便携式净水装置，其特征在于，所述螺旋通道的内壁设有插接各滤水膜的插槽。

4.如权利要求1所述的便携式净水装置，其特征在于，所述过滤芯包括隔水袋，以及沿出水方向依次填充在隔水袋内的生化棉、陶瓷过滤球、活性炭纤维和超滤膜；所述隔水袋的入口与转筒顶面中心区域的进水口密封对接；所述隔水袋的出口与转筒外壁的出水口密封对接。

5.如权利要求4所述的便携式净水装置，其特征在于，所述转筒顶面中心区域的进水口处设有支架，所述隔水袋的入口设有套在该支架上将隔水袋的入口撑开形成进水口的支撑环。

6.如权利要求1所述的便携式净水装置，其特征在于，所述底座上设有通过管路依次连通的过管式紫外线杀菌器和水质检测装置；且所述储水槽带有与过管式紫外线杀菌器入水口相通的净水出口。

7.如权利要求6所述的便携式净水装置，其特征在于，所述底座上还设有盘绕在底座外围用于给过管式紫外线杀菌器供电的柔性太阳能电池。

8.如权利要求1所述的便携式净水装置，其特征在于，所述转轴的顶端可拆卸连接有摇柄。

9.如权利要求1所述的便携式净水装置，其特征在于，所述储水槽由转筒的底面向上延伸包围整个转筒的外缘，且与转筒的底面和外周面均有间隔。

10.如权利要求1所述的便携式净水装置，其特征在于，所述底座具有三个支撑脚。