CN106139905A - 一种使用低压纳滤膜的便携式净水器 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种使用低压纳滤膜的便携式净水器，所述净水器包括底座(1)、中心管(3、外壳(2)和顶盖(4)，在中心管(3)外侧设置低压纳滤膜(6)，其中底座的L型进水通道(12)和L型进水旁路(14)，并分别设有单向装置；中心管(3)内侧设有加压组件，所述加压组件包括固定在底座(1)中部的活塞筒(31)、设在活塞筒(31)内部的活塞杆(32)及活塞头(33)，向外拉动活塞杆(32)后活塞筒(31)内部形成活塞空腔(35)，活塞空腔(35)通过横向孔(13)与L型进水旁路(14)连通。
Description
【技术领域】
本发明涉及低压纳滤水处理技术，尤其适用于户外净水技术。
【背景技术】
目前，市面上使用的便携式净水器使用的滤芯一般为活性炭颗粒滤芯、陶瓷滤芯、超滤膜滤芯或以上各种滤芯组合的滤芯，这些滤芯可以去除原水中的泥沙、铁锈、悬浮物、余氯、细菌等有害物质，但对原水中的无机盐离子去除效果较差，尤其是重金属离子，也无法有效去除病毒和有机物。
便携式净水器一般应用于户外净水领域。由于大部分的户外水源水质不能达到市政自来水标准，甚至存在被污染的情况，如果净水器无法有效去除原水中的无机盐离子、有机物和病毒等有害物质，使用者的饮水安全就无法保障。
反渗透膜能截留水中的各种无机盐离子、胶体物质和大颗粒物质，能够有效去除重金属离子、有机物及病毒，从而获取安全的饮用水，可以进一步保障饮水安全。但普通的反渗透膜渗透压较大，需要通过增压泵对原水加压才能制取较多量的净化水，无法应用于便携式净水器领域。另一方面，普通的反渗透膜过滤等级比较高，把原水中的矿物质也过滤掉了。
纳滤膜是一种新型膜分离技术，膜孔径为纳米级(0.001微米)，对溶质的截留性能介于超滤膜和反渗透膜之间，反渗透膜几乎对所有的溶质均具有很高的去除率，但纳滤膜只对特定的溶质具有高的去除率。纳滤膜对二价及以上的离子，以及分子量200以上的有机物具有较高的截留效果。纳滤膜的一个很大特征是膜本体带有电荷，这是它在很低压力下(仅0.2MPa)仍具有较高脱盐性能的重要原因。
例如CN 202460478U公开了一种便携式反渗透净水器，其具有电机驱动系统和电源系统，通过用电设备实现内部加压，确保反渗透膜正常运作。由于需要配合电源和电机驱动系统，因此该设备复杂，而且自重大，不利于携带。此外，该设备偏重于理论，难以长时间稳定运行。
CN 101104527U公开了一种便携式手动海水淡化器，其活塞和压控阀结构复杂，决定了该部件尺寸较大。加压截面增大会直接导致水的压强降低，将难以为反渗透膜提供足够的工作水压。此外，其压控阀阀杆23部分结构很难实现。
【发明内容】
本发明的目的是提供一种结构简单、无需用电的使用低压纳滤膜的便携式净水器，通过手工加压即可制水，可以有效去除原水中的泥沙、铁锈、悬浮物、余氯、细菌、重金属离子、有机物及病毒等有害物质，同时保留水中的矿物质。
本发明是通过下述技术方案实现的。
本发明提供一种使用低压纳滤膜的便携式净水器，所述净水器包括底座1、设在底座1中部的低压纳滤膜6、与底座1固定连接的外壳2和安装在外壳2上部的顶盖4，其中，底座1设有进水口11和与之相连通的L型进水通道12，在L型进水通道12上设有第一单向装置，所述第一单向装置的下游设有横向孔13，横向孔13通过L型进水旁路14与低压纳滤膜6相连通；
在低压纳滤膜6内设有中心管3，中心管3内侧设有加压组件，所述加压组件固定在底座1中部，所述加压组件与中心管3内表面之间的空隙是净水通路22，中心管3设有过水孔21，低压纳滤膜6通过过水孔21与净水通路22连通，净水通路22的末端与净水出水口23连通；
顶盖4设有净水出水口23和废水出水口24，废水出水口24通过细孔通道25连接到低压纳滤膜的废水出水端；
所述加压组件包括固定在底座1中部的活塞筒31、设在活塞筒31内部的活塞杆32及活塞头33，向外拉动活塞杆32后活塞筒31内部形成活塞空腔35，活塞空腔35通过横向孔13与L型进水旁路14连通。
优选地，在L型进水旁路14上设有第二单向装置。
根据一种优选的实施方式，第一单向装置包括与L型进水通道12连通的第一锥形管15、放置在第一锥形管15中钢珠16和第一限位档杆17。第二单向装置包括与L型进水旁路14连通的第二锥形管18、放置在第二锥形管18中钢珠16和第二限位档杆19。
第一锥形管和第二锥形管在设置时采用大口朝上、小口朝下的方向，在锥形管内放置钢珠，钢珠在没有外力作用下与锥形管的内壁面自然密封。在锥形管的上部设置限位挡杆以限制钢珠向上运动的幅度，确保钢珠不会脱离锥形管的范围。
在本发明中，优选地，低压纳滤膜6的上游还设有预处理滤芯5。
优选地，加压组件可以通过螺纹连接在底座1上，活塞筒31与底座1之间通过密封圈实现密封。滤芯组件包括低压纳滤膜滤芯6和预处理滤芯5套在活塞筒31的外部，预处理滤芯5与底座1之间通过密封圈实现密封，滤芯中心管3底部与活塞筒31之间通过密封圈实现密封。
特别优选地，预处理滤芯5选自活性炭纤维滤芯或PP棉滤芯。
预处理滤芯能够有效去除原水中的泥沙、铁锈、悬浮物、余氯等有害物质，对于进入低压纳滤膜的水进行预处理，延长低压纳滤膜的使用寿命。低压纳滤膜可以有效去除重金属离子、有机物及病毒等有害物质。
根据一种优选的实施方式。在低压纳滤膜6的外侧与外壳2内壁之间设有中部密封圈7。
一种可选的实施方式，活塞杆32的末端设有手柄34。
优选地，加压组件的手柄34、活塞杆32及活塞头33应当紧密配合，装配后无松动，活塞头32和活塞筒31之间通过密封圈8实现密封。
更优选地，活塞筒31的末端通过固定螺母36与顶盖4固定连接。
根据一种优选的实施方式，细孔通道25的直径为0.5-1.5mm，长度为10-15mm。
顶盖上设有与滤芯中心管配合的孔位，顶盖与滤芯中心管之间通过密封圈实现密封。顶盖上设有净水出水口接口26和废水出水口接口27，净水出水口23与废水出水口24分别固定在净水出水口接口26和废水出水口接口27上，其中，废水出水口接口27的上游部分通过细孔通道25连接到低压纳滤膜6的废水出水端，通过细孔升压的原理确保低压纳滤膜6具有足够的水压，为低压纳滤膜提供工作压力。净水嘴接口与滤芯管和活塞筒之间的净水通道连通，过滤后的净水通过净水嘴接口流出。
采用纳滤膜或低压纳滤膜的净水装置都设有废水(浓水)管路，该管路仅仅起到排除废水的作用。然而发明人在改进结构时发现，通过合理选择废水管路的内径能够对低压纳滤膜起到升压作用，满足低压纳滤膜的工作压力。
然而，如果细孔通道25的直径过小，则容易造成管路堵塞，影响净水器的正常使用。但当细孔通道25的直径超过1.5mm，则难以起到增压作用。
对于35GPD-200GPD(加仑/天)的低压纳滤膜(6)，相应的细孔通道(25)的直径为0.5-1.5mm，长度为10-15mm。
只有细孔通道25的直径在0.5-1.5mm范围时，才能起到有效的升压作用，确保低压纳滤膜(DF膜)正常运行，无需采用增压装置，替代现有技术中常用的反渗透膜(RO膜)，有效去除原水中的泥沙、铁锈、悬浮物、余氯、细菌、重金属离子、有机物及病毒等有害物质的同时，实现水中的矿物质的保留。
外壳安装在底座和顶盖之间，外壳与底座和顶盖之间均通过密封圈实现密封。低压纳滤膜上设有一个密封圈，可以实现低压纳滤膜与外壳之间的密封。
密封方面，当活塞筒31在向上运动时，与L型进水旁路14配合的钢珠16由于负压而向下挤压第二锥形管18，实现L型进水旁路14端密封；此时与L型进水通道12配合的钢珠16由于大气压差，钢珠16被向上提起，实现进水。优选地，L型进水通道12和L型进水旁路14在均采用橡胶管路与钢珠16实现端密封配合。
使用时，向上拉动手柄34，活塞杆32向上运动，活塞筒31内产生出现活塞空腔35，出现负压，第一锥形管15内的钢珠被向上顶起，而第二锥形管18内的钢珠在负压作用下向下压住锥形管内壁，原水进入到活塞空腔35中。
向下推动手柄34，活塞杆32向下运动，活塞空腔35中的水被压缩产生水压，水压把第一锥形管15内的钢珠向下压紧在锥形面上实现密封，原水通过横向孔13进入L型进水旁路14然后进入第二锥形管，第二锥形管18内的钢珠被原水向上顶起，原水即进入到净水器内。
原水首先通过预处理滤芯，原水中的泥沙、铁锈、悬浮物、余氯等有害物质被拦截，可以较好的保护低压纳滤膜；经过预处理的水通过低压纳滤膜，净水通过滤芯中心管上的过水孔进入到净水通道内，废水通过细孔流进废水嘴接口内。
净水器内水压升高时，低压纳滤膜上的密封圈受压张开，与外壳之间形成良好的密封面，确保原水能完全通过低压纳滤膜，而不会从低压纳滤膜与外壳之间的间隙通过。
【附图说明】
图1为本发明的结构示意图；
图2为加压组件的结构示意图；
图3为滤芯组件的结构示意图。
其中，1、底座；2、外壳；3、中心管；4、顶盖；5、预处理滤芯；6、低压纳滤膜；7、中部密封圈；8、密封圈；11、进水口；12、L型进水通道；13、横向孔；14、L型进水旁路；15、第一锥形管；16、钢珠；17、第一限位档杆；18、第二锥形管；19、第二限位档杆；21、过水孔；22、净水通路；23、净水出水口；24、废水出水口；25、细孔通道；26、净水出水口接口；27废水出水口接口；31、活塞筒；32、活塞杆；33、活塞头；34、手柄；35、活塞空腔；36、固定螺母。
【具体实施方式】
以下实施例用于非限制性地解释本发明的技术方案。本领域技术人员可借鉴本发明的内容，适当改变结构、连接关系、材料、参数、尺寸、工艺等环节来实现相应的其它目的，其相关改变都没有脱离本发明的内容，所有类似的替换和改动对于本领域技术人员来说是显而易见的，都应当被视为包括在本发明的范围之内。
实施例1
如图1所示的使用低压纳滤膜的便携式净水器，下部为底座1，低压纳滤膜6设在底座1以上，外壳2与底座1连接，顶盖4安装在外壳2上部。
底座1包括进水口11和L型进水通道12，L型进水通道12上设有第一单向装置，再通过横向孔13连接到第二单向装置，第二单向装置的下游是低压纳滤膜6。
第一单向装置包括与L型进水通道12连通的第一锥形管15，第一锥形管15中放有钢珠16，钢珠上部设有第一限位档杆17(用于限制钢珠16被向上顶起的移动幅度)。类似地，第二单向装置包括与L型进水旁路14连通的第二锥形管18，第二锥形管18中也放置钢珠16，其上方设有第二限位档杆19。
底座1中部是加压组件，加压组件外侧套接中心管3，中心管3外部设置预处理滤芯5和低压纳滤膜6。
第一单向装置的下游方向与加压组件连接。第二单向装置的下游方向与预处理滤芯5连通。
所述加压组件包括活塞筒31(固定在底座1中部的)、活塞杆32及活塞头33，向外拉动活塞杆32后活塞筒31内部形成活塞空腔35(与第一锥形管15及L型进水旁路14连通)。
第一锥形管和第二锥形管在设置时采用大口朝上、小口朝下的方向，在锥形管内放置钢珠，钢珠在没有外力作用下与锥形管的内壁面自然密封。在锥形管的上部设置限位挡杆以限制钢珠向上运动的幅度，确保钢珠不会脱离锥形管的范围。
预处理滤芯5的下游是低压纳滤膜6。低压纳滤膜6具有废水出水端和净水端。低压纳滤膜6的内侧与中心管3贴合，中心管3具有过水孔21，中心管3的内侧是活塞筒31的外侧面。低压纳滤膜6产出的净水通过由净水端进入过水孔21，然后进入中心管3与活塞筒31的外侧面之间构成的净水通道22。
顶盖4具有净水出水口23和废水出水口24，废水出水口24通过细孔通道25连接到低压纳滤膜的废水出水端。净水出水口23连接到净水通道22。
此外，活塞筒31与底座1之间通过密封圈8实现密封，活塞头33与活塞筒31的内壁之间设有密封圈8，预处理滤芯5与底座1之间设有密封圈，其他组件之间的连接处也设有密封圈。低压纳滤膜6的外侧与外壳2内壁之间设有中部密封圈7。
密封方面当活塞筒31在向上运动时，与L型进水旁路14配合的钢珠16由于负压而向下挤压第二锥形管18，实现L型进水旁路14端密封；此时与L型进水通道12配合的钢珠16由于大气压差，钢珠16被向上提起，实现进水。优选地，L型进水通道12和L型进水旁路14在均采用橡胶管路与钢珠16实现端密封配合。
为了确保低压纳滤膜能够具有足够的运行压力，低压纳滤膜6的废水出水端通过内径1.2mm的细孔通道25连接到废水出水口24，通过细孔升压的原理确保低压纳滤膜6具有足够的水压，为低压纳滤膜提供工作压力。
由于细孔通道25的内径的选择起到除排水外进一步的升压作用，低压纳滤膜(DF膜)能够正常运行，无需额外增压装置，有效去除原水中的有害物质的同时能够保留水中的矿物质。
使用时，向上拉动手柄34，活塞杆32向上运动，活塞筒31内产生出现活塞空腔35，出现负压，第一锥形管15内的钢珠被向上顶起，而第二锥形管18内的钢珠在负压作用下向下压住锥形管内壁，原水进入到活塞空腔35中。
向下推动手柄34，活塞杆32向下运动，活塞空腔35中的水被压缩产生水压，水压把第一锥形管15内的钢珠向下压紧在锥形面上实现密封，原水通过横向孔13进入L型进水旁路14然后进入第二锥形管，第二锥形管18内的钢珠被原水向上顶起，原水即进入到净水器内。
原水首先通过预处理滤芯，原水中的泥沙、铁锈、悬浮物、余氯等有害物质被拦截，可以较好的保护低压纳滤膜；经过预处理的水通过低压纳滤膜，净水通过滤芯中心管上的过水孔进入到净水通道内，废水通过细孔流进废水嘴接口内。
净水器内水压升高时，低压纳滤膜上的密封圈受压张开，与外壳之间形成良好的密封面，确保原水能完全通过低压纳滤膜，而不会从低压纳滤膜与外壳之间的间隙通过。
本发明的净水器结构简单，使用方便，通过手工加压即可制水，无需增压装置即可使用低压纳滤膜，在有效去除原水中有害物质同时保留水中的矿物质。
Claims (10)
1.一种使用低压纳滤膜的便携式净水器，所述净水器包括底座(1)、设在底座(1)中部的低压纳滤膜(6)、与底座(1)固定连接的外壳(2)和安装在外壳(2)上部的顶盖(4)，其特征在于底座(1)设有进水口(11)和与之相连通的L型进水通道(12)，在L型进水通道(12)上设有第一单向装置，所述第一单向装置的下游设有横向孔(13)，横向孔(13)通过L型进水旁路(14)与低压纳滤膜(6)相连通；
在低压纳滤膜(6)内设有中心管(3)，中心管(3)内侧设有加压组件，所述加压组件固定在底座(1)中部，所述加压组件与中心管(3)内表面之间的空隙是净水通路(22)，中心管(3)设有过水孔(21)，低压纳滤膜(6)通过过水孔(21)与净水通路(22)连通，净水通路(22)的末端与净水出水口(23)连通；
顶盖(4)设有净水出水口(23)和废水出水口(24)，废水出水口(24)通过细孔通道(25)连接到低压纳滤膜(DF)的废水出水端；
所述加压组件包括固定在底座(1)中部的活塞筒(31)、设在活塞筒(31)内部的活塞杆(32)及活塞头(33)，向外拉动活塞杆(32)后活塞筒(31)内部形成活塞空腔(35)，活塞空腔(35)通过横向孔(13)与L型进水旁路(14)连通。
2.根据权利要求1所述的净水器，其特征在于在L型进水旁路(14)上设有第二单向装置。
3.根据权利要求1所述的净水器，其特征在于第一单向装置包括与L型进水通道(12)连通的第一锥形管(15)、放置在第一锥形管(15)中钢珠(16)和第一限位档杆(17)。
4.根据权利要求1所述的净水器，其特征在于第二单向装置包括与L型进水旁路(14)连通的第二锥形管(18)、放置在第二锥形管(18)中钢珠(16)和第二限位档杆(19)。
5.根据权利要求1所述的净水器，其特征在于低压纳滤膜(6)的上游还设有预处理滤芯(5)；所述预处理滤芯(5)选自活性炭纤维滤芯或PP棉滤芯。
6.根据权利要求1所述的净水器，其特征在于在低压纳滤膜(6)的外侧与外壳(2)内壁之间设有中部密封圈(7)。
7.根据权利要求1所述的净水器，其特征在于活塞杆(32)的末端设有手柄(34)。
8.根据权利要求1所述的净水器，其特征在于活塞筒(31)的末端通过固定螺母(36)与顶盖(4)固定连接。
9.根据权利要求1所述的净水器，其特征在于低压纳滤膜(6)为35GPD-200GPD，相应的细孔通道(25)的直径为0.5-1.5mm，长度为10-15mm。
10.根据权利要求1所述的净水器，其特征在于当活塞筒(31)在向上运动时，与L型进水旁路(14)配合的钢珠(16)由于负压而向下挤压第二锥形管(18)，实现L型进水旁路(14)端密封；此时与L型进水通道(12)配合的钢珠(16)由于大气压差，钢珠(16)被向上提起，实现进水。
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Citations (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
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| CN2253246Y (zh) * | 1995-12-26 | 1997-04-30 | 王根生 | 便携式袖珍型净水器 |
| CN201305474Y (zh) * | 2008-06-12 | 2009-09-09 | 巫远程 | 一种便携式新型结构净水器 |
| CN201634467U (zh) * | 2010-02-10 | 2010-11-17 | 孙银焕 | 便携式超滤净水器 |
| CN203017989U (zh) * | 2013-01-28 | 2013-06-26 | 吴瑞昌 | 一种反渗透膜壳 |
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2016
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Patent Citations (5)
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Non-Patent Citations (1)
| Title |
|---|
| 王艳贵等: "低压纳滤膜在家用净水机中的应用研究", 《第二届膜法城镇新水源技术研讨会论文集》 * |
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| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
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| CN114349193A (zh) * | 2021-12-30 | 2022-04-15 | 北京碧水源净水工程技术股份有限公司 | 一种便携式高净化度净水器 |
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