CN109475793A - 用于液体净化设备的过滤器模块 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种旨在用于另外净化家庭中使用的自来水和其他液体的重力型液体净化设备。用于液体净化设备的过滤器模块由壳体和排气区组成，壳体填充有过滤材料且在其基部具有至少一个出口孔，排气区由固定装置和盖组成，其中过滤材料具有多群组互连结构，排气区能通过固定装置包括第一保持屏障且呈格栅形式的方式以及通过盖包括第二保持屏障且设置有单元的方式保持和保留液体净化设备的壳体内的过滤材料的主要结构，格栅的单元的尺寸优选不超过过滤材料群组的平均尺寸，盖的单元的尺寸比固定装置的孔的尺寸小至少一个数量级。本发明用于在过滤液体时提高速度并减少时间。

Description

用于液体净化设备的过滤器模块
技术领域
本申请涉及重力型水净化设备，旨在对用于家用目的的自来水和其他液体进行最终净化。
背景技术
根据现有技术，重力型水净化设备通常由三个元件组成：用于原液的容器和用于净化后液体的容器，它们通过水过滤筒相互连通。原液被倒入用于原液的容器中，在重力作用下，原液流过过滤筒并收集在用于净化后的液体的容器中。众所周知，过滤筒由过滤区和排气区组成。排气区实施为具有用于原料液体流入和空气流出的开口的盖。过滤区在其底部具有不少于一个开口以用于净化后的水流出，并且通常填充有过滤材料。例如，颗粒状和纤维状吸附剂可用作这种净化设备中的过滤材料。
现有技术中已知根据专利US 4306971(B01 23/10，1981年12月22日公开，ChemieBrita Gerate Ing.)的水净化设备的过滤筒。给定的过滤筒包括过滤区和排气区。过滤区由填充有过滤材料的壳体组成，且在其底部具有不少于一个用于净化后的水流出的开口。排气区由固定装置和盖组成。固定装置和盖构成整体。盖实施为在上壁中的高管件。在该管件中形成排气口。固定装置是具有纵向孔的穿孔盘状件。这些孔的尺寸小于过滤材料的颗粒尺寸。具有用于空气流出的排气口的盖被放置在过滤筒的中央竖直轴线上。过滤材料是颗粒状吸附剂。
根据US 4306971的过滤筒按以下方式工作。原液流过固定装置的纵向口，经过过滤材料，净化后的液体通过在过滤筒底部形成的开口从过滤筒流出去。当液体流过过滤材料时，溶解在液体中的空气聚集在固定装置的表面附近，形成气泡，导致液体入口孔的局部堵塞。空气逐渐从过滤区出去并通过排气区离开过滤筒，从在盖的上壁形成的开口流出去。
专利US 4306971中描述的过滤筒的缺陷如下。过滤材料是颗粒状吸附剂，该吸附剂的颗粒之间没有物理化学结合，因此它不能防止其颗粒之间的分裂，这导致对过滤过程产生负面影响的管道效应。还有，过滤筒被构造成使得空气不能自由离开过滤筒，这是因为在过滤材料表面与固定装置之间形成的气泡具有无法避免的尺寸，所以其内部的压力足以使空气穿过实施为竖直管件的盖。
现有技术中已知根据专利US 5049272(В01D 24/14，1991年9月17日公布，Oxyphen AG)的水净化设备的过滤筒。过滤筒由过滤区和排气区组成。过滤区又由填充有过滤材料的壳体组成且在其底部具有不少于一个开口。排气区由盖和固定装置组成。固定装置形成为朝着顶部渐缩的锥形筛。在锥体的上部形成用于空气流出的孔。筛孔的尺寸小于过滤材料颗粒的直径。盖也具有锥形形状，并形成有用于水进入的水平纵向孔。在盖的上部形成实施为拱顶的空气流出装置。在拱顶的侧壁上有至少一个用于空气流出的竖直孔，向上渐缩。孔的宽度小于过滤材料颗粒的直径。
专利US 5049272中所描述的液体净化设备的过滤筒按以下方式工作。原液通过盖上形成的孔，流经固定装置至过滤区的壳体，进入到过滤材料中。此后，净化后的液体从过滤筒底部的孔流出去。
与先前专利族成员中的一样，专利US5049272的过滤筒结构的缺陷是过滤材料是颗粒状吸附剂，其颗粒之间没有物理化学结合，因此不能防止其颗粒彼此之间的分裂，这导致了对过滤过程产生负面影响的管道效应。还有，在过滤过程期间，液体流经固定装置的具有小尺寸的孔，溶解在水中的空气聚集在过滤材料的上层以及其上方的空间，与水流碰撞。由于筛孔直径较小，空气不能自由进入排气区。它渐渐地从形成于固定装置中的孔出去，并劣化过滤筒内部的液体流动。这降低了过滤速度并增加了过滤时间。
现有技术中还已知根据专利申请US 2013/0193060(B01D 27/08，2013年8月1日公开，Mitsubishi Rayon Cleansui Company)的水净化设备的过滤筒。该过滤筒由过滤区和排气区组成。过滤区由填充有过滤材料的壳体组成，且在其底部具有不少于一个用于净化后液体出口的开口。排气区是过滤材料的上表面与盖之间的空间。过滤区和排气区没有例如借助固定装置明显分开。过滤材料由颗粒状吸附剂和中空纤维模块组成。盖呈锥形。盖的侧壁形成为网眼状。网眼状开口的尺寸远小于颗粒状吸附剂颗粒的尺寸。在盖的上壁形成用于空气出口的开口。
专利申请US 2013/0193060的水净化设备的过滤筒按以下方式工作。原水通过形成为网状物的盖的侧壁进入过滤区，净化，流经颗粒状吸附剂和中空纤维模块。净化后的液体从过滤筒底部的开口流出去。溶解在液体中的空气从排气区通过盖的侧壁的开口以及通过在盖的上部形成的开口进入大气。
专利申请US 2013/0193060的水净化设备的过滤筒的缺陷如下。过滤筒的结构不具有将颗粒状吸附剂固定在过滤区壳体中的装置。这导致了吸附剂在过滤区的壳体中分布不均匀，以及空气蓄集在过滤区的过滤材料与盖之间的自由空间内。来自过滤区的空气自由进入排气区，但在那里空气流动对抗着液体流动。这些使得液体难以通过盖中的网眼口进入到过滤区。
现有技术中还已知根据专利RU 2262976(B01D 24/10，C02F1/18，2005年10月27日公布，LLC《Aquaphor》)的水净化设备的过滤筒。专利RU 2262976的此过滤筒被申请人选为是最接近的现有技术。过滤筒由过滤区和排气区组成。过滤区由填充有过滤材料的壳体组成，且在壳体的底部具有不少于一个开口，过滤材料是颗粒状和/或纤维状吸附剂的混合物。排气区由固定装置和盖组成。固定装置形成为筛子，该筛子中开口的尺寸远小于过滤材料颗粒的尺寸。在固定装置的中央形成具有规定形状、宽度和长度的阀。盖由设置有用于液体流进和空气流出的开口的上部和底部组成。
专利RU 2262976的液体净化设备的过滤筒按如下发挥作用。原水通过盖和固定装置中形成的开口流入到过滤区的过滤材料，在那被净化。净化后的液体从过滤筒底部形成的开口流出去。同时，液体中存在的空气上升，通过上述阀进入到排气区。
专利RU 2262976的过滤筒的缺陷如下。在液体流过过滤材料期间，组合物材料可能发生不希望的压缩，这导致过滤时间增加、过滤速度降低和组合物材料的结构损坏。还有，过滤过程期间所形成的气泡内部的压力必须足以推动空气从过滤区通过阀，因为固定装置中的开口的直径对于同时流入到过滤材料的液体和流出过滤区的空气来说很小。
本发明的目的和使用本发明所获得的技术效果是开发新的过滤筒，以提高过滤速度和减少过滤时间。
当使用本发明时，要解决的问题和要求保护的技术成果是通过以下来实现的：液体净化设备的过滤筒由过滤区和排气区组成，过滤区又由填充有过滤材料的壳体和在壳体底部形成的不少于一个的开口组成，排气区由固定装置和盖组成，其特征在于过滤材料具有多群组(multi clustered)互连结构，排气区实施为，通过固定装置作为第一保持屏障并形成为网格、网格的网眼的尺寸优选不超过过滤材料群组的平均尺寸、盖被形成为第二保持屏障并形成有尺寸优选不小于固定装置的开口尺寸的十倍的网眼的方式，而保持和保留过滤筒的壳体内部的过滤材料的主要结构，而且盖包含网状物元件且盖的顶点位于固定装置上方优选不超过1cm的距离处，其中网状物元件可以是由织造和非织造材料制成或者可以是通过直接成型与盖一起形成，网眼的尺寸优选不小于50微米，但不超过250微米。还有，固定装置具有平坦的或更复杂的构造，例如波纹状、锥形或阶梯形构造。过滤材料是复合材料，含有颗粒状材料和纤维状组分，且过滤材料结构是通过群组(clusters)形成的，含有内部分布有吸附剂颗粒的交织纤维，在整个过滤材料体积内群组通过单独的纤维结合在一起，过滤材料群组的平均尺寸优选不小于1.5mm，但不超过15mm。在盖中形成气体出口装置，实施成量是1至20(但不超过20)的孔，孔的尺寸为从0.5至1.5mm，且用于气体出口的至少一个孔位于盖的上部，气体出口装置的不少于一个孔位于盖的上部。
图1示出了水净化设备的过滤筒的竖直剖面。
图2和图3详细示出了排气区。
水净化设备的过滤筒(图1至图3)包括过滤区和排气区。过滤区1由填充有过滤材料3的壳体2组成，且壳体在其底部4具有不少于一个开口5。排气区6由固定装置7和盖8组成。
过滤材料3(图1)具有由颗粒状和纤维状吸附剂形成的多群组(multi clustered)结构。每个群组都是交织的纤维，其中纤维之间分布有吸附剂颗粒。在群组内部，纤维保持吸附剂颗粒，防止它们的移动和压缩，这是由于偶极-偶极(范德华)力造成的。多群组结构是由于在整个过滤材料体积内单独的纤维围绕所述群组交织而形成的。过滤材料的平均群组尺寸是1.5至15mm。
高效细分散的吸附剂，例如不同分散体的粉末活性炭和/或离子交换树脂可以用作颗粒状吸附剂，离子交换纤维和活性炭纤维、基于聚丙烯腈的纤维可以用作纤维状吸附剂。
固定装置7是第一保持屏障并形成为网格。所示的网格可以具有平坦的(图1至图3)构造，或者例如波纹形、锥形或阶梯形构造(图中未示出)。如果网格具有波纹形、锥形或阶梯形构造，则壳体2内的过滤材料的固定将更稳固。网格7的网眼11(图2、3)的尺寸不超过过滤材料群组的平均尺寸。除了保持和固定过滤材料，固定装置7还防止在过滤材料表面与排气区6之间形成气泡。这是因为固定装置7的开口的尺寸足够大，所以液体流和空气流之间没有碰撞。除此之外，由于过滤材料3的互连的群组结构，固定装置7的网眼不会被过滤材料3的颗粒状吸附剂颗粒堵塞。
盖8(图1至图3)设置有网状物元件(图1)，且盖8的顶点9优选比固定装置7(图1至图3)高1cm。网眼12(图1)的尺寸远小于固定装置7(图1至图3)的网眼11(图2、3)的尺寸，为50至250微米。盖8是第二保持屏障。网状物防止过滤材料3的颗粒状组分的小颗粒在落入排气区6的情况下(例如在运输期间的机械冲击之后)从排气区穿透出来。盖8的网状物元件可以是由高分子织物或非织造材料制成，或者可以是通过直接铸造与盖8一起形成。
可以在盖8的上部形成排气装置10(图2、3)。此排气装置是量不超过20的一个开口或一组开口。开口的尺寸优选为0.5至1.5mm。因为开口很少并且它们的尺寸很小，所以过滤材料3的颗粒状组分的颗粒即使在水直接在这些颗粒上流动的情况下也不会离开排气区。
水净化设备的过滤筒按如下发挥作用。原水流动通过盖8的网状物的网眼，进一步通过排气区和固定装置7的网眼11，流入到过滤区1的壳体2中的过滤材料3内，在那液体被净化。净化后的液体从在壳体的底部4中形成的至少一个开口5流出。同时，空气在不形成气泡的情况下通过固定装置7的网眼离开过滤区1。接着空气通过盖8的网状物的网眼和/或通过排气装置9流动出去。
与现有技术中所描述的过滤筒相比，给定过滤筒中的过滤材料具有在过滤筒使用寿命期间保持的多群组结构。所示的结构降低了通道效应发生的可能性，防止了过滤期间过滤材料的压实，以及空气对过滤材料的部分可用体积的堵塞。此外，这里没有气泡形成步骤。不存在气泡形成步骤是由固定装置的构造、盖的构造和过滤材料的多群组结构决定的，固定装置是第一保持屏障且其网眼让空气自由流出过滤区，盖是第二保持屏障。所以，如上所述，过滤筒的给定结构允许提高过滤速度并减少过滤时间。
在本发明的描述中给出了优选实施例。可以对本发明进行改变，但在本发明权利要求书的范围内。这使得它有可能被普遍使用。

Claims (9)

1.一种液体净化装置的过滤筒，由过滤区和排气区组成，所述过滤区又由填充有过滤材料的壳体以及在所述壳体的底部形成的不少于一个的开口组成，所述排气区由固定装置和盖组成，其特征在于，所述过滤材料具有多群组互连结构，所述排气区实施为，通过所述固定装置作为第一保持屏障并形成为网格、网格的网眼的尺寸优选不超过过滤材料群组的平均尺寸、所述盖形成为第二保持屏障并形成有尺寸优选不小于所述固定装置的开口尺寸的十倍的网眼的方式，而保持和保留所述过滤筒的所述壳体内部的所述过滤材料的主要结构。
2.根据权利要求1所述的液体净化装置的过滤筒，其特征在于，所述盖包括网状物元件，且所述盖的顶点位于所述固定装置上方优选不超过1cm的距离处。
3.根据权利要求2所述的液体净化装置的过滤筒，其特征在于，所述网状物元件能由织造和非织造材料制成，或者能通过直接成型与所述盖一起形成，网眼的尺寸优选不小于50微米，但不超过250微米。
4.根据权利要求1所述的液体净化装置的过滤筒，其特征在于，所述固定装置具有平坦的或更复杂的构造，例如波纹形、锥形或阶梯形构造。
5.根据权利要求1所述的液体净化装置的过滤筒，其特征在于，所述过滤材料是复合材料，含有颗粒状材料和纤维状组分。
6.根据权利要求5所述的液体净化装置的过滤筒，其特征在于，所述过滤材料的结构是由群组形成的，含有内部分布有吸附剂颗粒物的交织纤维，所述群组在所述过滤材料的整个体积内通过单独的纤维结合在一起。
7.根据权利要求1所述的液体净化装置的过滤筒，其特征在于，所述过滤材料的群组的平均尺寸优选不小于1.5mm，但不超过15mm。
8.根据权利要求1所述的液体净化装置的过滤筒，其特征在于，在所述盖中形成气体出口装置，所述气体出口装置实施为量从1至20，但不超过20的孔，所述孔的尺寸为0.5至1.5mm，且用于气体出口的至少一个孔位于所述盖的上部。
9.根据权利要求7所述的液体净化装置的过滤筒，其特征在于，所述气体出口装置的不少于一个孔位于所述盖的上部。
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