CN109626612B - 一种阻垢滤芯组件 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种阻垢滤芯组件，其特征在于，包括，壳体，所述壳体内轴向过水；第一容纳腔，位于壳体内，用于容纳溶解性阻垢滤材，所述第一容纳腔的过水口位于两端且轴向过水；形变件，位于第一容纳腔的端部并压持阻垢滤材，所述形变件随着阻垢滤材的消溶而沿轴向变形以保持阻垢滤材呈紧致状，有利于阻垢滤材与水流正常接触，溶出优质稳定的阻垢溶液，以与水中的钙、镁等金属离子发生反应形成可溶性络合物，避免阻垢滤材的异常溶解，事实上粉末化的阻垢滤材并未形成溶液，而是以小颗粒状悬浮于水中，并随着水流排至后端，不仅起不到阻止水垢形成的效果，还有可能造成后端的反渗透膜表面被刮伤，另外，还使得阻垢滤材快速消耗，降低阻垢滤材的寿命。

Description

一种阻垢滤芯组件

技术领域

本发明涉及一种阻垢滤芯组件，属于水处理技术领域。

背景技术

随着人民生活水平的提高，人们对水的要求越来越高，反渗透净水机依赖其出色的净化效果深受用户青睐，其中，反渗透滤芯可以对原水中的有机物、胶体、细菌、病毒等杂质进行过滤，尤其对无机盐、重金属离子等杂质有着极高的过滤效率，因而反渗透滤芯构成了反渗透净水机的核心部件。与PP棉、活性炭、超滤膜等不同的是，反渗透膜由于过滤精度较高，为了保证其使用寿命，反渗透膜一般采用错流过滤，即液流平行于反渗透膜表面流动。但是，在净化过程中，原水在压力驱动下透过反渗透膜，无机盐、重金属离子等杂质溶质被截留，在膜与原水侧之间区域内浓度越来越高，在浓度梯度作用下，溶质又会由反渗透膜向原水侧扩散，形成边界层，使原水透过膜的阻力与局部渗透压增加，从而导致纯水产水率下降，即为浓差极化现象。随着使用时间的推移，原水大量的通过膜表面，进而在膜与原水侧之间区域的浓度大大升高直至过饱和溶液，有些无机盐如钙盐、镁盐等溶解度不大的盐份会慢慢析出形成晶体，开始这些无机盐只是很少的单晶体，只是在膜的表面沉积或者在溶液形成溶解平衡。但当随着膜的表面溶液的浓度不断增高，水流达到一定平衡度，则出现了晶核，晶核开始成长，逐渐形成面或螺旋状态，在膜的表面形成坚固的水垢，大大降低产水效率，甚至发生堵膜。

市场上有产品将阻垢剂用于反渗透净水机内除水垢，阻垢剂可与水中含有的钙、镁等金属离子发生反应形成可溶性络合物，抑制水垢生成，并分散到水中。但是，由于产品结构设计不良，阻垢剂容易出现异常溶解，一般表现为阻垢剂粉末化，粉末化的阻垢剂事实上并未形成溶液，而是以小颗粒状悬浮于水中，并随着水流排至后端，不仅起不到阻止水垢形成的效果，还有可能造成后端的反渗透膜表面被刮伤，另外，还使得阻垢剂快速消耗。

发明内容

针对现有技术中阻垢滤材异常溶解、快速消耗所带来一系列的问题，本发明提供一种可溶出稳定浓度溶液且适于长效使用的阻垢滤芯组件。

为了达到上述目的，本发明采用如下技术方案：一种阻垢滤芯组件，其特征在于，包括，壳体，所述壳体内轴向过水；第一容纳腔，位于壳体内，用于容纳溶解性阻垢滤材，所述第一容纳腔的过水口位于两端且轴向过水；形变件，位于第一容纳腔的端部并压持阻垢滤材，所述形变件随着阻垢滤材的消溶而沿轴向变形以保持阻垢滤材呈紧致状。

进一步的，所述形变件沿径向布置，所述壳体的部分内壁形成了第一容纳腔的内壁，水流沿轴向穿过形变件。

进一步的，所述形变件朝向第一容纳腔的外端设有与壳体内壁固定的端盖部，所述壳体的部分内壁形成了第一容纳腔的内壁，所述端盖部具有供水流轴向通过的过水口。

进一步的，所述端盖部边沿的侧壁设有密封槽，所述密封槽内设置密封圈，所述密封圈与壳体内壁抵靠形成密封；或者，所述壳体内壁设有凸出的定位沿，所述端盖部的边沿与定位沿抵靠定位。

进一步的，所述形变件还包括压盖部和弹性件，所述弹性件两端分别与端盖部、压盖部固定，所述压盖部压持阻垢滤材，随着阻垢滤材的消溶所述压盖部受弹力作用压缩第一容纳腔的容纳空间。

进一步的，所述形变件的形变部分为可压缩弹性材料。

进一步的，所述可压缩弹性材料为海绵材料，所述海绵材料具有微孔且微孔目数为50-150目。

进一步的，所述第一容纳腔的端部和壳体的端部之间形成容纳空间不变的第二容纳腔，所述第二容纳腔内设置第二滤材。

进一步的，所述第二容纳腔具有两个且分别位于第一容纳腔的两端，所述形变件位于第一容纳腔的两端，靠近壳体出水口一端的第二容纳腔内填充颗粒状活性炭，所述形变件压持颗粒状活性炭；或者，所述第二容纳腔具有一个且位于第一容纳腔的靠近壳体出水口的一端，所述第二滤材为颗粒状活性炭，所述形变件压持颗粒状活性炭。

进一步的，还包括外壳，所述外壳的一端设有安装头，所述安装头上设有进出水口，所述壳体的进出水口分别位于两端，所述壳体的轴向与外壳的轴向一致，所述壳体外壁和外壳内壁之间形成过水通道，所述过水通道连通外壳的进出水口之一和位于壳体远离外壳的安装头的端部上的进出水口。

本发明中，第一容纳腔的端部设置有形变件，形变件压持阻垢滤材并随着阻垢滤材的消溶而沿轴向变形以保持阻垢滤材呈紧致状，有利于阻垢滤材与水流正常接触，溶出优质稳定的阻垢溶液，以与水中的钙、镁等金属离子发生反应形成可溶性络合物，避免随着阻垢滤材的消溶，由于第一容纳腔的容纳空间不变而使阻垢滤材变的疏松，水流流过第一容纳腔时阻垢滤材在其中上下翻滚，互相之间发生碰撞，出现粉末化的异常溶解，事实上该粉末化的阻垢滤材并未形成溶液，而是以小颗粒状悬浮于水中，并随着水流排至后端，不仅起不到阻止水垢形成的效果，还有可能造成后端的反渗透膜表面被刮伤，另外，还使得阻垢滤材快速消耗，降低阻垢滤材的寿命。除此之外，第一容纳腔的容纳空间内的水与阻垢滤材直接接触，在一定时长不过水的情况下，这部分水将形成饱和溶液而使阻垢滤材不再进一步溶出，随着阻垢滤材的消溶，第一容纳腔的容纳空间，逐渐变小，与阻垢滤材直接接触的水量亦逐渐减少，那么，溶出的阻垢滤材的量则会减少，即使其它部分的水与其连通，但与阻垢滤材非直接接触，而通过扩散效应溶解的效率较低，因而有利于阻垢滤材缓释。同时，形变件沿轴向变形，保证了壳体内轴向过水的有效过水截面积，使得阻垢滤材与水流充分接触，提高水流通过状态下阻垢滤材的溶出效率。

附图说明

下面结合附图对本发明作进一步说明：

图1为本发明实施例一的示意图；

图2为本发明实施例二的示意图；

图3为本发明实施例三的示意图；

图4为本发明实施例四的示意图；

图5为本发明实施例四中端盖部的示意图；

图6为本发明实施例五的示意图；

图7为本发明实施例六的示意图；

图8为本发明实施例七的示意图。

具体实施方式

为了能够更清楚地理解本发明的上述目的、特征和优点，下面结合附图和具体实施方式对本发明进行进一步的详细描述。需要说明的是，在不冲突的情况下，本申请的实施例及实施例中的特征可以相互组合。

在下面的描述中阐述了很多具体细节以便于充分理解本发明，但是，本发明还可以采用其他不同于在此描述的其他方式来实施，因此，本发明的保护范围并不受下面公开的具体实施例的限制。

如图1所示，一种阻垢滤芯组件，包括轴向过水的壳体100，壳体100内具有第一容纳腔101，第一容纳腔101内容纳溶解性阻垢滤材102，阻垢滤材102浸泡在水中并逐渐溶出形成阻垢溶液。第一容纳腔101的进水口103和出水口104分别位于两端且轴向过水，阻垢溶液自出水口104流出第一容纳腔101。重要的是，本发明中第一容纳腔的端部设置有形变件110，形变件110压持阻垢滤材102并随着阻垢滤材102的消溶而沿轴向变形以保持阻垢滤材102呈紧致状，有利于阻垢滤材102与水流正常接触，溶出优质稳定的阻垢溶液，以与水中的钙、镁等金属离子发生反应形成可溶性络合物，避免随着阻垢滤材的消溶，由于第一容纳腔的容纳空间不变而使阻垢滤材变的疏松，水流流过第一容纳腔时阻垢滤材在其中上下翻滚，互相之间发生碰撞，出现粉末化的异常溶解，事实上该粉末化的阻垢滤材并未形成溶液，而是以小颗粒状悬浮于水中，并随着水流排至后端，不仅起不到阻止水垢形成的效果，还有可能造成后端的反渗透膜表面被刮伤，另外，还使得阻垢滤材快速消耗，降低阻垢滤材的寿命。

除此之外，第一容纳腔101的容纳空间内的水与阻垢滤材102直接接触，在一定时长不过水的情况下，这部分水将形成饱和溶液而使阻垢滤材102不再进一步溶出，随着阻垢滤材102的消溶，第一容纳腔101的容纳空间，逐渐变小，与阻垢滤材102直接接触的水量亦逐渐减少，那么，溶出的阻垢滤材102的量则会减少，即使其它部分的水与其连通，但与阻垢滤材102非直接接触，而通过扩散效应溶解的效率较低，因而有利于阻垢滤材缓释。

其中，形变件110沿轴向变形，保证了壳体100内轴向过水的有效过水截面积，使得阻垢滤材102与水流充分接触，提高水流通过状态下阻垢滤材102的溶出效率。本实施例中的形变件110位于第一容纳腔101的出水口104一端，还可阻挡大颗粒的阻垢滤材102被水流自出水口104冲出。当然，形变件还可以位于第一容纳腔的进水口一端。为了进一步提高保持阻垢滤材呈紧致状的效果，形变件也可以具有两个，并分别位于第一容纳腔的进水口和出水口两端，在水流轴向通过第一容纳腔时，由于阻垢滤材形成对水流的阻挡作用，阻垢滤材部分整体向第一容纳腔的出水口方向移动，那么，位于第一容纳腔的进水口一端的形变件则释放压缩量以填充空隙，以保持阻垢滤材呈紧致状。

较优的，形变件110沿径向布置，壳体100的部分内壁形成了第一容纳腔101的内壁，水流沿轴向穿过形变件110。这种形式的形变件110结构紧凑，一则保证了第一容纳腔101轴向过水的有效过水截面积，另一则可较大限度的利用壳体100内的空间，使阻垢滤材102的填充量尽可能大，保证使用寿命。其中，形变件110的边沿与壳体100的内壁可以密封，也可以形成可过水的间隙，当然，一般要求阻垢滤材102不可通过该间隙，而形变件110可选择可过水的材料或者在其上设置可供水流通过的过水孔，以使水流轴向穿过形变件110。

本实施例中，形变件110整体由可压缩弹性材料制成，进一步的，选择海绵材料，一方面，具有较好的可压缩性，另一方面，具有出色的过水性。考虑到阻垢滤材102依然可能存在少量的粉末化现象，为了吸附粉末化的阻垢滤材102，避免其流入后端的反渗透膜内，刮伤膜表面，较优的，海绵材料具有微孔且微孔目数为50-150目，粉末化的阻垢滤材102可为上述微孔吸附，水流通过这些微孔的时候，这部分阻垢滤材102依然可以继续溶出。另外，根据阻垢滤材102的寿命匹配确定其填充量，结合产品结构，较优的，形变件110沿轴向的形变量为10-60毫米，当阻垢滤材102溶解殆尽时，形变件110可释放压缩量，充斥整个壳体100。

作为本发明的实施例二，如图2所示，第一容纳腔101a的端部和壳体100a的端部之间形成容纳空间不变的第二容纳腔201a，第二容纳腔201a内设置第二滤材202a。将阻垢滤材102a和第二滤材202a复合于同一壳体100a内，有利于净水机整体的小型化。本实施例中的第二容纳腔201a具有一个且位于第一容纳腔101a的靠近壳体出水口104a的一端，第二滤材202a为颗粒状活性炭，形变件110a压持颗粒状活性炭，随着阻垢滤材102a的消溶，依然可以保持颗粒状活性炭不出现松散的状态，避免水流通过松散的活性炭形成偏流，降低净化效果。一方面，颗粒状活性炭易于填装且成本较低，另一方面，壳体100a内的水路设置较为简单，水流轴向通过第一容纳腔101a后继续沿轴向通过第二容纳腔201a后自出水口104a流出。

除此之外，本实施例中的形变件110a采用海绵等多微孔材料还有利于吸附粉末化的阻垢滤材102a，避免较多的粉末化阻垢滤材进入第二容纳腔201a，影响活性炭的性能。为了防止颗粒状活性炭或者阻垢滤材漏出，一般可在壳体100a两端的过水口设置80-150目的无纺布，具体来说，可通过超声波将无纺布焊于过水口处。值得一提的是，第二滤材也可以采用压缩碳或者碳纤维，当然，第二容纳腔内的过水方向也不局限于轴向过水，例如第二滤材采用中空状压缩碳棒，在第二容纳腔中设置相应的水路转换装置，自第一容纳腔流入第二容纳腔的水流沿径向通过中空状压缩碳棒后从出水口104a流出。另外，第二滤材也可以采用PP棉或者树脂等其它滤材，一般的，还需在反渗透滤芯组件和该阻垢滤芯组件之间设置单独的活性炭滤芯组件，以去除原水中的余氯，避免损伤反渗透膜表面。

可以理解的是，水流方向也可以是由过水口104a进入，依次经由第二容纳腔201a和第一容纳腔101a后，自过水口103a流出。该实施方式中，第二容纳腔201a构成了阻垢滤材的前置滤材，可净化水中的部分污染物，较优的，第二滤材202a选用活性炭，有利于吸附有机物，避免进入第一容纳腔101a的水带有大量有机物，从而在阻垢滤材102a表面形成一层微生物膜，影响阻垢滤材102a的性能。另外，本实施例中的其它结构可参考其它实施例中的结构及其等同替换，此处不再展开。

作为本发明的实施例三，如图3所示，与上述实施例不同的是，本实施例中的第二容纳腔具有两个，其中，过水口103b和过水口104b依次分别为壳体100b的进水口和出水口，具体来说，形变件1101b和形变件1102b分别位于位于第一容纳腔101b的两端，从而第二容纳腔2011b和第二容纳腔2012b分别位于第一容纳腔101b的两端，进一步提高了该滤芯组件的集成度，重要的是，阻垢滤材102b的前置滤材，即第二容纳腔2011b内的第二滤材2021b，可净化水中的部分污染物。本实施例中的第二滤材2021b采用与第二滤材2022b相同的颗粒状活性炭，该滤材有利于吸附有机物，避免进入第一容纳腔101b的水带有大量有机物，从而在阻垢滤材102b表面形成一层微生物膜，影响阻垢滤材102b的性能。相应的，形变件1101b和形变件1102b分别压持两个第二容纳腔内的颗粒状活性炭，避免其出现松散。当然，两个第二容纳腔内的第二滤材可以采用相同滤材，也可以采用不同滤材，例如，第二滤材2021b为活性炭，第二滤材2022b为树脂；或者，第二滤材2021b为PP棉，第二滤材2022b为活性炭；或者，第二滤材2021b为超滤膜，第二滤材2022b为活性炭等等，此处不再一一列举。本实施例中的其它结构，如形变件结构及安装、壳体的过水口等均可参考其它实施例中的结构及其等同替换，此处也不再赘述。

作为本发明的实施例四，如图4、图5所示，与上述实施例不同的是，本实施例中的形变件110c朝向第一容纳腔101c的外端设有与壳体100c内壁固定的端盖部111c，壳体100c的部分内壁形成了第一容纳腔101c的内壁，提高了形变件110c装配的可靠性，同时，端盖部111c完成装配后与壳体100c的相对位置保持不变，并且端盖部111c不具有可压缩性，进而可以限定出容纳空间不变的第二容纳腔2012c。相应的，本实施例中的形变件110c的形变部分112c为海绵材料，并通过焊接或者粘贴等方式固定在端盖部111c上，进而形成形变件110c。其中，端盖部111c具有供水流轴向通过的过水口113c，较优的，过水口113c的孔径为0.1-0.5毫米，避免了第二容纳腔2012c内的颗粒状活性炭和阻垢滤材发生窜区，同时，过水口113c为多个并均布于端盖部111c上，上述孔径设置及分布位置可达到良好的分流效果，降低大流量水流的冲刷，减少大流速冲刷后产生的偏流效果，达到水流与阻垢滤材的充分接触，以使其缓释浓度可控。当然，该过水口的孔径也可以大于0.5毫米，降低水表面的张力对水流通过性的影响，为了避免滤材窜区，可以在端盖部表面设置无纺布。

本实施例中，端盖部111c边沿的侧壁设有密封槽114c，密封槽114c内设置密封圈115c，密封圈115c与壳体100c内壁抵靠形成密封并通过摩擦力实现轴向的定位，该实施方式中，为了形成可靠的定位，端盖部111c和壳体100c的内壁之间不可过水，可以理解的是，该位置从原理来讲无需要求形成密封，两者之间形成可供水流通过的间隙亦可使用。作为固定端盖部的其它实施方式，还可以在壳体内壁上设置凸出的定位沿，端盖部的边沿与定位沿抵靠定位，需要说明的是，这种方式下，第二容纳腔的容纳空间在壳体成型时即已确定，在装填第二滤材时，需较精确的控制装填量，已达到当端盖部的边沿与定位沿抵靠定位时，刚好压紧第二滤材。

作为本发明的实施例五，如图6所示，形变件110d包括端盖部111d、压盖部116d和弹性件117d，弹性件117d两端分别与端盖部111d、压盖部116d固定，压盖部111d压持阻垢滤材102d，随着阻垢滤材102d的消溶压盖部106d受弹力作用压缩第一容纳腔101d的容纳空间。较优的，压盖部116d上设置相应过水口，以供水流通过，同时，也要避免大颗粒的阻垢滤材102d通过，影响弹性件117d的性能。另外，压盖部116d的边沿与壳体100d的内壁之间间隙也需防止大颗粒的阻垢滤材102d通过。本实施例中的其它结构，如第二容纳腔、端盖部结构及固定等均可参考其它实施例，此处不再展开。

作为本发明的实施例六，如图7所示，与上述实施例不同的是，本实施例中的形变件110e包括罩体118e，罩体118e包括两端的端壁119e和两端之间的周壁120e。形变件110e还包括位于端壁119e内侧的形变部分112e，随着阻垢滤材102e的消溶，形变部分112e沿轴向变形以保持阻垢滤材102e呈紧致状。罩体118e的外壁与壳体100e的内壁密封配合，避免水流未通过阻垢滤材102e而直接进入其后端。罩体118e的端壁119e和/或周壁120e上设有过水口，以供水流进入罩体118e内与阻垢滤材102e接触。

作为本发明的实施例七，如图8所示，本实施例中的阻垢滤芯组件还包括外壳300f，外壳300f的一端设有安装头301f，安装头301f用于将滤芯组件接入净水机的水路内。现在市场上主流的滤芯组件包括抛弃式和非抛弃式滤芯组件，其中，抛弃式滤芯组件一般在净水机本体上具有与安装头相适配的安装座，安装头固定于安装座上，进而将滤芯组件接入净水机的水路内；非抛弃式滤芯组件一般保留滤芯组件的外壳，仅更换滤芯组件内的滤芯。本实施例中的水路方面，安装头301f上设有进水口302f和出水口303f，壳体100f的进水口103f和出水口104f分别位于两端，壳体100f的轴向与外壳300f的轴向一致，壳体100f外壁和外壳300f内壁之间形成过水通道310f，过水通道310f连通外壳300f的进水口302f和位于壳体100f远离外壳的安装头的端部上的进水口103f，壳体100f的出水口104f与外壳300f的出水口303f相连。当然，上述过水通道也可以为出水通道，即上述进出水口位置交换。值得一提的是，如果阻垢滤芯组件内采用阻垢滤材和颗粒状活性炭滤材的复合方式，较优的采用上述过水通道为进水通道的方案，水流可自下而上的通过颗粒状活性炭所在的区域，避免水流方向与重力方向一致，造成颗粒状活性炭被逐步压紧，形成水流偏流。

以上已详细描述了本发明的较佳实施例，但应理解，在阅读了本发明的上述讲授内容之后，本领域技术人员可以对本发明作各种改动或修改。这些等价形式同样落于本申请所附权利要求书所限定的范围。

Claims (10)

1.一种阻垢滤芯组件，其特征在于，包括，

壳体，所述壳体内轴向过水，

第一容纳腔，位于壳体内，用于容纳溶解性阻垢滤材，所述第一容纳腔的过水口位于两端且轴向过水，

形变件，位于第一容纳腔的端部并压持阻垢滤材，所述形变件随着阻垢滤材的消溶而沿轴向变形以保持阻垢滤材呈紧致状；

第一容纳腔的容纳空间内的水与阻垢滤材直接接触，随着阻垢滤材的消溶，第一容纳腔的容纳空间，逐渐变小，形变件沿轴向变形，保持阻垢滤材呈紧致状。

2.根据权利要求1所述的阻垢滤芯组件，其特征在于，所述形变件沿径向布置，所述壳体的部分内壁形成了第一容纳腔的内壁，水流沿轴向穿过形变件。

3.根据权利要求1所述的阻垢滤芯组件，其特征在于，所述形变件朝向第一容纳腔的外端设有与壳体内壁固定的端盖部，所述壳体的部分内壁形成了第一容纳腔的内壁，所述端盖部具有供水流轴向通过的过水口。

4.根据权利要求3所述的阻垢滤芯组件，其特征在于，所述端盖部边沿的侧壁设有密封槽，所述密封槽内设置密封圈，所述密封圈与壳体内壁抵靠形成密封；或者，所述壳体内壁设有凸出的定位沿，所述端盖部的边沿与定位沿抵靠定位。

5.根据权利要求3所述的阻垢滤芯组件，其特征在于，所述形变件还包括压盖部和弹性件，所述弹性件两端分别与端盖部、压盖部固定，所述压盖部压持阻垢滤材，随着阻垢滤材的消溶所述压盖部受弹力作用压缩第一容纳腔的容纳空间。

6.根据权利要求1所述的阻垢滤芯组件，其特征在于，所述形变件的形变部分为可压缩弹性材料。

7.根据权利要求6所述的阻垢滤芯组件，其特征在于，所述可压缩弹性材料为海绵材料，所述海绵材料具有微孔且微孔目数为50-150目。

8.根据权利要求1-7任一项所述的阻垢滤芯组件，其特征在于，所述第一容纳腔的端部和壳体的端部之间形成容纳空间不变的第二容纳腔，所述第二容纳腔内设置第二滤材。

9.根据权利要求8所述的阻垢滤芯组件，其特征在于，所述第二容纳腔具有两个且分别位于第一容纳腔的两端，所述形变件位于第一容纳腔的两端，靠近壳体出水口一端的第二容纳腔内填充颗粒状活性炭，所述形变件压持颗粒状活性炭；或者，所述第二容纳腔具有一个且位于第一容纳腔的靠近壳体出水口的一端，所述第二滤材为颗粒状活性炭，所述形变件压持颗粒状活性炭。

10.根据权利要求1-7任一项所述的阻垢滤芯组件，其特征在于，还包括外壳，所述外壳的一端设有安装头，所述安装头上设有进出水口，所述壳体的进出水口分别位于两端，所述壳体的轴向与外壳的轴向一致，所述壳体外壁和外壳内壁之间形成过水通道，所述过水通道连通外壳的进出水口之一和位于壳体远离外壳的安装头的端部上的进出水口。

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