CN1454112A - 一种净化水的装置 - Google Patents

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Abstract

一种净化水的装置，其包括框架(1)，与框架相连的用于待过滤水的主空间(1a)，用于过滤水和过滤介质(2)的第二空间(1b)，过滤介质(2)设置成可过滤水。过滤水在重力的驱动下从位于框架的主空间(1a)流到第二空间(1b)，其中过滤介质的过滤作用主要基于塑料基材料制成的薄滤膜(2a)。主空间(1a)的正下面是放置过滤介质(2)的辅助空间(1a1)，辅助空间与主空间相连，其截面基本上小于主空间的截面。为了保持过滤介质(2)在主空间(1a)的辅助空间(1a1)中被待过滤水包围，辅助空间与第二空间(1b)存在边界，与第二空间(1b)完全分隔开。

Description

一种净化水的装置
技术领域
本发明涉及一种净化水的装置，其包括框架，与所述框架相连的用于待过滤水的主空间，用于过滤水和过滤介质的第二空间。过滤介质设置成可过滤水；过滤水在重力的驱动下从位于框架的主至间进入第二空间，其中过滤介质的过滤效果主要基于塑料基材料制成的薄过滤膜，如粒子径迹膜(PTM)、径迹蚀刻膜(TeM)或类似的膜；膜的厚度最好是7-25微米，孔的尺寸在0.05-10微米。过滤介质至少包括支撑过滤膜的支撑件，如具有平面或圆柱支撑表面或类似结构的的辅助框架，设置了与辅助框架相连的流道，以便将过滤水引入第二空间。
背景技术
芬兰专利No.98810提出了一种净化水的装置，部分具有上述形式，具有膜结构的过滤薄层。所述技术方案是在所谓的虹吸原理下工作，出于这个原因，装置的结构非常简单。所述净化水装置非常安全和便于使用。因为流到收集点的水是根据自身驱动的虹吸原理连续进行，故总是稳定均匀的，与装置的使用无关。这样首先是由于配备了PTM或TeM薄过滤膜的净化水装置在任何阶段不允许通过的物质超过某个粒子尺寸，在这种情况下，当过滤膜变脏时，过滤器的渗透速度下降，在过滤膜未能及时清洁时甚至可能完全中断。
上面介绍的装置类型可以很容易地用于不同种类的外部联系，如过滤某个地层或其他情况下的湖水，或所谓的自来水不能使用，或自来水不能饮用。所述装置的缺点主要在于，在一般的家庭使用时，该装置要求使用另外的容器，这样虹吸现象才能得以进行。
另一方面，目前在市场上还有其他净化水的装置，这些装置具有所谓的主空间和设置在同一主体的第二空间。市场上可以买到的一种净化水的装置的名称是“KATADYN，Type TRK”，其基于设置在均匀的储水容器中的陶瓷过滤罐，允许来自主空间的重力作用下的水通过进入第二空间，第二空间设置在主空间之下，并配备了水龙头，可放出过滤水。所述技术方案还采用了放置在陶瓷过滤器内的活性炭。
这种结构类型的效果不令人满意，首先，其速度慢(大约是40升/24小时)，还有其他的问题，当水面下降时，过滤器的过滤表面持续地变小。陶瓷材料还有这样的缺点，其吸收进行处理的水中的物质，比如腐殖质或类似物质，这就是其先是带上颜色，而且自然地允许大量细微颗粒腐殖质通过的原因。这使得陶瓷过滤器会随使用时间增加而堵塞，不能保持过滤器畅通。换句话，要进行清洗不然就要将表面剥离，这样的话，进行过滤的物质层就变薄，最后带来可靠性的问题。当采用这种技术方案时，不能在所有情况下都可靠保证处理后的水饮用是安全的。在出现某些特别不利情况下，最安全的方式就是不使用这种类型的净化水装置。
另一方面，目前在市场上可以买到名为“BRITA”或“AQUALETTE，LEIFHEIT”的净化水装置，其具有较轻的结构，原因是仅使用活性碳对水进行过滤和净化。这就是在技术上不可能达到上述陶瓷过滤器水平的原因，这种类型的方案主要应用于清洁家庭，其作用主要是清除水中的氯气味道。这种类型技术方案目前不能清除细菌。
发明内容
根据本发明的净化水装置的目的是对上述问题进行决定性的改进，在现有技术的水平上进一步提高。为了实现这个目的，本发明的主要特征是，在主空间的下面设置用于过滤介质的辅助空间，辅助空间与主空间相连，其截面小于主空间的截面。为了使未处理的水在主空间的辅助空间中包围过滤介质，辅助空间与第二空间设有界面，与第二空间完全分隔开。
根据本发明的装置的最重要的优点是简单、可靠和结构紧凑，使得根据本发明的装置可应用于非常不同的应用场合，应用于具有不同种类的外部联系和环境，如可作为净化装置将其放置于桌上，或作为较小尺寸的罐。本发明具有非常简单结构的道理在于，所有的主空间和第二空间是固定的，并以内置的方式设置在同一框架内，因此，在主空间和第二空间之间设置了基于膜状过滤层的过滤机构，这种机构运行非常可靠。因为过滤机构设置在被第二空间围绕的辅助空间，而且实体上互相完全分隔，过滤机构完全不直接接触过滤水，这使得更换过滤器或进行其他必要操作完全不会带来细菌进入第二空间，或换句话，进入干净水的危险。根据本发明装置的运行可以通过重力驱动使水直接流动，或者另一方面，利用虹吸现象来工作。因此，根据本发明的装置的使用、维修和保养，在非常不同的使用场合和环境下，都非常简单和容易。这样，根据本发明的原理可以可靠地适用于非常普遍的情况。
总之，根据本发明的净化水的装置的优点是技术上可靠和使用安全。因为使用了具有均匀平滑表面结构的膜状过滤薄层，以及存在基本上是圆柱形孔(见图4a和4b)能够完全清洁过滤膜，没有膜损坏的危险。另外圆柱形孔可保证过滤膜的运行可靠性，特别是可防止细菌进入，这是由于在过滤膜上各点的孔尺寸总是处于高度上允许范围内。
涉及本发明装置的附属权利要求阐明了本发明装置的优选实施例。
附图说明
通过参考附图，将对本发明进行详细地介绍，其中：
图1a和1b显示了根据本发明的两个具有不同操作原理的装置的优选实施例；
图2a和2b显示了与图1不同的实施例，显示出当净化工艺开始主空间充满时，和相应地在结束阶段第二空间充满时的情况；
图3a和3b显示了与图2不同技术方案的相应视图；
图4a和4b是用于净化水装置的典型PTM/TeM过滤膜的正视和剖面透视图片，图片具有很高的但不相同的放大倍数；
图5是用作过滤介质的平面过滤盒的优选结构；
图6显示了与图5对应的另外的圆柱形过滤筒；
图7显示了展开的图6过滤筒的一部分；和
图8显示了从过滤筒中间看去的图6所示整体的端部，及其剖视图。
具体实施方式
本发明涉及一种净化水的装置，其包括框架1，与框架相连用于待过滤水的主空间1a，用于过滤水和过滤介质2的第二空间1b。过滤介质2设置成可过滤水，过滤水在重力驱动下从位于框架的主空间1a进入第二空间1b，其中过滤介质的过滤效果主要基于塑料基材料制成的薄过滤环状膜2a，如粒子径迹膜(PTM)、径迹蚀刻膜(TeM)或类似的膜；膜的厚度最好是7-25微米，孔的尺寸在0.05-10微米。由此，过滤介质至少包括支撑过滤膜2a的支撑件2b，如具有平面或圆柱支撑表面或类似表面的的辅助框架2b1，2b2，设置了与所述辅助框架相连的流道3a，以便将过滤水引入第二空间1b。就在所述主空间1a的下面设置了放置过滤介质2的辅助空间1a1，辅助空间与主空间相连，其截面基本上小于主空间截面，为了保持过滤介质2在主空间1a的辅助空间1a1中被待过滤水包围，辅助空间与第二空间1b存在边界，与第二空间1b完全分隔开。
作为本发明装置的优选实施例，过滤膜2a，如图4a，4b，5，7所示，具有均匀和平滑的表面结构，其中的孔基本上是圆柱形孔，在相关的图4a和4b中显示了用于净化水装置的典型PTM/TeM过滤膜的放大图片的具有不同放大倍数的前视图和剖视透视图，这些过滤膜通过辐照和蚀刻原料膜片制成。通过使用上述类型过滤膜2a，过滤介质带来的压力损失可以有效地减少到最小。这是根据本发明的净化水装置可以用作饮用水净化器的原因，这种装置在非常不同的条件下都易于使用并且可靠，无论是普通的家庭应用还是在非常困难的条件下。除此之外，本发明的净化水装置的流通和装置造成的压力损失与陶瓷过滤器相比也要好很多，陶瓷过滤器的制造成本也是成倍的。
从技术角度来看，也很清楚地看到，这种类型的膜状薄层的孔隙度一般在5-15％之间，也是陶瓷过滤材料不能达到的。因为陶瓷材料的孔隙度实际上都是在30-95％。由于陶瓷结构不均匀的构造，带有陶瓷结构的过滤器不能得到可靠的操作，特别是在细菌过滤方面。但是，根据本发明，其使用的过滤膜是用塑料基材料制成，可以保证孔的尺寸的高度是0.4微米。
参见图7，作为优选的实施例，过滤膜2a最好是通过叠层结构或相应的非纺材料制成的强化层v来强化，强化层设置在过滤膜的一面或两面上，比如面对支撑过滤膜的支撑表面的表面。过滤膜2a的强化材料v在优选实施例中是塑料基材料，如聚乙烯、聚丙烯和/或类似的材料，其比重是30-300g/m2，最好是在150-200g/m2。所述过滤膜2a中孔的尺寸最好是在0.1到0.6微米之间，孔的密度最好是在1.5×109到5×107个/平方厘米。
特别是在图1b、3a和3b所示的优选实施例中，装置设置成通过重力驱动来运作，水从主空间1a和过滤介质2的上方流下，在通过过滤介质2后经过流道3a排出。流道基本上设置在过滤介质的底部，并基本上进入第二空间1b的底部。
在另一方面，在图1a，2a和2b所示的优选实施例中，装置设置成通过虹吸现象利用重力来运作，水从主空间1a和过滤介质2的上方流下，在通过过滤介质2后由流道3a引导，通过管路3a1或利用相应地在过滤介质2上方进行的虹吸现象，基本上进入第二空间1b的底部。
尤其是在图1a和1b所示类型的实施例中，辅助空间1a1的截面最好是形成矩形，由此过滤介质2由一个或多个如图5所示平面过滤盒构成，其中的受到保护盖k保护的过滤膜2a密封在平面辅助框架2b1。其中保护盖最好是以可快速释放原理进行固定。当然没有绝对的必要采用这种类型的保护盖。
相应地，在图2a，2b和3a，3b所示类型的实施例中，辅助空间1a1的截面设置成圆形，因此过滤介质2由一个或多个如图6所示圆柱形过滤筒构成，其中，过滤膜2a密封在圆柱形辅助框架2b2上。在图7和8中显示了这种带有多孔的外保护层s的辅助框架结构的整体部分和端部凸缘p。
另外，在优选实施例中，与如在辅助框架2b1前面的过滤介质2，和在辅助框架2b2内的过滤膜2a，如图2b原理性地显示的，相连的位置设置了可处理即将通过或已经通过过滤膜2a的水的辅助过滤介质4，水进一步通过活性碳或类似物质，然后通过流道3a进入第二空间。
该装置自然还包括排放机构5，以便使用过滤水，比如图1a和1b显示的如排放口，或另一方面，如图2a、2b和3a、3b中显示的阀门5b。在这种类型的实施例中，第二空间1b的“通风”可以通过所示类型的气孔进行，气孔连接到主空间和第二空间的空气管路，或者通过完全独立的通风机构。
很明显，本发明并不限于上面提到和介绍的实施例，而是可以在基本概念的大范围内进行改进。所以原则上可以通过许多方式实施根据本发明的装置，如通过将圆柱筒与辅助空间结合，辅助空间的截面可以是矩形或多边形，或圆柱筒也可以具有这样的形状。另外，自然地，还可以使用附图中显示的其他解决方案，可使用多个过滤筒，设置成并排的、一个接一个或以适当的方式一个贴一个。很自然过滤膜可以采用除上面提到的PTM或TeM膜以外的其他适合于这种条件的膜。
很清楚，取决于装置如何或通过什么样的外部关系进行使用，管路以及阀门机构可以不同种类的方式进行设置。阀门机构因此可以采用通过机械或压力介质，和/或还可以通过电作用的阀，对于净化水装置，应当是可控的，即根据远程控制原理进行控制。因此在圆柱形实施例中的辅助净化介质可以位于圆柱体的外面，或在平面形实施例中位于辅助框架之内。通过将辅助过滤介质设置在相对的平面过滤盒外表面，即通过平面结构，可以使更换有问题的介质非常容易。将辅助过滤介质设置在不干净水一侧不会像设置在干净水一侧那样可长时间使用。
所以，在附图中显示的优选实施例主要显示出方向性的原则，除此之外，制造根据本发明的装置可以通过使用非常不同的制造技术和材料制造的零部件，这样当然会影响每次得到结构的外观和制造成本。

Claims (10)

1.一种净化水的装置，其包括框架(1)，与所述框架相连的用于待过滤水的主空间(1a)，用于过滤水和过滤介质(2)的第二空间(1b)，所述过滤介质(2)设置成可过滤水；过滤水在重力驱动下从位于所述框架的所述主空间(1a)进入所述第二空间(1b)，其中所述过滤介质的过滤作用主要基于塑料基材料制成的薄过滤环状膜(2a)，如粒子径迹膜(PTM)、径迹蚀刻膜(TeM)或类似的膜；所述膜的厚度最好是7-25微米，孔的尺寸在0.05-10微米，由此，所述过滤介质至少包括支撑所述过滤膜(2a)的支撑件(2b)，如具有平面或圆柱支撑表面或类似表面的的辅助框架(2b1，2b2)，设置了与所述辅助框架相连的流道(3a)，以便将过滤水引入所述第二空间(1b)，其特征在于，所述主空间(1a)的正下面设置了放置过滤介质(2)的辅助空间(1a1)，所述辅助空间与所述主空间相连，其截面基本上小于所述主空间的截面，为了保持所述过滤介质(2)在所述主空间(1a)的所述辅助空间(1a1)中被待过滤水包围，所述辅助空间与所述第二空间(1b)存在边界，与所述第二空间(1b)完全分隔开。
2.根据权利要求1所述的装置，其特征在于，所述过滤膜(2a)最好通过叠片结构或相应的无纺材料制成的强化层(v)来强化，其设置在所述过滤膜的一个或两个外表面上，如与支撑所述过滤膜的支撑表面互相面对的表面。
3.根据权利要求2所述的装置，其特征在于，所述过滤膜(2a)的所述强化材料(v)是塑料基材料，如聚乙烯、聚丙烯和/或类似材料，其比重是30-300g/m2，最好是在150-200g/m2。
4.根据前面权利要求1-3中任一项所述的装置，其特征在于，所述过滤膜(2a)的孔的尺寸在0.1到0.6微米之间，孔的密度最好是在1.5×109到5×107个/平方厘米。
5.根据前面权利要求1-4中任一项所述的装置，其特征在于，所述装置设置成通过重力来工作，水从所述主空间(1a)从所述过滤介质上方流下，在通过所述过滤介质(2)和流道(3a)后排出，所述流道基本上设置在所述过滤介质的底部，并进入所述第二空间(1b)的底部。
6.根据前面权利要求1-4中任一项所述的装置，其特征在于，所述装置设置成利用虹吸现象通过重力来工作，水从所述主空间(1a)从所述过滤介质(2)上方流下，在通过所述过滤介质(2)后经所述流道(3a)引导，通过管路(3a1)或利用所述过滤介质(2)上方发生的虹吸现象，流入所述第二空间(1b)的底部。
7.根据前面权利要求1-6中任一项所述的装置，其特征在于，所述辅助空间(1a1)的截面类似于矩形，由此所述过滤介质(2)由一个或多个平面过滤盒构成，所述过滤膜(2a)密封连接到平面的辅助框架(2b1)。
8.根据前面权利要求1-6中任一项所述的装置，其特征在于，所述辅助空间(1a1)的截面设置成圆形，由此所述过滤介质(2)由一个或多个圆柱形过滤筒构成，所述过滤膜(2a)密封连接到圆柱形辅助框架(2b2)。
9.根据前面权利要求1-8中任一项所述的装置，其特征在于，与如设置在所述辅助框架(2b1)前部的所述过滤介质(2)或在所述辅助框架(2b2)内的所述过滤膜(2a)相连的位置设置了处理水的辅助过滤介质(4)，可以对通过或已经通过所述过滤膜(2a)的水，在通过所述流道(3a)进入所述第二空间之前，进行活性碳处理。
10.根据前面权利要求1-9中任一项所述的装置，其特征在于，所述装置包括使用过滤水的排放机构(5)，如排放口(5a)、阀门(5b)和/或类似构件。
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