RU178724U1

RU178724U1 - Портативный обратноосмотический фильтр

Info

Publication number: RU178724U1
Application number: RU2017123436U
Authority: RU
Inventors: Владимир Иванович Вяликов
Original assignee: Владимир Иванович Вяликов
Priority date: 2017-07-03
Filing date: 2017-07-03
Publication date: 2018-04-18

Abstract

Полезная модель относится к области фильтрации водопроводной питьевой воды. Фильтр для очистки воды состоит из монокорпуса, обладающего свойством телескопичности своей длины. В монокорпусе расположены обратноосмотическая мембрана и, по меньшей мере, один элемент предфильтрации, находящиеся в непосредственном контакте между собой и работающие как единый фильтрующий механизм. Фильтр содержит механизм ускоренной промывки, подключенный к выходу корпуса и выполненный в виде водопроводящей трубки, загнутой на конце путем фиксации ее чехлом с возможностью расчехления. Техническим результатом, на достижение которого направлена заявленная полезная модель, является простота компоновки частей фильтра, его малый размер, повышение рабочего ресурса мембраны и существенно меньшая стоимость по сравнению с известными моделями фильтров. Фильтр обладает следующими достоинствами: мобильностью, низким расходом фильтруемой воды, высоким качеством фильтрата, низкой стоимостью и повышенным рабочим ресурсом обратноосмотической мембраны. 1 ил., 2 фото.

Description

Полезная модель относится к области фильтрации водопроводной питьевой воды. В настоящее время в силу неудовлетворительной экологической обстановки, частого нарушения целостности существующих водоводных магистралей и централизованных систем водоподготовки у населения отмечаются нарушения состояния здоровья. Одной из основных проблем жизнеобеспечения стала задача получения воды повышенного питьевого качества. По этой причине разрабатываются новые методы и технические устройства для получения такой воды.

Известна установка для очистки воды, содержащая фильтр механической очистки, напорный насос, связанный с обратноосмотическим блоком, который собирает фильтрат (пермеат) в накопительную емкость (патент РФ №2360870, опубликован 10.07.2009).

Установка имеет высокую производительность, обеспечивающую чистой водой нескольких потребителей. К недостаткам установки следует отнести ее конструктивную сложность и высокую стоимость.

Известна также установка для очистки воды, содержащая фильтр механический, к выходу которого подключен напорный насос. При этом фильтр и напорный насос связаны с обратноосмотическим блоком, выполненным в виде емкости и рулонного мембранного элемента, выполненного с возможностью разделении воды на пермеат и концентрат.

Данная полезная модель имеет высокую надежность в работе с одновременным повышением качества очистки воды (патент РФ №146436, опубликован 10.10.2014). К недостаткам установки также отнесем ее конструктивную сложность и высокую стоимость.

Наиболее близкой по совокупности существенных признаков является группа фильтров, относящаяся к технологии очистки воды из питьевой воды водопровода в стационарных бытовых фильтрах, выпускаемых промышленностью. Это модели фильтров FR04, FR05 фирмы Фокс, фильтры ООО «Контур-Аква», «Гейзер-6 (фирмы ООО «Акватория»), широко рекламируемые модели ATOLL фирмы GE Osmonics (USA).

Конструктивной особенностью этой группы фильтров является организация взаимодействия их узлов, объединенных в единую систему, в которой каждая ступень очистки неразрывно связана с другими ступенями и последовательно фильтрует воду, согласно заложенных в них сменных картриджей очистки. Одна из ступеней - это обратноосмотическая очистка.

Все эти модели стационарные и производят фильтрат высочайшего качества.

К недостаткам этих моделей по сравнению с заявленной моделью следует отнести их конструктивную громоздкость и отсутствие мобильности. Главным недостатком является большая стоимость (некоторые модели в 8-10 раз дороже заявляемой полезной модели). Практически все модели не имеют механизма форсированной промывки водонесущих слоев обратноосмотической мембраны.

Задача, решаемая заявленной полезной моделью, заключается в создании простого, эффективного и недорогого фильтра для очистки водопроводной питьевой воды.

Поставленная задача решается за счет того, что портативный обратноосмотический фильтр для очистки воды содержит монокорпус, обладающий свойством телескопичности своей длины. В монокорпусе расположены обратноосмотическая мембрана и, по меньшей мере, один элемент предфильтрации, находящиеся в непосредственном контакте между собой и работающие как единый фильтрующий механизм. Кроме того, фильтр содержит механизм ускоренной промывки, подключенный к выходу корпуса, выполненный в виде водопроводящей трубки, загнутой на конце путем фиксации ее чехлом с возможностью расчехления.

Техническим результатом, на достижение которого направлена заявленная полезная модель, является простота компоновки частей фильтра, его малый размер (при тех же показателях производительности и качества фильтрата, что и в известной группе фильтров), повышение рабочего ресурса мембраны и существенно меньшая стоимость по сравнению с моделями упомянутой группы.

Полезная модель поясняется чертежом фиг. 1 с изображением схемы заявленного устройства. Полезная модель поясняется также фиг. 2 - изображение общего вида заявленного устройства. На фиг. 3 приведено изображение фильтра «Барьер», выпускаемого отечественной промышленностью.

Устройство выполнено в виде монокорпуса 1, телескопически продленного частью 2 при их резьбовом соединении 3 и закрытого крышкой 4. Внутри монокорпуса 1 расположены обратноосмотическая мембрана 5, первый элемент предфильтрации (порошковый сорбент) 6 и второй элемент предфильтрации 7, замкнутые в единый фильтрующий механизм. При входе потока фильтруемой воды 8 в крышку монокорпуса 4 вмонтирован штуцер 9 с водопроводящей трубкой 10, которая может быть соединена с водопроводом или напорным насосом. Из монокорпуса 1 через штуцера 11 и пластиковые трубки 12а и 12б могут быть извлечены фильтрат 13 и концентрат отфильтрованных веществ 14. Монокорпус 1 от протекания воды предохраняют уплотнители 15, 16, 17 и 18. Внутри мембраны 5 расположена дренажная трубка 19 для сбора фильтрата (пермеата) 13. Между элементами фильтрации проложена перфорированная тонкая прокладка 20, примыкающая к входу в обратноосмотическую мембрану. Пластиковые диски 21 примыкают к торцу дренажной трубки 19 и к торцу второго элемента предфильтрации 7, фиксируя их взаимное расположение. Перфорированная прокладка 22 примыкает к торцу второго элемента предфильтрации 7, препятствуя попаданию частиц порошка сорбента в незащищенные полости. Между дисками 21 установлен пластиковый цилиндрический распор 23. На выходе концентрата 14 расположен механизм ускоренной промывки, совмещенный с устройством регулируемого выхода концентрата, зафиксированный чехлом 24. Под чехлом загнутая часть трубки 126 имеет отверстие, обеспечивающее нужный поток выхода концентрата 14 из-под чехла. На фиг. 2, как и на чертеже, отражено изображение монокорпуса 1, телескопически продленного частью 2 в резьбовом соединении 3. При этом корпус фильтра не меняет своего единства, оставаясь малогабаритным монокорпусом (см. фиг. 1), но в нем расположен дополнительно второй элемент предфильтрации (позиция 7). Дополнительные фильтрующие элементы необходимы в ситуации, когда исходная вода поступает замутненной, а к дополнительной части корпуса 2 в этом случае добавляются подобные части. Простейший случай компоновки - когда водопроводная вода не мутная, а монокорпус 1 без дополнительных частей. В нем расположены обратноосмотическая мембрана и сорбент без других элементов предфильтрации (этого достаточно), что обеспечивается спецификой работы фильтра (см. ниже). К поверхности корпуса рассматриваемой полезной модели (фиг. 2) пристегнуты скобы-фиксаторы. Назначение этих скоб:

а) дополнительно крепить постфильтры для придания фильтрату, по желанию потребителя, повышенных полезных качеств;

б) дополнительно фиксировать фильтр в любом удобном месте рабочего пространства.

Портативный обратноосмотический фильтр работает следующим образом. Водопроводная вода 8 поступает в пористый элемент предфильтрации 7 и, просачиваясь сквозь его стенки и перфорированную прокладку 22, поступает в элемент предфильтрации (порошковый сорбент) 6. Далее частично отфильтрованная вода проходит перфорированную прокладку 20 и поступает в мембрану 5. Фильтрация происходит при минимально возможной скорости подачи фильтруемой воды - V_{подачи min.} В этом случае эффективность фильтрации значительно повышается. При этом частицы загрязнений (5-3 мкм) теряют свою кинетическую активность и останавливаются в дренаже сорбента либо в незначительном количестве подходят к входу водонесущих слоев мембраны 5. Предфильтрующие элементы 6, 7 и мембрана 5 работают как единый фильтрующий механизм. Предпочтительное расположение монокорпуса фильтра при направлении потока воды вверх.

Изменение потока подаваемой воды, а точнее его уменьшение, отражается формулой: ΔV_подачи = ΔV_конц + ΔV_перм, где ΔV_конц - изменение потока концентрата, а ΔV_перм - изменение потока пермеата. ΔV_подачи осуществляется за счет потока ΔV_конц при выходе концентрата 14, но ΔV_подачи мало зависит от ΔV_перм, так как поток выхода пермеата V_перм - величина, которая в основном зависит от давления воды в сети, но мало зависит от других факторов, то есть V_перм - величина условно постоянная, а ΔV_перм ≈ 0. Значит, изменение потока подачи воды в фильтр ΔV_подачи равно ΔV_конц. Поэтому контроль подачи воды в портативный обратноосмотический фильтр осуществляется за счет регулирования выхода концентрата.

Опытным путем установлено, что соблюдение пропорции: V_конц / V_перм = 1,5/1 не отражается на производительности установки и качестве пермеата. По окончании работы, с помощью расчехления зафиксированного окончания трубки (позиция 24, см. фиг. 1) V_конц резко увеличивается, и поступающая вода в форсированном режиме очищает водонесущие слои мембраны 5. Фильтр при этом работает даже при полном отсутствии предфильтрующей массы, так как пострабочая форсированная промывка мембраны в течение примерно трех минут оставляет слои мембраны чистыми. Пластиковая трубка для выхода концентрата 12б на конце свернута вдвое, образуя в месте изгиба водяной затвор, который зафиксирован футляром 24, который при окончании работы фильтра снимается, трубка выпрямляется, и через нее беспрепятственно вырывается подводимая к фильтру водопроводная вода, проходящая через все элементы фильтра, в том числе и через слои мембраны, очищая фильтрующие мембранные поверхности. Операция запуска ускоренной промывки настолько проста, что занимает не более трех секунд. Ограничение потока концентрата и доведение его до известной пропорции делается с помощью отверстия на участке изгиба пластиковой трубки 12б, расположенного до затвора и закрываемого футляром 24. При этом концентрат медленно сочится через это отверстие под футляр и выходит из него, обеспечивая вышеуказанную пропорцию.

В нашем случае фильтрации выход концентрата не подключен к канализации, как в стационарных фильтрах, а сливается в любом удобном месте рабочего пространства, например, в раковину мойки. Фильтрат же собирается в специально подготовленные емкости, минуя накопительный бак. Накопление отфильтрованной воды в баке, как показывает практика, нежелательна, так как зачастую вода в нем застаивается.

Рассмотренная работа фильтра, в дополнение к своей эффективности, увеличивает рабочий ресурс мембраны. Заявленный ресурс мембраны Vontron 1812-50, используемой в предлагаемом фильтре, составляет 3500 литров, однако экспериментальный образец, проверяемый при почти непрерывной работе, уже отфильтровал 4000 литров. Производительность мембраны на этой отметке снизилась приблизительно на 20%, но качество фильтрата не изменилось. При патентном поиске полезных моделей и изобретений выяснилось, что компоновка фильтров, где мембрана располагалась бы совместно с предфильтром в едином корпусе и в непосредственном контакте с ним, неизвестна.

В результате использования полезной модели достигаются следующие достоинства фильтра:

- малый размер и его мобильность,

- низкий расход фильтруемой воды,

- высокое качество фильтрата, такое же, как и у известной группы фильтров,

- низкая стоимость,

- повышенный рабочий ресурс обратноосмотической мембраны.

Claims

Портативный обратноосмотический фильтр, характеризующийся тем, что содержит телескопический монокорпус, в котором расположены обратноосмотическая мембрана и, по меньшей мере, один элемент предфильтрации, находящиеся в непосредственном контакте между собой и работающие как единый фильтрующий механизм, при этом фильтр содержит механизм ускоренной промывки, подключенный к выходу корпуса, выполненный из водопроводящей трубки, загнутой на конце путем фиксации ее чехлом с возможностью расчехления.