RU2125974C1

RU2125974C1 - Способ фильтрационной очистки жидкости и фильтр для очистки жидкости

Info

Publication number: RU2125974C1
Application number: RU97114629A
Authority: RU
Inventors: А.В. Пименов; Г.Д. Русинов; Джозеф Львович Шмидт; А.И. Либерман
Original assignee: Закрытое акционерное общество "АКВАФОР"
Priority date: 1997-08-21
Filing date: 1997-08-21
Publication date: 1999-02-10
Also published as: WO1999008768A1

Abstract

Изобретение предназначено для очистки жидкости, преимущественно питьевой воды, фильтрованием. Способ очистки жидкости самотеком через фильтрующий модуль из емкости очищаемой жидкости в расположенную ниже емкость очищенной жидкости включает подвод очищаемой жидкости к нижней части фильтрующего модуля, пропускание через последний в направлении снизу вверх и отвод очищенной из герметичной емкости в верхней части фильтрующего модуля посредством сифонного сосуда. Фильтр для осуществления способа содержит расположенный в емкости очищаемой жидкости фильтрующий модуль, средство для отвода очищенной жидкости, выполненное в виде сифонного сосуда, верхняя часть которого сообщается с герметичной полостью для сбора очищенной жидкости в верхней части корпуса, а нижняя расположена ниже уровня подвода очищаемой жидкости. Изобретение обеспечивает высокое качество очистки жидкости при одновременном упрощении и удешевлении конструкции фильтра. 2 с. и 29 з.п. ф-лы, 8 ил., 2 табл.

Description

ОБЛАСТЬ ТЕХНИКИ
Группа изобретений относится к очистке жидкостей, преимущественно питьевой воды, более конкретно к способам сорбционной и бактерицидной очистки жидкостей с использованием фильтров и очистных устройств, в которых обеспечивается возможность фильтрования жидкости через адсорбционно-бактерицидный материал в бытовых условиях самотеком без применения дополнительных источников принудительного давления с обеспечением улучшения сорбционной и бактерицидной очистки и улучшения качества очищенной жидкости.

Изобретения могут найти применение для очистки питьевой воды и других жидкостей бытового потребления в химической медицинской и других отраслях промышленности.

УРОВЕНЬ ТЕХНИКИ
Необходимость очистки питьевой воды в бытовых условиях, в частности в конечных водоочистных системах, все возрастает из-за увеличивающегося загрязнения природной воды, роста населения и повышающихся требований к качеству потребляемой воды. С увеличением количества медицинской и экологической информации о том, что загрязнение воды вызывает заболевания, необходимость использования очищенной питьевой воды становится очевидной.

Типичная конечная водоочистная система представляет собой емкость (сосуд) очищаемой жидкости, в отверстии нижней части которого снизу закреплен патронный фильтр, обеспечивающий очистку жидкости при фильтрации через фильтр самотеком в направлении сверху вниз под действием гравитационных сил и сбор очищенной жидкости в расположенную ниже емкость (сосуд) очищенной жидкости. В качестве очищающего средства от хлора, органики и других загрязнений чаще всего используют фильтровальный материал на основе гранулированного активированного угля.

Для эффективной работы подобных фильтров необходимо, с одной стороны, обеспечить протекание жидкости через фильтр с минимальным сопротивлением, с другой стороны, обеспечить нахождение жидкости в фильтре в течение необходимого для сорбции растворенных загрязнений времени. При этом используемые в практике гранулированные очищающие сорбенты не вполне обеспечивают требуемого сопротивления фильтрации потоку жидкости.

Для удержания частичек сорбента в фильтрующем патроне на выходе фильтра часто устанавливают дополнительный фильтрующий элемент с мелкими порами, которые при движении жидкости самотеком сверху вниз (в направлении действия сил гравитации) часто забиваются мелкими пылевидными частицами гранулированного сорбента. Это значительно сокращает ресурс нормальной работы фильтра.

Проблемой является также визуальный контроль за работой фильтра, а также контроль за количеством очищенной фильтром жидкости.

Известно, в частности, устройство для очистки питьевой воды, содержащее корпус, имеющий по крайней мере одно отверстие для пропускания жидкости в камеру, образованную внутренним пространством этого корпуса обрабатывающим воду патроном, и механизм индикации срока службы водообрабатывающего патрона (Патент США N 5.536.394, B 01 D 35/143, опубл. 16.07.96 г.). Механизм индикации выполнен в виде поплавка, совершающего обороты в результате выполнения цикла использования водоочистного устройства и указывающего окончание срока службы водообрабатывающего устройства. После того как поплавок сделает конкретное число оборотов, он останавливается в положении, где его можно видеть через отверстие в корпусе.

Другой проблемой практического использования известных конструкций фильтров с фильтрацией жидкости под действием гравитационных сил самотеком в направлении сверху вниз является образование газовых и воздушных пузырьков внутри фильтровального материала. Эти пузырьки блокируют поры, затрудняют и иногда даже полностью препятствуют течению жидкости через фильтр. Для решения этой проблемы разрабатывают специальные газоулавливающие конструкции в фильтре, что значительно усложняет и удорожает конструкцию и ограничивает сферу применимости фильтров.

Существенным недостатком известных конструкций фильтров, в которых фильтрация под действием гравитационных сил осуществляется самотеком сверху вниз, является также явление полного осушения фильтра по окончании процесса фильтрования. Это ограничивает возможность использования в качестве фильтрующих и сорбирующих агентов ионообменных материалов, которые не выдерживают периодической смены осушения и увлажнения и при таком режиме работы перестают нормально работать.

Наиболее близким по технической сущности и достигаемому при использовании результату (прототипом) является устройство для очистки воды, описанное в патенте США (N 4.969.996, кл. B 61 D 24/22, опубл. 13.11.90 г.), содержащее заливочную воронку для очищаемой жидкости, стакан сбора очищенной жидкости, плотно посаженный в этой воронке, и вставной фильтрующий элемент, который имеет приблизительно цилиндрические боковые стенки, крышку и донную часть, между которыми размещен очищающий агент гранулированного типа. Для того чтобы какие либо накапливающиеся газы и/или воздух не могли препятствовать протеканию подлежащей очистке воды через донную часть, в устройстве предусмотрено газоулавливающее приспособление в виде газособирающего пространства и проходящих вдоль боковых стенок газоотводных желобков.

Данная конструкция фильтра сложна в изготовлении, кроме этого, "канальный режим" фильтрации, когда жидкость профильтровывается через фильтровальный материал неравномерно по отдельным каналам, приводит к тому, что часть очищаемой жидкости проходит через фильтр быстрее требуемого для эффективной очистки времени и недостаточно хорошо очищается по причине фильтрования жидкости в фильтре в направлении сверху вниз.

Таким образом, существует неразрешенная до настоящего времени в полной мере изобретательская проблема (техническое противоречие), заключающаяся в том, что при использовании известных способов и известных относительно простых устройств фильтрационной очистки фильтрация жидкости самотеком под действием гравитационных сил (без дополнительного избыточного давления) осуществляется в направлении сверху вниз при подводе жидкости в фильтр сверху и отводе очищенной жидкости с нижней части фильтра.

Но для качественной очистки необходимо обеспечить фильтрацию жидкости в фильтре в направлении снизу вверх для предотвращения преждевременного забивания пор фильтровального материала, более качественной очистки и сорбции загрязнений, автоматического удаления воздуха и газов и сохранения постоянной заполненности фильтра жидкостью.

Известны фильтры, в которых фильтрация осуществляется в направлении снизу вверх, либо требуют обязательного применения избыточного давления водопроводной сети (это ограничивает сферу областей применения), либо требуют использования гидростатического давления дополнительного столба жидкости (это не позволяет очищать жидкость в полном объеме без потерь на создание дополнительного столба жидкости), либо требуют использования дополнительных сложных конструкций и приспособлений для организации фильтрации в направлении, противоположном действию сил гравитации.

ЗАДАЧИ ИЗОБРЕТЕНИЙ
Основная техническая проблема (не разрешенная до настоящего времени изобретательская задача, содержащая технические противоречия), сдерживающая расширение промышленной очистки жидких сред, заключается в том, что необходимость более качественной очистки жидкостей требует обеспечения фильтрации в фильтре самотеком в направлении снизу вверх, а реализация этого принципа в известных конструкциях приводит или к усложнению (удорожанию) и ограничению сфер применения очистки или к потерям (недоиспользованию) части очищаемой жидкости.

Общими задачами группы изобретений (требуемым техническим результатом, достигаемым при использовании изобретений) является обеспечение возможности качественной очистки жидкости за счет организации фильтрации жидкости в фильтре самотеком в направлении снизу вверх под действием естественных гравитационных сил при одновременном упрощении и удешевлении конструкции фильтра и организации фильтрации в фильтре так, что при течении жидкости самотеком снизу вверх уровень отвода очищенной жидкости в фильтре мог находиться выше уровня подвода жидкости в фильтровальный модуль (это необходимо для очистки всего объема жидкости без дополнительных потерь очищаемой жидкости).

Дополнительными задачами группы изобретений являются обеспечение автоматического удаления воздуха и/или газов из фильтровального материала (для улучшения очистки) и сохранение заполненности фильтра жидкостью при окончании процесса фильтрования (для продления срока службы фильтровального материала), а также создание фильтра и фильтровального модуля, обеспечивающих возможность при значительном упрощении и удешевлении конструкции и технологичности изготовления существенно повысить качество очистки и срок службы фильтровального материала при одновременном уменьшении сопротивления фильтрации и повышении очищающей способности по сравнению с известными доступными фильтрами для фильтрационной очистки жидкости.

СУЩНОСТЬ ИЗОБРЕТЕНИЙ
Поставленные задачи решаются, а требуемый технический результат при использовании изобретений достигается тем, что по способу фильтрационной очистки жидкости, преимущественно питьевой воды, путем фильтрования жидкости из емкости очищаемой жидкости 1 самотеком через фильтрующий модуль 2 в расположенную ниже емкость очищенной жидкости 8, СОГЛАСНО ИЗОБРЕТЕНИЯ фильтрование жидкости осуществляют путем подвода очищаемой жидкости с нижней части фильтрующего модуля 2, фильтрации жидкости в модуле в направлении снизу вверх и отвода очищенной жидкости в емкость очищенной жидкости 8 из герметичной полости 5 сбора очищенной жидкости в верхней части фильтрующего модуля 2 посредством сифонного сосуда 6, верхняя часть которого сообщается с герметичной полостью 5 сбора очищенной жидкости в верхней части фильтрующего модуля 2, а нижняя часть которого расположена ниже уровня H₂ подвода очищаемой жидкости в фильтрующий модуль 2 на уровне H₃.

Для обеспечения возможности подвода жидкости в фильтрующий модуль 2 самотеком снизу вверх с низшего уровня H₂ подвода очищенной жидкости в емкости очищаемой жидкости 1 жидкость фильтруют через фильтрующий модуль 2, который размещен внутри емкости очищаемой жидкости 1 и в котором сифонный сосуд 6 расположен внутри или снаружи корпуса фильтрующего модуля 2.

Для обеспечения возможности полного удаления очищаемой жидкости при фильтровании из емкости очищаемой жидкости 1 нижнюю часть корпуса фильтрующего модуля 2 выполняют выпуклой формы, а сопрягаемую с ней нижнюю часть емкости очищаемой жидкости 1 выполняют вогнутой формы.

Для обеспечения возможности сохранения заполнения фильтрующего модуля 2 жидкостью после окончания фильтрования со стороны подвода очищаемой жидкости и/или отвода очищенной жидкости в фильтрующем модуле 2 размещают проницаемый гидрофильный материал 4, а жидкость фильтруют через фильтрующий модуль 2, нижняя часть сифонного сосуда 9 которого герметично установлена в отверстии в нижней части емкости очищаемой жидкости.

При этом очищаемую жидкость фильтруют через фильтрующий модуль 2, в котором фильтрующий материал 3 содержит гранулированный активированный уголь и/или активированные углеродные волокна и дополнительно содержит гранулированные и/или волокнистые ионообменные материалы.

Для обеспечения возможности удаления воздуха из фильтровального материала 3 и заполнения сифонного сосуда 6 жидкостью в начале фильтрования жидкость фильтруют через фильтрующий модуль 2, в котором верхняя часть стенок сифонного сосуда 10 внутри герметичной полости 5 сбора очищенной жидкости выполнена выступающими относительно поверхности верхнего слоя фильтровального материала 3.

Поставленные задачи решаются, а требуемый технический результат при использовании изобретений достигается тем, что в фильтре для очистки жидкости, преимущественно питьевой воды, содержащем емкость очищаемой жидкости 1 и фильтрующий модуль 2, включающий корпус со средствами подвода очищаемой жидкости и отвода очищенной жидкости и расположенный в корпусе фильтровальный материал 3, СОГЛАСНО ИЗОБРЕТЕНИЯ фильтрующий модуль 3 расположен внутри емкости очищаемой жидкости 1, а средство для отвода очищенной жидкости из фильтрующего модуля 2 выполнено в виде сифонного сосуда 6, верхняя часть которого сообщается с герметичной полостью 5 сбора очищенной жидкости в верхней части корпуса фильтрующего модуля 2, а нижняя часть которого расположена ниже уровня H₂ подвода очищаемой жидкости в фильтрующий модуль с обеспечением возможности фильтрации жидкости в фильтрующем модуле 2 самотеком снизу вверх и отвода очищенной жидкости за счет сифонного эффекта.

При этом для обеспечения возможности полного удаления очищаемой жидкости из емкости очищаемой жидкости нижняя часть корпуса фильтрующего модуля 2 выполнена выпуклой формы, а сопрягаемая с ней нижняя часть емкости очищаемой жидкости 1 выполнена вогнутой формы, средство подвода очищаемой жидкости в фильтрующий модуль 2 выполнено в виде отверстия или отверстий в нижней части корпуса фильтрующего модуля 2, преимущественно в вершинах его выпуклости, а в фильтрующем модуле 2 со стороны подвода очищаемой жидкости и/или отвода очищенной жидкости размещен проницаемый гидрофильный материал 4 с обеспечением возможности сохранения заполнения фильтрующего модуля 2 жидкостью после окончания фильтрования.

При этом фильтрующий материал 3 в фильтрующем модуле 2 содержит адсорбционно-бактерицидный материал на основе гранулированного активированного угля и/или активированного углеродного волокна и/или дополнительно содержит адсорбционно-бактерицидный материал на основе гранулированного и/или волокнистого ионообменного материала.

Сифонный сосуд 6 в фильтрующем модуле 2 может быть расположен снаружи корпуса фильтрующего модуля в виде сифонной трубки 11, верхняя часть которого сообщается с герметичной полостью 5 сбора очищенной жидкости в верхней части фильтрующего модуля 2, а нижняя часть которого выполнена выступающей относительно уровня H₂ подвода очищаемой жидкости в фильтрующий модуль, либо сифонный сосуд 6 может быть расположен внутри корпуса фильтрующего модуля в виде сифонного патрубка 9, верхняя часть 10 которого сообщается с герметичной полостью 5 сбора очищенной жидкости в верхней части фильтрующего модуля 2, а нижняя часть которого выполнена выступающей относительно корпуса фильтрующего модуля 2.

Для обеспечения возможности удаления воздуха и/или газов из фильтровального материала 3 и заполнения сифонного сосуда 6 жидкостью в начале фильтрования верхняя, сообщающаяся с герметичной полостью 5 сбора очищенной жидкости, часть 10 сифонного патрубка выполнена с выступающими относительно поверхности верхнего слоя фильтровального материала 3 стенками, при этом в нижней части емкости очищаемой жидкости выполнено отверстие, в котором герметично закреплена нижняя выступающая относительно корпуса фильтрующего модуля часть сифонного патрубка с обеспечением возможности отвода очищенной жидкости из фильтрующего модуля посредством сифонного патрубка через отверстие в нижней части емкости очищаемой жидкости 1.

Для надежной герметизации этого соединения нижняя, выступающая относительно корпуса фильтрующего модуля 2 часть 9 сифонного патрубка и/или отверстие в нижней части емкости очищаемой жидкости дополнительно содержит средство герметизации крепления нижней выступающей относительно корпуса фильтрующего модуля части сифонного патрубка в отверстии в нижней части емкости очищаемой жидкости, выполненное, например, в виде прокладки 12 и прижимной гайки 13.

Сифонный сосуд 6 в фильтрующем модуле 2 может быть выполнен также в виде дополнительного сифонного патрубка (фиг. 2, 7), нижняя часть которого закреплена в отверстии в нижней части емкости очищаемой жидкости 1, а верхняя часть которого герметично установлена в расположенный внутри корпуса фильтрующего модуля 2 и сообщающийся с герметичной емкостью сбора очищенной жидкости 1 патрубок 14 отвода очищенной жидкости, причем верхняя, сообщающаяся с герметичной емкостью сбора очищенной жидкости, часть патрубка 14 отвода очищенной жидкости выполнена с выступающими относительно поверхности верхнего слоя фильтровального материала стенками 10 с обеспечением возможности удаления воздуха и/или газов из фильтровального материала 3 и заполнения сифонного сосуда 6 жидкостью в начале цикла фильтрования.

Верхняя часть дополнительного сифонного патрубка и/или патрубок 14 отвода очищенной жидкости дополнительно содержит средство герметизации крепления дополнительного сифонного патрубка в патрубке отвода очищенной жидкости, выполненное, например в виде герметизирующих прокладок 12, а емкость для очищенной жидкости 1 может быть выполнена из пленочного материала.

Фильтр также дополнительно содержит емкость для очищенной жидкости 8, которая выполнена в форме кувшина, а емкость очищаемой жидкости 1 выполнена в виде устанавливаемой в верхнюю часть кувшина вставки, при этом емкость для очищенной жидкости 8 и/или емкость очищаемой 1 жидкости и/или поверхность герметичной полости 5 сбора очищенной жидкости в верхней части фильтрующего модуля 2 выполнены из прозрачного материала.

Как следует из приведенного выше обзора уровня техники, заявляемый способ фильтрационной очистки жидкости и фильтр для его реализации являются новыми, они неизвестны из доступных источников информации, не вытекают явным образом из известного уровня техники, т.е. предложенные технические решения изобретательской задачи неочевидны для среднего специалиста и соответствуют требованиям критерия "изобретательский уровень".

По сравнению с прототипом изобретения содержат новую, не известную ранее совокупность существенных признаков, поэтому изобретения группы соответствуют требованиям критерия "новизна". Некоторые отдельные 20 существенные признаки группы изобретений известны, однако совокупности общих и частных отличительных существенных признаков изобретений среди известных в науке и технике решений в объеме проведенного нами поиска не обнаружено. Кроме этого, отличительные признаки изобретения выполняют новые, не известные ранее функции, то есть обеспечивают возможность получения нового технического результата.

Совокупность общих и частных существенных признаков изобретений обеспечивает возможность решения поставленной изобретательской задачи и достижения цели изобретений (требуемого технического результата).

Действительно, как будет дополнительно показано ниже на примерах конкретной реализации изобретений, заявляемые изобретения позволяют не только обеспечить фильтрацию жидкости в фильтре самотеком в направлении снизу вверх так, что уровень отвода очищенной жидкости в фильтре может находиться выше уровня H₂ подвода жидкости в фильтр, но и, по сравнению с известными конструкциями, значительно повысить качественные показатели фильтрационной очистки за счет автоматического удаления воздуха и/или газов из фильтровального материала, сохранения заполненности фильтра жидкостью при окончании цикла фильтрования, уменьшить сопротивление фильтрации и повысить очищающую способность фильтра при значительном упрощении и удешевлении конструкции и повышении технологичности изготовления фильтра и в целом.

Под термином "СИФОН" (от греч. siphon - трубка, насос) понимается значение в общепринятом смысле, а именно изогнутая трубка с коленами разной длины, по которой переливается жидкость из сосуда с более высоким уровнем в сосуд с более низким уровнем, причем верхняя часть трубки расположена выше уровня жидкости в верхнем сосуде (Советский энциклопедический словарь, изд. "Советская энциклопедия", 4-е изд. - М., 1987, стр. 1216). Обычно сифон используют для выливания жидкости из сосуда без его опрокидывания.

По изобретению сифон используют для выполнения новой неизвестной ранее функции - обеспечения возможности фильтрации жидкости в фильтре самотеком в направлении снизу вверх. Таким образом, использование сифонного эффекта по новому назначению позволяет получить новый, неизвестный ранее технический результат.

ПЕРЕЧЕНЬ ФИГУР ЧЕРТЕЖЕЙ
Раскрытие изобретения поясняется чертежами:
на фиг. 1, 2 изображено осевое сечение преимущественного варианта конструкции фильтра с фильтрующим модулем, в котором сифонный сосуд расположен внутри корпуса фильтрующего модуля;
на фиг. 3, 4 - сечение преимущественного варианта конструкции фильтрующего модуля, в котором сифонный сосуд расположен внутри корпуса фильтрующего модуля;
на фиг. 5 - сечение варианта конструкции фильтрующего модуля, в котором сифонный сосуд расположен снаружи корпуса фильтрующего модуля:
на фиг. 6 - 8 - сечение вариантов конструкции фильтра с дополнительной емкостью для сбора очищенной жидкости в форме кувшина.

ПРИМЕРЫ РЕАЛИЗАЦИИ ИЗОБРЕТЕНИЙ
Сущность изобретений поясняется примерами реализации изобретений (фиг. 1 - 8):
Фильтр для очистки жидкости содержит емкость очищаемой жидкости 1 и установленный внутри нее фильтрующий модуль 2, который содержит преимущественно цилиндрический или конический корпус со средствами подвода очищаемой жидкости и отвода очищенной жидкости и расположенный внутри корпуса фильтрующего модуля 2 адсорбционно-бактерицидный фильтровальный материал 3 на основе активированного угля и/или активированного углеродного волокна и/или ионообменного гранулированного или волокнистого материала. Со стороны подвода очищаемой жидкости и отвода очищенной жидкости внутри корпуса фильтрующего модуля 2 дополнительно расположены слои проницаемого гидрофильного материала 4. Нижняя часть корпуса фильтрующего модуля 2 с отверстиями для подвода очищаемой жидкости выполнена выпуклой формы, а сопрягаемая с ней нижняя часть емкости очищаемой жидкости 1 выполнена вогнутой формы.

В верхней части фильтрующего модуля выполнена герметичная полость 5 сбора очищенной жидкости, сообщающаяся со средством отвода очищенной жидкости из фильтрующего модуля 2, которое выполнено в виде сифонного сосуда 6, расположенного либо внутри корпуса фильтрующего модуля 2 (фиг. 1 - 4, 6, 7) в виде сифонного патрубка 7, либо снаружи корпуса фильтрующего модуля 2 (фиг. 5, 8) в виде сифонной трубки.

Верхняя часть 10 стенок сифонного сосуда, внутри полости 5 сбора очищенной жидкости выполнена выступающей относительно фильтровального материала 3 (фиг. 1 - 4), а нижняя часть 9 сифонного сосуда 6 (фиг. 1 - 3, 6, 7) выполнена выступающей относительно нижней части корпуса фильтрующего модуля.

По другому варианту конструкции сифонный сосуд выполняют в виде расположенной снаружи корпуса сифонной трубки 11 (фиг. 5, 8), нижняя часть которой также расположена ниже уровня H₂ подвода очищаемой жидкости с нижней части фильтрующего модуля.

Средства подвода очищаемой жидкости в фильтрующий модуль 2 выполняют в виде отверстий в нижней, выпуклой части корпуса фильтрующего модуля.

В емкости очищаемой жидкости 1 в нижней, вогнутой части выполнено отверстие, в которое посредством средств герметизации, выполненных, например, в виде уплотнительной прокладки 12 и прижимной гайки 13, герметично закрепляется фильтрующий модуль 2 (фиг. 1, 3, 6) посредством нижней выступающей части 9 сифонного сосуда 6.

По другому варианту конструкции фильтра фильтрующий модуль 2 насаживают на дополнительный сифонный патрубок (фиг. 2, 4, 7), который герметично закреплен в отверстии в нижней, вогнутой части емкости очищаемой жидкости.

Конкретные размеры и отдельные конструктивные параметры исполнения фильтрующего модуля и фильтра в целом могут выбираться специалистами в зависимости от назначения и производительности фильтра.

В качестве конструктивных материалов могут использоваться практически любые известные и применяемые в фильтрационной техники материалы, а также известные технологии сборки.

Фильтр функционирует, а способ реализуется следующим образом.

Для начала цикла процесса фильтрования емкость очищаемой жидкости 1 заполняют так, чтобы исходный уровень очищаемой жидкости H₁ был выше уровня верхней точки корпуса фильтра. После заполнения фильтрующего модуля 2 очищаемой жидкостью, вытеснения воздуха из фильтровального материала 3 и заполнения герметичной полости 5 сбора очищенной жидкости в верхней части фильтрующего модуля 2 и сифонного сосуда 6 самопроизвольно начинается процесс фильтрования, очищаемая жидкость самотеком профильтровывается через фильтрующий модуль в направлении снизу вверх и отводится через сифонный сосуд 6 в емкость очищенной жидкости 8.

В дальнейшем очищаемая жидкость полностью высасывается из емкости очищаемой жидкости 1 и профильтровывается через фильтрующий модуль 2 самотеком в направлении снизу вверх. При этом обеспечивается автоматическое удаление всей очищаемой жидкости из емкости очищаемой жидкости 1 за счет сифонного эффекта.

Для очистки следующей порции жидкости процедуру заполнения емкости очищаемой жидкости 1 повторяют, либо в процессе фильтрования дополнительно доливают очищаемую жидкость в емкость очищаемой жидкости 1. При этом фильтровальный материал остается постоянно заполненным жидкостью и не осушается в промежутках между циклами фильтрования.

Для подтверждения эффективности изобретений, возможности промышленной реализации изобретений и практического достижения требуемого технического результата фильтрационной очистки проводили сопоставительное сравнение результатов очистки различных растворов через идентичные по сорбционной емкости фильтры, но в одном случае (как предлагается по изобретению) при фильтровании жидкости в направлении снизу вверх, а в другом (как в прототипе) в направлении - сверху вниз. Условия и результаты экспериментальной проверки эффективности изобретения, а также экспериментальное доказательство возможности достижения нового технического результата приведены в описании примеров N 1 - 4 в таблицах N 1 и 2.

ПРИМЕР N 1. Сравнивали очищающую способность фильтра, изготовленного согласно заявляемого изобретения, в котором жидкость профильтровывается в направлении снизу вверх, и фильтра с таким же внутренним объемом фильтровального материала (по прототипу), в котором жидкость профильтровывается в направлении сверху вниз (как в прототипе). Каждый из фильтров содержал по 90 мл сорбционного углеродного материала, содержащего активированное углеродное волокно АКВАЛЕН (производство фирмы АКВАФОР, Санкт-Петербург, Россия) и активированный уголь G55C-8 (производства PICA Corp., USA) в весовом соотношении 1: 7 (4,8 г воздушно-сухого волокна АКВАЛЕН и 33 г активированного угля). Время протекания 1 л жидкости составляло 15 минут. В качестве модельного раствора использовали раствор фенола концентрацией 10 мг/л. Результаты сравнительного опыта приведены в таблице N 1.

ПРИМЕР N 2. Условия эксперимента аналогичны примеру N 1, но в качестве модельного раствора использовали раствор с кишечной палочкой, имеющий Coli-индекс 100 (100 клеток кишечной палочки на 1 л). Результаты сравнительного опыта приведены в таблице N 1.

ПРИМЕР N 3. Условия эксперимента аналогичны примеру N 1, но в качестве сорбционного материала использовали катионообменную смолу SR-10 (производства SYBRON Corp., USA) в количестве 90 г. Время протекания 1 л жидкости составляло 4 минуты 3 секунды. В качестве модельного раствора использовали раствор, содержащий 10 мг/г меди. Результаты сравнительного опыта приведены в таблице N 1.

ПРИМЕР N 4. Условия эксперимента аналогичны условиям примера N 1. Исследовали очищающую способность сменного фильтрующего модуля, изготовленного согласно заявляемого изобретения с фильтрацией в направлении снизу вверх. Фильтрующий модуль содержал 90 г смеси углеродного волокна АКВАЛЕН с катионообменной смолой SYBRON SR-10 в объемном соотношении 1:2. Время фильтрации 1 л модельных растворов составляло 8 минут. Характеристики модельных растворов и результаты опытов приведены в таблице N 2.

ПРОМЫШЛЕННАЯ ПРИМЕНИМОСТЬ
Изложенные выше подробные описания конструкции фильтра и устройства для осуществления способа фильтрационной очистки не оставляют никаких сомнений в их осуществимости - материалы, составные элементы и все элементы технологии изготовления конструктивных элементов известны специалистам и хорошо освоены современной техникой.

Приведенные выше примеры практической реализации доказывают возможность получить при использовании изобретений новый технический результат и подтверждают возможность промышленной применимости изобретений, а также доказывают эффективность изобретений по сравнению с известными конструкциями.

СООТВЕТСТВИЕ КРИТЕРИЯМ ОХРАНОСПОСОБНОСТИ
В целом, учитывая новизну и неочевидность изобретений (доказанную в разделе "Сущность изобретения"), существенность всех общих и частных признаков изобретений (доказанную в разделе "Раскрытие сущности изобретения"), а также показанную в разделах "Примеры реализации изобретений" и "Промышленная применимость" осуществимость изобретения и достижение поставленных изобретением задач, по нашему мнению, заявленная группа изобретений удовлетворяет всем требованиям охраноспособности, предъявляемым к изобретениям.

Таким образом, есть все основания утверждать, что изобретения группы соответствуют требованиям критерия охраноспособности "изобретательского уровня", а проведенный анализ показывает также, что все общие и частные признаки изобретений являются существенными, так как каждый из них необходим, а все вместе они не только достаточны для достижения цели изобретений, но и позволяют реализовать изобретения промышленным способом.

Кроме этого, анализ совокупности существенных признаков изобретений группы и достигаемого при их использовании технического результата показывает наличие единого изобретательского замысла, тесную и неразрывную связь между изобретениями группы и предназначенность фильтра и фильтрующего устройства непосредственно для реализации способа фильтрационной очистки жидкости, что позволяет объединить два изобретения в одной заявке.

Источники информации
Патент США N 5.536.394, МКИ B 61 D 24/22, опубликован 16.07.1996.

Патент США N 4.969.996, МКИ B 61 D 24/22, опубликован 13.11.1990 (прототип).

Claims

1. Способ фильтрационной очистки жидкости, преимущественно питьевой воды путем фильтрования жидкости через фильтрующий модуль самотеком из емкости очищаемой жидкости, отличающийся тем, что фильтрование жидкости осуществляют путем подвода очищаемой жидкости с нижней части фильтрующего модуля, фильтрации жидкости в направлении снизу вверх и отвода очищенной из герметичной полости сбора очищенной жидкости в верхней части фильтрующего модуля посредством сифонного сосуда, верхняя часть которого сообщается с герметичной полостью сбора очищенной жидкости в верхней части фильтрующего модуля, а нижняя часть которого расположена ниже уровня подвода очищаемой жидкости в фильтрующий модуль.

2. Способ по п.1, отличающийся тем, что жидкость фильтруют через фильтрующий модуль, который размещен внутри емкости очищаемой жидкости с обеспечением возможности подвода жидкости в фильтрующий модуль самотеком снизу вверх с низшего уровня емкости очищаемой жидкости.

3. Способ по п.2, отличающийся тем, что жидкость фильтруют через фильтрующий модуль, в котором сифонный сосуд расположен внутри корпуса фильтрующего модуля.

4. Способ по п.1, отличающийся тем, что жидкость фильтруют через фильтрующий модуль, в котором сифонный сосуд расположен снаружи корпуса фильтрующего модуля.

5. Способ по пп.1 - 4, отличающийся тем, что жидкость фильтруют через фильтрующий модуль, в котором нижняя часть корпуса выполнена выпуклой формы, а сопрягаемая с ней нижняя часть емкости очищаемой жидкости выполнена вогнутой формы с обеспечением возможности полного удаления очищаемой жидкости из емкости очищаемой жидкости.

6. Способ по пп.1 - 5, отличающийся тем, что жидкость фильтруют через фильтрующий модуль, в котором со стороны подвода очищаемой жидкости и/или отвода очищенной жидкости размещен проницаемый гидрофильный материал с обеспечением возможности сохранения заполнения фильтрующего модуля жидкостью после окончания фильтрования.

7. Способ по п.6, отличающийся тем, что жидкость фильтруют через фильтрующий модуль, в котором фильтрующий материал содержит гранулированный активированный уголь и/или активированные углеродные волокна.

8. Способ по п.7, отличающийся тем, что жидкость фильтруют через фильтрующий модуль, в котором фильтрующий материал содержит гранулированные и/или волокнистые ионообменные материалы.

9. Способ по п.8, отличающийся тем, что жидкость фильтруют через фильтрующий модуль, в котором верхняя часть стенок сифонного сосуда внутри герметичной полости сбора очищенной жидкости выполнена выступающей относительно поверхности верхнего слоя фильтровального материала с обеспечением возможности удаления воздуха и/или газов из фильтровального материала и заполнения сифонного сосуда жидкостью в начале фильтрования.

10. Способ по п. 9, отличающийся тем, что жидкость фильтруют через фильтрующий модуль, нижняя часть сифонного сосуда которого герметично установлена в отверстии в нижней части емкости очищаемой жидкости.

11. Фильтр для очистки жидкости, преимущественно питьевой воды, содержащий емкость очищаемой жидкости и фильтрующий модуль, включающий корпус со средствами подвода очищаемой жидкости и отвода очищенной жидкости и расположенный в корпусе фильтровальный материал, отличающийся тем, что фильтрующий модуль расположен внутри емкости очищаемой жидкости, а средство для отвода очищенной жидкости из фильтрующего модуля выполнено в виде сифонного сосуда, верхняя часть которого сообщается с герметичной полостью сбора очищенной жидкости в верхней части корпуса фильтрующего модуля, а нижняя часть которого расположена ниже уровня подвода очищаемой жидкости в фильтрующий модуль с обеспечением возможности фильтрования жидкости в фильтрующем модуле самотеком снизу вверх и отвода очищенной жидкости за счет сифонного эффекта.

12. Фильтр по п.11, отличающийся тем, что нижняя часть корпуса фильтрующего модуля выполнена выпуклой формы, а сопрягаемая с ней нижняя часть емкости очищаемой жидкости выполнена вогнутой формы с обеспечением возможности полного удаления очищаемой жидкости из емкости очищаемой жидкости.

13. Фильтр по п. 12, отличающийся тем, что средство подвода очищаемой жидкости в фильтрующий модуль выполнено в виде отверстия или отверстий в нижней части корпуса фильтрующего модуля, преимущественно в вершинах его выпуклости.

14. Фильтр по п.13, отличающийся тем, что в фильтрующем модуле со стороны подвода очищаемой жидкости и/или отвода очищенной жидкости размещен проницаемый гидрофильный материал с обеспечением возможности сохранения заполнения фильтрующего материала жидкостью после окончания фильтрования.

15. Фильтр по п.14, отличающийся тем, что фильтрующий материал в фильтрующем модуле содержит адсорбционно-бактерицидный материал на основе гранулированного активированного угля и/или активированного углеродного волокна.

16. Фильтр по п.15, отличающийся тем, что фильтрующий материал в фильтрующем модуле дополнительно содержит адсорбционно-бактерицидный материал на основе гранулированного и/или волокнистого ионообменного материала.

17. Фильтр по пп.11 - 16, отличающийся тем, что сифонный сосуд расположен снаружи корпуса фильтрующего модуля.

18. Фильтр по п.17, отличающийся тем, что сифонный сосуд выполнен в виде сифонной трубки, верхняя часть которого сообщается с герметичной полостью сбора очищенной жидкости в верхней части фильтрующего модуля, а нижняя часть которого выполнена выступающей относительно уровня подвода очищаемой жидкости в фильтрующий модуль.

19. Фильтр по пп.11 - 16, отличающийся тем, что сифонный сосуд расположен внутри корпуса фильтрующего модуля.

20. Фильтр по п.19, отличающийся тем, что в нижней части емкости очищаемой жидкости выполнено отверстие отвода очищенной жидкости и крепления в нем фильтрующего модуля.

21. Фильтр по п.20, отличающийся тем, что сифонный сосуд выполнен в виде сифонного патрубка, верхняя часть которого сообщается с герметичной полостью сбора очищенной жидкости в верхней части фильтрующего модуля, а нижняя часть которого выполнена выступающей относительно корпуса фильтрующего модуля.

22. Фильтр по п.21, отличающийся тем, что верхняя, сообщающаяся с герметичной полостью сбора очищенной жидкости, часть сифонного патрубка в фильтрующем модуле выполнена с выступающими относительно поверхности верхнего слоя фильтровального материала стенками с обеспечением возможности удаления воздуха и/или газов из фильтровального материала и заполнения сифонного сосуда жидкостью в начале фильтрования.

23. Фильтр по п. 22, отличающийся тем, что в отверстии в нижней части емкости очищаемой жидкости герметично закреплена нижняя выступающая относительно корпуса фильтрующего модуля часть сифонного патрубка с обеспечением возможности отвода очищенной жидкости из фильтрующего модуля посредством сифонного патрубка через отверстие в нижней части емкости очищаемой жидкости.

24. Фильтр по п. 23, отличающийся тем, что нижняя выступающая относительно корпуса фильтрующего модуля часть сифонного патрубка и/или отверстие в нижней части емкости очищаемой жидкости дополнительно содержат средство герметизации крепления нижней выступающей относительно корпуса фильтрующего модуля части сифонного патрубка в отверстии в нижней части емкости очищаемой жидкости.

25. Фильтр по п.20, отличающийся тем, что сифонный сосуд выполнен в виде дополнительного сифонного патрубка, нижняя часть которого закреплена в отверстии в нижней части емкости очищаемой жидкости, а верхняя часть которого герметично установлена в расположенный внутри корпуса фильтрующего модуля и сообщающийся с герметичной емкостью сбора очищенной жидкости патрубок отвода очищенной жидкости.

26. Фильтр по п.25, отличающийся тем, что верхняя, сообщающаяся с герметичной емкостью сбора очищенной жидкости, часть патрубка отвода очищенной жидкости выполнена с выступающими относительно поверхности верхнего слоя фильтровального материала стенками с обеспечением возможности удаления воздуха и/или газов из фильтровального материала и заполнения сифонного сосуда жидкостью в начале фильтрования.

27. Фильтр по п.26, отличающийся тем, что верхняя часть дополнительного сифонного патрубка и/или патрубок отвода очищенной жидкости дополнительно содержит средство герметизации крепления дополнительного сифонного патрубка в патрубке отвода очищенной жидкости, выполненное, например, в виде прокладок.

28. Фильтр по п.19, отличающийся тем, что емкость для очищенной жидкости выполнена из пленочного материала.

29. Фильтр по пп.11 - 28, отличающийся тем, что дополнительно содержит емкость для очищенной жидкости.

30. Фильтр по п.29, отличающийся тем, что емкость для очищенной жидкости выполнена в форме кувшина, а емкость очищаемой жидкости выполнена в виде устанавливаемой в верхнюю часть кувшина вставки.

31. Фильтр по п. 30, отличающийся тем, что емкость для очищенной жидкости, и/или емкость очищаемой жидкости, и/или поверхность герметичной полости сбора очищенной жидкости в верхней части фильтрующего модуля выполнены из прозрачного материала.