RU2204433C2

RU2204433C2 - Portable filter

Info

Publication number: RU2204433C2
Application number: RU2001116612/12A
Authority: RU
Inventors: А.И. Кулибаба А.И. Кулибаба; А.И. Кулибаба; В.А. Марков В.А. Марков; В.А. Марков; Н.И. Сердцев Н.И. Сердцев; Н.И. Сердцев; А.А. Дмитриенков А.А. Дмитриенков; А.А. Дмитриенков; А.В. Котенко А.В. Котенко; А.В. Котенко
Original assignee: Закрытое Акционерное Общество "Полимерфильтр"
Priority date: 2001-06-20
Filing date: 2001-06-20
Publication date: 2003-05-20

Abstract

FIELD: filters used for cleaning water under filed conditions. SUBSTANCE: portable water filter has housing with cover, inlet and outlet branch pipes located in upper part of filter, filter elements located coaxially inside housing forming clearance between wall of housing and outer filter element and piston pump mounted in cavity of inner filter element forming clearance with it. EFFECT: enhanced compactness; ease in servicing; reduced overall dimensions. 2 cl, 1 dwg, 1 tbl

Description

Изобретение относится к установкам для фильтрования, а именно к переносным фильтрам, предназначенным для очистки воды в полевых условиях. The invention relates to installations for filtering, namely, portable filters designed for water purification in the field.

Известны переносные устройства, используемые в полевых условиях, содержащие фильтрующий модуль, который располагается с возможностью опоры на горловине сосуда, на которую он навинчивается. С помощью принудительного перемещения очищаемая вода проходит через фильтрующий модуль. Для применения этих фильтров необходима емкость, к которой крепятся фильтрующие модули с уплотнителями, обеспечивающими герметичность, иначе производительность будет низкая, хотя и без этого объем сосуда уже ее ограничивает (Патенты РФ 2131759, МПК (6) B 01 D 27/02; 2113410, МПК (6) B 01 D 27/00). Known portable devices used in the field, containing a filter module, which is located with the possibility of support on the neck of the vessel on which it is screwed. With the help of forced movement, the purified water passes through the filter module. To use these filters, you need a container to which filter modules with seals that ensure tightness are attached, otherwise the performance will be low, although without it the volume of the vessel already limits it (Patents RF 2131759, IPC (6) B 01 D 27/02; 2113410, IPC (6) B 01 D 27/00).

Известно устройство для очистки воды, содержащее корпус с крышкой, входной и выходной патрубки, перфорированную емкость, выполненную в виде стакана с перфорированным дном и нижней частью боковой стенки, с сорбентом и фильтрующим элементом, расположенную внутри корпуса коаксиально с ним. Этот фильтр лишен недостатков известных фильтров, но его нельзя использовать в полевых условиях из-за отсутствия средства создания напора очищаемой воды (Патент РФ 2077489, МПК (6) B 01 D 27/02). A device for water purification is known, comprising a housing with a lid, an inlet and outlet nozzles, a perforated container made in the form of a glass with a perforated bottom and a lower part of the side wall, with a sorbent and a filter element located coaxially with the inside of the housing. This filter is devoid of the disadvantages of known filters, but it cannot be used in the field due to the lack of a means of creating the pressure of the water to be purified (RF Patent 2077489, IPC (6) B 01 D 27/02).

Наиболее близким аналогом к заявляемому является переносное устройство для фильтрации и очистки воды, включающее насос, обеспечивающий фильтрование перекачиваемой жидкости, содержащий корпус с входом и выходом, фильтр, установленный в корпусе на пути движения жидкости от входа к выходу, и закрепленный между входом и фильтром цилиндр, в котором находится поршень с выступающей наружу головкой и штоком. К корпусу одним концом прикреплен поворотный рычаг, снабженный стыковочным узлом для разъемного соединения с головкой поршня и предназначенный для возвратно-поступательного перемещения поршня в цилиндре. Движение поршня в одном направлении вызывает всасывание жидкости, которая при этом проходит через цилиндр и фильтр, а при движении поршня в обратном направлении происходит нагнетание профильтрованной жидкости через выход (Пат. США 5366642, МПК (6) В 01 D 35/26). The closest analogue to the claimed one is a portable device for filtering and treating water, including a pump that provides filtering of the pumped liquid, comprising a housing with an inlet and an outlet, a filter installed in the housing along the path of fluid movement from inlet to outlet, and a cylinder fixed between the inlet and the filter , in which there is a piston with a protruding outward head and rod. A rotary lever is attached to the housing at one end, provided with a docking unit for detachable connection with the piston head and intended for reciprocating movement of the piston in the cylinder. The movement of the piston in one direction causes the absorption of fluid, which then passes through the cylinder and filter, and when the piston moves in the opposite direction, the filtered fluid is injected through the outlet (US Pat. US 5,366,642, IPC (6) B 01 D 35/26).

Устройство, в отличие от аналогов, позволяет фильтровать воду в полевых условиях без использования дополнительного источника энергии для перекачивания воды через фильтр, однако также имеет ряд недостатков. The device, unlike analogs, allows you to filter water in the field without using an additional source of energy to pump water through the filter, but also has several disadvantages.

Во-первых, оно снабжено фильтр-патроном, очищающим воду от взвешенных частиц, и активированным углем, поглощающим хлорпроизводные и некоторые органические вещества. Однако для получения питьевой воды из природных поверхностных вод в большинстве случаев требуется ее стерилизация. Firstly, it is equipped with a filter cartridge that purifies water from suspended particles, and activated carbon, which absorbs chlorine derivatives and some organic substances. However, in most cases, sterilization is required to obtain drinking water from natural surface waters.

Во-вторых, размещение фильтрующих элементов в известном фильтре, обладающих гидравлическим сопротивлением, возрастающим по мере забивания загрязнениями, на линии всасывания насоса гораздо менее эффективно, чем размещение фильтрующих элементов на линии нагнетания насоса, как это предусмотрено в предлагаемом фильтре, т.к. максимальный напор в первом случае равен вакууму, развиваемому насосом (в реальных условиях не более 0,5-0,7 кгс/см²), а во втором случае ограничен только прочностью элементов фильтра и возможным усилием на рычаге насоса и может составлять 3-5 кгс/см². Вследствие этого размещение фильтрующих элементов на линии нагнетания насоса позволяет получать заданную производительность при меньшей поверхности фильтрующих элементов, следовательно, фильтр может быть более компактным и легким, что весьма важно для переносных фильтров.Secondly, the placement of filter elements in a known filter, having hydraulic resistance, increasing with clogging with impurities, on the suction line of the pump is much less efficient than the placement of filter elements on the pump discharge line, as provided for in the proposed filter, because the maximum pressure in the first case is equal to the vacuum developed by the pump (in real conditions, no more than 0.5-0.7 kgf / cm ² ), and in the second case it is limited only by the strength of the filter elements and the possible force on the pump lever and can be 3-5 kgf / cm ² . As a result, the placement of filter elements on the discharge line of the pump allows you to get the desired performance with a smaller surface of the filter elements, therefore, the filter can be more compact and lightweight, which is very important for portable filters.

Технической задачей является разработка компактного, простого в обслуживании переносного фильтра для очистки воды в полевых условиях, обладающего малыми габаритом и весом. The technical task is to develop a compact, easy-to-maintain portable filter for water purification in the field, with a small size and weight.

Технический результат достигается тем, что в переносном фильтре для очистки воды, содержащем корпус с крышкой, входной и выходной патрубки, фильтрующие элементы, расположенные коаксиально внутри корпуса, поршневой насос, размещенный коаксиально в полости внутреннего фильтрующего элемента, между корпусом и фильтрующими элементами имеется зазор для прохождения очищаемой воды, а насос и внутренний фильтрующий элемент образуют кольцевой зазор для прохождения очищенной воды, причем входной и выходной патрубки расположены в верхней части корпуса фильтра. The technical result is achieved by the fact that in a portable filter for water purification comprising a housing with a cover, inlet and outlet nozzles, filter elements located coaxially inside the housing, a piston pump placed coaxially in the cavity of the internal filter element, there is a gap between the housing and the filter elements for passage of purified water, and the pump and the internal filter element form an annular gap for the passage of purified water, with the inlet and outlet pipes located at the top orpusa filter.

Корпус имеет съемную крышку с закрепленным на ней поршневым насосом. The housing has a removable cover with a piston pump mounted on it.

В отличие от прототипа в предлагаемом фильтре коаксиально расположенный поршневой насос создает разрежение, обеспечивающее всасывание очищаемой воды через входной патрубок и напор для ее прохождения в радиальном направлении через фильтрующие элементы к кольцевому зазору, по которому очищенная вода поступает к выходному патрубку. В зависимости от состава исходной воды фильтрующие элементы могут быть взяты в различной комбинации. Например, если необходимо очистить ее от взвешенных частиц, растворенных органических веществ, хлора и хлорпроизводных, то используют механический и сорбционный фильтрующие элементы. В случае необходимости более глубокой очистки используют комбинацию механического, сорбционного и мембранного фильтрующего элементов, обеспечивающую также задержание бактерий. Unlike the prototype, in the proposed filter, a coaxially located piston pump creates a vacuum, which ensures the suction of the purified water through the inlet pipe and the pressure for its passage in the radial direction through the filter elements to the annular gap through which the purified water enters the outlet pipe. Depending on the composition of the source water, the filter elements can be taken in various combinations. For example, if it is necessary to clean it of suspended particles, dissolved organic substances, chlorine and chlorine derivatives, then mechanical and sorption filter elements are used. If necessary, a deeper cleaning using a combination of mechanical, sorption and membrane filter elements, which also ensures the retention of bacteria.

На чертеже схематично изображен предлагаемый переносной фильтр. The drawing schematically shows the proposed portable filter.

Фильтр состоит из корпуса 1 со съемной крышкой 2. В корпусе 1 коаксиально расположены фильтрующие элементы 3, 4, 5. В полости внутреннего фильтрующего элемента 5 размещен поршневой насос 6, закрепленный на съемной крышке 2. Насос 6 образует с внутренним фильтрующим элементом 5 кольцевой зазор 7 и снабжен входным патрубком 8 для подвода очищаемой воды и выходным патрубком 9 для отвода очищенной воды. Между корпусом 1 и фильтрующими элементами 3, 4, 5 имеется зазор 10 для прохождения очищаемой воды. The filter consists of a housing 1 with a removable cover 2. In the housing 1, filter elements 3, 4, 5 are coaxially located. A piston pump 6 is mounted in the cavity of the internal filtering element 5, mounted on a removable cover 2. The pump 6 forms an annular gap with the internal filtering element 5 7 and is equipped with an inlet pipe 8 for supplying purified water and an outlet pipe 9 for discharging purified water. Between the housing 1 and the filter elements 3, 4, 5 there is a gap 10 for the passage of the purified water.

Фильтр работает следующим образом. Очищенная вода через всасывающий патрубок 8 с помощью насоса 6 поступает в корпус 1 фильтра и проходит в радиальном направлении последовательно через фильтрующие элементы 3, 4, 5. Очищенную воду отводят из фильтра по кольцевому зазору 7 через выходной патрубок 9. Поршневой насос 6 фильтра устроен аналогично ручному велосипедному или автомобильному насосу. В нижней части насоса установлен обратный клапан, пропускающий воду при движении поршня вниз, но запирающийся при движении поршня вверх. Обратный клапан, являющийся общеизвестной принадлежностью поршневых насосов, на чертеже не показан. Также на чертеже не показан всасывающий шланг, соединяющий входной патрубок насоса с какой-либо емкостью с исходной водой или опущенный непосредственно в источник исходной воды. The filter works as follows. The purified water through the suction pipe 8 through the pump 6 enters the filter housing 1 and passes in a radial direction sequentially through the filter elements 3, 4, 5. The purified water is discharged from the filter along the annular gap 7 through the outlet pipe 9. The piston pump 6 of the filter is arranged similarly manual bicycle or car pump. At the bottom of the pump there is a check valve that allows water to pass when the piston moves down, but it locks when the piston moves up. The check valve, which is a well-known accessory of piston pumps, is not shown in the drawing. Also, the drawing does not show a suction hose connecting the pump inlet to any container with source water or dropped directly into the source of source water.

При движении штока насоса 6 вверх в подпоршневом пространстве насоса создается вакуум и происходит всасывание исходной воды через входной патрубок 8 в насос 6. При движении штока насоса 6 вниз происходит нагнетание порции воды в корпус 1 фильтра. Т.о. возвратно-поступательное движение штока насоса 6 обеспечивает прерывистую подачу воды в фильтр. Вода поступает в центр придонного пространства корпуса 1, затем расходится вдоль дна корпуса к его периферии, поднимается по зазору 10 между корпусом 1 и наружной поверхностью внешнего фильтрующего элемента 3 и под воздействием напора, создаваемого насосом 6, последовательно профильтровывается через установленные коаксиально фильтрующие элементы 3, 4 и 5, очищающие воду как от механических загрязнений, так и от растворенных органических веществ, хлора и хлорпроизводных, микроорганизмов и выделяемых ими токсинов. Очищенная вода по зазору 7 между насосом 6 и внутренним фильтрующим элементом 5 поднимается к выходному патрубку 9, через который отводится в емкость сбора чистой воды. When the rod of the pump 6 moves upward, a vacuum is created in the piston space of the pump and the source water is sucked through the inlet pipe 8 into the pump 6. When the rod of the pump 6 moves downward, a portion of water is pumped into the filter housing 1. T.O. the reciprocating movement of the rod of the pump 6 provides an intermittent flow of water into the filter. Water enters the center of the bottom space of the housing 1, then diverges along the bottom of the housing to its periphery, rises along the gap 10 between the housing 1 and the outer surface of the external filter element 3 and, under the influence of the pressure created by the pump 6, is sequentially filtered through coaxial filter elements 3, 4 and 5, purifying water from both mechanical impurities and dissolved organic substances, chlorine and chlorine derivatives, microorganisms and toxins secreted by them. The purified water in the gap 7 between the pump 6 and the internal filter element 5 rises to the outlet pipe 9, through which it is discharged into the clean water collection tank.

Переносной фильтр предназначен для использования в походных условиях при любой погоде в отсутствии каких-либо столов, подставок и прочих устройств. При работе фильтр ставится дном на поверхность земли, которая может быть чистой, болотистой, грязной и т.д. Поэтому из санитарно -гигиенических соображений важно, что входной 8 и выходной 9 патрубки фильтра расположены в верхней его части, в чистой зоне. The portable filter is intended for use in traveling conditions in any weather in the absence of any tables, stands or other devices. During operation, the filter is placed bottom on the surface of the earth, which can be clean, marshy, dirty, etc. Therefore, for sanitary-hygienic reasons, it is important that the inlet 8 and outlet 9 of the filter nozzles are located in its upper part, in a clean area.

Пример. Для подтверждения технического результата был изготовлен фильтр, в котором в качестве фильтрующего элемента 3 для очистки воды от взвешенных частиц использован полипропиленовый волокнистый материал, задерживающий частицы крупнее 5 мкм, в качестве фильтрующего элемента 4 для очистки воды от растворенных органических веществ использована сорбционная ткань, а в качестве фильтрующего элемента 5 для стерилизации воды использован мембранный микрофильтрационный стерилизующий патрон. Example. To confirm the technical result, a filter was made in which a polypropylene fibrous material that retains particles larger than 5 μm was used as a filtering element 3 for cleaning water from suspended particles, a sorption fabric was used as a filtering element 4 for cleaning water from dissolved organic substances, and A membrane microfiltration sterilizing cartridge is used as a filter element 5 for water sterilization.

В таблице приведены показатели исходной и очищенной на изготовленном фильтре воды реки Кубань, а также утвержденные Госсанэпиднадзором РФ Санитарные правила и нормы (СанПиН) 2.1.4.559-96 "Питьевая вода. Гигиенические требования к качеству". The table shows the indicators of the initial and purified water of the Kuban River, as well as the Sanitary Rules and Norms (SanPiN) 2.1.4.559-96 "Drinking Water. Hygienic Quality Requirements" approved by the State Sanitary Inspection of the Russian Federation.

Как видно из таблицы, фильтр обеспечивает комплексную очистку весьма загрязненной природной воды, гарантируя выполнение требований СанПиН к питьевой воде, в том числе и ее стерилизацию. Наиболее эффективна в полевых условиях стерилизация с использованием мембранных стерилизующих микрофильтров с размерами пор не более 0,2 мкм, обеспечивающих, в отличие от прототипа, задержание бактерий кишечной палочки и многих споровых форм патогенных бактерий, например сибирской язвы. As can be seen from the table, the filter provides a comprehensive treatment of highly contaminated natural water, guaranteeing compliance with SanPiN requirements for drinking water, including its sterilization. The most effective in the field sterilization using membrane sterilizing microfilters with pore sizes of not more than 0.2 μm, which, unlike the prototype, ensures the retention of E. coli bacteria and many spore forms of pathogenic bacteria, such as anthrax.

Кроме того, фильтр имеет малый вес (не более 6 кг) и прост в эксплуатации в полевых условиях. При производительности 50 л/ч за один фильтроцикл очищается 3-4 м³ воды, что позволяет в полевых условиях обеспечить питьевой водой группу из 30 человек в течение 40-50 дней без перезарядки фильтра. Замена фильтрующих элементов после окончания фильтроцикла производится в течение 3-5 минут.In addition, the filter has a low weight (not more than 6 kg) and is easy to operate in the field. At a capacity of 50 l / h, 3-4 m ^{3 of} water is purified in one filter cycle, which makes it possible to provide a group of 30 people with drinking water in the field for 40-50 days without reloading the filter. Replacement of filter elements after the end of the filter cycle is carried out within 3-5 minutes.

Claims

1. A portable filter for water purification, comprising a housing with a cover, an inlet and an outlet pipe, filter elements located coaxially inside the housing, a piston pump located in the cavity of the internal filter element, characterized in that there is a gap between the housing and the filter elements for passage of the cleaned water, and the internal filter element and the pump form an annular gap for the passage of purified water, while the inlet and outlet nozzles are located in the upper part of the filter.

2. A portable filter according to claim 1, characterized in that the housing has a removable cover on which a piston pump is fixed.