Устройство для очистки воды в походных условиях

Устройство относится к области производства оборудования очистки жидкости, преимущественно питьевой воды, предназначенного для использования в качестве автономных устройств в походных условиях, на дачных и садовых участках, армейскими соединениями в полевых условиях, при возникновении экстремальных и чрезвычайных ситуаций.
Известны устройства очистки воды с гравитационной подачей. Примером таких устройств могут служить графины/кувшины и емкости больших размеров, куда обрабатываемая вода наливается, например, из открытого водоема. Принцип действия таких устройств: жидкость наливают в приемную емкость, под действием тяжести она проходит через фильтрующий модуль и попадает в приемную емкость для очищенной воды. Такие водоочистители широко представлены, например, фирмой ООО «Аквафор» (www.aquaphor.ru).
Недостатком известных устройств с гравитационной подачей является постепенное уменьшение скорости фильтрации, вплоть до прекращения этого процесса, так как давление относительно невысокого столба жидкости над фильтрующим модулем оказывается недостаточно для преодоления гидравлического сопротивления фильтрующих материалов.
В наибольшей степени это сказывается при очистке воды извлекаемой из водоемов, где на поверхности могут быть пленки нефтепродуктов, а также частицы крупного мусора или неорганические и органические взвеси. Кроме того, графины/кувшины имеют жесткий, часто хрупкий корпус достаточно большого размера и, как следствие, мало пригодны для походных и полевых условий.
В уровне техники проблема преодоления гидравлического сопротивления фильтрующего материала решена созданием автономных напорных устройств очистки жидкости. В таких устройствах жидкость проходит через фильтр принудительно за счет разности давления воздуха между приемной емкостью для неочищенной жидкости и приемной емкостью для очищенной жидкости, например, за счет встроенного в устройство воздушного насоса (помпы) с ручным управлением [Патент США №7413653 (James Dennis Powell (US), опубл. 19.08.2008, BO1D 29/56, CO2F 1/00). Патент США №7507338 (Filtrex Holding pte ltd (GS), опубл. 24.03. 2009, CO2F 1/28, 1/44, 1/50)].
Недостатком указанных известных устройств остается необходимость фильтрации пленочных и механических включений, попадающих в емкость для неочищенной воды при ее заполнении из открытого водоема, жесткость конструкции, ее габариты и дополнительный вес за счет встроенной помпы, что создает неудобства при переносе устройства, например, в рюкзаке. Дополнительное механическое устройство (помпа) в целом снижает надежность работы устройства в целом.
В уровне техники известны устройства, при использовании которых забор воды для очистки осуществляется с некоторой глубины открытого водоема, что сразу исключает необходимость фильтрации поверхностных пленок и плавающего мусора. Это, например, устройство в виде короткой (до 20 см) достаточно легкой трубки, с размещенными в ней фильтрующими материалами. С одного торца трубки выполнено заборное отверстие, погружаемое ниже уровня воды в водоеме, а на другом торце выполнен сосок, который можно взять в рот и втягивать очищенную воду (Пресс служба Томского политехнического университета, http:/news. tpu. ru/news/2017/04/04/27025).
Недостатком известного устройства является его индивидуальная принадлежность. Применение устройства позволяет пить очищенную воду из открытого водоема только владельцу этого устройства. Такое устройство не приспособлено для наполнения какой либо емкости очищенной водой. Недостатком устройства является и необходимость пить в положении лежа, что неудобно и, безусловно, затруднительно, если подступ к зеркалу воды затруднен.
Наиболее близким к заявляемому является известное швейцарское устройство фирмы «KATADYN» очистки воды преимущественно из открытых водоемов, которое включает заборный шланг соединенный с корпусом, в котором размещен фильтрующий модуль. Корпус снабжен помпой и выходным отверстием для очищенной воды. При этом выходное отверстие имеет винтовую нарезку для присоединения емкости с резьбовым горлышком (например, стандартной пластиковой бутылки) для приема чистой воды (https://go.mail.ru/search?g = Фильтр + Pocket + Katadyn) - прототип.
Устройство работает следующим образом. Заборный шланг погружают в водоем на некоторую глубину. Рычагом помпы прокачивают неочищенную воду через корпус с фильтрующим модулем. Очищенная вода поступает в присоединенную к выходному отверстию корпуса емкость для сбора очищенной воды.
Недостатками прототипа являются:
Прототип имеет два обязательных элемента: первый - жесткий корпус с фильтрующим модулем и помпой, второй - приемную емкость. Наличие двух необходимых элементов увеличивает габариты устройства в целом.
Корпус устройства и приемная емкость прототипа выполнены жесткими, что затрудняет их транспортировку в наружных карманах рюкзака, использование устройства требует распаковки/упаковки рюкзака.
Устройство-прототип работает по принципу всасывания воды из водоема за счет работы помпы и не приспособлено, в случае необходимости, для фильтрации воды с использованием способа гравитационной подачи.
Прототип имеет высокую стоимость. Согласно размещенным в Интернете прейскурантам, стоимость устройства «KATADYN» колеблется от 20 до 25 тысяч рублей.
Устройства может быть использовано только по прямому назначению и его корпус не может служить как емкость для хранения воды или, например, сбора ягод, грибов, что удобно в походных условиях.
Технической задачей предлагаемого изобретения является упрощение конструкции устройства, расширение его технологических и эксплуатационных возможностей, уменьшение веса и габаритов, снижение его себестоимости.
Поставленная задача достигается тем, что в устройстве очистки воды в походных условиях, включающем корпус и фильтрующий модуль, корпус открыт сверху, имеет жесткие верхнюю кромку и дно, и боковые стенки из нежесткого водонепроницаемого материала, на жесткой кромке корпуса закреплена ручка в виде симметричного, относительно оси вращения, жесткого контура, например, прямоугольного, имеющего возможность вращения внутри корпуса с обеспечением в вертикальном положении контура его касательного контакта с дном корпуса, а в нижней части боковой стенки корпуса герметично установлен водопропускной элемент в виде втулки, например, резьбовой, которая герметично скреплена с фильтрующим модулем с одной стороны и с герметичной пробкой с другой стороны, при этом заборное отверстие фильтрующего модуля всегда расположено со стороны поступающей на очистку воды. Боковые стенки корпуса могут быть снабжены несколькими установленными в их нижней части водопропускными элементами, герметично скрепленными с фильтрующими модулями с одной стороны и герметичными пробками с другой стороны, при этом заборное отверстие фильтрующих модулей всегда расположено со стороны поступающей на очистку воды. Ручка, в виде жесткого контура, может быть выполнена круглой, овальной или многоугольной. Дно корпуса может быть снабжено фиксатором вертикального положения жесткого контура ручки. Устройство может быть снабжено скрепами, например, в виде скоб, для удержания боковых стенок корпуса в сжатом (походном) положении.
Устройство имеет следующие отличия от прототипа:
- корпус открыт сверху, имеет жесткие верхнюю кромку и дно, боковые стенки из нежесткого водонепроницаемого материала;
- на жесткой кромке корпуса закреплена ручка в виде симметричного, относительно оси вращения, жесткого контура, например, прямоугольного, имеющего возможность вращения внутри корпуса с обеспечением в вертикальном положении контура его касательного контакта с дном корпуса;
- в нижней части боковой стенки корпуса герметично установлен водопропускной элемент в виде втулки, например, резьбовой, которая герметично скреплена с фильтрующим модулем с одной стороны и с герметичной пробкой с другой стороны, при этом заборное отверстие фильтрующего модуля всегда расположено со стороны поступающей на очистку воды;
- боковые стенки корпуса могут быть снабжены несколькими установленными в их нижней части водопропускными элементами, герметично скрепленными с фильтрующими модулями с одной стороны и герметичными пробками с другой стороны, при этом заборное отверстие фильтрующих модулей всегда расположено со стороны поступающей на очистку воды;
- ручка, в виде жесткого контура, может быть выполнена круглой, овальной или многоугольной;
- дно корпуса может быть снабжено фиксатором вертикального положения жесткого контура ручки;
- устройство может быть снабжено скрепами, например, в виде скоб, для удержания боковых стенок корпуса в сжатом (походном) положении.
Это позволит упростить конструкцию устройства, расширить его технологические и эксплуатационные возможности, уменьшить вес и габариты, снизить его себестоимость.
Сопоставительный анализ заявляемого устройства и прототипа выявляет наличие отличительных признаков у заявляемого устройства по сравнению с наиболее близким аналогом, что позволяет сделать вывод о соответствии предлагаемого технического решения критерию «новизна».
В просмотренном нами патентно-информационном фонде не обнаружено технических решений с указанными отличиями, а также технических решений с указанной совокупностью отличительных признаков.
Предлагаемое техническое решение применимо и будет использовано при создании устройств очистки воды в походных условиях.
Сущность изобретения поясняется чертежами, на которых изображено:
На фиг. 1 - схема устройства, поперечный разрез, вид спереди.
На фиг. 2 - сечение А-А - на фиг. 1.
На фиг. 3 - сечение Б-Б на фиг. 1.
На фиг. 4 - устройство в походном (собранном) положении.
На фиг. 5 - устройство в позиции для фильтрации с гравитационной подачей.
Устройство (фиг. 1) включает открытый сверху корпус с жесткой верхней кромкой 1, жестким дном 2 и боковыми стенками 3, выполненными из нежесткого водонепроницаемого материала (например, брезента, полиэтилена, прорезиненной ткани), ручку 4 в виде симметричного относительно оси вращения 5 (фиг. 2) жесткого контура, герметично установленный водопропускной элемент в виде, например, резьбовой втулки 6 (фиг. 3), расположенный в нижней части боковой стенки 3 и герметично скрепленный с фильтрующим модулем 7, заборное отверстие которого расположено со стороны поступающей на очистку воды 8, и пробкой 9. Устройство может включать фиксатор 10 (фиг. 1) для ручки 4 и скрепы 11 (фиг. 4).
Устройство работает следующим образом.
Удалив скрепы 11 (если они входят в комплектацию устройства), поворачивают горизонтально расположенную ручку 4 и устанавливают ее в вертикальное положение. При повороте ручки 4 наиболее удаленная от оси вращения 5 часть или точка жесткого контура ручки 4 скользит по жесткому дну 2 корпуса и расправляет, натягивает нежесткие боковые стенки 3 между жесткими верхней кромкой 1 и дном 2 корпуса устройства. Таким образом, в результате поворота ручки 4, корпус принимает форму емкости, открытой сверху, то есть его форму в рабочем положении. Вертикальное положение ручки 4 может быть удержано фиксатором 10 в виде, например, двух параллельных прутков, жестко скрепленных с жестким дном 2 сформированной емкости.
Удалив с водопропускного элемента в виде втулки 6 пробку 9, емкость погружают в очищаемую воду 8 до нижней границы жесткой верхней кромки 1, надавливая на верхнюю часть жесткого контура ручки 4. Тогда, за счет разности давления снаружи и внутри емкости, через фильтрующий модуль 7 в емкость поступает очищенная вода (на фиг. 1 и фиг. 2 условно не показана). При достаточном заполнении очищенной водой корпус за верхнюю часть контура ручки 4 вынимают из очищаемой воды и устанавливают на втулку 6 пробку 9. В результате работы устройства получают очищенную воду, объем которой зависит от объема корпуса устройства.
Для приведения устройства в походное положение ручку 4 устанавливают горизонтально, корпус сжимают вертикальным усилием, деформируя нежесткие боковые стенки, и фиксируют в этом положении, например, скрепами 11 (фиг. 4).
Дополнительно устройство может быть использовано и в случае очищения воды способом гравитационной подачи. Тогда устройство работает следующим образом (фиг. 5).
Устройство приводят в рабочее положение последовательностью действий, описанных выше. Затем с втулки 6 водопропускного элемента снимают фильтрующий модуль 7 и пробку 9. Устанавливают фильтрующий модуль 7 на втулку 6 водопропускного элемента так, что бы заборное отверстие фильтрующего модуля было направлено внутрь емкости устройства. Заливают, используя кружку, банку, через открытый сверху корпус неочищенную воду 8, которая за счет гравитации протекает через фильтрующий модуль 7 водопропускного элемента. Очищенная вода может быть собрана в любую дополнительную емкость (на фиг. 5 условно не показана).
Способ гравитационной подачи может быть использован в случае недостаточной глубины водоема с неочищенной водой (например, водоем в виде лужи), когда нельзя погрузить корпус устройства до уровня, обеспечивающего достаточный перепад давления снаружи и внутри корпуса устройства. Таким образом, заявляемое устройство позволяет очищать воду, извлеченную как из глубокого, так и из мелкого водоема.
Производительность устройства можно повысить, снабдив его несколькими водопропускными элементами с фильтрующими модулями 7, одновременно действующими при осуществлении процесса очистки воды. При этом фильтрующий модуль может быть сменным и рассчитанным на фильтрацию 20-50 литров воды, что в большинстве случаев удовлетворительно для походных условий. Тогда фильтрующий модуль будет небольших размеров, легким и дешевым, в отличие от фильтрующих модулей прототипа, стоимость которых превышает в настоящее время 15 тысяч рублей.
Возможность выполнения ручки устройства в виде контура круглой, овальной или многоугольной формы позволяет выбрать оптимальную форму корпуса для конкретных походных условий.
Заявляемое устройство может быть использовано и как походная емкость. В нем можно хранить воду для хозяйственных нужд, использовать как тару для сбора грибов или ягод. Устройство, собранное в походное положение, является портативным. Устройство является очень простым и удобным при транспортировке и эксплуатации.