Картридж для очистки жидкости

Полезная модель относится к устройствам для очистки жидкости путем фильтрования с использованием процесса сорбции и может быть использована в системах подготовки технологической воды для различных производств, для бытовых нужд, а также в полевых условиях.
Известен патронный фильтровальный элемент [Пат. RU 60874, МПК B01D 27/06, 10.02.2007]. Предлагается два варианта патронного фильтровального элемента, первый вариант патронного фильтровального элемента содержит перфорированную трубку и сформированный вокруг нее слоистый фильтрующий материал, соединенные торцевыми деталями, фильтрующий материал, сформированный вокруг перфорированной трубки в виде цилиндрического рулона, выполнен в виде «сэндвича», нижний и верхний слои которого являются синтетическим нетканым материалом, свободно пропускающим воду, между которыми расположен внутренний слой сорбционного материала на основе волокнистого листового материала органического или неорганического происхождения, предназначенного для тонкой очистки воды и очистки воды от микроорганизмов, при этом внутренний слой выполнен в виде гладкой ленты, сформированной из множества слоев сорбционного материала. Второй вариант патронного фильтровального элемента содержит перфорированную трубку и сформированный вокруг нее слоистый фильтрующий материал, соединенные торцевыми деталями, фильтрующий материал, сформированный вокруг перфорированной трубки в виде цилиндрического рулона, выполнен в виде «сэндвича», нижний и верхний слои которого являются синтетическим нетканым материалом, свободно пропускающим воду, между которыми расположен внутренний слой сорбционного материала на основе волокнистого листового материала органического или неорганического происхождения, модифицированного наноразмерными частицами гидрата оксида алюминия, предназначенного для тонкой очистки воды и очистки воды от микроорганизмов, при этом внутренний слой выполнен в виде гофрированной ленты, сформированной из множества слоев сорбционного материала.
Данный патронный элемент эффективен для очистки от микроорганизмов, но не позволяет в достаточной степени очищать жидкости от тяжелых металлов.
Известен картридж для очистки жидкости, содержащий перфорированный каркас, сформированный вокруг него в несколько слоев сорбционно-фильтрующий материал, включающий, по меньшей мере, два слоя защитного материала и размещенный между ними многослойный сорбционный материал, поддерживающий элемент, надетый поверх сорбционно-фильтрующего материала и стакан с загрузкой из сорбента тяжелых металлов, установленный внутри и на одной оси с перфорированным каркасом, соединенные торцевыми деталями [Пат. RU 87365, МПК B01D 27/04, B01D 27/08, В82В 1/00, 10.10.2009].
Недостатком данного устройства является подверженность забиванию пор сорбционного материала механическими примесями, что приводит к быстрому снижению эффективности работы картриджа.
Известен картридж для очистки жидкости, содержащий соосно установленные стакан с загрузкой из сорбента тяжелых металлов, перфорированный каркас, сорбционно-фильтрующий материал, включающий, по меньшей мере, два слоя защитного материала, выполненные в виде эластичного трубчатого трикотажа переплетением трубчатая гладь из одновременно провязанных угольной и эластомерной нитей и размещенный между ними многослойный сорбционный материал, и поддерживающий элемент, соединенные торцевыми деталями [Пат. RU 155031, МПК B01D 27/02, 20.09.2015].
Недостатком данного устройства является его малая эффективность при очистке от органических соединений и нефтепродуктов.
Наиболее близким по технической сущности и результату к предлагаемому устройству является картридж для очистки жидкости, содержащий соосно установленные стакан с загрузкой из сорбента тяжелых металлов, перфорированный каркас, сорбционно-фильтрующий материал, включающий, по меньшей мере, два слоя защитного материала и размещенный между ними многослойный сорбционный материал, и поддерживающий элемент, выполненный из эластичного трубчатого трикотажа комбинированным переплетением ластика 1+1 из одновременно провязанных нерастяжимой и эластомерной нитей, в котором протяжки соседних петель из нерастяжимой нити расположены между петельными столбиками лицевой и изнаночной сторон, и глади, провязанной на лицевой стороне ластика в 10 петельных рядах из нерастяжимых нитей, соединенные торцевыми деталями [Пат. RU 171495, МПК B01D 27/02, 02.06.2017].
Недостатками данных устройств являются их малая эффективность при очистке от органических соединений и нефтепродуктов, а также низкое механическое сопротивление поддерживающего элемента сильным напорам очищаемой воды.
Задачей заявляемого технического решения является разработка картриджа устойчивого к сильным потокам жидкостей с возможностью дополнительной очистки от органических соединений и нефтепродуктов.
Технический результат: повышение степени очистки жидкости.
Технический результат достигается тем, что картридж для очистки жидкости, содержит соединенные торцевыми деталями соосно установленные стакан с загрузкой из сорбента тяжелых металлов, перфорированный каркас, сорбционно-фильтрующий материал, включающий два слоя защитного материала и размещенный между ними многослойный сорбционный материал, и поддерживающий элемент, выполненный из эластичного трубчатого трикотажа комбинированным переплетением ластика 1+1 из одновременно провязанных нерастяжимой и эластомерной нитей, в котором протяжки соседних петель из нерастяжимой нити расположены между петельными столбиками лицевой и изнаночной сторон, и глади, провязанной на лицевой стороне ластика в 10 петельных рядах из нерастяжимых нитей, при этом на изнаночной стороне эластичного трубчатого трикотажа выполнено пористое резиновое покрытие.
Выполнение поддерживающего элемента из эластичного трубчатого трикотажа комбинированным переплетением ластика 1+1 из одновременно провязанных нерастяжимой и эластомерной нитей, в котором протяжки соседних петель из нерастяжимой нити расположены между петельными столбиками лицевой и изнаночной сторон обеспечивает более эффективное улавливание механических примесей за счет более плотной петельной структуры двухслойного переплетения, а наличие глади, провязанной на лицевой стороне ластика в 10 петельных рядах из нерастяжимых нитей обеспечивает эффективное улавливание механических примесей, защищая тем самым внутренние слои (ластик) от забивки пор, выполняя функции предфильтра, а также позволяет производить регенерацию поддерживающего элемента. При этом выполнение на изнаночной стороне эластичного трубчатого трикотажа поддерживающего элемента пористого резинового покрытия, кроме очистки жидкости за счет предельно плотной петельной структуры трикотажа, обеспечивает дополнительную очистку за счет удерживания мелких механических частиц и углеводородных соединений, находящихся в воде. Кроме этого пористое резиновое покрытие обеспечивает собственную жесткость конструкции поддерживающего элемента и картриджа в целом, выполняя функции жесткого поддерживающего элемента, обеспечивающего более эффективное сопротивление конструкции картриджа потоку жидкости.
За счет этого происходит повышение производительности процесса фильтрования и повышение степени очистки жидкости.
На фиг. 1 представлена схема картриджа для очистки жидкости, на фиг. 2 представлена структура поддерживающего элемента в виде графической записи комбинированного переплетения ластика 1+1 и глади и нанесенного пористого резинового покрытия.
Картридж для очистки жидкости содержит перфорированный каркас 1, выполненный из полиэтилена, полиамида, полипропилена или других термопластов пищевых марок, на котором сформирован многослойный фильтрующий материал в виде цилиндрического рулона из двух слоев сорбционно-фильтрующего материала 2 предварительно изготовленного в виде «сэндвича», с внутренним сорбционным слоем 3, размещенным между двумя защитными слоями 4, выполненными из синтетического нетканого материала (полиэтилена, полиамида, или полипропилена).
Внутри перфорированного каркаса 1 на одной оси с ним размещен стакан 5 с загрузкой из сорбента тяжелых металлов 6. Сверху загрузки 6 установлен удерживающий перфорированный элемент из полимерного материала 7.
На сорбционно-фильтрующий материал 2 с внутренним сорбционным слоем 3 и защитными слоями 4 надет поддерживающий элемент, состоящий из эластичного трубчатого трикотажа 8 и пористого резинового покрытия 9 выполненного на изнаночной стороне эластичного трубчатого трикотажа 8. Эластичный трубчатый трикотаж 8 поддерживающего элемента выполнен комбинированным переплетением ластика 1+1 из одновременно провязанных нерастяжимой 10 и эластомерной 11 нитей, в котором протяжки 12 соседних петель из нерастяжимой нити 10 расположены между петельными столбиками лицевой 13 и изнаночной 14 сторон, и глади, провязанной на лицевой стороне 13 ластика в 10 петельных рядах из нерастяжимых нитей 15.
Торцевые детали 16, расположенные на концах картриджа, механически связанные с перфорированным каркасом 1, не позволяют смещаться вдоль перфорированного каркаса 1 сорбционно-фильтрующему материалу 2 и служат для присоединения картриджа к фильтродержателю.
Эластичный трубчатый трикотаж вяжется на чулочном автомате 14 класса. Переплетение ластик провязывается при максимальном расстоянии между игольницами, что обеспечивает образование увеличенных петельных протяжек 12 и 17 из нерастяжимой 10 и эластомерной 11 нитей. Затем выключаются иглы верхнего цилиндра, удерживая петли изнаночной 14 стороны ластика. На нижнем цилиндре провязывается переплетение гладь, обеспечивая образование складок 18 из нерастяжимой нити 15. От каждой лицевой петли ластика начинается первый ряд глади и на ней же завершается провязывание глади, провязыванием последней десятой петли. Таким образом, на лицевой поверхности трубчатого трикотажа переплетением ластик, в каждом его ряду, образуются поперечные трубки из переплетения гладь, которые образуют складки 18.
При окончании вязания глади на лицевых петлях 13 ластика, включаются в работу иглы верхнего цилиндра, провязывая петли ластика. После сбрасывания провязанных петель ластика с игольницы (окончание вязания петельного ряда) происходит сокращение протяжек 17 из эластомерной нити 11 между игольницами, что обеспечивает образование дополнительных столбиков из протяжек 12, образованных из нерастяжимой нити 10. Таким образом, происходит уплотнение петельной структуры по ширине переплетения. Цикл повторяется в каждом петельном ряду.
При этом по окончании вязания образуется цилиндрическое трикотажное изделие, содержащее на наружной поверхности складки 18 переплетением гладь.
На изнаночную сторону полученного эластичного трубчатого трикотажа 8 методом двухфазной пульверизации с последующей термообработкой наносят резиновую смесь, из которой формируется пористое резиновое покрытие 9, в совокупности с эластичным трубчатым трикотажем образующее резинотекстильный материал.
Картридж для очистки жидкости работает следующим образом: картридж монтируется в посадочном гнезде фильтродержателя. Фильтруемая жидкость, подаваемая в корпус фильтродержателя, проходит через поддерживающий элемент из эластичного трубчатого трикотажа 8 с пористым резиновым покрытием 9. При этом особенности переплетения эластичного трубчатого трикотажа 8 совместно с пористым резиновым покрытием 9 обеспечивают более эффективное улавливание механических примесей и углеводородных соединений, находящихся в воде. Кроме этого пористое резиновое покрытие увеличивает собственную жесткость конструкции поддерживающего элемента и картриджа в целом. Это обеспечивает более эффективную работу картриджа в целом. Далее очищаемая жидкость проходит через сорбционно-фильтрующий материал 2, где во внутреннем сорбционном слое 3 происходит электрокинетическое удержание отрицательно заряженных частиц -бактерий и вирусов, далее через перфорированный каркас 1 очищаемая жидкость поступает в пространство между каркасом 1 и стаканом 5. Через отверстия в нижней части стакана 5 жидкость проходит внутри стакана 5 снизу вверх через загрузку из сорбента тяжелых металлов 6, далее через выход фильтродержателя попадает к потребителю.
Пример изготовления картриджа для очистки жидкости.
В стакан 5, выполненный с отверстиями в нижней части, загружают сорбент тяжелых металлов 6. В качестве сорбента тяжелых металов могут быть использованы, например: модифицированный наноразмерными частицами оксидов железа моногидрат оксида алюминия - для очистки от железа, мышьяка, кадмия, свинца и марганца; смесь измельченного цеолита, гидроксида железа и нанофазного бемита - для очистки от мышьяка, хрома, кадмия, меди и свинца, модифицированные гуминовые кислоты - для очистки от железа, хрома, марганца, кобальта, цинка, титана, никеля и меди, сорбенты на основе гидроксидов магния, железа и алюминия - для очистки от меди, кадмия, цинка и свинца.
Поверх сорбента тяжелых металлов 6 устанавливают удерживающий перфорированный элемент из полимерного материала 7. Стакан 5 с загрузкой из сорбента тяжелых металлов 6 размещают внутри перфорированного каркаса 1, соосно с ним, с образованием зазора между их цилиндрическими поверхностями. Перфорированный каркас 1 может быть выполнен из полиэтилена, полиамида, полипропилена или других термопластов пищевых марок. Отдельно готовят сорбционно-фильтрующий материал 2, выполненный в виде «сэндвича», с внутренним сорбционным слоем 3, размещенным между двумя слоями защитного материала 4.
Сорбционный слой 3 может быть изготовлен из сорбционного материала на основе модифицированного частицами гидрата окиси алюминия нетканого полимерного волокнистого материала с диаметром волокон 1-3 мкм или на основе фильтра Петрянова марки-15-2,0, представляющего собой равномерный слой ультратонких волокон со средним диаметром 1,5 мкм, нанесенным на марлю. Защитный материал 4 выполнен из синтетического нетканого материала (полиэтилена, полиамида, или полипропилена). Из изготовленного таким образом сорбционно-фильтрующего материала 2 посредством его наматывания в два слоя формируют многослойный фильтрующий материал в виде цилиндрического рулона.
На сорбционно-фильтрующий материал 2 с внутренним сорбционным слоем 3 и слоями защитного материала 4 (то есть на сформированный в виде цилиндрического рулона многослойный фильтрующий материал) надевают поддерживающий элемент из эластичного трубчатого трикотажа 8, выполненного в виде комбинированного переплетения ластика 1+1 из одновременно провязанных нерастяжимой 10 и эластомерной 11 нитей, и глади, провязанной на лицевой стороне 13 ластика в 10 петельных рядах из нерастяжимых нитей 15, и пористого резинового покрытия 9 выполненного на изнаночной стороне эластичного трубчатого трикотажа 8. После этого с помощью торцевых деталей 18 фиксируют все «слои» картриджа. Готовый к использованию картридж монтируется в посадочном гнезде фильтродержателя.
Таким образом, картридж для очистки жидкости, содержащий соединенные торцевыми деталями соосно установленные стакан с загрузкой из сорбента тяжелых металлов, перфорированный каркас, сорбционно-фильтрующий материал, включающий два слоя защитного материала и размещенный между ними многослойный сорбционный материал, и поддерживающий элемент, выполненный из эластичного трубчатого трикотажа комбинированным переплетением ластика 1+1 из одновременно провязанных нерастяжимой и эластомерной нитей, в котором протяжки соседних петель из нерастяжимой нити расположены между петельными столбиками лицевой и изнаночной сторон, и глади, провязанной на лицевой стороне ластика в 10 петельных рядах из нерастяжимых нитей, с выполненным на изнаночной стороне эластичного трубчатого трикотажа пористым резиновым покрытием, обеспечивает повышение степени очистки жидкости при упрощении конструкций картриджа.