ФИЛЬТР ДЛЯ ХОЛОДНОЙ И ГОРЯЧЕЙ ВОДЫ
FILTER FOR COLD AND HOT WATER

Предлагаемое изобретение относится к устройствам для очистки воды, в том числе и горячей, путем фильтрования и к конструкциям корпусов данных устройств и может быть использовано для очистки воды, поступающей из централизованного источника водоснабжения, а также для создания мобильных мини водоканалов и получения питьевой воды из открытых источников (озеро, река, скважина) в населенных пунктах, где нет возможности протянуть водопровод, например, на военных сборах, молодежных форумах и в случаях катастроф.
Значительная часть известных устройств для фильтрации жидкостей, в том числе и воды, основана на принципе пропускания очищаемой воды через фильтрующую поверхность с образованием на ней осадка загрязнений. Забивка пор грязью создает основное сопротивление фильтрации, которое приводит к снижению производительности фильтров и качеству получаемой воды.
Проблема очистки воды связана со все возрастающей техногенной нагрузкой на природу, с загрязнением водоемов промышленными стоками.
Во всем мире для очистки воды используют активированный уголь (АУ). Как показывает практика, АУ имеет низкую эффективность сорбции ряда органических примесей, например, как гуминовые кислоты. Фильтры на АУ пробиваются горячей водой, практически сразу. По ряду показателей АУ имеет низкий ресурс очистки воды. Другие известные сорбенты (ионообменные смолы, цеолиты и др.) работают по удалению органических примесей еще хуже.
В настоящее время во всем мире для очистки воды от примесей применяются фильтры коаксиальной конструкции. При этой конструкции грязная вода через внешнюю обечайку картриджа проходит через утрамбованный слой сорбента и выходит через внутреннюю пористую трубку.
Примерами таких конструкций служат:
«Фильтр для очистки воды в транспортных средствах» (Патент РФ №2434664, МПК B01D 29/11, опубл. 27.11.2011, Бюл. №18);
«Фильтр для очистки питьевой воды от химических и механических загрязнений» (Патент РФ №2486136, МПК C02F 1/00, опубл. 27.06.2013, Бюл. №18);
«Устройство для очистки воды» (Патент РФ №2183983, МПК C02F 1/15, опубл 20.09.2002, Бюл. №26), в которых фильтр содержит корпус с крышкой и днищем, входной и выходной патрубки и закрепленный внутри корпуса коаксиально с ним элемент (фильтрующий материал) для очистки воды.
Недостатком известных конструкций является снижение производительности вследствие забивки пор на поверхности фильтрующего материала (сорбента).
Наиболее близким по техническому решению к предлагаемому изобретению является «Фильтр для горячей воды» (Патент РФ №2424983, МПК C02F 1/18, опубл. 27.07.2011, Бюл. №21) Возможность создания конструкции фильтра для горячей воды решена следующим образом: в фильтре, содержащем фильтрующий элемент, установленный в герметичном корпусе, снабженном входным и выходным патрубками, корпус выполнен разъемным и состоящим из нижнего цилиндрического стакана и верхней крышки, соединяемых герметичным разъемом, на верхней крышке снаружи установлены упомянутые патрубки, а внутри - держатель фильтрующего элемента, выполненный в виде тяг, закрепленных в крышке, на свободных концах которых размещена опора для фильтрующего элемента, при этом последний выполнен в виде полого цилиндра, состоящего из цилиндрического несущего каркаса, на котором закреплен фильтрующий материал, каркас верхним торцом установлен в посадочном месте верхней крышки, а в нижнем его торце установлена пробка в полости каркаса, которым он оперт на опору держателя, при этом коэффициент линейного расширения материала каркаса больше коэффициента линейного расширения тяги держателя, герметичный разъем нижнего цилиндрического стакана и верхней крышки изготовлен в виде выполненных на сопрягаемых кромках обоих деталей встречных расширяющихся конических буртиков, охваченных сегментами с V-образным профилем, сопрягаемым с упомянутыми коническими буртиками, сегменты наружной цилиндрической поверхностью в своей средней части соединены с внутренней поверхностью разъемного ленточного хомута, снабженного замковым устройством, верхняя крышка снабжена направляющим пояском, между которым и коническим буртиком крышки размещена герметизирующая эластичная прокладка, коэффициент объемного расширения материала которой больше коэффициента объемного расширения окружающего ее материала.
Недостатком заявляемой конструкции является фильтрующий элемент, который выполнен в виде полого цилиндра, состоящего из цилиндрического несущего каркаса, на котором закреплен фильтрующий материал, но при этом не указан конкретно вид и свойства фильтрующего материала.
Основной задачей предлагаемого изобретения является создание конструкции фильтра для холодной и горячей воды с повышенными эксплуатационными характеристиками.
Техническим результатом является очистка воды с повышенной производительностью оборудования как для холодной, так и горячей воды.
Технический результат достигается тем, что в фильтр для очистки воды содержит фильтрующий элемент, установленный в герметичном корпусе с входным и выходным патрубками. Корпус выполнен разъемным и состоит из нижнего цилиндрического стакана и верхней крышки. На внутренней поверхности крышки установлен фильтрующий элемент в виде картриджа. Последний выполнен в виде полого цилиндра, состоящего из перфорированной сетки, на котором закреплен фильтрующий материал из пористого полипропилена, В качестве заполняющего фильтр материала использован графеновый сорбент, который расположен в корпусе неравномерно, чем ближе к поверхности выходного патрубка, тем плотность его засыпки выше. Технический результат: высокое качество очистки как холодной, так и горячей воды при ликвидации сквозных каналов за счет самозалечивания слоя фильтрующего материала из графенового сорбента.
Предлагаемая конструкция фильтра позволяет достичь технического результата за счет устранения пристеночного протекания воды через фильтрующий материал и ликвидации сквозных каналов за счет самозалечивания слоя фильтрующего материала.
Сущность изобретения поясняется на чертеже, где на:
Фиг. 1 - представлена конструкция предлагаемого фильтра;
Фиг. 2 - представлена конструкция дистрибьютера
Фиг. 3 - представлена конструкция картриджа
Фильтр (Фиг. 1) для очистки воды состоит из корпуса 1, внутри которого расположены входной патрубок 2 с дистрибьютором 3 (Фиг. 2), слой фильтрующего материала 4, фланец 5 закреплен в верхней части корпуса 1, картридж 6 (Фиг. 3) из перфррированной сетки с пористым материалом для удержания заполняющего фильтр материала (сорбента) и крепится под фланцем. На фланце 5 соосно закреплен выходной патрубок 7.
При этом, фильтрующий материал из графенового сорбента 4 распределен в корпусе 1 неравномерно, чем ближе к поверхности картриджа, тем плотность засыпки выше. В качестве пористого материала для картриджа использован, например, пористый полипропилен, а перфорированная сетка может быть выполнена, например, из нержавеющей стали.
Устройство работает следующим образом:
Вода из сети или от насоса поступает в корпус фильтра 1 через входной патрубок 2, распределяется через дистрибьютор 3, проходит через слой фильтрующего материала 4, отражается от верхнего фланца 5 и через стенки картриджа из перфорированной сетки и пористого материала попадает в его внутреннюю полость и выливается через выходной патрубок 7.
Крупные примеси в воде удерживаются слабо уплотненным фильтрующим материалом, а мелкие - сильно уплотненным. Примеси крупнее 100 нм, которые представляют собой коллоидные примеси и бактерии не смогут проскочить через плотно упакованный фильтрующий материал. В случае образования в нем канала в него устремляется вода, идя по линии наименьшего сопротивления. Она захватывает свободные плавающие частицы фильтрующего материала, которые устремляются в эти отверстия и заполняют каналы, т.е. происходит эффект самовосстановления слоя.
Заявителем изготовлены и смонтированы фильтры на основе графенового сорбента, (получаемого по патенту РФ №2377177 РФ, МКИ С01В 31/04, опубл. 27.12.2009, Бюлл. №10) при заливке горячей водой ледяного покрытия стадиона в Ледовом Дворце С. Петербурга. Традиционно чистят холодную воду, а затем ее нагревают, как это было на объекте заливки покрытия катка до внедрения заявляемого фильтра. Для нагревания требуемого количества холодной воды для целей заливки катка требуется 45 КВт электроэнергии, на что энергосистема Дворца не была рассчитана. Плата за дополнительную электроэнергию составила свыше 3 млн. руб. в год. Расходы для очистки только холодной воды на основе активированного угля составляет более 1 млн. руб. в год, а также 3 млн. руб. на нагрев этой воды. Для сравнения эксплуатационные расходы после установки заявляемых фильтров для фильтрования горячей воды составили всего 700000 руб. в год.