Устройство для регенерации бытовых фильтр-картриджей питьевой воды
DEVICE FOR REGENERATION OF HOUSEHOLD FILTER-CARTRIDGES OF DRINKING WATER

Настоящее техническое решение относится к оборудованию для регенерации фильтров и может быть применено, в частности, для восстановления неразборных сменных бытовых фильтр-картриджей очистки воды.
Из предшествующего уровня техники известны многочисленные технические решения для регенерации фильтров с применением ультразвука [1], обратной промывкой восходящим потоком жидкости, пульсирующей промывкой [2] и ряда других способов, что отражает потребность в устройствах такого рода, отвечающих различным техническим условиям применения. Однако недостатками всех вышеупомянутых устройств и методов является возможность их использования для разборных фильтров с извлечением фильтрующего материала и его последующей регенерации либо с погружением фильтра целиком в ультразвуковую ванну и использованием отдельных прокачивающих моющую жидкость устройств [1].
Известны устройства для медицинского применения в хирургии [3, 4], использующие кавитационные эффекты в полостях организма.
Известен способ и устройство ультразвуковой очистки глубоких глухих отверстий от технологических загрязнений [5].
Задачей, на решение которой направлено заявляемое техническое решение, является регенерация сорбента в неразборных картриджах бытовых фильтров очистки воды, в том числе питьевой, например типа «АкваТоп», «Барьер», «Аквафор» и других, включающая обратную промывку потоком воды с пузырьками воздуха в ультразвуковом устройстве, обеспечивающем быструю десорбцию загрязнений с сорбента внутри регенерируемого картриджа.
Предлагаемое устройство иллюстрируется схемой (фиг. 1) и состоит из:
1 - преобразователя ультразвукового генератора;
2 - волноводно-излучающей системы;
3 - патрубка с краном для подачи и регулирования потока моющей жидкости и воздуха;
4 - патрубка с краном для подачи и регулирования потока промывочной воды;
5 - ультразвукового стакана;
6 - устройства фиксации фильтра в ультразвуковом стакане;
7 - корпуса фильтр-картриджа, содержащего:
8' - нижнюю сетку, ограничивающую объем картриджа с сорбентом;
8'' - верхнюю сетку, ограничивающую объем картриджа с сорбентом;
9 - слой фильтрующей ткани;
10 - сорбент;
11 - щели для слива промывной воды;
12 - патрубка с краном для слива использованной промывочной воды.
Данная задача решается за счет того, что заявленное устройство (Фиг. 1) для регенерации неразборных картриджей бытовых фильтров очистки воды содержит источник ультразвука, на преобразователь (1) которого крепится (навинчивается) волноводно-излучающая система с внутренним каналом (2) для подачи промывочной жидкости и воздуха через патрубок с регулирующим скорость потока краном (3) и промывочной воды (4), причем волноводно-излучающая система (2) включает ультразвуковой стакан (5), дно и стенки которого излучают ультразвуковые волны, фиксирующее устройство, например пружину (6), фиксирующую картридж фильтра (7) ко дну ультразвукового стакана, в центре которого из канала волноводно-излучающей системы (2) подается промывочная жидкость, проходящая через нижнюю сетку (8'), ограничивающую снизу объем с сорбентом внутри картриджа, слой фильтрующей ткани (9), сорбент (10), верхнюю сетку (8''), ограничивающую сверху объем с сорбентом, и, унося загрязнения, изливается через имеющиеся в картридже отверстия (11) в полость между внешней поверхностью фильтр-картриджа (7) и внутренней поверхностью ультразвукового стакана (5), после чего сбрасывается в слив через выходной патрубок с краном (12).
Технический результат состоит в том, что предлагаемое устройство может использоваться как в бытовых домашних условиях, так и в условиях сервисной службы для регенерации фильтров питьевой воды с целью их повторного (многократного) использования.
Принцип работы заявленного устройства основан на известном эффекте снижения диффузионных ограничений в жидкости, подвергаемой действию ультразвука, ускорению процессов сорбции-десорбции, флотации частиц сорбента пузырьками воздуха, интенсивной очистки поверхностей за счет кавитационных эффектов [6, 7].
Реализация процесса регенерации фильтров питьевой воды на предлагаемом устройстве осуществляется в результате следующей последовательности действий:
- помещение фильтр-картриджа (7) в ультразвуковой стакан (5);
- фиксация фильтр-картриджа (7) на дне ультразвукового стакана (5) фиксирующим устройством (6);
- подача моющего раствора, например воды, раствора перекиси водорода, и др. а также пузырьков воздуха через патрубок (3);
- включение, после заполнения фильтр-картриджа и объема между стенками ультразвукового стакана (5) и фильтр-картриджа (7), ультразвука с частотой, например 22 кГц, или другой, разрешенной Международной электротехнической комиссией;
- регулировка краном патрубка (12) режима стекания использованной промывочной воды, обеспечивающей постоянное присутствие жидкости между стенками ультразвукового стакана (5) и фильтр-картриджа (7), обеспечивающей передачу ультразвукового воздействия от стенок ультразвукового стакана на сорбент в фильр-картридже через его стенку;
- промывка фильтр-картриджа (7) промывочной жидкостью в течение ~5 минут;
- отключение ультразвука;
- слив промывочной жидкости;
- заполнение системы чистой водой;
- включение ультразвука;
- промывка фильтр-картриджа (7) чистой водой в течение ~1 минуты;
- отключение ультразвука;
- слив чистой воды;
- отправка регенерированного фильтр-картриджа в эксплуатацию. Заложенный принцип и техническая реализация изобретения по сравнению с аналогами обеспечивает:
- регенерацию фильтр-картриджей для очистки питьевой воды;
стерилизацию фильтрующего материала сочетанным действием ультразвука и хлорированной водопроводной водой;
- возможность повторного (многократного) его использования;
- снижение расходов на утилизацию фильтр-картриджей за счет уменьшения количества их потребления;
- снижение давления на окружающую среду за счет уменьшения неразборных фильтр-картриджей из стойкой к влиянию окружающей среды пластмассы на свалках мусора.
Устройство работает следующим образом:
Промывочная жидкость или чистая вода с пузырьками воздуха поступают в картридж-фильтр через дно ультразвукового стакана, представляющего собой источник ультразвука, обеспечивающего десорбцию загрязнений с сорбента, взвешенного в жидкости за счет воздействия потока жидкости и пузырьков вводимого в нее воздуха. Жидкость изливается из отверстий в фильтр-картидже, унося с собой загрязнения и постоянно заполняя пространство между фильтр-картриджем и стенкой ультразвукового стакана, излучающего ультразвук наряду с дном стакана, обеспечивая акустический контакт. Промывку ведут до исчезновения мути в промывочной жидкости. Если в качестве промывочной жидкости используется водный раствор перекиси водорода, хлора или растворов других веществ, то после регенерации фильр-картриджа его дополнительно промывают чистой водой, заменяя ею моющий раствор в том же заявляемом нами устройстве.
Таким образом, совокупность отличительных признаков описываемого технического решения обеспечивает достижение указанного результата.
Заявленное устройство (изобретение) позволяет увеличить длительность и повысить эффективность использования бытовых фильтров для очистки питьевой воды, снизить экологическую безопасность при утилизации использованных фильтров за счет уменьшения их количества, выбрасываемого на свалки.
В результате проведенного анализа уровня техники регенерации фильтр-картриджей, источник, характеризующийся признаками, тождественными всем существенным признакам заявленного устройства, не обнаружен.
Дополнительный поиск известных решений показал, что заявленное техническое решение не вытекает для специалиста явным образом из известного уровня техники, поскольку предложенное устройство обладает комплексом свойств, обеспечивающих регенерацию сорбента внутри бытового неразборного фильтр-картриджа для очистки воды. Следовательно, заявленное изобретение соответствует условию "изобретательский уровень".
Нет препятствий для реализации технического решения с получением вышеуказанного технического результата.
Предлагаемое техническое решение создает необходимое разнообразие возможностей, обеспечивающее оптимальный выбор средств для решения конкретных бытовых и экологических проблем
Список использованной литературы
1. Павленко О.Г. Устройство для ультразвуковой очистки авиационных и танковых фильтров. Патент №49740, 2005. WO 2012165996 А1, 2011.
2. Дороговцев В.А., Локтионов Е.Ф., Виктов Г.В. Способ обратной промывки фильтра в водоочистителе. SU 715105, 1980.
3. D. Wuchinich. Ultrasonic surgical aspiration: instrumentation, clinical experience and safety. Journal of the American Society of Plastic and Reconstructive Surgeons, 1998, 102, 3.
4. Аппарат кавитационный ультразвуковой хирургический АУЗХ-100-01-"ФОТЕК" с режимом аспирации жидкости, http://www.farm-invest.ru/cat/akusherstvo-i-ginekologiva/ather/apparat-ultrazvukovoj-hirurgicheskij-auzh-100-qfotekq-dlya-ambulatornoj-genikologii-i-akusherstva.
5. Ю.И. Китайгородский, В.Н. Гинин, Б.Т. Мамет. Устройство для ультразвуковой очистки глубоких глухих отверстий АС 250557, 1967.
6. Акопян В.Б., Ершов Ю.А. Основы взаимодействия ультразвука с биологическими объектами. Москва, РГТУ им. Н.Э. Баумана, 2006, 223 С.
7. Саруханов Р.Г., Пучков В.В., Шибуня B.C., Луков А.Н., Макаров Н.П. Способ очистки воды. Патент РФ №2165891, 2011 г.