КОРПУС-КОЛЛЕКТОР ДЛЯ ПЛЕНОЧНЫХ МЕМБРАННЫХ ФИЛЬТРОВ ОЧИСТКИ ЖИДКОСТЕЙ И ГАЗОВ
BODY-COLLECTOR FOR FILM MEMBRANE FILTERS FOR LIQUID AND GAS PURIFICATION

Изобретение относится к устройствам, обеспечивающим тонкую очистку воды и газов от примесей.
В качестве прототипа выбран «Бытовой фильтр для тонкой очистки воды» (Патент Российской Федерации №2145943, МПК С02F 9/00, В01D 29/56, 61/00), содержащий корпус, закрепленный крышками, имеющий шланг для отвода отфильтрованной воды и расположенные между корпусом и крышками пленочные мембраны; корпус выполнен с опорной для мембраны рифленой поверхностью.
Собственно коллектором фильтрованной воды служит пространство между неровностями поверхностных элементов корпуса в мембранных фильтрах. Пленочные мембраны в рабочем состоянии фильтров испытывают поверхностное давление и прижимаются к элементам корпуса. В подобных коллекторах для устранения этого явления применяют как вариант выполнение поверхности корпуса с линейчатыми элементами (полоски, дуги, лучи, сетка и т.д.). У прототипа корпус выполнен с опорной для мембраны рифленой поверхностью.
Недостатком прототипа (и других известных решений) является тот факт, что под воздействием поверхностного давления в месте контакта мембраны с рифленым линейчатым элементом поверхности корпуса происходит перекрытие большого количества отверстий мембраны, а это препятствует прохождению через перекрытые отверстия отфильтрованной жидкости или газа, тем самым уменьшает рабочую поверхность мембраны и его пропускную способность.
В основу изобретения поставлена задача создания такого корпуса-коллектора для пленочных мембранных фильтров очистки жидкостей и газов, который конструктивно обеспечивал бы минимальную площадь перекрытых отверстий и максимальную пропускную способность фильтра.
Поставленная задача решается тем, что конструкция корпуса - коллектора для пленочных мембранных фильтров очистки жидкостей и газов выполнена в виде плоского элемента прямоугольной или квадратной формы с игольчатым полем, расположенным с двух сторон плоского элемента корпуса, и узкой полоской по периметру с каждой из сторон для закрепления на корпусе пленочной мембраны. Форма элементов игольчатого поля представляет собой подобие пирамиды или конуса со слегка сглаженными вершинами. Кроме того, в новой конструкции корпуса-коллектора применена специальная заламинированная пленочная (например, трековая) мембрана. Ламинат мембраны выполнен из нетканного синтетического материала определенной толщины и приподнимает саму мембрану над игольчатой поверхностью корпуса-коллектора, что создает дополнительное пространство для свободного прохождения капель фильтруемой жидкости или газа и, тем самым, еще больше увеличивает производительность фильтра. Кроме того, ламинат упрочняет саму мембрану и повышает эксплуатационные свойства фильтра.
Для защиты мембраны от повреждений, которые возникают в случае продувки пользователем отводной трубки, на отводной трубке может быть установлен обратный клапан.
В рабочем состоянии корпус, как правило, закреплен крышками. С одного края игольчатого поля расположена сквозная щель с выходным отверстием, расположенным параллельно плоскости корпуса, переходящим в выходной штуцер, через который из всей этой конструкции выводятся потоки чистой жидкости или газа, к штуцеру присоединяется выходная эластичная трубка, в которой, например в случае фильтрации воды, столб воды работает в качестве насоса и создает отрицательное давление под мембраной, которое всасывает под мембрану сквозь ее поры и сквозь материал мембранной подложки очищенную жидкость или газ. Корпус может включать в свою конструкцию элементы замкового соединения как для присоединения боковых крышек, так и для присоединения аналогичных корпусов друг к другу для увеличения производительности фильтра.
Корпус может не включать в свою конструкцию элементов замкового соединения, и в этом случае корпус может использоваться без крышек или устанавливаться между крышками, замыкающимися между собой своими замками, или такой корпус может устанавливается в специальную рамку, которая имеет замковые соединения, которые позволяют удерживать внешние крышки или обеспечивают соединение корпусов с рамками между собой без ограничения в количестве.
Игольчатое поле используется в качестве опорного, поддерживающего мембрану элемента, и еще оно предназначено для сбора капель или потоков жидкости или газа, прошедших очистку путем прохождения сквозь малые отверстия пленочной мембраны (например, трековой мембраны), которая герметически присоединяется (например, приклеивается, приваривается, вжигается, вплавляется и т.п.) своими краями к узким полоскам корпуса, расположенным по периметру корпуса. Сквозная щель, примыкающая к штуцеру, предназначена для сбора и вывода из-под мембраны потоков очищенной жидкости или газа. Выходной штуцер предназначен для присоединения к корпусу выводящей внешней трубки.
Сквозная щель имеет поперечное отверстие, проходящее сквозь выходной штуцер, через который выходят суммарные потоки очищенной жидкости или газа.
В качестве подобных коллекторов обычно применяют рифленые поверхности с линейчатыми элементами (полоски, дуги, лучи, сетка и т.д.). Игольчатое поле выбрано потому, что пленочная мембрана в рабочем состоянии испытывает поверхностное давление и прижимается к элементам корпуса, в нашем случае к вершинкам иголок. В месте контакта мембраны с иголкой происходит перекрытие отверстий мембраны, что препятствует прохождению через эти перекрытые отверстия отфильтрованной жидкости или газа, тем самым уменьшая рабочую поверхность мембраны. Если элементы опорной поверхности корпуса сделать линейчатыми или другой, отличной от игольчато - подобной формы, то площадь перекрытых отверстий будет намного больше, т.к. только точка имеет минимальную площадь в сравнении с линией или элементом другой формы.
Графически устройство представлено на Фиг.1 (Корпус-коллектор. Общий вид), и Фиг.2 (Корпус-коллектор в составе фильтра. Общий вид) где обозначено:
Корпус-коллектор - 1
Игольчатые элементы - 2
Плоская полоска по периметру - 3
Мембрана - 4
Сквозная щель - 5
Штуцер - 6
Отводящая трубка - 7
Крышки - 8
Устройство работает следующим образом. Жидкость или газ через отверстия (на чертеже не показаны) в крышке 8 фильтра попадает на мембрану 4, далее через отверстия пленочной мембраны попадает в пространство под мембраной и, проходя между игольчатыми элементами 2 корпуса коллектора 1, выходит через сквозную щель 5 и штуцер 6 в присоединенную к штуцеру отводящую трубку 7.