УСТРОЙСТВО ОЧИСТКИ ЖИДКОСТИ
DEVICE FOR PURIFYING LIQUID

Изобретение относится к устройствам очистки жидкости, преимущественно воды из локальных (скважины, колодцы и т.п.) и/или муниципальных источников, для бытового и/или питьевого водоснабжения, и предназначено для использования в бытовых условиях, на дачных и садовых участках.
По принципу действия изобретение относится к устройствам очистки жидкости безнапорного типа, так как жидкость протекает через устройство самотеком под воздействием силы тяжести. Известные конструкции устройств безнапорного типа для очистки жидкости включают в себя, как правило, следующие элементы: емкость для исходной жидкости и емкость для очищенной жидкости, которые сообщаются между собой через устройство очистки жидкости. Известные из уровня техники устройства работают следующим образом: исходную жидкость помещают в емкость для исходной жидкости, откуда исходная жидкость самотеком перетекает в устройство очистки жидкости, где осуществляется процесс очистки жидкости, из устройства очистки жидкости очищенная жидкость вытекает к емкость для очищенной жидкости. Известные из уровня техники устройства очистки жидкости, как правило, состоят из корпуса и фильтрующей зоны, сформированной фильтрующей средой, состоящей из фильтрующего материала и элемента постфильтрации. В качестве фильтрующего материала в известных из уровня техники устройствах очистки жидкости, как правило, используют гранулированные или волокнистые сорбенты, например активированный уголь, ионообменную смолу, ионообменное волокно, или смесь указанных сорбентов. В качестве элемента постфильтрации в известных из уровня техники устройствах очистки жидкости могут быть использованы, например, сетчатые постфильтры или половолоконные элементы. Примером устройства очистки жидкости указанного типа является известное из уровня техники устройство очистки жидкости по патенту US 8080160, Mitsubishi Rayon Co., Ltd, (МПК B01D 63/02, B01D 41/02, B01D 61/18, B01D 61/00, опубл. 20.12.2011. Устройство по патенту US 8080160 состоит из корпуса, включающего верхнюю зону фильтрации и нижнюю зону фильтрации, разделенных сеткой из проницаемого для жидкости материала, с размещенной в них фильтрующей средой. В верхней зоне фильтрации в качестве фильтрующей среды используется фильтрующий материал, а в нижней зоне - половолоконный элемент (далее ПВ элемент). Корпус устройства очистки жидкости состоит из нижней основной части и крышки. В крышке корпуса устройства очистки жидкости выполнены отверстия для входа исходной жидкости. Нижняя основная часть корпуса снабжена отверстиями для выхода очищенной жидкости.
Устройство по патенту US 8080160 работает следующим образом.
Исходная жидкость через отверстия, выполненные в крышке, протекает сверху вниз через фильтрующий материал верхней зоны фильтрации и далее проникает в ПВ элемент нижней зоны фильтрации. Очищенная жидкость выходит через отверстия, выполненные в нижней стенке корпуса устройства очистки жидкости.
Основным недостатком указанного устройства очистки жидкости, является то, что во время фильтрации, при протекании жидкости через зоны фильтрации, из них выделяется воздух. Мельчайшие пузыри воздуха со временем агломерируют и разрастаются, что приводит к блокированию как минимум части фильтрующего материала, что снижает скорость и эффективность очистки жидкости.
Для того чтобы облегчить сбор воздуха и его выведение за пределы фильтрующего устройства, используют устройства очистки жидкости, выполненные со средством отвода воздуха. Указанное средство отвода воздуха чаще всего выполнено в виде вертикальной трубки небольшого диаметра, но достаточного для скопления объема воздуха, необходимого, чтобы преодолеть сопротивление жидкости. В верхней стенке трубки выполнено отверстие для выхода воздуха.
Из уровня техники известно устройство US 4306971 (Chemie Brita Gerate Ing., МПК B01D 23/10, опубл. 22.12.1981). Устройство для очистки жидкости состоит из корпуса, включающего зону фильтрации с размещенной в ней фильтрующей средой, и средства отвода воздуха, предназначенного для отвода воздуха из зоны фильтрации и состоящего из основания, вертикальной части и элемента для выхода воздуха, расположенного в верхней стенке вертикальной части. В основании средства отвода воздуха выполнены отверстия для входа исходной жидкости. Средство отвода воздуха одновременно служит крышкой корпуса устройства очистки жидкости. В нижней части корпуса устройства очистки жидкости выполнены отверстия для выхода очищенной жидкости.
Устройство для очистки жидкости по патенту US 4306971 работает следующим образом. Устройство для очистки жидкости располагают между емкостью для исходной жидкости и емкостью для очищенной жидкости. Емкость для исходной жидкости заполняют исходной жидкостью, при этом высота столба исходной жидкости не превышает высоту вертикальной части средства отвода воздуха. Исходная жидкость через отверстия для входа исходной жидкости, выполненные в основании средства отвода воздуха, протекает в зону фильтрации. Проходя сквозь фильтрующую среду, жидкость вытесняет воздух, находящийся в зоне фильтрации. Вытесняемый воздух поднимается по вертикальной части средства отвода воздуха и выводится из устройства через элемент выхода воздуха. Очищенная жидкость при этом выходит в емкость для очищенной жидкости через отверстия для выхода очищенной жидкости.
Устройство для очистки жидкости по патенту US 4306971 имеет ряд недостатков. Основным недостатком указанного устройства является то, что исходная жидкость поступает в зону фильтрации сверху. Поскольку в зоне фильтрации присутствует воздух, который должен подниматься наверх, происходит столкновение жидкостного и воздушного потока, что уменьшает скорость фильтрации жидкости и препятствует эффективному выведению воздуха из устройства очистки жидкости. Также конструкция средства отвода воздуха предполагает выход воздуха только в центральной части устройства для очистки жидкости. В областях фильтрующей зоны вблизи боковых стенок корпуса и основания средства отвода воздуха могут образоваться воздушные пузыри, что приведет к дополнительному снижению скорости фильтрации.
Из уровня техники известно устройство очистки жидкости по заявке на патент ЕР 2754642 Mitsubishi Rayon Co., Ltd, (МПК B01D 63/00, B01D 63/02, C02F 1/28, C02F 1/44, опубл. 16.07.2014). Указанное устройство очистки жидкости состоит из корпуса, внутри которого расположены разделенные непроницаемой перегородкой верхняя и нижняя зоны фильтрации с размещенной в них фильтрующей средой, и трубка для сбора очищаемой жидкости. Также устройство очистки жидкости по заявке на патент ЕР 2754642 содержит средство отвода воздуха, предназначенное для отвода воздуха из нижней зоны фильтрации и выполненное в виде вертикальной трубки, в верхней стенке которой размещен элемент выхода воздуха. Фильтрующая среда верхней зоны фильтрации представляет собой сорбционный материал, а фильтрующая среда нижней зоны фильтрации выполнена в виде ПВ элемента. В верхней стенке корпуса устройства для очистки жидкости выполнены отверстия для входа исходной жидкости. Трубка для сбора очищаемой жидкости расположена в центральной части верхней зоны фильтрации и соединена с нижней зоной фильтрации. Боковые стенки трубки для сбора очищаемой жидкости проницаемы для жидкости. Средство отвода воздуха расположено на внешней верхней поверхности корпуса устройства очистки жидкости выше уровня отверстий для исходной жидкости, расположенных в верхней стенке корпуса устройства для очистки жидкости. В центральной части верхней стенке средства отвода воздуха расположен элемент для выхода воздуха, выполненный в виде отверстия. Средство отвода воздуха соединено с трубкой для сбора очищаемой жидкости. В основании корпуса устройства очистки жидкости выполнено отверстие для выхода очищенной жидкости.
Устройство для очистки жидкости работает следующим образом.
Исходная жидкость через отверстия для входа исходной жидкости, расположенные в верхней стенке корпуса устройства для очистки жидкости, попадает в верхнюю зону фильтрации, проходит фильтрующий материал и через трубку сбора очищаемой жидкости жидкость поступает в нижнюю зону фильтрации. После прохождения нижней зоны фильтрации очищенная жидкость выходит из устройства для очистки жидкости через отверстие для выхода очищенной жидкости, выполненное в основании корпуса устройства для очистки жидкости. При прохождении очищаемой жидкости через нижнюю зону фильтрации из нее вытесняется воздух, который через трубку сбора очищаемой жидкости поступает в средство отвода воздуха и через элемент для выхода воздуха выходит наружу за пределы устройства очистки жидкости.
Устройство очистки жидкости по заявке ЕР 2754642 имеет ряд недостатков. Например, очищаемая жидкость поступает в нижнюю зону фильтрации сверху и протекает сверху вниз, при этом воздух, выделяемый из нижней зоны фильтрации, поднимается снизу вверх. Таким образом, внутри нижней зоны фильтрации происходит столкновение жидкостного и воздушного потоков. Кроме того, поскольку жидкость втекает в нижнюю зону фильтрации через трубку для сбора очищаемой жидкости, а воздух из нижней зоны фильтрации поступает в средство отвода воздуха также через трубку для сбора очищаемой жидкости, то в трубке для сбора жидкости также происходит столкновение воздушного и жидкостного потока. Указанные столкновения потоков ухудшают эффективность отведения воздуха из нижней зоны фильтрации, что приводит к тому, что воздух частично остается в нижней зоне фильтрации, что снижает скорость и эффективность очистки жидкости. Кроме этого исходя из описания устройства по патенту ЕР 2754642 трубка для сбора очищаемой жидкости проницаема для жидкости, следовательно, проницаема и для воздуха, таким образом, существует возможность проникновения воздуха, проходящего вверх по трубке через ее боковые стенки в объем фильтрующего материала верхней фильтрующей зоны, что приводит к ухудшению прохождения жидкости через верхнюю фильтрующую зону и приведет к снижению эффективности фильтрации жидкости.
Также недостатком указанного устройства очистки жидкости является то, что нижняя и верхняя зоны фильтрации разделены перегородкой и жидкость из верхней зоны фильтрации попадает только через трубку для сбора очищаемой жидкости, расположенную в центральной части фильтрующей зоне. Таким образом, в процессе фильтрации задействована в основном центральная часть нижней фильтрующей зоны, то есть нижняя фильтрующая зона используется не эффективно.
Из уровня техники известно устройство очистки жидкости по патенту US 6638426, The Clorox Company (МПК B01D 27/02, B01D 27/14, опубл. 28.10.2003). Устройство очистки жидкости состоит из корпуса, включающего верхнюю и нижнюю зоны фильтрации с размещенной в них фильтрующей средой, средство отвода воздуха, предназначенное для отвода воздуха из нижней зоны фильтрации и выполненное в виде перевернутой воронки и состоящее из проницаемого для жидкости конического основания и непроницаемой для жидкости вертикальной части, снабженной элементом выхода воздуха, расположенным в верхней стенке средства отвода воздуха. В верхней зоне фильтрации расположен сорбционный фильтрующий материал. В нижней зоне фильтрации расположен ПВ элемент.
Средство отвода воздуха расположено в центральной части верхней зоны фильтрации. При этом основание средства отвода воздуха одновременно выполняет функцию перегородки между нижней и верхней зонами фильтрации и в основании средства отвода воздуха выполнены отверстия для течения жидкости из верхней зоны фильтрации в нижнюю. Высота вертикальной части средства отвода воздуха превышает высоту верхней зоны фильтрации, таким образом, часть вертикальной части средства отвода воздуха, включая элемент для выхода воздуха, расположены за пределами верхней зоны фильтрации. Элемент для выхода воздуха выполнен в виде отверстия.
Корпус устройства очистки жидкости состоит из нижней основной части и крышки. В нижней основной части выполнены отверстия для выхода очищенной жидкости. Крышка корпуса устройства очистки жидкости выполнена из двух элементов: нижней части, в которой выполнены отверстия для входа исходной жидкости в верхнюю зону фильтрации, и верхней выпуклой части, в которой выполнены отверстия для воздуха, функционально связанные с элементом для выхода воздуха средства отвода воздуха.
Устройство для очистки жидкости по патенту US 6638426 работает следующим образом.
Исходная жидкость через отверстия, расположенные в нижней части крышки, поступает в верхнюю зону фильтрации и, проходя через фильтрующий материал верхней зоны фильтрации, поступает в нижнюю зону фильтрации через отверстия, выполненные в основании средства отвода воздуха. Проходя через нижнюю зону фильтрации, жидкость вытесняет воздух из нижней зоны фильтрации, который встречным потоком поднимается вверх и скапливается в основании средства отвода воздуха. Когда воздуха в основании средства отвода воздуха накапливается достаточно для образования пузыря, воздух поднимается по вертикальной части средства отвода воздуха, проходит элемент для выхода воздуха и отверстия для воздуха, выполненные в крышке корпуса устройства очистки жидкости, и выходит за пределы устройства. Очищенная жидкость при этом выходит из устройства очистки жидкости через отверстие для выхода жидкости.
Устройство очистки жидкости по патенту US 6638426 имеет существенный недостаток. Как было отмечено выше, при прохождении жидкости через нижнюю зону фильтрации навстречу потоку жидкости поднимается поток воздуха. Таким образом, в нижней зоне фильтрации происходит столкновении жидкостного и воздушного потока, что препятствует выведению воздуха из зоны фильтрации. Также в указанном устройстве не предусмотрено элемента, который направляет весь воздух в вертикальную часть средства отвода воздуха. Поэтому часть воздуха через отверстия в основании средства отвода воздуха может попасть в верхнюю зону фильтрации и остаться там, блокируя часть зоны фильтрации, тем самым снижая скорость очистки жидкости и снижая степень эффективности использования верхней зоны фильтрации. Указанный недостаток является общим для устройств очистки жидкости по патентам US 6638426 и ЕР 2754642. Указанными недостатками также можно объяснить отсутствие свидетельств широкого практического применения устройства по патенту US 6638426.
Из уровня техники известно устройство по патенту RU 2163829 (ЗАО «МЕТТЭМ-ТЕХНОЛОГИИ» B01D 24/18, B01D 27/02, B01D 29/56, опубл. 10.03.2001), выбранное в качестве наиболее близкого аналога.
Устройство для очистки жидкости по патенту RU 2163829 (второй вариант исполнения) состоит из корпуса, включающего верхнюю и нижнюю зоны фильтрации с размещенной в них фильтрующей средой, средство изменения направления потока очищаемой жидкости, средство отвода воздуха, предназначенное для отвода воздуха из нижней зоны фильтрации и выполненное в виде вертикальной трубки, снабженной элементом для выхода воздуха, расположенным в верхней стенке средства отвода воздуха. Устройство для очистки жидкости расположено в корпусе емкости для исходной жидкости. Причем нижняя зона фильтрации расположена в нижней части корпуса емкости для исходной жидкости. В нижней зоне фильтрации расположены вертикальные перегородки, непроницаемые для жидкости - внешняя, расположенная ближе к внутренней стенке нижней части корпуса емкости для исходной жидкости, и внутренняя, между которыми расположены внешняя секция и внутренняя секция. Фильтрующий материал двух типов помещен во внешнюю секцию. Фильтрующий материал третьего типа помещен во внутреннюю секцию. Снизу и сверху секции ограничены перегородками, проницаемыми для жидкости. Между внутренней стенкой нижней части корпуса емкости для исходной жидкости и внешней непроницаемой перегородкой образован канал для прохождения очищаемой жидкости. Канал для прохождения очищаемой жидкости соединен с трубкой для сбора очищаемой жидкости, расположенной в центральной части верхней зоны фильтрации. При этом канал для прохождения очищаемой жидкости не является частью нижней зоны фильтрации, так как обеспечивает только прохождение жидкости, а не ее очистку. В совокупности указанные перегородки и канал для прохождения жидкости образуют средство изменение направления потока очищаемой жидкости.
Средство отвода воздуха вставлено в трубку для сбора очищаемой жидкости. В верхней части средства отвода воздуха расположена проницаемая для воздуха пробка из активированного угля.
Устройство очистки жидкости по патенту RU 2163829 (второй вариант исполнения) работает следующим образом. Устройство очистки жидкости устанавливают между емкостью для исходной жидкости и емкостью для очищенной жидкости. Емкость для исходной жидкостью заполняют исходной жидкостью. При этом высота столба исходной жидкости не должна быть больше, чем высота вертикальной части средства отвода воздуха устройства очистки жидкости. Попадая в корпус устройства очистки жидкости, исходная жидкость самотеком поступает в верхнюю зону фильтрации и через трубку сбора очищаемой жидкости сверху вниз поступает в канал средства изменения направления потока очищаемой жидкости и далее в нижнюю зону фильтрации. Затем через проницаемую для жидкости перегородку жидкость попадет в нижнюю часть боковой секции, поднимается вверх, проходит последовательно два фильтрующих материала боковой секции и через проницаемую для жидкости перегородку, расположенную сверху центральной секции, втекает сверху в центральную секцию. Далее очищенная жидкость через отверстие, выполненное в нижней части корпуса устройства для очистки жидкости, выходит наружу. В момент проникновения очищаемой жидкости в фильтрующий материал боковой секции и далее, когда жидкость проходит в центральную секцию, происходит вытеснение воздуха из объема фильтрующего материала. Поскольку в боковой секции очищаемая жидкость поднимается снизу вверх, то ее поток совпадает с направлением потока воздуха. Когда жидкость проходит в центральную зону, то поток поступающей очищаемой жидкости находится в противотоке с потоком воздуха, который начинает покидать объем фильтрующего материала.
Как указано в тексте описания изобретения по патенту RU 2163829, поскольку жидкость сверху вниз проходит через самый большой по объему слой фильтрующего материала, то предусмотрено средство отвода воздуха, выделяемого при фильтрации. При этом жидкость поступает в слой фильтрующего материала сверху вниз, сталкиваясь с пузырьками воздуха, который присутствует в слое фильтрующего материала, что затрудняет прохождение воздуха вверх по направлению к средству отвода воздуха, а жидкости в слой фильтрующего материала, а следовательно, снижает скорость и степень очистки жидкости - из-за снижения полезной поверхности фильтрующего материала, что является основными недостатками указанного устройства очистки жидкости.
Задачей изобретения и техническим результатом, достигаемым при использовании изобретения, является разработка нового устройства очистки жидкости, увеличение скорости фильтрации при одновременном повышении степени очистки жидкости.
Поставленная задача и требуемый технический результат достигаются тем, что устройство для очистки жидкости, состоящее из корпуса, включающего верхнюю и нижнюю зоны фильтрации с размещенной в них фильтрующей средой, средство изменения направления потока очищаемой жидкости, средство отвода воздуха, предназначенное для отвода воздуха из нижней зоны фильтрации и имеющее элемент для выхода воздуха, расположенный в верхней стенке средства отвода воздуха, устройство выполнено с возможностью отвода воздуха из нижней зоны фильтрации с помощью восходящего потока очищаемой жидкости в начале процесса фильтрации во время заполнения устройства очищаемой жидкостью и в нем средство изменения направления потока очищаемой жидкости, содержащее фильтрующую среду, одновременно являющееся нижней зоной фильтрации, сформировано камерой варьируемой формы и размера с фильтрующей средой и с впускными отверстиями, расположенными в верхней или верхней и нижней частях боковой стенки этой камеры, и вертикально ориентированным внутренним кольцевым пространством, находящимся в жидкостном сообщении с камерой через впускные отверстия, расположенные в верхней или верхней и нижней частях боковой стенки этой камеры, и образованным внутренней боковой стенкой корпуса устройства для очистки жидкости и внешней боковой стенкой камеры, сужающимся к нижней части корпуса устройства для очистки жидкости, полость которого содержит фильтрующий материал и служит для прохождения очищаемой жидкости из верхней зоны фильтрации в камеру через впускные отверстия в радиальном направлении, где средство отвода воздуха выполнено из основания и вертикальной части, при этом основание средства отвода воздуха соединено с верхней частью камеры средства изменения направления потока жидкости, при этом основание средства отвода воздуха имеет водо- и воздухонепроницаемые боковые стенки, где верхняя граница вертикально ориентированного внутреннего кольцевого пространства проходит на уровне верха боковой стенки основания средства отвода воздуха, где нижняя часть камеры средства изменения направления потока очищаемой жидкости имеет по меньшей мере один элемент уплотнения, при этом по меньшей мере один элемент уплотнения выполнен за одно целое с боковой стенкой камеры или по меньшей мере один элемент уплотнения выполнен в виде отдельного элемента, соединенного с боковой стенкой камеры, где верхняя граница вертикально ориентированного внутреннего кольцевого пространства совпадает с пограничным слоем фильтрующего материала верхней зоны фильтрации, а снизу - с нижней стенкой корпуса устройства очистки жидкости, где основание средства отвода воздуха приварено к верхней части камеры средства изменения направления потока жидкости, при этом основание средства отвода воздуха выполнено за единое целое с верхней частью камеры средства изменения направления потока жидкости, где элемент выхода воздуха средства отвода воздуха выполнен в виде отверстия для принудительного отвода воздуха, имеющего диаметр, затрудняющий протекание жидкости сверху вниз через указанное отверстие, при этом диаметр отверстия менее 1,2 мм, при этом диаметр отверстия задан в диапазоне от 0,4 до 1,00 мм), при этом элемент выхода воздуха средства отвода воздуха выполнен в виде клапана, открывающегося вверх под действием пузырька воздуха и закрывающегося вниз под давлением жидкости, при этом элемент выхода воздуха выполнен в виде мембранного клапана, при этом элемент выхода воздуха выполнен в виде лепесткового клапана, при этом элемент выхода воздуха средства отвода воздуха выполнен в виде капилляра с диаметром, достаточным для прохождения воздуха и затрудняющим протекание жидкости вниз, где фильтрующая среда может включать в себя сорбционные материалы, в том числе активированный уголь, активированное углеродное волокно, ионообменные смолы, ионообменные волокна, половолоконные элементы, сетчатые фильтрующие материалы, минерализующие материалы, а также сочетания указанных материалов и элементов.
На фиг. 1 изображено устройство очистки жидкости.
На фиг. 2 изображена верхняя зона фильтрации с вертикальной частью средства отвода воздуха и элементом для выхода воздуха, выполненным в виде отверстия диаметром, например, 1 мм.
На фиг. 3 изображена верхняя зона фильтрации с вертикальной частью средства отвода воздуха и элементом для выхода воздуха, выполненным в виде клапана.
На фиг. 4 изображена верхняя зона фильтрации с вертикальной частью средства отвода воздуха и элементом для выхода воздуха, выполненным в виде капилляра.
В заявляемом изобретении устройство очистки жидкости (фиг. 1) состоит из корпуса (1), состоящего из основной части (на фигурах не обозначена) и крышки (17), в которой выполнены средства (18) для входа исходной жидкости, представляющие собой отверстия. В корпусе (1) расположена верхняя зона фильтрации (2), включающая фильтрующую среду (3), выполненную из, например, но, не ограничиваясь только перечисленными вариантами, активированного угля, активированного углеродного волокна, ионообменной смолы, ионообменного волокна или смеси указанных сорбентов, и нижняя зона фильтрации (4), включающая в том числе половолоконный элемент (5) и сорбционный фильтрующий материал (22), средство отвода воздуха (6) и средство изменения направления потока (7) очищаемой жидкости. В нижней стенке основной части корпуса (1) устройства очистки жидкости выполнены отверстия (19) для выхода очищенной жидкости.
Средство изменения направления потока (7) очищаемой жидкости, содержащее фильтрующую среду (3), а именно сорбционный фильтрующий материал (22), одновременно являющееся нижней зоной фильтрации (4), сформировано камерой (9) варьируемой формы и размера с впускными отверстиями (10), расположенными в верхней или верхней и нижней частях боковой стенки камеры (9), и вертикально ориентированным внутренним кольцевым пространством (8), находящимся в жидкостном сообщении с камерой (9) через впускные отверстия (10) и образованным внутренней боковой стенкой корпуса (1) устройства для очистки жидкости и внешней боковой стенкой камеры (9). Верхняя граница вертикально ориентированного внутреннего кольцевого пространства (8) совпадает с пограничным слоем фильтрующего материала (22) верхней зоны фильтрации (2), а снизу - с нижней стенкой (11) корпуса (1) устройства очистки жидкости.
В отличие от канала для прохождения очищаемой жидкости в устройстве очистки жидкости, являющегося наиболее близким аналогом, вертикально ориентированное внутреннее кольцевое пространство (8) заявляемого изобретения входит в нижнюю зону фильтрации (4) и служит не только для прохождения очищаемой жидкости из верхней зоны фильтрации (2) в камеру (9) через впускные отверстия (10) в радиальном направлении, но и для очистки жидкости, так как содержит сорбционный фильтрующий материал (22).
Нижняя часть камеры (9) средства изменения направления потока (7) очищаемой жидкости имеет, по меньшей мере, один элемент уплотнения (12), который может быть выполнен, например, за одно целое с боковой стенкой камеры (9) или быть выполнен в виде отдельного элемента, соединенного с боковой стенкой камеры (9).
Нижняя зона фильтрации (4) расположена внутри камеры (9).
Впускные отверстия (10) для очищаемой жидкости, выполненные в верхней части камеры (9), располагаются ниже верхней границы полых волокон половолоконного элемента (5), впускные отверстия (10), выполненные в нижней части камеры (9), располагаются ближе к элементу уплотнения (12). Сорбционный фильтрующий материал (22) представляющий собой, например, ионно-обменное волокно или смесь ионно-обменного волокна и активированного угля, расположен до уровня верхней границы полых волокон половолоконного элемента (5) внутри камеры (9).
Камера (9) может быть выполнена из термопластичного полимера, например полипропилена, полиэтилена или акрилонитрилбутадиенстирола. Поскольку между камерой (9) и внутренней боковой стенкой корпуса (1) образовано вертикально ориентированное внутреннее кольцевое пространство (8), то размер камеры (9) в процессе изготовления устройства очистки жидкости может быть увеличен или уменьшен с сохранением, однако, вертикально ориентированного внутреннего кольцевого пространства (8). Камера (9) также может быть выполнена различной формы, например цилиндрическая или призматическая. Такое выполнение камеры (9) позволяет менять соотношение количества сорбционного фильтрующего материала (22) и размера половолоконного элемента (5) в зависимости от заданных свойств изготовляемого устройства очистки жидкости.
Средство отвода воздуха (6) состоит из основания (13) и вертикальной части (14), боковые стенки которых непроницаемы для жидкости и воздуха. Средство отвода воздуха (6) может быть, например, приварено или плотно притерто к верхней части камеры (9) средства изменения направления потока жидкости (8) или быть выполнено за единое целое с верхней частью камеры (9) средства изменения направления потока (7) очищаемой жидкости.
Элемент выхода воздуха средства отвода воздуха (6) может быть выполнен, например, в виде отверстия (15) (фиг. 1, 2) для принудительного отвода воздуха, имеющего диаметр, затрудняющий протекание жидкости сверху вниз через указанное отверстие (15). Диаметр отверстия (15) должен быть менее 1,2 мм и предпочтительно задан в диапазоне от 0,4 до 1,0 мм.
Элемент выхода воздуха средства отвода воздуха (6) может быть выполнен, например, в виде клапана (20) (фиг. 3), открывающегося вверх под действием пузырька воздуха и закрывающегося вниз под давлением жидкости, в виде мембранного клапана, лепесткового клапана. Также элемент выхода воздуха средства отвода воздуха (6) может быть выполнен в виде капилляра (21) (фиг. 4) с диаметром, достаточным для прохождения воздуха и затрудняющим протекание жидкости вниз, а именно менее 1,2 мм.
В крышке (17) устройства очистки жидкости выполнены отверстия (18) для входа исходной жидкости. В центральной части крышки выполнено отверстие (16), соединенное с элементом выхода воздуха.
На верхнем участке боковых стенок основной части корпуса (1) устройства для очистки жидкости дополнительно могут быть выполнены отверстия (18) для входа исходной жидкости.
В нижней стенке основной части корпуса (1) устройства для очистки жидкости выполнены отверстия (19) для выхода очищенной жидкости.
Устройство для очистки жидкости работает следующим образом. Устройство для очистки жидкости располагается между емкостью для исходной жидкости и емкостью для очищенной жидкости. Емкость для исходной жидкости (на фигурах не обозначено) заполняется исходной жидкостью, при этом в отличие от наиболее близкого аналога высота столба исходной жидкости может быть любой. Исходная жидкость через отверстия (18), выполненные в крышке (17), попадает в верхнюю зону фильтрации (2), протекает сверху вниз фильтрующий материал (22) и перетекает в вертикально ориентированное внутреннее кольцевое пространство (8) нижней зоны фильтрации (4). Пройдя сверху вниз, по меньшей мере, часть вертикально ориентированного внутреннего кольцевого пространства (8), жидкость в радиальном направлении втекает через впускные отверстия (10) в камеру (9) средства изменения направления потока (7) очищаемой жидкости. Внутри камеры (9) жидкость за счет капиллярных сил движется частично вверх и одновременно радиально втекает внутрь полых волокон. При этом очищенная жидкость выходит из устройства очистки жидкости через отверстия (19) для выхода очищенной жидкости.
При этом воздух, содержащийся в ПВ элементе (5), за счет того, что часть очищаемой жидкости поднимается вверх, движется вверх и скапливается в основании (13) средства отвода воздуха (6). Внутри основания (13) средства отвода воздуха (6) формируется пузырь воздуха, который постепенно переходит в упругое состояние. Средство отвода воздуха (6) выполнено таким образом, что обеспечивает постепенную тягу пузыря воздуха вверх внутри вертикальной части (14) средства отвода воздуха (6) и через элемент для выхода воздуха (фиг. 1 и 2), 20 (фиг. 3), 21 (фиг. 4)) во внешнюю среду. Как было указано ранее, внутри камеры (9) кроме половолоконного элемента (5) расположен сорбционный фильтрующий материал (22), который способствует лучшему поднятию очищаемой жидкости, поступающей в камеру (9) через впускные отверстия (10), наверх за счет капиллярных сил. Таким образом, движение жидкости по нижней фильтрующей зоне (4) направлено так, что поток жидкости способствует движению вверх потока воздуха, а давление жидкости и статическое напряжение вытесняет пузырь воздуха наверх из устройства, очистки жидкости. При этом поскольку жидкость внутри камеры (9) течет как радиально, так и вверх, в процессе фильтрации участвует вся нижняя фильтрующая зона (4), что способствует повышению эффективности очистки жидкости. При этом поскольку в нижней фильтрующей зоне (4) жидкость движется сначала вниз, потом радиально и вверх, и все движение жидкости сопровождается процессом фильтрации, то, таким образом, достигается увеличение степени очистки жидкости.
Таким образом, в начальный момент времени процесса фильтрации практически весь объем воздуха выводится из нижней зоны фильтрации (4) без контакта с жидкостью, что увеличивает скорость процесса фильтрации и увеличивает степень очистки жидкости.