БЫТОВОЙ ФИЛЬТР ДЛЯ ТОНКОЙ ОЧИСТКИ ВОДЫ

Область техники
Полезная модель относится к переносным устройствам, обеспечивающим тонкую очистку питьевой воды от взвесей, бактерий, вирусов и растворенных в жидкостях химических соединений с помощью плоских мембранных фильтров.
Уровень техники
Известен бытовой фильтр для тонкой очистки воды, содержащий корпус, закрытый крышками, имеющий шланг для отвода отфильтрованной воды, расположенные между корпусом и крышками предфильтры и фильтроэлементы, крышки имеют заборные отверстия, поверхность корпуса выполнена рифленой, коллектор для сбора фильтрата образован этой поверхностью и поверхностью фильтроэлемента, который выполнен из полимерной, например полиэтилентерефталатной, пленки толщиной 9,0...11,0 мкм, в которой выполнены сквозные отверстия диаметром 0,2...0,4 мкм. По принятой терминологии эта пленка относится к классу трековых или ядерных мембран.
(Патент РФ №2145943, МПК C02F 9/00, B01D 29/56, B01D 61/00, опубл. 2000.02.27).
2
Эффект тонкой очистки достигается благодаря применению фильтрующего материала на основе трековой (или ядерной) мембраны. Эта мембрана - тонкая, лавсановая (полиэтилентерефталат) пленка, которая предварительно прошла специальную обработку на мощном циклотроне в международном Объединенном институте ядерных исследований в г.Дубна (Московская область, Россия) путем ее бомбардировки ионами инертных газов с последующей физико-химической обработкой для образования стабильных по размерам пор диаметром от 0,2 до 0,4 мкм с плотностью пор по всему полю пленки до 300...400 млн. отверстий на 1 см. Наличие в качестве фильтроэлемента полимерной пленки с порами, диаметры которых 0,2...0,4 мкм, меньше размеров ряда патогенных бактерий и меньше размеров ряда частиц продуктов сгорания нефти и молекул целого ряда химических соединений, позволяет достичь тонкой очистки воды. При использовании фильтра в питьевой воде значительно уменьшается концентрация тяжелых металлов и радионуклидов; количество пестицидов, болезнетворных бактерий и других вредных химических примесей. В пищевых жидкостях при этом сохраняются все важные для здоровья микроэлементы.
Наиболее близким аналогом является модификация фильтра по указанному патенту, описанная к прилагаемой к продаваемому фильтру общедоступной инструкции по эксплуатации на водоочистное устройство производства компании «Симпэкс» (Украина). Фильтр состоит из следующих элементов: двух крышек; между крышками
неразборного фильтроэлемента с трековой мембраной; штуцера со сливной трубкой, креплений трубки (замков); протирочного поролона.
Как показала практика эксплуатации этих фильтров, в них есть «узкие места» (ограничения), в первую очередь негативно влияющие на прочность и долговечность мембранного фильтроэлемента, а, следовательно, на надежность, качество и ресурс работы всего фильтра.
Раскрытие полезной модели
Техническая задача предлагаемой полезной модели - упрочнение мембранного фильтроэлемента и увеличение надежности, качества и ресурса работы всего фильтра.
Для получения технического результата предлагается одновременно: установка упрочняющей подложки из нетканого материала под трековую мембрану, применение трековой мембраны повышенной толщины - 17...23 мкм, и более прочное крепление трековой мембраны на несущую окаймляющую пластиковую рамку способом термоконтактной сварки. Эти конструктивные и технологические изменения главного элемента устройства позволяют:
- увеличить прочность и долговечность мембранного фильтроэлемента за счет более жесткого пакета из полимерной трековой мембраны, подложки из нетканого материала и жесткой основы; а также более надежного крепления мембраны к рамке эффективной термоконтактной сваркой;
- улучшить отвод воды из фильтра через штуцер и трубку в накопительную емкость за счет дополнительного капиллярного подсоса жидкости нетканым материалом даже при минимальном уровне жидкости в емкости, куда положен фильтр;
- увеличить стойкость трековой мембраны к мельчайшим твердым частицам (взвесям в воде) за счет увеличения ее толщины в 1,5...2 раза до 17...23 мкм (в фильтре-аналоге указана толщина мембранной пленки 9...11 мкм).
Предлагаемая полезная модель модернизации конструкции фильтра на практике позволяет повысить прочность мембранного фильтроэлемента и увеличить надежность, качество и ресурс работы всего фильтра примерно до 10%.
2
Бытовой фильтр для тонкой очистки воды характеризуется плоским пакетным оформлением из двух корпусных пластиковых крышек, между ними плоского сменного неразборного фильтроэлемента с полимерной трековой мембранной пленкой толщиной 17...23 мкм, с размерами пор диаметром 0,2...0,4 мкм, с плотностью пор по всему полю пленки до 300...400 миллионов отверстий на 1 см. Фильтроэлемент выполнен в виде пакета из наружной трековой мембраны, под ней упрочняющей подложки из нетканого материала, и далее жесткого несущего основания с закреплением всего пакета по
периметру в окаймляющую пластиковую рамку термоконтактной сваркой. Крышки и рамка имеют заборные отверстия для фильтруемой воды. Фильтроэлемент содержит внутренний коллектор фильтрата (внутренний коллектор фильтрата реализован выдавленным высотой 0.5...1.0 мм тиснением жесткого несущего основания) и выпуск фильтрата через наружный на рамке штуцер и надетую на него сливную трубку. Пакет из крышек и фильтроэлемента выполнен по размерам как единый зауженный прямоугольный параллелепипед, в том числе с пропорцией золотого сечения отношения длины к ширине, приблизительно как 1, 6. Пакет имеет фигурные выступы и ответные пазы по краям крышек и рамки фильтроэлемента для пружиняще защелкиваемого многократно сборно-разборного закрепления. Заборные отверстия выполнены в виде сквозных выемок в торцах крышек и рамки для подвода фильтруемой жидкости к наружной поверхности трековых мембран. Пакет фильтроэлемента содержит, как правило, с двух сторон несущего основания симметрично подложки из нетканого материала и сверху них наружные трековые мембранные пленки.
Между одной парой крышек могут быть установлены несколько закрепленных один на другом фигурными выступами и пазами рамок однотипных фильтроэлементов с соответствующим количеством штуцеров и сливных трубок. Параллельное закрепление фильтроэлементов друг на друге между одной парой крышек позволяет кратно увеличить производительность всего фильтра с одновременным снижением себестоимости и соответственно цены всего фильтра для потребителя.
Осуществление полезной модели
Все конструктивные элементы фильтра выполнены из пластиков, сертифицированных для контакта с пищевыми материалами, в частности, с питьевой водой. Крышки выполняют функции корпуса фильтра, то есть защитную и декоративную функции. Нетканый материал представляет собой изделие из волокон или нитей, плотно соединенных между собой без применения методов ткачества. В отличие от поролоновых предфильтров вышеуказанного фильтра-аналога, нетканый материал в предлагаемой полезной модели не является предфильтром, так как расположен под мембраной, но он дает дополнительный капиллярный подсос жидкости даже при ее минимальном уровне в емкости, куда положен фильтр.
Фильтр используют следующим образом.
Кроме самого фильтра, для его работы нужны как емкость для неочищенной воды, так и посуда для отфильтрованной воды. В процессе эксплуатации желательно обе емкости прикрывать крышками от возможного дополнительного загрязнения извне.
Устанавливают емкость с неочищенной водой примерно на метр выше емкости для сбора отфильтрованной воды. В фильтре необходимый для протекания процесса фильтрации перепад давлений на мембране создается за счет разности высот расположения заборных каналов фильтра, расположенного в верхней емкости, и среза водяного затвора в нижней емкости.
С надетой на штуцер трубкой погружают фильтр в емкость с неочищенной водой, не опуская свободный конец трубки в неочищенную воду, а опуская ее в емкость для очищенной воды. Вначале отфильтрованная вода идет струей, интенсивность которой постепенно уменьшается и фильтр перейдет в капельный режим. В начале работы производительность нового чистого фильтроэлемента значительно превосходит номинальную. В процессе дальнейшей эксплуатации фильтр должен работать в капельном режиме, а если после очередной промывки фильтр снова заработает в струйном режиме, это означает, что он не выполняет своих функций и повреждение мембраны - наиболее вероятная причина этого. Во избежание повреждения мембраны нельзя разбирать отдельный неразборный фильтроэлемент (однотипные фильтроэлементы, если их несколько в одном фильтре, разъединять друг от друга можно); продувать фильтроэлемент через трубку или штуцер; протирать поверхность мембраны жесткими материалами, подсоединять трубку к водопроводу.
В процессе работы фильтра на поверхности мембраны откладываются отфильтрованные вещества, что приводит к снижению производительности и говорит о необходимости его промывки. Промывают мембрану при снижении производительности примерно на 30%. Для этого снимают одну из крышек фильтра. Под струей воды с помощью протирочной поролоновой салфетки смывают с одной поверхности мембраны грязь, удерживая ее на другой крышке. Потом промывают мембрану с противоположной стороны. При этом во избежание попадания неочищенной воды в полость фильтроэлемента трубку со штуцера не снимают. Для уменьшения нагрузки на мембрану следует сливать донный остаток из емкости с неочищенной водой при очередном ее наполнении.
Предлагаемые конструктивные и технологические средства модернизации конструкции фильтра на практике позволяют повысить прочность мембранного фильтроэлемента и увеличить надежность, качество и ресурс работы всего фильтра примерно до 10%.