ФИЛЬТРУЮЩИЙ МОДУЛЬ УСТРОЙСТВА ДЛЯ ОЧИСТКИ ЖИДКОСТИ (ВАРИАНТЫ)
FILTERING MODULE OF DEVICE FOR LIQUID PURIFICATION (VERSIONS)

Группа изобретений (варианты) относится к фильтрующим устройствам для очистки жидкости, предназначенным для доочистки водопроводной воды и других жидкостей бытового назначения.
Известные конструкции устройств для очистки жидкости кувшинного типа включают в себя, как правило, три элемента: емкость для фильтруемой воды в форме воронки и емкость для отфильтрованной воды в форме кувшина, которые сообщаются между собой через средство фильтрации. Жидкость наливают в емкость для фильтруемой воды, которая под действием гравитационных сил протекает через средство фильтрации и собирается в емкости для отфильтрованной воды. При этом, как известно, средство фильтрации состоит из двух рабочих зон - верхней и нижней. Верхняя рабочая зона представляет собой крышку с отверстиями для входа фильтруемой жидкости и оттока воздуха, а нижняя рабочая зона имеет не менее одного выходного отверстия в основании для выхода отфильтрованной жидкости и, как правило, заполнена фильтрующим материалом. В качестве фильтрующих материалов в таких средствах фильтрации обычно используют активированный уголь.
Известно сборное фильтрующее устройство по патенту US 8216465 (МПК B01D 27/02, C02F 1/00, опубл. 10.07.2012 г.). Это устройство состоит из корпуса, выполненного с резьбовым соединением в его верхней части, заменяемого фильтрующего патрона (вставка) и крышки с резьбовым соединением в ее нижней части для сборки и разборки устройства, где фильтрующий патрон представляет собой герметичный блок, выполненный из водопроницаемого материала, который вставляется в корпус и фиксируется внутри устройства сверху и снизу опорной поверхностью. Опорные поверхности представляют собой перегородки, выполненные из водопроницаемого материала и предназначенные для фиксации сменного фильтрующего патрона в разборном корпусе фильтрующего устройства. По истечению ресурса фильтрующий патрон (вставка) может быть заменен на новый, а корпус и крышка фильтрующего устройства предназначены для многократного использования, что экономично для потребителя. Недостатком этого изобретения является ограниченное назначение фильтрующего устройства, не обеспечивающего насыщение фильтруемой воды минеральными веществами. Кроме того, в фильтрующем устройстве по патенту US 8216465 имеется резьбовое соединение являющееся местом скопления вредных микроорганизмов, которые могут проникать в отфильтрованную воду через зазор между стенкой вставки и стенкой корпуса устройства.
В уровне техники известна конструкция устройства по патенту US 7695615 "Устройство фильтрационное" (МПК B01D 24/10, C02F 1/18, опубл. 13.04.2010 г.). Устройство фильтрационное состоит из двух рабочих зон, где первая рабочая зона выполнена с отверстиями для входа жидкости и оттока воздуха, а вторая рабочая зона заполнена фильтрующим материалом и снабжена по меньшей мере одним выходным отверстием в основании средства фиксации.
Недостатком устройства по патенту US 7695615 является ограниченность применения в районах с различными свойствами исходной воды, т.к. это устройство способно улучшать только органолептические показатели воды и удалять растворенные органические вещества.
В уровне техники известно устройство по заявке US 2007/0235381 А1, (МПК B01D 27/02, опубл. 05.04.2006 г.) (второй вариант исполнения). Это изобретение является наиболее близким по технической сущности к настоящему изобретению и выбрано нами в качестве прототипа.
В прототипе согласно второму варианту исполнения заявляется фильтрующий модуль, который навинчивается на трубу подачи водопроводной воды, и вода в фильтрующий модуль поступает под давлением. Фильтрующий модуль по прототипу состоит из трех рабочих зон: первой - для входа неочищенной жидкости, второй, включающей основной фильтрующий модуль, и третьей - для выхода очищенной жидкости, включающей дополнительный фильтрующий модуль. Первая рабочая зона состоит из патрубка, снабженного внешней резьбой, которая навинчивается на верхнюю крышку 4 второй рабочей зоны. Вторая рабочая зона состоит из верхней крышки 4, снабженной верхним центральным фланцем 41 с внутренней резьбой 411, фильтрующего элемента 11, нижней крышки 3, внутри которой расположена полость 31 для размещения фильтрующего элемента 11. В центральной части нижней крышки 3 выполнена внешняя резьба 36 и встроена трубка 35, снабженная отверстиями 321 для выхода очищаемой жидкости. Третья рабочая зона фильтрующего модуля состоит из двух магнитов 37, дополнительного фильтрующего элемента 5, включающего корпус с отверстиями для входа очищаемой жидкости и два фильтрующих материала 12 и 13, расположенных послойно, и сопла 6 для выхода очищенной жидкости с внутренней резьбой 61. Сборка второй рабочей зоны и третьей рабочий зоны осуществляется за счет резьбового соединения 36-61. Фильтрующий модуль 11, расположенный во второй рабочей зоне, состоит из четырех фильтрующих материалов 12, 13, 14, 15, расположенных послойно.
Устройство по прототипу обеспечивает эффективную очистку жидкости, однако помимо очистки жидкости от загрязняющих веществ, не способно придать очищенной жидкости какие-либо дополнительные свойства. Также поскольку фильтрующий модуль по прототипу предназначен для подачи жидкости под давлением, для эффективной очистки жидкости необходимо использование ограниченного количества мелкодисперсных и нанофильтрационных материалов. Соединение всех трех рабочих зон друг с другом осуществляется за счет резьбовых соединений, снабженных уплотнительными кольцами, которые со временем изнашиваются. Из-за износа уплотнительных колец, например кольца 341, может быть нарушена герметичность модуля, что снизит эффективность его работы и приведет к проникновению бактерий в очищаемую жидкость.
Задачей группы изобретений (варианты) является создание фильтрующего модуля, позволяющего расширить эксплуатационные характеристики его и соответственно устройства для очистки жидкости. Конструкция нового фильтрующего модуля в соответствии с заявляемой группой изобретений обеспечивает насыщение фильтруемой воды полезными для организма человека минеральными веществами.
Техническим результатом группы изобретений является повышение функциональных возможностей фильтрующего модуля, обеспечивающих эффективную очистку воды с последующим введением минеральных веществ в фильтруемую и отфильтрованную воду.
Поставленная задача и требуемый технический результат при использовании изобретения достигаются тем, что в первом варианте фильтрующий модуль устройства для очистки жидкости состоит из трех рабочих зон и по меньшей мере одного средства фиксации, где первая рабочая зона выполнена с отверстиями для входа жидкости и оттока воздуха, а вторая рабочая зона заполнена наполнителем и снабжена по меньшей мере одним выходным отверстием в основании, а третья рабочая зона содержит по меньшей мере один вид наполнителя и расположена после второй рабочей зоны с возможностью обеспечения контакта по меньшей мере части обрабатываемой жидкости с наполнителем третьей рабочей зоны, где согласно изобретению третья рабочая зона состоит из верхней и нижней частей, где нижняя часть заполнена по меньше мере одним видом наполнителя, где между наружной поверхностью основания второй рабочей зоны и наружной поверхностью верхней части третьей рабочей зоны сформирована полость в виде горизонтально ориентированного канала варьируемой формы и размера; где нижняя часть третьей рабочей зоны выполнена, например, в виде корпуса с внутренним пространством, выполненным в виде по меньшей мере одного сектора, при этом на вертикальной стенке и основании сектора имеются выходные отверстия для жидкости, при этом внутреннее пространство по меньшей мере одного сектора содержит по меньшей мере два вида наполнителей, представляющих собой систему наполнителей, расположенных послойно, например горизонтально и/или вертикально, с заданной толщиной каждого слоя; где верхняя часть третьей рабочей зоны выполнена, например, в виде крышки с входными и выходными отверстиями для жидкости, где нижняя часть третьей рабочей зоны соединена с верхней частью третьей рабочей зоны с помощью средства крепления, представляющего собой элементы крепления, расположенные на нижней части третьей рабочей зоны, и соответствующее количество отверстий, расположенных в верхней части третьей рабочей зоны, в которые вводятся элементы крепления, и которые вместе образуют средство крепления нижней части и верхней части третьей рабочей зоны; где по крайней мере вторая и третья рабочие зоны расположены в одном корпусе, при этом третья рабочая зона отделена от второй рабочей зоны средством фиксации наполнителя и состоит из верхней и нижней частей, где нижняя часть третьей рабочей зоны заполнена по меньшей мере одним видом наполнителя, а верхняя часть третьей рабочей зоны представляет собой полость варьируемой формы и размера, не заполненную наполнителем, при этом третья рабочая зона выполнена с внутренним пространством, выполненным в виде по меньшей мере одного сектора, при этом на вертикальной стенке и основании сектора имеются выходные отверстия для жидкости, где внутреннее пространство по меньшей мере одного сектора содержит по меньшей мере два вида наполнителей, представляющих собой систему наполнителей, расположенных послойно, например горизонтально и/или вертикально, с заданной толщиной каждого слоя; где модуль, состоящий из первой, второй и третьей рабочих зон, выполнен за одно целое; где первая рабочая зона дополнительно содержит наполнитель, где наполнители первой, второй и третьей рабочих зон не взаимодействуют между собой; где в качестве по меньшей мере одного вида наполнителя в третьей рабочей зоне используют гранулированный и/или порошкообразный материал, преимущественно минерализующий материал; где в качестве по меньшей мере одного вида наполнителя в третьей рабочей зоне используют гранулированный и/или порошкообразный материал, например смесь минерализующего материала и активированного угля, при этом в качестве минерализующего материала используют материалы на основе соединений магния и/или кальция, например доломит, кальцит, карбонат магния, карбонат кальция, силикат магния, хлорид магния, оксид магния, их смеси или смесь, содержащую окись магния, кальция природного происхождения или полученные термической обработкой природных материалов.
В заявляемом модуле, выполненном по первому варианту, представлен фильтрующий модуль с тремя рабочими зонами, где активными являются две - вторая и третья, а первая рабочая зона выполнена с отверстиями для входа жидкости и оттока воздуха и не заполнена наполнителем. Конструкция заявляемого фильтрующего модуля отличается тем, что обеспечивает эффективную очистку воды и последующее насыщение фильтруемой воды необходимыми для организма человека минеральными веществами. В частном случае, первая рабочая зона может дополнительно содержать наполнитель.
Поставленная задача решается и требуемый технический результат при использовании изобретения достигаются также за счет того, что во втором варианте фильтрующий модуль устройства для очистки жидкости состоит из трех рабочих зон и по меньшей мере одного средства фиксации, где первая рабочая зона выполнена с отверстиями для входа жидкости и оттока воздуха, а вторая рабочая зона заполнена наполнителем и снабжена по меньшей мере одним выходным отверстием в основании, а третья рабочая зона содержит по меньшей мере один вид наполнителя и расположена после второй рабочей зоны с возможностью обеспечения контакта по меньшей мере части обрабатываемой жидкости с наполнителем третьей рабочей зоны, где согласно изобретению третья рабочая зона состоит из верхней и нижней частей, где первая рабочая зона содержит наполнитель; где между наружной поверхностью основания второй рабочей зоны и наружной поверхностью верхней части третьей рабочей зоны сформирована полость в виде горизонтально ориентированного канала варьируемой формы и размера; где нижняя часть третьей рабочей зоны выполнена, например, в виде корпуса с внутренним пространством, выполненным в виде по меньшей мере одного сектора, при этом на вертикальной стенке и основании сектора имеются выходные отверстия для жидкости, при этом внутреннее пространство по меньшей мере одного сектора содержит по меньшей мере два вида наполнителей, представляющих собой систему наполнителей, расположенных послойно, например горизонтально и/или вертикально, с заданной толщиной каждого слоя; где верхняя часть третьей рабочей зоны выполнена, например, в виде крышки с входными и выходными отверстиями для жидкости, где нижняя часть третьей рабочей зоны соединена с верхней частью третьей рабочей зоны с помощью средства крепления, представляющего собой элементы крепления, расположенные на нижней части третьей рабочей зоны и соответствующее количество отверстий, расположенных в верхней части третьей рабочей зоны, в которые вводятся элементы крепления и которые вместе образуют средство крепления нижней части и верхней части третьей рабочей зоны; где по крайней мере вторая и третья рабочие зоны расположены в одном корпусе, при этом третья рабочая зона отделена от второй рабочей зоны средством фиксации наполнителя и состоит из верхней и нижней частей, где нижняя часть третьей рабочей зоны заполнена по меньшей мере одним видом наполнителя, а верхняя часть третьей рабочей зоны представляет собой полость варьируемой формы и размера, не заполненную наполнителем; где третья рабочая зона выполнена в виде корпуса с внутренним пространством, выполненным в виде по меньшей мере одного сектора, при этом на вертикальной стенке и основании сектора имеются выходные отверстия для жидкости, при этом внутреннее пространство по меньшей мере одного сектора содержит по меньшей мере два вида наполнителей, представляющих собой систему наполнителей, расположенных послойно, например горизонтально и/или вертикально, с заданной толщиной каждого слоя; где модуль, состоящий из первой, второй и третьей рабочих зон, выполнен за одно целое; где в качестве наполнителя используют гранулированный, и/или порошкообразный, и/или композитный материал, преимущественно минерализующий материал; где в качестве гранулированного или порошкообразного материала используют смесь минерализующего материала и активированного угля; при этом в качестве минерализующего материала используют материалы на основе соединений магния и/или кальция, например доломит, кальцит, карбонат магния, карбонат кальция, силикат магния, хлорид магния, оксид магния, их смеси или смесь, содержащую окись магния, кальция природного происхождения или полученные термической обработкой природных материалов; где наполнители первой, второй и третьей рабочих зон не взаимодействуют между собой.
В заявляемом изобретении, выполненном по второму варианту, также представлен фильтрующий модуль с тремя рабочими зонами, где активными являются все три рабочие зоны.
Фильтрующий модуль может быть использован в качестве комплектующего устройства для очистки жидкости, так и самостоятельно.
Конструктивное исполнение фильтрующего модуля обеспечивает достаточное время пребывания обрабатываемой, а также обработанной воды в контакте с наполнителем третьей рабочей зоны, приводящее к повышению общей минерализации обработанной воды на протяжении всего срока использования (службы) фильтрующего модуля, умягчению воды при сохранении эффективности очистки воды, например, от хлора, органических соединений, тяжелых металлов и заданный режим фильтрации воды.
Сущностью заявляемой группы изобретений является конструктивное исполнение фильтрующего модуля с третьей рабочей зоной, содержащей по меньшей мере один вид наполнителя, которая может быть выполнена с возможностью обеспечения контакта по меньшей мере части обрабатываемой жидкости с наполнителем третьей рабочей зоны и сохранения свойств наполнителя третьей рабочей зоны на протяжении срока службы модуля, а именно состоять из верхней и нижней частей, где нижняя часть заполнена наполнителем, при этом третья рабочая зона может быть соединена со второй рабочей зоной или отделена от второй рабочей зоны средством фиксации и находится в одном корпусе со второй рабочей зоной или состоять из одной части, заполненной наполнителем. В каждом из этих конструктивных исполнений наполнители, которыми заполнены рабочие зоны, не взаимодействуют между собой, так как между второй и третьей рабочими зонами имеется полость, не заполненная наполнителем, или зазор, которые обеспечивают условия вентиляции, с возможностью сохранения свойств легкорастворимого наполнителя в третьей рабочей зоне на протяжении срока службы фильтрующего модуля.
Сущность изобретения более подробно поясняется чертежами, где:
на фиг. 1 изображен общий вид сечения и вид снизу фильтрующего модуля, выполненного по первому варианту с полостью в виде горизонтально ориентированного канала между наружной поверхностью основания второй рабочей зоны и наружной поверхностью верхней части третьей рабочей зоны;
на фиг. 2 изображен общий вид сечения и вид снизу фильтрующего модуля, выполненного по первому варианту с образованием зазора между второй и третьей рабочими зонами;
на фиг. 3 изображен общий вид сечения и вид снизу фильтрующего модуля, выполненного по первому варианту, где вторая и третья рабочие зоны расположены в одном корпусе;
на фиг. 4 изображен общий вид сечения и вид снизу фильтрующего модуля, выполненного по второму варианту с полостью в виде горизонтально ориентированного канала между наружной поверхностью основания второй рабочей зоны и наружной поверхностью верхней части третьей рабочей зоны;
на фиг. 5 изображен общий вид сечения и вид снизу фильтрующего модуля, выполненного по второму варианту с образованием зазора между второй и третьей рабочими зонами;
на фиг. 6 изображен общий вид сечения и вид снизу фильтрующего модуля, выполненного по второму варианту, где вторая и третья рабочие зоны расположены в одном корпусе;
на фиг. 7 изображен вид сверху третьей рабочей зоны, состоящей из верхней и нижней частей;
на фиг. 8 изображен аксонометрический вид третьей рабочей зоны в разобранном виде, состоящей из верхней и нижней частей;
на фиг. 9 изображен аксонометрический вид в разрезе фильтрующего модуля, выполненного по второму варианту с полостью в виде горизонтально ориентированного канала между наружной поверхностью основания второй рабочей зоны и наружной поверхностью верхней части третьей рабочей зоны;
на фиг. 10 изображен общий вид сечения устройства для очистки жидкости с фильтрующим модулем, выполненным по второму варианту.
Фильтрующий модуль, выполненный по первому (фиг. 1, 2, 3) и второму (4, 5, 6) вариантам состоит из первой 1, второй 2 и третьей 3 рабочих зон (фиг. 1, 4), выполненных с внутренним пространством, заполненных наполнителями (по первому варианту первая 1 рабочая зона может быть дополнительно заполнена наполнителем) и расположенных, например, по одной оси, при этом модуль по меньшей мере снабжен манжетой 4 (фиг. 1) для повышения надежности фиксации и уплотнения модуля в емкости 36 для фильтруемой жидкости в форме воронки (фиг. 10).
Первая 1 рабочая зона фильтрующего модуля, выполненного по первому варианту (фиг. 1), снабжена по меньшей мере боковыми отверстиями 6 для входа жидкости и оттока воздуха (фиг. 1). Внешняя форма первой 1 рабочей зоны модуля определяется конкретной технологией изготовления и может представлять собой различную конфигурацию с увеличением диаметра (фиг. 1) к основанию или иметь постоянное проходное сечение ( не показано), что не влияет на заявляемый технический результат.
Первая 1 рабочая зона фильтрующего модуля, выполненного по второму варианту в виде контейнера 8 (с уменьшением диаметра (фиг. 4) с внутренним пространством, заполненным наполнителем 40 (фиг. 4, 5, 6), например гранулированным материалом, преимущественно ионообменной смолой, при этом контейнер 8 (фиг. 4) может быть снабжен, например, по меньшей мере одним каналом 7, расположенным по центру этого контейнера 8 для беспрепятственного выхода воздуха наружу модуля из второй 2 рабочей зоны через внутреннее пространство первой 1 рабочей зоны (фиг. 4). Основание 9 (фиг. 4) первой 1 рабочей зоны может плавно переходить в стенку (определяется конкретной технологией) указанного канала 7, который может быть выполнен с боковыми 10 отверстиями для выхода фильтруемой жидкости и последующего входа этой жидкости во вторую 2 рабочую зону модуля (фиг. 4, 5, 6) или иметь отверстия для выхода жидкости в основании первой 1 рабочей зоны ( не показано).
Форма стенки второй 2 рабочей зоны определяется технологически и может иметь различные конфигурации, например, выполнена с вырезом 5 (фиг. 1). Первая 1 и вторая 2 рабочие зоны соединяются между собой с помощью, например, сварки трением (фиг. 2, 5) или ультразвуком (фиг. 1, 4).
Вторая 2 рабочая зона фильтрующего модуля, выполненного по первому и второму вариантам, представляет собой корпус 11 с внутренним пространством, заполненным наполнителем 41 (фиг. 2, 5). В качестве средства фиксации 12 наполнителя 41 во второй 2 рабочей зоне используется водопроницаемый полимерный материал (синтетический или натуральный), который приваривается с помощью, например, термической сварки к кольцу 13, которое с помощью, например, сварки трением приваривается к внутренней поверхности указанного корпуса 11 (фиг. 5) или вставляется в корпус 11 без использования сварки (фиг. 3, 6) или водопроницаемый полимерный материал приваривается к указанному корпусу 11 (не показано). Средство фиксации 12 расположено между первой 1 и второй 2 рабочими зонами фильтрующего модуля, выполненного по первому и второму вариантам (фиг. 1, 4) и снабжено по меньшей мере одним клапаном 14, предусмотренным для оттока воздуха из второй 2 рабочей зоны (фиг. 1), либо в канал 7 первой 1 рабочей зоны (фиг. 4), либо во внутреннее пространство первой 1 рабочей зоны (фиг. 1) в процессе фильтрации жидкости. В качестве клапана 14 могут выступать различные отверстия или щели для выхода воздуха, скапливающегося между наполнителем 41 второй 2 рабочей зоны и средством фиксации 12 (фиг. 1, 4).
Форма корпуса 11 второй 2 рабочей зоны имеет, например, переменное проходное сечение, например, уменьшающееся к основанию (фиг. 1, 4), которое снабжено выходными 15 отверстиями для выпуска фильтруемой жидкости (фиг. 9) и ребрами жесткости 16, распространяющимися от стенки корпуса к участку 17, расположенному по центру второй 2 рабочей зоны и предназначенному для соединения второй 2 рабочей зоны с третьей 3 рабочей зоной (фиг. 9). Выходные 15 отверстия второй 2 рабочей зоны, изготовленные, например, из водопроницаемого полимерного материала (синтетический или натуральный) или, например, из сетки (фиг. 9), выполняют функцию удерживающего средства, набухающего в процессе фильтрации наполнителя 41 второй 2 рабочей зоны фильтрующего модуля, выполненного по первому и второму вариантам (фиг. 1, 2, 4, 5).
Третья 3 рабочая зона (фиг. 7, 8), в частном случае, состоит из верхней 20 и нижней 21 частей (фиг. 8), где нижняя 21 часть выполнена, например, в виде корпуса 22 (фиг. 4, 9) сложной конфигурации с по меньшей мере одним сектором, например, в количестве четырех секторов 29 (фиг. 2, 5, 8) заданной формы, при этом на вертикальной стенке каждого сектора 29 имеются выходные 31 отверстия и выходные 23 отверстия для жидкости в основании (фиг. 4). А верхняя 20 часть третьей 3 рабочей зоны (фиг. 8) выполнена, например, в виде крышки с входными 24 (фиг. 7) отверстиями для фильтруемой жидкости, расположенными в основании крышки, где по центру расположен участок 17 (фиг. 7, 8), предназначенный для соединения второй 2 рабочей зоны с третьей 3 рабочей зоной и выходными отверстиями 30 (фиг. 8). Выходные отверстия 30 (фиг. 8.) необходимы для уменьшения вероятности образования тупиковых воздушных пузырей. Нижняя 21 часть третьей 3 рабочей зоны соединена с верхней 20 частью третьей 3 рабочей зоны с помощью средства крепления 26 (фиг. 7), представляющего собой n количество элементов крепления 27 (фиг. 8), расположенных на нижней 21 части третьей 3 рабочей зоны и соответствующих количеству отверстий 28, расположенных в верхней 20 части третьей 3 рабочей зоны (фиг. 8), в которые вводятся элементы крепления 27 и которые вместе образуют средство крепления 26 нижней 21 части и верхней 20 части третьей 3 рабочей зоны (фиг. 7, 8). При этом верхняя 20 часть третьей 3 рабочей зоны выполнена, например, с манжетой 25 с отверстиями 30 (фиг. 7, 8).
Соединение второй 2 и третьей 3 рабочих зон может быть выполнено по центру наружной поверхности основания второй рабочей зоны и соответственно наружной поверхности верхней части третьей рабочей зоны с образованием полости в виде горизонтально ориентированного канала варьируемой формы и размера (фиг. 2) или с образованием зазора варьируемой формы и размера между второй 2 и третьей 3 рабочими зонами (фиг. 5). Эта полость в виде горизонтально ориентированного канала или зазор предназначены для ограничения контакта наполнителя 41 второй 2 рабочей зоны с наполнителем 42 третьей 3 рабочей зоны с целью сохранения свойств наполнителя 42 третьей 3 рабочей зоны на протяжении срока службы фильтрующего модуля (фиг. 2, 5).
Согласно группе изобретений, корпус 22 третьей 3 рабочей зоны может быть выполнен неразборным (не показано), где нижняя 21 часть и верхняя 20 часть сварены между собой ультразвуком, например, из полипропилена марки Moplen HP500N (LyondellBasell). Применение третьей 3 рабочей зоны в виде неразборной конструкции не позволяет производить замену наполнителя 42. Применение сборной конструкции (фиг. 7, 8) расширяет возможности использования данной конструкции потребителем и позволяет производить замену наполнителя 42 третьей 3 рабочей зоны самостоятельно. При этом в качестве наполнителя 42 используют, например, один вид наполнителя - минерализующий материал (фиг. 1, 3, 6). Или по меньшей мере два вида наполнителей, представляющих собой систему наполнителей, расположенных послойно, например горизонтально и/или вертикально, с заданной толщиной каждого слоя, что дает возможность, подбирая минерализующие материалы и толщину их слоя, корректировать состав отфильтрованной питьевой воды в зависимости от состава исходной воды. В качестве минерализующего материала, например, используют материалы на основе соединений магния и/или кальция, например, доломит (Hebei Chida Manufacture and Trade Co., China), кальцит, карбонат магния, карбонат кальция, силикат магния, хлорид магния, оксид магния, их смеси или смесь, содержащую окись магния, кальция природного происхождения или полученные термической обработкой природных материалов.
В соответствии с настоящей группой изобретений третья 3 рабочая зона может быть выполнена сложной конфигурации, при этом внутреннее пространство третьей 3 рабочей зоны может быть разделено, например, на четыре сектора 29 (фиг. 8), каждый из которых выполнены, например, в форме треугольника, с расположенными на каждом секторе n количество элементов крепления 26 (фиг. 7). При этом боковая стенка каждого сектора снабжена рядом вертикальных отверстий 31 (фиг. 8) для обеспечения контакта обработанной и/или смеси обрабатываемой и обработанной жидкости, находящейся в устройстве для очистки жидкости, с наполнителем 42 третьей 3 рабочей зоны. Разделение третьей 3 рабочей зоны на несколько секторов 29 позволяет использовать различные наполнители 42, например минерализаторы, в зависимости от предъявляемых требований к получаемой воде.
В соответствии с настоящей группой изобретений фильтрующий модуль, состоящий из первой 1, второй 2 и третьей 3 рабочих зон, может быть, в частном случае, выполнен за одно целое, где по крайней мере вторая 2 и третья 3 рабочие зоны расположены в одном корпусе (фиг. 3, 6), при этом третья 3 рабочая зона отделена от второй 2 рабочей зоны нижним (фиг. 3, 6) средством фиксации 34 наполнителя 41 и состоит из верхней 20 и нижней 21 частей, где нижняя 21 часть заполнена наполнителем 42 (фиг. 3, 6), а верхняя 20 часть третьей рабочей зоны представляет собой полость варьируемой формы и размера, не заполненную наполнителем. Третья рабочая зона также выполнена сложной конфигурации с внутренним пространством, выполненным в виде по меньшей мере одного сектора заданной формы, например, как показано на фиг. 8, состоит из четырех секторов 29), при этом на вертикальной стенке и основании сектора имеются выходные отверстия для жидкости. Как и в предыдущих исполнения, внутреннее пространство по меньшей мере одного сектора содержит по меньшей мере два вида наполнителей, представляющих собой систему наполнителей, расположенных послойно, например горизонтально и/или вертикально, с заданной толщиной каждого слоя или один вид наполнителя.
По завершении формирования первой 1, второй 2 и третьей 3 рабочих зон (фиг. 3, 6) фиксируют крышку 32 на корпусе модуля, например, с помощью защелки 33 (фиг. 3, 6) или резинового уплотнения (не показано). В таком случае третья 3 рабочая зона является неразборной частью фильтрующего модуля, которая выполнена также сложной конфигурации, разделенная, например, на четыре сектора заданной формы, с выходными 31 отверстиями на вертикальных стенках и выходными 23 отверстиями в основании для выхода фильтруемой жидкости (фиг. 3, 6). При сборке такого модуля в качестве наполнителя 42 в третьей 3 рабочей зоне преимущественно используют минерализующие материалы. Или систему наполнителей, расположенных послойно, например горизонтально и/или вертикально, с заданной толщиной каждого слоя (не показано). Загрузка модуля наполнителем начинается с формирования третьей 3 рабочей зоны с последующей установкой нижнего (фиг. 3, 6) средства фиксации 34 наполнителя 41 второй 2 рабочей зоны. Затем формируется вторая 2 рабочая зона, преимущественно состоящая из волокнистого и гранулированного материалов или их смеси. При этом зазор в соответствии с заявляемой группой изобретений сформирован между нижней 21 частью третьей 3 рабочей зоны, заполненной наполнителем 42 и нижним (фиг. 3, 6) средством фиксации 34 наполнителя 41. После формирования второй 2 рабочей зоны устанавливается средство фиксации 12 наполнителя 41 второй 2 рабочей зоны с последующей вставкой детали 35, выполненной в форме канала 7 с основанием 9, и формированием первой 1 рабочей зоны (фиг. 6). В качестве наполнителя 40 первой 1 рабочей зоны преимущественно используют гранулированные ионообменные материалы или, например, смесь гранулированных и волокнистых материалов. Крепление крышки 32 может быть выполнено, например, с помощью специальной защелки 33 (фиг. 3, 6) или резьбового соединения ( не показано) или ультразвуком (не показано).
На фиг. 10 изображен общий вид сечения в продольном направлении устройства для очистки жидкости с фильтрующим модулем, например, выполненным по второму варианту. Устройство состоит из емкости 36 для фильтруемой воды в форме воронки и емкости 37 для отфильтрованной воды в форме кувшина, которые сообщаются между собой через фильтрующий модуль 38 (фиг. 10), выполненный в соответствии с настоящим изобретением.
Фильтрующий модуль устройства для очистки жидкости работает следующим образом. Водопроводную воду наливают в емкость 36 для фильтруемой воды устройства для очистки жидкости кувшинного типа, в которой установлен заявляемый фильтрующий модуль 38, выполненный по любому из заявляемых вариантов (фиг. 10). Под действием гравитационных сил вода сначала протекает через первую 1, затем вторую 2 и, наконец, через третью 3 рабочие зоны (фиг. 1) и накапливается в емкости 37 для отфильтрованной воды в форме кувшина (фиг. 10).
В процессе фильтрации вода протекает через отверстия 6 для входа жидкости и оттока воздуха внутрь первой 1 рабочей зоны (фиг. 1, 4). Первая 1 рабочая зона фильтрующего модуля, выполненного по первому варианту, является неактивной, вода свободно протекает через средство фиксации 12 наполнителя 41, расположенное между первой 1 и второй 2 рабочими зонами, и заполняет внутреннее пространство второй 2 рабочей зоны. По мере протекания фильтруемой воды через наполнитель 41 во второй 2 рабочей зоне начинает выделяться воздух, изначально присутствующий, например, в волокнистом фильтрующем материале, который образует пузырьки, способные замедлять скорость протекания воды через модуль. С целью отвода пузырьков воздуха из второй 2 рабочей зоны между первой 1 и второй 2 рабочими зонами установлено средство фиксации 12 наполнителя 41, снабженное клапаном 14 (фиг. 3, 6), как в прототипе. Благодаря наличию клапана 14 различной конфигурации (не показано) процесс фильтрации осуществляется в соответствии с настоящим изобретением. Вторая 2 рабочая зона, как правило, заполнена фильтрующими материалами, выбор которых может быть определен конечными показателями фильтрованной воды. В соответствии с настоящим изобретением в качестве наполнителя 41 во второй 2 рабочей зоне используют, например, смесь волокнистого и гранулированного материалов, где в качестве волокнистого материала используют, например, сорбенты на основе ионообменного волокна, а в качестве гранулированного материала активированный уголь или преимущественно смесь активированного угля и ионообменной смолы. Такая комбинация наполнителя 41 способствует частичному умягчению фильтруемой воды и обеспечивает удаление хлора, органических соединений, тяжелых металлов из питьевой воды. Фильтрованная вода выходит из второй 2 рабочей зоны через выходные 15 отверстия в основании (фиг. 9) и в соответствии с настоящим изобретением, в частном случае, попадает в полость в виде горизонтально ориентированного канала 18 варьируемой формы и размера (фиг. 1, 4). На следующем этапе обрабатываемая жидкость попадает в третью 3 рабочую зону и по меньшей мере частично взаимодействует с наполнителем 42 третьей 3 рабочей зоны, так как часть фильтрованной воды выходит из второй 2 рабочей зоны, проходит через отверстия 30 (фиг. 8), расположенные в верхней части третьей 3 рабочей зоны. Или часть фильтрованной воды попадает через зазор между второй 2 и третьей 3 рабочей зоной в третью 3 рабочую зону, а часть фильтрованной воды выходит через зазор у края боковой стенки второй 2 рабочей зоны, минуя третью 3 рабочую зону (фиг. 2, 5). Либо часть фильтрованной воды проходит через полость 20 и выходит через верхнюю часть отверстий 31 не контактируя с наполнителем 42 в емкость для отфильтрованной воды, например в виде Кувшина, а часть фильтрованной воды, контактируя с наполнителем 42, насыщается минералами и уже минерализованная вода выходит из нижней 21 части третьей 3 рабочей зоны в емкость для отфильтрованной воды. Такое конструктивное исполнение модуля позволяет осуществить минерализацию фильтрованной воды до заданных параметров. В соответствии с настоящим изобретением, в качестве наполнителя 42 третьей 3 рабочей зоны используют, например, минерализующие материалы, способные растворяться в воде, например, материалы на основе соединений магния и/или кальция, например доломит, кальцит, карбонат магния, карбонат кальция, силикат магния, хлорид магния, оксид магния, их смеси или смесь, содержащую окись магния, кальция природного происхождения или полученные термической обработкой природных материалов. Как было описано выше, третья 3 рабочая зона может быть сборной (фиг. 7, 8) или неразборной (не показано), что не влияет на процесс обработки воды и заявляемый технический результат. Выполнение корпуса 22 (фиг. 2) третьей 3 рабочей зоны сборной (фиг. 7, 8) конструкции преследует расширение потребительских возможностей модуля. Конструкция корпуса 22 третьей 3 рабочей зоны выполнена с отверстиями 23, 24 и 31 (фиг. 8), меньшими, чем размер гранул наполнителя 42 третьей 3 рабочей зоны. В соответствии с настоящей группой изобретений корпус 22 третьей 3 рабочей зоны выполнен, например, с четырьмя секторами 29 (фиг. 8). Обработанная вода выходит из третьей 3 рабочей зоны через выходные отверстия 31 и 23 (фиг. 8) для жидкости, соответственно расположенные на вертикальной стенке и основании каждого сектора 29. В соответствии с настоящим изобретением в третьей 3 рабочей зоне может быть использован наполнитель 42 с разными свойствами, размещенный в разных секторах 29 или по меньшей мере два вида наполнителей, представляющих собой систему наполнителей, расположенных послойно, например горизонтально и/или вертикально, с заданной толщиной каждого слоя.
Третья 3 рабочая зона заполнена наполнителем 42, при этом верхний уровень наполнителя 42 ниже уровня обработанной воды, находящейся в емкости 37 для отфильтрованной воды в форме кувшина в конце фильтрации жидкости, что способствует дальнейшему обогащению отфильтрованной воды, например, минеральными веществами. В процессе фильтрации вода накапливается в емкости 37 для отфильтрованной воды в форме кувшина, где собственно и расположена третья 3 рабочая зона с возможностью обеспечения контакта обработанной жидкости с наполнителем 42 третьей 3 рабочей зоны. В частном случае, первая 1 рабочая зона может дополнительно содержать наполнитель (не показано).
Фильтрующий модуль, выполненный по второму варианту, отличается наличием трех активных зон, влияющих на изменение химического состава обрабатываемой питьевой воды. Первая 1 рабочая зона, заполненная наполнителем 40, обеспечивает умягчение и подкисление обрабатываемой воды, что положительно сказывается на дальнейшей обработке воды пропусканием ее через наполнитель 42 третьей 3 рабочей зоны. В процессе фильтрации вода протекает через верхние и боковые отверстия 6 внутрь первой 1 рабочей зоны и взаимодействует с наполнителем 40 первой 1 рабочей зоны (фиг. 4). Во вторую 2 рабочую зону фильтрующего модуля вода протекает через средство фиксации 12, расположенное между первой 1 и второй 2 рабочими зонами модуля. Воздух, присутствующий, например, в волокнистом фильтрующем материале вытесняется фильтруемой жидкостью вверх модуля и благодаря наличию клапана 14 в средстве фиксации 12, работающего совместно с каналом 7 первой 1 рабочей зоны (фиг. 4, 6), процесс фильтрации осуществляется в соответствии с настоящим изобретением. Наполнитель 41 второй 2 рабочей зоны, как в первом варианте, обеспечивает заданное качество фильтрации питьевой воды. Вода протекает через выходные 15 отверстия второй 2 рабочей зоны (фиг. 9) в третью 3 рабочую зону, например, через горизонтально ориентированный канал 18 заданной формы и размера (фиг. 1, 4).
Таким образом, использование фильтрующего модуля, выполненного по второму варианту, обеспечивает трехступенчатую обработку питьевой воды, где на первой ступени происходит умягчение жидкости, на второй - фильтрация и удаление хлора, органических соединений, тяжелых металлов, а на третьей ступени происходит минерализация жидкости с возможностью обеспечения контакта по меньшей мере части обрабатываемой жидкости с наполнителем 42 третьей 3 рабочей зоны.
В соответствии с настоящей группой изобретений в качестве наполнителя 42 третьей 3 рабочей зоны используется, например, легкорастворимый минерализующий материал. Соприкосновение такого материала с волокнистым наполнителем 41 второй 2 рабочей зоны по окончании процесса фильтрации крайне не желательно, так как это приводит по крайней мере к размягчению минерализующего материала и быстрому растворению последнего или изменению свойств наполнителя 42. С целью сохранения свойств наполнителя 42 третьей 3 рабочей зоны на протяжении срока службы модуля в заявляемом модуле между наружной поверхностью основания 19 второй 2 рабочей зоны и наружной поверхностью верхней 20 части третьей 3 рабочей зоной сформирована полость в виде горизонтально ориентированного канала 18 варьируемой формы и размера (фиг. 1, 4) или имеется зазор между второй 2 и третьей 3 рабочими зонами.
В соответствии с настоящей группой изобретений, как описано выше, фильтрующий модуль может быть отлит целиком с последующей установкой крышки 32 на корпусе модуля с помощью защелки 33 (фиг. 3, 6). При таком исполнении фильтрующего модуля протекание жидкости через все три рабочие зоны будет осуществляться, как описано выше. Однако для сохранения свойств наполнителя 42 третьей 3 рабочей зоны на протяжении срока службы модуля с целью обеспечения вентиляции между второй 2 и третьей 3 рабочими зонами, загрузка минерализующего состава должна быть фиксированной и не должна превышать более половины внутреннего пространства, предназначенного для третьей 3 рабочей зоны (фиг. 3, 6). Фиксация фильтрующего модуля, выполненного по второму варианту, в емкости 36 (фиг. 10) для фильтруемой воды устройства для очистки жидкости осуществляется с помощью, например, уплотнительного кольца 39 (фиг. 6).
Фильтрующий модуль в соответствии с настоящим изобретением может быть использован для получения фильтрованной слабо минерализованной питьевой воды, то есть конструктивное исполнение группы изобретений позволяет повысить функциональные возможности модуля.
Конкретные размеры и отдельные конструктивные параметры исполнения фильтрующего модуля могут быть выбраны специалистами в зависимости от назначения и производительности устройства для очистки жидкости.
Предлагаемый фильтрующий модуль может быть изготовлен на машине для литья под давлением термопластичных материалов, например, из полипропилена.
В настоящем описании изобретения представлено предпочтительное исполнение осуществления группы изобретений. Раскрытие и описание будет понятно специалистам в данной области техники, различные изменения в форме и деталях могут быть выполнены без отступления от сущности и объема притязаний заявляемого изобретения.