RU66326U1 - HOUSEHOLD FILTER FOR FINE WATER CLEANING - Google Patents

Abstract

Полезная модель относится к переносным устройствам для тонкой очистки питьевой воды с помощью плоских мембранных фильтров. Задача - упрочнение мембранного фильтроэлемента и увеличение надежности, качества и ресурса работы всего фильтра. Для этого установка упрочняющей подложки из нетканого материала под трековую мембрану, применение трековой мембраны повышенной толщины и более прочное крепление мембраны на окаймляющую рамку термоконтактной сваркой. Плоское пакетное оформление фильтра из двух корпусных пластиковых крышек, между ними плоского сменного неразборного фильтроэлемента с мембранной пленкой толщиной 17...23 мкм, с размерами пор 0,2...0,4 мкм, с плотностью пор до 300...400 млн. отверстий на 1 см². Фильтроэлемент выполнен в виде пакета из наружной трековой мембраны, под ней упрочняющей подложки из нетканого материала, и жесткого несущего основания с закреплением пакета по периметру в окаймляющую пластиковую рамку термоконтактной сваркой. Между одной парой крышек могут быть установлены несколько закрепленных один на другом фигурными выступами и пазами рамок однотипных фильтроэлементов. 3 з.п. ф-лы.The utility model relates to portable devices for fine purification of drinking water using flat membrane filters. The task is to strengthen the membrane filter element and increase the reliability, quality and service life of the entire filter. For this, the installation of a reinforcing substrate of nonwoven material under the track membrane, the use of a track membrane of increased thickness and more durable fastening of the membrane to the bordering frame by thermal contact welding. Flat batch design of the filter from two plastic housing covers, between them a flat replaceable non-separable filter element with a membrane film 17 ... 23 microns thick, with pore sizes 0.2 ... 0.4 microns, with pore densities up to 300 ... 400 million holes per 1 cm ² . The filter element is made in the form of a bag of an external track membrane, under it a reinforcing substrate of nonwoven material, and a rigid bearing base with a bag secured around the perimeter into a fringing plastic frame by thermo-contact welding. Between one pair of caps, several curly protrusions and grooves of the frames of the same filter elements can be mounted on one another. 3 s.p. f-ly.

Description

Область техникиTechnical field

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.The utility model relates to portable devices that provide fine purification of drinking water from suspensions, bacteria, viruses and chemical compounds dissolved in liquids using flat membrane filters.

Уровень техникиState of the art

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.A household filter for fine water purification is known, comprising a housing closed by covers, having a hose for draining filtered water, prefilters and filter elements located between the housing and covers, the covers have intake holes, the housing surface is corrugated, the collector for collecting the filtrate is formed by this surface and the surface of the filter element , which is made of a polymer, for example polyethylene terephthalate, film with a thickness of 9.0 ... 11.0 μm, in which through holes with a diameter of 0.2 ... 0.4 μm are made. According to accepted terminology, this film belongs to the class of track or nuclear membranes.

(Патент РФ №2145943, МПК C02F 9/00, B01D 29/56, B01D 61/00, опубл. 2000.02.27).(RF patent No. 2145943, IPC C02F 9/00, B01D 29/56, B01D 61/00, publ. 2000.02.27).

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 см². 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.The effect of fine cleaning is achieved through the use of filter material based on a track (or nuclear) membrane. This membrane is a thin, lavsan (polyethylene terephthalate) film that has previously undergone special processing at a powerful cyclotron at the International Joint Institute for Nuclear Research in Dubna (Moscow Region, Russia) by bombarding it with inert gas ions followed by physicochemical treatment to form stable in pore size with a diameter of 0.2 to 0.4 μm with a pore density throughout the field of the film up to 300 ... 400 million holes per 1 cm ² . The presence as a filter element of a polymer film with pores whose diameters are 0.2 ... 0.4 μm, smaller than the size of a number of pathogenic bacteria and smaller than the size of a number of particles of oil combustion products and molecules of a number of chemical compounds, allows you to achieve fine water purification. When using a filter in drinking water, the concentration of heavy metals and radionuclides is significantly reduced; the amount of pesticides, pathogenic bacteria and other harmful chemical impurities. In food fluids, all trace elements important to health are preserved.

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 The closest analogue is the filter modification according to the specified patent, described to the publicly available operating instructions for the water treatment device manufactured by Simpex (Ukraine) attached to the sold filter. The filter consists of the following elements: two covers; between the covers

неразборного фильтроэлемента с трековой мембраной; штуцера со сливной трубкой, креплений трубки (замков); протирочного поролона.non-separable filter element with a track membrane; fitting with drain pipe, pipe mounts (locks); wiping foam.

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.As the practice of operating these filters has shown, there are “bottlenecks” (limitations) in them, primarily negatively affecting the strength and durability of the membrane filter element, and, consequently, the reliability, quality and service life of the entire filter.

Раскрытие полезной моделиUtility Model Disclosure

Техническая задача предлагаемой полезной модели - упрочнение мембранного фильтроэлемента и увеличение надежности, качества и ресурса работы всего фильтра.The technical task of the proposed utility model is to strengthen the membrane filter element and increase the reliability, quality and service life of the entire filter.

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:To obtain a technical result, it is proposed at the same time: the installation of a reinforcing substrate of nonwoven material under the track membrane, the use of a track membrane with an increased thickness of 17 ... 23 μm, and a more durable fastening of the track membrane on a supporting fringing plastic frame using thermocontact welding. These design and technological changes of the main element of the device allow:

- 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;- increase the strength and durability of the membrane filter element due to a more rigid package of polymer track membrane, a substrate of non-woven material and a rigid base; as well as more reliable fastening of the membrane to the frame by effective thermal contact welding;

- 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;- to improve the drainage of water from the filter through the nozzle and the tube into the storage tank due to the additional capillary suction of the liquid with non-woven material even with a minimum level of liquid in the tank where the filter is placed;

- 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).- to increase the resistance of the track membrane to the smallest solid particles (suspended in water) by increasing its thickness by 1.5 ... 2 times to 17 ... 23 μm (the thickness of the membrane film is indicated in the analog filter 9 ... 11 μm )

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%.The proposed useful model of filter design modernization in practice allows to increase the strength of the membrane filter element and increase the reliability, quality and service life of the entire filter up to about 10%.

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 см². 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 A household filter for fine water purification is characterized by a flat batch design of two plastic housing covers, between them a flat removable non-separable filter element with a polymer track membrane film 17 ... 23 μm thick, with pore sizes of 0.2 ... 0.4 μm in diameter, with a pore density throughout the film field of up to 300 ... 400 million holes per 1 cm ² . The filter element is made in the form of a package of an external track membrane, under it a reinforcing substrate of non-woven material, and then a rigid supporting base with the whole package secured by

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.perimeter in a fringing plastic frame by thermal contact welding. Lids and frame have intake openings for filtered water. The filter element contains an internal collector of the filtrate (the internal collector of the filtrate is embossed by embossing a rigid support base with a height of 0.5 ... 1.0 mm) and the filtrate is discharged through a fitting that is external to the frame and a drain pipe is put on it. The package of covers and filter element is made in size as a single narrowed rectangular parallelepiped, including with a golden ratio of length-to-width ratio of approximately 1, 6. The package has shaped protrusions and reciprocal grooves along the edges of the covers and the filter element frame for a spring-loaded repeatedly assembled collapsible fastening. Intake openings are made in the form of through recesses at the ends of the covers and a frame for supplying the filtered fluid to the outer surface of the track membranes. The filter element package contains, as a rule, on both sides of the bearing base symmetrically a substrate of nonwoven material and on top of them are outer track membrane films.

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.Between one pair of covers, several curly protrusions and grooves of frames of the same filter elements with the corresponding number of fittings and drain tubes can be installed fixed one on the other. Parallel mounting of filter elements on each other between one pair of caps allows you to multiply increase the performance of the entire filter while reducing the cost and, accordingly, the price of the entire filter for the consumer.

Осуществление полезной моделиUtility Model Implementation

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.All structural elements of the filter are made of plastics certified for contact with food materials, in particular with drinking water. Covers serve as filter housings, i.e. protective and decorative functions. Non-woven material is a product of fibers or threads tightly interconnected without the use of weaving methods. Unlike the foam rubber prefilters of the above filter analog, the non-woven material in the proposed utility model is not a prefilter, since it is located under the membrane, but it gives an additional capillary suction of liquid even at its minimum level in the container where the filter is placed.

Фильтр используют следующим образом.The filter is used as follows.

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.In addition to the filter itself, for its operation, both a container for untreated water and dishes for filtered water are needed. During operation, it is desirable to cover both containers with lids from possible additional pollution from the outside.

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.Install a tank with untreated water about a meter above the tank for collecting filtered water. In the filter, the pressure drop on the membrane necessary for the flow of the filtering process is created due to the difference in the heights of the intake channels of the filter located in the upper tank and the cut-off of the water shutter in the lower tank.

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.With the tube put on the fitting, immerse the filter in a container with untreated water, not lowering the free end of the tube into untreated water, but lowering it into a tank for purified water. At first, the filtered water flows in a stream, the intensity of which gradually decreases and the filter goes into the drip mode. At the beginning of work, the performance of a new clean filter element significantly exceeds the nominal. In the course of further operation, the filter should work in the drip mode, and if, after the next washing, the filter starts working in the jet mode again, this means that it does not fulfill its functions and membrane damage is the most likely reason for this. In order to avoid damage to the membrane, it is impossible to disassemble a separate non-separable filter element (of the same type filter elements, if there are several of them in one filter, it is possible to disconnect from each other); blow the filter element through a tube or fitting; wipe the surface of the membrane with hard materials, connect the tube to the water supply.

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.During the operation of the filter, filtered substances are deposited on the membrane surface, which leads to a decrease in performance and indicates the need for washing it. The membrane is washed with a decrease in productivity of about 30%. To do this, remove one of the filter covers. Under a stream of water, using a wiping foam cloth, dirt is washed off from one surface of the membrane, holding it on the other cover. Then the membrane is washed from the opposite side. At the same time, in order to avoid the ingress of untreated water into the cavity of the filter element, the tube is not removed from the fitting. To reduce the load on the membrane, the bottom residue should be drained from the tank with untreated water the next time it is filled.

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%.The proposed constructive and technological means of modernizing the filter design in practice make it possible to increase the strength of the membrane filter element and increase the reliability, quality and service life of the entire filter to about 10%.

Claims (4)

1. Бытовой фильтр для тонкой очистки воды, характеризующийся 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 см², 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, фильтроэлемент содержит внутренний коллектор фильтрата, соединенный с наружным на рамке штуцером для сливной трубки, пакет из крышек и фильтроэлемента выполнен по размерам как единый зауженный прямоугольный параллелепипед, в том числе с пропорцией золотого сечения отношения длины к ширине, с фигурными выступами и ответными пазами по краям крышек и рамки фильтроэлемента для пружиняще защелкиваемого многократно сборно-разборного закрепления пакета, заборные отверстия выполнены в виде сквозных выемок в торцах крышек и рамки.1. A household filter for fine water purification, characterized by a flat batch design of two plastic housing covers, between them a flat removable non-separable filter element with a polymer track membrane film with a thickness of 17 ... 23 microns, with pore sizes of 0.2 ... 0, 4 μm, with a pore density throughout the film field of up to 300 ... 400 million holes per 1 cm ² , the filter element is made in the form of a bag of an external track membrane, under it a reinforcing substrate of non-woven material, and then a rigid carrier base with the whole pack secured along the perimeter into the fringing plastic frame by thermocontact welding, the covers and frame have intake holes, the filter element contains an internal filtrate collector connected to an outlet on the frame for a drain pipe, a package of covers and a filter element is dimensioned as a single narrowed rectangular parallelepiped, including with the proportion of the golden section, the ratio of length to width, with curly protrusions and mating grooves along the edges of the covers and the frame of the filter element for a spring-clickable multiple-fold To secure the package, the intake holes are made in the form of through recesses in the ends of the covers and frame. 2. Фильтр по п.1, характеризующийся тем, что пакет фильтроэлемента содержит с двух сторон несущего основания симметрично подложки из нетканого материала и сверху них наружные трековые мембранные пленки.2. The filter according to claim 1, characterized in that the filter element package contains on both sides of the carrier base symmetrically a non-woven material substrate and on top of them are outer track membrane films. 3. Фильтр по п.1 или 2, характеризующийся тем, что коллектор фильтрата реализован выдавленным высотой 0.5...1.0 мм тиснением жесткого несущего основания фильтроэлемента.3. The filter according to claim 1 or 2, characterized in that the filtrate collector is implemented by embossing a height of 0.5 ... 1.0 mm by embossing a rigid support base of the filter element. 4. Фильтр по п.1 или 2, характеризующийся тем, что между одной парой крышек могут быть закреплены один на другом фигурными выступами и пазами рамок несколько однотипных фильтроэлементов с соответствующим количеством штуцеров и сливных трубок.4. The filter according to claim 1 or 2, characterized in that between the same pair of covers can be fixed one on the other with curly protrusions and grooves of the frames of several filter elements of the same type with the corresponding number of fittings and drain pipes.