Мембранный бытовой прибор для получения питьевой воды

 

Изобретение относится к аппаратам для очистки водопроводной воды с получением чистой воды питьевого качества и может быть использовано в быту, в пищевой промышленности и в медицине. Мембранный бытовой прибор содержит вертикальный корпус с крышками, рулонный фильтрующий элемент с фильтроотводящей трубкой и угольный фильтр, снабженный отводящей трубкой, соединенной с трубопроводом вывода очищенной воды. На нижнем конце фильтроотводящей трубки и на внешней поверхности отводящей трубки угольного фильтра установлены элементы в виде колец, вкладышей и т.п. с бактерицидным агентом. Трубопроводы для ввода водопроводной воды и отвода очищенной воды снабжены обратными клапанами, а трубопровод для отвода очищенной воды содержит фильтрующие вставки из открытопористого материала (например, пористого полиэтилена), который при пористости 30-80% имеет средний размер пор 20-120 мкм, размещенных на расстоянии 40-150 мм друг от друга, причем одна из вставок расположена непосредственно у выхода очищенной воды. Изобретение обеспечивает предотвращение образования колоний микроорганизмов в застойных зонах аппарата и в трубопроводах. 2 з.п.ф-лы, 1 ил.,1 табл.

Изобретение относится к аппаратам для очистки водопроводной воды с получением чистой воды питьевого качества и может быть использовано в быту, в пищевой промышленности и в медицине.

Известны аппараты подобного назначения различной конструкции, основным недостатком которых является попадание и последующее размножение микроорганизмов в застойных зонах аппаратов и/или на поверхностях деталей, соприкасающихся с водой, особенно, при прекращении ее отбора на длительный период (24 часа). Для предотвращения этого процесса предпринимаются различные меры.

Известны устройства для очистки водопроводной воды, в которых используется сетчатая металлическая ткань с твердым покрытием из серебра с олигодинамическим действием против зародышей микробов [1] Известны также устройства, содержащие камеру предварительного фильтрования с бактерицидным агентом, иммобилизованным на пористой насадке [2] а также устройство, в корпусе которого у входного и выходного отверстия сформирован слой активированного угля, содержащий серебро [3] Наиболее близким по технической сущности к заявляемому устройству является выбранный в качестве прототипа мембранный бытовой прибор для получения питьевой воды [4] включающий вертикальный корпус с крышками, расположенные соосно внутри него рулонный фильтрующий элемент с фильтроотводящей трубкой и угольный фильтр на линии фильтрата, трубопроводы для ввода водопроводной и для отвода очищенной воды и концентрата. Угольный фильтр содержит пористые (угольные) или сплошные (например, полиэтиленовые гранулы) частицы, покрытые бактерицидным агентом (слоем серебра).

Известный мембранный бытовой прибор имеет следующие недостатки: возможность образования на мембране слоя осадка биологического происхождения и развития микроорганизмов в застойных зонах прибора (со стороны ввода водопроводной воды и отвода концентрата), что приводит к значительному снижению производительности прибора и создает опасность попадания микроорганизмов в чистую воду или даже разрушения рулонного фильтрующего элемента; возможность попадания микроорганизмов в трубопровод для отвода чистой воды, особенно при прекращении ее отбора и отключении от линии водопроводной воды. В этом случае находящаяся в корпусе прибора и в трубопровода вода практически полностью вытекает, кроме того, после снятия давления за счет релаксации мембраны создается разряжение на линии фильтрата, при этом на внутренней поверхности указанных деталей возможны фиксация и дальнейшее размножение микроорганизмов из воздуха.

Задачей, на решение которой направлено заявляемое изобретение, является предотвращение образования колоний микроорганизмов в застойных зонах аппарата и/или на поверхностях деталей, соприкасающихся с водой, особенно при прекращении ее отбора на длительный период.

Это достигается тем, что в мембранном бытовом приборе для получения питьевой воды, включающем вертикальный корпус с крышками, последовательно расположенные внутри него рулонный фильтрующий элемент с фильтроотводящей трубкой и угольный фильтр, снабженный отводящей трубкой, трубопроводы для ввода водопроводной воды и для отвода очищенной воды и концентрата, причем трубопровод для отвода очищенной воды содержит фильтрующие вставки из открытопористого материала с бактерицидным агентом, а на нижнем конце фильтроотводящей трубки и на внешней поверхности отводящей трубки угольного фильтрата установлены элементы с бактерицидным агентом, трубопроводы для ввода водопроводной воды и отвода очищенной воды снабжены обратными клапанами, препятствующими вытеканию воды из внутренних полостей прибора при его отключении от линии водопроводной воды.

Наличие воды внутри прибора позволяет, во-первых, воспрепятствовать попаданию воздуха и вместе с ним микробов внутрь прибора и, во-вторых, обеспечить распределение бактерицидного агента практически по всему объему мембранного прибора за счет диффузии агента за время, на которое прекращается отбор чистой воды (24 часа).

Бактерицидный агент размещен в полости ввода водопроводной воды (на поверхности элементов, установленных на фильтроотводящей трубке рулонного фильтрующего элемента) и в трубопроводе для отвода очищенной воды (на поверхности пор открытопористого материала, находящегося в виде одной или нескольких вставок в этом трубопроводе). В качестве бактерицидного агента используют широко применяемое в бытовых приборах серебро.

На фильтратотводящей трубке рулонного элемента размещены детали (элементы) различной, удобной для изготовления и последующей сборки формы, например, в виде замкнутых колец, кольцевых вкладышей и т.п. поверхность которых покрыта слоем бактерицидного агента. Указанная форма изделий оказалась наиболее удобной, хотя могут быть использованы и гранулы, покрытые слоем бактерицидного агента и размещаемые в полости прибора, заполняемой водопроводной водой.

В полости прибора, заполненные чистой водой, вводится бактерицидный агент в виде слоя, нанесенного на проницаемую для потока воды (фильтрующую) вставку из открытопористого материала. Вставка размещается внутри трубопровода для отвода очищенной воды (частью этого трубопровода фактически является и фильтроотводящая трубка рулонного элемента) и может состоять из отдельных секций (отдельных участков). В качестве открытопористого материала может быть использована металлическая тканая сетка, спеченная керамика или, в частности, пористый полиэтилен, который получают спеканием гранулированного полиэтилена и растворимой в воде соли, например, хлористого калия. За счет изменения концентрации хлористого калия и размеров его частиц можно получить пористый полиэтилен различной пористости и различного размера пор. Поверхность пористого полиэтилена покрывают серебром из раствора нитрата серебра электрохимическим методом.

Указанные вставки из открытопористого материала расположены внутри трубопровода для отвода очищенной воды так, что одна из вставок размещена непосредственно у выхода очищенной воды из трубопровода, а остальные на расстоянии 40-150 мм друг от друга.

При уменьшении расстояния между отдельными вставками увеличивается количество используемого открытопористого материала, увеличивается общее сопротивление трубопровода для отвода очищенной воды, но уменьшается время достижения в оставшейся в трубопроводе воде необходимой концентрации бактерицидного агента.

Экспериментально определено, что для обеспечения концентрации ионов серебра в пределах 0,05-0,5 мг/л за 24 часа расстояние между отдельными вставками из открытопористого материала составляет 40-150 мм. Длина отдельной вставки из условия удобства изготовления и ее монтажа в трубопроводе может быть принята 1,5-3,0 диаметра трубопровода.

Одна из вставок расположена непосредственно у выхода очищенной воды из трубопровода, что обеспечивает, во-первых, повышенную концентрацию бактерицидного агента непосредственно у места контакта с воздухом при отключении прибора от потребителя, во-вторых, благодаря капиллярному эффекту в порах открытопористого материала наличие определенного объема воды даже при ненадежном срабатывании обратного клапана. Это создает дополнительное препятствие проникновению микробов из воздуха. Отсюда становится ясной роль открытопористой структуры материала вставки, на внутренней поверхности пор которой нанесен слой бактерицидного агента.

Уменьшение размера пор увеличивает сопротивление вставки потоку очищенной воды, а его увеличение снижает указанный капиллярный эффект в порах и снижает удельную поверхность пор, т.е. запас находящегося на ней бактерицидного агента. Его количество обеспечивает определенный срок бактерицидного действия вставки.

Экспериментально найдено, что для изготовления вставок в трубопровод для отвода очищенной воды следует использовать открытопористый материал со средним размером пор 20-120 мкм.

Рассматриваемые характеристики открытопористого материала (сопротивление потоку и удельная поверхность пор) зависят аналогично и от общей пористости материала (отношения объема пор к общему объему образца открытопористого материала). Кроме того, увеличение общей пористости приводит к снижению прочности самой вставки.

Экспериментально определено, что наиболее рационально применение материала с пористостью 30-80% Полученные результаты опытов приведены в таблице.

Предлагаемое техническое решение будет понятно из следующего описания и приложенного к нему чертежа.

На чертеже изображен общий вид устройства.

На чертеже и в тексте приняты следующие обозначения: 1 корпус; 2 крышка; 3 рулонный фильтрующий элемент; 4 угольный фильтрат;
5 фильтроотводящая трубка;
6 трубопровод для ввода водопроводной воды;
7 трубопровод для отвода очищенной воды;
8 трубопровод для отвода концентрата;
9 обратный клапан;
10 фильтрующая вставка из открытопористого материала с бактерицидным агентом;
11 элемент (вкладыш, кольцо) с бактерицидным агентом;
12 зажим;
13 накидная гайка.

Предлагаемый мембранный бытовой прибор для получения питьевой воды состоит из корпуса 1 с крышками 2, внутри которого соосно расположены рулонный фильтрующий элемент 3 с фильтроотводящей трубкой 5, на которой со стороны входа водопроводной воды и выхода очищенной воды установлены элементы с бактерицидным агентом 11, и угольный фильтр 4. Трубопровод для ввода водопроводной воды 6 вмонтирован в нижнюю крышку 2 и снабжен обратным клапаном 9, к водопроводному крану он присоединяется с помощью зажима 12 и накидной гайки 13. В верхнюю крышку 2 вмонтированы трубопровод для отвода концентрата 8 и трубопровод для отвода очищенной воды 7, также снабженный обратным клапаном 9 и фильтрующими вставками с бактерицидным агентом 10.

Устройство работает следующим образом.

Водопроводная вода по трубопроводу для ввода водопроводной воды 6 поступает в мембранный бытовой прибор, где, проходя сначала через рулонный фильтрующий элемент 3, разделяется на фильтрат (очищенная вода) и концентрат. Концентрат уходит через трубопровод для отвода концентрата 8, а фильтрат (очищенная вода) по фильтроотводящей трубке 5 поступает в угольный фильтр 4 на доочистку. Затем фильтрат (очищенная вода) по трубопроводу для отвода очищенной воды 7 поступает потребителю. После прекращения отбора воды и отключения мембранного бытового прибора от линии водопроводной воды при помощи зажима 12 и накидной гайки 13 срабатывают обратные клапаны 9, препятствующие вытеканию воды из внутренних полостей прибора и трубопроводов для ввода водопроводной воды 6 и отвода очищенной воды 7. За время, на которое прекращается отбор чистой воды (24 часа), обеспечивается распределение бактерицидного агента практически по всему объему мембранного прибора и трубопровода для отвода очищенной воды 7 за счет диффузии бактерицидного агента (серебра) с поверхностей элементов 11, установленных на фильтроотводящей трубке 5 со стороны входа водопроводной воды и на выходе очищенной воды и с поверхностей фильтрующих вставок 10 в трубопроводе для отвода очищенной воды 7.

1. Заявка ФРГ N 3905164, В 01 D 39/12,1990
2. Патент США N 5037547, С 02 F 1/44, 1992
3. Заявка Японии N 63-14676, С 02 F 1/28, 1988
Руководство по эксплуатации. Мембранный бытовой прибор "Ручеек", АО "Полимерсинтез", г.Владимир, 1993 г. прототип.

Формула изобретения

1. Мембранный бытовой прибор для получения питьевой воды, включающий вертикальный корпус с крышками и трубопроводами для ввода водопроводной воды и вывода концентрата и очищенной воды, последовательно размещенные внутри корпуса рулонный фильтрующий элемент с фильтратотводящей трубкой и угольный фильтр, снабженный отводящей трубкой, соединенной с трубопроводом вывода очищенной воды, отличающийся тем, что он снабжен элементами с бактерицидным агентом, размещенными на нижнем конце фильтратотводящей трубки рулонного фильтрующего элемента и на внешней поверхности отводящей трубки угольного фильтра, фильтрующими вставками из открытопористого материала с бактерицидным агентом, размещенными внутри трубопровода вывода очищенной воды, и обратными клапанами, расположенными на трубопроводах ввода водопроводной воды и вывода концентрата.

2. Мембранный бытовой прибор по п.1, отличающийся тем, что фильтрующие вставки выполнены из открытопористого материала с пористостью 30 80% при среднем размере пор 20 120 мкм.

3. Мембранный бытовой прибор по п.1, отличающийся тем, что фильтрующие вставки размещены на расстоянии 40 150 мм друг от друга, причем одна из вставок расположена непосредственно у выхода очищенной воды из трубопровода.

РИСУНКИ

Рисунок 1, Рисунок 2