бытовой фильтр для очистки воды, способ изготовления фильтрующего элемента и устройство для изготовления фильтрующего элемента

Формула изобретения

1. Бытовой фильтр для очистки воды, содержащий фильтрующий элемент из пористого обожженного материала и подводящий элемент, отличающийся тем, что фильтрующий элемент имеет форму стакана, наружная поверхность которого выполнена в виде последовательно сопряженных двух конусов и цилиндрического ободка, который имеет длину 1/8 1/10 длины стакана и заканчивается выступающим скруглением радиусом 0,5 мм, а внутренняя конусная поверхность стакана сопряжена с донышком радиусом 0,5 1,0 мм, при этом подводящий элемент имеет зажимы для присоединения к фильтрующему элементу и водопроводному крану.

2. Способ изготовления фильтрующего элемента, включающий прессование исходного порошкового материала и последующий обжиг, отличающийся тем, что в качестве исходного материала используют порошок глины с размером частиц 0,14

0,63 мм и влажностью 3 5% прессование осуществляют при давлении 10 20 МПа через упругую среду и обжиг ведут при 1000 1350^oС с выдержкой 1 2 ч.

3. Устройство для изготовления фильтрующего элемента, содержащее конусную обойму, вертикальную упругую матрицу, вкладыш, формообразующий пуансон, основание, стойки и фиксатор, отличающееся тем, что формообразующий пуансон снабжен покрытием из упругого материала и внутренняя поверхность упругой матрицы выполнена с переменной конусностью большей у верхнего основания матрицы и меньшей у нижнего, которая заканчивается цилиндрической частью, длина которой выполнена составляющей 1/8 1/10 длины матрицы.

Описание изобретения к патенту

Изобретение относится к бытовой технике и используется для очистки питьевой воды от механических частиц и радионуклидов цезия и стронция, растворенных в воде.

Кроме того, изобретение может быть использовано для аэрации сточных вод и в различных фильтрующих системах.

Известен фильтрующий элемент, содержащий подводящий патрубок и пористое фильтрующее средство, изготовленное прессованием металлического порошка и последующим спеканием [1]

Основным недостатком фильтрующего элемента является его способность передавать в фильтруемую воду токсичные вещества на основе металлов. В связи с этим известный фильтрующий элемент нельзя использовать в бытовых целях для фильтрации питьевой воды.

Известен также способ фильтрования воды, в котором в качестве фильтрующего элемента используется дробленый керамзит, т.е. вспученная в процессе обжига глина [2]

Недостатками указанного способа фильтрования воды являются его дороговизна и некомпактность (сыпучесть) дробленого керамзита, а также необходимость сложной оснастки (необходимы корпус, крышки и т.д.).

Из-за сыпучести дробленый керамзит малоэффективен в небольших объемах засыпки, так как невозможно создать устойчивую систему пор, а чтобы получить керамзит, необходим целый завод и вторичные материалы газообразователи.

Известно также устройство для прессования изделий из порошка, содержащее конусную обойму, упругую матрицу, вкладыш, формообразующий пуансон, пуансон, основание, фиксатор и фиксирующие упругую матрицу элементы, позволяющее изготавливать изделия в виде стакана с фланцем и донышком [3]

Недостатком указанного устройства является невозможность получения в нем высокопроницаемых пористых изделий из "мягких" порошков и изделий в виде конусного стакана с переменной конусностью.

Целью изобретения является создание дешевого бытового фильтра из природного не токсичного для организма человека материала, имеющего простую конструкцию, высокие эксплуатационные качества и отличающегося простотой использования в быту.

Цель достигается тем, что фильтрующий элемент бытового фильтра имеет форму стакана, наружную поверхность которого выполняют в виде последовательно сопряженных двух конусов и цилиндрического ободка, который имеет длину 1/8-1/10 длины стакана и заканчивается выступающим скруглением радиусом 0,5 мм, а внутренняя конусная поверхность стакана сопрягается с донышком радиусом 0,5-1,0 мм, при этом подводящий элемент имеет зажимы для присоединения к фильтрующему элементу и водопроводному крану.

Кроме того, в качестве исходного материала фильтрующего элемента используют порошок глины с размером частиц 0,14 0,63 мм и влажностью 3-5% который прессуют при давлении 10-20 МПа через упругую среду, обжиг ведут при температуре 1000-1350^оС с выдержкой 1-2 ч, при этом в устройстве для изготовления фильтрующего элемента формообразующий пуансон снабжен покрытием из упругого материала, а внутреннюю поверхность упругой матрицы выполняют с переменной конусностью большей у верхнего основания матрицы и меньшей у нижнего, которая заканчивается цилиндрической частью, длину которой выполняют составляющей 1/8-1/10 длины матрицы.

На фиг. 1 изображен фильтрующий элемент бытового фильтра; на фиг. 2 фильтр в рабочем состоянии; на фиг. 3 устройство для прессования фильтрующего элемента.

Бытовой фильтр (фиг. 2) содержит фильтрующий элемент 1, подводящий элемент 2 в виде трубки из резины и металлические зажимы 3. Позицией 4 обозначен водопроводный кран.

Фильтрующий элемент 1 (фиг. 1) выполнен в виде конусного стакана с донышком. Наружная поверхность элемента 1 выполнена в виде последовательно сопряженных двух конусов и цилиндрического ободка, который имеет длину 1/8-1/10 длины стакана и заканчивается выступающим скреплением радиусом 0,5 мм. Внутренняя конусная поверхность сопрягается с донышком радиусом 0,5-1,0 мм.

Размеры фильтрующего элемента в данном примере следующие: длина 52,5-53,0 мм, диаметр нижнего основания 14,5-15,0 мм, длина цилиндрического ободка 4,5-5,0 мм, диаметр отверстия нижнего основания 9,5-10,0 мм, толщина фильтрующей стенки 2,5-3,0 мм, конусность большего конуса 4-5^о, конусность меньшего конуса 3^о, конусность отверстия 3^о, диаметр верхнего основания (донышка) 8,5-9,0 мм.

Подводящий элемент 2 изготавливают из резины, используемой в пищевой промышленности. Диаметр трубки, используемой в данном примере, 12-16 мм в зависимости от эластичности резины.

Бытовой фильтр монтируется следующим образом.

На цилиндрический ободок фильтрующего элемента 1 натягивают подводящий элемент 2 длиной 3-4 см и фиксируют его зажимом 3. При таком креплении выступающее скругление на цилиндрической части фильтрующего элемента 1 выполняет роль стопорного кольца и повышает надежность сопряжения фильтрующего элемента 1 с подводящим элементом 2. После этого натягивают второй конец подводящего элемента 2 на выводящую струю воды часть водопроводного крана 4 и закрепляют вторым зажимом 3.

Бытовой фильтр работает следующим образом.

После установки бытового фильтра на водопроводный кран 4 медленно открывают кран 4 и вода по подводящему элементу 2 поступает в полость фильтрующего элемента 1. Фильтруясь через пористые стенки фильтрующего элемента 1, вода, стекая по конусной поверхности, собирается в струю и попадает таким образом в подставленную посуду (на фиг. 2 не показана) для дальнейшего использования в быту.

С целью формирования стекающей по фильтрующему элементу 1 воды в струю фильтрующий элемент 1 выполняют конусным.

Во время фильтрования воды через стенки фильтрующего элемента 1 происходит очистка питьевой воды от механических частиц и растворенных в воде радионуклидов цезия и стронция основных загрязнителей Чернобыльского выброса.

В качестве сырья для изготовления фильтрующего элемента 1 используют порошок глины с размером частиц от 0,14 до 0,63 мм, влажностью 3-5% Формирование фильтрующего элемента 1 в стакан осуществляется прессованием при давлении 10-20 МПа через упругую среду. После прессования заготовку фильтрующего элемента 1 размещают в обжиговой печи и подвергают обжигу при температуре 1000 1350^оС с выдержкой 1-2 ч.

Варьированием размера частиц, давлением прессования и режимом обжига фильтрующие элементы 1 бытового фильтра изготавливают различной пористости с гарантированной тонкостью очистки в пределах 5-10; 20-25; 50-100; 100-200 мкм с учетом разных интересов потребителей.

Прессование фильтрующего элемента 1 осуществляется в пресс-форме (фиг. 3).

Пресс-форма содержит конусную обойму 1, упругую матрицу 2, вкладыш 3, формообразующий пуансон 4 с упругим открытием 11, пуансон 5, основание 6, стойки 7, фиксатор 8, нижний 9 и верхний 10 фиксирующие элементы.

Пресс-форма работает следующим образом.

В выточку основания 6 устанавливают фиксирующий элемент 9, а затем на площадку основания 6 устанавливают упругую матрицу 2. На верхний торец упругой матрицы 2 устанавливают вкладыш 3 с верхним фиксирующим элементом 10 и задвигают обойму 1. Совместив паз конусной обоймы 1 с отверстиями стоек 7, устанавливают фиксатор 8. Затем через отверстие фиксатора 8 и вкладыша 3 засыпают порошок глины между формообразующим пуансоном 4 и стенками отверстия матрицы 2. После засыпки в отверстие вкладыша 3 помещают пуансон 5. Бойком пресса или другим механизмом (на фиг. 3 не показан) прикладывают усилие к конусной обойме 1 и после некоторого ее перемещения к пуансону 5. Конусная обойма 1 при перемещении обжимает упругую матрицу 2 и порошок глины к упругому покрытию 11 формообразующего пуансона 4 в горизонтальном направлении, а пуансон 5 в вертикальном направлении.

По окончании процесса прессования снимают давление пресса и приподнимают конусную обойму 1 в исходное положение, а затем снимают фиксатор 8, конусную обойму 1, вкладыш 3 с пуансоном 5, упругую матрицу 2 с верхним фиксирующим элементом 10 и извлекают изделие. Для получения следующего изделия цикл повторяют заново.

По описанному выше способу Малое научно-производственно-агростроительное предприятие "Агростройком" (г. Минск) наладило серийное производство бытовых фильтров.

По заказам предприятий и заинтересованных лиц МНПАП "Агростройком" может изготавливать фильтры для очистки воды от механических частиц и растворенных в ней радионуклидов цезия и стронция диаметром от 10 до 500 мм, длиной от 50 до 3000 мм.