Спосіб виготовлення фільтруючого блока, інтегрованого з фільтром суспензії

Реферат: Винахід стосується способу виготовлення фільтруючого блока, інтегрованого з фільтром суспензії, що придатний для використання у фільтруючих модулях з подачею самопливом, який призначено для фільтрування забруднень у вигляді часток, і який також має відносно високі витрати потоку та збільшений термін служби. Відповідно до іншого свого аспекту, винахід стосується фільтруючого блока, інтегрованого з фільтром суспензії, отриманого за допомогою такого способу. Задачею цього винаходу є забезпечення фільтруючого блока, сполученого з фільтром суспензії, установленим як єдине ціле на його зовнішній поверхні, який призначений для використання у фільтруючих модулях з подачею самопливом. Було виявлено, що при використанні півсферичного вугільного фільтруючого блока, що має фільтр суспензії, установлений як єдине ціле на його зовнішній поверхні, для видалення часток забруднювачів у фільтруючих модулях з подачею самопливом, забезпечуються відносно високі витрати потоку та збільшений термін служби. UA 108403 C2 (12) UA 108403 C2 UA 108403 C2 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 60 Область техніки, до якої ставиться винахід Справжній винахід стосується способу виготовлення фільтруючого блоку з інтегрованим фільтром суспензії, зокрема, до фільтруючого блоку для використання у фільтруючих модулях з подачею самопливом, який призначений для фільтрування часток забруднювачів, і який також має відносно високі витрати потоку й збільшений термін служби. Відповідно до іншого свого аспекту, винахід стосується фільтруючого блоку з інтегрованим фільтром суспензії, отриманого за допомогою такого способу. Рівень техніки Будь-яке обговорення існуючого рівня техніки по всьому об'єму опису не слід розглядати як допущення того, що такий існуючий рівень техніки є широко відомим, або утворює частину відомих загальнодоступних відомостей у цій області. Існує множина видів забруднень, які були ідентифіковані у воді, і які повинні бути вилучені, щоб зробити воду безпечною й приємною для використання людиною. Такі забруднення містять у собі тверді частки, нерозчинні у воді, розчинені у воді солі й органічні сполуки, такі як промислові хімікати, пестициди та їх залишки, а також шкідливі мікроорганізми, такі як цисти, найпростіші одноклітинні тваринні організми, бактерії та віруси. У багатьох випадках, наприклад, таких як використання питної води, бажано видаляти шкідливі забруднення з текучих продуктів. У випадку використання питної води важливо, що видалення забруднень є необхідністю, щоб підтримувати належну гігієну та зберігати умови для вживання такої води. Як правило, автономна система для домашнього застосування звичайно має верхню й нижню камери, розділені фільтруючим картриджем, де вода, що підлягає обробці, заливається у верхню камеру і їй дозволяється протікати через картридж під впливом сили ваги для зберігання в нижній камері, у якості обробленої води для видачі споживачеві, щоб він використовував її, коли побажає. Відомо, що такі фільтруючі картриджі використовують активоване вугілля для видалення з води поганого смаку та запаху, а також хлору й інших хімічно активних речовин. Також відоме використання іонообмінної смоли для видалення з води металів та інших іонів. Використання комбінації вугільного фільтруючого блоку та фільтрів із синтетичного або натурального волокнистого середовища для очищення води в обладнанні фільтрування з подачею самопливом є відомим в існуючому рівні техніки. Волоконний фільтр, також відомий як "фільтр суспензії", звичайно має пори з більшим розміром, ніж вугільний блок. Фільтри суспензії розташовуються на шляху проходження текучого середовища перед блоком вугільного фільтра. Це забезпечує видалення більшої кількості твердих часток із входячої у фільтр води. Фільтруючий блок, який розміщається після фільтра суспензії, видаляє з води, яка зазнає очищенню, дрібні частки, органіку й цисти. Попереднє видалення більших часток за допомогою фільтра суспензії забезпечує більш тривалий термін служби фільтруючого блоку. Однак недоліком при використанні такої комбінації є проблема розширення повітряного прошарку між вугільним фільтруючим блоком і фільтром із тканини, у такий спосіб впливаючи на витрату потоку й зменшуючи ефективність фільтруючого блоку. Документ GB2390987 (2004, Unilever Plc) розкриває фільтруюче середовище вугільного фільтруючого блоку для очищення від часток, адаптовану для використання у фільтрах з подачею самопливом. Фільтр містить середовище вугільного фільтруючого блоку із сильно розвитою поверхнею, що містить порошкове активоване вугілля (PAC), що має розмір часток у діапазоні від 6 до 325 меш (число отворів сита на один лінійний дюйм сита) та зв'язуючий матеріал, що має низьку питому площу покриття, що складає від 0,5 до 10 %, який також є гідрофільним та/або має зменшену гідрофобність. Також розкривається, що вугільний фільтруючий блок для очищення від часток може використовуватися поряд з фільтром суспензії, таким як матерчастий фільтр, що миється й замінний, для видалення дрібного пилу та інших мікрочастинок. Форми фільтруючого середовища вугільного фільтруючого блоку для очищення від часток можуть містити в собі плоский круглий диск малої товщини, квадратна пластина малої товщини, конусоподібний плоский диск малої висоти, циліндр, суцільний конус або пустотілий конус. Товщина фільтруючого середовища вугільного фільтруючого блоку відповідно, досягає 10 мм. Проблема розширення повітряного прошарку не виникає із криволінійними поверхнями, що мають товщину порядку менш 10 мм, і може бути закрита за допомогою тканинного фільтра за рахунок обгортання фільтра по периметру фільтруючого блоку. Документ IN 195421 (2004, Forbes Aquatech) однак спеціально згадує, що фільтруючі засоби вугільного блоку та прикріплюваного за допомогою рознімного сполучення фільтра суспензії, який із зовнішньої сторони оточує вугільний блок, не контактують один з одним. Проблеми з 1 UA 108403 C2 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 60 потоком через вугільний блок і фільтр суспензії вирішуються за рахунок забезпечення спеціального розташування фільтра суспензії відносно вугільного блоку. Існує достатній прошарок між вугільним блоком і фільтром суспензії. Фільтр суспензії забезпечується пластиковою підтримуючою рамою й отвором у верхній частині, який дозволяє скидати захоплене повітря. Ці особливості разом вирішують проблему розширення повітряного прошарку. Слід звернути увагу, що в цілому повітряний прошарок, створюваний між вугільним фільтруючим блоком та тканинним фільтром, впливає на витрату потоку води, а також призводить до того, що вода багаторазово обходить навколо тканинного фільтра й безпосередньо проходить через вугільний блок. Це буде прискорювати засмічення вугільного фільтруючого блоку й таким чином, призводити до зменшення його ефективності, а також буде збільшувати кількість втручань, необхідних для відновлення фільтра. Документ WO2005094966 (2005, Unilever N V) розкриває фільтр для води, що має фільтр суспензії, що миється або замінний, для видалення дрібного пилу й інших часток більших 3 мкм, фільтрувальне середовище вугільного фільтруючого блоку, що містить порошкове активоване вугілля (PAC) та зв'язуючий материал; пластину основи з отвором для виходу води, до якої прикріплюється вугільний блок; і кожух або покриття, щоб утримувати весь фільтр як один інтегральний вузол. Відомо, що напівсферична форма є оптимальною формою для фільтра. У минулому робилися спроби втримувати вугільний блок і фільтр суспензії разом за рахунок забезпечення кожуха, але це все ще залишає проблему оптимізації формування блоку, що є напівсферичним, яка полягає в тому, що можливість обходу повз тканинного фільтра не повністю видаляється й можливість захоплювання повітря залишаються як проблеми. Документ ЕР2161067 (2010, Unilever N V) розкриває напівсферичний фільтруючий блок, виконаний із часток гранульованого активованого вугілля, що має перший і другий шари, зв'язані разом як ціла частина. Перший і другий шари можуть бути складені з однакових гранульованих часток, але з різними розмірами часток. Цей блок складається за рахунок змішування часток відповідного номера сита (число отворів сита на один лінійний дюйм) зі зв'язуючим матеріалом у присутності води, щоб підготувати зволожену суміш першого шару, і окремо проводиться змішування часток суміші другого шару й послідовне штампування кожного шару, а потім нагрівання двох шарів до бажаної температури, за яким іде вилучення з форми для одержання бажаного фільтруючого блоку. Процес формування й вилучення з форми для обох шарів виконується в один етап. Справжній винахід спрямований на забезпечення способу виготовлення фільтра суспензії, що має певну форму й виконаного із тканини, що перебуває над з'єднаним фільтруючим блоком з напівсферичною формою, у якім, що має певну форму тканинний фільтр установлений як єдине ціле над з'єднаним фільтруючим блоком напівсферичної форми. Такий тканинний фільтр допомагає у видаленні дрібного пилу й інших мікрочастинок. Документ ЕР2161067 також згадує забезпечення з вибору фільтра суспензії, що миється й замінного, для видалення дрібного пилу й інших мікрочастинок у цілому більш 3 мкм вище по ходу потоку від вугільного фільтруючого блоку. Однак цей документ на розкриває конструкцію тканинного шару, який установлюється як єдине ціле з фільтруючим блоком, у такий спосіб вирішуючи проблему, пов'язану з обминанням тканинного шару, яке призводить до засмічення фільтруючого блоку. Автори справжнього винаходу зуміли розв'язати цю проблему за рахунок забезпечення тканинного шару над з'єднаним фільтруючим блоком, якому надається напівсферична форма, у такий спосіб гарантуючи, що тканинний шар установлюється як єдине ціле на з'єднаний фільтруючий блок. Фільтруючий блок, відповідно до справжнього винаходу, вирішує проблему протікання води по обхідному шляхові повз фільтр суспензії, і в такий спосіб запобігає засміченню фільтруючого блоку. Це також вирішує проблему, що полягає у вимозі частого відновлення фільтра. Таким чином, справжня конфігурація дозволяє уникнути використання кожуха, який використовується в існуючому рівні техніки або для забезпечення прошарку між фільтруючим блоком і фільтром суспензії, або для втримання їх разом як єдине ціле. Зокрема, важко надавати форму матер'яному фільтру суспензії, щоб він збігався за формою з напівсферичним фільтруючим блоком, який, як передбачається, повинен мати оптимальну форму при використанні для фільтрації води. При підготовці такого встановленого як єдине ціле блоку існує проблема, що з'являється тоді, коли хто-небудь має намір формувати фільтруючий блок і тканину разом. Під час підготовки фільтруючих блоків ці блоки повинні бути нагріті до дуже високої температури, при якій на властивості тканини буде виявлятися вплив. Спочатку тканина повинна буде формуватися під тиском і під тепловим впливом, а потім фільтруючий блок і тканина поєднуються разом. 2 UA 108403 C2 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 60 Таким чином, завданням справжнього винаходу є забезпечення способу виготовлення з'єднаного фільтруючого блоку з фільтром суспензії, установленим як єдине ціле на його зовнішній поверхні, для використання у фільтруючих модулях з подачею самопливом. Завданням справжнього винаходу є забезпечення фільтра суспензії, установленого як єдине ціле на напівсферичному з'єднаному фільтруючому блоці таким чином, що повітряного прошарку між усією зовнішньою поверхнею з'єднаного блоку й фільтруючим середовищем волокнистої тканини не існує. Іншим завданням справжнього винаходу є забезпечення з'єднаного фільтруючого блоку з фільтром суспензії, установленим як єдине ціле на його зовнішній поверхні, який призначений для фільтрування забруднень у вигляді часток у фільтрувальному модулі з подачею самопливом. Ще одному завданням справжнього винаходу є забезпечення очищувального модуля з подачею самопливом, який забезпечує відносно високі витрати потоку й дозволяє уникнути протікання води в обхід фільтра суспензії. Коротке розкриття винаходу Відповідно до першого аспекту винаходу, забезпечується спосіб виготовлення фільтруючого блоку з інтегрованим фільтром суспензії, що містить: i. формування фільтруючого блоку певної форми й розміру, ii. формування тканого або нетканого матеріалу, що має мікропори із середнім розміром пор у діапазоні від 1 до 400 мкм, у такій формі, яка відповідає формі й розміру формованого фільтруючого блоку, за рахунок формування тканини в прес-формі й нагрівання її до температури в діапазоні від 50 до 120 °C протягом 10 – 30 хвилин і стискання її під тиском у діапазоні від 5 до 10 кг/см2; iii. охолодження прес-форми до температури в діапазоні від 20 до 40 °C; iv. вставляння формованного фільтруючого блоку у формовану тканину; і v. прикріплення фільтруючого блоку, покритого шаром тканини, до пластини основи. У відповідності із другим аспектом винаходу, забезпечується фільтруючий блок з інтегрованим фільтром суспензії, який включає в себе сформований як єдине ціле фільтруючий блок, що містить фільтруюче середовище для затримки часток, з'єднане разом зв'язуючим матеріалом, при цьому на зовнішній стороні фільтруючого блоку встановлюється як єдине ціле шар тканого або нетканого матеріалу, що має мікропори із середнім розміром пор у діапазоні від 1 до 400 мкм. Інтегральний фільтр суспензії фільтруючого блоку виконується за допомогою способу відповідно до винаходу. Термін "що містить" означає не обмеження у відношенні будь-яких послідовно встановлених елементів, але скоріше охоплення невизначених елементів головної або другорядної функціональної важливості. Інакше кажучи, перераховані кроки, елементи або варіанти необов'язково повинні бути вичерпними. Щораз, коли використовуються слова "що включає в себе" або "що має", ці терміни означають, що вони еквівалентні терміну "що містить", як визначено вище. Як використовується в цьому описі й прикладеній формулі винаходу, форми однини містять у собі множинні посилання, доти, поки вміст очевидно не показує зворотне. Таким чином, наприклад, посилання на сполуку, що становить складену структуру, містить у собі суміш двох або більш складених структур. Як використовується в цьому описі й прикладеній формулі винаходу, термін "або" у цілому застосовується в змісті включення в себе "та/або", доти, поки вміст очевидно не показує зворотне. Для того щоб уникнути сумнівів, будь-яка ознака справжнього винаходу може бути використана у будь-якому іншому аспекті винаходу. Для більш повного розуміння описаних вище й інших ознак і переваг винаходу, слід звернутися до наступного докладного опису кращих варіантів здійснення винаходу. Докладний опис винаходу Таким чином, відповідно до справжнього винаходу, забезпечується спосіб виготовлення фільтруючого блоку з інтегрованим фільтром суспензії, який містить у собі маючий певну форму з'єднаний фільтруючий блок, що містить специфічне фільтруюче середовище, з'єднане разом зв'язуючою речовиною, у якому на зовнішній стороні фільтруючого блоку встановлюється як єдине ціле шар тканого або нетканого матеріалу, що має мікропори із середнім розміром пор у діапазоні від 1 до 400 мкм, таким чином, що між тканинним фільтром і фільтруючим блоком не існує повітряного прошарку. Такий фільтруючий блок, який забезпечується тканиною, установленою як єдине ціле на його зовнішній стороні, підходить для використання в очисниках для води. Спосіб виготовлення фільтруючого блоку з інтегрованим фільтром суспензії 3 UA 108403 C2 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 60 Спосіб містить роздільне формування фільтруючого блоку й тканинного фільтра суспензії й складання їх у єдине ціле, щоб утворювати фільтруючий блок із тканиною, установленою як єдине ціле на його зовнішній стороні. Спосіб виготовлення фільтруючого блоку включає наступні кроки: (a) змішування підходящого фільтруючого середовища, наприклад таке як порошкове активоване вугілля (PAC), зі зв'язуючим матеріалом у змішувачі, (b) пресування суміші в прес-формі бажаної форми й розміру з прикладанням тиску не більш 2 20 кг/см , (c) нагрівання прес-форми до обраної температури, (d) охолодження прес-форми й вивільнення вугільного блоку із прес-форми. Спосіб виготовлення формованого тканинного фільтра суспензії включає наступні кроки: (a) формування тканинного фільтра суспензії, що має мікропори із середнім розміром пор у діапазоні від 1 до 400 мкм у прес-формі, яка за формою відповідає формі й розміру формованого фільтруючого блоку із застосуванням температури в діапазоні від 50 до 120 °C 2 протягом 10 – 30 хвилин, і стискання її під тиском у діапазоні від 5 до 10 кг/см ; (b) охолодження прес-форми до температури від 20 до 40 °C. Спосіб виготовлення фільтруючого блоку з інтегрованим фільтром суспензії включає наступні кроки: (a) вставляння формованого фільтруючого блоку у формований фільтр суспензії; і (b) прикріплення фільтруючого блоку й фільтра суспензії, що покриває фільтруючий блок, до пластини основи. Для змішування фільтруючого середовища, наприклад, порошкового активованого вугілля (PAC) зі зв'язуючим матеріалом може бути використане будь-яке змішувальне обладнання з низкою швидкістю зсуву, яке незначно змінює розподіл часток за розміром. Кращими обладнаннями для перемішування є змішувачі із притупленими лопатками крильчатки, стрічковий змішувач, роторне перемішувальне обладнання. Перемішування виконується, переважно, принаймні протягом 15 хвилин, більш переважно, протягом від 20 до 60 хвилин. Формування пресованої маси виконується з використанням прес-форми заданого розміру й 2 2 форми з прикладанням тиском не більш 20 кг/см , переважно, не більш 10 кг/см . Тиск, переважно, прикладається з використанням або гідравлічного преса, або пневматичного преса, більш кращим є гідравлічний прес. Прес-форма виконується з алюмінію, чавуну, сталі, або будь-якого іншого підходящого матеріалу, здатного витримувати температури, що перевищують 400 °C. Прес-форма, переважно, покривається на своїй внутрішній стороні речовиною для полегшення вивільнення виробу із прес-форми. Прес-форма, переважно, нагрівається в печі, наприклад такий як неконвекційна піч, конвекційна піч із нагнітанням повітря або інертного газу. Фільтр суспензії формують окремо з використанням тканого або нетканого матеріалу з товщиною в діапазоні від 1 до 10 мм, і переважно, від 2 до 6 мм. Самою кращою формою фільтруючого блоку є напівсферична форма, при цьому тканина, використовувана для покриття фільтруючого блоку, відрізається у вигляді кола з таким діаметром, що площа тканини еквівалентна площі, яка на 10-50 %, більш переважно на 10-20 %, перевищує площу поверхні фільтруючого блоку, яку потрібно покрити тканиною. Співвідношення тканини до розміру фільтруючого блоку для інших форм змінюється відповідним чином, щоб покриття було точним, а тканина й блок мали ідентичні форму й розмір. Тканина була встановлена на зовнішню поверхню напівсферичної вставки необхідного діаметра, а потім напівсферична вставка разом 2 із тканиною вставляється в прес-форму й стискується з тиском у діапазоні від 5 до 10 кг/см . Прес-форма нагрівається в печі з температурою в діапазоні від 50 до 120 °C, і переважно, у діапазоні від 100 до 120 °C протягом 10 – 30 хвилин, і переважно, протягом 25-30 хвилин. Пресформа охолоджується, переважно, під тиском стискання до температури в діапазоні 20-40 °C, а формована тканина розміщається на зовнішній поверхні фільтруючого блоку, якому надається напівсферична форма і який формується окремо. Фільтруючий блок, а також тканина, якої надається певна форма і яка покриває фільтруючий блок, приклеюються до пластини основи, використовуючи підходящий клеючий засіб і, переважно, гарячий розплавлений клеючий засіб. Формування тканини за допомогою способу винаходу забезпечує відповідне надання форми тканини, щоб вона відповідала розміру й формі фільтруючого блоку. Це гарантує, що фільтр суспензії установлюється точно і як ціла частина на зовнішній поверхні фільтруючого блоку таким чином, що не існує повітряного прошарку між усією зовнішньою поверхнею з'єднаного блоку й волокнистим середовищем тканинного фільтра. Фільтруючий блок 4 UA 108403 C2 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 60 Фільтруючий блок, виготовлений з використанням описаного вище способу, є з'єднаним блоком певної форми, утвореним за допомогою сполуки специфічного фільтруючого середовища зі зв'язуючим матеріалом. Фільтруючий блок, переважно, має напівсферичну форму. Напівсферичні фільтруючі блоки забезпечують однакову довжину шляху в кожній точці фільтруючого блоку, збільшуючи фільтрацію й гарантуючи довгий термін служби фільтруючого блоку. Висота напівсферичного фільтруючого блоку може становити від 20 до 100 мм, більш переважно, від 40 до 80 мм, і самою кращою висотою є висота від 50 до 70 мм. Фільтруюче середовище, переважно, вибирається з активованого вугілля, діатомової землі, піску, глини, активованим окисом алюмінію, або кераміки. Більш підходящими частками є пісок або активоване вугілля, самим кращим є активоване вугілля. Частки активованого вугілля, переважно, вибираються з одного або більш таких компонентів, як бітумінозне вугілля, шкарлупа кокосового горіха, деревина й нафтовий пек. 2 Площа поверхні часток активованого вугілля, переважно, перевищує 500 м /г, більш 2 переважно, перевищує 1000 м /г. Порошкове активоване вугілля (РАС) має розподіл часток обраного розміру. Переважно, 95 % часток РАС проходять через сито 50 меш, більш переважно, через сито 60 меш, і не більш ніж 13 %, переважно, не більш ніж 12 %, більш переважно, не більш ніж 10 %, проходять через сито 325 меш. Переважно, активоване вугілля має коефіцієнт однорідності розміру менший 2, більш переважно, менший 1,5. Він має кількість чотирьоххлористого вуглецю, яка перевищує 50 %, більш переважно, що перевищує 60 %. Активоване вугілля, переважно, має йодне число, що перевищує 800, більш переважно, становить більш 1000. Фільтруючий блок, переважно, має профіль розподілу часток за розміром поперек глибини. Переважно, коли від 55 до 80 % у ваговому відношенні часток порошкового активованого вугілля (РАС), що мають розмір часток у діапазоні від 100 до 200 меш, розташовуються у внутрішньому на 50 % об'ємі фільтруючого блоку. Крім того переважно, що фільтруючий блок має від 55 до 95 % у ваговому відношенні часток РАС, що мають розмір часток у діапазоні менше, ніж 200 меш, які розташовуються у внутрішньому на 50 % об'ємі фільтруючого блоку. Фільтруючий блок також містить у собі зв'язуючий матеріал. Зв'язуючими матеріалами є такі речовини, які зв'язують частки фільтруючого блоку й утримують їх разом. Підходящі сполучні матеріали містять у собі полімери й неорганічні речовини, подібні до білого цементу й смол. Полімерні зв'язувальні речовини єсамими кращими. Переважно, питома площа покриття зв'язуючого матеріалу є від 0,5 до 10 %. Зв'язуючий матеріал, переважно, є гідрофільним за своєю природою. Зв'язуючий матеріал, переважно, є термопластичним полімером. Підходящі приклади містять у собі полімер з ультрависокою молекулярною вагою, переважно, поліетилен або поліпропілен. Зв'язуючі матеріали цього класу комерційно доступні під торговельними марками HOSTALEN (від Ticona Gmbh), GUR, Sunfine (від Asahi), Hizex (від Mitsubishi) 5 і від Brasken Corp (Бразилія). Інші підходящі зв'язуючі матеріали містять у собі поліетилен низкої щільності (LDPE), продаваний як Lupolen (від Basel Polyolefins), і лінійний поліетилен низкою щільності (LLDPE) від Qunos (Австралія). 3 Об'ємна щільність зв'язуючого матеріалу, переважно, не перевищує 2,5 г/см , більш 3 переважно, становить менше ніж 0,6 г/см , навіть більш переважно, дорівнює або становить 3 3 менше 0,5 г/см , і саме краще, становить менше 0,25 г/см . Зв'язуючий матеріал, переважно, має розподіл часток за розміром аналогічний тому, який мають частки порошкового активованого вугілля (РАС), але кількість часток, що проходять через сито 200 меш становить, переважно, менше 40 % у ваговому відношенні, більш переважно, менше 30 %. Переважно, розподіл часток за розміром зв'язуючого матеріалу по суті такий же, як і в РАС. Зв'язуючий матеріал вибирається таким чином, щоб мати показник плинності розплаву (MFR) менший 5 грам/10 хвилин, переважно, менший 2 грама/10 хвилин, більш переважно, менший 1 грам/10 хвилин. Показник плинності розплаву виміряється з використанням тесту ASTM D 1238 (ISO 1133). Тест вимірює потік розплавленого полімеру через пластометр видавлюючого типу, в умовах певної температури й навантаження. Цей пластометр видавлюючого типу складається з вертикального циліндра з маленьким наконечником, що становить 2 мм у нижній частині, і змінним поршнем у верхній частині. Матеріал, що завантажується, розміщають в циліндрі й попередньо нагрівають протягом декількох хвилин. Поршень розміщається зверху від розплавленого полімеру й вплив ваги змушує полімер протікати через наконечник на прийомну пластину. Інтервал часу для тесту перебуває в діапазоні від 15 секунд до 15 хвилин, для того щоб пристосовуватися до різних в'язкостей пластичних матеріалів. Використовувані температури становлять 190, 220, 250 і 300 градусів за 5 UA 108403 C2 5 10 15 20 Цельсієм (428, 482 і 572 градусів по Фаренгейту). Використовувані навантаження становлять 1,2; 5; 10 і 15 кг. Для справжнього винаходу тести виконувалися при 190 °C з навантаженням 15 кг. Кількість зібраного полімеру після певного інтервалу часу зважується й нормалізується до кількості грам, які видавлені протягом 10 хвилин, при цьому витрата розплавленого потоку виражається в грамах з моменту початку відліку. Відношення зв'язуючого матеріалу до часток порошкового активованого вугілля (РАС) за вагою, переважно, вибирається між 1:1 і 1:10, більш переважно, між 1:2 і 1:6. Фільтр суспензії Фільтр суспензії є тканим або нетканим матеріалом, більш переважно, нетканим матеріалом, що має мікропори. Тканина може бути натуральною або мати синтетичне походження. Підходящими фільтруючими матеріалами є синтетичні волокна, більш переважно, полімерні волокна. Підходящими полімерними матеріалами є бавовна, поліефір, поліпропілен, або нейлон. Середній розмір пор тканини, переважно, перебуває в діапазоні від 1 до 400 мікрометрів, більш переважно, у діапазоні від 10 до 300 мікрометрів, і найбільше переважно, у діапазоні від 25 до 200 мікрометрів. Товщина тканини фільтра суспензії, переважно, перебуває в діапазоні від 1 до 10 мм, більш переважно, у діапазоні від 2 до 6 мм. Тканина фільтра суспензії має певну проникність для рідини, переважно, меншу 4 × 10~11 2 2 м , більш переважно, менш 2,5 × 10~11 м на насадці 170 мм водяного стовпа. Надлишкова проникність, також називана питомою проникністю або абсолютною проникністю тканини, є характерною ознакою структури тканини й представляє місткість пустотності, через яку може протікати текуче середовище. Питома проникність k для рідини визначається за законом Дарсі як: q 25 30 35 40 45 50 55 k dp  dx Пластина основи Відповідно до винаходу, інтегральний фільтр суспензії фільтруючого блоку прикріплюється до пластини основи з отвором для виходу води. Інтегральний фільтр суспензії фільтруючого блоку прикріплюється до пластини основи, переважно, з використанням гарячої розплавленої клеючої речовини. Пластина основи, переважно, виконана із пластику, такого як поліпропілен, поліетилен, зі співполімеру акрилонітрилу, бутадієну та стиролу (АВС), співполімеру стиролу та акрилонітрилу (SAN). Спосіб очищення Відповідно до іншого аспекту винаходу, забезпечується спосіб фільтрування води, що містить проходження води через інтегральний фільтр суспензії фільтруючого блоку, такого як виконаний за допомогою способу, описаного в першому аспекті винаходу, де вода під впливом сили ваги проходить спочатку через тканинний фільтр суспензії, а потім через фільтруючий блок. Винахід підходить для видалення цист із логарифмом більшим ніж 3,5. Інтегрований фільтр суспензії фільтруючого блоку також видаляє більш ніж 95 % зважених часток та більш ніж 90 % органічних сполук із забрудненої води, коли він використовується для фільтрування води в умовах гідростатичного напору. Фільтр винаходу є корисним для фільтрування зважених твердих часток, розмір яких перебуває в діапазоні від 0,01 до 500 мікрометрів, більш переважно, у діапазоні від 0,05 до 100 мікрометрів. З'ясувалося, що фільтр винаходу є придатним для фільтрування до 1500 літрів, а в кращих аспектах – до 2300 літрів забрудненої води в умовах гідростатичного напору під впливом сили ваги, у той же час підтримуючи добру витрату потоку й зменшену кількість втручань. Таким чином, було виявлено, що інтегрований фільтр суспензії фільтруючого блоку, коли він отриманий за допомогою способу виробництва відповідно до справжнього винаходу, при використанні його в наведеному вище способі очищення, створює постійну середню витрату потоку води через фільтруючий блок, у той же час гарантуючи, що вода не проходить по обхідному шляхові повз фільтр суспензії. Відповідно до ще одного аспекту винаходу, забезпечується фільтруюче обладнання з подачею самопливом, що має впускний отвір, вище по ходу потоку від верхньої камери й випускний отвір нижче по ходу потоку від нижньої камери; при цьому фільтр, відповідно до справжнього винаходу, може прикріплюватися з можливістю відділення до основи вищевказаної верхньої камери; у такий спосіб рідина, що подається у верхню камеру через вищезазначений впускний отвір, послідовно фільтрується через тканинний фільтр суспензії і через фільтруючий блок, у той же час підтримуючи добру витрату потоку й зменшену кількість втручань, перед тем як рідина збирається в нижню камеру, щоб дозуватися через випускний отвір. Опис фігур 6 UA 108403 C2 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 60 Фіг. 1 є видом з розрізом фільтруючого блоку з інтегрованим фільтром суспензії, що складається з напівсферичного вугільного фільтруючого блоку (2), установленого на пластині (3) основи, що містить отвір (4) для виходу води. Верхня частина напівсферичного вугільного фільтруючого блоку (2), яка складається з фільтра суспензії (1), виконаного з нетканого матеріалу, установлена як єдине ціле на зовнішній поверхні напівсферичного вугільного фільтруючого блоку. Фіг. 2 показує інтегрований фільтр суспензії фільтруючого блоку, виконаний відповідно до справжнього винаходу, і показує напівсферичний вугільний блок, до якого був прикріплений як єдине ціле й закріплений на пластині (3) основи фільтр суспензії (1), виконаний з нетканого матеріалу. Слід розуміти, що тут ілюструвалися й описувалися специфічні форми винаходу, які слід розглядати тільки як показові, оскільки певні зміни можуть бути тут зроблені, не виходячи за рамки очевидної ідеї винаходу, що розкривається. Хоча винахід був описаний з посиланням на специфічні варіанти здійснення винаходу, фахівці в даній області техніки візьмуть до уваги, що винахід може бути застосований в багатьох інших формах. Приклади Приклад 1: i. Готування вугільного блоку (ССТ):164 г активованого вугілля (82 г. AIC (250-500 мікрон) і 82 г порошкового активованого вугілля РАС (75-250 мікрон), одержуваного з Haycarb, ШріЛанка, і 98 г деіонізованої води були змішані, щоб приготувати водонасичену суміш. До цієї суміші були додано 28 г поліетиленового зв'язуючого матеріалу (GUR 2122, Ticona, Gmbh) і ретельно перемішані, щоб гарантувати, що суміш однорідна за зовнішнім виглядом. Суміш була залита в напівсферичну прес-форму з нержавіючої сталі з розміром 12 см у діаметрі, закриту верхньою кришкою, що має напівсферичну вставку розміром 4 см. У результаті це дозволяє одержати довжину шляху 4 см. Прес-форма стискувалася за допомогою гідравлічного преса з 2 тиском до 10 кг/см . Прес-форма була поставлена в піч із температурою 250 °C на час 2,30 години. Прес-форма була вилучена з печі й охолоджена до температури навколишнього середовища. Після охолодження фільтр був вивільнений із прес-форми й приклеєний до пластини основи, використовуючи гарячу розплавлену клеючу речовину (HMA). ii. Готування покритого тканиною вугільного блоку (FССТ): Вугільний блок був приготований згідно зі способом, описаним для ССТ без приклеювання формованого вугільного блоку до пластини основи. Нетканий матеріал, що має середній розмір пор 30-60 мікронів і товщину 2 мм, був вирізаний у вигляді кола з діаметром 18,5 см. Площа тканини була еквівалентна площі на 18 % перевищуючій площу поверхні напівсферичного вугільного блоку діаметром 12 см, який повинен покриватися тканиною. Тканина була встановлена на зовнішню поверхню напівсферичної вставки діаметром 12 см, а потім напівсферична вставка із тканиною вставлялася в прес-форму й стискувалася під тиском 5 2 кг/см . Прес-форма нагрівалася в печі при температурі 110-120 °C, яка є меншою, ніж температура розм'якшення тканого матеріалу, протягом 25-30 хв. Прес-форма охолоджувалася при збереженні тиску, і формована тканина розміщалася на зовнішній поверхні напівсферичного вугільного блоку певної форми й приклеювалася до пластини основи, використовуючи гарячу розплавлену клеючу речовину. Приклад 2: i. Визначення витрати потоку: Оцінка терміну служби виконувалося виходячи з витрати потоку й кількості втручань (частота засмічень). Отвір діаметром 2,4 мм у випускному отворі фільтра було використано для одержання бажаної витрати потоку для вугільних блоків ССТ/ FССТ. ССТ і FССТ фіксувалися у верхній камері очисника з подачею води самопливом, що має ємність 9 л. Верхня камера була заповнена тестованою водою. У випадку ССТ тестована вода спочатку проходила через фільтр суспензії, який вільно, без зчеплення покривав ССТ, у такий спосіб вода, що випливає з фільтра суспензії, фільтрувалася через ССТ, у той час як в FССТ тестована вода фільтрувалася безпосередньо. Щоб моделювати порівняно погану якість води, винахідники підготували "воду для тестування". Ця вода для тестування містила 1000 частин на мільйон (ppm) загальної кількості розчинених у воді твердих речовин (Total Dissolved Solids, TDS), що полягають із таких забруднень, як солі заліза, марганцю й алюмінію, і 15 частин на мільйон загального вмісту зважених часток (Total Suspended Solids, TSS), складених з нерозчинних часток, наприклад, кремнезему з відомими характеристиками. Щоб виміряти витрату потоку, воду для тестування заливали у верхні камери кожного пристрою й дозволяли їй проходити через кожну стадію процесу очищення, і наприкінці процесу збирали в нижніх камерах. 7 UA 108403 C2 5 Середня витрата потоку розраховувалася з використанням формули: Середня витрата потоку = об'єм збіглої води (мл)/ узятий час (хв) Якщо середня витрата потоку менше 50 мл/хв, тоді потрібне втручання для ССТ/ FССТ. ii. Протокол для втручання ССТ/ FССТ Верхня поверхня ССТ/FССТ була вимита водою за допомогою м'якого витирання поверхні, для того щоб вилучити бруд, що зібрався, а потім вимивалася зворотним потоком за допомогою м'якого полімерного сильфона, доти поки не перестане виходити бруд. Дані представлено в таблиці 1. Таблиця 1 Втручання No. 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 NTU тестованої води NTU очищеної води CCT FCCT Середня витрата Середня витрата Літри пропущеної потоку, мл/хв Літри пропущеної потоку, мл/хв (після води (після зворотного води зворотного потоку) потоку) 256 182 90 150 416 167 180 150 504 190 270 153 568 154 351 150 656 140 432 150 712 130 522 151 752 99 621 140 776 103 720 148 808 80 801 140 832 95 882 143 856 60 963 150 872 44 1026 143 880 44 1116 145 896 35 1188 145 904 35 1269 155 1341 148 1422 148 13 16 0,02 0,02 10 Результати тестування показують, що експлуатаційні характеристики FCCT, виконаного відповідно до винаходу, значно перевершують результати фільтра, у якому фільтр суспензії не був установлений як єдине ціле на вугільному блоці, що є очевидним з підтримки витрати потоку і зменшеної кількості втручань. 15 ФОРМУЛА ВИНАХОДУ 20 25 1. Спосіб виготовлення фільтруючого блока, інтегрованого з фільтром суспензії, що включає: і) формування фільтруючого блока певної форми й розміру; іі) формування тканого або нетканого матеріалу, що має мікропори із середнім розміром пор у діапазоні від 1 до 400 мкм, у такій формі, яка відповідає формі й розміру формованого фільтруючого блока, за допомогою формування тканини в прес-формі та нагрівання її до температури в діапазоні від 50 до 120 °C протягом 10-30 хвилин і стискання її під тиском у 2 діапазоні від 5 до 10 кг/см ; ііі) охолодження прес-форми до температури в діапазоні від 20 до 40 °C; iv) вставляння формованого фільтруючого блока у формовану тканину; та v) прикріплення фільтруючого блока, покритого шаром тканини, до пластини основи. 2. Спосіб виготовлення фільтруючого блока, інтегрованого з фільтром суспензії, за п. 1, який відрізняється тим, що форма фільтруючого блока є півсферичною. 8 UA 108403 C2 5 10 15 3. Спосіб виготовлення фільтруючого блока, інтегрованого з фільтром суспензії, за п. 1, який відрізняється тим, що площа тканини, використовуваної для формування, на 10-50 % більша, ніж площа поверхні фільтруючого блока. 4. Спосіб виготовлення фільтруючого блока, інтегрованого з фільтром суспензії, за п. 1, який відрізняється тим, що фільтруючий блок містить порошкове активоване вугілля (РАС), що має розмір часток у діапазоні від 6 до 325 меш та зв'язуючий матеріал. 5. Спосіб виготовлення фільтруючого блока, інтегрованого з фільтром суспензії, за п. 1, який відрізняється тим, що зв'язуючий матеріал є полімерним зв'язуючим матеріалом, який має показник плинності розплаву (MFR), менший 5 грам/10 хвилин. 6. Фільтруючий блок, інтегрований з фільтром суспензії, що включає сформований фільтруючий блок, який містить фільтрувальне середовище для вловлювання часток разом зі зв'язуючим матеріалом, причому на зовнішній стороні фільтруючого блока встановлений як єдине ціле шар тканого або нетканого матеріалу, що має мікропори із середнім розміром пор у діапазоні від 1 до 400 мкм, при цьому фільтруючий блок, інтегрований з фільтром суспензії, виконаний способом за п. 1. Комп’ютерна верстка І. Скворцова Державна служба інтелектуальної власності України, вул. Василя Липківського, 45, м. Київ, МСП, 03680, Україна ДП “Український інститут промислової власності”, вул. Глазунова, 1, м. Київ – 42, 01601 9