Фільтр для тонкого очищення рідини та газу

Винахід відноситься до мембранних фільтрів для тонкого очищення переважно води та повітря від дисперсних домішок, бактерій, вірусів та розчинених хімічних сполук в умовах побуту. Відомий "Побутовий фільтр для тонкого очищення води" (патент Російської федерації 2145943, C02F9/00, B01D29/56, 61/00, 28.03.94), який містить корпус, закритий кришками, шланг для відводу відфільтрованої води, розташовані між корпусом та кришками передфільтри з поролону та фільтроелементи, притому кришки мають впускні отвори, а поверхня корпусу виконана рифленою і колектор для збору фільтрату утворений цією поверхнею та поверхнею фільтроелемента, який виконаний з полімерної, наприклад поліетилентерфталатної плівки (мембрани) товщиною 9,0-11мкм, всякій виконані пори діаметром 0,2-04мкм. Недоліком вказаного аналога е недостатня пропускна спроможність фільтра, зумовлена малою площею фільтрувалної поверхні мембран, що припадає на одиницю об’єму фільтра як апарата. Крім того наявність рифленої поверхні корпусу обмежує використання фільтра для очищення води під гідравлічним напором в зв’язку з можливістю пошкодження мембрани. Відомий фільтр для очищення рідини фільтрувальним елементом рулонного типу, який містить установлений в корпусі з впускним та випускним отворами намотаний на стержень фільтроелемент у вигляді гофрованого паперу з утворенням суміжних камер для неочищеної рідини та конденсату, а також міжмебранних спіральних каналів, закритих з одного торця рулону складками фільтроелемента та відкритих з протилежного торця рулона (В.П. Коваленко, А.А. Ильинский. Основы техники очистки жидкостей от механических загрязнений. Москва. 1982. С.181-182, Рис. 59). Вказаний аналог характеризується значною площею фільтрувальної поверхні паперової мембрани та збільшеною пропускною спроможністю фільтра. Однак, матеріал мембрани в зоні кільцевих гофрів, які утворені при намотувані, значно деформований, що суттєво знижує надійність фільтра у випадку використання фільтрувальних мембран з низькими показниками міцності. Найбільш близьким до запропонованого рішення за суттєвими ознаками е фільтр з мембранним елементом рулонного типу для тонкого очищення води переважно методом зворотнього осмосу (Ю.И. Дытнерский. Обратный осмос и ультрафильтрация. Москва. Химия.1978. С.147-149. Рис.111-37,а), який містить корпус з впускним отвором для неочищеної води, випускними отворами для конденсату та концентрату, установлений в ньому намотаний на стержень пакет з двох стрічок мембран та дренажного шару пористого матеріалу між ними, сітки-сепаратора дещо меншої ширини з ущільнювальною стрічкою, притому з одного кінця намотаного рулона край дренажного шару з'єднаний клеєм з обома мембранами з утворенням міжмембранної стінки спірального каналу для конденсату, ущільнювальна стрічка з другого кінця рулона утворює торцеву стінку міжмембранного спірального каналу для неочищеної рідини та перегородку в середині цього каналу для зміни в ньому напряму потоку рідини. Ознаками прототипу, що співпадають з суттєвими ознаками запропонованого винаходу є наявність корпусу з впускним та випускним отворами, фільтрувальної мембрани та дренажного пористого матеріалу, намотаних на стержень з утворенням спірального міжмембранного дренажного каналу, торцевої стінки та перегородки каналу. Причинами, що заважають досягненню вказаного далі технічного результату, являються: - значні втрати гідравлічного напору в міжмембранних каналах неочищеної рідини та відсутність можливості попереднього очищення II в каналах, - відсутня можливість візуального контролю торцевої стінки каналу, утвореної клеєним з'єднанням дренажного матеріалу з мембранами, та зовнішнього доступу до стінки технологічним Інструментом, - наявність шкідливих деформацій мембрани, зумовлена технологічними силами при виконанні склеювання мембран з шаром податливого дренажного матеріалу, а також зумовлена навиванням в рулон пакету, що має збільшену товщину. В основу винаходу поставлена задача зменшити втрати гідравлічного напору в каналах шляхом забезпечення можливості збільшення товщини дренажного шару пористого матеріалу, а також забезпечити можливість попереднього очищення рідини дренажним шаром; забезпечити можливість візуального контролю торцевих стінок міжмембранних каналів та зовнішнього доступу до них те хнологічним інструментом, виконання стінок шляхом розташування клеєної маси на зовнішніх поверхнях мембрани та дренажного шару; забезпечити вилучення шкідливих деформацій мембрани, зумовлених її склеюванням з дренажним шаром податливого пористого матеріалу та намотуванням в рулон. Поставлена задача вирішується тим, що в фільтрі для тонкого очищення рідини та газу, який містить корпус з впускним та випускним отворами, фільтрувальну мембрану та дренажний пористий матеріал, намотані на стержень з утворенням в намотаному рулоні міжмембранного спірального каналу, торцеві стінки та перегородку каналу, фільтрувальна мембрана 1 дренажний матеріал виконані у вигляді стрічок неоднакової ширини з непаралельними боковими сторонами з утворенням в намотаному рулоні ступінчастих поверхонь та з забезпеченням розташування поодиноких витків мембрани між декількома витками дренажного матеріалу, вздовж рулона виконаний радіальний паз з оплавленими поверхнями 1 в ньому установлена полімерна перегородка з утворенням суміжних одновиткових міжмембранних каналів, причому в кожній парі суміжних каналів один канал виконаний закритим торцевою стінкою з одного кінця рулона,а другий канал виконаний закритим з протилежного кінця рулона. Між сукупністю суттєви х ознак винаходу і те хнічним результатом, що може бути досягнутим, існує наступний причинно-наслідковий зв'язок. Завдяки розташуванню в міжмембранних каналах декількох витків дренажного пористого матеріалу, досягається зменшення втрат гідравлічного напору неочищеної рідини, а також забезпечується попереднє очищення рідини дренажним матеріалом. Виконання стрічок мембрани і дренажного матеріалу з непаралельними боковими сторонами та неоднаковими ширинами з утворенням в рулоні ступінчастих поверхонь забезпечує можливість візуального контролю торцевих стінок міжмембранних каналів та зовнішнього доступу до них технологічним інструментом, а також виконання стінок шляхом розташування клеєної маси на відкритих дільницях поверхонь країв мембрани та дренажного матеріалу при вилученні технологічних деформацій мембрани. Винахід ілюструється графічним матеріалом, де на Фіг.1 зображено фільтр для тонкого очищення рідини та газу, на Фіг.2- розріз А-А на Фіг.1. Фільтр для тонкого очищення рідини та газу містить дренажний матеріал 1, наприклад текстильний полімерний пористий у вигляді стрічки з непаралельними боковими сторонами, навитий на стержень 2, фільтрувальну мембрану 3 у вигляді стрічки з непаралельними боковими сторонами або її окремих відрізків полімерної, наприклад поліетилентерфталатної плівки товщиною 10-20мкм з порами діаметром 0,2-0,5мкм, укладену поодинокими витками між одним або декількома витками дренажного матеріалу з утворенням рулона 4. Бокові краї стрічки дренажного матеріалу 1 та фільтрувальної мембрани 3 утворюють на обох кінцях рулона 4 ступінчасті поверхні, кінці поодиноких витків мембрани розташовані в одній радіальній площині рулона. В указаній радіальній площині, вздовж усього рулона виконаний радіальний паз з оплавленими поверхнями, в якому установлена пластинчата перегородка 5 з полімерного матеріалу та герметичне з'єднана з кінцями витків мембрани 3, стержнем 2, дренажним матеріалом 1. Між поодинокими сусідніми витками мембрани, між поверхнею стержня 2 та витком мембрани, а також між зовнішньою поверхнею рулона та витком мембрани утворені суміжні дренажні канали, одні з яких призначені для конденсату 1 закриті з одного кінця рулона герметичними торцевими стінками 6 з клеєної полімерної композиції, а інші суміжні з ними дренажні канали призначені для неочищеної рідини 1 закриті аналогічними стінками 7 з протилежного кінця рулону. Рулон 4 установлено в циліндричному корпусі 8 з дном 9 та кришкою 10 з забезпеченням герметичного з'єднання між внутрішньою циліндричною поверхнею корпуса 8 та стінкою 6 клеєвим шаром 11, а також з забезпеченням опорного контакту між кінцями перегородки 5 та торцями 12, 13 відповідно дна 9 та кришки 10. В кришці 10 виконаний впускний отвір 14, а в дні 9 корпуса виконаний випускний отвір 15. Всередині корпуса, між кришкою 10 та рулоном утворена камера 16 для неочищеної рідини, яка гідравлічне сполучена з міжмембранними каналами, що мають торцеві стінки 7, а між дном 9 та рулоном утворена колекторна камера 17 для конденсату, яка гідравлічне сполучена з суміжними дренажними каналами, що мають торцеві стінки 6. Обидві камери розділені між собою поверхнями витків мембрани 3. Запропонований фільтр працює наступним чином. Впускний отвір 14 сполучають з джерелом рідини або газу, що підлягає очищенню, а випускний отвір 15 з'єднують з споживачем очищеного продукту. Рідина поступає через впускний отвір 14 в камеру 16 під гідравлічним напором, заповнює міжмембранні кільцеві дренажні канали, утворені дренажним матеріалом 1, мембранами 3 та герметичними стінками 7, 1 далі проникає через пори фільтрувальної мембрани 3 в суміжні дренажні канали з торцевими стінками 6 для конденсату, заповнює камеру 17 очищеною рідиною, яка поступає до споживача через випускний отвір 15. В процесі проходження рідини або газу через дренажні канали для неочищеної рідини здійснюється попереднє 11 очищення при малих втратах гідравлічного напору завдяки багатовитковому розташуванню в них дренажного матеріалу. Такими ж малими являються гідравлічні втрати в дренажних каналах для конденсату. Міцність та надійність фільтра при роботі забезпечені завдяки відсутності шкідливих технологічних деформацій мембрани, а також завдяки розташуванню клеєної полімерної композиції торцевих стінок дренажних каналів на зовнішніх ступінчастих поверхнях країв мембрани та дренажного матеріалу.