Фильтр-рассекатель и способ изготовления фильтрующего элемента фильтра-рассекателя

Фильтр-рассекатель и способ изготовления фильтрующего элемента фильтра-рассекателя

Реферат

 

Использование: в устройствах для фильтрования питьевой воды и в способах их изготовления. Сущность изобретения: фильтр-рассекатель содержит соосно установленные и герметично соединенные между собой с возможностью разъема фильтрующий элемент из пористого материала и насадок из эластичного материала с осевым отверстием для присоединения к патрубку источника воды. Фильтрующий элемент выполнен в виде полого усеченного конуса, меньшее нижнее основание которого заканчивается сферической поверхностью, а большее верхнее основание конуса снабжено уплотняющим буртиком для герметичного соединения с насадком. В качестве эластичного материала может быть использована композиция поливинилхлорида. Фильтрующий элемент изготовляется из термообработанных стеклянных шариков, которые засыпаются в технологическую оснастку и помещаются в обжиговую печь. Обжиг сопровождается процессом спекания материала с образованием пористой структуры. 2 с. и 2 з. п. ф-лы, 1 ил.

Изобретение относится к процессам фильтрования, а именно к устройству фильтров, предназначенных для фильтрования питьевой воды в бытовых условиях, и способам их изготовления.

Известен фильтр для очистки от твердых частиц питьевой воды в бытовых условиях, состоящий из фильтрующего элемента, изготовленного из термообработанного пористого материала, и насадка для присоединения к водопроводному крану /патент Российской Федерации N 2060950, кл. С 02 F 1/18, 1996/.

Однако наличие зажимов у известного фильтра для присоединения насадка к фильтрующему элементу и водопроводному крану усложняет конструкцию и создает неудобства при эксплуатации. Выполнение фильтрующего элемента в форме стакана с плоским дном, наружная поверхность которого состоит из последовательно сопряженных двух конусных и цилиндрической поверхностей, не обеспечивает хорошего формирования вытекающей струи воды и отсутствия брызг при работе фильтра в широком диапазоне расходов. Кроме того, изготовление фильтрующего элемента из порошка глины не гарантирует высокую экологичность при его эксплуатации.

Из известного источника информации также известен способ изготовления фильтрующего элемента фильтра.

Однако в известном способе в качестве исходного материала используют порошок глины и обжиг ведут при высоких температурах 1000 1350^oC с большой выдержкой по времени 1 2 ч, что приводит к значительным затратам энергии.

Задачей настоящего изобретения является улучшение эксплуатационных характеристик фильтра, а также упрощение его конструкции и экологической безопасности.

Указанные технические результаты достигаются тем, что в фильтре-рассекателе, содержащем соосно установленные и герметично соединенные между собой с возможностью разъема фильтрующий элемент из пористого материала и насадок с отверстием, размещенным по оси фильтра, для присоединения к водопроводному крану, фильтрующий элемент выполнен из термообработанных стеклянных шариков в виде полого усеченного прямого круглого конуса, меньшее нижнее основание которого заканчивается сферической поверхностью, сопряженной с поверхностью конуса. Большее верхнее основание конуса снабжено уплотняющим буртиком для присоединения к насадку. Боковая поверхность буртика выполнена конусной и сопряжена с поверхностью конуса, причем конусность буртика больше конусности конуса. Насадок изготовлен из эластичного материала и в месте присоединения к фильтрующему элементу выполнен в виде кольцевой открытой с нижней стороны полости, стенки которой образованы круглой цилиндрической трубой и конусной сужающейся книзу трубой, расположенными коаксиально, и торцевой поверхностью.

Рекомендуется в качестве эластичного материала использовать композицию поливинилхлорида.

Кроме того, целесообразно, чтобы высота фильтрующего элемента составляла 36,5 37 мм, толщина его стенки 3,2 4 мм, наружный диаметр по буртику 33,5 34,5 мм, ширина буртика 3,5 4 мм, высота буртика 1 1,5 мм, диаметр сферы 26 26,5 мм, диаметр меньшего основания 25,5 26 мм, диаметр большего основания 32,5 33 мм и высота усеченного конуса 25 26,5 мм.

Такое конструктивное выполнение рабочих элементов предложенного фильтра с использованием указанных материалов позволяет улучшить его эксплуатационные характеристики, упростить конструкцию и повысить экологическую безопасность по сравнению с известным, а именно обеспечить моментальное и плотное присоединение фильтра к крану, герметичное соединение его рабочих элементов, их простую и быструю сборку и разборку, а также устойчивое Армирование потока очищенной воды в широком диапазоне изменения расходов.

Изобретением является также разработка более экономичного, по сравнению с известным, способа изготовления фильтрующего элемента фильтра-рассекателя.

Технический результат повышение экономичности достигается тем, что в способе изготовления фильтрующего элемента фильтра-рассекателя путем обжига исходного материала в качестве исходного материала используют стеклянные шарики, которые перед обжигом просеивают через сито, засыпают в технологическую оснастку и помещают в печь. Обжиг, сопровождаемый процессом спекания материала с образованием пористой структуры, ведут 6 мин при температуре 750^oC, затем 12 мин при температуре 780 790^oC, отжигают при температуре 680^oC в течение 6 мин, вынимают оснастку из печи и выдерживают в течение времени, необходимого для охлаждения ее до температуры окружающей среды, разбирают оснастку и извлекают готовый фильтрующий элемент.

Преимущества предложенного способа, заключающиеся в повышении экономичности /уменьшении энергозатрат/, основаны на том, что в качестве исходного материала использованы стеклянные шарики, термообработка которых ведется в течение меньшего времени и при более низкой температуре, чем у известного способа.

На чертеже изображен общий вид фильтра-рассекателя в разрезе.

Фильтр-рассекатель содержит соосно установленные фильтрующий элемент 1 и насадок /фитинг/ 2 с отверстием 3 для присоединения к водопроводному крану или смесителю с наружным диаметром патрубка 15 20 мм. Отверстие 3 размещено по оси фильтра и имеет диаметр соответственно 13 18 мм. Фильтрующий элемент 1 изготовлен из стеклянных шариков, образующих после термообработки пористую структуру с различным размером пор /каналов/ в зависимости от исходного диаметра шариков. Фильтрующий элемент 1 выполнен в виде полого усеченного прямого круглого конуса 4, меньшее нижнее основание которого заканчивается сферической поверхностью 5.

Большее верхнее основание конуса 4 снабжено уплотняющим буртиком 6 для герметичного соединения с насадком 2. Боковая поверхность буртика 6 выполнена конусной и сопряжена с поверхностью конуса 4.

Насадок 2 изготовлен из эластичного материала, в частности, из экологически безопасной композиции поливинилхлорида /ПВХ/. Насадок 2 в месте соединения его с фильтрующим элементом 1 выполнен в виде кольцевой открытой с нижней стороны полости, стенки которой образованы расположенными коаксиально круглой цилиндрической трубой 7, конусной сужающейся книзу трубой 8 и торцевой поверхностью 9.

Фильтр-рассекатель работает следующим образом.

Насадок 2 фильтра присоединяют к патрубку крана или смесителя. Фильтруемая вода через насадок 2 поступает в полость фильтрующего элемента 1, в котором происходит процесс фильтрования. Под действием перепада давлений вода, рассекаясь на струйки, проходит по узким каналам пористой стенки, очищаясь от нерастворимых загрязнений, в частности, с размером частиц не более 100 мкм, выходит на внешнюю конусную и сферическую поверхность фильтрующего элемента, где формируется в неразрывный без образования брызг поток воды, поступающей к потребителю.

В зависимости от величины пор фильтрующий элемент очищает воду от нерастворимых загрязнений с различными размерами частиц.

Высокие эксплуатационные характеристики и простота конструкции предложенного фильтра-рассекателя определяются тем, что конструкция его обеспечивает быстрое соединение с патрубком источника воды, простую разборку и сборку для очистки фильтрующего элемента от загрязнения, малое гидравлическое сопротивление и устойчивое образование вытекающей струи воды при различных расходах.

Высокая экологическая безопасность определяется выполнением фильтрующего элемента из термообработанных стеклянных шариков, а насадка из композиции поливинилхлорида.

Способ изготовления фильтрующего элемента фильтра-рассекателя осуществляется следующим образом.

Стеклянные шарики /по ТУ 25-11-869-77/ просеивают через сито, например, через капроновое сито с размером ячейки 0,9 1,0 мм, и засыпают в технологическую оснастку, включающую пуансон, матрицу, фиксирующие и связывающие их элементы. Оснастку помещают в обжиговую печь, в частности в электрическую конвейерную печь с четырьмя зонами подвода тепла марки "Алунд" или "Агат". Включают электропечь и устанавливают в зонах подвода тепла соответствующее значение температур. Обжиг, сопровождаемый процессом спекания стеклянных шариков с образованием пористой структуры, ведут в первой зоне подвода тепла 6 мин при температуре 750^oC, во-второй и третьей зонах в течение 12 мин /по 6 мин в каждой зоне/ при температуре 780 790^oC. Обжиг ведут в четвертой зоне подвода тепла 6 мин при температуре 680^oC. После выхода технологической оснастки из печи ее выдерживают в течение времени, которое необходимо для охлаждения оснастки до температуры окружающей среды. Затем оснастку разбирают и извлекают готовый фильтрующий элемент.

Использование предложенного способа позволит снизить энергозатраты /повысить экономичность/, поскольку термообработка исходного материала /стеклянных шариков/ производится при более низких температурах и в течение меньшего времени /24 мин/ по сравнению с известным способом изготовления фильтрующего элемента.

Формула изобретения

1. Фильтр-рассекатель, содержащий соосно установленные и герметично соединенные между собой с возможностью разъема фильтрующий элемент из пористого материала и насадок с отверстием, размещенным по оси фильтра, для присоединения к водопроводному крану, отличающийся тем, что фильтрующий элемент выполнен из термообработанных стеклянных шариков в виде полого усеченного прямого круглого конуса, меньшее нижнее основание которого заканчивается сферической поверхностью, сопряженной с поверхностью конуса, большее верхнее основание конуса снабжено уплотняющим буртиком для присоединения к насадку, боковая поверхность буртика выполнена конусной и сопряжена с поверхностью конуса, причем конусность буртика больше конусности конуса, насадок изготовлен из эластичного материала и в месте присоединения к фильтрующему элементу выполнен в виде кольцевой открытой с нижней стороны полости, стенки которой образованы круглой цилиндрической трубой и конусной сужающейся книзу трубой, расположенными коаксиально, и торцевой поверхностью.

2. Фильтр по п.1, отличающийся тем, что в качестве эластичного материала используется композиция поливинилхлорида.

3. Фильтр по п.1 или 2, отличающийся тем, что высота фильтрующего элемента составляет 36,5 37,0 мм, толщина его стенки 3,2 4,0 мм, наружный диаметр по буртику 33,5 34,5 мм, ширина буртика 3,5 4,0 мм, высота буртика 1,0 1,5 мм, диаметр сферы 26,0 26,5 мм, диаметр меньшего основания 25,5 26,0 мм, диаметр большего основания 32,5 33,0 мм и высота усеченного конуса 25,0 26,5 мм.

4. Способ изготовления фильтрующего элемента фильтра-рассекателя путем обжига исходного материала, отличающийся тем, что в качестве исходного материала используют стеклянные шарики, которые перед обжигом просеивают через сито, засыпают в технологическую оснастку и помещают в печь, обжиг, сопровождаемый процессом спекания материала с образованием пористой структуры, ведут 6 мин при 750^oС, затем 12 мин при 780 790^oС, отжигают при 680^oС в течение 6 мин, вынимают оснастку из печи и выдерживают в течение времени, необходимого для охлаждения ее до температуры окружающей среды, разбирают оснастку и извлекают готовый фильтрующий элемент.

РИСУНКИ

Рисунок 1