專利名稱：活塞加壓多級過濾一體化便攜凈水器的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及的是一種水質(zhì)凈化技術(shù)領(lǐng)域的便攜式凈水器，具體是一種活塞加壓多 級過濾一體化便攜凈水器。
背景技術(shù)：
水是生命之源，一般從大自然中直接獲取的水源可能含有細菌、有毒有害金屬離 子等雜質(zhì)，直接飲用會對人體造成危險，在野外行軍、野外施工、震后重建等場合都需對原 水進行處理，目前處理方式主要是煮沸、加藥凈化或過濾器處理。燒水需要器具、浪費燃料，而且耗時間。凈水藥品的缺點是有藥物殘留、異味異色、 容易引起過敏，同時會和某些食物或是用具起化學(xué)反應(yīng)?，F(xiàn)有的過濾器在局限是價格貴，體 積大，重量大，使用時也需要經(jīng)常維護，很難運用到野外行軍等應(yīng)急場合。經(jīng)過對現(xiàn)有技術(shù)的檢索發(fā)現(xiàn)現(xiàn)有的便攜凈水器有擠壓式，這種設(shè)計外部加的壓 力有限，限制了活性炭濾芯的大小，過濾效果不理想，另外只使用了活性炭吸附材料一級過 濾，出水中沒有去除細菌病毒。中國專利申請?zhí)枮镃N96206889設(shè)計了一種柱式凈水器， 但是有一些缺點，比如加壓機構(gòu)設(shè)置于杯體內(nèi)部，活塞環(huán)在上方、活塞柄在下方，限制了手 動加壓；只設(shè)計了一個濾芯桶，結(jié)構(gòu)設(shè)計中大部分濾水時水流是自下向上，限制濾水效果； 取水需要拿下取水杯取水后再倒入導(dǎo)流杯，導(dǎo)流杯的密封性問題沒有說明。中國專利申請 號為ZL200620063423.9設(shè)計了活塞加壓部件，但是只采用了一級濾膜過濾，沒有經(jīng)過活 性炭等吸附濾材的預(yù)處理，濾膜易污染、使用壽命短，且加壓機構(gòu)復(fù)雜，濾水量小，水流需要 自下而上流動。中國專利申請?zhí)枮?00610032761.0的吸管式便攜凈水器，該技術(shù)實現(xiàn)了 人將原水直接吸取經(jīng)過過濾層的技術(shù)，但是需要使用人不斷吸取，消耗體力，濾出水量也受 到了體力的限制，采用了一級活性炭過濾，濾程短過濾效果不能得到保障。中國專利申請 號為ZL03234134. 2的壓力式便攜凈水器創(chuàng)造性地采用了氣囊式加壓的方式，但是進水困 難，結(jié)構(gòu)繁復(fù)，加工困難。中國專利申請?zhí)?00610037852. 3設(shè)計了活塞加壓和原水杯濾水 杯組合的結(jié)構(gòu)，但是結(jié)構(gòu)設(shè)計不合理，原水杯杯口向下，將其旋下裝入原水就沒有辦法保證 在旋到凈水杯上的過程中原水不流出。中國專利申請?zhí)朲L201010105636. 4組合了不同濾 材的濾芯，但是沒有落實過濾水所需的壓力問題，而且占用體積大，所需濾芯需要另外配 制，不能自行清洗更換，且價格昂高。綜上本發(fā)明擬以常用的常用杯子為原形，設(shè)計一種最 簡單的結(jié)構(gòu)、有效人性化的加壓方法、最有效的初濾機構(gòu)以及深度過濾機構(gòu)組合、取水方 便、安全可靠、小型便攜、可批量化生產(chǎn)和推廣的便攜水處理裝置。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明針對現(xiàn)有技術(shù)存在的上述不足，提供一種活塞加壓多級過濾一體化便攜凈 水器，采用優(yōu)化結(jié)構(gòu)實現(xiàn)了方便的取水、保障的氣密性、可靠方便的加壓方式、多級過濾、方 便攜帶以及機構(gòu)單元可拆卸、過濾材料回收替換功能的一體結(jié)合；凈水時聯(lián)合使用常見濾 材與新型生物吸附材料的過濾材料包的物理吸附，光催化化學(xué)氧化和紫外光分解以及卷式
3超濾膜；取水方便、加壓方便、出水量大、出水安全、可廣泛運用于行軍、野外勘探、探險旅 行、震后重建等場合。本發(fā)明是通過以下技術(shù)方案實現(xiàn)的，本發(fā)明包括杯蓋、杯體、加壓裝置、筒式過濾 機構(gòu)、紫外發(fā)射機構(gòu)、卷式膜過濾機構(gòu)和泄壓機構(gòu)，其中杯蓋與杯體活動連接，加壓裝置設(shè) 于杯蓋內(nèi)部，筒式過濾機構(gòu)設(shè)置于杯體的中部，杯體的上端設(shè)有開口作為入水口，杯體的底 端設(shè)有出水口，紫外發(fā)射機構(gòu)位于杯體的內(nèi)部下端，卷式膜過濾機構(gòu)與杯體同軸設(shè)置且正 對出水口，泄壓機構(gòu)設(shè)置于杯體上卷式膜過濾機構(gòu)與筒式過濾機構(gòu)之間。所述的加壓裝置包括活塞柄、活塞環(huán)和輔助彈簧，其中活塞環(huán)垂直于杯蓋軸線 并設(shè)置于杯蓋內(nèi)部，活塞柄與活塞環(huán)固定連接與杯蓋同軸設(shè)置，輔助彈簧的兩端分別與杯 蓋內(nèi)壁和活塞環(huán)相連接。所述的筒式過濾機構(gòu)包括上層篩網(wǎng)、下層篩網(wǎng)和過濾材料包，其中下層篩網(wǎng)擱 置在杯體內(nèi)壁凸出的圈上，上層篩網(wǎng)放置于杯體內(nèi)壁可上下自由移動，過濾材料包位于上 層篩網(wǎng)和下層篩網(wǎng)之間，下層篩網(wǎng)的金屬絲網(wǎng)上使用溶膠-凝膠法鍍有TW2光催化層。本發(fā)明通過以下方式和原理進行工作第一步，凈水使用時，打開杯蓋；根據(jù)需要調(diào)節(jié)上層篩網(wǎng)控制過濾材料包的松緊程 度；裝入原水，關(guān)閉杯蓋。所述的打開杯蓋、裝入原水的實現(xiàn)方式是杯蓋與杯體通過相扣的方式連接，加 壓裝置設(shè)置于杯蓋內(nèi)部，打開杯蓋與杯體的扣子可直接將杯蓋連同加壓裝置一起與杯體分 離，并向杯口裝入原水。凈水杯的筒式過濾機構(gòu)位于杯體的中部，這種結(jié)構(gòu)預(yù)留出杯口的原 水盛水空間。所述的調(diào)節(jié)上層篩網(wǎng)控制過濾材料包的緊密程度的實現(xiàn)方式是上層篩網(wǎng)可沿著 杯體內(nèi)壁上下自由移動，實現(xiàn)了控制過濾材料被上層篩網(wǎng)壓的緊密程度，過濾材料被壓得 越緊、孔徑層次越多越細，原水越難通過，此時加壓強制水流經(jīng)過濾材料包起到良好的過濾 效果。第二步，凈水時，有電源時打開紫外燈，利用活塞加壓使原水通過筒式過濾機構(gòu)和 卷式膜過濾機構(gòu)，分級過濾后進入接水部件。所述的活塞加壓的實現(xiàn)方式是加壓裝置設(shè)置杯蓋內(nèi)部，拉壓活塞柄可使活塞環(huán) 在柱形杯蓋中上下來回；當(dāng)下壓活塞時，輔助彈簧變形，利用其彈性恢復(fù)力輔助活塞回到下 壓初始位置活塞環(huán)與杯蓋的吻合、杯蓋與杯體的連接、卷式濾膜與杯體的連接保證完全的 密封性?；钊訅簤毫εc杯體容積配合良好，壓力適中，可使原水順利通過筒式過濾機構(gòu)和 卷式膜過濾機構(gòu)，水流速度可通過下壓活塞的速度自由控制。所述的分級過濾的具體原理是在筒式過濾機構(gòu)中，首先利用上層篩網(wǎng)去除大體 積雜物；其次利用中間自然形成的隔層填充過濾材料包進一步吸附性預(yù)處理，過濾材料包 由活性炭、木屑、多碘樹脂、等常見濾材以及使用秸桿、果皮等農(nóng)業(yè)及生活中的廢棄物制備 而成的新型多孔吸附材料等濾材組成；然后濾出水通過下層濾網(wǎng)，濾網(wǎng)金屬絲網(wǎng)上使用溶 膠-凝膠法鍍有TW2光催化層，利用光催化氧化和紫外光照射殺菌消毒；最后再將三次濾 出水通過卷式膜過濾機構(gòu)，利用卷式濾膜進一步截流性處理去除細菌，達到深化過濾效果。 經(jīng)實驗測試，被壓實的過濾材料包有很高的吸附性和截流性效果，筒式過濾機構(gòu)的出水亞 甲藍吸附達到80%以上、銅離子吸附率達到95%以上(原水中銅離子濃度為50ppm經(jīng)筒式過濾機構(gòu)出水后為0. 49ppm符合國家飲用水標準)、濁度吸附效果達85. 1 %，再經(jīng)過卷式膜 機構(gòu)后的出水濁度保持在1-2NTU之間。在分級過濾的過程中過濾材料包的預(yù)處理有效地 提高了卷式濾膜的使用壽命。市場上現(xiàn)有的便攜凈水器均為一級過濾，沒有多級組合。所述的進入接水部件的實現(xiàn)方式是杯體底部外壁有凸出的結(jié)構(gòu)，可以擱置在接 水容器口處。第三步，下壓活塞感覺到杯體內(nèi)氣壓過大時，適時通過泄壓機構(gòu)的放氣螺閥進行 放氣緩解過大的杯體內(nèi)的氣壓。第四步，將輔助彈簧松卸下來，并將所有部件裝入杯體內(nèi)，關(guān)上杯蓋，可方便保存 和攜帶。所述的將輔助彈簧松卸下來的實現(xiàn)方式是輔助彈簧與活塞環(huán)和杯蓋通過相鉤的 方式連接，使用時將彈簧鉤連住活塞環(huán)和杯蓋，可以自由裝卸。第五步，凈水使用一段時間以后，更換過濾材料更換、回收、再生。


圖1是本發(fā)明剖面圖。圖2是本發(fā)明正視圖。
具體實施例方式下面對本發(fā)明的實施例作詳細說明，本實施例在以本發(fā)明技術(shù)方案為前提下進行 實施，給出了詳細的實施方式和具體的操作過程，但本發(fā)明的保護范圍不限于下述的實施 例。如圖1和圖2所示，本實施例裝置包括杯蓋11、杯體12、加壓裝置A、筒式過濾機 構(gòu)B、紫外發(fā)射機構(gòu)C、卷式膜過濾機構(gòu)D和泄壓機構(gòu)E，其中杯體12的開口即杯口處為入 水口 ；杯體12與杯蓋11通過相扣的方式連接；加壓裝置A設(shè)蓋于杯蓋11內(nèi)部筒式過濾 機構(gòu)B設(shè)置于杯體12的中部，C紫外發(fā)射機構(gòu)位于下部杯體側(cè)部，卷式膜過濾機構(gòu)D與杯 體12同軸設(shè)置且正對杯殼底端的出水口 10 ；泄壓機構(gòu)E的放氣螺閥8位于下部杯體處。所述的杯蓋11由不銹鋼或硬質(zhì)塑料等制成；杯蓋為柱形結(jié)構(gòu)；杯蓋上部開有圓形 口和輔蓋，打開輔蓋，在圓形口處拉壓活塞柄1帶動活塞環(huán)2在杯蓋內(nèi)上下活動；杯蓋下部 設(shè)有四個搭扣，杯蓋與杯體通過相扣的方式連接。所述的杯體12由不銹鋼或硬質(zhì)塑料等制成；杯體為柱形結(jié)構(gòu)；杯體頂部杯口與杯 蓋通過四個搭扣相扣的方式連接，杯口處即為入水口 ；杯體底部開有圓口，卷式濾膜7出水 口插入圓口中，并通過螺母固定；杯體下層篩網(wǎng)以下位置開有圓口安裝放氣螺閥8 ；杯體中 部內(nèi)壁有突出的結(jié)構(gòu)，其上擱置下層篩網(wǎng)5 ；杯體下部外壁有突出的結(jié)構(gòu)，便于此發(fā)明裝置 放置在接水容器上。所述的加壓裝置A包括活塞柄1、活塞環(huán)2和輔助彈簧3，其中活塞環(huán)2垂直于 杯蓋11的軸線并設(shè)置于杯蓋11內(nèi)部，活塞柄1與杯蓋1同軸設(shè)置且一端與活塞環(huán)8固定 連接，輔助彈簧9的兩端分別與杯蓋1內(nèi)壁和活塞環(huán)2通過相鉤的方式連接。所述的活塞柄1可由不銹鋼、硬質(zhì)塑料、木材等材料制成；活塞柄為長柱形結(jié)構(gòu)； 壓拉活塞柄可控制活塞環(huán)2的上下運動。
所述的活塞環(huán)2可由耐磨性好的鑄鐵材料、不銹鋼、硬質(zhì)塑料、木材等材料制成； 活塞環(huán)為偏柱形結(jié)構(gòu)；活塞環(huán)四周設(shè)有橡皮圈以保證和杯蓋接觸處的密封性。所述的輔助彈簧3可由硅錳合金鋼制成，彈性系數(shù)K適中，下壓活塞時輔助彈簧可 以在人力作用下拉長活塞的壓程Δ χ，且kAX的恢復(fù)力輔助人力輕松地將活塞回復(fù)到下壓 初始位置。所述的筒式過濾機構(gòu)B包括上層篩網(wǎng)4、下層篩網(wǎng)5和過濾材料包6，其中下層 篩網(wǎng)5擱置在杯體內(nèi)壁凸出的圈上，上層篩網(wǎng)4放置于杯體內(nèi)壁可上下自由移動，過濾材料 包6位于上層篩網(wǎng)4和下層篩網(wǎng)5之間。所述的上層篩網(wǎng)4為柱形，底部從篩網(wǎng)。整個可由不銹鋼或硬質(zhì)塑料等制成。所述的下層篩網(wǎng)5為圓盤形，且由金屬絲編成，并且金屬絲網(wǎng)上使用溶膠-凝膠法 鍍有TW2光催化層。所述的過濾材料包6為一個棉包，包內(nèi)設(shè)有活性炭、木屑、多碘樹脂、微濾膜、秸桿 或果皮中的一種或其組合。所述的紫外發(fā)射機構(gòu)C由紫外燈管和管套組成，該紫外發(fā)射機構(gòu)C通過螺絲圈與 杯體連接。所述的卷式膜過濾機構(gòu)D具體為卷式濾膜7，該卷式濾膜7的濾芯與杯底為可拆卸 連接。所述的濾芯為中空柱形結(jié)構(gòu)，濾芯的內(nèi)部為剛性網(wǎng)制成的筒狀支撐結(jié)構(gòu)，若干層 納米過濾膜繞置于支撐筒外部，該濾芯可100%截除各種菌類，水中的致病原生動物。通過 下層篩網(wǎng)后的出水在壓力作用下從中空柱形的外部經(jīng)過層層納濾膜深化處理后流入中空 部分內(nèi)部，并從出水口 10流出。所述的泄壓機構(gòu)E具體為放氣螺閥8，該放氣螺閥8位于下層篩網(wǎng)下部的杯體處， 在杯體上有一開口，擰動螺閥可逐漸打開和逐漸關(guān)閉開口。本裝置通過以下步驟進行使用第一步，打開杯蓋11 ；根據(jù)需要調(diào)節(jié)上層篩網(wǎng)4控制過濾材料的松緊程度；裝入需 要處理的原水，有電源時打開紫外燈，關(guān)閉杯蓋11。第二步，上下壓動活塞，使原水流經(jīng)筒式過濾機構(gòu)B (上層篩網(wǎng)4、過濾材料包6、下 層濾網(wǎng)幻、紫外發(fā)射機構(gòu)C、卷式膜過濾機構(gòu)D (卷式濾膜7)分級過濾后進入接水部件。所述的活塞加壓過程上下壓動活塞，給杯體增加壓力，強制原水流通過筒式過濾 機構(gòu)B和卷式膜過濾機構(gòu)D，通過下壓活塞的速度控制出水速度。所述的原水依次通過各個濾水部件的過程分級過濾，上層篩網(wǎng)4去除大體積雜 物；中間自然形成的隔層填充活性炭、木屑、多碘樹脂、微濾膜等濾材組成的過濾材料對一 級濾出水進行吸附性過濾；經(jīng)過過濾材料包后的二級濾出水通過下層濾網(wǎng)5時被濾網(wǎng)金屬 絲上TiO2光催化層的光催化氧化殺菌消毒；三級濾出水進入下部杯體接受紫外光照射最后 通過卷式濾膜7時被進一步去除細菌，達到飲用水效果。過濾水水流自上而下流動，附加利 用了水的自身重力，使得過濾效果更好。第三步，下壓活塞感覺到杯體內(nèi)氣壓過大時，適時通過放氣螺閥8進行放氣緩解 過大的杯體內(nèi)的氣壓。第四步，將彈簧與杯蓋、活塞松卸下來，并將所有部件裝入杯體12內(nèi)、關(guān)上杯蓋11，然后保存或攜帶。 第五步，經(jīng)過多次過濾原水操作出水品質(zhì)變差了，拿出上層篩網(wǎng)4、取出過濾包6、 更換過濾材料包6 ；取下卷式濾膜7，清洗卷式濾膜。并將舊的過濾材料包或卷式濾膜送至 回收再生處。
權(quán)利要求
1.一種活塞加壓多級過濾一體化便攜凈水器，包括杯蓋和杯體，其特征在于，還包 括加壓裝置、筒式過濾機構(gòu)、紫外發(fā)射機構(gòu)、卷式膜過濾機構(gòu)和泄壓機構(gòu)，其中杯蓋與杯 體活動連接，加壓裝置設(shè)于杯蓋內(nèi)部，筒式過濾機構(gòu)設(shè)置于杯體的中部，杯體的上端設(shè)有開 口作為入水口，杯體的底端設(shè)有出水口，紫外發(fā)射機構(gòu)位于杯體的內(nèi)部下端，卷式膜過濾機 構(gòu)與杯體同軸設(shè)置且正對出水口，泄壓機構(gòu)設(shè)置于杯體上卷式膜過濾機構(gòu)與筒式過濾機構(gòu) 之間。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的活塞加壓多級過濾一體化便攜凈水器，其特征是，所述的 加壓裝置包括活塞柄、活塞環(huán)和輔助彈簧，其中活塞環(huán)垂直于杯蓋軸線并設(shè)置于杯蓋內(nèi) 部，活塞柄與活塞環(huán)固定連接與杯蓋同軸設(shè)置，輔助彈簧的兩端分別與杯蓋內(nèi)壁和活塞環(huán) 相連接。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的活塞加壓多級過濾一體化便攜凈水器，其特征是，所述的筒 式過濾機構(gòu)包括上層篩網(wǎng)、下層篩網(wǎng)和過濾材料包，其中下層篩網(wǎng)擱置在杯體內(nèi)壁凸出 的圈上，上層篩網(wǎng)放置于杯體內(nèi)壁可上下自由移動，過濾材料包位于上層篩網(wǎng)和下層篩網(wǎng) 之間，下層篩網(wǎng)的金屬絲網(wǎng)上使用溶膠-凝膠法鍍有TW2光催化層。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的活塞加壓多級過濾一體化便攜凈水器，其特征是，所述的上 層篩網(wǎng)為柱形，底部從篩網(wǎng)。
5.根據(jù)權(quán)利要求3所述的活塞加壓多級過濾一體化便攜凈水器，其特征是，所述的下 層篩網(wǎng)為圓盤形且由金屬絲編成。
6.根據(jù)權(quán)利要求3所述的活塞加壓多級過濾一體化便攜凈水器，其特征是，所述的過 濾材料包內(nèi)設(shè)有活性炭、木屑、多碘樹脂、微濾膜、秸桿或果皮中的一種或其組合。
7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的活塞加壓多級過濾一體化便攜凈水器，其特征是，所述的紫 外發(fā)射機構(gòu)由紫外燈管和管套組成，該紫外發(fā)射機構(gòu)通過螺絲圈與杯體連接。
8.根據(jù)權(quán)利要求1所述的活塞加壓多級過濾一體化便攜凈水器，其特征是，所述的卷 式膜過濾機構(gòu)具體為卷式濾膜，該卷式濾膜的濾芯與杯底為可拆卸連接。
9.根據(jù)權(quán)利要求1所述的活塞加壓多級過濾一體化便攜凈水器，其特征是，所述的濾 芯為中空柱形結(jié)構(gòu)，濾芯的內(nèi)部為剛性網(wǎng)制成的筒狀支撐結(jié)構(gòu)，若干層納米過濾膜繞置于 支撐筒外部。
10.根據(jù)權(quán)利要求1所述的活塞加壓多級過濾一體化便攜凈水器，其特征是，所述的泄 壓機構(gòu)具體為放氣螺閥，該放氣螺閥位于卷式膜過濾機構(gòu)與筒式過濾機構(gòu)之間的下層篩網(wǎng) 下部的杯體處。
全文摘要
一種水質(zhì)凈化技術(shù)領(lǐng)域的活塞加壓多級過濾一體化便攜凈水器，包括杯蓋、杯體、加壓裝置、筒式過濾機構(gòu)、紫外發(fā)射機構(gòu)、卷式膜過濾機構(gòu)和泄壓機構(gòu)，杯蓋與杯體活動連接，加壓裝置設(shè)于杯蓋內(nèi)部，筒式過濾機構(gòu)設(shè)置于杯體的中部，杯體的上端設(shè)有開口作為入水口，杯體的底端設(shè)有出水口，紫外發(fā)射機構(gòu)位于杯體的內(nèi)部下端，卷式膜過濾機構(gòu)與杯體同軸設(shè)置且正對出水口，泄壓機構(gòu)設(shè)置于杯體上卷式膜過濾機構(gòu)與筒式過濾機構(gòu)之間。本發(fā)明結(jié)構(gòu)簡單、多級過濾，可廣泛運用于行軍、野外勘探、探險旅行、震后重建等場合。
文檔編號C02F9/02GK102070257SQ201010574209
公開日2011年5月25日 申請日期2010年12月4日 優(yōu)先權(quán)日2010年12月4日
發(fā)明者湯艷萍, 范同祥, 黃冬菊, 黃金秋 申請人:上海交通大學(xué)