專(zhuān)利名稱(chēng)：液體凈化裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種液體凈化裝置，它具有過(guò)濾部件，以便通過(guò)機(jī)械過(guò)濾分離出待處理的液體中的雜質(zhì)，和凈化部件例如活性碳元件或其它類(lèi)似元件，以便通過(guò)吸收或相應(yīng)的方式除去待處理的液體中的雜質(zhì)，這些部件基本上被安裝在液體凈化裝置內(nèi)部。
當(dāng)今，已使用上述類(lèi)型的液體凈化裝置，如水凈化裝置，在這種液體凈化裝置中，用陶瓷過(guò)濾器作為過(guò)濾部件，而且把該陶瓷過(guò)濾器內(nèi)部的活性碳材料用作凈化部件。
尤其當(dāng)考慮到細(xì)菌防護(hù)時(shí)，運(yùn)用上述類(lèi)型的構(gòu)件是不合適的，這是因?yàn)槔锰沾蛇^(guò)濾器不能以合理的費(fèi)用百分之百地消除待處理液體如臟水中所存在的細(xì)菌，而且會(huì)使一部分細(xì)菌可以透入整個(gè)構(gòu)件。這就是為什么由這種類(lèi)型的構(gòu)件進(jìn)行過(guò)濾的水不能在所有情況下都能被使用的原因。此外，陶瓷材料的一個(gè)缺陷就是陶瓷過(guò)濾材料會(huì)吸收待處理的水中所存在的物質(zhì)，如腐殖質(zhì)或其它類(lèi)似的物質(zhì)，而這就是為什么陶瓷材料首先被完全著色的原因，另一方面，陶瓷過(guò)濾材料會(huì)自然地讓大量的微粒腐殖質(zhì)穿過(guò)這些陶瓷過(guò)濾材料。當(dāng)采用這種解決方案時(shí)，人們不能在所有情況下都有完全肯定經(jīng)過(guò)處理的水是完全安全可飲的，這就是為什么避免使用上述類(lèi)型的凈化裝置特別是在一些不利的環(huán)境中避免使用是最安全的。
另一方面，在芬蘭專(zhuān)利No.98810中，描述了一種水凈化裝置，這種水凈化裝置與上面所描述的凈化裝置不同，這種水凈化裝置具有所謂的膜片結(jié)構(gòu)的過(guò)濾部件。所描述的解決方案是根據(jù)所謂的虹吸原理來(lái)進(jìn)行的，由于采用了這種虹吸原理，因此這種凈化裝置的結(jié)構(gòu)非常簡(jiǎn)單。這種水凈化裝置在實(shí)際應(yīng)用中非常安全和容易，這是因?yàn)楹缥F(xiàn)象是自行推進(jìn)且連續(xù)的，因此使水流到收集處，這些流到收集處的水質(zhì)總是均質(zhì)的，而與該裝置的操作時(shí)間無(wú)關(guān)。這首先是由于這樣一種事實(shí)，即裝有薄PTM(粒子徑跡膜)或TeM(徑跡邊緣膜)過(guò)濾膜的水凈化裝置在任何階段都不讓超過(guò)某一尺寸大小的物質(zhì)通過(guò)，在這種情況下，當(dāng)過(guò)濾膜變臟時(shí)，只是過(guò)濾器的滲透速度會(huì)降低，如果不時(shí)經(jīng)常地清洗過(guò)濾膜，甚至這種滲透會(huì)被完全中斷。
在大部分非均質(zhì)的情況下，如區(qū)域湖水或?qū)嶋H中自來(lái)水不可以被利用的其它情況下，對(duì)這些水進(jìn)行過(guò)濾，則上述類(lèi)型的裝置是非常容易使用的。這種裝置的缺陷主要在于它的過(guò)濾速度緩慢，另一方面，在普通家用中，這種裝置需要使用單獨(dú)的容器以便可以進(jìn)行虹吸。
此外，關(guān)于上面所涉及的文獻(xiàn)，在芬蘭專(zhuān)利申請(qǐng)No.965249“液體處理裝置及方法”中，介紹了一種更先進(jìn)的解決方案，在這種方案中，通過(guò)基本上是自動(dòng)的清洗裝置對(duì)過(guò)濾膜進(jìn)行清洗，從而利用被處理液體的分流對(duì)該過(guò)濾膜的主面進(jìn)行沖洗，這種沖洗是沿切向進(jìn)行，這是很有利的。這種解決方案還具有這樣一個(gè)特點(diǎn)，即采用了所謂的逆流來(lái)清洗過(guò)濾膜，通過(guò)從與過(guò)濾膜的輔面相連的中間存儲(chǔ)空間引導(dǎo)處理過(guò)的液體例如經(jīng)過(guò)濾的水，在過(guò)濾裝置中這種水流是與過(guò)濾流的方向相反的。
由于上述的解決方案，因此可以通過(guò)把凈化裝置直接連接到高壓水系統(tǒng)上來(lái)使用，過(guò)濾膜的清洗非常簡(jiǎn)單、快捷、可靠。除了上述結(jié)構(gòu)所具有的一個(gè)關(guān)鍵性?xún)?yōu)點(diǎn)外，它不再需要對(duì)過(guò)濾膜進(jìn)行手工清洗了，因此也就不會(huì)對(duì)過(guò)濾膜造成直接機(jī)械磨損了。
然而，上面所描述的這種先進(jìn)的膜片結(jié)構(gòu)并不是其每個(gè)部分都是很先進(jìn)的。因此，當(dāng)對(duì)水中的物質(zhì)進(jìn)行過(guò)濾，同時(shí)要吸收水中的這些物質(zhì)時(shí)，這只是其中之一，在這種情況中必須采用單獨(dú)的活性碳過(guò)濾器，可以說(shuō)活性碳過(guò)濾器是與薄片膜串聯(lián)的。這自然地具有這樣一種結(jié)果，即這種裝有諸如活性碳過(guò)濾器的，并以上面所描述的那樣傳統(tǒng)的方式實(shí)現(xiàn)的水凈化裝置在整體上異常復(fù)雜和龐大。
根據(jù)本發(fā)明的凈化裝置的目的是要對(duì)上面所提出的問(wèn)題獲得決定性的改進(jìn)，并因此而顯著提高現(xiàn)有技術(shù)的水平。為了實(shí)現(xiàn)這個(gè)目的，通過(guò)薄的過(guò)濾膜來(lái)實(shí)現(xiàn)這個(gè)機(jī)械過(guò)濾部件，這種過(guò)濾膜是由塑料材料制成的，例如PTM(粒子徑跡膜(Particle Track Membrane))、TeM(徑跡邊緣膜(Track-edge Membrane))等等，這種過(guò)濾膜的孔隙率為5～15％，優(yōu)選的厚度為10～25μm，孔的高度尺寸為0.5μm。
根據(jù)本發(fā)明的液體凈化裝置，在整體上非常簡(jiǎn)單，同時(shí)還特別地安全，利用這種凈化裝置，在機(jī)械過(guò)濾的同時(shí)還能對(duì)諸如水的待處理液體進(jìn)行安全處理，以便利用活性碳吸收待處理液體中存在的有害物質(zhì)等。本發(fā)明的一個(gè)重要的優(yōu)點(diǎn)也就是在活性碳材料之前的有效的事先過(guò)濾使活性碳材料的工作時(shí)間增大了許多倍。除了這些以外，薄膜材料使得啟用活性碳的數(shù)量盡可能多，在這種情況下，操作條件是最優(yōu)的。因此，根據(jù)本發(fā)明的液體凈化裝置結(jié)構(gòu)非常簡(jiǎn)單，這是因?yàn)楸∑?nèi)部結(jié)構(gòu)是由固定的活性碳柱體形成的，這些活性碳柱體在實(shí)現(xiàn)它自己的主要功能的同時(shí)還對(duì)薄片膜進(jìn)行支撐，從而不再需要用一單獨(dú)的支撐構(gòu)件來(lái)支撐這種情況中的薄片膜。另一方面，陶瓷材料內(nèi)部的已有的活性碳解決方案是基于顆位狀的碳，這種顆粒狀的碳不能象水所通過(guò)的完全均勻的固定柱體那樣可靠地操作。在這種情況中，由于液體凈化裝置采用了一細(xì)長(zhǎng)管結(jié)構(gòu)，因此能夠利用現(xiàn)有的水凈化裝置中的其它構(gòu)件，在這種現(xiàn)有的凈化裝置內(nèi)能夠以易于拆卸的方式裝入根據(jù)本發(fā)明來(lái)操作的濾水筒，例如采用螺釘連接、卡箍連接、插銷(xiāo)連接和/或相應(yīng)的連接。在這種情況下，通過(guò)利用適當(dāng)?shù)募訌?qiáng)層把薄片膜有利地設(shè)置成一加強(qiáng)構(gòu)件，其中的加強(qiáng)層通過(guò)疊層來(lái)連接。
概括地說(shuō)，根據(jù)本發(fā)明的液體凈化裝置技術(shù)可靠、使用安全，這是因?yàn)樵撗b置采用了具有均勻平面結(jié)構(gòu)的過(guò)濾膜，以及在膜上采用了那些大致呈圓柱狀的孔，使得能在清洗過(guò)濾膜時(shí)不會(huì)對(duì)該過(guò)濾膜造成損害。除了這些以外，圓柱狀的孔還確保了過(guò)濾膜能可靠地工作，尤其是考慮到防菌時(shí)，這是因?yàn)樵谶^(guò)濾膜的每個(gè)位置處的這些孔的大小總是處于所允許的高度范圍之內(nèi)。
涉及液體凈化裝置的從屬權(quán)利要求規(guī)定出了根據(jù)本發(fā)明的液體凈化裝置的一些優(yōu)選實(shí)施例。
下面將參照附圖來(lái)對(duì)本發(fā)明進(jìn)行詳細(xì)地描述，在這些附圖中，

圖1表示根據(jù)本發(fā)明的一有利的液體凈化裝置整體的立體示意圖；圖2表示由過(guò)濾部件和凈化部件有利地組合成一圓柱形濾筒過(guò)濾器的立體示意圖；圖3表示圖2中所打開(kāi)的部分結(jié)構(gòu)的圖；圖4表示屬于圖2所示整體的端部，它是從中間看過(guò)去所得到的(圖4a和圖4d)和一剖面圖(圖4b和圖4c)；圖5a和圖5b表示放大圖片的一前視圖和一剖面圖，它是通過(guò)不同地放大所得到的，表示用于水凈化裝置中的典型的PTM/TeM過(guò)濾膜。
本發(fā)明涉及一種液體凈化裝置，它具有過(guò)濾部件1，以便通過(guò)機(jī)械過(guò)濾分離出待處理液體中的雜質(zhì)，和凈化部件2例如活性碳元件或其它類(lèi)似元件，以便通過(guò)吸收或相應(yīng)的方式除去待處理液體中的雜質(zhì)，部件1、2基本上被安裝在液體凈化裝置內(nèi)部的。通過(guò)一薄的過(guò)濾膜來(lái)實(shí)現(xiàn)這個(gè)機(jī)械過(guò)濾部件，這種過(guò)濾膜是由塑料基材料制成的，例如PTM(粒子徑跡膜)、TeM(徑跡邊緣膜)等等，這種過(guò)濾膜的孔隙率為5～15％，優(yōu)選的厚度為10～25μm，孔的高度尺寸為0.5μm。
作為本發(fā)明的一個(gè)優(yōu)選實(shí)施例，過(guò)濾膜1a如圖3或圖5a或5b所示，它具有均勻的平面結(jié)構(gòu)，并因其內(nèi)部存在的一些圓柱狀孔而具有孔隙率。在這種情況中，圖5a和圖5b表示放大圖片的一前視圖和一剖面圖。它是通過(guò)不同的放大所得到的，表示用于水凈化裝置中的典型的PTM/TeM過(guò)濾膜1a。這種過(guò)濾膜是通過(guò)對(duì)一原始膜片進(jìn)行輻射和蝕刻而制成的。通過(guò)采用上述類(lèi)型的過(guò)濾膜1a，可以有效地減小由過(guò)濾設(shè)備所造成的壓力損失。因此根據(jù)本發(fā)明的這種凈化裝置可被用作飲用水凈化裝置，對(duì)遠(yuǎn)至普通家用的非常困難的情況下，對(duì)于非均質(zhì)的情況下這種凈化裝置使用方便可靠。除了這些以外，根據(jù)本發(fā)明的水凈化裝置的流通以及由它所造成的壓力損失要比陶瓷過(guò)濾器的更好，例如，陶瓷過(guò)濾器的制造成本要好幾倍。從技術(shù)角度來(lái)看，很顯然采用陶瓷過(guò)濾材料不能獲得上述5～15％的孔隙率，這是因?yàn)樘沾刹牧系目紫堵试趯?shí)際中總是在30～95％之間。過(guò)濾器也不能可靠地工作，尤其是考慮到細(xì)菌過(guò)濾的情況，這是由于陶瓷結(jié)構(gòu)的非均勻構(gòu)造造成的，而當(dāng)采用由塑料基材料制成的過(guò)濾膜時(shí)，就能確?？椎母叨瘸叽鐬?.5μm。
作為本發(fā)明的一個(gè)有利的實(shí)施例，利用一加強(qiáng)層W來(lái)加強(qiáng)過(guò)濾設(shè)備1的過(guò)濾膜1a，如PTM、TeM等，加強(qiáng)層與過(guò)濾膜相連，加強(qiáng)層最好是由非織物材料制成。此外，作為一個(gè)有利的實(shí)施例是，加強(qiáng)層W以整體化的方式設(shè)置，如通過(guò)層壓或相應(yīng)的方式設(shè)置在過(guò)濾膜1a的至少一側(cè)表面上。此外，作為一個(gè)有利的實(shí)施例是，過(guò)濾膜中的穿孔的大小為0.1～0.6μm，其中過(guò)濾膜中的孔密度最好為5×109～5×107孔/平方厘米。除了上面的以外，顯然有利的方案是，根據(jù)圖3所示的原理在活性碳圓柱體2a上設(shè)置一單獨(dú)的中間膜W，以便使黑顏色變淡。
作為在應(yīng)用中的一個(gè)特別有利的實(shí)施例是，過(guò)濾膜1a的加強(qiáng)材料W采用一種塑料基的材料，例如聚乙烯，聚丙烯和/或類(lèi)材料，其比重為30～300克/平方米，最好是150～200克/平方米。
在圖1所示的實(shí)施例中，本發(fā)明被用于水過(guò)濾器，其中的過(guò)濾和凈化部件1，2被制成一濾筒或類(lèi)似形式，以便被放在蓋部件3的的內(nèi)部，蓋部件3又可拆卸地被連接到液體處理裝置的一支架部件4上，如通過(guò)插銷(xiāo)連接、螺釘連接K1和/或相應(yīng)的連接方式。此外，有利的方案是把濾筒按照易拆的原理與支架部件4連接，如通過(guò)卡箍連接、插銷(xiāo)連接、螺釘連接K2和/或相應(yīng)的連接方式連接，其中的這個(gè)支架部件4至少具有一液體輸入配件4a和一液體排出配件4b，以便把水從這些配件引入到凈化裝置以及通過(guò)這些配件使水離開(kāi)凈化裝置。如圖2和圖3所示，凈化部件2呈一細(xì)長(zhǎng)管結(jié)構(gòu)，如基本上固定的和至少部分中空活性碳圓柱體2a或類(lèi)似物，該凈化部件至少在與不干凈的液體接觸的表面上被氣密封地包覆住，最好是利用塑料基的過(guò)濾膜1a對(duì)它的外殼部分進(jìn)行包覆。在上面所描述的實(shí)施例中，加強(qiáng)層W被自然地設(shè)置在過(guò)濾膜1a的鄰近活性碳圓柱體2a的一側(cè)。
此外，參照?qǐng)D2和圖3，大致呈細(xì)長(zhǎng)管結(jié)構(gòu)的活性碳圓筒體2a與環(huán)繞該圓筒體的過(guò)濾膜1a在端部件5附近通過(guò)其端邊相連，該端部件5把過(guò)濾膜1a密封地封閉在活性碳圓筒2a的外表面上。在圖4所示的實(shí)施例中，上部的端部件5’是一個(gè)所謂的塞，從而位于該塞下部的端部件5”被設(shè)有一孔H，以便使液體能流過(guò)該濾筒。此外，如圖2所示，過(guò)濾膜1a通過(guò)一搭接接頭L被連接在活性碳圓筒2a周?chē)@個(gè)搭接接頭L是由過(guò)濾膜的相對(duì)端構(gòu)成的，它最好具有兩個(gè)或幾個(gè)連接接頭LS，如熱密封接頭或類(lèi)似接頭，這些接頭LS被設(shè)置在活性碳圓筒2a的縱向方向S上。在這種情況下，有利的方案是利用食物粘膠或類(lèi)似物在端部件5的邊緣也設(shè)置一密封接頭TS。
很顯然，本發(fā)明并不局限于上面所描述的實(shí)施例或上面所作的描述。而是在基本構(gòu)思范圍內(nèi)可以在很大程度上對(duì)本發(fā)明進(jìn)行變型。因此，原理上可以以許多種方法來(lái)實(shí)現(xiàn)本發(fā)明的液體凈化裝置的結(jié)構(gòu)，例如，根據(jù)現(xiàn)有技術(shù)采用平面結(jié)構(gòu)的形式。另一方面，還可以采用圖中所示類(lèi)型的不同解決方案，例如當(dāng)采用粒狀活性碳性的情況下，可能用一單獨(dú)的中間支架把它自然地支撐到位。通過(guò)這種方式，甚至可以這樣來(lái)實(shí)現(xiàn)液體凈化裝置，即通過(guò)為這種類(lèi)型的中間支架設(shè)置一可打開(kāi)的端部或相應(yīng)物，就可更換活性碳材料。在大部分非均質(zhì)方式中，由于這種密封和接頭部件，因此圖4所示類(lèi)型的端部件自然可以被使用。
權(quán)利要求
1.一種液體凈化裝置，它具有過(guò)濾部件(1)，以便通過(guò)機(jī)械過(guò)濾分離出待處理液體中的雜質(zhì)，和凈化部件(2)如活性碳元件或其它類(lèi)似元件，以便通過(guò)吸收或相應(yīng)的方式除去待處理液體中的雜質(zhì)，部件(1、2)基本上被安裝在內(nèi)部，其特征在于通過(guò)薄的過(guò)濾膜(1a)來(lái)實(shí)現(xiàn)機(jī)械過(guò)濾設(shè)備，其中的這種過(guò)濾膜是由塑料材料制成的，例如PTM(粒子徑跡膜)、TeM(徑跡邊緣膜)等等，這種過(guò)濾膜的孔隙率為5～15％，優(yōu)選的厚度為10～25μm，孔的高度尺寸為0.5μm。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的凈化裝置，其特征在于過(guò)濾膜(1a)是一均勻的平面結(jié)構(gòu)，它的孔隙率是通過(guò)其內(nèi)部的圓筒形孔來(lái)提供的。
3.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的凈化裝置，其特征在于利用一加強(qiáng)層(W)來(lái)加強(qiáng)過(guò)濾部件(1)的過(guò)濾膜(1a)，如PTM、TeM等等，加強(qiáng)層與過(guò)濾膜相連，加強(qiáng)層最好是由非織物材料制成。
4.根據(jù)權(quán)利要求1～3之一所述的凈化裝置，其特征在于加強(qiáng)層(W)以整體化的方式被設(shè)置，如通過(guò)疊層或相應(yīng)的方式設(shè)置在過(guò)濾膜(1a)的至少一個(gè)側(cè)面上。
5.根據(jù)權(quán)利要求1～4之一所述的凈化裝置，其特征在于過(guò)濾膜中穿孔的大小為0.1～0.6μm，其中過(guò)濾膜中的孔密度最好為5×109～5×107孔/平方厘米。
6.根據(jù)權(quán)利要求1～5之一所述的凈化裝置，其特征在于過(guò)濾膜(1a)的加強(qiáng)材料(W)采用一種塑料基材料，例如聚乙烯、聚丙烯和/或類(lèi)似材料，這種塑料材料的比重為30～300克/平方米，最好是150～200克/平方米。
7.根據(jù)權(quán)利要求1～6之一所述的凈化裝置，例如水過(guò)濾器等等，其中的過(guò)濾和凈化部件(1，2)被制成一濾筒或類(lèi)似形式，以便被放在蓋部件(3)的內(nèi)部，蓋部件(3)又最好可拆卸地被連接到液體處理裝置的一支架部件(4)上，如通過(guò)插銷(xiāo)連接、螺釘連接(K1)和/或相應(yīng)的連接方式，此外，按照易拆卸的原理把濾筒插入蓋部件(3)，如通過(guò)卡箍連接、插銷(xiāo)連接、螺釘連接(K2)和/或相應(yīng)的連接方式連接，其中的這個(gè)支架部件(4)至少具有液體輸入配件(4a)和一液體排出配件(4b)，以便把水從這些配件引入到凈化裝置以及通過(guò)這些配件使水離開(kāi)凈化裝置，其特征在于凈化部件(2)呈一細(xì)長(zhǎng)管結(jié)構(gòu)，如基本上固定的和至少部分中空的活性碳圓筒體(2a)或類(lèi)似物，該凈化部件至少在與不干凈的液體接觸的表面上被密封地包覆住，最好是利用塑料基的過(guò)濾膜(1a)對(duì)它的殼體部分氣密地進(jìn)行包覆。
8.根據(jù)權(quán)利要求1～7之一所述的凈化裝置，其特征在于加強(qiáng)層(W)被設(shè)置在過(guò)濾膜(1a)的鄰近活性碳圓筒體(2a)的一側(cè)。
9.根據(jù)權(quán)利要求1～8之一所述的凈化裝置，其特征在于被大致設(shè)計(jì)成細(xì)長(zhǎng)管結(jié)構(gòu)的活性碳圓筒體(2a)與環(huán)繞該圓筒體周?chē)倪^(guò)濾膜(1a)在其端邊通過(guò)端部件(5)相連，該端部件(5)把過(guò)濾膜(1a)的端邊氣密封地封住，過(guò)濾膜(1a)通過(guò)一搭接接頭(L)被連接在活性碳圓筒(2a)周?chē)?，這個(gè)搭接接頭(L)是由過(guò)濾膜的相對(duì)端構(gòu)成的，它最好具有兩個(gè)或幾個(gè)連接接頭(LS)，如熱密封接頭或類(lèi)似接頭，這些接頭(LS)被設(shè)置在活性碳圓筒(2a)的縱向方向S上。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種液體凈化裝置,它具有過(guò)濾部件(1),以便通過(guò)機(jī)械過(guò)濾分離出待處理的液體中的雜質(zhì),和凈化部件(2)如活性炭元件或其它類(lèi)似元件,以便通過(guò)吸收或相應(yīng)的方式除去待處理的液體中的雜質(zhì),部件(1,2)基本上被安裝在液體凈化裝置內(nèi)部。通過(guò)薄的過(guò)濾膜來(lái)實(shí)現(xiàn)機(jī)械過(guò)濾部件,這種過(guò)濾膜是由塑料基材料制成的,例如粒子徑跡膜(PTM)、徑跡邊緣膜(TeM)等等,這種過(guò)濾膜的孔隙率為5～15%,優(yōu)選的厚度為10～25μm,孔的高度尺寸為0.5μm。
文檔編號(hào)C02F1/28GK1329515SQ99814289
公開(kāi)日2002年1月2日 申請(qǐng)日期1999年11月16日 優(yōu)先權(quán)日1998年12月10日
發(fā)明者卡里·阿爾托, 瓦列里·安提波夫, 亞歷山大·梅爾尼科夫 申請(qǐng)人:卡里·阿爾托, 瓦列里·安提波夫, 亞歷山大·梅爾尼科夫