Портативный фильтр для очистки воды в полевых и экстремальных условиях

Изобретение относится к устройствам, предназначенным для получения воды питьевого качества в полевых условиях, а также в условиях чрезвычайных ситуаций с использованием поверхностных источников воды с различными природными и антропогенными загрязнениями, зараженных патогенными микроорганизмами, вирусами и отравляющими веществами, путем ее фильтрации с последующей сорбцией токсинов и обеззараживанием.

Известны портативные фильтры, используемые в полевых условиях, содержащие корпус, входной и выходной патрубки, фильтрующий элемент, расположенный внутри корпуса, и насос ручной накачки воды либо находящийся внутри корпуса фильтра (патент РФ №2204433, кл. B01D 35/26 и патент США №53666421, кл. B01D 35/26), либо вне его (патент РФ №2271997, кл. C02F 1/18). При наличии несомненных достоинств, таких как степень очистки, компактность, простота устройства, все они используют ручную помпу либо насос для продавливания очищаемой воды сквозь фильтрующий элемент. Согласно /www.vse-o-vode.ru. Походные фильтры для воды/, «первым и самым важным минусом остается медленная фильтрация жидкости в некоторых моделях. Многих также не устраивает ручная фильтрация, которая требует участия человека в процессе». Действительно, в условиях чрезвычайных ситуаций, когда до источника воды удается добраться лишь через много часов после тяжелого труда в стесненных условиях, затрачивать существенные физические усилия на прокачку исходной воды весьма затруднительно. При этом надо учесть, что, чем выше требуемый уровень очистки, связанный с фильтрацией, тем большие усилия необходимо затрачивать на продавливание воды, например, через мембраны.

Наиболее близким аналогом заявляемому изобретению по конструкции является патент РФ №2625112 (кл. C02F 1/00). Фильтр, описанный в данном патенте, состоит из заборного предфильтра грубой очистки, всасывающей трубки, подсоединяемой к снабженному отключаемым всасывающим клапаном вводу очищаемой воды и корпуса, состоящего из двух соосных взаимоуплотненных цилиндрических стаканов, способных перемещаться вдоль общей оси относительно друг друга, образуя при этом герметичную полость переменного объема, верхняя часть которой снабжена выпускным клапаном, ограниченного упорами на стенках стаканов, содержащую в нижнем стакане фильтрующий элемент, замкнутый на снабженный выпускным клапаном выход из стакана очищенной воды, а в верхнем стакане - дополнительную емкость, сообщающуюся с полостью переменного объема, на выходе из дополнительной емкости в емкость переменного объема установлены запирающее устройство и редуцирующий давление клапан, а сама емкость снабжена впускным клапаном для заполнения ее сжиженным газом.

В таком фильтре рабочее давление, продавливающее воду через фильтрующий элемент, создается сжатым газом, например пропаном, подаваемым из емкости, содержащий данный газ в сжиженном состоянии, через редуцирующий давление клапан. Данный фильтр выбран нами за прототип.

Однако, наряду с явными достоинствами, главным из которых является избавление от трудоемкого процесса ручной накачки очищаемой воды, данная конструкция содержит существенный недостаток, заключающийся в том, что из нижней части дополнительной емкости со сжиженным пропаном, пропан вытекает именно в жидком состоянии и только потом данная жидкость испаряется, охлаждая при этом редуцирующий клапан. Смоченные набранной водой, детали клапана и само выходное отверстие при этом могут покрыться льдом, что приведет к искажению работы и даже полной закупорке такого клапана, т.е. к временному выходу фильтра из строя. На фиг. 1 изображен фильтр-прототип, который содержит

1 - внутренний соосный стакан

2 - внешний соосный стакан

3 и 4 - уплотнительные кольца

5 - патрубок ввода очищаемой воды

6 - заборная трубка

7 - отключаемый впускной клапан

8 - фильтр грубой очистки

9 - выпускной патрубок

10 - выпускной клапан

11 - картридж фильтра

12 - емкость со сжиженным газом

13 - резьбовое соединение

14 - выпускное отверстие

15 - запирающий вентиль

16 - редукционный клапан

17 - пружина

18 - регулирующий винт

Целью настоящего изобретения является повышение надежности работы фильтра.

Согласно изобретению, поставленная цель достигается тем, в портативном фильтре для очистки воды в полевых и экстремальных условиях, состоящем из заборного предфильтра грубой очистки, всасывающей трубки, подсоединяемой к снабженному отключаемым всасывающим клапаном вводу очищаемой воды, и корпуса, состоящего из двух соосных взаимоуплотненных цилиндрических стаканов, способных перемещаться вдоль общей оси относительно друг друга, образуя при этом герметичную полость переменного объема, ограниченного упорами на стенках стаканов, содержащую в нижнем стакане фильтрующий элемент, замкнутый на снабженный выпускным клапаном выход из стакана очищенной воды, а в верхнем стакане - дополнительную емкость, сообщающуюся с полостью переменного объема через запирающее устройство и редуцирующий давление клапан, причем сама емкость снабжена впускным клапаном для заполнения ее сжиженным газом, выходное отверстие в полость фильтра, находящееся в нижней части емкости со сжиженным газом, сверху переходит в сифонную трубку, верхний конец которой расположен выше уровня сжиженного газа, находящегося в емкости.

Преимущество предлагаемого изобретения по сравнению с прототипом заключается в том, что выходное отверстие в полость фильтра, находящееся в нижней части емкости со сжиженным газом, сверху переходит в сифонную трубку, верхний конец которой всегда расположен выше уровня сжиженного газа, находящегося в емкости, что приводит к предотвращению вытекания из выходного отверстия жидкого газа, и, следовательно, к повышению надежности работы фильтра.

Схема модифицированной по сравнению с прототипом емкости для сжиженного газа, являющейся верхней частью фильтра, изображенного на фиг. 1, представлена на фиг. 2. Фильтр содержит следующие элементы: скоба 19, клапан 20, выпускной клапан 21, уплотнитель 22, выступы для ограничения амплитуды перемещения стаканов 23, сифонная трубка 24. Преимущество предлагаемой конструкции заключается в том, что наличие сифонной трубки предотвращает вытекание из выходного отверстия 14 жидкого газа. Пары жидкого газа, уровень которого ниже верхнего конца сифонной трубки 24, попадают в выходное отверстие 14 и редукционный клапан 16 (при условии, что фильтр установлен хотя бы приблизительно вертикально и не встряхивается), только в газообразном состоянии. Это в свою очередь исключает охлаждение отверстия и редуктора, а, следовательно, и залипания устройства льдом.

Постоянное наличие газового объема в верхней части емкости 12 в данном случае может быть обеспечено дозированной заправкой емкости, например по времени ее заполнения через впускной клапан 20. С другой стороны, если емкость 12 перед каждой заправкой продувать воздухом (для этого в нее потребуется установить дополнительный клапан), воздушная подушка будет образовываться при заполнении сжиженным газом автоматически и препятствовать на определенном этапе полному заполнению емкости.