單兵飲水器的製作方法

2023-07-14 11:02:36 1

專利名稱：單兵飲水器的製作方法
技術領域：
本實用新型單兵飲水器屬於汙水淨化的裝置，可將一般地表水或自來水變為可以直接飲用的潔淨水。
工業的迅猛發展，城市人口密度的激增，地下水無節制地開採，排汙的失控，使得地下、地表水的水質嚴重下降。於是磁化、軟化、淨化水質的產品風靡市場，水處理的裝置也競相推出。但大都是供家庭和集團使用的固定設備；多數出水壓力靠自來水管內壓力。至於小型可攜式的商品，國內尚未見問世。
本實用新型的目的是針對惡劣的地表水源，在無能源，不添加任何輔劑的條件下，用無毒材料做成可攜式裝置，保證它處理的飲用水符合國家「生活用水衛生標準」(GB5749-85)的各項指標。
汙水中有害的物質，包括有機物和無機物，其表現形態為漂浮、懸浮、溶融和沉積。科學性地歸納為三項技術指標感官性狀和一般化學指標、毒理學指標、細菌學指標。評估淨化效果的四要素是濾除肉眼可見物、脫色、殺菌、去嗅和味。
水處理的方法很多，單一的方法非但不是萬能的，相反卻具有極強的針對性。由於諸多因素的制約，方案選擇的自由度受到局限。在本裝置之中，表現為要求體積小，使得分離法中的沉澱、浮上、化學混凝及砂濾池等；氧化法中的生物消化、光合細菌、活性汙泥等等；甚至離子交換法都不可能被採用。另外，由於野外環境不具備，也不可能攜帶能源，故而，使得分離法中的電解絮凝、高磁分離以及氧化法中的射流爆氣、光氧化、臭氧氧化等，都難以實施。更不需說高能量消耗的蒸發法、冷凍法及超聲波法。尤其是為避免二次汙染的出現，中和法、氯法和需要添加助劑(絮凝劑、混凝劑、解吸劑、液氯及氯化物等)之類方法，在小型裝置內儘量不使用，否則會招致更新的麻煩。據此，選擇餘地甚小，還能達到淨化指標嗎 答案是肯定的。單兵飲水器「麻雀」雖小，五臟俱全。它是由離散個體組合的系統整體，不僅包含一般液壓系統的液壓源、控制閥，還有產生流體阻力的各級濾芯。因此，系統歸納要基於聚類分析。
以下結合附圖具體說明。


圖1是總裝軸側示意圖，其中(a)為工作狀態；(b)為存放狀態。1．上蓋；2．伸縮腔；3．底座；4．出水閥；5．鎖定銷；6．進水閥。
圖2是總體布局和汙水流程圖，其中A．過濾器；B．吸附器；C．磁化器；D．伸縮腔(泵)；①進水(汙水)；②吸入水流(經過濾的水)；③磁化水流(經磁化的水)；④出水(淨水，經吸附的水)圖3是總裝配的主視圖和A-A剖視圖。其中7．進水口；8．出水口。
首先是巧妙的結構設計，主要由伸縮腔、底座、過濾器、吸附器和磁化器構成，儲水箱、過濾器、吸附器和磁化器都包含在由伸縮腔與底座的底板之間形成的密閉空間裡。儲水箱是一個伸縮腔(摺疊方式的彈性腔體)，收攏體積小，便於攜帶；伸縮腔固定在底座上，用手壓或腳踏，相當於液壓源，不求助於其他能源，加速處理。
再者就是精心選擇的濾芯、吸附芯材料，得以低水阻、高流速。沒有添加劑，不產生二次汙染。濾芯、吸附芯分別置於底座下方的空間被分割的兩個腔室內，構成過濾器和吸附器。
為清晰思路，用汙水流程為主線，將各個環節貫穿起來，並旁及相關參量，權衡擇優確定，發揮潛力，在有限的條件下，最大限度地提高其功效。全部操作和水流運行如下在工作狀態(a)下，最先通過按壓罩在伸縮腔(2)上的上蓋(1)，迫使伸縮腔收縮，腔內空氣只能從開啟的出水閥(4)排出，因為這時進水閥(6)關閉。然後，鬆開上蓋，安放在伸縮腔內的壓簧使伸縮腔開始回彈，汙水①從進水口(7)處，經開啟的進水閥(6)被吸入過濾器A。此時，因出水閥處於關閉狀態，水或空氣不會由出水口(8)吸入。隨著伸縮腔逐漸張弛，經過濾的水②便充滿伸縮腔。此後，再次按壓伸縮腔，由於進水閥關閉，水流只能從磁化器(c)的進口擠入，再從其出口流出，伴隨此程，水被磁化。因壓力保持，經磁化的水③繼續下行，通過吸附器(B)進而深度淨化。終點處(出水口)的出水閥開啟，潔淨水④通過出水軟管導入飲水容器。注意，設計的進、出口兩處的單向閥均安裝在底座(3)上，並且為同步反向。需要反衝洗時，只消將進、出水閥易位，出水閥接到清潔水內，重複以上程序即可。
存放狀態(b)是在旋下進、出口閥後，通過上蓋底邊的Г形槽與底座側面的鎖定銷(5)將兩者掛住，呈體積很小的圓盒狀，如
圖1(b)，便於攜帶。
至於伸縮腔與底座、伸縮腔與壓簧、磁化器與底座以及磁鋼與極化網(不鏽鋼網)的結構及連接，盡規範模式，故在圖3的主視圖中，僅給出示意。縱觀全程，各環節要害一目了然。保證的措施也就心中有數了。
1．伸縮腔的壓力為克服濾芯造成的水阻，越大則處理量越大。
2．過濾器的空隙率越高，水阻越小；管徑越粗，流量越大；孔徑越小，篩餘量越大，過濾效果越好。
3．吸附器的體表面比越大，吸附效率越高，吸附質壽命越長。
4．磁鋼磁感應強度越強，分離效率越高，允許水流流速越大。
綜上所述，各部性狀並非孤立，相輔相成又相互制約。容下逐一剖析。
從整體結構考慮。伸縮腔即儲水箱，其容積決定了汙水處理的一次量，但應該適中，太大則攜帶不便，以300～500ml為宜。各個功能銜接部位必須做到密閉性好，間隙造成漏透，會使淨化指標下降。結構力求簡捷，便於保養、維修時拆裝。
其次是功能順序的排列。最合理的方案是過濾(固相分離)→磁化(微粒分離)→吸附(液相分離)。固相分離在前，避免固性物質堵塞流道，減少其在吸附劑表面的附裹。
最關鍵的是材料的選擇和各功能部件佔空比的分配。
(1)過濾芯濾料種類繁多，諸如粒、網、纖維製品(濾紙、織物、無紡布、氈)和核微孔膜等。本實用新型選用高效中空纖維，特點是管狀薄壁上布滿微孔，作為滲透渠道。由於孔徑最小規格僅0．01μm，而病原菌中最小的結核菌和流感菌之寬度約0．2μm，長度約0．5μm，顯然，選用高效中空纖維孔徑為0．1μm的濾芯即可以保證渾濁度，又能實現除菌的目的。其另一優點在於多根管狀使截面積擴大，流道截面積為所有中空纖維管截面積的總和；過濾面積為所有中空纖維管表面積的總和，孔密度高達3×1010個／cm2，過濾速率可達70ml／cm2·min，因此，濾阻很小。當然，菌落只是被隔離在過濾器外，並未殺死，所以使用後，只要有清潔水時，應當立即反衝洗，防止細菌在設備內滋生繁衍。
(2)磁化器磁化效果不僅取決於磁鋼的磁感應強度(本裝置選取B=800～1200GS)，還與磁場梯度密切相關。為此，採取在磁場中插入一片不鏽鋼網，增強極化。
(3)吸附芯吸附材料的種類也很多，例如矽膠、沸石、大孔性吸附樹脂、活性白土、活性氧化鋁、碳分子篩和活性碳。活性碳又分為粉、栓、球、無定型及纖維等。本裝置選用氈狀活性碳纖維，因為其性能最佳。屬於無極性吸附劑，纖維直徑為10～14μm；體密度在0．1～0．15g／cm3；比表面積為600～700m2／g。它兼有液相和氣相吸附雙重作用，所以淨化中脫色、去嗅、去味、去除重金屬離子及放射性物質，主要靠它。
沒有比較，就沒有鑑別。本實用新型除了本徵特點的便攜伸縮腔外，就是極力加大吸附器的佔空比例，見圖3的A-A剖視圖，吸附器的容積為過濾器的三倍，使淨化指標的提高得到事半功倍的效果。
權利要求1．一種單兵飲水器，由伸縮腔、底座、過濾器、吸附器和磁化器構成，其特徵在於儲水箱、過濾器、吸附器和磁化器都包含在由伸縮腔與底座的底板之間所形成的密閉空間裡。
2．根據權利要求1所述的單兵飲水器，其特徵是自進口至出口，按過濾器、磁化器、吸附器的順序排布、連通，除通道口之外，相互隔離嚴密。
3．根據權利要求1所述的單兵飲水器，其特徵是底座上面固定有一個摺疊方式的伸縮腔。
4．根據權利要求1所述的單兵飲水器，其特徵是底座的進、出口處有一對單向閥，兩個單向閥同步反向。
5．根據權利要求1所述的單兵飲水器，其特徵是固定在底座上方，在伸縮腔內，裝有一個磁化器，並且在該磁場中插有一片不鏽鋼網。
6．根據權利要求1所述的單兵飲水器，其特徵是底座下方的空間被分割為過濾器和吸附器，吸附器的容積為過濾器的三倍，濾芯為高效中空纖維，吸附芯為氈狀活性炭纖維。
專利摘要本實用新型單兵飲水器是一種水淨化的可攜式裝置,可將地表水或自來水變為直接飲用的潔淨水。僅藉助手按或腳踏伸縮腔,壓力大,流量大,適宜野外操作。沿過濾→磁化→吸附這一最合理的順序,逐級處理,並選用高效中空纖維濾芯,高強度磁化器,大體積氈狀活性炭纖維吸附劑,使深度淨化得以實現,確保「生活用水衛生標準」(GB5749－85)的各項指標。其結構和流程示意圖見附圖。
文檔編號C02F1/48GK2426476SQ99200830
公開日2001年4月11日 申請日期1999年1月26日 優先權日1999年1月26日
發明者徐衛河 申請人:徐衛河, 查全喜