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CN113490646A - 液体净化系统 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及应用过滤膜的液体净化系统，该液体净化系统被设计成用于净化或淡化来自各种来源的主要是水的液体，各种来源包括饮用水、工艺溶液、废水、饮料和在家庭或工业条件下以及在乡间别墅和花园园地的其他液体。一种液体净化系统包括原始液体供应管线、与原始液体供应管线连接的液体净化单元、与液体净化单元的净化液体出口连接的净化液体管线、以及与液体净化单元的排出液体出口连接的排出液体排放管线，其中，液体净化单元包括至少两个膜，该至少两个膜设置在壳体中并且经由两个收集器彼此连通，其被设计为使得每个收集器通过经由接头彼此连通并通过紧固装置彼此连接的至少两个元件而形成。

Description

液体净化系统
技术领域
本发明涉及具有过滤膜的应用方式的液体净化系统，其用于主要来自不同资源的水的液体净化和淡化，不同资源包括饮用水、工艺介质、排水、饮料、以及家庭或工业条件、乡村及郊区和花园园地中的其他液体。
背景技术
专利US 7850847(IPC B01D 63/06，优先权日期为2004年8月16日，申请人PeterGrodon Brown)的液体净化系统在现有技术中是已知的。该液体净化系统包括连接到液体净化单元的原始液体入口的原始液体供应管线、连接到液体净化单元的排出液体出口的排水管线、以及连接到液体净化单元的净化液体出口的净化液体管线。进而，液体净化单元包括两个收集器，并且在它们之间安装有在壳体中的至少两个反渗透膜。用于在膜之间彼此连接的原始液体和工艺液体的通道制成在收集器中的一者中。收集所有净化液体的通道位于另一收集器中。膜在彼此之间一个接一个连接。
液体净化系统操作如下。原始液体从液体源通过原始液体供应管线流入液体净化单元。原始液体流入到第一个膜中。制成在收集器中的第一个膜处理过的液体通过通道后，流向第二个膜，依此类推，直到最后一个膜。最后一个膜后的排出液体通过排出液体管线从系统中排出。来自所有膜的净化液体流入到制成在第二个收集器中的通道中，并进一步通过净化液体管线供应消费者。
专利US 7850847的液体净化系统具有缺点。在系统中，由于膜一个接一个连接，因此第一个膜的来自杂物的负载最小，最后一个膜的来自杂物的负载最大。这意味着最后一个膜的寿命比所有其他膜的寿命短。这样结构的系统不能适应于不同的膜类型，因此应将使用寿命到期的膜更换为相同类型的膜。此外，收集器总是具有特定数量的膜，因此收集器必须针对每个新系统单独生产，并调整形状和尺寸。如果需要再多安装一个膜收集器，则必须从一开始就生产为这样。
专利US 5194149(IPC B01D 27/08，优先权日期为1989年9月29日，申请人MemtecLimited)的液体净化系统在现有技术中是已知的。液体净化系统包括：连接到液体净化单元的原始液体入口的原始液体供应管线、连接到液体净化单元的排水出口的排水排放管线、以及连接到液体净化单元的净化液体出口的净化液体管线。液体净化单元包括两个收集器——上部收集器和下部收集器，它们包括多个元件。上部收集器和下部收集器的每对元件之间存在壳体内的超滤膜。元件彼此之间用螺栓元件连接，每个元件的端对端通道的部分形成一个接头通道。也可以利用连接角元件将单元连接成三维结构，该连接角单元也是收集器的一部分。连接角元件内部的通道制成为使原始液体从一个单元流向另一个单元，一个单元的膜一个接一个工作，相邻单元的膜平行地工作。
专利US 5194149的系统如下作用。来自源头的原始液体沿着原始液体供应管线流入液体净化单元，并在单元的所有膜之间扩散。然后净化液流入净化液体和排出液体的通道中——进入排出液体通道。如果存在若干排单元，它们将串联作用。第一个单元的排出液体为第二个单元的原始液体，以此类推。净化液体通过净化液体管线流向消费者，排出液体通过排出液体管线从系统中排出。
专利US 5194149的系统有其缺点。单元的元件通过螺栓元件连接在一起。这样的连接会因振动和压降而松弛，这会导致断开和减压。此外，在专利US 5194149的系统中，在一个单元内不可能有串联和串并联连接。US 5194149的系统中仅能使用超滤膜，因此不能提高系统内的液体净化度。
专利US 3734297(IPC B01d 31/00，优先权日期为1972年2月2日，申请人Universal Water Corporation)的液体净化系统在现有技术中是已知的并且被选为最接近的类似物。液体净化系统包括连接到液体净化单元的原始液体入口的原始液体供应管线、连接到液体净化单元的排出液体出口的排出液体管线、连接到净化液体出口的净化液体管线。液体净化单元包括两个壳，每个壳内部具有收集器以及在壳体中放置在收集器之间的至少两个反渗透膜。与原始液体供应管线连接的原始液体入口以及与排出液体管线连接的排出液体出口可以制成在收集器中的一个中。
连接到净化液体管线的反渗透膜的净化液体的出口孔洞可以制成在第二个收集器中。排出液体出口也可以制成在该收集器中。
壳中的至少两个反渗透膜的中空结构制成在收集器中。每个中空结构的宽度等于壳中的反渗透膜的直径。中空结构的长度取决于壳中的反渗透膜的数量，所述反渗透膜将放置在一个液体净化单元内。在第二个收集器的每个中空结构中存在适配器。适配器彼此之间连接，并形成净化液体的通道。
具有反渗透膜的每个壳在一端处安装在第一个收集器的中空结构中，在另一端处安装在第二个收集器的中空结构中。膜的净化水出口与净化液体通道密封连接，净化液体通道由放置在中空结构中、制成在第二个收集器中的适配器形成。
收集器可以有不同的中空结构。选择取决于膜的连接方式。
例如，对于膜级联，第一个收集器中的第一个中空结构的长度为壳中的膜的一个直径。在第二个收集器中，第二个中空结构为壳中的两个膜的长度。长度等于第二个中空结构的第三个中空结构在等于第一个中空结构的长度的距离处制成在第一管中。第三个中空结构的上部与第二个中空结构的下部在同一水平面上。此外，中空结构的渐变重复。
专利US 3734297的液体净化系统的作用如下。当膜串联连接时，来自源头的原始液体通过原始液体供应管线流入到第一个反渗透膜的入口中。
净化液体通过适配器流入到净化液体管线中。第一膜的排出液体通过中空结构流入到第二个膜的原始液体入口。以此类推。来自最后一个膜的排出液体沿着排出液体管线流出系统。净化液体通过适配器流入到净化液体管线中以流到消费者。
在专利US 3734297中，并联连接和串并联连接也在该专利中有所描述。
专利US 3734297的液体净化系统具有很大的缺陷——因为每对收集器仅提供一种类型的连接，所以必须预先制造成对的具有中空结构的收集器。如果膜的数量发生变化，则必须重新生产收集器，使中空结构和壁适应于所需的连接类型。因此，该系统不能适应于开发过程中不断变化的条件，因为该系统的构造不能适应于不同的膜类型，并且必须将发生故障的膜更换为新的相同的膜。
发明内容
本发明的目的和使用本发明实现的技术结果为：开发新的液体净化系统，所述液体净化系统在其应用过程中适应于不同的条件以及人体工程学，并且增加了可靠性。
在使用本发明时所要解决的问题和要求保护的技术结果通过这样的液体净化系统来实现：所述液体净化系统包括原始液体供应管线、连接到原始液体供应管线的液体净化单元、连接到液体净化单元的净化液体出口的净化液体管线、以及连接到液体净化单元的排出液体出口的排出液体管线，除液体净化单元之外，还包括在壳内的至少两个膜，该至少两个膜通过两个收集器彼此连接，其中，收集器通过至少两个元件形成，所述至少两个元件通过适配器插头彼此连通并彼此之间利用紧固件连接，收集器和适配器之间的连接是无螺纹的，适配器插头配备有制成为夹具的止动件。系统还可以包括再循环管线，所述再循环管线连接到排出液体管线并在液体净化单元入口之前连接到原始液体供应管线，液体净化单元还可以包括联接元件和膜空壳。
附图说明
图1给出了液体净化系统示例。
图2给出了串联(a)和并联(b)膜连接的示例。
图3给出了串并联连接(c)和具有再循环的系统(d)的示例。
图4给出了适配器插头。
图5给出了装配件。
图6给出了联接元件。
具体实施方式
液体净化系统包括原始液体供应管线1、与其中安装有泵13的原始液体供应管线1连接的液体净化单元2、净化液体管线3和排出液体管线4(图1)。此外，系统可包括再循环管线10。在这种情况下，再循环管线10连接到排水管线4，并在液体净化单元2之前连接到原始液体供应管线1。
液体净化单元2包括通过至少两个收集器彼此连通的至少两个膜5。每个收集器通过多个元件形成。膜5放置在这些元件之间。元件通过至少一个紧固件(图中未描绘)和至少一个适配器插头8彼此连接。元件的内部空间被分成中空结构。在一个元件(元件6和元件7)内可以制成两个中空结构。在元件6和元件7中，中空结构中的一者仅用于净化液体。其他一个或两个中空结构的功能取决于液体净化单元2的作用方式。元件6和元件7通过适配器插头8(图4)连通，所述适配器插头连接相邻元件的中空结构。每个适配器插头8配备有夹具9并且另外可以利用环10(图4)密封。夹具9在压降和振动期间提供防漏性和结构稳定性(图4)。与要求保护的发明相比，最接近的类似物的收集器没有分岔的自由度，也没有应力补偿。
在液体净化单元2中，膜5可以串联、并联、或串并联彼此连接。
在要求保护的发明中，原始液体意指通过原始液体供应管线1流入到液体净化单元2中的液体，处理液体——在液体净化单元2中循环的液体，排出液体——沿着排出液体管线4流出系统的液体，该液体可以从反渗透膜浓缩，冲洗液体——反渗透膜冲洗后形成的液体，或沿着液体净化单元2的膜壳流动的部分不过滤的液体，净化液体——通过膜5过滤并且沿着净化液体管线3流向消费者的液体。液体净化单元2的膜5可以是两种类型——中空纤维膜和反渗透膜。液体净化单元2可以包括一种类型的膜以及两种类型的膜。也可以利用吸附剂覆盖中空纤维膜的表面。
连接每对元件6的紧固件(图中未描绘)可以制成为主体和两个扣件。主体可以配置为П或U形。
在图2a中描绘了在液体净化单元2的两个收集器由元件6形成时膜5的串联连接。原始液体中空元件6.1-1连接到原始液体供应管线1。元件6.1-8的处理液体的中空部分通过适配器插头8与元件6.1-7的原始液体中空部分连接。元件6.1-2的处理液体的中空部分通过适配器插头8与元件6.1-3的原始液体中空部分连接。元件6.1-6的处理液体的中空部分通过适配器插头8与元件6.1-5的原始液体中空部分连接。元件6.1-1、6.1-2、6.1-3、6.1-4的排出液体的中空结构通过适配器插头8连接在一起，并且用于在最后一个膜5后排放排出液体。元件6.1-5、6.1-6、6.1-7、6.1-8的净化液体的所有中空结构通过适配器插头8连接。第一元件6.1-8的净化液体的中空结构连接到净化液体管线3。进一步类似地，根据液体净化单元2中的膜的数量来布置。
在图2b中描绘了在液体净化单元2的两个收集器由元件6形成时膜5的并联连接。下部元件6.2-1、6.2-2、6.2-3、6.2-4的原始液体的所有中空结构彼此之间通过适配器插头8连接，元件6.2-1的中空结构连接到原始液体供应管线。元件6.2-5、6.2-6、6.2-7、6.2-8的净化液体的所有中空结构通过适配器插头8连接，元件6.2-8的净化液体的中空结构连接到净化液体管线3。元件6.2-5、6.2-6、6.2-7、6.2-8的排出液体的所有中空结构彼此之间通过适配器插头8连接，并且元件6.2-8的排出液体的中空结构连接到排出液体管线4。进一步类似地，根据液体净化单元2中的膜的数量来布置。
在图3(c)中描绘了串并联连接的示例。上部收集器通过元件7和元件6的下部形成。元件7.3-8和7.3-7的处理液体的中空结构彼此之间通过适配器插头8连接。元件7.3-6的原始液体的中空结构通过适配器插头与元件7.3-7的处理液体的中空结构连接。元件6.3-1的原始液体的中空结构连接到原始液体供应管线1，并且通过适配器插头8与元件6.3-2的原始液体的中空结构连接。元件6.3-3的处理液体的中空结构连接到元件的原始液体的中空结构，并且通过适配器插头8与元件6.3-4的原始液体的中空结构连接。元件7.3-5、7.3-6、7.3-7、7.3-8的第三个中空结构彼此之间通过适配器插头8连接，并且用于在最后一个膜5之后沿着排出液体管线4排放排液。
在图3d中给出了具有再循环和膜5的串并联连接的系统的示例。一个收集器通过元件7形成，第二个收集器通过元件6形成。元件6.4-1的原始液体的中空结构连接到原始液体供应管线1，并通过适配器插头8连接到元件6.4-2的原始液体的中空结构。元件7.4-8和7.4-7的处理液体的中空结构彼此之间通过适配器插头8连接。元件7.4-6的原始液体的中空结构通过适配器插头8与元件7.4-7的处理液体的中空结构连接。元件7.4.5的处理液体的中空结构与元件6.4-4的原始液体的中空结构连接。元件7.4-5、7.4-6、7.4-7、7.4-8的中空结构彼此之间通过适配器插头8连接，并用于在最后一个膜5之后沿着排出液体管线4排放排出液体。在图3d中的系统中，存在再循环管线10，所述再循环管线连接到元件7.4-8的第三中空结构的排出液体出口，并且连接到元件6.4-1的原始液体的入口。
在要求保护的系统中还可以使用不同尺寸和生产率的膜。包括以下细节的连接装置是可能的：弯头装配件11(图5)和联接器12。联接器12被构造为具有三个中空结构并且有助于建立在液体净化单元2(图6)上。根据其长度，两个膜元件中的一者可以安装在一个壳内。可选地，可以在液体净化单元2中安装用于原始液体的至少一个空壳(图中未描绘)。这样的壳可以在系统中压力下降的情况下用作蓄压器(pressure accumulator，加压器)。
在区别特征的范围内，要求保护的液体净化系统如下操作。来自原始液体供应的原始液体沿着原始液体供应管线1流入到液体净化单元2。来自单元的净化液体流入到净化液体管线3中，排出液体流入到排出液体管线4(图1)。如果系统可选地包括再循环管线10，则排出液体沿着该管线流入到液体净化单元2的入口。液体净化单元2内的膜操作顺序可以不同。
在串联连接的膜(图2a)中，原始液体流入到元件6.1-1的原始液体的中空结构中。净化液体流入到第一个元件6.1-1的净化液体的中空结构中。处理液体通过元件6.1-8的处理液体的中空结构并通过适配器插头8流入到元件6.1-7的原始液体的中空结构中。然后，液体在第二个膜5中被净化。净化液体流入到元件6.1-7的净化液体的中空结构中。处理液体通过元件6.1-2的处理液体的中空结构和通过适配器插头8流入到元件6.1-3的原始液体的中空结构。序列重复。因此，第一个膜5的处理液体为第二个膜5的原始液体，依此类推。来自所有膜的净化液体流过6.1-5、6.1-6、6.1-7、6.1-8的净化液体的所有中空结构，并通过净化液体管线3流向消费者。排出液体从最后一个膜流出并通过元件6.1-4的排出液的中空结构并且通过适配器插头8沿着所有下部元件的排出液体的所有中空结构并且通过排出液体管线4从系统排放。
在膜5的并联连接中(图2b)，原始液体在元件6.1-1、6.1-2、6.1-3、6.1-4的原始液体的所有中空结构之间均匀分布。然后净化液体。处理液体从每个膜流出，进入每个元件6.1-5、6.1-6、6.1-7、6.1-8的处理液体的中空结构，所有中空结构彼此之间通过适配器插头8连接并形成一个公共通道。来自膜的净化液体流入到元件6.1-5、6.1-6、6.1-7、6.1-8的净化液体的中空结构中，并且净化液体的所有中空结构彼此之间通过适配器插头8连接并形成一个公共通道，净化液体通过所述公共通道流入到净化液体管线3中。排出液体沿着排出液体管线4排出系统。
在膜的串并联连接中(图3c)，原始液体沿着原始液体供应管线1同时流入到元件6.3-1和6.3-2的原始液体的中空结构中。然后净化液体。来自元件7.3-8和7.3-7的处理液体流入到元件7.3-6的原始液体的中空结构中。处理液体从第三元件6.3-3的处理液体的中空结构通过适配器插头8流入到第四元件7.3-4的原始液体的中空结构中。来自元件7.3-5的处理液体的中空结构的排出液体流经所有元件7.3-5、7.3-6、7.3-7、7.3-8的第三个中空结构，并且沿着连接到元件7.3-8的第三个中空结构的排出液体管线4从系统中排出。如果要供应给消费者，来自所有膜的净化液体流过元件7.3-5、7.3-6、7.3-7、7.3-8的所有中空结构。
在具有膜的串并联连接的再循环系统(图3d)中，原始液体沿着原始液体供应管线1均匀分布在元件6.4-1和6.4-2的原始液体的中空结构之间。处理液体流入到元件7.4-8和7.4-7的处理液体的中空结构中，并通过适配器插头8进入元件7.4-6的原始液体的中空结构中。处理液体从元件6.4-3的处理液体的中空结构流出，并通过适配器插头8进入元件6.4-4的原始液体的中空结构。通过元件7.4-5的排出液体的中空结构的排出液体，通过适配器插头8通过元件7.4-5、7.4-6、7.4-7、7.4-8的排出液体的所有中空结构并通过再循环管线10和泵14进入到液体净化单元2的入口。经过若干次循环后，排出液体沿着排出液体管线4从系统排放。
液体净化单元包括单独的元件，连接元件的几何形状可以改变，系统可以水平或竖直安装。
由于两种类型的元件，与最接近的类似物相比，液体净化单元的构造容易改变，并且系统可以适应于不同的条件并安装在不同的区域。此外，由于适配器插头的配备有夹具装置的结构，使得液体净化单元内部的连接在压降和振动期间是密封的。此外，振动得到补偿是因为液体净化单元由塑料制成，而不是由金属制成。如果一种类型的膜发生故障，则可以通过连接方式将其更换为另一种类型的膜。在操作期间，膜中的一个可以被取走或更换为另一种类型的膜。
本发明的描述提出了本发明的优选实施方式。它可以在权利要求的范围内改变，因此本发明的广泛使用是可能的。

Claims (5)

1.一种液体净化系统，包括：原始液体供应管线、连接到所述原始液体供应管线的液体净化单元、连接到所述液体净化单元的净化液体出口的净化液体管线、以及连接到所述液体净化单元的排出液体出口的排出液体管线，除所述液体净化单元外，还包括在壳体内的至少两个膜，该至少两个膜通过两个收集器彼此连接，其特征在于，每个收集器通过至少两个元件形成，该至少两个元件通过适配器的插头彼此连通并彼此之间利用紧固件连接。
2.根据权利要求1所述的液体净化系统，其特征在于，所述收集器与所述适配器之间的连接是无螺纹的，所述适配器的插头配备有制成为夹具的止动件。
3.根据权利要求1所述的液体净化系统，其特征在于，所述液体净化系统能够包括再循环管线，所述再循环管线连接到排出液体管线并在所述液体净化单元的入口之前连接到所述原始液体供应管线。
4.根据权利要求1所述的液体净化系统，其特征在于，所述液体净化单元还能够包括联接元件。
5.根据权利要求1所述的液体净化系统，其特征在于，所述液体净化单元还能够包括膜空壳。
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