专利名称：单兵饮水器的制作方法
技术领域：
本实用新型单兵饮水器属于污水净化的装置，可将一般地表水或自来水变为可以直接饮用的洁净水。
工业的迅猛发展，城市人口密度的激增，地下水无节制地开采，排污的失控，使得地下、地表水的水质严重下降。于是磁化、软化、净化水质的产品风靡市场，水处理的装置也竞相推出。但大都是供家庭和集团使用的固定设备；多数出水压力靠自来水管内压力。至于小型便携式的商品，国内尚未见问世。
本实用新型的目的是针对恶劣的地表水源，在无能源，不添加任何辅剂的条件下，用无毒材料做成便携式装置，保证它处理的饮用水符合国家“生活用水卫生标准”(GB5749-85)的各项指标。
污水中有害的物质，包括有机物和无机物，其表现形态为漂浮、悬浮、溶融和沉积。科学性地归纳为三项技术指标感官性状和一般化学指标、毒理学指标、细菌学指标。评估净化效果的四要素是滤除肉眼可见物、脱色、杀菌、去嗅和味。
水处理的方法很多，单一的方法非但不是万能的，相反却具有极强的针对性。由于诸多因素的制约，方案选择的自由度受到局限。在本装置之中，表现为要求体积小，使得分离法中的沉淀、浮上、化学混凝及砂滤池等；氧化法中的生物消化、光合细菌、活性污泥等等；甚至离子交换法都不可能被采用。另外，由于野外环境不具备，也不可能携带能源，故而，使得分离法中的电解絮凝、高磁分离以及氧化法中的射流爆气、光氧化、臭氧氧化等，都难以实施。更不需说高能量消耗的蒸发法、冷冻法及超声波法。尤其是为避免二次污染的出现，中和法、氯法和需要添加助剂(絮凝剂、混凝剂、解吸剂、液氯及氯化物等)之类方法，在小型装置内尽量不使用，否则会招致更新的麻烦。据此，选择余地甚小，还能达到净化指标吗 答案是肯定的。单兵饮水器“麻雀”虽小，五脏俱全。它是由离散个体组合的系统整体，不仅包含一般液压系统的液压源、控制阀，还有产生流体阻力的各级滤芯。因此，系统归纳要基于聚类分析。
以下结合附图具体说明。
图1是总装轴侧示意图，其中(a)为工作状态；(b)为存放状态。1．上盖；2．伸缩腔；3．底座；4．出水阀；5．锁定销；6．进水阀。
图2是总体布局和污水流程图，其中A．过滤器；B．吸附器；C．磁化器；D．伸缩腔(泵)；①进水(污水)；②吸入水流(经过滤的水)；③磁化水流(经磁化的水)；④出水(净水，经吸附的水)图3是总装配的主视图和A-A剖视图。其中7．进水口；8．出水口。
首先是巧妙的结构设计，主要由伸缩腔、底座、过滤器、吸附器和磁化器构成，储水箱、过滤器、吸附器和磁化器都包含在由伸缩腔与底座的底板之间形成的密闭空间里。储水箱是一个伸缩腔(折叠方式的弹性腔体)，收拢体积小，便于携带；伸缩腔固定在底座上，用手压或脚踏，相当于液压源，不求助于其他能源，加速处理。
再者就是精心选择的滤芯、吸附芯材料，得以低水阻、高流速。没有添加剂，不产生二次污染。滤芯、吸附芯分别置于底座下方的空间被分割的两个腔室内，构成过滤器和吸附器。
为清晰思路，用污水流程为主线，将各个环节贯穿起来，并旁及相关参量，权衡择优确定，发挥潜力，在有限的条件下，最大限度地提高其功效。全部操作和水流运行如下在工作状态(a)下，最先通过按压罩在伸缩腔(2)上的上盖(1)，迫使伸缩腔收缩，腔内空气只能从开启的出水阀(4)排出，因为这时进水阀(6)关闭。然后，松开上盖，安放在伸缩腔内的压簧使伸缩腔开始回弹，污水①从进水口(7)处，经开启的进水阀(6)被吸入过滤器A。此时，因出水阀处于关闭状态，水或空气不会由出水口(8)吸入。随着伸缩腔逐渐张弛，经过滤的水②便充满伸缩腔。此后，再次按压伸缩腔，由于进水阀关闭，水流只能从磁化器(c)的进口挤入，再从其出口流出，伴随此程，水被磁化。因压力保持，经磁化的水③继续下行，通过吸附器(B)进而深度净化。终点处(出水口)的出水阀开启，洁净水④通过出水软管导入饮水容器。注意，设计的进、出口两处的单向阀均安装在底座(3)上，并且为同步反向。需要反冲洗时，只消将进、出水阀易位，出水阀接到清洁水内，重复以上程序即可。
存放状态(b)是在旋下进、出口阀后，通过上盖底边的Г形槽与底座侧面的锁定销(5)将两者挂住，呈体积很小的圆盒状，如
图1(b)，便于携带。
至于伸缩腔与底座、伸缩腔与压簧、磁化器与底座以及磁钢与极化网(不锈钢网)的结构及连接，尽规范模式，故在图3的主视图中，仅给出示意。纵观全程，各环节要害一目了然。保证的措施也就心中有数了。
1．伸缩腔的压力为克服滤芯造成的水阻，越大则处理量越大。
2．过滤器的空隙率越高，水阻越小；管径越粗，流量越大；孔径越小，筛余量越大，过滤效果越好。
3．吸附器的体表面比越大，吸附效率越高，吸附质寿命越长。
4．磁钢磁感应强度越强，分离效率越高，允许水流流速越大。
综上所述，各部性状并非孤立，相辅相成又相互制约。容下逐一剖析。
从整体结构考虑。伸缩腔即储水箱，其容积决定了污水处理的一次量，但应该适中，太大则携带不便，以300～500ml为宜。各个功能衔接部位必须做到密闭性好，间隙造成漏透，会使净化指标下降。结构力求简捷，便于保养、维修时拆装。
其次是功能顺序的排列。最合理的方案是过滤(固相分离)→磁化(微粒分离)→吸附(液相分离)。固相分离在前，避免固性物质堵塞流道，减少其在吸附剂表面的附裹。
最关键的是材料的选择和各功能部件占空比的分配。
(1)过滤芯滤料种类繁多，诸如粒、网、纤维制品(滤纸、织物、无纺布、毡)和核微孔膜等。本实用新型选用高效中空纤维，特点是管状薄壁上布满微孔，作为渗透渠道。由于孔径最小规格仅0．01μm，而病原菌中最小的结核菌和流感菌之宽度约0．2μm，长度约0．5μm，显然，选用高效中空纤维孔径为0．1μm的滤芯即可以保证浑浊度，又能实现除菌的目的。其另一优点在于多根管状使截面积扩大，流道截面积为所有中空纤维管截面积的总和；过滤面积为所有中空纤维管表面积的总和，孔密度高达3×1010个／cm2，过滤速率可达70ml／cm2·min，因此，滤阻很小。当然，菌落只是被隔离在过滤器外，并未杀死，所以使用后，只要有清洁水时，应当立即反冲洗，防止细菌在设备内滋生繁衍。
(2)磁化器磁化效果不仅取决于磁钢的磁感应强度(本装置选取B=800～1200GS)，还与磁场梯度密切相关。为此，采取在磁场中插入一片不锈钢网，增强极化。
(3)吸附芯吸附材料的种类也很多，例如硅胶、沸石、大孔性吸附树脂、活性白土、活性氧化铝、碳分子筛和活性碳。活性碳又分为粉、栓、球、无定型及纤维等。本装置选用毡状活性碳纤维，因为其性能最佳。属于无极性吸附剂，纤维直径为10～14μm；体密度在0．1～0．15g／cm3；比表面积为600～700m2／g。它兼有液相和气相吸附双重作用，所以净化中脱色、去嗅、去味、去除重金属离子及放射性物质，主要靠它。
没有比较，就没有鉴别。本实用新型除了本征特点的便携伸缩腔外，就是极力加大吸附器的占空比例，见图3的A-A剖视图，吸附器的容积为过滤器的三倍，使净化指标的提高得到事半功倍的效果。
权利要求1．一种单兵饮水器，由伸缩腔、底座、过滤器、吸附器和磁化器构成，其特征在于储水箱、过滤器、吸附器和磁化器都包含在由伸缩腔与底座的底板之间所形成的密闭空间里。
2．根据权利要求1所述的单兵饮水器，其特征是自进口至出口，按过滤器、磁化器、吸附器的顺序排布、连通，除通道口之外，相互隔离严密。
3．根据权利要求1所述的单兵饮水器，其特征是底座上面固定有一个折叠方式的伸缩腔。
4．根据权利要求1所述的单兵饮水器，其特征是底座的进、出口处有一对单向阀，两个单向阀同步反向。
5．根据权利要求1所述的单兵饮水器，其特征是固定在底座上方，在伸缩腔内，装有一个磁化器，并且在该磁场中插有一片不锈钢网。
6．根据权利要求1所述的单兵饮水器，其特征是底座下方的空间被分割为过滤器和吸附器，吸附器的容积为过滤器的三倍，滤芯为高效中空纤维，吸附芯为毡状活性炭纤维。
专利摘要本实用新型单兵饮水器是一种水净化的便携式装置,可将地表水或自来水变为直接饮用的洁净水。仅借助手按或脚踏伸缩腔,压力大,流量大,适宜野外操作。沿过滤→磁化→吸附这一最合理的顺序,逐级处理,并选用高效中空纤维滤芯,高强度磁化器,大体积毡状活性炭纤维吸附剂,使深度净化得以实现,确保“生活用水卫生标准”(GB5749－85)的各项指标。其结构和流程示意图见附图。
文档编号C02F1/48GK2426476SQ99200830
公开日2001年4月11日 申请日期1999年1月26日 优先权日1999年1月26日
发明者徐卫河 申请人:徐卫河, 查全喜