本发明的工作原理涉及无压力型的液体净化装置，因为液体在重力下靠重力流动通过装置。已知的无压力型液体净化装置的构造一般包括诸如通过液体净化装置互相连通的源液体容器和净化的液体容器。现有技术已知的装置进行如下操作：源液体倾倒在源液体容器中，源液体靠重力从源液体容器流动到液体净化装置中，在液体净化装置中执行液体净化处理，然后净化的液体从液体净化装置流动到净化的液体容器中。现有技术已知的装置通常包括本体框架以及由包括过滤材料和后置过滤元件的过滤介质形成的过滤区域。颗粒或纤维吸附剂(例如，活性炭)、离子交换树脂、离子交换纤维或者这些吸附剂的混合通常用作现有技术已知的液体净化装置中的过滤材料。网状后置过滤器或中空纤维元件可以用作现有技术已知的液体净化装置中的后置过滤元件。
根据美国专利号8,080,160[2011年12月20日公布的mitsubishirayon有限公司，ipcb01d63/02、b01d41/02、b01d61/18、b01d61/00]的液体净化装置是现有技术已知的规定类型的装置的实例。美国专利号8,080,160的装置包括本体框架，该本体框架包括通过具有放置在两个区域中的过滤介质的液体渗透性材料的网状物分离的上过滤区域和下过滤区域。在上过滤区域中，过滤材料用作过滤介质，并且在下过滤区域中，中空纤维元件(在下文中，hf元件)用作过滤介质。液体净化装置的本体框架包括下主要部分和盖子。用于源液体入口孔在液体净化装置的本体框架的盖子中制成。本体框架的下主要部分设置有用于净化的液体的出口孔。
根据美国专利号8,080,160的装置进行如下操作。通过盖子中制成的孔的源液体通过上过滤区域的过滤材料从顶部向下通过，然后渗透到下过滤区域的hf元件中。净化的液体通过形成在液体净化装置的本体框架的底壁中的孔流出。
以上描述的液体净化装置的主要缺点在于在过滤期间，当液体流动通过过滤区域时，空气从过滤区域被释放。最小的气泡随着时间积聚和扩张，这导致阻挡至少过滤材料的一部分，这减少液体净化的速度和效率。
为了促进净化装置的空气的收集及其去除到外部，这种装置制成有通气设备。这个通气设备通常以小直径的立管的形式制成，但是足以积聚克服液体的阻力所必需的空气的容积。出气口形成在管道的顶壁中。
现有技术已知的是根据美国专利号4,306,971[1981年12月22日公布的chemiebritagerateing.公司，ipcb01d23/10]的装置。液体净化装置包括本体框架，该本体框架包含具有位于内部的过滤介质的过滤区域以及用于从过滤区域去除空气的通气设备。通气设备包括底座、竖直部分以及位于竖直部分的顶壁中的出气口元件。用于源液体的入口孔形成在通气设备的底座中。通气设备还执行用于液体净化装置的本体框架的盖子的功能。用于净化的液体的出口孔制成在液体净化装置的本体框架的下部中。
根据美国专利号4,306,971的液体净化装置进行如下操作。液体净化装置位于源液体容器与净化的液体容器之间。尽管液柱的高度应该不超过通气设备的竖直部分的高度，但是源液体容器充满源液体。源液体通过在通气设备的底座处制成的用于源液体的入口孔流动至过滤区域。液体从过滤区域替换空气同时穿过过滤介质。替换的空气沿着通气设备的竖直部分上升并且通过出气口元件从该装置排出。同时，净化的液体通过用于净化的液体的出口孔流动到净化的液体容器中。
根据美国专利号4,306,971的液体净化装置具有多个缺点。这个装置的主要缺点是源液体从上进入到过滤区域。因为在过滤区域存在必须上升到顶部的空气，液体和气流碰撞，这将减少液体的过滤速度并且防止从液体净化装置有效的去除空气。
因为存在于过滤区域中的空气必须上升到顶部，因此存在液体和气流的碰撞。这个影响减少液体的过滤速度并且防止从液体净化装置有效的去除空气。通气设备的构造还包括仅在液体净化装置的中心部分中的出气口。气泡可以形成在过滤区域的范围中，接近本体框架的侧壁并且接近通气设备的底座，这将导致额外的过滤速度减小。
现有技术已知的是根据欧洲专利申请号2754642[2014年7月16日公布的mitsubishirayon有限公司，ipcb01d63/00、b01d63/02、c02f1/28、c02f1/44]的液体净化装置。液体净化装置包括本体框架，上过滤区域和下过滤区域以及用于供给液体收集的管道位于该本体框架内部。其中，上过滤区域和下过滤区域由不透水层分离并且包含过滤介质。根据ep2754642的液体净化装置还包括通气设备，该通气设备旨在从下过滤区域去除空气并且以垂直管道的形式制成，在该垂直管道的上壁中存在出气口元件。上过滤区域的过滤介质是吸附材料。下过滤区域的过滤介质以hf元件的形式制成。液体净化装置的本体框架的上壁设置有用于源液体的入口孔。用于供给液体收集的管道位于上过滤区域的中心部分中并且连接至下过滤区域。用于供给液体收集的管道的侧壁可渗透液体。通气设备布置在源液体孔的水平之上的液体净化装置本体框架的外上表面上，并且源液体孔位于液体净化装置的本体框架的上壁中。出气口元件形成为孔并且位于通气设备的上壁的中心部分中。通气设备连接至用于供给液体收集的管道。用于净化的液体的出口孔形成在液体净化装置的本体框架的底座中。
液体净化装置进行如下操作。
源液体通过用于源液体的位于液体净化装置的本体框架的上壁中的入口孔进入上过滤区域，然后通过过滤材料。在此之后，液体通过用于供给液体收集的管道进入下过滤区域。净化的液体在穿过下过滤区域之后通过形成在液体净化装置的本体框架的底座中的用于净化的液体的出口孔排出液体净化装置。在液体穿过下过滤区域期间，空气从下过滤区域排出。这个空气通过用于供给液体收集的管道进入通气设备，然后通过出气口元件排出液体净化装置之上。
根据申请ep2754642的液体净化装置具有多个缺点。例如，供给液体从顶部进入下过滤区域并且从顶部向下流动，同时从下过滤区域释放的空气从下往上升。因此，在下过滤区域内部的液体和气流之间存在碰撞。此外，在用于供给液体收集的管道中的液体和气流之间存在碰撞，因为液体通过用于供给液体收集的管道流动到下过滤区域中并且来自下过滤区域的空气还通过用于供给液体收集的管道进入通气设备。这些碰撞降低从下过滤区域排出空气的效率，这导致空气部分保持在下过滤区域中的事实。这个影响减少液体净化的速度和效率。此外，基于根据申请ep2754642的装置的描述，用于供给液体收集的管道可渗透液体，并且因此可渗透空气，因此存在空气渗透的可能性，该空气沿着管道通过其侧壁上升到上过滤区域的过滤材料的容积中。这个事实导致液体通过上过滤区域的下降并且减少液体过滤效率。
参考的液体净化装置的缺点还在于下过滤区域和上过滤区域通过隔板分离并且来自上过滤区域的液体仅通过位于过滤区域的中心部分中的用于供给液体收集的管道进入下过滤区域。因此，在过滤过程期间，主要在下过滤区域的主要部分使用，因此未有效使用下过滤区域。
现有技术已知的是根据美国专利号6,638,426[2003年10月28日的clorox公司，ipcb01d27/02、b01d27/14]的液体净化装置。液体净化装置包括本体框架和通气设备，本体框架包括具有布置在内部的过滤介质的上过滤区域和下过滤区域，通气设备用于从下过滤区域排出空气并且构造为倒置的供给器。通气设备包括液体可渗透圆锥形底座以及设置有位于通气设备的上壁中的出气口元件的液体不能渗透的竖直部分。吸附过滤材料位于上过滤区域。hf元件位于下过滤区域中。
通气设备位于上过滤区域的中心部分中。在这种情况下，通气设备的底座同时执行下过滤区域和上过滤区域之间的隔板的功能。用于液体从上过滤区域流动至下过滤区域的孔形成在通气设备的底座中。通气设备的竖直部分的高度超过上过滤区域的高度，以致包括出气口元件的通气设备的竖直部分的一部分位于上过滤区域外部。出气口元件以孔的形式制成。
液体净化装置的本体框架包括下主要部分和盖子。用于净化的液体的出口孔在下主要部分中制成。液体净化装置的本体框架的盖子包括两个元件：包含用于将源液体输入至上过滤区域的入口孔的下部以及其中制成气孔的凸起的上部，它们与通气设备的出气口元件操作性地连接。
美国专利号6,638,426的液体净化装置进行如下操作。
源液体通过位于盖子的下部中的孔进入上过滤区域，然后穿过上过滤区域的过滤材料，通过形成在通气设备的底座中的孔进入下过滤区域。液体在穿过下过滤区域期间转移来自下过滤区域的空气。转移空气是通过逆流流动向上升高并且积聚在通气设备的底座。当足够形成气泡的空气积聚在通气设备的底座中时，空气沿着通气设备的竖直部分上升，然后通过形成在液体净化装置的本体框架的盖子中的出气口元件和气孔并且之后通过液体出口孔离开装置。
根据美国专利号6,638,426的液体净化装置具有明显缺点。如以上应注意的，当液体穿过下过滤区域时，气流朝向液体流动上升。因此，液体和气流在下过滤区域中碰撞，这防止空气从过滤区域去除。还在以上列出的装置中，将所有空气引导至通气设备的竖直部分的元件未提供。因此，一些空气可以通过通气设备的底座中的孔进入上过滤区域并且停留在上过滤区域中，阻碍过滤区域的一部分。这个影响减少液体净化的速率以及上过滤区域的使用和操作的效率。这是根据美国专利号6,638,426和专利申请ep2754642的液体净化装置的共同缺点。这些缺点还说明美国专利号6,638,426的装置缺乏广泛实际应用的证明。
现有技术已知的并且由申请人选定为最类似的根据专利ru2163829[2001年3月10日公布的cjsc"mettem-technology"公司，ipcb01d24/18、b01d27/02、b01d29/56]的液体净化装置。
根据专利ru2163829的液体净化装置(第二实施方式)包括具有布置在其中的过滤介质的上过滤区域和下过滤区域的本体框架、用于改变供给液体流动的方向的设备、用于将空气从下过滤区域排出的通气设备。通气设备以配备有位于通气设备的上壁中的出气口元件的垂直管道的形式制成。液体净化装置位于源液体容器的主体中。其中，下过滤区域位于源液体容器的主体的下部中。不能渗透液体的垂直隔板位于下过滤区域中。外垂直隔板位于更靠近源液体容器的下部的内壁以及内垂直隔板。外部部分和内部部分位于这些隔板之间。两种类型的过滤材料被放置在外部部分中。第三类型的过滤材料被放置在内部部分中。该部分受到可渗透来自上面和来自下面的液体的隔板的限制。用于供给液体的通路的通道形成在源液体容器本体的下部的内壁与外不能渗透隔板之间。用于供给液体通路的通道连接至位于上过滤区域的中心部分中的用于供给液体收集的管道。同时，用于供给液体通路的通道不是下过滤区域的一部分，因为它仅保证液体的通路，而不是它的净化。所述隔板和用于供给液体通路的通道一起形成用于改变供给液体流动的方向的设备。
通气设备被插入到用于供给液体收集的管道中。可渗透空气的止动器位于通气设备的顶部并且由活性炭制成。
根据专利ru2163829的液体净化装置(第二实施方式)进行如下操作。液体净化装置安装在源液体容器与净化的液体容器之间。源液体容器充满源液体。在这种情况下，源液体柱的高度应该不超过液体净化装置的通气设备的竖直部分的高度。源液体靠重力进入液体净化装置的本体框架流动至上过滤区域并且通过用于供给液体收集的管道从顶部向下进入至用于改变供给液体流动的方向的设备的通道，然后传递至下过滤区域。然后液体通过可渗透液体的隔板进入侧面部分的下部，然后上升并连续通过侧面部分的两个过滤材料，并且通过位于中央部分的顶部的可渗透液体的隔板从上流入到中央部分中。更多的净化的液体通过形成在液体净化装置的本体框架的下部中的孔向外流出。当供给液体进入侧面部分的过滤材料并且传递到中央部分中时，空气从过滤材料的容积转移。液体流动与气流的方向一致，因为在侧面部分中，供给液体从底部向上升高。当液体通过到中心区域中时，流入的供给液体的流动与离开过滤材料的容器的气流逆流。
如专利ru2163829的说明书中表示的，因为液体从底部向上流动通过过滤材料的最大容积，因此在过滤期间提供用于空气排出的通气设备。在这种情况下，液体从顶部向下进入过滤材料，与存在于过滤材料层的气泡碰撞，使得空气难以朝向通气设备向上流动并且液体难以流动到过滤材料层中，并且因此由于过滤材料的有用表面区域的减小而降低液体净化的速度和程度。所述液体净化装置存在主要缺点。
本发明的目标以及通过本发明达到的技术效果是开发新型液体净化装置，以便增加过滤速度同时增加液体净化的程度。
在液体净化装置中实现本目标以及所需的技术效果，该液体净化装置包括本体框架，本体框架包括内部具有过滤介质的上过滤区域和下过滤区域、用于改变供给液体流动的方向的设备、用于从下过滤区域去除空气并且具有位于通气设备的上壁中的通气元件的通气设备。该装置被配置为在装置充满供给液体期间开始过滤处理时通过向上供给液体从下过滤区域去除空气。用于改变供给液体流动的方向的设备同时是下过滤区域，该设备包含过滤介质，该设备由可变形状和尺寸的腔和竖直定向的内环形空间形成，该腔具有过滤材料并具有位于这个腔的侧壁的上部或上部和下部中的入口孔并且竖直定向的内环形空间与腔通过入口孔与腔处于液体连通。该空间由液体净化装置的本体框架的内侧壁以及腔的外侧壁形成并且倾斜至液体净化装置的本体框架的下部，该空间包含过滤材料，并且被设计成在径向方向上将供给液体通过入口孔从上过滤区域传递到腔中。通气设备由底座和竖直部分制成，并且通气设备的底座连接至用于改变供给液体流动的方向的设备的腔的上部。通气设备的底座具有防水和空气渗透侧壁。竖直定向的内环形空间的上限尺寸在通气设备的底座的侧壁的顶部的高度处延伸。用于改变供给液体流动的方向的设备的腔的下部具有至少一个密封元件，其中，至少一个密封元件与腔的侧壁整体形成，或者至少一个密封元件形成为连接至腔的侧壁的分离元件。竖直定向的内环形空间的上边缘与上过滤区域的过滤材料的边界层一致，并且在底部处与液体净化装置的本体框架的底壁一致，其中，通气设备的底座焊接至用于改变供给液体流动的方向的设备的腔的上部。通气设备的底座与用于改变供给液体流动的方向的设备的腔的上部整体形成。通气设备的通气元件形成为用于强制供给空气排出的孔的出口孔，该出口孔具有阻碍液体通过出口孔从顶部向下流动的直径，其中，孔直径小于1.2mm，并且优选地，孔直径应该在0.4至1.0mm的范围内。通气设备的通气元件以在气泡的压力下向上敞开并且在液体的压力下向下关闭的阀的形式制成。通气元件可以隔膜阀的形式或者以瓣阀的形式或者以具有足够空气通路的直径并且阻碍液体向下流动的直径的毛细管的形式制成，该直径优选地小于1.2mm。过滤介质可包括吸附材料，诸如，活性炭、活性炭纤维、离子交换树脂、离子交换纤维、中空纤维元件、网状过滤材料、矿化材料以及这些材料和元件的组合。在附图中更详细地解释本发明的本质，在附图中：
图1描述了液体净化装置。
图2描述了例如具有通气设备的竖直部分以及以具有1mm的直径的孔的形式制成的通气元件的上过滤区域。
图3描述了具有通气设备的竖直部分以及以阀的形式形成的通气元件的上过滤区域。
图4描述了具有通气设备的竖直部分以及以毛细管的形式形成的通气元件的上过滤区域。
在要求保护的本发明中，液体净化装置(图1)包括本体框架(1)，该本体框架包括主要部分(在附图中未示出)以及盖子(17)，用于源液体进口18的设备以孔的形式制成在盖子中。上过滤区域(2)、下过滤区域(4)、通气设备(6)和用于改变供给液体流动的方向的设备(7)位于本体框架(1)中，其中，上过滤区域包括由例如但不限于活性炭、活性炭纤维、离子交换树脂、离子交换纤维或这些吸附剂的混合物制成的过滤介质(3)，并且下过滤区域包括中空纤维元件(5)和吸附过滤材料(22)。用于净化的液体的出口孔(19)设置在液体净化装置的本体框架(1)的主要部分的底壁中。
用于改变供给液体流动的方向的设备(7)同时处于下过滤区域(4)，该设备包括作为吸附过滤材料(22)的过滤介质(3)，并且由具有可变形状和尺寸的腔(9)和竖直定向的内环形空间(8)形成，该腔具有位于这个腔(9)的侧壁的上部或上部和下部中的入口孔(10)，而该空间通过入口孔(10)与腔(9)处于液体连通并且由液体净化装置的本体框架(1)的内侧壁和腔(9)的外侧壁形成。竖直定向的内环形空间(8)的上边缘与上过滤区域(2)的过滤材料(22)的边界层重合，并且在底部与液体净化装置的本体框架(1)的底壁(11)重合。
与用于最类似的液体净化装置中的供给液体的通路的通道相反，要求保护的本发明的竖直定向的内环形空间(8)进入下过滤区域(4)并且不仅用于供给液体在径向方向上从上过滤区域(2)通过入口孔(10)而进入腔(9)中的通路，而且该竖直定向的内环形空间用于液体净化，因为它包含吸附过滤材料(22)。
用于改变供给液体流动的方向的设备(7)的腔(9)的下半部分具有至少一个密封元件(12)，该密封元件例如可以与腔(9)的侧壁整体制成，或者可以制成为连接至腔(9)的侧壁的独立的元件。
下过滤区域(4)位于腔(9)的内部。
形成在腔(9)的上部中的用于供给液体的入口孔(10)位于中空纤维元件(5)的中空纤维的上边缘的下方，形成在腔(9)的下部中的入口孔(10)定位为更接近密封元件(12)。吸附过滤材料(22)例如由离子交换纤维或离子交换纤维和活性炭的混合物制成，并且位于腔(9)内部的中空纤维元件(5)的中空纤维的上边缘的水平面。
通气设备(6)包括底座(13)和竖直部分(14)，该竖直部分的侧壁防液体和空气渗透。例如，通气设备(6)可以焊接或安装在用于改变供给液体流动的方向的设备(7)的腔(9)的上部中或者可以与用于改变供给液体流动的方向的设备(7)的腔(9)的上部结合。
通气设备(6)的出气口元件例如能以用于强制供给空气排出的孔的出口孔(15)(图1、图2)的形式制成，该出口孔具有一直径，该直径阻碍液体通过所述出口孔(15)从顶部向下流动。出口孔(15)的直径应该小于1.2mm并且优选地应该在从0.4至1.0mm的范围内。
通气设备(6)的通气元件例如能以阀(20)(图3)的形式制成，该阀在气泡的压力下向上打开并且在液体的压力下向下关闭，还以隔膜阀的形式或者以瓣阀的形式制成。通气设备(6)的通气元件还可以具有足够空气通过的直径并且阻碍液体向下流动的毛细管(21)(图4)的形式制成。
用于源液体的入口孔(18)设置在液体净化装置的盖子(17)中。孔(16)形成在盖子(17)的中心部分中并且连接至通气元件。
另外，用于源液体的入口孔(18)可以制成在液体净化装置的本体框架1的主要部分的侧壁的上部中。
用于净化的液体的出口孔(19)设置在液体净化装置的主体部分(1)的底壁中。
在本发明的特征内，以上描述的液体净化装置具有以下功能。液体净化装置位于源液体容器与净化的液体容器之间。源液体容器(在附图中未示出)充满源液体，并且与最类似的溶液相反，源液体柱的高度可以是任意的。源液体通过盖子(17)中的入口孔(18)流动到上过滤区域(2)中，然后通过过滤材料(22)从上至下流动并且通过到达下过滤区域(4)的竖直定向的内环形空间(8)中。在从上至下通过竖直定向的内环形空间(8)的至少一部分之后，液体径向通过入口孔(10)流动到用于改变供给液体流动的方向的设备(7)的腔(9)中。在腔(9)的内部，液体借助于毛细管力部分地向上流动并且同时径向流动到中空纤维中。在这种情况下，净化的液体通过用于净化的液体的出口孔(19)流出液体净化装置。
同时，由于一部分供给液体向上流动，包含在中空纤维元件(5)中的空气向上移动并且积聚在通气设备(6)的底座(13)中。气泡形成在通气设备(6)的底座(13)的内部，该气泡逐渐变成弹性形式。通气设备(6)以提供通气设备(6)的竖直部分(14)内的气泡的逐渐的上升气流并且通过通气元件(图1和图2)、20(图3)、21(图4)提供到外部环境中的方式执行。如先前表示的，除了中空纤维元件(5)之外的吸附过滤材料(22)布置在腔(9)的内部，这促进借助于毛细管力通过入口孔(10)进入腔(9)的供给液体更好地向上升高。因此，引导液体沿着下过滤区域(4)移动以便液体流动提供气流的向上运动，并且液体压力和静电电压促使气泡从液体净化装置向上。在这种情况下，因为腔(9)内部的液体径向和向上流动，因此整个下过滤区域(4)都涉及过滤处理，这进一步改善液体净化效率。在这种情况下，因为液体首先向下移动然后在下过滤区域(4)中径向和向上移动，并且所有液体移动伴随有过滤处理，因此实现增加液体净化的程度。
因此，在过滤处理的开始时，空气的整个容积几乎从下过滤区域(4)排出而不与液体接触，这增加过滤处理的速度并且增加液体净化的程度。