УСТРОЙСТВО ДЛЯ ОБРАБОТКИ ВОДЫ

Область техники

Настоящее изобретение относится к устройствам для обработки воды и, более конкретно, к бытовым картриджам для обработки воды.

Уровень техники

Изделия такого назначения хорошо известны. Они применяются для улучшения вкуса и запаха бытовой питьевой воды. Обычно подобный картридж содержит гранулированную обрабатывающую среду, такую как ионообменная среда, керамическая фильтрующая среда, активированный или древесный уголь, минералы, а также смеси этих веществ. Обрабатывающая среда удерживается в картридже посредством решеток или сеток, расположенных у верхнего и нижнего торцов картриджа.

В распространенном варианте картридж установлен внутри приемной емкости (приемной воронки), в которую поступает водопроводная вода, проходящая затем через картридж в расположенный ниже накопительный сосуд (далее - накопитель). Накопителем может быть просто кувшин или бутылка, из которого (из которой) расходуют обработанную воду, но возможен также накопитель в виде прибора, охлаждающего воду или производящего пар, а также сосуда для нагрева воды, такого как чайник или другой подобный бытовой прибор.

Изобретение направлено на создание картриджа, предназначенного для обработки воды и выполненного с возможностью использовать его в любом из контекстов, перечисленных выше.

В типичном примере приемная воронка имеет выпускное отверстие, расположенное в верхней части патрубка, выступающего внутрь и являющегося частью конструкции, предназначенной для ограничения потока воды, попадающего в накопитель после прохождения воды через картридж. В типичном варианте вода, пройдя через картридж, выходит из него через одно или более выпускных отверстий, выполненных в основании картриджа и смещенных радиально наружу относительно центральной полости, выполненной в картридже с возможностью заключать в себе указанный выступающий патрубок. В последнее время конструкция такой приемной воронки была изменена, чтобы дополнительно уменьшить поток посредством установки клапана в выступающий выпускной патрубок. Например, согласно WO 2009/115482 предусмотрена возможность установить в полости картриджа выступающий элемент, открывающий клапан при введении картриджа в приемную воронку. Такое дополнительное уменьшение потока приводит к тому, что после заполнения приемной воронки необработанной водой вода поступает в накопитель с большой задержкой. Кроме того, реальное ограничение потока может зависеть от того, насколько далеко картридж продвинут в приемную воронку. В частности, повышенное ограничение потока соответствует дополнительно вдвинутому положению картриджа, т.к. при этом уменьшается площадь поперечного сечения в зоне между приемной воронкой и картриджем. Если же картридж вдвинут неполностью, клапан не откроется.

В других картриджах для обработки воды их конструкция обеспечивает ограничение расхода воды посредством внутренних средств, а не в зависимости от незаполненного пространства (объема) между основанием картриджа и приемной воронкой. Например, в ЕР 2263503 описан картридж с фильтрующим материалом, размещенным во внутренней камере, которая пропускает воду в пустое (свободное от обрабатывающей среды) пространство наружной камеры, обеспечивая при этом ограничение для расхода потока, проходящего к единственному центральному выпускному отверстию. В DE 102007033339 описан картридж с фильтрующим материалом, находящимся во внутренней камере, которая зафиксирована внутри наружной камеры. Прежде чем выйти из картриджа через единственное центральное выпускное отверстие, вода через дно внутренней камеры проходит в пустое пространство, расположенное между камерами. Однако если приемная воронка, в которой установлены такие картриджи, имеет у единственного центрального выпускного отверстия выступающий внутрь патрубок, существует вероятность, что истечение потока воды будет дополнительно ограничено. Из-за такого двойного ограничения потока может чрезмерно удлиниться время, требуемое для того, чтобы вода достигла накопителя, установленного под приемной воронкой.

Раскрытие изобретения

Согласно своему первому аспекту изобретение предлагает картридж для обработки воды, имеющий основание, снабженное выполненной в нем полостью с расположенным в ней одним выпускным отверстием, и по меньшей мере одним дополнительным выпускным отверстием, расположенным в основании вне полости.

Можно отметить, что наличие выпускного отверстия в полости основания в дополнение к выпускному отверстию (выпускным отверстиям), расположенному (расположенным) на наружной стороне основания, позволяет воде, проходящей через выпускное отверстие в полости, эффективно миновать ограничение, создаваемое приемной воронкой, в которой установлен картридж для очистки воды, например, пустым пространством между картриджем и приемной воронкой (в случае приемных воронок, у которых выпускное отверстие расположено ниже этого ограничения). Таким образом, вода получает возможность проходить прямо в сосуд-накопитель. В результате по сравнению с вариантом, в котором выпускные отверстия расположены в основании картриджа только вне полости, поток воды из картриджа ограничен в меньшей степени, так что расход этого потока более приемлем для пользователя.

По сравнению же с картриджами, имеющими единственное выпускное отверстие, расположенное в полости основания, наличие выпускного отверстия (выпускных отверстий) не только в полости, но и вне полости, можно использовать, чтобы обеспечить желаемое ограничение вытекающего потока, не прибегая к внутренним средствам его ограничения. Так, например, картридж может не иметь внутренней камеры, отделенной от наружной камеры пустым пространством, которое предусмотрено для ограничения траектории потока. Предпочтительно выполнить картридж с одной камерой, которая имеет несколько выпускных отверстий, позволяющих воде вытекать наружу.

Далее будет показано также, что в такой конструкции расход выходящего потока воды в меньшей степени зависит от ограничения для потока, которое создается приемной воронкой, а определяется просто конструкцией картриджа. Это позволяет выполнить картридж так, чтобы обеспечить расход, необходимый для адекватной фильтрации воды. В частности, выпускные отверстия можно выполнить таким образом, чтобы ограничение потока воды, проходящего через картридж, вообще не зависело от типа приемной воронки, в которой картридж установлен. В предпочтительной группе вариантов осуществления ограничительную функцию выполняют выпускное отверстие, расположенное в полости, и/или выпускное отверстие (выпускные отверстия), расположенное (расположенные) вне полости. Предусмотрена возможность выбрать размер каждого из этих ограничительных выпускных отверстий так, чтобы контролировать поток воды, проходящий через картридж (в частности, через содержащуюся в картридже рабочую среду). Ограничительное выпускное отверстие (ограничительные выпускные отверстия) можно выполнить так, чтобы получить требуемое время прохождения потока через картридж.

Должно быть понятно, что в данном контексте термин "выпускное отверстие картриджа" означает выпускное отверстие, позволяющее воде покинуть картридж. Другими словами, это отверстие, через которое вода вытекает из картриджа.

Размещение выпускного отверстия в полости основания может представляться нелогичным, поскольку при этом повышается уровень, на котором это отверстие расположено. Считается, что из-за этого основная часть воды будет проходить прямо через это отверстие, а не через дополнительное выпускное отверстие (дополнительные выпускные отверстия), минуя значительную часть фильтрующего материала, что приведет к неадекватной обработке воды. Однако заявителем было установлено, что это не так и что при выполнении выпускных отверстий с приблизительно равными размерами расход делится между ними поровну независимо от их положения, в результате чего поддерживается эффективная обработка воды. Таким образом, в данном случае реализуется предпочтительный вариант, в котором выпускные отверстия обеспечивают одинаковый расход проходящего через них потока.

Дополнительное выпускное отверстие (дополнительные выпускные отверстия) можно разместить на картридже в любом пригодном для этого месте, например на боковой стенке или на основании. При размещении в основании вне полости их количество может быть любым, однако в предпочтительной группе вариантов осуществления такой картридж имеет в основании вне полости два выпускных отверстия. Предпочтительно выполнить их в основании так, чтобы они располагались снаружи полости с радиальным смещением относительно нее. Предусмотрена возможность разместить два таких отверстия симметрично относительно полости.

В одной из групп вариантов осуществления картридж для обработки воды выполнен с герметизирующей поверхностью, например, в виде уплотнительного обода. После введения картриджа в приемную воронку эта поверхность в своем рабочем положении обеспечивает между ними водонепроницаемый контакт. Тем самым гарантируется, что через картридж пройдет вся вода, налитая в приемную воронку, и полностью предотвращается проход воды, минуя картридж, т.е. будет профильтрована вся вода. В данной группе вариантов по меньшей мере одно дополнительное выпускное отверстие расположено ниже герметизирующей поверхности.

Выпускными отверстиями могут быть отверстия, имеющие, например, круглую форму и проходящие насквозь через стенку картриджа для обработки воды. В возможном варианте их можно снабдить решеткой или сеткой, установленной в стенке картриджа и по сравнению с самим отверстием имеющей увеличенную площадь. В вариантах осуществления, в которых предусмотрено наличие круглых отверстий, предпочтительно выбрать диаметр отверстий таким, чтобы это помогало контролировать скорость потока воды, вытекающего из картриджа. В одной из групп вариантов осуществления диаметр круглых выпускных отверстий составляет 1,8-2,6 мм, предпочтительно 2,0-2,4 мм. Как уже упоминалось, предусмотрена возможность выбрать размер выпускных отверстий, позволяющий контролировать протекающий через картридж поток воды так, чтобы это протекание происходило в течение требуемого отрезка времени. В предпочтительной группе вариантов осуществления выпускное отверстие, расположенное в полости основания, представляет собой круглое отверстие с диаметром 2,3 мм и/или по меньшей мере одно дополнительное выпускное отверстие, расположенное вне полости основания, представляет собой круглое отверстие с диаметром 2,1 мм.

Для всех типов выпускных отверстий, описанных выше, причем в особенности для круглых отверстий, предпочтительно установить решетку или сетку, перекрывающую выпускные отверстия, не пропуская в них частицы. Решетка или сетка может перекрывать основание картриджа целиком или только каждое индивидуальное выпускное отверстие. Желательно пространственно отделить решетку или сетку от соответствующего выпускного отверстия (соответствующих выпускных отверстий). Функция решетки или сетки заключается в том, чтобы удерживать фильтрующий материал в корпусе картриджа для обработки воды и предотвращать закупоривание выпускного отверстия этим материалом. Желательно, чтобы решетка или сетка не ограничивали поток воды, проходящий через выпускные отверстия (или не ограничивали этот поток сильнее, чем сами выпускные отверстия).

В одной из групп вариантов осуществления выпускное отверстие, расположенное в полости основания, окружено кольцевой стенкой, имеющей, например, форму патрубка и выступающей от основания картриджа для обработки воды. Данная стенка предназначена, в частности, для взаимодействия с клапаном, наличие которого можно предусмотреть в приемной воронке и который, чтобы позволить воде покинуть приемную воронку, нужно открыть картриджем. Кольцевая стенка может также оказаться полезной для направления воды из выпускного отверстия, охваченного данной стенкой, через выходное отверстие приемной воронки, так что вода, минуя воронку, вытекает в накопитель прямо из картриджа. За счет этого эффекта может увеличиться поток воды, проходящий через картридж, поскольку вода, выходящая из данного выпускного отверстия, не ограничена приемной воронкой и, в частности, пространством между картриджем и воронкой.

Изобретение охватывает также прибор для обработки воды, который содержит камеру (в частности приемную воронку), принимающую необработанную воду. Камера имеет выходное отверстие и снабжена картриджем для обработки воды, выполненным согласно первому аспекту изобретения. Картридж установлен внутри камеры, причем выходное отверстие сообщается по потоку по меньшей мере с одним дополнительным выпускным отверстием картриджа, расположенным в основании вне полости. В предпочтительной группе вариантов осуществления выпускное отверстие, находящееся в полости основания картриджа, согласовано по положению с выходным отверстием камеры.

Картриджу для обработки воды можно придать любую форму, чтобы согласовать его с любой конкретной конструкцией приемной воронки. Например, в одной из групп вариантов осуществления картридж представляет собой цилиндр с овальным основанием, т.е. одна ось основания длиннее другой. В данной группе вариантов боковая стенка имеет прямолинейную образующую и ориентирована, по существу, вертикально.

В общем случае картридж для обработки воды будет иметь впускные отверстия (например, одно или более таких отверстий), которые расположены в его верхней поверхности, т.е. по отношению к основанию на противоположной стороне картриджа. Как и для выпускных отверстий, предусмотрена возможность снабдить впускные отверстия решеткой или сеткой, чтобы предотвратить проникновение посторонних объектов в картридж и его закупоривание этими объектами. Кроме того, при переворачивании картриджа, например, во время транспортировки такие решетки или сетки удерживают внутри него фильтрующий материал. В одной из групп вариантов осуществления впускные и выпускные отверстия расположены так, что расход потока необработанной воды, входящей в картридж через впускные отверстия, больше, чем у потока обработанной воды, проходящей через выпускные отверстия. Благодаря такому расположению отверстий вода заполняет картридж, а продолжительность ее нахождения в картридже поддается контролю, т.е. расход потока воды, проходящей через картридж, определяется количеством и размером выпускных отверстий. Таким образом, в картридже обеспечивается адекватная обработка воды фильтрующим материалом, а в нижней части картриджа не происходит уплотнение (компактирование) фильтрующего материала.

В одной из групп вариантов осуществления картридж для обработки воды содержит крепление, которое предпочтительно выполнить в верхней части картриджа. Оно предназначено для взаимодействия с приемной воронкой, позволяющего закрепить картридж в положении, в котором он выступает вниз из выпускного отверстия приемной воронки. Крепление может содержать установочный узел. Он может представлять собой отдельный крепежный блок, однако предпочтительно выполнить этот узел за одно с картриджем. Крепление может содержать любое пригодное крепежное средство, например, обеспечивающее винтовое или защелкивающееся сопряжение, однако предпочтительно использовать байонетное соединение. Предлагаемое крепление позволяет сопрягать картридж с теми приемными воронками, у которых выходное отверстие расположено в основании, как это описано, например, в международных заявках WO 2004/014519 и WO 2004/014801, поданных заявителем настоящего изобретения.

В картридже предпочтительно содержится среда, обрабатывающая воду. По отношению к воде, подлежащей обработке, такой средой может быть любая среда, пригодная для удаления нежелательных компонентов и/или для добавления желательных компонентов. В предпочтительном варианте среда, обрабатывающая воду, содержит гранулы соответствующего назначения, в состав которых входят ионообменные частицы, частицы активированного или древесного угля, минералы, керамическая фильтрующая среда, например, в форме дисков, другие обрабатывающие материалы или смеси перечисленных веществ.

Бытовым прибором для обработки воды могут быть кувшин или бутылка, сосуд для нагрева жидкости, например чайник, кофеварка или другой тип аппарата, нагревающего воду с последующим розливом, аппарат, производящий пар, или аппарат, охлаждающий воду.

Краткое описание чертежей

Далее, только в качестве примеров, будут описаны конкретные предпочтительные варианты осуществления изобретения со ссылками на прилагаемые чертежи, где

на фиг.1 и 2 в различных перспективных изображениях представлен картридж для обработки воды, выполненный согласно варианту осуществления изобретения,

на фиг.3 представлен в разрезе картридж, вставленный в типичную приемную воронку, а

на фиг.4 в перспективном изображении представлен картридж для обработки воды, выполненный согласно другому варианту осуществления изобретения.

Осуществление изобретения

На фиг.1 и 2 в различных перспективных изображениях показан картридж 1 для обработки воды, выполненный согласно одному из вариантов осуществления изобретения. Он имеет корпус 2, заполненный фильтрующим материалом, например активированным углем и ионообменной средой. В верхней поверхности 4 корпуса 2 выполнены впускные отверстия 6, позволяющие воде поступать в картридж 1 и снабженные решеткой и сеткой, которые предотвращают прохождение посторонних объектов в картридж 1 и удерживают внутри его корпуса 2 фильтрующий материал. В основании 8 картриджа 1 выполнена полость 10, в которой расположен выступающий вниз кольцевой патрубок 13, охватывающий выпускное отверстие 12 (это отверстие находится внутри патрубка, и на фиг.2 его не видно). В основании 8 картриджа 1 предусмотрено наличие двух дополнительных выпускных отверстий 14, которые в совокупности с выпускным отверстием 12 позволяют обработанной воде вытекать из картриджа 1, т.е. каждое из них выводит воду из картриджа наружу.

Корпус 2 картриджа 1 дополнительно снабжен уплотнительным ободом 16, находящимся между верхней поверхностью 4 и основанием 8 и служащим для создания водонепроницаемого уплотнения после помещения картриджа 1 в приемную воронку прибора для обработки воды (эта воронка с картриджем более детально показана на фиг.3). Кроме того, на корпусе 2 картриджа 1 непосредственно под верхней поверхностью 4 расположены элементы 18 байонетного соединения, с помощью которых картридж 1 можно установить в приемную воронку, если в ней предусмотрен ответный крепежный механизм этого типа.

На фиг.3 представлен в разрезе картридж по фиг.1 и 2, вставленный в типичную приемную воронку 20 прибора для обработки воды. Таким прибором может быть, например, фильтр в форме кувшина.

Картридж 1 вставляется в слегка сужающиеся стенки нижней части 22 приемной воронки 20. Верхняя часть 24 воронки 20 выполнена вогнутой. В нее наливают воду так, чтобы вода имела возможность фильтроваться, проходя через картридж 1 и содержащийся в нем фильтрующий материал. В основании 26 нижней части 22 приемной воронки 20 расположен выпускной узел 28, в котором находится клапан 30, установленный внутри выступа 32, выступающего во внутренний объем приемной воронки.

Клапан 30 содержит откидной компонент 34, который, чтобы дать возможность воде вытекать из приемной воронки 20 через выпускной узел 28, нужно перевести в открывающее положение. Полости 10 и центральному патрубку 13, расположенным на основании 8 картриджа 1, придана форма, отвечающая форме внутреннего выступа 32 выпускного узла 28 приемной воронки.

Как показано на виде в разрезе, представленном на фиг.3, выпускные отверстия 12, 14 картриджа 1 перекрыты сетками 36, которым придана форма диска. Выполняемая ими функция заключается в удерживании фильтрующего материала внутри корпуса 2 картриджа 1, чтобы предотвратить закупоривание отверстий 12, 14 этим материалом.

В другом варианте осуществления, показанном на фиг.4, картридж 1′, по существу, аналогичен картриджу по фиг.1-3 за исключением того, что верхняя поверхность 4′ корпуса 2′ в данном случае, по существу, плоская, а не выпуклая (как в варианте по фиг.1). Благодаря соответственно выбранной высоте колпачка, образующего верхнюю поверхность 4′, впускные отверстия 6′ пространственно отделены от основания 8′ картриджа 1′ на то же расстояние, что и в первом варианте.

Для выполнения своей функции картридж 1 для обработки воды вводится в нижнюю часть 22 приемной воронки 20 в положение, показанное на фиг.3. Для создания водонепроницаемого уплотнения между приемной воронкой 20 и картриджем 1 его уплотнительный обод 16 приводится в плотный контакт с внутренней стенкой нижней части 22 воронки 20. Тем самым гарантируется, что вся вода, налитая в верхнюю часть 24 воронки 20, пройдет через картридж 1. Размеры обода 16 выбраны с возможностью контролировать глубину, на которую картридж 1 может быть погружен в нижнюю часть 22, поскольку ее стенки сужаются.

При введении картриджа 1 в приемную воронку 20 патрубок 13 приходит в контакт с наклонным плечом верхней части откидного компонента 34 клапана, отклоняя этот компонент от его исходного положения. В результате вода получает возможность вытекать из воронки 20. Если не считать уплотнительного обода 16, это единственная точка контакта между картриджем 1 и приемной воронкой 20.

После установки картриджа 1 в приемную воронку 20 можно налить необработанную воду в верхнюю часть 24 этой воронки, откуда вода перетекает в картридж 1 через впускные отверстия 6, расположенные в его верхней поверхности, и проходит через фильтрующий материал. Далее обработанная вода вытекает из выпускных отверстий 12, 14 картриджа.

Вода, вытекающая из центрального выпускного отверстия 12, расположенного внутри патрубка 13 в полости 10 картриджа 1, не попадает в нижнюю часть 22 приемной воронки 20, т.е. в отверстие у верхней части выступа 32, входящего во внутренний объем картриджа и, таким образом, вынуждена протекать только через выпускной узел 28 мимо клапана 30, установленного в дне приемной воронки 20. Затем вода собирается для дальнейшего применения в приборе для обработки воды.

Вода, вытекающая из других выпускных отверстий 14, расположенных в основании 8 картриджа 1, сначала собирается в нижней части 22 приемной воронки 20, а оттуда течет по кольцевому зазору между проходящим во внутренний объем выступом 32 воронки 20 и полостью 10, выполненной в основании 8 картриджа 1. Это позволяет ей сначала пройти через отверстие в верхней части выступа 32, а затем через расположенный в дне воронки 20 выпускной узел 28 пройти мимо клапана, чтобы для дальнейшего применения также собраться в приборе для обработки воды.

Картридж 1′, показанный на фиг.4, можно установить в приемной воронке 20 таким же образом, как это было описано выше.

Для специалистов в соответствующей области будет понятно, что в описанные варианты осуществления может быть внесено множество изменений и модификаций, не выходящих за границы различных аспектов изобретения, раскрытого в данном описании. В частности, дополнительные выпускные отверстия в любом количестве можно выполнить ниже уплотнительного обода в корпусе картриджа, например в его боковых стенках.