МЕХАНИЗМ ИНДИКАЦИИ СРОКА СЛУЖБЫ МОДУЛЯ УСТРОЙСТВА ДЛЯ ОЧИСТКИ ЖИДКОСТИ (ВАРИАНТЫ) И СПОСОБ ЕГО ИСПОЛЬЗОВАНИЯ Российский патент 2001 года по МПК B01D35/143 B01D17/12 

Группа изобретений касается механизма индикации и способа индикации для определения конца срока службы модуля и используется в бытовых условиях в устройствах для очистки жидкости.

Изобретения могут найти применение преимущественно для определения конца срока службы модуля фильтра типа кувшин при очистке питьевой воды.

В уровне техники известны механизмы индикации, используемые для определения конца срока службы модуля устройства для очистки питьевой воды и времени замены его пользователем, основанные на различных подходах обеспечения индикации, и способы индикации, осуществляемые за счет этих механизмов.

В устройствах для очистки воды типа кувшин известны механизмы индикации, расположенные в крышке кувшина, например по заявке ЕР N 0955268, опубликованной 11.10.1999 г., МКИ: C 02 F 1/00. Индикаторный прибор, стационарно закрепленный в отверстии в центре верхней части крышки кувшина, состоит из видимого сверху снаружи индикаторного поля с электронной схемой и средства для открытия крышки в форме пазов на грифе, расположенного в верхней краевой части крышки или в задней части ручки крышки или у воронки водосборного кувшина. Индикаторный прибор состоит из корпуса, снабженного фланцем в виде рамки, который окружает индикаторное поле, рядом с которым расположена кнопка. При употреблении сначала нажимают кнопку, затем в индикаторном поле возникает видимое показание. Поверхность внутренней стороны рамки поделена на 4 части (4 недели) и каждая часть индикаторного поля изображает четверть общего времени, которое может протекать до тех пор, пока запас очистительного средства фильтрующего элемента себя не исчерпает. Описанный индикаторный прибор относится к индикатору времени и фиксирует четырехнедельный срок службы модуля фильтра- кувшина.

В патентах США N 4.918.426 (опубл. 17.04.1990 г., МКИ: G 08 B 21/00) и N 5.089.144 (опубл. 18.02.1992 г., МКИ: В 01 D 35/143) используют датчики давления, включающие интегрированные выводы, для вычисления суммарного объема воды. После достижения определенного объема, клапан приводится в действие, чтобы остановить поток.

Устройства, расположенные непосредственно на модуле фильтра, описаны в патентах США N 4.895.648, N 5.536.394, N 5.882.507, N 5.873.995. По патенту США N 5.882.507 (опубл. 16.03.1999 г., МКИ: B 01 D 17/12) механизм индикации, вставленный в фильтр-патрон (модуль), состоит из поплавка и механизма для автоматического подсчета количества циклов. Однако индикаторы такого типа хотя и решают проблему определения конца срока службы модуля фильтра, имеют один из основных недостатков - чаще всего они представляют комплексное решение и относятся к дорогостоящей продукции.

Известный механизм индикации конца срока службы модуля фильтра типа кувшин, описанный в патенте США N 5.873.995 (опубл. 23.02.1999 г., МКИ: В 01 D 17/12), содержит корпус, имеющий камеру со средствами крепления корпуса на модуль фильтра. Камера монтируется для входа воды в модуль и выхода из него так, чтобы поддерживалось в ней давление. Она содержит чувствительный элемент в виде мембраны. Кроме вышеописанного в корпусе расположен элемент индикации и механизм поворота элемента индикации. При заполнении кувшина водой мембрана поднимается, реагируя на столб воды. При этом происходит освобождение шестерни и поворот механизма на заданный угол, что ведет за собой к повороту элемента индикации. Данная конструкция механизма индикации конца срока службы модуля фильтра легко снимается, может быть заменена, а также легко адаптируется к различным модулям фильтров. Механизм индикации работает эффективно с выдачей достоверных данных при полном заполнении объема емкости очищаемой жидкости водой. В случае заполнения емкости очищаемой жидкости до порогового уровня, определяемого положением чувствительного элемента и уровнем воды, необходимым для срабатывания регистрирующего механизма, механизм индикации не регистрирует циклы, а в случае заполнения емкости очищаемой жидкости выше порогового уровня данные воспринимаются как полное заполнение, т.е. как один цикл, что в итоге приводит к неточности в определении количества циклов и конца срока службы модуля.

Общей задачей группы изобретений и требуемым техническим результатом, достигаемым при использовании изобретений, является создание механизма и способа индикации конца срока службы модуля устройства для очистки жидкости, значительно упрощая их и обеспечивая надежность и точность механизма и способа.

Поставленные задачи и требуемый технический результат при использовании механизма индикации по 1 варианту достигаются тем, что он содержит корпус со средствами крепления, размещенные в нем исходную емкость со средством индикации в виде сыпучей среды и приемную емкость, соединенные расположенной между ними камерой, состоящей не менее чем из двух каналов, причем камера выполнена так, что угол, образованный касательными к внешней и внутренней поверхностям каналов, меньше удвоенного угла, образуемого поверхностью склона средства индикации с плоскостью горизонта, а корпус, исходная и приемная емкости выполнены из прозрачного материала.

В механизме индикации камера может содержать два боковых канала и расположенный между ними центральный канал, выполненные симметрично относительно оси, перпендикулярной плоскости расположения каналов и проходящей через центр камеры.

При использовании механизма индикации конца срока службы устройства для очистки жидкости по 2 варианту, достигаются тем, что он содержит корпус со средствами крепления, размещенные в нем исходную емкость со средством индикации в виде сыпучей среды и приемную емкость, соединенные расположенной между ними камерой, состоящей не менее чем из двух каналов, причем камера выполнена так, что угол, образованный касательными к внешней и внутренней поверхностям каналов, меньше удвоенного угла, образуемого поверхностью склона средства индикации с плоскостью горизонта, и канал, соединяющий боковые поверхности исходной и приемной емкостей; корпус, исходная и приемные емкости выполнены, как в первом варианте, из прозрачного материала.

А при использовании способа индикации достигаются тем, что при одновременном с устройством для очистки жидкости наклоне для слива очищенной жидкости механизма индикации, обеспечивающем при этом в начале каждого цикла прохождение средства индикации из исходной емкости в камеру и далее, в ходе цикла, по каналам камеры сформированной дозы в приемную емкость, при этом позволяющим визуально определять израсходованную часть ресурса модуля после каждого из циклов путем оценки прошедшего количества средства индикации, пропорционального количеству очищенной жидкости.

Отличительной особенностью механизма индикации является выполнение камеры не менее чем из двух каналов, определенно расположенных относительно друг друга, не допускающих прямого прохождения средства индикации, при различных угловых положениях устройства для очистки жидкости, а отличительной особенностью способа индикации - прохождение формирующейся дозы средства индикации по каналам камеры, при этом визуально определяя израсходованную часть ресурса модуля после каждого из циклов путем оценки прошедшего количества средства индикации, пропорционального количеству очищенной жидкости.

Известные в уровне техники механизмы индикации для определения конца срока службы модуля фильтра типа кувшин, расположенные на модуле и основанные на подсчете количества циклов, находятся в жидкостной связи с устройством для очистки воды. Поэтому в процессе эксплуатации они могут выходить из строя. В основном указанные конструкции содержат корпус, средства крепления механизма индикации, чувствительный элемент, средство или элемент индикации и механизм поворота средства индикации. Заявляемый механизм индикации в отличие от вышеупомянутых не содержит чувствительного элемента и механизма поворота средства индикации. То есть является достаточно надежным и простым устройством.

Раскрытие изобретений поясняется ниже перечисленными чертежами.

Перечень фигур чертежей:
на фиг. 1 изображен общий вид механизма индикации конца срока службы модуля устройства для очистки жидкости, с камерой, состоящей из двух каналов;
на фиг. 2 изображен общий вид механизма индикации конца срока службы модуля устройства для очистки жидкости с камерой, состоящей из трех каналов;
на фиг. 3 изображен общий вид варианта механизма индикации конца срока службы модуля устройства для очистки жидкости с камерой, состоящей из двух каналов и дополнительного канала, соединяющего боковые поверхности исходной и приемной емкостей;
на фиг. 4 изображена схема распределения уровней средства индикации в механизме индикации конца срока службы модуля устройства для очистки жидкости;
на фиг. 5 изображена последовательность положения каналов камеры и прохождения средства индикации по ним.

Согласно изобретению механизм индикации конца срока службы модуля устройства для очистки жидкости состоит из корпуса 1, содержащего исходную 2 и приемную 4 емкости, соединенные расположенной между ними камерой 3, состоящей не менее чем из двух каналов 5, 6, средство индикации в виде сыпучей среды 7, размещенное в исходной емкости 2, и средства крепления 8, расположенного на корпусе. Камера 3 выполнена так, что угол β, образованный касательными к внешней и внутренней поверхностям каналов 5, 6, меньше удвоенного угла α, образуемого поверхностью склона средства индикации 7 с плоскостью горизонта (фиг. 1). Камера 3, расположенная между исходной 2 и приемной 3 емкостями и соединяющая их, может быть выполнена из трех каналов (двух боковых и центрального) 5, 6, 9. Для того, чтобы по исчерпании ресурса привести устройство в исходное положение путем переворота, каналы, расположенные в камере, выполнены симметрично относительно оси, перпендикулярной плоскости расположения каналов и проходящей через центр камеры (фиг. 2).

По второму варианту механизм индикации конца срока службы модуля устройства для очистки жидкости состоит из корпуса 1, содержащего исходную 2 и приемную 4 емкости, соединенные расположенной между ними камерой 3, состоящей не менее чем из двух каналов 5, 6, средство индикации в виде сыпучей среды 7, размещенное в исходной емкости 2, и средства крепления 8, расположенного на корпусе. Камера 3 выполнена так, что угол β, образованный касательными к внешней и внутренней поверхностям каналов 5, 6, меньше удвоенного угла α, образуемого поверхностью склона средства индикации 7 с плоскостью горизонта. Механизм индикации содержит канал 10, соединяющий боковые поверхности исходной 2 и приемной 4 емкостей (фиг. 3).

Выполнение камеры механизма индикации из трех каналов или из двух каналов с дополнительным, соединяющим боковые поверхности исходной и приемной емкостей, обеспечивает ускоренную переустановку механизма индикации и многократное использование его.

По первому и второму вариантам корпус 1, исходная 2 и приемная 4 емкости выполнены из прозрачного материала.

В заявляемом механизме индикации используют средство индикации 7 в виде сыпучей среды с постоянной влажностью, например - сухой кварцевый песок, металлические опилки, соль.

Заявляемый механизм индикации конца срока службы модуля устройства для очистки жидкости может быть установлен, например, в держателе (ручке) устройства или на крышке указанного устройства.

Корпус, исходная и приемная емкости выполнены из прозрачного материала, позволяющего визуально определять оставшийся ресурс модуля и конец срока службы, например полистирола, стекла. Камера, так же как корпус, исходная и приемная емкости, может быть выполнена из того же материала или металла, например: стали 45, алюминия Д16 или латуни ЛС59.

Принцип работы механизма индикации основан на следующем:
значение ресурса модуля устройства для очистки жидкости задано в форме допустимого объема пропускаемой воды (V_в), л;
единичную дозу фильтруемой воды определяют емкостью воронки устройства (v_в), л.

Таким образом количество циклов устройства для очистки жидкости (N), соответствующее полному ресурсу модуля, определяют соотношением N=k_в•V_в/v_в, где k_в - коэффициент, учитывающий возможность неоднократных циклов в процессе слива одной порции v_в, k ≥ 1 определяется статистическими исследованиями.

Единичный объем средства индикации V_п определяют по формуле v_п=s•h•k_п, где s - площадь, ограниченная касательными к внешним и внутренним стенкам канала и внешней стенкой канала; h - ширина канала, k_п - коэффициент, учитывающий форму поперечного сечения канала и отклонения от прямолинейности свободной поверхности сыпучей среды, определяется статистическими исследованиями.

Следовательно, объем средства индикации V_п = v_п•N.

Очевидно, что при постоянном сечении исходной и приемной емкостей по высоте, распределение наблюдаемых уровней во всем диапазоне 0 ≅ N_Σ ≅ N будет соответствовать изображенному на фиг. 4, что позволит визуально оценивать соотношение частей выработанного и оставшегося ресурса модуля.

Определение конца срока службы модуля проводят на примере фильтра типа кувшин. Механизм индикации устанавливают, например в держатель (ручку) кувшина.

Механизм индикации конца срока службы модуля устройства для очистки жидкости функционирует, а способ реализуется следующим образом:
Поступающую в кувшин на очистку воду фильтруют через модуль. При изливе отфильтрованной воды из кувшина, одновременно с наклоном кувшина наклоняется механизм индикации, расположенный в ручке кувшина, при этом происходит цикличное перемещение средства индикации в виде кварцевого песка из исходной емкости в камеру и затем в приемную емкость, что подробно показано на фиг. 5 и описано ниже:
а) в исходном положении кувшин стоит на горизонтальной поверхности. Касательная к стенкам канала 6 наклонена к горизонту на угол < α. Касательная к стенкам канала 5 - на угол > α. В таком положении средство индикации (кварцевый песок) заполняет часть канала 6;
б) кувшин наклонен до положения, при котором касательная к стенкам канала 5 наклонена к горизонту под углом, равным α, а канала 6 - < α. Таким образом сформировано условие прекращения сквозного пересыпания средства индикации по каналу 5;
в) касательная к стенкам канала 6 наклонена к горизонту под углом = α. Средство индикации (кварцевый песок) заполняет всю длину канала 6. Т.е. наступает начало стадии пересыпания средства индикации (кварцевого песка) в приемную емкость;
г) касательная к стенкам канала 6 наклонена к горизонту под углом > α. На этой стадии происходит частичное пересыпание средства индикации (кварцевого песка) из канала 6 в приемную емкость и из канала 5 через канал 6 туда же. Средство индикации в канале 5 расположено по линии, близкой к касательной к внешней и внутренней поверхностям канала. Часть средства индикации (кварцевого песка) осталась в канале 6;
д) при последующем наклоне кувшина угол между нижней поверхностью канала 6 и горизонтом стал > α, при этом полностью произошло пересыпание средства индикации (кварцевого песка) из канала 6 в приемную камеру;
е) движение кувшина в обратном направлении не вызывает перемещения средства индикации (кварцевого песка) до достижения позиции б), а при возврате его в позицию а) средство индикации (кварцевый песок) заполнит часть канала 6.

На основании вышеописанного можно сделать вывод, что созданный механизм определения конца срока службы модуля устройства для очистки жидкости и способ индикации просты, надежны, точны и экономичны. Механизм индикации может многократно использоваться, легко заменяться и легко адаптироваться к различным устройствам для очистки воды, где есть необходимость определения конца срока службы модуля, и к устройствам для использования в других областях. В нем могут быть сделаны изменения, касающиеся формы, размера, материала в пределах заявляемой формулы изобретения, что дает возможность его широкого использования.

Изобретение предназначено для определения конца срока службы модуля устройства для очистки питьевой воды в быту. Механизм индикации по первому варианту содержит корпус со средствами крепления, размещенные в нем исходную емкость со средством индикации в виде сыпучей среды и приемную емкость, соединенные расположенной между ними камерой, состоящей не менее чем из двух каналов, причем камера выполнена так, что угол, образованный касательными к внешней и внутренней поверхностям каналов, меньше удвоенного угла, образуемого поверхностью склона средства индикации с плоскостью горизонта, а корпус, исходная и приемная емкости выполнены из прозрачного материала. По второму варианту боковые поверхности исходной и приемной емкостей выполнены сообщенными между собой. При сливе очищенной жидкости одновременно наклоняют модуль и механизм индикации, обеспечивая тем самым цикличное перемещение дозы средства индикации из исходной емкости в приемную емкость через каналы соединяющей их камеры, и визуально определяют израсходованную часть ресурса модуля, которая пропорциональна объему очищенной воды. Изобретение обеспечивает простой и надежный способ и механизм индикации срока службы модуля для очистки воды в быту. 3 с. и 1 з.п.ф-лы, 5 ил.

1. Механизм индикации конца срока службы модуля устройства для очистки жидкости, содержащий корпус со средствами крепления, размещенные в нем исходную емкость со средством индикации в виде сыпучей среды и приемную емкость, соединенные расположенной между ними камерой, состоящей не менее чем из двух каналов, причем камера выполнена так, что угол, образованный касательными к внешней и внутренней поверхностям каналов, меньше удвоенного угла, образуемого поверхностью склона средства индикации с плоскостью горизонта, а корпус, исходная и приемная емкости выполнены из прозрачного материала. 2. Механизм индикации по п.1, в котором камера состоит из двух боковых и расположенного между ними центрального каналов, выполненных симметрично относительно оси, перпендикулярной плоскости расположения каналов и проходящей через центр камеры. 3. Механизм индикации конца срока службы модуля устройства для очистки жидкости, содержащий корпус со средствами крепления, размещенные в нем исходную емкость со средством индикации в виде сыпучей среды и приемную емкость, соединенные расположенной между ними камерой, состоящей не менее чем из двух каналов, причем камера выполнена так, что угол, образованный касательными к внешней и внутренней поверхностям каналов, меньше удвоенного угла, образуемого поверхностью склона средства индикации с плоскостью горизонта, при этом боковые поверхности исходной и приемной емкостей сообщены между собой, а корпус и емкости выполнены из прозрачного материала. 4. Способ индикации конца срока службы модуля устройства для очистки жидкости, включающий одновременный и одинаковый наклон при сливе очищенной жидкости модуля устройства и механизма индикации по пп.1 - 3, обеспечивающий цикличное перемещение дозы средства индикации из исходной емкости в приемную емкость через каналы соединяющей их камеры, и визуальное определение израсходованной части ресурса модуля устройства после каждого наклона путем оценки прошедшего количества средства индикации, пропорционального объему очищенной жидкости.