УСТРОЙСТВО ДЛЯ ОБРАБОТКИ ВОДЫ С ПАТРОНОМ, ОБЕСПЕЧИВАЮЩИМ ПОДСЧЕТ КОЛИЧЕСТВА НАПОЛНЕНИЙ Российский патент 2002 года по МПК C02F1/18 B01D35/143 

Настоящее изобретение относится к устройствам для обработки воды, например, поступающей самотеком, и к фильтровальным патронам, которые используются в таких устройствах. В частности, данное изобретение касается фильтровального патрона, подсчитывающего количество наполнений, и узла патрона, удаляющего частицы обрабатывающего материала из очищенной воды.

Предшествующий уровень техники
Бытовые устройства для обработки воды известны. Такие устройства могут включаться в линию водоснабжения (например, под кухонной раковиной), подключаться к концу линии водоснабжения (например, устанавливаться над стойкой или на кране) или могут быть автономными, подвергающими обработке определенные порции воды. Примером автономных устройств могут служить кувшины/графины и емкости больших размеров, куда обрабатываемая вода наливается, например, из крана. Системы обработки воды порциями могут также быть встроены в другие устройства, такие как кофеварка. Автономные системы обычно имеют верхнюю и нижнюю камеры, разделенные фильтровальным патроном. Под действием силы тяжести вода проходит через патрон из верхней камеры в нижнюю, подвергаясь, таким образом, очистке.

Механические фильтры очищают воду, задерживая находящиеся в ней частицы. В результате накопления частиц в фильтре расход воды через него уменьшается, что свидетельствует об окончании срока службы фильтра. В средствах химической очистки (например, угольных и ионообменных) для обработки воды используют процессы адсорбции и ионного обмена. Эти процессы не уменьшают расход воды через фильтр и не обеспечивают какой-либо другой индикации окончания срока службы.

Для средств обработки воды, которые по своей природе не дают индикации окончания срока службы, предусматривались различные меры для обеспечения такой индикации. Известен, например, метод "суммирования" объемов очищенной воды механическим или электронным способом. Для механического суммирования обычно используется турбина и механический редуктор. Электронное суммирование осуществляется с помощью датчика давления и микропроцессора, вычисляющего объем воды путем интегрирования данных от датчика. Такие системы являются относительно дорогостоящими и не очень пригодны для устройств обработки воды порциями.

Известны системы обработки воды порциями, в которых подсчитывают, сколько раз наполнялось устройство, и приблизительно определяют объем очищенной воды. Так, в патенте Японии 03284394, 16.12.1991, описан механизм, реагирующий на окончание срока службы фильтровального патрона, для устройства для обработки воды, содержащий плавучий элемент, имеющий, по меньшей мере, часть, которая поднимается вверх благодаря плавучести при наполнении устройства для обработки воды и опускается вниз после того, как вода обработана. Недостаток этого механизма состоит в том, что он обеспечивает только индикацию окончания срока службы и не дает непрерывной визуальной индикации оставшегося полезного срока службы.

В этом же патенте Японии описан механизм, реагирующий на окончание срока службы фильтровального патрона, для устройства для обработки подаваемой самотеком воды, содержащий средства подсчета количества наполнений устройства для обработки воды, включающие элемент, перемещаемый водой. Недостаток этого механизма также состоит в том, что он обеспечивает только индикацию окончания срока службы и не дает непрерывной визуальной индикации оставшегося полезного срока службы.

Задачей настоящего изобретения является создание механизма, предназначенного для устройства для обработки воды и реагирующего на окончание срока службы фильтровального патрона этого устройства с обеспечением непрерывной визуальной индикации оставшегося полезного срока службы этого патрона.

При использовании веществ, состоящих из относительно свободных частиц (гранулированный активированный уголь или смолы, обычно используемые в системах обработки воды порциями), эти частицы стремятся выйти за пределы фильтровального патрона вместе с обработанной водой. Несмотря на то, что попадание этих частиц внутрь организма не имеет существенного значения для здоровья, потребителям неприятно видеть осадок в очищенной воде. Система, работающая на самотеке воды и имеющая такой недостаток, описана в патенте США 4969996. Следовательно, необходим фильтровальный патрон новой конструкции, который бы уменьшал количество частиц фильтрующего материала в очищенной воде.

Сущность изобретения
Решение поставленной задачи обеспечено путем создания механизма, реагирующего на окончание срока службы фильтровального патрона, для устройства для обработки воды, содержащего плавучий элемент, имеющий по меньшей мере часть, которая поднимается вверх благодаря плавучести при наполнении устройства для обработки воды и опускается вниз после того, как вода обработана, при этом указанные подъем и опускание представляют собой перемещение вперед и назад из одного отдельного фиксированного положения в другое, а указанный механизм содержит устройство спуска, механически взаимодействующее с плавучим элементом, для подсчета количества наполнений устройства для обработки воды, и включающее индикаторный элемент, который поворачивается каждый раз, когда указанная часть плавучего элемента поднимается и опускается.

Наличие в предлагаемом механизме устройства спуска, механически взаимодействующего с плавучим элементом и включающего индикаторный элемент, поворачивающийся каждый раз, когда указанная часть плавучего элемента поднимается и опускается соответственно при наполнении и опорожнении устройства для обработки воды, обеспечивает непрерывную визуальную индикацию оставшегося полезного срока службы фильтровального патрона этого устройства.

Плавучий элемент предлагаемого механизма может быть выполнен и расположен так, что он задерживает воздух, находящийся под ним в камере, тем самым создавая обусловленную плавучестью силу, заставляющую указанную часть плавучего элемента подниматься вверх, при этом весь плавучий элемент может подниматься вверх при наполнении устройства для обработки воды.

В указанном устройстве спуска плавучий элемент может поворачиваться вокруг центральной оси и непосредственно перемещать индикаторный элемент каждый раз, когда плавучий элемент поднимается и опускается.

Индикаторный элемент может представлять собой шестерню, которая по мере того, как плавучий элемент поднимается и опускается, продвигается по существу по круговой траектории и может иметь видимую часть для обеспечения непрерывной визуальной индикации оставшегося полезного срока службы фильтровального патрона.

Решение поставленной задачи обеспечено также путем создания механизма, реагирующего на окончание срока службы фильтровального патрона, для устройства для обработки подаваемой самотеком воды, содержащего средства подсчета количества наполнений устройства для обработки воды, включающие элемент, перемещаемый водой, при этом указанный механизм содержит средства, механически взаимодействующие с указанными средствами подсчета, для обеспечения непрерывной визуальной индикации оставшегося полезного срока службы фильтровального патрона.

Наличие в предлагаемом механизме средств, механически взаимодействующих с указанными средствами подсчета, обеспечивает непрерывную визуальную индикацию оставшегося полезного срока службы фильтровального патрона этого устройства.

Указанный элемент, перемещаемый водой, может иметь, по меньшей мере, часть, которая благодаря плавучести поднимается и опускается в результате наполнения и опорожнения устройства для обработки воды.

Предлагаемый механизм дополнительно может содержать продвигающийся элемент, который продвигается каждый раз, когда указанная часть элемента поднимается и опускается, причем средства непрерывной визуальной индикации содержат индикаторный элемент, который перемещается каждый раз, когда продвигается продвигающийся элемент.

Указанный элемент, перемещаемый водой, может представлять собой указанный продвигающийся элемент, а средства подсчета могут содержать устройство спуска.

Средства непрерывной визуальной индикации могут содержать индикаторный элемент, который соединен со средствами подсчета и который выполнен и расположен так, что он поворачивается вокруг центральной оси и тем самым, взаимодействуя с соответствующими отметками, указывает пользователю количество наполнений, оставшееся до истечения срока службы фильтровального патрона.

Хотя в качестве устройства для обработки воды ниже описывается графин, следует понимать, что изобретение может использоваться во многих других устройствах для обработки воды, подаваемой самотеком (например, в емкостях больших размеров с краном для слива или в кофеварках).

Согласно другим аспектам данного изобретения предусмотрен узел фильтровального патрона, который позволяет уменьшить количество частиц обрабатывающего материала в обработанной воде. Хотя в описании рассматривается система с самотеком воды, изобретение применимо и в системах, где вода подается принудительно через обрабатывающий материал.

Согласно еще одному аспекту изобретения предусмотрен узел фильтровального патрона для устройства для обработки воды. Узел включает в себя фильтровальный патрон, содержащий обрабатывающий воду материал и имеющий верхнее впускное и нижнее выпускное отверстия. Под нижним выпускным отверстием расположен поддон, который прикреплен к фильтровальному патрону разъемно и может быть отделен от устройства для обработки воды. Поддон выполнен и расположен таким образом, что обработанная вода, выходя из выпускного отверстия, течет к впускному отверстию и затем уходит из поддона. Поддон удерживает частицы обрабатывающего воду материала, поступающие из выпускного отверстия, и, таким образом, в значительной степени освобождает очищенную воду от этих частиц.

Краткое описание чертежей
Предпочтительный вариант осуществления настоящего изобретения описан ниже со ссылками на приложенные чертежи, в которых одинаковые элементы имеют одинаковые цифровые позиции. На чертежах
фиг. 1 изображает предлагаемое устройство для обработки воды в разобранном виде,
фиг. 2 - фильтровальный патрон с механизмом, реагирующим на окончание срока службы, согласно изобретению, вид в разрезе,
фиг.3 схематично изображает траекторию спуска согласно изобретению,
фиг. 4 изображает механизм, реагирующий на окончание срока службы фильтровального патрона, показанный на фиг.2, вид сверху, разрез по линии 4-4 на фиг.2, и
фиг. 5 - узел фильтровального патрона согласно изобретению, вид в разрезе.

Предпочтительный вариант осуществления изобретения
Описанный ниже фильтровальный патрон 10 может использоваться в различных устройствах для обработки воды, поступающей самотеком. В качестве примера показан фильтровальный патрон 10, встроенный в графин 100. Согласно фиг.2 патрон включает в себя механизм 20, осуществляющий подсчет числа наполнений устройства для обработки воды. Хотя на фиг.2 показано, что механизм 20 подсчета количества наполнений 20 встроен в фильтровальный патрон 10, он также может использоваться отдельно от фильтровального патрона и, следовательно, использоваться многократно.

Механизм подсчета количества наполнений включает поплавок 25, который продвигается по траектории спуска при каждом наполнении устройства для обработки воды. Поплавок 25 имеет множество отходящих вниз кольцевых стенок 26, образующих каналы 27 под поплавком 25. В каналах 27 задерживается воздух, который заставляет поплавок всплывать при его погружении в воду.

"Спуск" представляет собой механизм, с помощью которого элемент в результате периодических перемещений из одного отдельного фиксированного положения в другое продвигается по некоторой траектории (обычно круговой). Пример траектории спуска можно найти в маятниковых часах. Изобретение позволяет использовать траектории спуска, отличающиеся от описанной здесь. Например, траектория спуска может быть линейной, а не круговой. Так же, как в случае с часовым маятником, элемент, двигающийся между двумя положениями, может и не быть тем же самым элементом, который продвигается по траектории спуска. Форма траектории спуска также может отличаться от пилообразной формы, описанной ниже.

Предпочтительная траектория 30 спуска включает в себя верхнюю 33 и нижнюю 37 траектории, образованные соответственно в верхнем спуске 32 и нижнем спуске 36. Как показано на фиг.2 и 3, верхняя 33 и нижняя 37 траектории имеют пилообразную форму и смещены друг относительно друга.

Поплавок 25 движется по траектории спуска следующим образом (см. фиг.2 и 3). По мере подъема поплавка 25 вдоль центральной стойки 28 штифт 29 (поплавок в предпочтительном варианте имеет много подобных штифтов) поднимается от первого зубца 38 нижней траектории 37 (положение А) к первому зубцу 34 верхней траектории 33 (положение В). Затем при дальнейшем движении поплавка вверх штифт переходит вдоль первого зубца 34 из положения B в положение С. При движении поплавка вниз штифт опускается на второй зубец 39 нижней траектории 37 (положение D) и затем в положение Е. Таким образом, каждый раз при перемещении поплавка 25 вверх-вниз он продвигается на один зубец вдоль траектории 30 спуска.

Механизм 20 подсчета количества наполнений обеспечивает непрерывную визуальную индикацию продолжительности оставшегося полезного срока службы фильтровального патрона 10 следующим образом. Как видно на фиг.2 и 4, зубчатое колесо 24 на поплавке 25 входит в зацепление с планетарной шестерней 22, которая совершает круговое движение вдоль зубцов 31 верхнего спуска 32 при повороте поплавка 25. Планетарная шестерня 22 включает шток 23, видимый через одно или несколько окон 41 в крышке 40. Планетарная шестерня 22 перемещается по часовой стрелке (см. стрелку на фиг.4) до тех пор, пока не достигнет стопора 35 на верхнем спуске 32. На крышке 40 предусматриваются соответствующие отметки, которые дают знать пользователю, например, о том, что осталась половина срока службы патрона, и о том, что его срок службы истек.

Согласно изобретению можно использовать различные механизмы непрерывной визуальной индикации, отличающиеся от описанного. Например, в механизме может применяться элемент, перемещаемый водой и не являющийся поплавком, например лопастное колесо. Индикаторный элемент может быть связан с элементом, перемещаемым водой, различным образом. Механизм, к тому же, может не иметь траектории спуска.

Вода проходит через фильтровальный патрон 10 следующим образом. Вода поступает через окна 41, 43 в крышке 40 и нижнем спуске 36 соответственно и через круглые впускные отверстия 42 в верхнем спуске 32 и наполняет поплавковую камеру 21. Для того, чтобы исключить прилипание поплавка 25 к верхнему спуску 32 за счет сил поверхностного натяжения и гарантировать перемещение поплавка 25 вниз при падении уровня воды, на верхнем спуске 32 предусмотрены выступающие вниз ребра 45. Из поплавковой камеры 21 через прорези 46 в нижней части нижнего спуска вода поступает на фильтрующий материал 12. Кроме того, непосредственно в фильтрующий материал 12 вода проходит через прорези 44. Прорези 44 выполнены в нижней части нижнего спуска 36 таким образом, что практически вся вода из верхней камеры устройства для обработки поступает в фильтровальный патрон 10. Обработанная вода выходит из фильтровального патрона 10 через прорези 15 в нижней части корпуса 14.

Ниже со ссылками на фиг.1 и 5 описан узел 50 фильтровального патрона. Хотя узел изображен встроенным в графин 100, следует понимать, что данный узел может быть использован во многих других устройствах для обработки воды.

На фиг.1 узел 50 фильтровального патрона находится в графине 100. Графин 100 имеет воронку 105, образующую верхнюю камеру для загрязненной воды, и кувшин 102, образующий нижнюю камеру для очищенной воды. Кувшин 102 имеет ручку 103 и носик 104. Когда графин 100 находится в собранном состоянии, воронка 105 вставляется в кувшин 102 и сверху закрывается крышкой 101.

Узел 50 фильтровального патрона в предпочтительном варианте выполнения показан на фиг. 5. Узел 50 включает в себя фильтровальный патрон 10 и чашу 55. Чаша 55 крепится к патрону 10 разъемно с помощью трех обращенных внутрь внутренних выступов 56, расположенных с интервалом 120^o по окружности, которые входят в соответствующие защелки 16 патрона 10. По периметру верхнего конца корпуса 14 патрон 10 уплотнен относительно отходящей вниз поверхности 106 уплотнения воронки 105 с помощью соответствующей эластичной прокладки 17. Канал 54 чаши 55 входит в выемку 13 в корпусе 14 фильтра. В свою очередь, в канал 54 чаши 55 входит клиновой выступ 107, предназначенный для выравнивания чаши 55 и патрона 10 относительно воронки 105.

Чаша 55 выполнена и расположена так, чтобы предотвратить попадание частиц обрабатывающего материала 12 в нижнюю камеру (здесь - кувшин 102) устройства для обработки воды, что особенно важно для устройств с подачей воды самотеком, в которых используются вещества, состоящие из свободных частиц (гранулированный активированный уголь или ионообменные смолы). Загрязненная вода, поступая через верхнее впускное отверстие 18, выталкивает частицы обрабатывающего вещества через нижнее выпускное отверстие 19 на дно 59 чаши 55. Частицы удерживаются на дне 59 чаши 55, когда обработанная вода идет наверх. Обработанная вода выходит из чаши 50 через зазор 51 между внутренней 52 и внешней 53 стенками, служащий дефлектором, направляющим обработанную воду вниз. Выемка 58 помогает вытеканию воды, уменьшая поверхностное натяжение воды на нижней стороне дна 59 чаши 50. В данном случае, когда устройством для обработки воды является кувшин 102, зазор 51 предпочтительно расположен на той же стороне, что и ручка 103, чтобы предотвратить выход частиц из чаши при выливании воды из кувшина.

Таким образом, чаша 55 играет роль поддона, который препятствует попаданию частиц фильтрующего материала в кувшин 102. Когда приходит время заменить фильтровальный патрон 10, чашу 55 можно снять, промыть и присоединить к другому фильтровальному патрону. Чаша 55, предназначенная для эффективного уменьшения количества обрабатывающего материала в очищенной воде, может иметь другую конструкцию, использующую принцип, положенный в основу изобретения.

Следует понимать, что данное изобретение не ограничено предпочтительным вариантом его осуществления, описанным выше в качестве примера. Изменения могут быть сделаны в частностях (форме, размерах, расположении элементов конструкции, материалах деталей), без отхода от принципов, лежащих в основе изобретения, которые выражены в более общих терминах в формуле изобретения.

Изобретение предназначено для обработки воды. Механизм, реагирующий на окончание срока службы фильтровального патрона, для устройства для обработки воды содержит плавучий элемент, имеющий, по меньшей мере, часть, которая поднимается вверх благодаря плавучести при наполнении устройства для обработки воды и опускается вниз после того, как вода обработана, при этом указанные подъем и опускание представляют собой перемещение вперед и назад из одного отдельного фиксированного положения в другое, а указанный механизм содержит устройство спуска, механически взаимодействующее с плавучим элементом, для подсчета количества наполнений устройства для обработки воды, и включающее индикаторный элемент, который поворачивается каждый раз, когда указанная часть плавучего элемента поднимается и опускается. Механизм обеспечивает непрерывную визуальную индикацию оставшегося полезного срока службы патрона. 2 с. и 10 з.п. ф-лы, 5 ил.

1. Механизм 20, реагирующий на окончание срока службы фильтровального патрона, для устройства 100, для обработки воды, содержащий плавучий элемент 25, имеющий, по меньшей мере, часть, которая поднимается вверх благодаря плавучести при наполнении устройства для обработки воды и опускается вниз после того, как вода обработана, отличающийся тем, что указанные подъем и опускание представляют собой перемещение вперед и назад из одного отдельного фиксированного положения А, С в другое С, Е, при этом указанный механизм содержит устройство 22, 23, 28, 31, 32, 35, 36 спуска, механически взаимодействующее с плавучим элементом, для подсчета количества наполнений устройства для обработки воды, и включающее индикаторный элемент 22, который поворачивается каждый раз, когда указанная часть плавучего элемента поднимается и опускается. 2. Механизм, реагирующий на окончание срока службы фильтровального патрона, по п. 1, отличающийся тем, что плавучий элемент выполнен и расположен так, что он задерживает воздух, находящийся под ним в камере, тем самым создавая обусловленную плавучестью силу, заставляющую указанную часть плавучего элемента подниматься вверх. 3. Механизм, реагирующий на окончание срока службы фильтровального патрона, по п. 1, отличающийся тем, что весь плавучий элемент поднимается вверх при наполнении устройства для обработки воды. 4. Механизм, реагирующий на окончание срока службы фильтровального патрона, по п. 1, отличающийся тем, что в указанном устройстве спуска плавучий элемент поворачивается вокруг центральной оси и непосредственно перемещает индикаторный элемент каждый раз, когда плавучий элемент поднимается и опускается. 5. Механизм, реагирующий на окончание срока службы фильтровального патрона, по п. 1, отличающийся тем, что индикаторный элемент представляет собой шестерню 22, которая по мере того, как плавучий элемент поднимается и опускается, продвигается по существу по круговой траектории. 6. Механизм, реагирующий на окончание срока службы фильтровального патрона, по п. 1, отличающийся тем, что индикаторный элемент имеет видимую часть для обеспечения непрерывной визуальной индикации оставшегося полезного срока службы фильтровального патрона. 7. Механизм 20, реагирующий на окончание срока службы фильтровального патрона, для устройства 100 для обработки подаваемой самотеком воды, содержащий средства 25, 28 подсчета количества наполнений устройства для обработки воды, включающие элемент, перемещаемый водой, отличающийся тем, что он содержит средства 22, механически взаимодействующие с указанными средствами подсчета, для обеспечения непрерывной визуальной индикации оставшегося полезного срока службы фильтровального патрона. 8. Механизм, реагирующий на окончание срока службы фильтровального патрона, по п. 7, отличающийся тем, что указанный элемент имеет, по меньшей мере, часть, которая благодаря плавучести поднимается и опускается в результате наполнения и опорожнения устройства для обработки воды. 9. Механизм, реагирующий на окончание срока службы фильтровального патрона, по п. 8, отличающийся тем, что он дополнительно содержит продвигающийся элемент 24, который продвигается каждый раз, когда указанная часть элемента поднимается и опускается, причем средства непрерывной визуальной индикации содержат индикаторный элемент 22, который перемещается каждый раз, когда продвигается продвигающийся элемент. 10. Механизм, реагирующий на окончание срока службы фильтровального патрона, по п. 9, отличающийся тем, что указанный элемент, перемещаемый водой, представляет собой указанный продвигающийся элемент. 11. Механизм, реагирующий на окончание срока службы фильтровального патрона, по п. 7, отличающийся тем что средства подсчета содержат устройство 31, 32, 35, 36 спуска. 12. Механизм, реагирующий на окончание срока службы фильтровального патрона, по п. 7, отличающийся тем, что средства непрерывной визуальной индикации содержат индикаторный элемент 22-24, который соединен со средствами подсчета и который выполнен и расположен так, что он поворачивается вокруг центральной оси и тем самым, взаимодействуя с соответствующими отметками, указывает пользователю количество наполнений, оставшееся до истечения срока службы фильтровального патрона.