ЖИДКОСТНОЕ ФИЛЬТРАЦИОННОЕ УСТРОЙСТВО Российский патент 2015 года по МПК B01D24/10 B01D27/02 C02F1/28 

Поддержание желательного качества текучих сред пропусканием или циркуляцией текучей среды через фильтрующую среду является важным для разнообразных вариантов применения, например, таких, которые имеют дело с фильтрацией питьевой водой. Фильтрацию, в общем, признают эффективным средством удаления твердых частиц и/или растворенного вещества, и/или биологических агентов, обычно присутствующих в воде. Выбор того, какую методологию фильтрации применять из огромного многообразия известных технологий, зависит от характеристик и/или степени загрязнения фильтруемой воды и/или производственных затрат, и/или эксплуатационных расходов методологии фильтрации.

Разработаны разнообразные способы фильтрации жидкостей, в особенности способы фильтрации воды для получения питьевой воды. В этих способах обычно используют фильтрующую среду, через которую пропускают воду. В некоторых случаях процесс фильтрации включает многочисленные стадии, причем каждая стадия предназначена для конкретного типа или группы загрязняющих примесей.

Примеры фильтров, способов фильтрации и фильтрующих сред описаны в патентных документах US 7311829; WO 08/044230; WO 08/129551; и WO 08/026208, все из которых принадлежат авторам настоящей заявки.

Фильтрующие среды, используемые в фильтрах для текучих сред, имеют ограниченные сроки нормальной службы, по истечении которых фильтрующие среды насыщаются отфильтрованными примесями или загрязнителями и утрачивают эффективность удаления их из текучей среды. Во многих вариантах применения важны средства индикации, когда фильтр достигает конца своего эксплуатационного ресурса. Были разработаны фильтрационные устройства, в которых применяют средства индикации, показывающие пользователю состояние фильтрационного устройства, тем самым позволяя пользователю узнать, что фильтр перестал быть работоспособным. Такие устройства описаны, например, в Патентах США 4681677; 5997734 и 6491811; а также в вышеуказанной Международной публикации WO 08/044230.

СУЩНОСТЬ ИЗОБРЕТЕНИЯ

В одном аспекте изобретения здесь представлено жидкостное фильтрационное устройство, конструктивно способное автоматически отключаться/блокироваться (без необходимости во вмешательстве пользователя), когда фильтрующая среда становится неработоспособной. В еще одном аспекте изобретения здесь представлено жидкостное фильтрационное устройство, конструкция которого позволяет поддерживать фильтрующую среду в фильтре в оптимальных условиях.

Настоящее изобретение представляет новое фильтрационное устройство, которое, согласно одному аспекту изобретения, скомпоновано для поддержания по меньшей мере части фильтрующей среды в нем в жидкостном окружении. Важно, чтобы не утрачивалась степень пористости, что может происходить, если фильтрующая среда высыхает.

Таким образом, представлено фильтрационное устройство для фильтрации порции жидкости пропусканием ее по меньшей мере через одну фильтрующую среду. Фильтрационное устройство включает по меньшей мере один картридж, включающий зону обработки, заполненную по меньшей мере одной фильтрующей средой, впуск для введения порции жидкости в зону обработки, и выпуск для жидкости, причем картридж включает: первое множество стенок, размещенных в зоне обработки отстоящими друг от друга в жидкостном протоке от впуска в сторону выпуска, определяющих множество емкостнообразных пространств между стенками для последовательного протекания жидкости через емкостнообразные пространства в трубчатую емкость у выпуска для жидкости, причем размеры трубчатой емкости выбирают для создания эффекта сообщающихся сосудов внутри множества емкостнообразных пространств, чтобы тем самым поддерживать по меньшей мере часть по меньшей мере одной фильтрующей среды в жидкостном окружении.

Расположение стенок первого множества стенок является таким, чтобы формировать потоки жидкости, направленные поочередно вверх и вниз, через каждые два смежных емкостнообразных пространства. В некоторых вариантах осуществления изобретения каждая из стенок первого множества стенок имеет геометрическую форму замкнутого контура, и стенки концентрически размещены. Трубчатая емкость может быть расположена в центре концентрической компоновки. Тем самым жидкость может протекать от впуска к выпуску по двум противоположным общим направлениям течения от периферии в сторону центра картриджа. В некоторых других вариантах исполнения стенки первого множества стенок скомпонованы в виде отстоящих друг от друга пластин (плоских или нет). Жидкость может протекать от впуска до выпуска по общему направлению течения от одной стороны картриджа до другой, где находится трубчатая емкость.

Фильтрационное устройство может включать зону предварительной обработки, предусмотренную в жидкостном протоке в сторону впуска, чтобы проводить дополнительную обработку жидкости на ее пути к зоне обработки. Например, картридж может включать крышку, и зону предварительной обработки размещают по меньшей мере в части внутренней области крышки. При предварительной обработке, например, может выделяться вещество с пищевой ценностью или с дезинфицирующим действием. В одном примере предварительной обработкой может быть выделение иода из иодсодержащей матрицы, введенной в зону предварительной обработки.

Зону обработки предпочтительно разделяют на многочисленные отсеки, размещенные последовательно вдоль жидкостного протока так, что жидкость, протекая вдоль емкостнообразного пространства, проходит через два или более таких отсеков. Отсеки содержат различные фильтрующие среды и связаны друг с другом таким образом, чтобы жидкость могла проходить между ними, в то же время в основном предотвращая смешение различных фильтрующих сред. Например, поверхность раздела между смежными отсеками имеет массив из отверстий или мембранных участков с надлежащими размерами. Фильтрующие среды, пригодные для применения в фильтрационном устройстве согласно изобретению, включают, например, углеродсодержащий материал, хитозан, ионообменную смолу, оксид металла, гидроксид металла и т.д.

Согласно еще одному аспекту изобретения, который может быть или может не быть скомбинирован с вышеописанным способом поддержания по меньшей мере части фильтрующей среды (сред) в жидкостном окружении, изобретение представляет фильтрационное устройство, способное автоматически отключаться/блокироваться, когда фильтрующая среда становится неработоспособной. Так, согласно этому обобщенному аспекту изобретения, представлено фильтрационное устройство для фильтрации жидкости пропусканием ее через одну или более фильтрующих сред, причем фильтрационное устройство включает картридж, определяющий зону обработки, заполненную одной или более фильтрующими средами; впуск для жидкости; выпуск для жидкости; и запорный механизм, размещенный внутри жидкостного протока через картридж и предназначенный для блокирования по меньшей мере одного из впуска для жидкости и выпуска для жидкости по истечении срока службы по меньшей мере одной фильтрующей среды.

Запорный механизм включает разрушаемый элемент, сформированный из композиции, выбранной так, чтобы она непрерывно или постепенно разрушалась во время ее взаимодействия (непосредственного или нет) с жидкостью, и тем самым имела переменный объем, и включает механический узел, связанный с разрушаемым элементом и способный переключаться из своих незапирающих положений в свое запирающее положение, причем переключение обусловливается сокращением объема композиции таким образом, что механическое устройство, переключившись в свое запирающее положение, блокирует по меньшей мере один из впуска для жидкости или выпуска.

Незапирающие положения механического узла соответствуют объемам вышеуказанной композиции сверх определенного порогового значения, и запирающее положение механического узла соответствует объему, который в основном равен пороговому значению.

В некоторых вариантах исполнения разрушаемый элемент размещают снаружи зоны обработки.

В некоторых вариантах исполнения механический узел включает блокирующий элемент, который может смещаться из своего втянутого положения, в котором он разъединен с выпуском, в свое высвобожденное положение, в котором он входит в контакт с выпуском и тем самым перекрывает жидкостный проток из картриджа.

Такой механический узел может включать соединитель, который одним своим концом примыкает к разрушаемому элементу, и своим противоположным концом входит в зацепление с блокирующим элементом. Сокращение объема композиции инициирует вытягивание соединителя из блокирующего элемента вплоть до расцепления с блокирующим элементом, тем самым отпуская блокирующий элемент в его высвобожденное положение. Механический узел предпочтительно включает пружиноподобный элемент, связанный с соединителем, для регулирования его перемещения во время сокращения объема композиции.

В некоторых других вариантах исполнения механический узел связан с впуском для жидкости и может включать по меньшей мере две пластины, размещенные взаимно параллельно одна над другой, причем каждая имеет многочисленные отверстия или мембранные участки для прохода жидкости через них. Пакет пластин может смещаться между его нормальным открытым положением, в котором пластины либо отдалены друг от друга, либо позиционированы так, что их отверстия или мембранные участки находятся на одной линии, что позволяет жидкости протекать в картридж, и его закрытым запирающим положением, в котором пластины находятся в контакте между собой и ориентированы так, что их отверстия или мембранные участки не совпадают друг с другом, тем самым перекрывая течение жидкости в картридж.

Одна из пластин с помощью соединителя связана с разрушаемым элементом и приводится в движение для смещения(-ний) относительно другой(-гих) пластины(-тин) в результате изменения положения разрушаемого элемента вследствие изменения объема композиции. Так, например, верхняя пластина удерживается соединителем в положении, соответствующем нормальному открытому положению пластин, в котором верхняя пластина отдалена по меньшей мере от одной другой пластины, и в процессе постоянного или постепенного сокращения объема композиции верхняя пластина опускается в сторону положения, в котором контактирует по меньшей мере с одной другой пластиной и поворачивается, в результате приводя к закрытому запирающему положению пластин. Поворотное перемещение может быть достигнуто с использованием торсионной пружины. Согласно еще одному примеру, пластины в их нормальном открытом положении находятся в контакте друг с другом, и по меньшей мере одна из пластин может поворачиваться относительно по меньшей мере одной другой пластины (с помощью торсионной пружины), причем вращение переводит пластины из нормального открытого положения, соответствующего совпадению на одной линии их отверстий или мембранных участков, в закрытое запирающее положение, в котором их отверстия или мембранные участки не совпадают друг с другом.

В некоторых других вариантах осуществления изобретения запорный механизм включает механический узел, включающий блокирующий элемент и соединитель. Блокирующий элемент может смещаться вниз, и соединитель может смещаться вверх посредством соответственных пружин. Блокирующий элемент заблокирован от смещения вниз, например, подшипниками, связанными с трубчатой конструкцией, стационарно размещенной в картридже, где подшипники заблокированы от бокового смещения стержнем соединителя. Изменение объема разрушаемого элемента вызывает смещение соединителя вверх под действием пружины до точки, где стержень соединителя выходит из пространства между подшипниками, тем самым обеспечивая возможность бокового смещения подшипников и соответственно этому позволяя блокирующему элементу переместиться вниз. Блокирующий элемент на своем отдаленном конце предпочтительно несет гибкую диафрагму, которая облегчает герметизирующий контакт с соплом выпуска.

Фильтрационное устройство может включать индикатор, чувствительный к состоянию запорного механизма и генерирующий выходные данные пользователю.

КРАТКОЕ ОПИСАНИЕ ЧЕРТЕЖЕЙ

Чтобы понять изобретение и увидеть, как оно может быть реализовано на практике, теперь будут описаны варианты исполнения только в качестве неограничивающего примера, с привлечением сопроводительных чертежей, в которых:

Фиг. 1 представляет схематическую иллюстрацию одного примера фильтрационного устройства согласно настоящему изобретению;

Фиг. 2А и 2В показывают два примера, соответственно, расположения стенок внутри картриджа фильтрационного устройства;

Фиг. 3 показывает пример запорного механизма внутри картриджа;

Фиг. 4А и 4В показывают еще один пример компоновки запорного механизма внутри картриджа; и

Фиг. 5А-5D приводят примеры фильтрационного устройства согласно настоящему изобретению в их последовательных положениях до работы и во время нее.

Фиг. 6А и 6В показывают еще один пример запорного механизма внутри картриджа.

ПОДРОБНОЕ ОПИСАНИЕ ВАРИАНТОВ ИСПОЛНЕНИЯ

С привлечением Фиг. 1 схематически иллюстрировано фильтрационное устройство 10, сконструированное и действующее согласно аспектам изобретения для фильтрации жидкости (например, воды) пропусканием жидкости через одну или более фильтрующих сред. Фильтрационное устройство 10 может быть надлежащим образом скомпоновано для размещения в переносном контейнере для питьевой воды или настольном устройстве для фильтрации воды, а также для монтажа на водопроводном вентиле. Фильтрационное устройство 10 имеет картридж 11, определяющий зону 12 обработки, заполненную фильтрующей средой/средами, впуск для жидкости 14 и выпуск 16 для жидкости.

В картридже 11 предпочтительно предусматривают запорный механизм 40, назначение и конструкция которого будут дополнительно описаны ниже.

Как дополнительно показано в Фиг. 1, картридж 11 включает множество стенок W, размещенных в зоне 12 обработки на расстоянии друг от друга в основном параллельно между собой в жидкостном протоке от впуска 14 до выпуска 16, и предпочтительно также включает еще одну конструкцию стенок, обобщенно обозначенных L, проходящих, по существу, перпендикулярно стенкам W. Стенки W определяют вертикальные протоки с пространствами между ними. Стенки W и L подразделяют зону 12 обработки на отсеки, назначение которых будет дополнительно описано ниже. Стенки С сформированы с отверстиями для протекания жидкости (перфорациями или мембранными участками), чтобы позволить жидкости протекать между отсеками.

Должно быть понятно, что в общем впуск 14, а также выпуск 16, может включать одно или более отверстий (перфораций или мембранных участков) для прохода жидкости через них в картридж 11 и из него. Например, впуск может быть распределен по окружности относительно картриджа. Картридж компонуют как фильтр с гравитационной подачей; согласно этому, впуск и выпуск размещают на верхней и нижней сторонах зоны обработки, соответственно. Также должно быть понятно, что фильтрационное устройство может включать картриджи числом больше одного, размещенные в каскадном порядке, создавая тем самым многоступенчатое фильтрационное устройство.

С привлечением Фиг. 2А и 2В показаны два конкретных неограничивающих примера компоновки картриджа из Фиг. 1, а именно его зоны 12 обработки. Чтобы облегчить понимание, для обозначения компонентов, которые являются общими для всех примеров согласно изобретению, использованы одинаковые ссылочные позиции.

Как показано в обоих примерах Фиг. 2А и 2В, картридж 11 включает многочисленные стенки W, размещенные в зоне обработки на расстоянии друг от друга в жидкостном протоке от впуска 14 в сторону выпуска 16. Эта компоновка определяет множество емкостнообразных пространств А, В, С, D между стенками W. Жидкость последовательно протекает через эти емкостнообразные пространства в трубчатую емкость 18 у выпуска для жидкости. Размеры трубчатой емкости 18 (ее высоту) выбирают для создания эффекта сообщающихся сосудов в компоновке камер А, В, С, D и 18, чтобы по меньшей мере часть фильтрующей среды/сред всегда поддерживалась в жидкостном окружении. Более конкретно, если принимать во внимание, что жидкость подается в фильтрационное устройство порция за порцией, определенное количество профильтрованной жидкости будет оставаться в камерах до тех пор, пока в зону обработки не будет подведена следующая порция. Кроме того, диаметр трубчатой емкости 18 определяет величину расхода потока жидкости через фильтрационное устройство. Например, величину расхода потока жидкости через фильтрационное устройство можно выбрать на уровне около 6 минут/литр.

Кроме того, как показано в обоих примерах, стенки W размещены так, чтобы сформировать потоки жидкости, поочередно направленные вверх и вниз по U-образной траектории через каждые два смежных взаимосвязанных емкостнообразных пространства. Это приводит к турбулентному течению фильтруемой жидкости, тем самым усиливая взаимодействие между жидкостью и частицами фильтрующей среды/сред и повышая качество профильтрованной жидкости.

Как показано в примере Фиг. 2А, конфигурация такова, что жидкость протекает через пространства между пластинчатыми стенками W по общему направлению d течения от впуска для жидкости 14 до выпуска для жидкости 16. Последний сделан в трубчатой емкости 18.

В примере Фиг. 2В каждая стенка W имеет геометрическую форму замкнутого контура (например, круглую или многоугольную), и стенки W размещены концентрически. Трубчатую емкость 18 размещают в центральной полости D. Жидкость протекает в противоположных общих направлениях d ₁ и d ₂ течения от периферии (камера А) до центра (камера D) зоны 12 обработки.

Как дополнительно показано в примере Фиг. 2В, в фильтрационном устройстве 10 может быть сформирована зона 22 предварительной обработки внутри жидкостного протока в сторону впуска 16 зоны 12 обработки. Например, картридж может иметь крышку 24, и зону 22 предварительной обработки размещают внутри внутренней области (по меньшей мере ее части) крышки 24.

С привлечением Фиг. 3 показан пример компоновки запорного механизма, размещенного внутри жидкостного протока через картридж 11. Запорный механизм, в целом обозначенный ссылочной позицией 40, компонуют связанным либо с впуском для жидкости, либо с выпуском для жидкости, или обоими из них, по истечении срока службы фильтрующей среды/сред. В данном примере Фиг. 3 запорный механизм связан с выпуском 16 для жидкости.

Запорный механизм 40 включает разрушаемый элемент 42, сформированный из определенной композиции такого типа, которая постоянно/постепенно разрушается во время ее взаимодействия с жидкостью. Поэтому объем этой композиции варьирует во время работы фильтрационного устройства от его максимального значения в начале работы, после введения разрушаемого элемента 42 в картридж, и до его минимального значения в результате взаимодействия с жидкостью. Это минимальное значение представляет собой пороговое значение для количества композиции, соответствующее состоянию фильтрующей среды/сред в зоне обработки, которое не допускает его дальнейшего использования для фильтрации. Должно быть понятно, что материал(-лы) в указанной композиции и максимальный объем выбирают в соответствии с требованиями к фильтрации (например, фильтрующей среды/сред, фильтруемой жидкости, объема картриджа и т.д.). Кроме того, в запорном механизме 40 предусмотрен механический узел 44, связанный с разрушаемым элементом 42 так, что он может смещаться при сокращении объема композиции разрушаемого элемента 42 из незапирающих положений механического узла в запирающее положение. Конструкция является такой, что механический узел 44, сместившись в запирающее положение, перекрывает выпуск для жидкости 16. Таким образом, незапирающие положения механического узла 44 соответствуют значению объема композиции 42 выше определенного порогового значения, и запирающее положение механического узла 44 соответствует объему, который по существу равен пороговому значению.

Следует отметить, что разрушаемые материалы, пригодные для применения в разрушаемом элементе 42, могут быть любого известного типа, например, для фильтрации воды разрушаемая композиция может включать полимерные или неполимерные материалы. Обычно они могут включать материалы, которые медленно растворяются в фильтруемой среде без разложения, материалы, которые разлагаются на растворимые фрагменты, или материалы, которые постепенно распадаются на мелкие растворимые частицы или фрагменты. Эти материалы либо улавливаются фильтром, прежде чем они достигнут профильтрованной жидкости, либо являются безвредными для потребления человеком и не сообщают нежелательного вкуса или запаха. Разнообразные примеры пригодных материалов описаны, например, в патентном документе WO 08/044230, принадлежащем авторам настоящей заявки.

В общем, выбор разрушаемой композиции определяется конкретной фильтруемой жидкостью, а также условиями фильтрации, такими как температура, давление, присутствие добавок и т.д. Разрушаемая композиция является такой, которая разрушается жидкостью или неким элементом внутри жидкости. Продолжительность контакта разрушаемой композиции с жидкостью коррелирует со степенью эрозии указанной композиции.

Разрушаемый элемент 42 может иметь любые подходящие форму и размер. Разрушаемый элемент 42 может представлять собой главным образом твердое жесткое тело, или твердое упругое тело, или пустотелый элемент; может быть сделан из одного или многочисленных материалов, например, с многослойной структурой. Различные материалы могут иметь различные скорости эрозии, тем самым обеспечивая постепенное изменение объема композиции в то время, как материалы разрушаются слой за слоем.

Возвращаясь опять к Фиг. 3, механический узел 44 включает блокирующий элемент 46, находящийся на одной линии с трубчатой емкостью 18 и способный смещаться относительно трубчатой емкости 18 из втянутых положений блокирующего элемента 46 в его высвобожденное положение. Конструкция является такой, что блокирующий элемент 46, будучи в любом из втянутых положений, не контактирует с выпуском 16 (располагается выше выпуска, как показано в фигуре), и когда находится в высвобожденном положении, входит в контакт с выпуском 16 (смещается вниз вдоль трубчатой емкости 18).

Смещение блокирующего элемента 46 через втянутые положения до высвобожденного положения инициируется изменением объема разрушаемой/смываемой композиции. Это выполняют связыванием механического узла 44, а именно его блокирующего элемента 46, с разрушаемым элементом 42 с помощью соединителя 48. Как показано, соединитель 48 одним своим концом 48А примыкает к разрушаемому элементу 42, и своим противоположным концом 48В входит в зацепление с блокирующим элементом 46. Непрерывное уменьшение объема композиции «вытягивает» соединитель 48 по направлению d ₃ из блокирующего элемента 46 вплоть до положения расцепления между соединителем и блокирующим элементом 48, тем самым отпуская блокирующий элемент 48 в его высвобожденное положение. В данном конкретном, но не ограничивающем примере зацепление между соединителем 48 и блокирующим элементом 46 создают с помощью крючкообразного элемента 49 и связывания с ним верхнего конца блокирующего элемента 46 (например, крючкообразный элемент 49 может составлять единую цельную деталь с блокирующим элементом 46). Соединитель 48 его концом 48В монтируют внутри крючкообразного элемента 49 с возможностью проскальзывания в нем. Изменение объема композиции 42 от его исходного максимального значения до минимальной величины (соответствующей пороговому значению) имеет результатом скользящее перемещение соединителя 48 по направлению d ₃, пока он не высвободится из крючкообразного узла 49 и тем самым не выйдет из зацепления с блокирующим элементом 46, обусловливая «падение» последнего в трубчатую емкость 18, перекрывающее выпуск для жидкости 16.

Механический узел 44 предпочтительно включает пружинный элемент 52, вставленный между соединителем 48 и разрушаемым элементом 42. Тем самым перемещение соединителя 48 по направлению d ₃ (во время уменьшения объема композиции) регулируют напряженным состоянием пружины 52.

Как дополнительно показано на Фиг. 3, в данном примере перекрывание выпуска для жидкости достигается контактом между блокирующим элементом 46 и трубчатой емкостью 18. Более конкретно, блокирующим элементом 46 на его отдаленном конце, которым он может быть вставлен в трубчатую емкость 18. Кроме того, механический узел 44 включает ограничительный механизм 54, который ограничивает перемещение блокирующего элемента 46 относительно трубчатой емкости 18. Ограничительный механизм 54 формируют из двух опорных элементов 54А и 54В, поддерживающих блокирующий элемент 46 в двух отстоящих друг от друга положениях. В настоящем примере они представляют собой кольцеобразные детали 54А и 54В, установленные на блокирующем элементе 54А так, что деталь 54А присоединена к блокирующему элементу 46, и деталь 54В присоединена к картриджу (к стенкам емкостнообразного пространства D, в котором расположена трубчатая емкость 46, или к трубчатой емкости). Таким образом, скользящее перемещение блокирующего элемента 46 по направлению к трубчатой емкости 18 ограничивается расстоянием между кольцеобразными деталями 54А и 54В.

Детали 54А и 54В могут представлять собой магнитные элементы, притягивающиеся друг к другу магнитными силами.

Теперь с привлечением Фигур 4А и 4В иллюстрирован еще один пример конструкции запорного механизма 40. В этом примере запорный механизм связан с впуском для жидкости 14. Подобно вышеописанному примеру, запорный механизм 40 включает разрушаемый элемент 42 и механический узел 44, примыкающий к разрушаемому элементу 42 и приводимый в движение указанным элементом 42 (то есть, изменением объема композиции) от нормальных открытых положений впуска для жидкости в его закрытое, блокирующее положение. Механический узел 44 включает конструкцию 56 пластин (по меньшей мере две пластины 56А и 56В, размещенных взаимно параллельно одна над другой). Эти пластины 56А и 56В могут быть связаны с крышкой (24 в Фиг. 2В) картриджа. Каждая пластина имеет многочисленные перфорации или мембранные участки, в совокупности обозначенные ссылочной позицией 58, для прохода жидкости через них. Когда эти отверстия в двух пластинах, по меньшей мере частично, находятся на одной линии, имеется возможность протекания воды; и когда они не совпадают, течение воды перекрывается. Одна из пластин 56 связана с разрушаемым элементом 42, обусловленное эрозией перемещение которого вызывает относительное смещение пластин, одной относительно другой, из их положений, соответствующих нормальным открытым положениям запорного механизма, в закрытое запирающее положение.

В общем, нормальные открытые положения запорного механизма могут соответствовать таким компоновкам пластин, когда они отдалены одна от другой, тем самым позволяя жидкости протекать в картридж. Альтернативно (или дополнительно), нормальные открытые положения могут соответствовать пластинам, находящимся в контакте между собой и ориентированным одна относительно другой так, что их отверстия или мембранные участки находятся напротив друг друга, тем самым позволяя жидкости протекать внутрь картриджа. Закрытое запирающее положение соответствует положению пластин, когда они находятся в контакте между собой и ориентированы так, что их перфорации или мембранные участки не совпадают, тем самым перекрывая течение жидкости в картридж.

В примере Фигур 4А и 4В пластины 56А и 56В также находятся в контакте друг с другом, и одна из пластин, например, верхняя пластина 56А, может поворачиваться относительно другой пластины 56В. Пластины 56А и 56В удерживаются в положении выравнивания между их перфорациями/мембранами 58, и переводятся (в результате вращения пластины 56А) в положения несовпадения под влиянием разрушаемого элемента 42. Более конкретно, разрушаемый элемент 42 связан с блокирующим элементом 46 и через соединитель 48 (смотри в Фиг. 4В) соединен с пластиной 56А. Соединитель 48 может быть связан с торсионной пружиной (не показана). Блокирующий элемент 46 может быть соединен с другой пластиной 56В. Это выполняют введением блокирующего элемента 46 в паз 62, сформированный в упоре 60, жестко соединенном с пластиной 56В (конкретно в фигуре не показано) с возможностью скользящего перемещения блокирующего элемента 46 вдоль паза. Чтобы регулировать перемещение блокирующего элемента 46 вверх, предусмотрена пружина 52. В открытых положениях запорного механизма блокирующий элемент 46 находится в зацеплении с упором 60 (располагается внутри паза 62), тем самым поддерживая связь между пластинами 56А и 56В (через упор 60 и соединитель 48). Изменение объема разрушаемой композиции приводит к изменению вертикального положения блокирующего элемента 46 с выталкиванием его вверх, пока он не выйдет из зацепления с пазом 62. Это приводит к разъединению между упором 60 (пластина 56В) и соединителем 48 (пластина 56А), тем самым обусловливая вращение пластины 56А относительно пластины 56В в сторону положения, в котором отверстия/мембраны не совпадают, перекрывая впуск для жидкости в зону обработки.

Таким образом, фильтрационное устройство согласно изобретению обеспечивает автоматическое предотвращение дальнейшего использования устройства, то есть автоматическое перекрывание впуска для жидкости и/или выпуска для жидкости по истечении срока службы фильтрующей среды. Этот способ не требует вмешательства пользователя, то есть не нуждается в каком-нибудь входном сигнале пользователя для блокирования фильтрационного устройства. Однако фильтрационное устройство может включать индикатор для оповещения пользователя о непригодном к работе состоянии фильтрационного устройства.

С привлечением Фигур 5А-5D приведены примеры четырех последовательных положений фильтрационного устройства, а именно его запорного механизма и индикатора. В этом примере запорный механизм скомпонован подобно примеру, описанному выше с привлечением Фигур 4А-4В. Фильтрационное устройство 10 имеет картридж, сформированный с крышкой 24, включающей запорный механизм (конкретно не показанный), и оснащенный индикаторным блоком 70. Последний смонтирован на крышке 24 и сообщается с одним из разрушаемого элемента (42 на Фигурах 4А-4В) или запорного механизма 40, или с обоими из них, и скомпонован чувствительным к изменению объема разрушаемой композиции и/или положений запорного механизма для выдачи показания о состоянии фильтра, и в особенности, когда фильтр достигает конца своего срока службы. Например, индикатор 70 имеет линейку или шкалу 74 и ползунок 72, размещенный для перемещения вдоль линейки; ползунок 74 сообщается с блокирующим элементом и откалиброван так, чтобы это перемещение блокирующего элемента коррелировало с перемещением ползунка 72.

Как дополнительно показано в фигурах, фильтрационное устройство 10 также может включать наружный запорный механизм 76, установленный на картридже с возможностью удаления так, чтобы удерживать его в его запертом положении, предотвращая нежелательное воздействие жидкостного окружения на разрушаемый элемент внутри картриджа. Фиг. 5А показывает фильтрационное устройство перед введением в эксплуатацию: запорный механизм 76 находится в рабочем положении, будучи вставленным в соответствующее отверстие 78, проделанное в крышке 24, для защиты разрушаемого элемента от окружающей среды в фильтрационном устройстве. Чтобы привести фильтрационное устройство в рабочее состояние, запорный механизм 76 удаляют из крышки (Фиг. 5В). В этом исходном эксплуатационном состоянии фильтрационного устройства пластины 56А и 56В ориентированы с вертикальным совпадением их отверстий/мембран 58, и ползунок 72 индикатора 70 находится в своем самом нижнем положении, соответствующем максимальному объему разрушаемой композиции. Во время работы устройства разрушаемый элемент взаимодействует с фильтруемой жидкостью, что сопровождается сокращением объема разрушаемой композиции и соответствующим перемещением вверх ползунка 72 (Фиг. 5С), до достижения его наивысшего положения, которое соответствует минимальному, пороговому значению объема разрушаемой композиции, и тем самым закрытому, заблокированному положению впуска для жидкости, то есть непригодному к эксплуатации состоянию фильтрационного устройства (Фиг. 5D).

Как отмечено выше, картридж предпочтительно компонуют способным фильтровать жидкость с использованием разнообразных (в основном по меньшей мере двух) различных фильтрующих сред. Это может быть исполнено разделением зоны обработки на множество отсеков. Это лучше всего видно в Фигурах 4А и 4В. Как также упомянуто выше, смежные отсеки С находятся в жидкостной коммуникации между собой таким образом, который главным образом препятствует смешению между различными фильтрующими средами в указанных отсеках, соответственно. Это может быть достигнуто созданием отверстий/мембран в стенке L между отсеками С с размером, позволяющим жидкости проходить через них и препятствующим прохождению частиц соответственной фильтрующей среды.

С привлечением теперь Фигур 6А и 6В, показан еще один вариант исполнения фильтрационного устройства 10. Элементы с такими же функциями, как описанные выше, обозначены теми же ссылочными позициями, и читателю следует обратиться к вышеприведенному описанию для разъяснения функции. В этом варианте исполнения запорный механизм 40 связан с трубчатой емкостью 18 выпуска 16 для жидкости.

Запорный механизм 40 этого варианта исполнения включает механический узел 44 с блокирующим элементом 46 и соединителем 48, причем первый может смещаться вниз, и последняя может смещаться вверх с помощью соответствующих пружин 52А и 52В. Элемент 46 заблокирован от смещения вниз подшипниками 80, которые удерживаются в кольцевой выемке 82, сформированной на внутренней лицевой поверхности трубчатой конструкции 84, которая стационарно размещена в картридже 11, например, в виде единой цельной детали с крышкой 24. Подшипники 80 заблокированы от бокового смещения стержнем 86 соединителя 48.

По мере эрозии разрушаемого элемента (то есть, изменения объема) соединитель 48 начинает смещаться вверх пружиной 52В вплоть до точки, где стержень 86 выходит из пространства между подшипниками 80, и затем подшипники 80 могут сместиться вбок, тем самым обеспечивая возможность перемещения блокирующего элемента 46 вниз, как показано в Фиг. 6В. Блокирующий элемент 46 на своем отдаленном конце несет гибкую (например, сделанную из резины) диафрагму 88, которая в состоянии, показанном в Фиг. 6В, обеспечивает герметизирующий контакт с соплом 90 выпуска.

Изобретение предназначено для фильтрации. Фильтрационное устройство содержит картридж, определяющий зону обработки, заполненную одной или более фильтрующей средой; впуск для жидкости; выпуск для жидкости; и запорный механизм, размещенный внутри жидкостного протока через картридж и выполненный с возможностью запирания по меньшей мере одного из впуска для жидкости и выпуска для жидкости по истечении срока службы указанной по меньшей мере одной фильтрующей среды. Запорный механизм содержит механический узел, содержащий блокирующий элемент, соединитель и разрушаемый элемент. Разрушаемый элемент сформирован из композиции, выбранной так, что она разрушается в результате воздействия жидкости и тем самым сокращает свой объем. Блокирующий элемент имеет незапирающее и запирающее положение и может смещаться между двумя положениями, причем он смещается в запирающее положение и удерживается в незапирающем положении соединителем. Соединитель одним своим концом соединен с указанным разрушаемым элементом и своим противоположным концом входит в зацепление с блокирующим элементом так, что сокращение объема указанного разрушаемого элемента обусловливает вытягивание соединителя из блокирующего элемента вплоть до расцепления с блокирующим элементом, тем самым высвобождая блокирующий элемент в запирающее положение. Технический результат: отключение устройства при истощении фильтрующей среды. 7 з.п. ф-лы, 12 ил.

1. Фильтрационное устройство для фильтрации жидкости пропусканием ее через одну или более фильтрующих сред, причем фильтрационное устройство содержит картридж, определяющий зону обработки, заполненную указанными одной или более фильтрующей средой; впуск для жидкости; выпуск для жидкости; и запорный механизм, размещенный внутри жидкостного протока через картридж и выполненный с возможностью запирания по меньшей мере одного из впуска для жидкости и выпуска для жидкости по истечении срока службы указанной по меньшей мере одной фильтрующей среды,
причем указанный запорный механизм содержит механический узел, содержащий блокирующий элемент, соединитель и разрушаемый элемент; причем указанный разрушаемый элемент сформирован из композиции, выбранной так, что она разрушается в результате воздействия жидкости и тем самым сокращает свой объем; причем блокирующий элемент имеет незапирающее и запирающее положение и может смещаться между двумя положениями, причем указанный блокирующий элемент смещается в запирающее положение и удерживается в незапирающем положении соединителем; причем соединитель одним своим концом соединен с указанным разрушаемым элементом, и своим противоположным концом входит в зацепление с блокирующим элементом так, что сокращение объема указанного разрушаемого элемента обусловливает вытягивание указанного соединителя из указанного блокирующего элемента вплоть до расцепления с блокирующим элементом, тем самым высвобождая блокирующий элемент в запирающее положение.

2. Фильтрационное устройство по п.1, в котором указанное незапирающее положение соответствует объему композиции сверх порогового значения, и указанное запирающее положение соответствует объему, который по существу равен указанному пороговому значению.

3. Фильтрационное устройство по п.1, в котором указанный блокирующий элемент является смещаемым из своего незапирающего положения, в котором он разъединен с выпуском, в свое запирающее положение, в котором он входит в контакт с выпуском и тем самым перекрывает жидкостный проток через картридж.

4. Фильтрационное устройство по п.1, в котором указанный механический узел включает пружинный элемент, связанный с указанным соединителем, чтобы сдвигать его для перемещения во время сокращения объема разрушаемого элемента.

5. Фильтрационное устройство по п.1, в котором блокирующий элемент смещается вниз, и соединитель смещается вверх с помощью соответственных пружин.

6. Фильтрационное устройство по п.5, в котором блокирующий элемент блокирован от смещения вниз подшипниками, связанными с трубчатой конструкцией, причем указанные подшипники заблокированы от бокового перемещения стержнем соединителя.

7. Фильтрационное устройство по п.6, в котором изменение объема разрушаемого элемента вызывает смещение соединителя вверх под действием пружины до точки, где стержень соединителя выходит из пространства между подшипниками, позволяя боковое перемещение подшипников, тем самым позволяя блокирующему элементу переместиться вниз.

8. Фильтрационное устройство по п.7, в котором блокирующий элемент на своем отдаленном конце несет гибкую диафрагму, обеспечивающую герметизирующий контакт с соплом указанного выпуска.