УСТРОЙСТВО ДЛЯ КОНДИЦИОНИРОВАНИЯ ВОДЫ ДЛЯ ПРЕДОТВРАЩЕНИЯ ИЛИ УМЕНЬШЕНИЯ МИНЕРАЛЬНОГО ОСАДКА Российский патент 2015 года по МПК C02F1/00 

Минеральный осадок, в частности образование осадка CaCO₃ (извести), мешает эксплуатации устройств, которые, например, работают с горячей водой или в которых концентрируются водные компоненты. К таким устройствам относятся, например, кипятильники, кофе-машины, пароварки, посудомоечные машины, стиральные машины, устройства, работающие с паром, в частности паровые утюги, очистители высокого давления, воздухоочистители и кондиционеры воздуха, льдогенераторы, в частности льдогенераторы кубикового льда, источники питьевой воды, автоматы для напитков или подобные. Согласно уровню техники для предотвращения или уменьшения мешающего минерального осадка, в частности осадка извести, обычно применяют предварительную обработку сырой воды. При этом речь идет об умягчающих или декарбонизирующих устройствах, в которых применяют ионообменные вещества и в частности катионообменные вещества, например, слабо кислые катионообменные вещества. Также добавление средства для ограничения кристаллообразования, например, образования кристаллов CaCO₃, например, для стабилизации имеющихся растворенных в воде минералов, является быстрым способом для предотвращения минерального осадка, в частности осадка извести. В EP 2272801 A2 также описана комбинация умягчения или декарбонизации с средством для уменьшения минерального осадка, например, для ограничения кристаллообразования, или с веществом, препятствующим выпадению осадка, например комплексообразователем, таким как, например, полифосфат.

Известными способами введения средств для уменьшения минерального осадка, или веществ препятствующих выпадению осадка, таких как, например, комплексообразователи в жидкостях, в частности фосфатов или полифосфатов, являются среди прочих дозирующие устройства для жидкостей и системы для растворения кристаллических, аморфных или твердых веществ, препятствующих выпадению осадка, например, комплексообразователей, таких как полифосфатные соли, в форме шариков, порошка или другой формы применения для кондиционирования.

Добавление веществ препятствующих выпадению осадка, например комплексообразователей, в частности полифосфатов, для подавления выкристаллизовывания из перенасыщенного раствора карбоната кальция, в настоящее время во многих странах рекомендуется проводить только с помощью дозирующих устройств для жидкостей, которые добавляют концентрат полифосфата пропорционально объемному расходу, так как известно, что снабженные твердым комплексообразователем системы, в дальнейшем обозначаемые шлюзовые системы, по причине зависящих от условий эксплуатации различных длительности обработки и времени контакта между комплексообразователем и жидкостью, в частности между солью полифосфата и водой, не обеспечивают равномерного добавления полифосфата в воду. Вследствие данного неравномерного добавления сильно колеблется концентрация растворенного полифосфата в воде в зависимости от поведения при эксплуатации пользователя или, соответственно, потребителя.

Для того, чтобы избегать избыточной концентрации вещества, препятствующего выпадению осадка, или, соответственно комплексообразователя в жидкости, применяют в частности при кондиционировании питьевой воды также так называемые труднорастворимые вещества, препятствующие выпадению осадка, или, соответственно, комплексообразователи, например, труднорастворимые полифосфаты.

Таким образом, при использовании труднорастворимых веществ, препятствующих выпадению осадка, например, полифосфатов в шлюзовых системах, стоят перед дилеммой. Если не хочется превышать рекомендованной высокой концентрации вещества, препятствующего выпадению осадка, например, полифосфата, в подготавливаемой воде (7 мг/л для полифосфата согласно TVO Германии) после простоя системы, например, в течение ночи, то можно применять исключительно труднорастворимые полифосфаты. Однако если шлюзовые системы эксплуатируются при непрерывной потребности в подготовленной воде с высокой скоростью потока, то дозируемое количество полифосфата очень быстро падает ниже желаемой минимальной концентрации, которая необходима для требуемой стабилизации растворимости минералов, в частности CaCO₃. Вместе с этим водоподготовка теряет свою эффективность для эффективной защиты от осаждения извести или, соответственно, для эффективного уменьшения осаждения CaCO₃.

В уровне техники известны документы US 5,328,633, US 4,861,511, US 3,189,554 и US 4,269,723, согласно которым в писсуары или туалетный смывной бачок, которые промываются морской или водопроводной водой, размещается дозировочный кубик, содержащий средство для уменьшения минеральных осадков и связующее.

В документе US 2003/0158073 А1 раскрыт механически стабильный водорастворимый брикет стирального средства; в документе US 2009/0048144 A1 раскрыто средство для смягчения воды, размещенное в емкости с водопроницаемой стенкой, для размещения в барабане или камере для стирального средства стиральной машины; в документе US 2008/0245994 A1 раскрыт брикет средства для смягчения воды для размещения в стиральной машине; а в документе DE 10010759 А1 раскрыт способ изготовления брикетов средства для стирки и очистки.

В документе ЕР 2272801 А2 раскрыт водный фильтр со средством уменьшения жесткости воды и стабилизатором остаточной жесткости, а также смесительное устройство для повышения пропускной способности увеличения срока службы. В документе US 2010/0263688 A1 раскрыто устройство для уменьшения жесткости воды в трубопроводной системе посредством катализатора для инициирования образования кристаллических зародышей арагонита, менее стабильной формы известкового осадка из жесткой воды на поверхности катализатора.

В документе US 3,855,125 описан способ нейтрализации кислот в промышленных отходах путем добавления гашеной извести.

В документе US 4,547,294 и документе ЕР 0451434 А1 раскрыто уменьшение отложение, обусловленное образованием осадка, и коррозии в системах с контуром охлаждения, охлаждаемых посредством башенных охладителей за счет добавление диоксида углерода в воду, проходящую в контуре охлаждения. В документе ЕР 0831065 А1 так же раскрыт подобный способ, однако с помощью более чем в 100 раз перенасыщенного раствора в качестве воды, проходящей по контуру охлаждающего средства.

Задача/Решение:

В основе данной заявки на патент лежит задача улучшить подготовку воды, в частности питьевой воды, относительно

представленного вначале уровня техники.

Решение осуществляется исходя из ограничительной части п.1 формулы изобретения за счет указанных отличительных признаков. В зависимых пунктах указаны целесообразные и предпочтительные усовершенствования.

В соответствии с этим данное изобретение относится к устройству для подготовки воды, в частности для подачи в подающие воду и/или нагревающие воду бытовые приборы, кухонное оборудование или приборы для получения и приготовления еды и/или напитков из подготовленной питьевой воды, такие как автоматы для напитков, автоматические кофеварки, льдогенераторы, устройства для приготовления пищи и выпечки, парогенераторы или очистители высокого давления, кондиционеры воздуха или подобные, работающие с подготовленной водой со средством для уменьшения минерального осадка. Данное устройство отличается тем, что предусмотрена первая среда для влияния на способность к растворению средства для уменьшения минерального осадка.

Оказывающая влияние среда может представлять собой, например, замедлитель растворимости, усилитель растворимости, ускоритель растворимости, модератор растворимости или модератор концентрации для средства для уменьшения минерального осадка. Под модератором согласно данному изобретению понимают среду, которая в зависимости от влияния, оказываемого на средство первой средой и/или компонентами воды и/или окружающей температурой и/или в зависимости от режима эксплуатации устройства для подготовки воды, может снижать, повышать и/или удерживать в области определенных значений растворимость средства или концентрацию средства в воде.

Модератор может, например, отбирать у средства ионы или отдавать ионы, или обмениваться со средством ионами или повышать или снижать растворимость средства или поглощать растворенное в воде средство или отдавать. Таким образом, во время фазы простоя, или когда вода не протекает через устройство для подготовки воды, например, благодаря поглощению средства из воды, например, благодаря поглощению или обмену ионов средства, концентрацию средства в воде можно удерживать в заданной области значений и/или сохранять средство в малорастворимом состоянии. В следующей после этого фазе отбора, или при протекании воды через устройство для подготовки воды, модератор может отдавать поглощенное им прежде средство и/или поглощенные им прежде ионы средства или обменивать их и таким образом удерживать концентрацию средства в воде в заданной области значений и/или снова повышать растворимость средства.

Таким образом, более короткое время контакта средства со средой в фазе отбора, или в фазе протекания воды через устройство для подготовки воды не приводит к недостаточной концентрации средства в воде и к уменьшенной или недостаточной эффективности средства для защиты от минерального осадка. В фазе простоя, или когда нет протекания воды через устройство для подготовки воды, долгое время контакта средства со средой не приводит к избыточной концентрации средства в воде.

Оказывающая влияние среда может находиться в твердой, жидкой или газообразной форме. Она может находиться в устройстве для подготовки воды подвижно или неподвижно.

В основе строения такого устройства для подготовки воды лежит знание от том, что посредством влияния на растворимость средства для уменьшения минерального осадка, в частности его растворимость в подготавливаемой им воде, а также посредством такого средства, посредством которого до сих пор нельзя было достичь достаточного уменьшения минерального осадка, можно достичь уменьшения минерального осадка в достаточной мере, в частности при всех условиях эксплуатации.

Таким образом, например, можно на растворимость труднорастворимого средства для уменьшения минерального осадка, или, соответственно для уменьшения осадка солей жесткости, например CaCO₃, целенаправленно влиять таким образом, что растворимость средства во время отбора воды или при протекании воды через устройство для подготовки воды повышается, и средство растворено в воде в достаточной концентрации, и осаждение CaCO₃ в трубопроводах и/или областях, в которых подготавливаемая вода нагревается или концентрируется, предотвращается или по меньшей мере существенно уменьшается.

В другом варианте осуществления можно, например, на растворимость легкорастворимого средства для уменьшения минерального осадка, или для уменьшения осадка солей жесткости, например, CaCO₃, целенаправленно влиять таким образом, что растворимость средства снижается, например, во время простоя воды, или когда вода не протекает через устройство для подготовки воды для того, чтобы предотвратить избыточную концентрацию средства в воде.

Если предусмотреть оказывающую влияние на растворимость средства для уменьшения минерального осадка вторую среду, то можно дополнительно влиять на растворимость средства для уменьшения минерального осадка.

Например, можно при недостаточно повышенной растворимости после воздействия первой среды, посредством второй среды регулировать растворимость, например, дополнительным повышением растворимости средства для уменьшения минерального осадка, например, во время отбора воды, или при протекании воды через устройство для подготовки воды. При этом, например, также возможно ступенчатое влияние на растворимость средства для уменьшения минерального осадка.

В следующем предпочтительном варианте осуществления вторая среда может противодействовать вызванному первой средой повышению растворимости средства для уменьшения минерального осадка. Например, посредством этого во время простоя воды, или когда нет протекания воды через устройство для подготовки воды, можно противодействовать нежелательному превышению концентрации предусмотренного для уменьшения минерального осадка средства в воде.

Это может происходить предпочтительно с помощью второй среды, которая, например, регулирует растворимость средства или концентрацию средства в воде. Данный модератор может, например, действовать таким образом, что он во время фазы простоя, или при отсутствии протекания воды через устройство для подготовки воды, понижает растворимость средства для уменьшения минерального осадка и/или выравнивает повышенную концентрацию средства в воде, а во время последующей фазы отбора или фазы протекания воды через устройство для подготовки воды снова возвращает концентрацию и/или снова повышает растворимость средства.

Средство для уменьшения минерального осадка может, например, быть встроено в среду, например в твердую среду и/или в неподвижную среду, которая предпочтительно действует как модератор.

В результате исследований в качестве модератора оказалось предпочтительным анионообменное вещество. Благодаря встраиванию анионообменного вещества можно регулировать растворимость и/или добавляемое количество средства в воде и/или концентрацию средства в воде. В качестве анионообменных веществ пригодны сильно основные, слабо основные или средне основные варианты. Далее, вторая среда может включать средство для увеличения pH. Для этого оказались пригодны, например, труднорастворимый карбонат кальция и/или карбонат магния, например, в форме гранулята (Magnodol® и т.д.). Данный гранулят растворяется и реагирует как щелочь. Таким образом, в фазе простоя данное средство может поднимать значение рН. Благодаря повышению значения рН растворимость средства для уменьшения минерального осадка снижается.

Так как в процессе растворения средства для повышения pH высвобождаются ионы Ca²⁺ и Mg²⁺, можно дополнительно уменьшать растворимость средства для уменьшения минерального осадка, если оно включает предпочтительно труднорастворимые соли Ca²⁺, Mg²⁺ соли, например, полифосфаты Ca²⁺, Mg²⁺.

Согласно правилам растворимости солей в воде при высокой концентрации Ca²⁺ и Mg²⁺ в контакте со средством растворимость анионов средства уменьшается (продукт растворимости).

Особенно предпочтительно, если вторая среда для встраивания средства для уменьшения минерального осадка состоит из смеси средства для повышения рН и модератора для того, чтобы влиять на растворимость и/или концентрацию средства для уменьшения минерального осадка в воде. Это в частности предпочтительно во время фазы простоя, или фазы отсутствия протекания воды в устройстве для подготовки воды и/или когда на растворимость средства для уменьшения минерального осадка оказывает влияние первая среда.

Также возможно применение одного средства для уменьшения минерального осадка, которое также в составе второй среды, действует, например, как средство для повышения pH.

Также возможно применение газообразной или действующей в газообразной форме среды, например, для того, чтобы влиять на значение рН в воде, например, при образовании карбоновой кислоты (угольной кислоты) растворением CO₂ в воде. Например, также возможно приостанавливать или существенно уменьшать контакт между первой средой и средством для уменьшения минерального осадка, например, высвобождением газа CO₂, или газа любого вида, например, воздуха, в частности для того, чтобы в фазе простоя или в отсутствии протекания воды через устройство для подготовки воды предотвратить избыточную концентрацию средства в применяемой воде.

В случае жидкой и/или подвижной, находящейся в устройстве для подготовки воды среды, можно предпочтительно предусмотреть смесительную камеру для первой и второй среды, например, для того, чтобы смешивать их таким образом, чтобы соответствующее режиму работы устройства для подготовки воды воздействие на растворимость средства для уменьшения минерального осадка происходило как можно более точно и быстро.

Особенно предпочтительно смесительная камера или, соответственно режим потока для первой и/или второй среды являются такими, что соотношение компонентов смеси может изменяться. Например, в режиме отбора, или протекания воды через устройство для подготовки воды смешивание обеих сред может быть настолько неинтенсивным, что первая среда по возможности без помех влияет на растворимость средства для уменьшения минерального осадка, например, может повышать растворимость средства и вместе с этим концентрацию средства в воде и, вместе с этим оптимально защищать устройство для подготовки воды от образования минерального осадка. В режиме простоя, или при отсутствии протекания воды через устройство для подготовки воды в противоположность этому может происходить интенсивное смешивание первой и второй среды, так что вследствие этого препятствуют воздействию первой среды на растворимость средства для уменьшения минерального осадка, например, растворимость и вместе с этим концентрация средства для уменьшения минерального осадка в окружающей воде снижается, в частности значительно снижается и предотвращается последующее растворение.

Это может, например, происходить таким образом, что первая среда имеет значение рН, которое повышает растворимость средства для уменьшения минерального осадка, а вторая среда имеет значение рН, которое снова противодействует данному положительному влиянию на растворимость, и растворимость снова снижается.

В предпочтительном варианте осуществления первая среда имеет кислые свойства, а вторая среда имеет свойства, противодействующие подкисляющему воздействию. При этом первая среда, например, может быть фильтруемой через первый участок подготовки, например, через участок декарбонизации, частичным потоком подготавливаемой воды. При этом данный поток может подкисляться. Вторая среда в противоположность первому частичному потоку может быть поступающей другим способом вторым частичным потоком подготавливаемой воды. Второй поток может, например, также поступать через участок подготовки воды, в частности участок фильтрации, предназначенный, например, для выполнения дополнительных требований по подготовке воды, например, для фильтрования частиц, фильтрования тяжелых металлов, и.т.д.

Значение рН первой среды предпочтительно во время режима отбора, или во время протекания воды через устройство для подготовки воды находится примерно в области меньше 6, в частности в области примерно от 3,3 до 4,5.

Для того чтобы обе среды соответствующим образом можно было подвести к предназначенному для уменьшения минерального осадка средству, для данного средства можно предусмотреть соответствующую приемную емкость. Вышеупомянутая смесительная камера может, например, быть реализована с помощью организации соответствующих течений потоков для подачи и отвода подготавливаемой воды, и в частности первой и/или второй среды, в ее внутренней части.

Предпочтительно приемная емкость для средства для уменьшения минерального осадка имеет по меньшей мере один маршрут поступления для первой среды и по меньшей мере второй маршрут поступления для второй среды. При этом предпочтительно маршрут поступления для второй среды находится по направлению потока ближе к маршруту выхода из приемной емкости, чем маршрут поступления для первой среды. Вследствие этого достигают того, что в режиме отбора, или при протекании воды через устройство для подготовки воды вторая среда не контактирует или находится в контакте мало или только короткое время со средством для уменьшения минерального осадка. В противоположность этому первая среда, которая предусмотрена для воздействия на растворимость средства для уменьшения минерального осадка, сильнее и/или дольше контактирует со средством для уменьшения минерального осадка и таким образом может повышать растворимость и вместе с этим концентрацию средства для уменьшения минерального осадка в воде.

Приемная емкость для средства для уменьшения минерального осадка предпочтительно может иметь пористую перегородку. В частности она может быть выполнена как тело с пористыми стенками. Например, в форме состоящего из угля тела, например, в виде патрона. При этом при применении активированного угля можно одновременно реализовать фильтрующий участок. Для поступления обоих частичных потоков подготавливаемой воды, которые представляют собой первую и вторую среду, можно использовать пористые проходы в угле для подачи среды. При этом в одном варианте осуществления можно реализовать подачу первой среды с лицевой стороны, удаленной от области вытекания, в устройство для подготовки воды, а для второй среды либо с ближней к области вытекания лицевой стороны патрона и/или с ближней к ней боковой стороны. В противоположность к этому в другом варианте осуществления также может быть предусмотрено полное обтекание приемной емкости первой и второй средами, причем в данном случае предусмотрены как можно дальше друг от друга находящиеся подводящие линии для первой и второй сред.

Установка значения рН первой среды может происходить, например, с помощью применения ионообменного вещества. Ионообменное вещество, например, может представлять собой находящееся в водородной форме катионообменное вещество, в частности слабокислое катионообменное вещество. Данное вещество изменяет значение рН первой среды или частичного потока подготавливаемой воды, который течет через участок упомянутого катионообменного вещества. Во время режима отбора, то есть во время, когда частичный поток течет через катионообменное вещество, данный поток подкисляется и поступает к средству для уменьшения минерального осадка. Вследствие этого повышается растворимость средства для уменьшения минерального осадка и вместе с этим концентрация средства в воде таким образом, что вся протекающая через устройство для подготовки воды вода подготавливается достаточно для того, чтобы предотвращалось выпадение минерального осадка, или по меньшей мере сильно уменьшалось.

Средство для уменьшения минерального осадка в предпочтительном варианте осуществления может быть комплексообразователем, например, содержащим фосфат и/или полифосфат. Возможное фазовое состояние при этом кристаллическое, аморфное и/или другое.

Особенно предпочтительным в качестве средства для уменьшения минерального осадка является средство ограничения кристаллообразования, например, комплексообразователь, например, полифосфат, который при нейтральном значении рН труднорастворим. Вследствие этого посредством смешивания с неподкисленной водой сравнительно быстро вызывают уменьшение или стабилизацию растворимости средства при простое или при отсутствии протекания воды через устройство для подготовки воды и предотвращают избыточную концентрацию средства в воде. Под комплексообразователем согласно данному изобретению понимают средство, которое связывает минералы, в частности металлы, такие как, например, кальций, магний, барий, и.т.д., реакция которых с другими реагентами и кристаллообразование которых или осаждение в водном растворе предотвращается. В частности для предотвращения осаждения труднорастворимых соединений щелочноземельных металлов (например, солей жесткости), или для ингибирования коррозии, применяют комплексообразователи, такие как, например, фосфонаты, фосфорная кислота, трифосфаты или полифосфаты, так как они удерживают труднорастворимые соединения в растворе или переводят их в легкорастворимые соединения.

Предпочтительно приемная емкость для средства для уменьшения минерального осадка таким образом расположена в устройстве для подготовки воды, что по меньшей мере ее внешняя боковая поверхность, предпочтительно также лицевая поверхность, находится в контакте с первой и/или второй средой, или с образующейся из этих сред смесью. Кроме того приемная емкость, например, в форме выполненного в виде сменного патрона элемента, может применяться в частности в качестве фильтрующего элемента, или располагаться в нем. Предпочтительно в конце или на участке фильтрации, который предназначен для подкисления образующего первую среду частичного потока подготавливаемой воды.

Второй, например, образующий вторую среду частичный поток может, например, проходить таким образом, что он, например, проходит, как обводной поток для участка подкисления фильтрующего элемента. Согласно приведенному выше объяснению подведение частичного потока подготавливаемой воды происходит вблизи к области приемной емкости для средства для уменьшения минерального осадка, из которой отводится подготавливаемая вода.

Для того чтобы устройство для подготовки можно было встроить в систему трубопроводов, оно предпочтительно может включать так называемую присоединительную головку к трубопроводу. Такая присоединительная головка к трубопроводу, как правило, включает подводящее присоединение, отводящее присоединение и, обычно, присоединение или крепление для находящегося в течении потока между указанными двумя присоединениями сменного элемента, в частности фильтрующего элемента, например, сменного фильтрующего патрона. Данный сменный элемент обычно выполнен таким образом, что через подводящий трубопровод подготавливаемая вода поступает в присоединительную головку к трубопроводу, а затем в фильтрующий элемент, проходит сквозь него, при этом вода подготавливается, и затем через отводящий трубопровод из присоединительной головки к трубопроводу снова возвращается в таким образом оборудованную систему трубопроводов. Таким образом, присоединенные дальше устройства надежно защищены от минерального осада. Например, бытовые электроприборы или устройства для получения и подготовки еды и/или напитков, такие как кипятильники, кофеварки, пароварки, посудомоечные машины, стиральные машины, паровые устройства, в частности паровые утюги, очистители высокого давления, воздухоочистители и кондиционеры воздуха, льдогенераторы, в частности льдогенераторы кубикового льда, источники питьевой воды, автоматы для прохладительных напитков или подобные.

В другом варианте осуществления устройство для подготовки воды может включать бак для воды, в частности с присоединенным фильтровальным элементом, например, в виде кувшина для фильтрования воды, или в виде блока для устройства для приготовления напитков, например устройства для приготовления горячих напитков, например, кофеварки. Таким образом, также могут снабжаться подготовленной водой устройства, не подключенные к трубопроводу.

В следующем измененном варианте осуществления устройство для подготовки воды может иметь также присоединительный элемент, предусмотренный для непосредственного подключения к устройству. Таким образом, соответствующее устройство можно защитить от отложения минерального осадка с помощью устройства для подготовки воды по изобретению, присоединенного промежуточным присоединением к трубопроводу или к баку для воды.

Примеры вариантов осуществления:

Приложенные фигуры демонстрируют только примерно и схематически возможные примеры вариантов осуществления. На фигурах представлено:

Фиг. 1 Заполненная средством для уменьшения минерального осадка емкость.

Фиг. 2 Оборудованный емкостью с фигуры 1 фильтрующий элемент для воды.

Фиг. 3 Устройство для подготовки воды с присоединительной головкой к трубопроводу.

Фиг. 4 Устройство для подготовки воды с баком для воды.

Фиг. 5 Устройство для подготовки воды с присоединительным элементом для присоединения к устройству.

Фиг. 6 Оснащенный встроенным в твердую или неподвижную среду средством для уменьшения минерального осадка фильтрующий элемент для воды.

Фиг. 7 Устройство для подготовки воды в фильтровальном кувшине для воды.

Фиг. 8 Заполненная средством для уменьшения минерального осадка емкость, с как можно дальше друг от друга расположенными подводящими линиями для сред и полным обтеканием

Фиг. 9a Устройство для подготовки воды с баком для воды при протекании воды, и

Фиг. 9b Устройство для подготовки воды с баком для воды при отсутствии протекания воды.

Таким образом, на фиг. 1 представлена в качестве части устройства для подготовки воды 1 приемная емкость 2 для средства 3 для уменьшения минерального осадка. Символически с помощью стрелок обозначены маршруты течения для первой, оказывающей влияние на растворимость средства для уменьшения минерального осадка, среды 4, а также для второй, также оказывающей влияние на растворимость средства для уменьшения минерального осадка, среды 5. Образованная предпочтительно пористыми стенками 6 приемная емкость 2, во внутреннем пространстве образует смесительную камеру 7 для первой и второй сред 4, 5.

Слева от изображенной символической оси 8, изображены точки для обозначения пористого материала, образующего приемную емкость 2. В зависимости от строения и расположения подачи первой и второй сред 4, 5, они могут проникать через стенку 6 по всей ее длине во внутреннее пространство приемной емкости 2. Стрелки 9, 10 символически изображают предпочтительные области проникновения упомянутых сред 4, 5 через стенку 6. Данные области могут быть образованы либо входящими в данные области участками подачи и/или также могут быть образованы вследствие соответствующих мер, таких как, например, с помощью целенаправленного направления потоков обоих сред или с помощью повышенной проницаемости стенки 6 в данных областях по сравнению с остальными областями стенок и/или по сравнению с лицевой стороной.

Альтернативно к пористому варианту осуществления стенки 6, стенка может быть выполнена непроницаемой, а в соответствующих областях, например, обозначенных с правой стороны стрелками 11, 12, иметь соответствующим образом подготовленные области проникновения. Таким образом, возможно целенаправленное направление потоков обоих сред 4, 5. В режиме отбора, то есть при сравнительно хорошем течении обеспечивается то, что через средство 3 для уменьшения минерального осадка по существу протекает только первая среда 4, а вторая среда 5 по существу непосредственно и без воздействия на средство 3 поступает в исходящий поток подготовленной воды. Сдерживающее устройство 14, например, в форме сита, решетки, ткани или другого, проницаемого для жидкости материала, может дополнительно разделять оба потока сред 4, 5 посредством удерживания средства 3 в удаленной от выхода области смесительной камеры 7.

На фиг. 2 представлен фильтрующий элемент 15 с корпусом 16, присоединительным элементом 17 и расположенной в нем приемной емкостью 2 с фигуры 1. Первый частичный поток 18 подготавливаемой устройством для подготовки 1 воды течет через участок подготовки 19 и образует на выходе первую среду 4. Участок подготовки 19 может включать, например, средство для повышения pH, например, катионообменное вещество, в частности кислое, например, слабо кислое катионообменное вещество, например в форме смолы. После протекания через участок подготовки 19 данный первый частичный поток образует первую среду 4. Второй, поступающий отдельно от первого, например, через обводящую участок подготовки 19 линию 21, частичный поток образует среду 5.

На фиг. 3 примерно и схематически представлено устройство для подготовки воды 1 с присоединительной головкой к трубопроводу 22, подводящим трубопроводом 23, отводящим трубопроводом 24, а также присоединенным к нему фильтрующим элементом 15 с по меньшей мере одной первой средой 4 и расположенным в нем средством для уменьшения минерального осадка 3.

На фиг. 4 представлено устройство для подготовки воды 1, включающее бак для воды 25 и также фильтрующий элемент 15 с по меньшей мере одной первой средой 4 и средством для уменьшения минерального осадка 3.

На фиг. 5 представлен следующий вариант осуществления устройства для подготовки воды 1, включающий фильтрующий элемент 15 с по меньшей мере одной первой средой 4 и средством для уменьшения минерального осадка 3 и присоединительным элементом 26 для присоединения к снабженному данным устройством прибору 27.

На фиг. 6 представлен фильтрующий элемент 15 с корпусом 16, присоединительным элементом 17 и твердой и/или неподвижно расположенной второй средой 5, в которой встроено средство для уменьшения минерального осадка 3. Также возможно, чтобы средство 3 располагалось в направлении потока перед и/или после второй среды 5. Первый частичный поток 18 подготавливаемой устройством для подготовки 1 воды течет через участок подготовки 19 и образует на выходе первую среду 4. Участок подготовки 19 может включать кислое, или слабокислое катионообменное вещество, например, в форме смолы. Среда 4 затем протекает через средство для уменьшения минерального осадка 3 и окружающую его вторую среду 5. Вторая среда 5 может, например, быть основной средой, например, основным, или слабоосновным анионообменным веществом и/или веществом для повышения pH, например труднорастворимым карбонатом кальция и или карбонатом магния и/или другой средой, действующей на средство для уменьшения минерального осадка как замедлитель растворения, модератор растворения или модератор концентрации в воде. Второй, поступающий отдельно от первого частичный поток, например, поступающий через обводящую участок подготовки 19 линию 21 частичный поток, смешивается с первым частичным потоком в направлении потока после средства для уменьшения минерального осадка.

В усовершенствованном варианте также предусмотрено смешивание обоих частичных потоков в области средства для уменьшения минерального осадка 3 для последующего воздействие на растворимость средства 3 в комбинации со второй средой 5.

В следующем варианте осуществления подготавливаемая вода в устройстве для подготовки воды 1 может полностью проходить через участок подготовки 19, на выходе из которого образуется первая среда 4, которая затем течет через средство для уменьшения минерального осадка 3 или в усовершенствованном варианте через средство 3 в комбинации со второй средой 5.

На фиг. 7 представлено устройство для подготовки воды 1, включающее бак для воды 25, фильтрующий элемент 15 и бак для хранения фильтрата 27. Фильтрующий элемент 15 включает по меньшей мере первую среду 4 и средство для уменьшения минерального осадка 3.

На фиг. 8 в качестве части устройства для подготовки воды 1 представлена приемная емкость 2 для средства 3 для уменьшения минерального осадка. Стрелками 4 символически обозначен маршрут потока для первой, оказывающей влияние на растворимость средства для уменьшения минерального осадка среды 4, а также для второй, также оказывающей влияние на растворимость средства для уменьшения минерального осадка среды 5. Окружающее приемную емкость 2 пространство образует смесительную камеру 7 для первой и второй среды 4 и 5. Смесь обоих сред 4 и 5 символически обозначена стрелками 28.

На фиг. 9a и 9b представлен примерно и схематически фильтрующий элемент 15 устройства для подготовки воды, например, состоящего из фильтрующего элемента 15 и бака для воды или устройства, в изображении разреза в двух различных режимах эксплуатации. На фиг. 9a представлено изображение в режиме работы, а на фиг. 9b изображение в состоянии простоя.

На обоих изображениях фильтрующий элемент 15 включает корпус 16, расположенное внутри корпуса подводящее устройство 32, например, в форме трубки, входное отверстие 34 и выходное отверстие 35. Входное отверстие 34 находится между корпусом 16 и стенкой подводящей трубки 32 и может включать сдерживающее устройство 31, например, в форме сита. Выходное отверстие 35 расположено в концевой области трубопровода 32. Оно может быть либо непосредственно конечной областью, либо также может быть выполнено в форме изменения поперечного сечения, в виде уменьшения поперечного сечения. Предпочтительно в конечной области трубки также может располагаться присоединительный элемент для присоединения фильтрующего элемента 15, например к баку.

В области входа в фильтрующий элемент 15, то есть в отверстии 34 может быть предусмотрено сдерживающее устройство 31 для расположенного в промежуточном пространстве между корпусом 16 и трубкой 32 фильтрующего материала. У противоположной от выхода стороны трубки 32, внутри корпуса 16 расположена приемная емкость 2, которая содержит средство 3 для уменьшения минерального осадка. Данная приемная емкость 2 может, например, иметь углубление, в которое вставляется трубка 32, или наоборот, устройство, с помощью которого приемная емкость 2 может надевается на трубку 32. Необязательно между приемной емкостью 2 и трубкой 32 может быть предусмотрено дополнительное сдерживающее устройство 29 для того, чтобы, например, предотвратить выход частиц, или приемная емкость сама может быть сдерживающим устройством для частиц.

Поступление 36 подготавливаемой фильтрующим элементом воды символически изображено на фиг. 9a в области входа двумя стрелками. Входящая вода течет в направлении потока через участок подготовки 19 и образует при контакте с ним первую среду 4. Участок подготовки может, например, содержать вещество для снижения pH, например, катионообменное вещество, в частности слабокислое катионообменное вещество, например в форме смолы. Первая среда 4 течет дальше по направлению потока и попадает в приемную емкость 2 и может таким образом воздействовать на расположенное там средство 3 для уменьшения минерального осадка, что протекающая вода подготавливается желаемым образом и оптимально защищена от минерального осадка. Затем вода выходит из внутреннего пространства приемной емкости в направлении трубки 32 и течет внутри вдоль стенок, например, как поверхностный поток в форме пленки воды к выходному отверстию 35.

На изображении режима на фиг. 9a изображено относительное небольшое количество фильтрата 33 в области выхода из трубки 32. В итоге происходит отбор воды в результате вытекания в направлении использующего воду устройства. Обычно для отбора подготовленной воды, то есть фильтрата, применяют всасывающий насос. Такой насос образует во время эксплуатации пониженное давление в системе трубопроводов, благодаря которому подготавливаемая вода вытягивается, например, из бака, в котором применяется фильтрующий элемент 15. Уровень находящейся в фильтрующем патроне воды поднимается случае эксплуатации настолько, что происходит протекание в фильтрующий элемент. Например, на фиг. 9a нанесен уровень 30, который находится в области верхнего края приемной емкости 2.

Внутри трубки 32 находится вторая среда 5, которая может представлять собой, например, воздух или газовую смесь CO₂. В рабочем состоянии согласно изображению на фиг. 9a вторая среда по причине изменения объема внутри трубки 32 из-за вытекания накапливаемого фильтрата 33 вытягивается в направлении вытекания наружу. В случае простоя или в фазе отсутствия протекания согласно изображению с фиг. 9b вторая среда снова накапливается по причине отсутствия отбора фильтрата 33 в области выхода из трубки 32, вместе с этим уменьшается предоставленный для второй среды объем и вторая среда вытесняется в противоположном рабочему течению направлении в фильтрующем элементе к приемной емкости 2 и через нее проходит в направлении участка подготовки 19, который находится между внешней стенкой трубки 32 и корпусом 16.

Примерное изображение уровня 30, в случае равновесия потоков перед и после приемной емкости 2, нанесено на фиг. 9b примерно ниже нижнего края приемной емкости 2. В данном случае в средство 3 для уменьшения минерального осадка попадает вторая среда и воздействует на него соответствующим образом. В данном примере осуществления, в котором вторая среда представляет собой воздух или газовую смесь CO₂, контакт средства 3 с первой средой 4 прекращается или снижается. Вследствие этого вторая среда 5, например, посредством уменьшения содержания влаги в приемной емкости 2 и/или посредством уменьшения или ограничения контакта между средством 3 и первой средой 4, воздействует на растворимость средства 3 и/или на концентрацию средства 3 в воде. Вследствие этого в фазе простоя или в фазе отсутствия протекания воды через фильтрующий элемент предотвращается повышенная концентрация средства в подготавливаемой воде. Средство 3 при последующем отборе воды или при протекании воды через фильтрующий элемент по причине предварительного преобразования потока подготавливаемой воды в первую среду 4 (например, подкислением) быстро снова растворяется в воде в достаточной концентрации.

Когда при последующей эксплуатации подготавливаемая вода снова течет в предусмотренном при эксплуатации направлении через фильтрующий элемент, и вместе с этим уровень 30 снова поднимается таким образом, что протекающая через фильтрующий материал вода образует первую среду 4 и она снова проникает в приемную емкость 2 и вместе с этим контактирует со средством 3 для уменьшения минерального осадка, то она может снова воздействовать на средство 3 таким образом, что подготавливаемая вода с соответствующим желаемым качеством выходит из приемной емкости 2 и предоставляется для отбора к отверстию 35.

Далее приведена дополнительная информация для возможных вариантов осуществления.

Особенно труднорастворимые соли полифосфаты имеют ярко выраженную зависимость их растворимости от значения рН окружающей жидкости. В следующей таблице представлена примерная растворимость труднорастворимых солей полифосфатов в воде после выдержки в течение ночи при различных значениях рН воды.

РН Концентрация полифосфата 4,0 60 мг/л 5,0 10 мг/л 6,0 4 мг/л 7,0 2 мг/л

Это свойство используется для повышения количества растворенного комплексообразователя, такого как, например, полифосфат, в устройствах с непрерывным или полунепрерывным протеканием воды, с труднорастворимым комплексообразователем, например, труднорастворимой солью полифосфатом, в которых проводят целенаправленное предварительное подкисление потока воды. Благодаря предварительному подкислению растворимость труднорастворимых комплексообразователей или, соответственно труднорастворимых солей полифосфатов самопроизвольно повышается.

В особом варианте осуществления поток воды делится по меньшей мере на два частичных потока, из которых по меньшей мере один частичный поток подкисляют, и он проходит через устройство с труднорастворимым комплексообразователем, например труднорастворимой солью полифосфатом. Данный частичный поток, который предпочтительно составляет от 5 до 50% объема всего потока, после прохождения через устройство снова соединяется с остальным частичным потоком. Таким образом, можно вызывать целенаправленное воздействие на растворенный комплексообразователь, например полифосфат, также при непрерывном протекании для того, чтобы достигать эффективной защиты от образования минерального осадка или эффективного снижения минерального осадка, такого как, например, карбонат кальция.

В следующем предпочтительном варианте осуществления устройство рассчитано таким образом, что при прекращении непрерывного или полунепрерывного объемного потока находящуюся в контакте с комплексообразователем подкисленную воду нейтрализуют, например, таким образом, что не подкисленная вода, например, посредством диффузии, смешивается с подкисленной водой и вместе с этим так ее нейтрализует, что значение рН смеси снова поднимается и предпочтительно находится между pH 5,5 и pH 7. С помощью такого вида саморегулирования предотвращают дозирование избыточного количества комплексообразователя, например, полифосфата и превышения допустимых максимальных значений во время долгого простоя, например, в течение ночи или выходных дней.

В следующем предпочтительном варианте осуществления предоставление подкисленной сырой воды может быть предусмотрено посредством фильтрации частичного потока через предпочтительно находящееся в водородной форме слабокислое катионообменное вещество. Благодаря химии данного ионообменного вещества данная вода в пределах указанного для области применения режима течения почти независимо от расхода имеет значение рН 3,3-4,5. Подкисленный частичный поток поступает с одной стороны, например, радиально через пористую стенку перфорированного патрона, который полностью или частично заполнен полифосфатом, (например, угольный блок-фильтр). Одновременно с противоположной стороны поступает сырая вода или не подкисленная вода. Благодаря параллельному поступлению обоих объемных потоков в непрерывном режиме практически не происходит смешивания сырой воды, или, соответственно неподкисленной воды с подкисленной водой в зоне входа подкисленной воды и вместе в этим в области заполнения полифосфатом, так что контактирующая с полифосфатом вода имеет достаточно низкое значение рН для целенаправленного повышения растворимости полифосфата в течение времени контакта. На выходе насыщенной полифосфатом подкисленной воды из патрона данная насыщенная полифосфатом подкисленная вода смешивается с неподкисленной водой в патроне и образует смесь воды с желаемой концентрацией полифосфата. Вследствие этого также при применении труднорастворимого полифосфата в непрерывном режиме работы устройства достигается достаточная концентрация растворенного полифосфата в смешанной воде.

Список обозначений:

1 Устройство для подготовки воды

2 Приемная емкость

3 Средство для уменьшения минерального осадка

4 Первая среда

5 Вторая среда

6 Стенка

7 Смесительная камера

8 Ось

9 Стрелка

10 Стрелка

11 Стрелка

12 Стрелка

13 Выходящий поток

14 Сдерживающее устройство

15 Фильтрующий элемент

16 Корпус

17 Присоединительный элемент

18 Частичный поток

19 Участок подготовки

20 Частичный поток

21 Обводная линия

22 Присоединительная головка к трубопроводу

23 Подводящий трубопровод

24 Отводящий трубопровод

25 Бак для воды

26 Присоединительный элемент

27 Бак для хранения фильтрата

28 Стрелка

29 Сдерживающее устройство

30 Уровень

31 Сдерживающее устройство

32 Трубка

33 Фильтрат

34 Входное отверстие

35 Выходное отверстие

36 Подача.

Изобретение относится к устройству для подготовки воды, в частности для питания проводящих воду и/или нагревающих воду бытовых электроприборов, или устройств для получения и подготовки еды и/или напитков с подготовленной питьевой водой, таких как автоматы для напитков, автоматические кофеварки, льдогенераторы, устройства для готовки и выпечки, парогенераторы или очистители высокого давления, кондиционеры воздуха или подобные с подготовленной водой, содержащее находящееся в твердой форме средство (3) для уменьшения минерального осадка, причем предусмотрена оказывающая влияние на растворимость средства для уменьшения минерального осадка первая среда (4), которая образована водой при протекании и контакте с участком подготовки, при этом предусмотрена вторая оказывающая влияние на растворимость средства (3) для уменьшения минерального осадка среда (5). Изобретение обеспечивает улучшенную подготовку воды, в частности питьевой. 15 з.п. ф-лы, 1 табл., 10 ил.

1. Устройство для подготовки воды (1), в частности для питания проводящих воду и/или нагревающих воду бытовых электроприборов, или устройств для получения и подготовки еды и/или напитков с подготовленной питьевой водой, таких как автоматы для напитков, автоматические кофеварки, льдогенераторы, устройства для готовки и выпечки, парогенераторы или очистители высокого давления, кондиционеры воздуха или подобные с подготовленной водой, содержащее находящееся в твердой форме средство (3) для уменьшения минерального осадка, причем предусмотрена оказывающая влияние на растворимость средства для уменьшения минерального осадка первая среда (4), отличающееся тем, что первая среда (4) образована водой при протекании и контакте с участком (19) подготовки, при этом предусмотрена вторая оказывающая влияние на растворимость средства (3) для уменьшения минерального осадка среда (5).

2. Устройство для подготовки воды по п. 1, отличающееся тем, что предусмотрена смесительная камера (7) для первой и второй сред (4, 5).

3. Устройство для подготовки воды по п. 1, отличающееся тем, что pH первой среды повышает растворимость средства для уменьшения минерального осадка.

4. Устройство для подготовки воды по п. 1, отличающееся тем, что pH второй среды снижает растворимость средства для уменьшения минерального осадка по сравнению с первой средой.

5. Устройство для подготовки воды по п. 1, отличающееся тем, что первая среда представляет собой первый проходящий через участок подготовки воды (19) частичный поток (18) подготавливаемой воды, и/или вторая среда представляет собой поступающий отдельно от первого частичного потока второй частичный поток (20) подготавливаемой воды.

6. Устройство для подготовки воды по п. 1, отличающееся тем, что предусмотрена возможность изменения значения pH первой среды с помощью применения ионнообменого вещества, в частности с помощью применения предпочтительно находящегося в водородной форме катионообменного вещества.

7. Устройство для подготовки воды по п. 1, отличающееся тем, что средство для уменьшения минерального осадка содержит фосфат или, соответственно, является полифосфатом.

8. Устройство для подготовки воды по п. 1, отличающееся тем, что приемная емкость для средства для уменьшения минерального осадка имеет по меньшей мере один первый маршрут поступления (9, 11) для первой среды и по меньшей мере один второй маршрут поступления (10, 12) для второй среды.

9. Устройство для подготовки воды по п. 1, отличающееся тем, что приемная емкость для средства для уменьшения минерального осадка расположена таким образом по отношению к фильтрующему элементу (15), что по меньшей мере ее внешняя боковая поверхность, предпочтительно также поверхность торцевой стороны, находится в контакте с первой и/или второй средой, или с образующейся из них смесью сред (4, 5).

10. Устройство для подготовки воды по п. 1, отличающееся тем, что среда действует как модератор растворимости на средство для уменьшения минерального осадка (3) и/или как модератор концентрации на средство для уменьшения минерального осадка (3) в воде.

11. Устройство для подготовки воды по п. 1, отличающееся тем, что вторая среда представляет собой анионообменное вещество, в частности слабо основное анионообменное вещество.

12. Устройство для подготовки воды по п. 1, отличающееся тем, что вторая среда представляет собой вещество для повышения pH, в частности труднорастворимую соль, например карбонат кальция или карбонат магния.

13. Устройство для подготовки воды по п. 1, отличающееся тем, что вторая среда является газообразной или действующей в газообразной форме.

14. Устройство для подготовки воды по п. 1, отличающееся тем, что оно включает присоединительную головку к трубопроводу (22) и сменный фильтровальный патрон.

15. Устройство для подготовки воды по п. 1, отличающееся тем, что предусмотрен бак для воды (25).

16. Устройство для подготовки воды по п. 1, отличающееся тем, что для предотвращения осаждения труднорастворимых соединений щелочноземельных металлов, например солей жесткости, или для ингибирования коррозии предусмотрены комплексообразователи, такие как, например, фосфонаты, фосфорная кислота, трифосфаты или полифосфаты.