ФИЛЬТРОВАЛЬНЫЙ КАРТРИДЖ Российский патент 2018 года по МПК B01D24/10 B01D27/02 C02F1/00 

Техническое решение относится к устройствам для очистки жидкости и используется в основном совместно с фильтрами кувшинного типа, которые применяются практически везде, где есть необходимость получения чистой питьевой воды.

Фильтровальный картридж представляет собой единое устройство, состоящее из двух рабочих зон, соединенных с помощью неразъемного соединения. Верхняя часть включает в себя крышку, а нижняя - корпус, внутри которого размещен фильтрующий материал. В крышке имеются входные отверстия для прохода жидкости и оттока воздуха. В донной части корпуса спроектированы выходные отверстия для выхода очищенной жидкости. Фильтровальный картридж обычно вставляют в приемную емкость фильтра кувшинного типа.

Кроме этого, некоторые производители называют идентичный картридж фильтрующим модулем (бренд «Аквафор») или фильтровальным патроном (бренд «Брита»).

Известен фильтровальный патрон по патенту RU 2379088 (опубликован 20.01.2010), который имеет верхнюю часть и нижнюю часть. Верхняя часть выполнена в форме шатра и имеет впускное отверстие. В соединительной области верхней части патрона и нижней части патрона предусмотрен уплотнительный бортик, который в области установочного отверстия прилегает к уплотнительной поверхности приемной воронки. Нижняя часть фильтровального патрона имеет стенку по периметру и донную часть, в которой расположено выпускное отверстие.

Недостатком зарегистрированного технического решения является ограниченный ресурс фильтровального патрона, так как объем фильтрующего материала ограничен пространством между дном патрона и сеткой, отделяющей объем шатровой крышки от корпуса.

Известно также устройство для фильтрации жидкости по патенту RU 2379087, опубликованному 20.01.2010. В данном техническом решении зарегистрирован фильтровальный картридж с верхней и нижней частью, где верхняя часть выполнена с по меньшей мере одним входным отверстием, а нижняя часть картриджа - с по меньшей мере одним выходным отверстием, а также с уплотнительной кромкой с фиксирующим средством, которое расположено под уплотнительной кромкой и на расстоянии от нее.

Недостатком зарегистрированного технического решения является ограниченный ресурс фильтровального картриджа, который определяется не регулированием скорости пропускания жидкости, а объемом заполненного смесью сорбентов пространства внутри картриджа.

Известен фильтр и устройство фильтрования воды по патенту RU 2555039, опубликованному 10.07.2015. Фильтр состоит из одной рабочей зоны - корпуса, в котором находится фильтрующая среда и который представляет собой плоскую прямоугольную форму с боковой стенкой, дном и крышкой. Фильтрующая среда представляет собой слой ионообменной смолы, расположенный над слоем материала, наполненного активированным углем. Более того, под слоем материала, наполненного активированным углем, расположен слой из нетканого материала.

Недостатком технического решения является отсутствие верхней рабочей зоны в корпусе фильтра, из-за чего вода попадает сразу на фильтрующую среду, где создаются препятствия для удаления воздуха, растворенного в воде. Кроме того, конструкция фильтра не позволяет увеличить ресурс фильтра по снижению жесткости воды без ущерба для ресурса по улучшению органолептических свойств, т.к. увеличение слоя ионообменной смолы, возможно только за счет уменьшения количества активированного угля.

Известен фильтрующий модуль по патенту RU 2437703 (опубликован 27.12.2011), который состоит из верхней и нижней частей.

Верхняя часть сменного фильтрующего модуля состоит из крышки с по меньшей мере одним выходным отверстием для входа жидкости и выхода воздуха. Верхняя часть модуля может содержать дополнительно входной фильтр (на чертежах не показано), состоящий из полимерного материала и основания (кольца), соединенных между собой, например, методом термосварки, и механически закрепленный в корпусе или в крышке. В частном случае исполнения изобретения входной фильтр может быть снабжен дополнительно ребрами жесткости. Ребра жесткости позволят при больших размерах входного фильтра придать надежность конструкции. В другом частном случае исполнения изобретения входной фильтр может быть снабжен дополнительно по меньшей мере одним клапаном. Указанный клапан поможет дополнительно избежать прерывания фильтрации жидкости, которое может произойти в результате скапливания воздуха в модуле. В качестве полимерного материала, из которого состоит входной фильтр, может быть использован тканый, нетканый материал, пленка, непористая полимерная пленка толщиной от 5 до 100 микрон или пористый полимерный материал толщиной от 5 до 500 микрон.

Нижняя часть включает корпус, заполненный фильтрующим материалом, и дно с по меньшей мере одним выходным отверстием. Дно имеет основание и по меньшей мере две боковые стенки, выполненные с наклоном к центральной оси модуля. Верхняя выступающая по направлению к крышке поверхность дна, основание и боковые стенки дна образуют конфигурацию дна модуля.

При этом в зарегистрированном техническом решении фильтрующий материал помещен только в нижнюю рабочую зону - корпус, а верхняя рабочая зона -крышка - не заполнена, так что внутренний объем фильтрующего модуля используется неэффективно.

Известен фильтровальный картридж с одной рабочей зоной, расположенной внизу, при этом фильтрующий материал в оболочке расположен таким образом, что в рабочей зоне остается свободное пространство, при этом оболочка проницаема для жидкости и не крепится механическим путем (US 5637214). При этом сам корпус фильтровального картриджа закрывается съемной крышкой, или откидной крышкой, габариты которой не позволяют расположить там дополнительный фильтрующий материал в оболочке, с возможностью замены в домашних условиях.

Недостатком технического решения является отсутствие в крышке дополнительного фильтрующего материала, то есть верхней рабочей зоны в корпусе фильтра, из-за чего вода попадает сразу на фильтрующую среду, где создаются препятствия для удаления воздуха, растворенного в воде. Кроме этого использование одной рабочей зоны является неэффективным способом.

Известно фильтрующее устройство для очистки жидкости (RU 2526377) и состоящее из двух рабочих зон, по меньшей мере одного средства фиксации, по меньшей мере одного регулирующего элемента. Верхняя рабочая зона выполнена с возможностью регулирования значения жесткости фильтруемой жидкости на протяжении всего ресурса в виде контейнера с внутренним пространством, заполненным фильтрующим материалом, выполненным с двумя группами распределителей потоков фильтруемой жидкости.

Недостатком технического решения является сложная конструкция фильтра, где фильтрующий материал находиться в двух рабочих зонах, при этом в верхней рабочей зоне фильтрующий материал расположен в контейнере, который механически закреплен и является жесткой конструкцией. Все эти данные усложняют конструкцию и не позволяют провести замену фильтрующего материала в домашних условиях. Кроме этого верхняя часть и нижняя часть не являются разъемными элементами.

В заявляемом техническом решение, оболочка представляет собой небольшой по габаритам мешок, изготовленный из материала, с отверстиями, позволяющим пропускать воду. Внутри оболочки, находятся фильтрующий материал, с возможностью замены в домашних условиях. По типу «чайного пакетика». При этом эффективность очистки увеличивается вдвое, за счет расположения в крышке. А так как последняя сделана разъемная, оболочку можно менять.

Задачей заявляемого технического решения является создание фильтровального картриджа с увеличенным ресурсом работы.

Технический результат достигается за счет того, что в верхней рабочей зоне, представляющей собой крышку, возможно разместить по меньшей мере одну оболочку со вторым фильтрующим материалом таким образом, что остается свободное пространство, при этом оболочка проницаема для жидкости и не крепится механическим путем.

Возможен вариант развития основного технического решения, заключающийся в том, что проницаемая для жидкости оболочка может быть выполнена из жесткого материала с отверстиями для протекания воды.

Возможен вариант развития основного технического решения, заключающийся в том, что проницаемая для жидкости оболочка может быть выполнена из полужесткого материала с отверстиями для протекания воды.

Возможен вариант развития основного технического решения, заключающийся в том, что проницаемая для жидкости оболочка может быть выполнена из мягкого материала с отверстиями для протекания воды.

Возможен вариант развития основного технического решения, заключающийся в том, что верхняя часть второй рабочей зоны имеет разъемное соединение, позволяющее в процессе эксплуатации заменить оболочку со вторым фильтрующим материалом.

Возможен вариант развития основного технического решения, заключающийся в том, что состав второго фильтрующего материала идентичен составу первого фильтрующего материала.

Возможен вариант развития основного технического решения, заключающийся в том, что мягкая, проницаемая для жидкости оболочка изготовлена из полимерной сетки.

Возможен вариант развития основного технического решения, заключающийся в том, что в составе второго фильтрующего материала используется ионообменная смола.

Возможен вариант развития основного технического решения, заключающийся в том, что в составе второго фильтрующего материала используется пористый адсорбционный материал.

Возможен вариант развития основного технического решения, заключающийся в том, что в качестве пористого адсорбционного материала используется активированный уголь.

Возможен вариант развития основного технического решения, заключающийся в том, что в качестве пористого адсорбционного материала используется пористый полимерный материал.

Возможен вариант развития основного технического решения, заключающийся в том, что фильтрующий материал обработан бактерицидным веществом.

Возможен вариант развития основного технического решения, заключающийся в том, что бактерицидное вещество представляет собой соединения серебра.

Возможен вариант развития основного технического решения, заключающийся в том, что в качестве разъемного соединения используется съемная крышка.

Возможен вариант развития основного технического решения, заключающийся в том, что в качестве разъемного соединения используется откидная крышка.

Для более полного раскрытия сущности заявляемого технического решения на фиг. 1-4 показан фильтровальный картридж.

Приведенные в качестве примера варианты осуществления изобретения ниже более подробно поясняются с помощью фигур чертежей, в числе которых:

Фиг. 1 - общий вид фильтровального картриджа в разрезе;

Фиг. 2 - общий вид фильтровального картриджа;

Фиг. 3 - общий вид фильтровального картриджа в разрезе с незаменяемыми оболочками;

Фиг. 4 - общий вид фильтровального картриджа в разрезе с заменяемыми оболочками.

На фиг. 1 указаны две рабочие зоны:

I - нижняя рабочая зона - корпус (поз. 1); II - верхняя рабочая зона - крышка (поз. 2).

Внутри корпуса (поз. 1) расположен первый фильтрующий материал (поз. 3), и внизу находятся выходные отверстия (поз. 5). В верхней части крышки (поз. 2) расположены входные отверстия (поз. 4). Корпус (поз. 1) и крышка (поз. 2) соединяются между собой неразъемным соединением, поверхность которого представляет собой (поз. 6), с верхним фиксирующим выступом (поз. 11). Поз. 7 и 8 - разделительные элементы, находящиеся, соответственно, в верхней части (крышка, поз. 2) и в нижней части (корпус, поз. 1) фильтровального картриджа. По нижнему краю корпуса (поз. 1) находится углубление для центрирования внутренних элементов картриджа (поз. 9) с фиксирующим нижним выступом (поз. 12). По верхнему краю крышки находится выступ для захвата (поз. 10), на котором находится место для захвата (поз. 13) (фиг. 2). На фиг. 2 показана отбортовка для проточек (поз. 14) и уступы (поз. 15) для фиксации картриджа в корпусе (поз. 1).

На фиг. 3 во второй рабочей зоне расположены две оболочки с фильтрующим материалом (для примера) - поз. 16.

На фиг. 4 также в качестве примера показана оболочка с фильтрующим материалом - поз. 16. При этом сама оболочка выполнена таким образом, что осуществлена возможность быстрой замены за счет поз. 17 - нити для демонтажа оболочки, поз. 18 - створки для замены оболочки и поз. 19 - фиксатора створки.

Устройство работает следующим образом.

Перед началом работы на дно корпуса 1 устанавливается разделительный элемент 8 и закладывается первый фильтрующий материал 3, представляющий собой смесь компонентов гранулированных и волокнистых материалов. Сверху корпус 1 соединяется неразъемным соединением, поверхность которого представляет собой поз. 6, с верхним фиксирующим выступом (поз. 11) с крышкой 2.

Рабочие зоны I и II разделяет верхняя разделительная решетка 7. Внутри верхней рабочей зоны за счет свободного пространства возможно разместить по меньшей мере одну оболочку с фильтрующим материалом, состав которого может быть идентичен составу первого фильтрующего материала и/или может быть с дополнениями, такими как пористый адсорбционный материал, имеющий или не имеющий в своем составе уголь. При этом в качестве пористого адсорбционного материала можно использовать пористый полимерный материал. Также фильтрующий материал, находящийся в оболочке, возможно обработать бактерицидным веществом, например, таким, в состав которого входят соединения серебра.

Оболочка изготавливается проницаемой для жидкости в виде жесткой перфорированной капсулы, либо в виде проницаемой для жидкости мягкой оболочки, изготовленной из полимерной сетки, ткани, бумаги по образцу чайного пакета.

При этом оболочка просто устанавливается на верхнюю разделительную решетку 7 и механически не закрепляется, что позволяет ее заменить, если конструкция крышки выполнена со створкой 18.

При этом оболочку можно заменить, если в конструкции картриджа используется разъемное соединение, то есть соединение, позволяющее снять крышку.

Заявителем изготовлены опытные образцы изделия, которые подтвердили заявленные преимущества и проведенные опыты.

I - нижняя рабочая зона

II - верхняя рабочая зона

поз. 1 - корпус

поз. 2 - крышка

поз. 3 - фильтрующий материал, находящийся в корпусе (поз. 1);

поз. 4 - входные отверстия;

поз. 5 - выходные отверстия;

поз. 6 - поверхность неразъемного соединения корпуса и крышки

поз. 7 - верхний разделительный элемент;

поз. 8 - нижний разделительный элемент;

поз. 9 - углубление для центрирования внутренних элементов картриджа;

поз. 10 - выступ для захвата;

поз. 11 - верхний фиксирующий выступ;

поз. 12 - нижний фиксирующий выступ;

поз. 13 - место для захвата;

поз. 14 - отбортовка для устранения протечек;

поз. 15 - уступы для фиксации картриджа в корпусе фильтра;

поз. 16 - оболочка с фильтрующим материалом;

поз. 17 - нить для демонтажа оболочки;

поз. 18 - створка для замены оболочки;

поз. 19 - фиксатор створки.

Конкретные размеры и отдельные конструктивные параметры исполнения фильтрующего картриджа могут быть выбраны специалистами в зависимости от назначения и производительности устройства. В качестве конструктивных материалов могут использоваться практически любые известные и применяемые в устройствах для очистки воды материалы, а также известные технологии сборки.

Несмотря на то, что настоящее изобретение было описано в связи вариантом его осуществления, который в настоящее время считается наиболее предпочтительным и выгодным, следует понимать, что данное изобретение не ограничено описанным вариантом осуществления, а наоборот, оно охватывает различные модификации и варианты в рамках сущности и объема предлагаемой формулы изобретения.

Изобретение относится к устройствам для очистки жидкости и используется в основном совместно с фильтрами кувшинного типа, которые применяются практически везде, где есть необходимость получения чистой питьевой воды. Фильтровальный картридж состоит из двух рабочих зон и по меньшей мере одного средства фиксации. Верхняя рабочая зона выполнена с отверстиями для входа жидкости и оттока воздуха, а нижняя рабочая зона, имеющая не менее одного выходного отверстия в основании, заполнена первым фильтрующим материалом. В верхней рабочей зоне, являющейся крышкой, размещена по меньшей мере одна оболочка со вторым фильтрующим материалом таким образом, что остается свободное пространство, при этом оболочка проницаема для жидкости и не крепится механическим путем. Технический результат: увеличение ресурса работы. 14 з.п. ф-лы, 1 табл., 4 ил.

1. Фильтровальный картридж, состоящий из двух рабочих зон и по меньшей мере одного средства фиксации, при этом верхняя рабочая зона выполнена с отверстиями для входа жидкости и оттока воздуха, а нижняя рабочая зона, имеющая не менее одного выходного отверстия в основании, заполнена первым фильтрующим материалом, отличающийся тем, что в верхней рабочей зоне, являющейся крышкой, размещена по меньшей мере одна оболочка со вторым фильтрующим материалом таким образом, что остается свободное пространство, при этом оболочка проницаема для жидкости и не крепится механическим путем.

2. Фильтровальный картридж по п. 1, отличающийся тем, что проницаемая для жидкости оболочка может быть выполнена из жесткого материала с отверстиями для протекания воды.

3. Фильтровальный картридж по п. 1, отличающийся тем, что проницаемая для жидкости оболочка может быть выполнена из полужесткого материала с отверстиями для протекания воды.

4. Фильтровальный картридж по п. 1, отличающийся тем, что проницаемая для жидкости оболочка может быть выполнена из мягкого материала с отверстиями для протекания воды.

5. Фильтровальный картридж по п. 1, отличающийся тем, что верхняя часть второй рабочей зоны имеет разъемное соединение, позволяющее в процессе эксплуатации заменить оболочку со вторым фильтрующим материалом.

6. Фильтровальный картридж по п. 1, отличающийся тем, что в состав второго фильтрующего материала входит по меньше мере один фильтрующий материал.

7. Фильтровальный картридж по п. 5, отличающийся тем, что мягкая, проницаемая для жидкости оболочка изготовлена из полимерной сетки.

8. Фильтровальный картридж по п. 5, отличающийся тем, что в качестве разъемного соединения может использоваться съемная крышка.

9. Фильтровальный картридж по п. 5, отличающийся тем, что в качестве разъемного соединения может использоваться откидная крышка.

10. Фильтровальный картридж по п. 6, отличающийся тем, что в составе второго фильтрующего материала используется ионообменная смола.

11. Фильтровальный картридж по п. 6, отличающийся тем, что в составе второго фильтрующего материала используется пористый адсорбционный материал.

12. Фильтровальный картридж по п. 11, отличающийся тем, что в качестве пористого адсорбционного материала может использоваться активированный уголь.

13. Фильтровальный картридж по п. 11, отличающийся тем, что в качестве пористого адсорбционного материала может использоваться пористый полимерный материал.

14. Фильтровальный картридж по любому из пп. 6, 10, 11, отличающийся тем, что фильтрующий материал может быть обработан бактерицидным веществом.

15. Фильтровальный картридж по п. 14, характеризующийся тем, что бактерицидное вещество представляет собой соединения серебра.