ФИЛЬТРУЮЩИЙ ПАТРОН Российский патент 2023 года по МПК B01D27/08 B01D35/27 

Изобретение относится к фильтрующему патрону согласно ограничительной части п. 1 формулы изобретения.

В бытовых устройствах, предусматривающих наличие воды и снабженных водным резервуаром, в частности машинах для приготовления напитков, таких как кофеварки, чаеварки и т.п., как правило, имеются фильтрующие патроны для повышения качества воды в соответствии с целевым назначением. В таких фильтрующих патронах часто применяют фильтрующие среды для умягчения воды, например, ионообменную смолу, или для улучшения вкуса, например, активированный уголь. В сочетании с фильтрующими средами также предусматривается дозированное введение добавок, например, благоприятных для здоровья или улучшающих вкус, например, добавление минералов или витаминов и т.д.

Водные резервуары таких машин известного уровня техники обычно снабжены расположенными на дне резервуара соединительными элементами с кольцеобразной уплотнительной поверхностью для герметичного соединения с соединительным элементом фильтрующего патрона, предусмотренным в данном водном резервуаре, которая окружает сквозное отверстие в дне резервуара, обеспечивающее протекание воды из фильтрующего патрона и водного резервуара в бытовое устройство.

Подобные водные резервуары и фильтрующие патроны описаны, например, в документах DE 102004050877 А1, ЕР 1867626 А1 и DE 19717056 С2.

Чтобы исключить применение ненадлежащих фильтрующих патронов, соединительные элементы резервуара снабжают

кодирующими элементами, в результате чего применен может быть только фильтрующий патрон, соответствующий данному кодирующему элементу.

В документе ЕР 2138078 А1 раскрывается соединительное устройство для долговременного соединения с дном резервуара, в котором для соединения с дном резервуара имеются соединительные элементы в форме кармана. Их соединяют со средством фиксации на стороне резервуара таким образом, что они уже больше не могут быть отсоединены от резервуара. В это соединительное устройство с возможностью замены может быть вставлен фильтрующий патрон, при этом соединительное устройство и фильтрующий патрон снабжены шестигранной кодирующей структурой.

В определенных вариантах осуществления, которые описаны, например, в документах W0 2008/017492 А2, ЕР 2433906 В1, ЕР 2063972 В1, ЕР 2049220 В1, ЕР 2049221 В1 и ЕР 2049218 В1 с целью кодификации предусматривается многоугольная форма уплотнительной поверхности фильтра и уплотнительной поверхности резервуара, так что само уплотнение помимо функции уплотнения также выполняет дополнительную функцию кодификации.

Недостатком этих вариантов осуществления является трудность обеспечения уплотнительной функции при сопряжении углового контура относительно кругового контура.

Таким образом, задачей изобретения является

усовершенствование подобного фильтрующего патрона так, чтобы осуществление указанной функции кодификации было возможно без указанных недостатков.

Эта задача решена в отношении фильтрующего патрона согласно ограничительной части п. 1 формулы изобретения посредством характеризующих признаков.

Далее, элементы, относящиеся к водному резервуару, имеют в своем названии концевой компонент «резервуара», а элементы, относящиеся к фильтрующему патрону, имеют в своем названии концевой компонент «фильтра». Отличительные признаки

предпочтительных вариантов осуществления и усовершенствованных вариантов изобретения далее описаны в таком ключе, что их наличие не обязательно, но они могут иметь место.

Соответствующий изобретению фильтрующий патрон имеет корпус фильтра, стенка которого отделяет внутреннюю сторону корпуса от наружной стороны корпуса, при этом открытое впускное отверстие фильтра, предназначенное для поступления воды из источника воды, не имеет дополнительного соединительного элемента, который, соответственно, при установке в водном резервуаре в рабочем положении соединял бы фильтрующий патрон со внутренним пространством резервуара. После впускного отверстия фильтра относительно направления потока во время работы имеется устройство для подачи воды во внутреннее пространство корпуса фильтра, которое включает, по меньшей мере, одну фильтровальную камеру, снабженную, по меньшей мере, одной фильтрующей средой, и оканчивается выпускным отверстием фильтра для отведения воды из фильтрующего патрона. Соединительный элемент фильтра снабжен кольцеобразным соединительным штуцером, имеющим кольцеобразную уплотнительную поверхность фильтра для уплотнения соединения фильтрующего патрона с уплотнительной поверхностью водного резервуара.

Описанная конструкция фильтрующего патрона отличается от конструкции фильтрующих патронов устройств, корпус которых предусматривает герметичное соединение с водопроводом и, таким образом, встроен в водопроводную сеть.

Соответствующий изобретению фильтрующий патрон имеет уплотнительную поверхность фильтра, форма которой вдоль окружности кольцеобразного соединительного штуцера фильтра характеризуется переменным радиусом относительно центральной оси, таким образом, уплотнительная поверхность фильтра имеет радиальные выпуклости и радиальные вогнутости, при этом, выпуклости и вогнутости имеют округлую форму, поэтому углы или ребра отсутствуют.

Благодаря этому имеются дополнительные возможности кодификации. Такая форма уплотнительной поверхности фильтра сочетается с соответствующей уплотнительной поверхностью резервуара, при этом благодаря наличию вдоль окружности переменной снаружи внутрь и наоборот кривизны выпуклостей или вогнутостей усложняется или полностью исключается соединение с герметичным замыканием на или внутри уплотнительной поверхности резервуара в случае несоответствия формы. Радиальные выпуклости и/или вогнутости воссоздают форму кольцевой пружины, окружность которой может быть растянута или сжата. При этом пружинящее действие улучшает уплотнение, поскольку давление пружины обеспечивает плоскостное прижатие уплотнительных поверхностей фильтра и резервуара. Уплотнительная поверхность фильтра и уплотнительная поверхность резервуара также могут выполнять функцию фиксации фильтрующего патрона и в этом случае представлять собой фиксирующую поверхность фильтра или фиксирующую поверхность резервуара. Пружинящее действие делает функцию фиксации при взаимодействии уплотнительной поверхности фильтра и уплотнительной поверхности резервуара более эффективной.

Эластичная деформируемость уплотнительной поверхности фильтра может быть улучшена за счет того, что снабженный уплотнительной поверхностью фильтра кольцевой соединительный штуцер соединительного элемента фильтра в области уплотнительной поверхности фильтра имеет кольцевую стенку со внутренней стороной и наружной стороной, которые параллельны или наклонены друг относительно друга. В зависимости от того, надевается ли соединительный штуцер на фиксирующую поверхность резервуара или вставляется в нее, либо наружная сторона стенки, либо внутренняя сторона кольцеобразной стенки образует уплотнительную поверхность фильтра.

Поскольку в данной конфигурации противолежащая уплотнительной поверхности фильтра сторона стенки имеет такую же форму с, соответственно, большей или меньшей окружностью, эта стенка выполнена в целом как кольцевая пружина. Таким образом, кольцевая стенка представляет собой кольцевую пружину с параллельными или наклоненными друг относительно друга периферийными сторонами.

Снабженный уплотнительной поверхностью фильтра кольцевой соединительный штуцер соединительного элемента фильтра, по меньшей мере, в области уплотнительной поверхности фильтра может быть выполнен из полимерного материала с более постоянной формой, чем эластомер, при рабочей температуре. Благодаря такой жесткости соединительный штуцер фильтра фильтрующего патрона может без какого-либо неблагоприятного изменения формы оказывать прижимающее давление на уплотнительную поверхность резервуара, обеспечивая герметичное соединение.

Указанный жесткий полимерный материал более устойчив к изменению формы, чем эластомер, поэтому соединительный штуцер фильтра может деформировать эластомерное уплотнение на стороне водного резервуара. Таким образом может быть создано прижимающее давление. Посредством деформации эластомерного уплотнения также может быть осуществлена еще одна или несколько функций эластомерного уплотнения, например, механическая или гидравлическая функция, другими словами, функция фиксации, функция клапана и т.п.

Это выгодно, например, тогда, когда уплотнительная поверхность фильтра образует наружную поверхность кольцеобразного соединительного штуцера соединительного элемента фильтра, обращенную в сторону от центральной оси выпускного отверстия фильтра. Несмотря на переменную кривизну окружности, такой соединительный штуцер фильтра при установке в уплотнение на стороне водного резервуара с соответствующей радиальной обращенной внутрь уплотнительной поверхностью резервуара способен оказывать, по существу, по всей окружности направленное наружу прижимающее давление и, тем самым, обеспечивать требуемое уплотнение и/или фиксацию.

В одном из усовершенствованных вариантов изобретения конфигурация выпуклостей и вогнутостей уплотнительной поверхности фильтра характеризуется вращательной симметрией по окружности. Благодаря этому обеспечивается равномерное распределение по окружности возвратного усилия кольцевой пружины и надежная фиксация и уплотнение фильтрующего патрона в рабочем положении. Вращательно-симметричная конфигурация уплотнительной поверхности фильтра по окружности образуется, когда выпуклости и/или вогнутости выполнены периодически колеблющимися по линии окружности. Благодаря этому возможны различные угловые положения фильтрующего патрона, что облегчает его присоединение. К тому же, могут быть предусмотрены и другие технические функции, зависимые от углового положения.

Надежная фиксация фильтрующего патрона в рабочем положении достигается посредством того, что конфигурация выпуклостей и вогнутостей уплотнительной поверхности резервуара и/или уплотнительной поверхности фильтра характеризуется одинаковыми углами по всей окружности. Следовательно, выполненная таким образом кольцевая пружина может равномерно деформироваться по окружности как в области выпуклостей, так и в области вогнутостей.

Уплотняющее действие уплотнительной поверхности фильтра относительно уплотнительной поверхности резервуара может быть улучшено благодаря округлой форме выпуклостей и/или вогнутостей, исключающим наличие углов или ребер. Благодаря округлой форме без углов или ребер в области уплотнительных поверхностей по сравнению, например, с многоугольными формами известного уровня техники улучшается качество уплотнения. Кроме этого, благодаря переменному радиусу также возможно улучшение механического зажатия и, тем самым, фиксации, например, по сравнению с круглой формой.

Выпуклости и вогнутости фиксирующей поверхности фильтра могут образовывать волнообразную кривую вдоль линии окружности, при этом волнообразная форма состоит из чередования выпуклых круговых сегментов, образующих выпуклости, и вогнутых круговых сегментов, образующих вогнутости. Посредством последовательного изменения вдоль линии окружности обеспечивается радиальное упругое воздействие.

Упругое воздействие кольцевой пружины может быть дополнительно усилено, если вогнутые и выпуклые круговые сегменты в точках перегиба при переходе между вогнутой и выпуклой кривизной сопряжены тангенциально.

В одном из конкретных вариантов осуществления изобретения длина дуги выпуклых круговых сегментов больше, чем длина дуги вогнутых круговых сегментов. Таким образом, описываемый угол выпуклых круговых сегментов также больше, чем описываемый угол вогнутых круговых сегментов. Следовательно, тангенциальный переход между разной кривизной образует острый угол с центральной окружностью кольцевой пружины, поэтому при деформации в точках перехода отсутствует радиальная, направленная внутрь или наружу сила.

В одном из конкретных вариантов осуществления изобретения выпуклые и вогнутые круговые сегменты имеют одинаковый радиус сегмента. Благодаря этому при деформации внутри сегмента происходит сопоставимое распределение сил.

Круговые сегменты могут располагаться так, чтобы выпуклые и вогнутые круговые сегменты лежали внутри наружной огибающей окружности и снаружи внутренней огибающей окружности, при этом центр круга выпуклых круговых сегментов лежит внутри внутренней огибающей окружности, и центр круга вогнутых круговых сегментов лежит снаружи наружной огибающей поверхности. Такая форма обеспечивает пологий ход круговых сегментов, расположенных между огибающими окружностями, относительно огибающей окружности или средней линии, благодаря чему облегчается растяжение или сжатие кольцевой пружины.

Надлежащее функционирование достигается, когда радиус внутренней огибающей окружности составляет от 5% до 15% радиуса наружной огибающей окружности.

Кроме этого, оказался целесообразным вариант, в котором радиус выпуклостей и/или вогнутостей круговых сегментов составляет от 20% до 35% радиуса наружной огибающей окружности.

Упругое воздействие такого пружинного кольца выражено сильнее, когда толщина стенки между наружной стороной и параллельной или наклоненной относительно нее внутренней стороной составляет от 7% до 10% радиуса наружной огибающей окружности.

Кроме этого, оказался благоприятным такой ход кривой, при котором точки перегиба между вогнутыми и выпуклыми круговыми сегментами лежат ближе ко внутренней огибающей окружности, чем к наружной огибающей окружности.

Уплотнительная поверхность фильтра может образовывать наружную поверхность кольцевого соединительного штуцера соединительного элемента фильтра, обращенную в сторону от центральной оси выпускного отверстия фильтра. Несмотря на переменную вдоль окружности кривизну, такой соединительный штуцер фильтра, установленный в отверстие на стороне водного резервуара с соответствующей обращенной радиально внутрь фиксирующей поверхностью резервуара, обеспечивает направленное наружу упругое прижимающее давление, по существу, по всей окружности с целью надлежащего уплотнения и/или фиксации. И наоборот, при надевании на расположенный на стороне резервуара соединительный штуцер с соответствующей обращенной радиально наружу уплотнительной поверхностью резервуара, посредством обращенной радиально внутрь уплотнительной поверхности фильтра обеспечивается направленное внутрь упругое прижимающее давление, по существу, по всей окружности с целью надлежащего уплотнения и/или фиксации.

В одном из конкретных вариантов осуществления изобретения как на внутренней стороне, так и на наружной стороне соединительного штуцера фильтра предусмотрено наличие фиксирующих поверхностей фильтра, из которых одна или одновременно обе поверхности образуют уплотнительную поверхность фильтра. Такой соединительный штуцер фильтра может быть размещен в расположенной на стороне резервуара кольцевой щели, боковые стенки которой образуют, соответственно, фиксирующую поверхность и/или уплотнительную поверхность резервуара.

Надлежащее функционирование обеспечивает конфигурация, включающая, например, шесть выпуклостей и шесть вогнутостей, чередующихся вдоль линии круга, диаметр которого меньше 3 см.

Впускное отверстие фильтра фильтрующего патрона может быть выполнено на наружной стороне соединительного штуцера фильтра как кольцеобразное сетчатое отверстие, через которое в фильтрующий патрон может поступать вода, находящаяся в водном резервуаре.

Усовершенствование фильтрующего патрона обеспечивается за счет того, что внутри соединительного штуцера фильтра предусмотрено наличие направляющей структуры для направления и размещения центрирующего элемента, расположенного на стороне водного резервуара. Благодаря этому фильтрующий патрон при монтаже в соответствующем водном резервуаре ориентируется в осевом направлении и фиксируется в такой ориентации в рабочем положении.

Направляющая структура включает, по меньшей мере, одну проходящую в осевом направлении и параллельную центральной оси направляющую канавку для размещения, по меньшей мере, одного направляющего ребра центрирующего элемента на стороне водного резервуара, таким образом, данная направляющая структура во взаимодействии с соответствующим центрирующим элементом на стороне водного резервуара обеспечивает осевое перемещение фильтрующего патрона при установке в водный резервуар, по меньшей мере, в одном угловом положении и дополнительную фиксацию в этом положении.

Для направления и фиксации в нескольких угловых положениях направляющая структура может быть снабжена несколькими распределенными по окружности направляющими канавками.

Надлежащее направление фильтрующего патрона в заданное угловое положение происходит, когда стенка направляющих канавок закруглена таким образом, что относительно рабочего положения ширина канавки сужается снизу вверх. Направление фильтрующего патрона может быть усовершенствовано за счет того, что стенка направляющих канавок закруглена таким образом, что ширина канавки сужается радиально изнутри наружу. В сочетании эти сужающиеся формы канавок образуют некоторого рода воронку для входящего в канавку ребра центрирующего элемента на стороне водного резервуара.

Указанные формы канавок могут быть сформированы, например, в виде внутренних изгибов стенки направляющей структуры, соединяющей направляющие канавки.

Соответствующая изобретению форма уплотнительной

поверхности фильтра может также способствовать улучшению фиксации фильтрующего патрона посредством того, что уплотнительная поверхность фильтра одновременно является фиксирующей поверхностью фильтра. Соответствующая изобретению форма уплотнительной поверхности фильтра, выполняющей функцию фиксирующей поверхности, облегчает деформацию соединительного штуцера фильтра в области фиксирующей поверхности фильтра, поскольку радиальные выпуклости и/или вогнутости образуют форму кольцевой пружины, окружность которой может упруго расширяться или сжиматься. Благодаря такой облегчающейся из-за переменного радиуса деформации возможно улучшение механического зажатия и, таким образом, фиксации, например, по сравнению с круглой или многоугольной формой.

Способность к упругой деформации фиксирующей поверхности фильтра может быть улучшена за счет того, что обращенный к фиксирующей поверхности фильтра кольцеобразный соединительный штуцер соединительного элемента фильтра в области фиксирующей поверхности фильтра имеет кольцеобразную стенку со внутренней стороной и наружной стороной, параллельными или наклоненными друг относительно друга. В зависимости от того, надевается ли соединительный штуцер на фиксирующую поверхность резервуара или вставляется в нее, либо наружная, либо внутренняя поверхность кольцеобразной стенки образует фиксирующую поверхность фильтра.

Поскольку в данной конфигурации противолежащая фиксирующей поверхности фильтра сторона стенки имеет такую же форму с, соответственно, большей или меньшей окружностью, эта стенка выполнена в целом как кольцевая пружина. Таким образом, кольцевая стенка представляет собой кольцевую пружину с параллельными или наклоненными друг относительно друга сторонами.

Кроме этого, кольцеобразный соединительный штуцер фильтра может иметь наружную и/или внутреннюю стенку, скошенную относительно вертикали, так что наружная стенка и внутренняя стенка сходятся сверху вниз относительно рабочего положения фильтрующего патрона. Тем самым, образуется направляющая, которая облегчает введение соединительного штуцера в зазор между двумя сопряженными поверхностями на стороне резервуара, при этом поверхности на стороне резервуара могут образовывать, по меньшей мере частично, внутреннюю и/или наружную уплотнительную поверхность резервуара.

Соответственно этому, скошенная наружная стенка может иметь наружную уплотнительную поверхность фильтра и/или скошенная внутренняя стенка может иметь внутреннюю уплотнительную поверхность фильтра и вступать с соответствующей уплотнительной поверхностью резервуара в герметичное соединение с геометрическим замыканием.

Примеры осуществления изобретения представлены на чертежах и далее пояснены более подробно со ссылкой на фигуры.

КРАТКОЕ ОПИСАНИЕ ЧЕРТЕЖЕЙ

В частности, на фигурах представлено:

Фиг. 1 - вид в перспективе дна резервуара с установленным фильтрующим патроном согласно известному уровню техники,

Фиг. 2 - вид в перспективе с пространственным разделением деталей дна резервуара с центрирующим элементом и зажимным кольцом,

Фиг. 3 - вид в перспективе дна резервуара согласно фиг. 2 со вставленным центрирующим элементом и вставленным зажимным кольцом,

Фиг. 4 - вид сверху дна резервуара согласно фиг. 2 и 3,

Фиг. 5 - вид сбоку в перспективе соединительной области фильтрующего патрона,

Фиг. 6 - вид в перспективе соединительной области фильтрующего патрона наискосок снизу,

Фиг. 7 - вид в перспективе срезанного на высоте соединительного штуцера фильтрующего патрона, вставленного в дно резервуара,

Фиг. 8 - вид в перспективе срезанного на высоте направляющих канавок фильтрующего патрона, вставленного в дно резервуара,

Фиг. 9 - вид в перспективе фильтрующего патрона, вставленного в дно резервуара,

Фиг. 10 - вид в перспективе центрирующего элемента,

Фиг. 11 - вид в разрезе дна резервуара без фильтрующего патрона при открытом клапане водного резервуара,

Фиг. 11а и b - увеличенные изображения двух частей фиг. 11 для пояснения закрывающегося байпасного канала в уплотнении резервуара,

Фиг. 12 - вид в разрезе дна резервуара согласно фиг. 11 со вставленным фильтрующим патроном,

Фиг. 12а - увеличенное изображение части фиг. 12 для пояснения закрытого байпасного канала,

Фиг. 13 - схематичный вид спереди соответствующего изобретению соединительного штуцера фильтра,

Фиг. 13а - увеличенное изображения части фиг. 13 и

Фиг. 14 - фрагмент, демонстрирующий соединительную область фильтрующего патрона для пояснения направляющего средства, образуемого скашиванием направляющего ребра.

ПОДРОБНОЕ ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

На фиг. 1 показана традиционная конструкция водного резервуара 1 машины для приготовления напитков, такой как кофеварка, например, автомат для приготовления и продажи кофе известного уровня техники. Водный резервуар 1 включает дно 2 резервуара и частично показанные штриховыми линиями стенки 3 водного резервуара. В водном резервуаре 1 установлен фильтрующий патрон 4, включающий корпус 5 фильтра. Соединение между дном 2 резервуара и фильтрующим патроном 4 обеспечивается посредством соединительного элемента 6 резервуара со стороны водного резервуара и соединительного элемента 7 фильтра со стороны фильтра.

Фильтрующий патрон 4 находится во внутреннем пространстве 8 водного резервуара 1, то есть, при работе устройства он полностью или частично находится в воде, запас которой имеется в водном резервуаре 1. Снизу из водного резервуара 1 выступает соединительный штуцер 9 фильтра водного резервуара 1 для присоединения водного резервуара 1 к машине для приготовления напитков, которая на чертеже не показана.

На фиг. 2 изображен круглый вырез дна 2 резервуара, при этом имеется зажимное кольцо 10 и центрирующий элемент 11, вкладываемые в углубление 12 дна 2 резервуара. На фиг. 2 также показан корпус 13 клапана резервуара с уплотнением 14, выполненным в форме кольцевого уплотнения, из которого вверх выступают два стержня 15. Зажимное кольцо 10 снабжено эластомерным уплотнением 16.

На фиг. 3 и 4 зажимное кольцо 10 и центрирующий элемент показаны вставленными в дно 2 резервуара. Можно видеть, что стержни 15 могут проходить сквозь центрирующий элемент и, таким образом, представлять собой элемент кодификации для соблюдения соответствия водного резервуара и соединительного элемента машины, который при установке водного резервуара может приводить в действие корпус 13 клапана резервуара. Кроме этого, на фиг.4 хорошо видно, что эластомерное уплотнение 16, образующее уплотнение 17 резервуара, представляет собой кольцевое уплотнение переменного радиуса R относительно центральной оси А, так что образующая уплотнительную поверхность 18 резервуара внутренняя поверхность уплотнения 17 резервуара имеет радиальные вогнутости 19 и радиальные выпуклости 20. Первая уплотнительная поверхность 18 резервуара одновременно является фиксирующей поверхностью резервуара.

На фиг. 5 показана соединительная область 21 фильтрующего патрона 22. Соединительный штуцер 23 фильтра образует кольцо, окруженное наружным кольцом 24 с идущими вдоль оси выступами 25 и впадинами 26. Между внутренним кольцом 23 и наружным кольцом 24 находится кольцеобразное сетчатое отверстие 27, через который в фильтрующий патрон поступает вода. Наружная поверхность и внутренняя поверхность 68 соединительного штуцера 23 фильтра снабжены соответствующими уплотнительной поверхности 18 резервуара выпуклостями 29 и вогнутостями 30. Наружная поверхность и/или внутренняя поверхность 68 соединительного штуцера 23 фильтра могут одновременно выполнять функцию фиксирующей поверхности фильтра.

На виде, представленном на фиг. 6, помимо описанных выше частей соединительной области 21 фильтрующего патрона 22 показана конфигурация направляющей структуры 31 фильтрующего патрона 22, предназначенной для приема центрирующего элемента 11. Направляющая структура включает направляющие канавки 32, расположенные соосно граням 33 многогранного кольца 34, в данном случае, например, шесть направляющих канавок, соосных шести граням кольца в форме шестиугольника. На представленном на фиг. 7 изображении в разрезе при взгляде сверху плоскость разреза проходит через многогранное кольцо 34.

Снизу вверх во внутреннее пространство фильтрующего патрона входят внутренние изгибы 35, лежащие между гранями 33 и направляющими канавками 32. Внутренние изгибы 35 образуют боковые стенки 36 направляющих канавок 32. Благодаря изогнутой форме стенки 36 направляющих канавок 32 сужаются как в осевом направлении снизу вверх (относительно рабочего положения), так и в радиальном направлении изнутри наружу. На представленном на фиг.8 изображении в разрезе при взгляде сверху плоскость разреза проходит на высоте, где направляющие канавки 32 уже отчетливо выражены. По центру ко внутреннему пространству примыкает напорная линия, по которой поступающая в фильтрующий патрон 22 вода направляется вверх к участку фильтрации.

На фиг. 9 показан фильтрующий патрон 22 в целом, который снабжен корпусом 37 фильтра, имеющим необязательное боковое дозирующее отверстие 38 и описанное соединение для воды на стороне дна. Необязательное дозирующее отверстие 38 предусматривается только в случае фильтрующего патрона, также предназначенного для ведения в воду добавок, например, минералов, витаминов и т.д. из имеющейся в корпусе 37 фильтра дозирующей камеры. Поскольку такая дозирующая камера внутри корпуса 37 фильтра закрыта по отношению к участку фильтрации, этот аспект не имеет значения с точки зрения фильтрации. Соответствующий изобретению фильтрующий патрон также может быть выполнен просто без дозирующей камеры и соответствующего дозирующего отверстия 38. На фиг. 9, прежде всего, можно видеть рабочее положение, к которому относятся сведения, приводимые выше и ниже в настоящем описании.

На фиг. 10 представлен вид в перспективе центрирующего элемента 11. Центрирующий элемент снабжен опорной пластиной 39, которая в смонтированном состоянии лежит в приемном гнезде эластомерного уплотнения и упирается в него боковыми сторонами. От опорной пластины 39 вверх выступает центрирующий сердечник 40, имеющий кольцеобразную наружную поверхность 41, которая образует вторую фиксирующую поверхность резервуара. Наружная поверхность 41 имеет вдоль своей окружности переменный радиус относительно центральной оси А, таким образом, наружная поверхность 41 имеет радиальные вогнутости 42 и выпуклости 43. Следовательно, наружная поверхность 41 согласуется с соответствующей формой соединительного штуцера 9 фильтра.

Для более полного согласования вогнутости 42 и выпуклости 43 наружной поверхности 41 выполнены периодически колеблющимися по линии окружности и имеют округлую форму. В показанном варианте осуществления в соответствии с представленным вариантом осуществления фильтрующего патрона 22 на линии круга диаметром менее 3 см предусмотрено наличие шести вогнутостей 42 и шести выпуклостей 43. Для согласования с другим фильтрующим патроном наружную поверхность 41 или вторую фиксирующую поверхность резервуара следует изменить соответствующим образом.

В результате такого согласования формы наружной поверхности 41 центрирующего сердечника 11 в смонтированном состоянии открытой остается только кольцеобразная щель между наружной поверхностью 41 и эластомерным уплотнением 16 для введения соединительного штуцера 23 фильтра. Благодаря этому достигается дополнительная кодификация, препятствующая применению

ненадлежащего фильтрующего патрона. Кроме этого, таким образом возможна опора соединительного штуцера 23 фильтра внутренней стороной на наружную поверхность 41 центрирующего сердечника. Следовательно, прижимающее давление соединительного штуцера фильтра на эластомерное уплотнение 16 вдоль переменной формы может быть равномерно увеличено по всей окружности.

Над кольцеобразной наружной поверхностью имеется, по меньшей мере, один выступающий вверх зубец 44. Один или несколько зубцов 44 выполнены на ступени 45 центрирующего сердечника 40. Кроме этого, в соответствии с формой наружной поверхности 41 на некотором расстоянии от зубцов 44 возвышения 46 относительно ступени 45 выполнены таким образом, что между зубцами и возвышениями 46 остается свободное пространство 47. Зубец или зубцы 44 и/или возвышения 46 могут препятствовать применению уплотнения в нарушение кодификации. Над наружной поверхностью 41 также имеется сквозное отверстие 48, которое в смонтированном состоянии центрирующего элемента 11 ведет в сквозное отверстие резервуара. Через сквозное отверстие 48 отфильтрованная в фильтрующем патроне 22 вода может быть отведена из водного резервуара.

В опорной плите 39 под наружной поверхностью 41 имеется одно или несколько сквозных донных отверстий 49. Через донные отверстия из водного резервуара может быть отведена неотфильтрованная вода. Под возвышениями 46 внутри стенки с наружной поверхностью 41 имеется свободное пространство 50 для размещения корпуса 13 клапана резервуара.

Над кольцеобразной наружной поверхностью 41 имеются направляющие ребра 51, которые, как в представленном примере осуществления, могут быть скошены сверху. Образующиеся таким образом направляющие скосы 52 облегчают введение направляющих ребер 51 в направляющие канавки 32 фильтрующего патрона 22. На виде в разрезе фиг.4 хорошо видны направляющие скосы 52 направляющих ребер 51 в насаженном фильтрующем патроне 22.

На фиг. 11, 11а, 11b, 12 и 12а детали водного резервуара 1, предназначенные для присоединения фильтрующего патрона, показаны в собранном виде без фильтрующего патрона 22 или с фильтрующим патроном 22. Зажимное кольцо 10 снабжено фиксирующим выступом 53, который обеспечивает его закрепление на дне 2 резервуара и которым оно упирается в ребро 54 дна водного резервуара. Эластомерное уплотнение 16 имеет донный участок 55, который взаимодействует с зажимным кольцом 10, в результате чего эластомерное уплотнение 16 удерживается зажимным кольцом 10 на дне 2 резервуара.

Эластомерное уплотнение 16 имеет уплотнительную поверхность, предназначенную для уплотнения относительно дна 2 резервуара, которая в данном случае реализована как уплотнительное утолщение 56. Для герметичного соединения эластомерного уплотнения 16 и зажимного кольца 10 огибающая уплотнительная поверхность может предусматриваться в разных местах. В представленном примерном варианте осуществления над эластомерным уплотнением 16 имеется кольцевое уплотнение 57, герметично устанавливаемое в уплотнительной канавке 58 зажимного кольца.

Эластомерное уплотнение 16 включает наружное кольцо 59 и внутреннее кольцо 60, соединенные и выполненные как единое целое. Форма наружного кольца 59 и внутреннего кольца 60 повторяет форму окружности переменного радиуса зажимного кольца 10, соединительного штуцера 23 фильтра и эластомерного уплотнения 16 и образуемые ими вогнутости и выпуклости. Наружное кольцо 59 является ступенчатым и включает кольцевое уплотнение 57 и уплотнительное утолщение 56. Наружное кольцо 59 также снабжено одним или несколькими байпасными отверстиями 61, через которые неотфильтрованная вода в направлении Р1 потока может поступать в кольцевой зазор 62 между наружным кольцом 59 и внутренним кольцом 60. Байпасное отверстие 61 эластомерного уплотнения 16 в смонтированном состоянии находится непосредственно после байпасного отверстия 63 зажимного кольца 11, которое можно видеть, например, также на фиг. 1 и 3. Через байпасное отверстие 63 неотфильтрованная вода может вытекать в направлении Р2 через кольцевой зазор 62 из водного резервуара 1 в соответствующую машину для приготовления напитков.

На нижней стороне внутреннего кольца 60 имеется рабочая кромка 64 уплотнения, лежащая против уплотнительной поверхности 65 наружного кольца 59. В ненапряженном состоянии эластомерного уплотнения 16 кольцевой зазор 62 между наружным кольцом 59 и внутренний кольцом 60 открыт снизу, как показано на фиг. 11, и направляемая в байпас неотфильтрованная вода может стекать из кольцевого зазора 62 в направлении Р2 потока. В этом состоянии внутренняя сторона 66 внутреннего кольца 60, образующая уплотнение 17 водного резервуара, скошена по потоку вниз. Эта форма байпаса отчетливо показана на увеличенных изображениях фиг. 11а и b.

При установке фильтрующего патрона с соединительным штуцером 23 фильтра эластомерное уплотнение 16 деформируется, внутренняя сторона 66 отклоняется наружу и идет, по существу, вертикально вдоль соединительного штуцера фильтра. При этом рабочая кромка 64 уплотнения прижимается к противолежащей уплотнительной поверхности 65 и, таким образом, закрывает кольцевой зазор 62 и, следовательно, байпасный поток через байпасные отверстия 61, 63. При деформации возникает прижимающее давление, обеспечивающее прижатие уплотнительной поверхности 17 резервуара к уплотнительной поверхности 28 фильтра и, одновременно, рабочей кромки 64 уплотнения к уплотнительной поверхности 65. Это состояние показано на фиг. 12 и фиг. 12а.

На фиг. 11 и фиг. 12 корпус 13 клапана резервуара поднят непоказанным детально упором соответствующей машины навстречу возвратной пружине 67 в свободное пространство 50 и находится в открытом состоянии, имеющем место, когда водный резервуар установлен на данной машине. Когда водный резервуар снимают, корпус 13 клапана под действием возвратной пружины 67 закрывается вниз.

Уплотнительная поверхность 18 резервуара образована внутренней стороной 66 эластомерного уплотнения и одновременно является первой фиксирующей поверхностью 18 резервуара. Как уже описано выше, к этой стороне под действием прижимающего давления, когда фильтрующий патрон 5, 22 установлен на место, прилегает образуемая уплотнительной поверхностью 28 фильтра первая фиксирующая поверхность фильтра, которая деформирует эластомерное уплотнение 16 таким образом, что происходит соединение с геометрическим замыканием, обеспечивающее фиксацию и уплотнение.

При этом к образующей вторую фиксирующую поверхность фильтра наружной поверхности 41 прилегает вторая фиксирующая поверхность 68 фильтра (см. фиг. 5), образуемая внутренней поверхностью соединительного штуцера 23 фильтра. Такое соединение с геометрическим замыканием также устанавливается под действием прижимающего давления. Согласно соответствующей изобретению форме соединительного штуцера 23 фильтра, он имеет кольцеобразную стенку 69, которая, в случае необходимости, может подвергаться упругому растяжению. Таким образом можно сбалансировать допустимые отклонения и путем соответствующей деформации обеспечить надежную фиксацию. Параллельные или наклоненные друг относительно друга первая фиксирующая поверхность и вторая фиксирующая поверхность 68 образуют лежащую между ними кольцеобразную волнистую стенку 69 соединительного штуцера 23, представляющую собой кольцевую пружину 70. Вторая фиксирующая поверхность 68 фильтра при этом также может выполнять функцию второй уплотнительной поверхности фильтра.

Соединительный штуцер фильтра, соответствующий виду спереди, представленному на фиг. 13, а также увеличенному изображению его части, представленному на фиг. 13а, имеет указанную волнообразную форму с выпуклостями 29 и вогнутостями 30. Кольцеобразная стенка 69 соединительного штуцера 23 фильтра толщиной W на наружной стороне 71 имеет первую фиксирующую поверхность и на внутренней стороне 72 имеет вторую фиксирующую поверхность 68. Наружная сторона 71 и внутренняя сторона 72 стенки на представленном виде параллельны, однако в осевом направлении наклонены друг к другу, что далее пояснено дополнительно. Волнообразная форма наглядно представлена пунктирной осевой линией 73.

Осевая линия 7 3 проходит волнообразно между наружной огибающей окружностью 74, переменный радиус волн которой характеризуется большими величинами, и внутреннюю огибающую окружность 75, переменный радиус волн которой характеризуется меньшими величинами. Выпуклости 29 и вогнутости 30 осевой линии 73 образуют гребни волны в форме выпуклых круговых сегментов 7 6 и ложбины волн в форме вогнутых круговых сегментов 77. В представленном варианте осуществления все круговые сегменты 76, 77 имеют одинаковый радиус S сегмента. Средние точки 78, 79 круговых сегментов 76, 77 в случае выпуклого кругового сегмента 76 лежат внутри внутренней огибающей окружности 75, а в случае вогнутого кругового сегмента 77 лежат снаружи наружной огибающей окружности 74. Выпуклые круговые сегменты 76 и вогнутые круговые сегменты 77 переходят друг в друга тангенциально и равномерно распределены по окружности, так что образуется форма, характеризующаяся вращательной симметрией. В представленном варианте осуществления имеется шесть выпуклых круговых сегментов 76 и шесть вогнутых круговых сегментов 77, чередующихся с угловым шагом 30°, то есть, выпуклые круговые сегменты 76, как и вогнутые круговые сегменты 77, отстоят друг от друга на угол а 60°.

Посредством выбора радиуса сегментов и проистекающего из этого положения соответствующих средних точек 78, 79 получают сравнительно пологую осевую линию, волнообразно изогнутую вдоль центральной окружности 80. Осевая линия 73 пересекает центральную окружность 80 под тупым углом β. Благодаря этому длина дуги выпуклостей 29 значительно больше, чем длина дуги вогнутостей 30, и описываемый дугой сегмента выпуклостей 29 угол γ значительно больше, чем описываемый угол δ вогнутостей 30. Благодаря такой форме улучшается упругое воздействие соединительного штуцера 23 фильтра.

Для сравнения представлен также чертеж кругового сегмента 81, средняя точка 82 которого лежит непосредственно на осевой линии 73. Этот не реализованный в данном варианте осуществления ход кривой характеризуется значительно меньшими радиусами сегментов и, по существу, перпендикулярным прохождением осевой линии 73.

Достаточное упругое воздействие было достигнуто при такой толщине стенки, при которой радиус внутренней огибающей окружности 75 составляет от 5% до 15% радиуса наружной огибающей окружности 74, и радиус выпуклых и/или вогнутых круговых сегментов составляет от 20% до 35% радиуса наружной огибающей окружности 74. Толщина W стенки между наружной стороной 71 и параллельной (относительно рабочего положения) или наклонной относительно нее внутренней стороной 72 стенки составляет, предпочтительно, от 5% до 15% радиуса наружной огибающей окружности 74.

Представленный пример характеризуется радиусом наружной огибающей окружности 74 около 11 мм и радиусом внутренней огибающей окружности 75 около 9,75 мм. При этом радиус выпуклых и вогнутых круговых сегментов составляет 3,08 мм, и толщина стенки между наружной стороной 71 и параллельной или наклоненной относительно нее внутренней стороной 72 стенки составляет около 0,9 мм.

Как показано на фиг. 14, наружная 71 и/или внутренняя 72 стенка соединительного штуцера 23 фильтра, которые в зависимости от варианта осуществления также образуют одну или две уплотнительные поверхности 28 фильтра, скошены относительно вертикали на угол ω1 или ω2 и сходятся сверху вниз относительно рабочего положения фильтрующего патрона 4, 22. Такой скос или скосы под углом ω1 и/или ω2 образуют направляющее средство для введения соединительного штуцера 23 в кольцевой зазор между эластомерным уплотнением 16 и наружной поверхностью 41 водного резервуара 1.

Перечень позиций на чертежах:

1 Водный резервуар

2 Дно водного резервуара

3 Боковая стенка водного резервуара

4 Фильтрующий патрон

5 Корпус фильтра

6 Соединительный элемент резервуара

7 Соединительный элемент фильтра

8 Внутреннее пространство

9 Соединительный штуцер фильтра

10 Зажимное кольцо

11 Центрирующий элемент

12 Углубление

13 Корпус клапана резервуара

14 Уплотнение

15 Стержень

16 Эластомерное уплотнение

17 Уплотнение водного резервуара/кольцевое уплотнение

18 Уплотнительная поверхность резервуара

19 Вогнутость

20 Выпуклость

21 Соединительная область

22 Фильтрующий патрон

23 Соединительный штуцер фильтра/внутреннее кольцо

24 Наружное кольцо

25 Выступ

26 Впадина

27 Сетчатое отверстие

28 Уплотнительная поверхность фильтра

29 Выпуклость

30 Вогнутость

31 Направляющая структура

32 Направляющая канавка

33 Грань

34 Многогранное кольцо

35 Внутренний изгиб

36 Стенка

37 Корпус фильтра

38 Дозирующее отверстие

39 Опорная пластина

40 Центрирующий сердечник

41 Наружная поверхность

42 Вогнутость

43 Выпуклость

44 Зубец

45 Ступень

46 Возвышение

47 Свободное пространство

48 Сквозное отверстие

49 Сквозное отверстие в дне

50 Свободное пространство

51 Направляющее ребро

52 Направляющий скос

53 Фиксирующий выступ

54 Ребро дна

55 Донный участок

5 6 Уплотнительное утолщение

57 Кольцевое уплотнение

58 Уплотнительная канавка

59 Внутреннее кольцо

60 Наружное кольцо

61 Байпасное отверстие

62 Кольцевой зазор

63 Байпасное отверстие

64 Рабочая кромка уплотнения

65 Уплотнительная поверхность

66 Внутренняя сторона

67 Возвратная пружина

68 Вторая фиксирующая поверхность/внутренняя поверхность

69 Стенка

70 Кольцевая пружина

71 Наружная сторона стенки

72 Внутренняя сторона стенки

73 Осевая линия

74 Наружная огибающая окружность

75 Внутренняя огибающая окружность

76 Выпуклый круговой сегмент

77 Вогнутый круговой сегмент

78 Средняя точка

79 Средняя точка

80 Центральная окружность

81 Круговой сегмент

84 Сквозное отверстие резервуара

А Ось

W Толщина стенки

S Радиус сегмента

Р1 Направление потока

Р2 Направление потока

Изобретение относится к фильтрующему патрону для бытового устройства. Фильтрующий патрон имеет корпус фильтра, стенка которого отделяет внутреннюю сторону корпуса от наружной стороны корпуса, при этом предусмотрено открытое при функционировании фильтрующего патрона относительно огибающей среды вокруг корпуса фильтра впускное отверстие фильтра. Относительно направления потока при функционировании после впускного отверстия фильтра имеется устройство для подачи воды внутрь корпуса фильтра, в котором имеется по меньшей мере одна фильтровальная камера, снабженная по меньшей мере одной фильтрующей средой, и которое оканчивается выпускным отверстием фильтра для отведения воды из фильтрующего патрона. Предусмотрен соединительный элемент фильтра с кольцеобразным соединительным штуцером, имеющим кольцеобразную уплотнительную поверхность для герметичного соединения фильтрующего патрона с уплотнительной поверхностью водного резервуара. Уплотнительная поверхность фильтра вдоль окружности кольцеобразного соединительного штуцера имеет переменный радиус относительно центральной оси, так что уплотнительная поверхность имеет радиальные выпуклости и радиальные вогнутости. Выпуклости и вогнутости имеют округлую форму и выполнены периодически колеблющимися по линии окружности. Технический результат: обеспечение эффективной фиксации фильтрующего патрона в резервуаре. 15 з.п. ф-лы, 18 ил.

1. Фильтрующий патрон (22) для бытового устройства, имеющий корпус (37) фильтра, стенка которого отделяет внутреннюю сторону корпуса от наружной стороны корпуса, при этом предусмотрено открытое при функционировании фильтрующего патрона (22) относительно внешней среды вокруг корпуса (37) фильтра впускное отверстие (27) фильтра, при этом относительно направления потока при функционировании после впускного отверстия (27) фильтра предусмотрено устройство для подачи воды внутрь корпуса (37) фильтра, которое включает по меньшей мере одну фильтровальную камеру, имеющую по меньшей мере одну фильтрующую среду, и которое оканчивается выпускным отверстием фильтра для отведения воды из фильтрующего патрона (22), и при этом предусмотрен соединительный элемент фильтра с кольцеобразным соединительным штуцером (23), имеющим кольцеобразную уплотнительную поверхность (28) фильтра для герметичного соединения фильтрующего патрона (22) с уплотнительной поверхностью водного резервуара,

отличающийся тем, что

форма уплотнительной поверхности (28) фильтра вдоль окружности кольцеобразного соединительного штуцера (23) фильтра имеет переменный радиус относительно центральной оси, так что уплотнительная поверхность (28) фильтра имеет радиальные выпуклости (29) и радиальные вогнутости (30), при этом выпуклости (29) и вогнутости (30) имеют округлую форму и при этом выпуклости (29) и вогнутости (30) выполнены периодически колеблющимися по линии окружности.

2. Фильтрующий патрон (22) по п. 1, отличающийся тем, что снабженный уплотнительной поверхностью (28) фильтра кольцевой соединительный штуцер (23) соединительного элемента фильтра, по меньшей мере, в области уплотнительной поверхности (28) фильтра выполнен из полимерного материала с постоянной формой при рабочей температуре, в частности, более жесткого, чем эластомер.

3. Фильтрующий патрон (22) по одному из предшествующих пунктов, отличающийся тем, что уплотнительная поверхность (28) фильтра образует наружную поверхность кольцеобразного соединительного штуцера (23) соединительного элемента фильтра, обращенную в сторону от центральной оси (А) выпускного отверстия фильтра.

4. Фильтрующий патрон по одному из предшествующих пунктов, отличающийся тем, что расположение выпуклостей (29) и вогнутостей (30) уплотнительной поверхности (28) фильтра по окружности выполнено вращательно-симметрично.

5. Фильтрующий патрон по одному из предшествующих пунктов, отличающийся тем, что расположение выпуклостей (29) и вогнутостей (30) уплотнительной поверхности (28) фильтра по окружности выполнено с одинаковыми углами.

6. Фильтрующий патрон (22) по одному из предшествующих пунктов, отличающийся тем, что вдоль окружности предусмотрено шесть выпуклостей (29) и шесть вогнутостей (30) с диаметром меньше 3 см.

7. Фильтрующий патрон (22) по одному из предшествующих пунктов, отличающийся тем, что внутри соединительного штуцера (23) фильтра предусмотрена направляющая структура для направления и размещения центрирующего элемента (11) на стороне резервуара.

8. Фильтрующий патрон (22) по п. 7, отличающийся тем, что направляющая структура (31) включает по меньшей мере одну направляющую канавку (32) для размещения по меньшей мере одного направляющего ребра (51) центрирующего элемента (11) на стороне водного резервуара.

9. Фильтрующий патрон (22) по п. 7 или 8, отличающийся тем, что направляющая структура (31) включает несколько распределенных по окружности направляющих канавок (32).

10. Фильтрующий патрон (22) по п. 8 или 9, отличающийся тем, что стенка направляющих канавок (32) закруглена таким образом, что ширина канавки относительно рабочего положения сужается снизу вверх.

11. Фильтрующий патрон (22) по п. 8 или 9, отличающийся тем, что стенка направляющих канавок (32) закруглена таким образом, что ширина канавки сужается изнутри наружу.

12. Фильтрующий патрон (22) по п. 10 или 11, отличающийся тем, что сужающаяся форма направляющих канавок сформирована в виде внутреннего изгиба (35) в стенке (36), соединяющей направляющие канавки.

13. Фильтрующий патрон (22) по одному из предшествующих пунктов, отличающийся тем, что впускное отверстие фильтрующего патрона (22) выполнено как кольцеобразное сетчатое отверстие (27).

14. Фильтрующий патрон (22) по одному из предшествующих пунктов, отличающийся тем, что снабженный уплотнительной поверхностью (28) фильтра кольцевой соединительный штуцер (23) соединительного элемента фильтра, по меньшей мере, в области уплотнительной поверхности (28) фильтра имеет стенку (69) с наружной стороной (71) стенки, включающей или образующей уплотнительную поверхность (28) фильтра, проходящей параллельно или наклонно к внутренней стороне (72) стенки.

15. Фильтрующий патрон (22) по одному из предшествующих пунктов, отличающийся тем, что кольцеобразный соединительный штуцер (23) соединительного элемента фильтра имеет наружную (71) и/или внутреннюю (72) стенку, которые в рабочем положении фильтрующего патрона скошены относительно вертикали на угол ω1 и/или ω2 так, что наружная стенка (71) и внутренняя стенка (72) фильтрующего патрона сходятся сверху вниз.

16. Фильтрующий патрон (22) по п. 14 или 15, отличающийся тем, что скошенная наружная стенка (71) имеет наружную уплотнительную поверхность (28) фильтра и/или скошенная внутренняя стенка (72) имеет внутреннюю уплотнительную поверхность фильтра.