ES2277226T3 - Un cartucho de filtro para recipientes de agua de cafeteras. - Google Patents
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Abstract
Cartucho de filtro (1) para su uso en recipientes de agua de cafeteras, con una carcasa (2) provista de al menos un orificio de admisión (3) y un orificio de descarga (4) para el alojamiento de un producto de filtrado, donde la descarga (4) sale de la carcasa (2) del cartucho de filtro (1) hacia abajo y en el lado interior de la carcasa (2) se disponen una serie de placas desviadoras (6a, 6b; 7a, 7b, 7c, 7d) que prolongan el recorrido del agua entre la admisión y la descarga (3, 4), caracterizado porque la carcasa (2) presenta una pieza inferior (2a) y una pieza superior (2b), donde las placas desviadoras (6a, 6b; 7a, 7b, 7c, 7d) discurren básicamente en dirección vertical y se disponen alternativamente en la pieza inferior (2a) y en la pieza superior (2b), donde queda libre, entre la pieza inferior (2a) y la(s) placa(s) desviadora(s) (6a) dispuestas en la pieza superior (2b), y entre la pieza superior (2b) y la(s) placa(s) desviadora(s) (7a) dispuestas entre la pieza inferior (2a), un paso(13, 14) para el agua, y donde la admisión (3) se dispone en la zona inferior del cartucho de filtro (1).
Description
Un cartucho de filtro para recipientes de agua
de cafeteras.
La invención se refiere a un cartucho de filtro
para recipientes de agua de cafeteras, configurado según el
preámbulo. Un cartucho de filtro de este tipo sirve para
descalcificar el agua que se retira del recipiente de agua y se
utiliza para escaldar el polvo de café. Como producto de
descalcificación se puede utilizar, por ejemplo, una resina de
intercambio iónico. El cartucho del filtro se debería sustituir tan
pronto como el producto de descalcificación pierde efectividad.
Por la patente DE 197 17 054 se conoce un
recipiente de agua con un cartucho de filtro genérico. El cartucho
de filtro dispuesto en posición de recambio en el interior del
recipiente de agua tiene una configuración cilíndrica y está
provisto en su lado inferior de un orificio de entrada del agua.
Desde este orificio de entrada del agua una cámara, que forma un
paso para el agua, conduce hacia arriba. Además, en el interior del
cartucho de filtro se dispone en posición central un conducto
descendente, que circula de arriba a abajo para la descarga del
cartucho de filtro. Con esta configuración se deberá garantizar que
el agua transite por la cámara de agua que alberga al producto de
filtrado en corriente ascendente, esto es, que el agua pase por
ella desde abajo hacia arriba, de modo que se evitan compactaciones
del lecho con una mayor resistencia al flujo y formación de
canales.
Por la patente EP 0 956 129 se conoce un
dispositivo para la limpieza de un líquido, provisto de varios
cartuchos de forma cilíndrica. En el ejemplo de realización según
la figura 1, que corresponde al estado de la técnica existente
entonces, cuatro cartuchos están unidos por medio de un par de
placas para formar una unidad de cartuchos. El par de placas está
provisto de canales en el sentido de canales de derrame, a través de
los cuales los diferentes cartuchos están unidos hidráulicamente
entre sí de tal modo que el agua de la admisión circula por los
cuatro cartuchos en serie hasta su descarga. Tanto la admisión como
la descarga se disponen en la pieza superior. Por lo demás en este
documento se dan a conocer ejemplos de realización en los cuales el
agua circula a través de los diferentes cartuchos siempre en la
misma dirección, esto es, desde arriba hacia abajo.
En la patente DE 30 14 493 A1 se da a conocer
una cafetera de filtro provista de un recipiente de alimentación de
agua, provisto a su vez de un cartucho de filtro colocado en el
suelo del recipiente de alimentación de agua y denominado
"elemento de forma". El cartucho de filtro se adapta en su
conformación exterior al recipiente de agua en cuestión, y está
relleno de una masa de filtrado consistente en una resina de
intercambio iónico, partículas de carbón activo así como aditivos
germicidas. En algunos ejemplos de realización del cartucho de
filtro están previstas, entre su admisión y su descarga, unas placas
desviadoras que prolongan el tiempo de permanencia del agua en el
cartucho de filtro. No obstante, en todos estos ejemplos de
realización las placas desviadoras discurren en horizontal, con lo
cual subsiste el riesgo de formación y compactación de lechos, con
una mayor resistencia al flujo y formación de canales, lo que en
último término conlleva un grado de eficacia peor en relación al
aprovechamiento del material filtrante alojado en el cartucho de
filtro. Además la admisión se dispone siempre en el lado superior
del cartucho de filtro. Esto tiene la desventaja, entre otros
factores, de que el recipiente de agua sólo se puede vaciar
completamente, al menos de forma aproximada, cuando el cartucho de
filtro se adapta en su conformación exterior al recipiente de agua
en cuestión, de modo que no quedan espacios muertos entre el lado
exterior del cartucho de filtro y el lado interior del recipiente de
agua.
Por la patente US 417 070 A se conoce un filtro
que presenta, en su cara interior, placas desviadoras de recorrido
vertical para prolongar el recorrido del agua. También en este caso
la admisión está dispuesta en el lado superior del filtro, lo que
da lugar a los inconvenientes previamente mencionados. Además, de
los tres recorridos parciales que ha efectuado el agua desde la
admisión hasta la descarga, en dos de ellos el agua circula desde
arriba hacia abajo.
Por la patente US 6.387.260 B1 se conoce un
dispositivo de filtro para la limpieza de líquidos. El dispositivo
de filtro está formado por un depósito principal en el que se
introduce el recipiente desde arriba. Este último está provisto, en
el suelo, de una entalladura para alojar a un cartucho de filtro. El
cartucho de filtro, configurado en forma cilíndrica, está provisto
de un conducto central en forma de tubo, cuyo extremo superior
desemboca en una cavidad. En el suelo del cartucho de filtro se
disponen unos orificios, a través de los cuales el líquido que se
pretende depurar puede afluir hacia el cartucho de filtro. El agua
que se depura se incorpora al recipiente. Tan pronto como el agua
que llena el recipiente ha alcanzado un nivel predeterminado, y el
nivel de llenado se encuentra por encima de la cavidad del cartucho
de filtro, se inicia el proceso de depuración de acuerdo con las
leyes de la física, esto es, el agua fluye a través del cartucho de
filtro y sale de éste a través del conducto central en forma de
tubo, para afluir posteriormente hacia abajo, hacia el depósito
principal. Aquí el agua fluye de forma continua hacia el cartucho de
filtro, hasta que el recipiente superior se ha vaciado y el
depósito principal se ha llenado con el agua depurada.
Finalmente, por la patente DE 3828008 se conoce
otro dispositivo de filtrado genérico.
A partir de un estado de la técnica como el que
se da a conocer por la patente DE 30 14 493 A, la invención se
propone el objetivo de mejorar el cartucho de filtro de tal modo que
presente un grado de eficacia alto con unas dimensiones compactas,
de modo que el producto de filtrado alojado en el cartucho de filtro
se aproveche de forma óptima, para lo cual se deberán evitar, en
particular, la formación y compactación de lechos dentro del
cartucho de filtro, y para lo cual el volumen útil del tanque de
agua en el que se introduce el cartucho de filtro no se deberá
reducir de forma significativa.
Este objetivo se resuelve mediante las
características indicadas en la reivindicación 1.
El riesgo de formación y compactación de lechos
se evita en gran medida, pues las placas desviadoras discurren
básicamente en vertical, se disponen alternativamente en la pieza
inferior y en la superior, y entre la placa desviadora y la pieza
superior o inferior queda libre siempre un paso para el agua. El
hecho de disponer la admisión en la zona inferior del cartucho de
filtro tiene además la ventaja de que la primera cámara del
cartucho de filtro, limitada por la correspondiente placa
desviadora, es recorrida en corriente ascendente, y en la práctica
se puede aprovechar todo el contenido del recipiente de agua en
cuestión en el que está inserto el cartucho de filtro.
En las reivindicaciones dependientes 2 a 9 se
definen ejemplos de realización preferidos de la invención.
A continuación se explica con mayor detalle un
ejemplo de realización de la invención, con la ayuda de un dibujo.
Aquí se puede ver:
Figura 1 una vista en perspectiva del cartucho
de filtro con la pieza superior levantada;
Figura 2 una sección transversal del cartucho de
filtro, y
Figura 3 una sección longitudinal del cartucho
de filtro.
El cartucho de filtro denominado en su conjunto
con el número 1 está previsto para su introducción en el recipiente
de agua de una cafetera, sin que estén representados ni la cafetera
ni el tanque de agua. En la figura 1 se representa el cartucho de
filtro 1 en una vista en perspectiva, mientras que la figura 2
muestra una sección transversal y la figura 3 una sección
longitudinal del cartucho de filtro 1. El cartucho de filtro 1
presenta una carcasa 2 formada por una pieza inferior 2a y una
pieza superior 2b. La pieza superior 2b, en la figura 1 levantada
de la pieza inferior 2a, está unida herméticamente, para el montaje
de la carcasa 2, a la pieza inferior 2a, preferiblemente mediante
encolado o soldadura. Evidentemente cabe pensar también en uniones
separables como cierres de apriete, uniones roscadas y similares.
La pieza inferior 2a de la carcasa está provista, en su zona
inferior y en ambos lados frontales, de una serie de vaciados en
forma de ranura para la formación de admisiones laterales 3. En la
parte inferior de la carcasa se dispone, en posición central, un
orificio de descarga 4 cilíndrico. La descarga 4 puede estar
provista de una válvula de retención (no representada) que se abre
hacia el tanque de agua al introducir el cartucho de filtro 1. Para
impedir que las eventuales partículas de suciedad, como también la
resina de intercambio iónico alojada, en forma de granulado, en el
cartucho de filtro 1, salgan del mismo, se prevé un filtro 12
fabricado en un material poroso y colocado por encima del orificio
de descarga 4. Además está prevista una junta en forma de anillo
tórico 5, que se dispone en el lado exterior de la descarga y
garantiza una unión hermética entre el orificio de descarga de agua
del recipiente de agua y el cartucho de filtro 1.
Tanto en la pieza superior 2b como en la pieza
inferior 2a se disponen unas placas desviadoras 6a, 6b; 7a, 7b, 7c,
7d en forma de resaltes. Estas placas desviadoras 6a, 6b; 7a, 7b,
7c, 7d se extienden por todo el ancho interior de la carcasa 2 y
forman en ella cámaras. Las placas desviadoras 7a, 7b, 7c, 7d
dispuestas en la pieza inferior 2a no se extienden hasta el lado
superior de la pieza inferior 2a, de modo que queda libre siempre
una ranura 10 a través de la cual el agua puede afluir hacia otra
cámara del cartucho de filtro 1 pasando junto a la correspondiente
placa desviadora 7b, 7d. Las placas desviadoras 6a, 6b dispuestas en
la pieza superior 2b tienen unas dimensiones tales que, con la
pieza superior 2b colocada sobre la pieza inferior 2a no se
extienden hasta el suelo de la pieza inferior 2a, de modo que queda
asimismo una ranura siempre a través de la cual el agua puede
afluir de una cámara a otra del cartucho de filtro 1 pasando unto a
la placa desviadora correspondiente 6a, 6b.
En las paredes laterales de la pieza inferior 2a
se han practicado unos surcos 9a, 9b, previstos para el alojamiento
lateral y la conducción de las correspondientes placas desviadoras
6a, 6b dispuestas en la pieza superior 2b. Estos surcos 9 deberán
garantizar, en particular, que la correspondiente placa desviadora
6a, 6b quede hermetizada lateralmente y no se produzca un
cortocircuito hidráulico en el que el agua, desviándose de la
correspondiente placa desviadora 6a, 6b, pase por los lados de ésta
y se reduzca la eficacia del cartucho de filtro.
El agua que afluye al cartucho de filtro 1 a
través de las admisiones 3 recorre la primera cámara desde abajo
hacia arriba, en corriente ascendente, mientras que la cámara
siguiente es atravesada desde arriba hacia abajo. A continuación el
agua circula por la siguiente cámara tercera de nuevo en corriente
ascendente, mientras que la cuarta cámara central, que desemboca en
la descarga 4, se recorre de nuevo desde arriba hacia abajo. Según
esto, de las cuatro cámaras por las que el agua circula desde la
correspondiente admisión 3 hasta la descarga 4, en dos cámaras el
agua circula de abajo a arriba y en dos de arriba a abajo. A través
del total de seis placas desviadoras 6a, 6b; 7a, 7b, 7c, 7d el
espacio interior del cartucho de filtro 1 se reparte en conjunto en
siete cámaras, y se consigue que el agua que fluye desde las dos
admisiones 3 laterales hacia la descarga central 4 del cartucho de
filtro 1 tenga que efectuar un recorrido relativamente largo dentro
del cartucho de filtro 1. Con esta configuración, el tiempo de
permanencia del agua que fluye a través del cartucho de filtro 1
resulta comparativamente elevado, y se puede evitar la formación y
la compactación de un lecho, lo que en último término permite un
aprovechamiento óptimo de la resina de intercambio iónico alojada
en el cartucho del filtro y un grado de eficacia elevado en relación
con la descalcificación del agua. El recorrido del agua desde la
admisión izquierda 3 hasta la descarga central 4 está indicado en la
figura 3 en forma de una línea W provista de flechas. Al estar
dispuestas las admisiones 3 en la parte inferior del cartucho de
filtro 1, el tanque de agua se puede vaciar de forma prácticamente
total a través del cartucho de filtro 1, incluso si el cartucho de
filtro 1 no se adapta en su conformación exterior al correspondiente
recipiente de agua. El uso de un cartucho de filtro de este tipo
tampoco reduce el volumen útil del recipiente de agua de una forma
reseñable.
Se entiende que el número, la configuración y la
disposición de las placas desviadoras 6a, 6b; 7a, 7b, 7c, 7d puede
variar completamente respecto de lo que se muestra en el ejemplo de
realización. Antes de colocar la pieza superior 2b, el espacio
interior del cartucho de filtro 1 se llena, aproximadamente hasta el
borde superior de las placas desviadoras 7a, 7b, 7c, 7d sujetas a
la pieza inferior 2a, con la resina de intercambio iónico, presente
en forma de granulado, para la descalcificación del agua. Para
impedir que las partículas del granulado de la resina de
intercambio iónico accedan desde una cámara a otra del cartucho de
filtro 1 a través de las ranuras superiores 10, 11, en la pieza
superior 2b se disponen elementos de retención permeables al agua
en forma de rejillas 8a, 8b, 8c, 8d, que se extienden, con la pieza
superior 2b colocada sobre la pieza inferior 2a, en la dirección
del correspondiente lado superior de las placas desviadoras 7a, 7b,
7c, 7d dispuestas en la pieza inferior 2a, y cubren en gran medida
las mencionadas ranuras 10, 11. Preferiblemente, entre el lado
superior de la correspondiente placa desviadora 7a, 7b, 7c, 7d y el
lado inferior de la correspondiente rejilla 8a, 8b, 8c, 8d queda
una rendija delgada, que permite el paso del agua a la vez que
impide el paso de partículas de granulado de la resina de
intercambio iónico. En la sección transversal según la figura 2 se
puede ver una rejilla 8b.
La anchura libre del orificio de los vaciados en
forma de ranura que forman las dos admisiones 3, como también las
ranuras practicadas en las rejillas 8a, 8b, 8c, 8d se elige de tal
modo que dichas ranuras sean más estrechas que el promedio
estadístico del diámetro exterior de una única partícula de
granulado, preferiblemente menor que x menos \sigma, siendo x la
media aritmética y \sigma la desviación típica. Con esta
configuración se impide que las diferentes partículas de granulado
de la resina de intercambio iónico salgan del cartucho de filtro a
través de los vaciados en forma de ranura y que pasen de una cámara
a otra a través de las rejillas 8a, 8b, 8c, 8d.
En la pieza superior 2b de la carcasa 2 se
dispone un punto de corte mecánico 15 para la fijación de un asidero
(no representado) configurado en correspondencia con el punto de
corte. Este punto de corte 15 presenta un surco en el que pueden
engranar dos estribos, dispuestos en el asidero y provistos de una
elasticidad de deformación elástica, con sus resaltes ubicados en
su lado anterior. Un asidero de este tipo se puede retirar después
de la introducción del cartucho de filtro 1 en el tanque de agua.
Para la extracción del cartucho de filtro 1 el asidero se puede
colocar, desde arriba, sobre el punto de corte mecánico 15 y acoplar
a éste mediante una ligera presión hacia abajo, encajándose los
resaltes del estribo de forma automática en los surcos del punto de
corte mecánico 15. Después de esto el cartucho de filtro 1 se puede
extraer del recipiente de agua hacia arriba.
El cartucho de filtro 1 está concebido
preferiblemente como cartucho de uso único. No obstante, en la
medida en que la pieza superior 2b está unida de modo separable con
la pieza inferior 2a cabe pensar en el recambio de la resina de
intercambio iónico agotada, de modo que el cartucho de filtro 1 se
pueda utilizar varias veces. Como alternativa a esto sería posible
también una regeneración de la resina de intercambio iónico
agotada.
El cartucho de filtro 1 configurado de acuerdo
con la invención requiere relativamente poco espacio. No obstante,
al estar previstas unas placas desviadoras del tipo mostrado, el
agua tiene que efectuar un recorrido relativamente largo, a través
de la resina de intercambio iónico, desde la correspondiente
admisión 3 hasta la descarga 4. De este modo se mejora el tiempo de
permanencia del agua dentro del cartucho de filtro y por tanto el
nivel de eficacia. El hecho de que la altura de construcción sea
escasa tiene la ventaja de que el cartucho del filtro se puede
llenar de agua casi completamente, lo que tiene otras ventajas, en
particular desde el punto de vista de la higiene, frente a otros
cartuchos de filtro configurados según el estado actual de la
técnica, que se extienden parcialmente por toda la altura del
recipiente de agua. Por lo demás se evita en gran medida la
formación y compactación de lechos, y el volumen útil del recipiente
de agua correspondiente no se reduce de forma notable. El cartucho
de filtro 1 tiene la ventaja, además, de que su montaje es sencillo
y se puede fabricar a bajo coste. En particular el relleno de la
resina de intercambio iónico resulta muy sencillo, pues dicha
resina se puede introducir antes de la colocación de la pieza
superior 2b de la carcasa.
Claims (9)
1. Cartucho de filtro (1) para su uso en
recipientes de agua de cafeteras, con una carcasa (2) provista de
al menos un orificio de admisión (3) y un orificio de descarga (4)
para el alojamiento de un producto de filtrado, donde la descarga
(4) sale de la carcasa (2) del cartucho de filtro (1) hacia abajo y
en el lado interior de la carcasa (2) se disponen una serie de
placas desviadoras (6a, 6b; 7a, 7b, 7c, 7d) que prolongan el
recorrido del agua entre la admisión y la descarga (3, 4),
caracterizado porque la carcasa (2) presenta una pieza
inferior (2a) y una pieza superior (2b), donde las placas
desviadoras (6a, 6b; 7a, 7b, 7c, 7d) discurren básicamente en
dirección vertical y se disponen alternativamente en la pieza
inferior (2a) y en la pieza superior (2b), donde queda libre, entre
la pieza inferior (2a) y la(s) placa(s)
desviadora(s) (6a) dispuestas en la pieza superior (2b), y
entre la pieza superior (2b) y la(s) placa(s)
desviadora(s) (7a) dispuestas entre la pieza inferior (2a),
un paso (13, 14) para el agua, y donde la admisión (3) se dispone
en la zona inferior del cartucho de filtro (1).
2. Cartucho de filtro (1) según la
reivindicación 1, caracterizado porque en la pieza superior
(2b) se disponen elementos de retención (8a, 8b, 8c, 8d) permeables
al agua, que se extienden, con la carcasa montada (2), en la
dirección del lado superior correspondiente de las placas
desviadoras (7a, 7b, 7c, 7d) dispuestas en la pieza inferior
(2a).
3. Cartucho de filtro (1) según la
reivindicación 1 ó 2, caracterizado porque el cartucho del
filtro (1) presenta una descarga (4) central y cada uno de los dos
lados frontales está provisto de al menos una admisión (3).
4. Cartucho de filtro (1) según la
reivindicación 3, caracterizado porque entre la
correspondiente admisión (3) y la descarga (4) central se disponen
al menos tres placas desviadoras (7a, 6a, 7b; 7d, 6b, 7c) de
recorrido vertical.
5. Cartucho de filtro (1) según una de las
reivindicaciones anteriores, caracterizado porque las
paredes laterales de la pieza inferior (2a) están provistas en su
lado interior de surcos (9a, 9b) por los que se extienden las
placas desviadoras (6a, 6b) dispuestas en la pieza superior
(2b).
6. Cartucho de filtro (1) según una de las
reivindicaciones anteriores, caracterizado porque en el
cartucho de filtro (1) se aloja un producto de filtrado que se
extiende en dirección vertical más o menos hasta el lado superior
de las placas desviadoras (7a, 7b, 7c, 7d) dispuestas en la pieza
inferior (2a).
7. Cartucho de filtro (1) según una de las
reivindicaciones anteriores, caracterizado porque en el
cartucho de filtro (1) se encuentra alojado un producto de filtrado
de tipo granular, y porque la carcasa (2) está provista en ambos
lados con una serie de vaciados a modo de ranura para la formación
de la correspondiente admisión (3), donde la anchura libre del
orificio de los vaciados es menor que el promedio estadístico del
diámetro exterior de una única partícula de granulado,
preferiblemente menor que x menos \sigma.
8. Cartucho de filtro (1) según una de las
reivindicaciones anteriores, caracterizado porque por encima
de la descarga (4) se dispone un filtro poroso (12).
9. Cartucho de filtro (1) según una de las
reivindicaciones anteriores, caracterizado porque la carcasa
(2) está provista, en el lado superior, de un punto de corte (15)
mecánico para la fijación de un asidero configurado de forma
correspondiente con el punto de corte.
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