RU2286954C2 - Одноразовый патрон для бытовой системы очистки воды - Google Patents
Одноразовый патрон для бытовой системы очистки воды Download PDFInfo
- Publication number
- RU2286954C2 RU2286954C2 RU2004101611/15A RU2004101611A RU2286954C2 RU 2286954 C2 RU2286954 C2 RU 2286954C2 RU 2004101611/15 A RU2004101611/15 A RU 2004101611/15A RU 2004101611 A RU2004101611 A RU 2004101611A RU 2286954 C2 RU2286954 C2 RU 2286954C2
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- water
- cartridge
- container
- base
- walls
- Prior art date
Links
- XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N water Substances O XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N 0.000 title claims abstract description 191
- 238000000746 purification Methods 0.000 title claims abstract description 19
- BVKZGUZCCUSVTD-UHFFFAOYSA-M Bicarbonate Chemical class OC([O-])=O BVKZGUZCCUSVTD-UHFFFAOYSA-M 0.000 claims abstract description 11
- 239000002245 particle Substances 0.000 claims description 61
- 230000008021 deposition Effects 0.000 claims description 25
- 239000008213 purified water Substances 0.000 claims description 24
- 238000000034 method Methods 0.000 claims description 13
- 238000010438 heat treatment Methods 0.000 claims description 8
- 238000007599 discharging Methods 0.000 claims description 5
- 238000004891 communication Methods 0.000 claims description 2
- 230000005484 gravity Effects 0.000 claims description 2
- 239000012530 fluid Substances 0.000 claims 1
- 239000008236 heating water Substances 0.000 claims 1
- 230000004888 barrier function Effects 0.000 abstract description 22
- 238000006243 chemical reaction Methods 0.000 abstract description 12
- 239000000126 substance Substances 0.000 abstract description 4
- 230000009467 reduction Effects 0.000 abstract description 3
- 230000000694 effects Effects 0.000 abstract description 2
- 239000012634 fragment Substances 0.000 abstract 3
- 238000006467 substitution reaction Methods 0.000 abstract 1
- 239000002966 varnish Substances 0.000 description 14
- 238000004140 cleaning Methods 0.000 description 13
- 239000000463 material Substances 0.000 description 13
- 229910052751 metal Inorganic materials 0.000 description 12
- 239000002184 metal Substances 0.000 description 12
- 238000013461 design Methods 0.000 description 8
- 230000008569 process Effects 0.000 description 7
- 238000001556 precipitation Methods 0.000 description 6
- 238000004062 sedimentation Methods 0.000 description 6
- 238000001914 filtration Methods 0.000 description 5
- 239000007787 solid Substances 0.000 description 5
- 238000009825 accumulation Methods 0.000 description 4
- 230000000903 blocking effect Effects 0.000 description 4
- 230000007423 decrease Effects 0.000 description 4
- 239000013049 sediment Substances 0.000 description 4
- 210000002268 wool Anatomy 0.000 description 4
- 229910001209 Low-carbon steel Inorganic materials 0.000 description 3
- 210000003850 cellular structure Anatomy 0.000 description 3
- 238000011109 contamination Methods 0.000 description 3
- 235000013305 food Nutrition 0.000 description 3
- 239000007789 gas Substances 0.000 description 3
- 239000012535 impurity Substances 0.000 description 3
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 description 3
- 150000002739 metals Chemical class 0.000 description 3
- 238000002156 mixing Methods 0.000 description 3
- 238000000926 separation method Methods 0.000 description 3
- VYPSYNLAJGMNEJ-UHFFFAOYSA-N Silicium dioxide Chemical compound O=[Si]=O VYPSYNLAJGMNEJ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- NIXOWILDQLNWCW-UHFFFAOYSA-N acrylic acid group Chemical group C(C=C)(=O)O NIXOWILDQLNWCW-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 230000002411 adverse Effects 0.000 description 2
- 239000007795 chemical reaction product Substances 0.000 description 2
- 239000011248 coating agent Substances 0.000 description 2
- 238000000576 coating method Methods 0.000 description 2
- 239000004020 conductor Substances 0.000 description 2
- 238000005260 corrosion Methods 0.000 description 2
- 230000007797 corrosion Effects 0.000 description 2
- 238000009826 distribution Methods 0.000 description 2
- 238000012423 maintenance Methods 0.000 description 2
- 238000012986 modification Methods 0.000 description 2
- 230000004048 modification Effects 0.000 description 2
- 239000013618 particulate matter Substances 0.000 description 2
- 229920000728 polyester Polymers 0.000 description 2
- 229920000139 polyethylene terephthalate Polymers 0.000 description 2
- 239000005020 polyethylene terephthalate Substances 0.000 description 2
- 239000002244 precipitate Substances 0.000 description 2
- 125000006850 spacer group Chemical group 0.000 description 2
- 239000010935 stainless steel Substances 0.000 description 2
- 229910001220 stainless steel Inorganic materials 0.000 description 2
- 239000000758 substrate Substances 0.000 description 2
- OYPRJOBELJOOCE-UHFFFAOYSA-N Calcium Chemical compound [Ca] OYPRJOBELJOOCE-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 239000004593 Epoxy Substances 0.000 description 1
- 229910052782 aluminium Inorganic materials 0.000 description 1
- XAGFODPZIPBFFR-UHFFFAOYSA-N aluminium Chemical compound [Al] XAGFODPZIPBFFR-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 230000008901 benefit Effects 0.000 description 1
- 230000033228 biological regulation Effects 0.000 description 1
- 230000015572 biosynthetic process Effects 0.000 description 1
- 229910000019 calcium carbonate Inorganic materials 0.000 description 1
- VTYYLEPIZMXCLO-UHFFFAOYSA-L calcium carbonate Substances [Ca+2].[O-]C([O-])=O VTYYLEPIZMXCLO-UHFFFAOYSA-L 0.000 description 1
- 150000004649 carbonic acid derivatives Chemical class 0.000 description 1
- 238000001816 cooling Methods 0.000 description 1
- 238000005137 deposition process Methods 0.000 description 1
- 230000007717 exclusion Effects 0.000 description 1
- 239000004744 fabric Substances 0.000 description 1
- 239000000835 fiber Substances 0.000 description 1
- 239000008233 hard water Substances 0.000 description 1
- 229910001385 heavy metal Inorganic materials 0.000 description 1
- 238000009434 installation Methods 0.000 description 1
- 238000009413 insulation Methods 0.000 description 1
- ZLNQQNXFFQJAID-UHFFFAOYSA-L magnesium carbonate Chemical compound [Mg+2].[O-]C([O-])=O ZLNQQNXFFQJAID-UHFFFAOYSA-L 0.000 description 1
- 229910000021 magnesium carbonate Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000001095 magnesium carbonate Substances 0.000 description 1
- 230000014759 maintenance of location Effects 0.000 description 1
- 239000007769 metal material Substances 0.000 description 1
- 238000005192 partition Methods 0.000 description 1
- 239000004033 plastic Substances 0.000 description 1
- 229920003023 plastic Polymers 0.000 description 1
- -1 polyethylene terephthalate Polymers 0.000 description 1
- 239000011148 porous material Substances 0.000 description 1
- 238000012545 processing Methods 0.000 description 1
- 239000004576 sand Substances 0.000 description 1
- 230000011664 signaling Effects 0.000 description 1
- 235000014347 soups Nutrition 0.000 description 1
- 239000012209 synthetic fiber Substances 0.000 description 1
- 229920002994 synthetic fiber Polymers 0.000 description 1
- 230000003685 thermal hair damage Effects 0.000 description 1
- 238000012546 transfer Methods 0.000 description 1
- 238000009423 ventilation Methods 0.000 description 1
- 239000003039 volatile agent Substances 0.000 description 1
- 239000003643 water by type Substances 0.000 description 1
- 230000037303 wrinkles Effects 0.000 description 1
Images
Classifications
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C02—TREATMENT OF WATER, WASTE WATER, SEWAGE, OR SLUDGE
- C02F—TREATMENT OF WATER, WASTE WATER, SEWAGE, OR SLUDGE
- C02F5/00—Softening water; Preventing scale; Adding scale preventatives or scale removers to water, e.g. adding sequestering agents
- C02F5/02—Softening water by precipitation of the hardness
- C02F5/025—Hot-water softening devices
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
- B01D—SEPARATION
- B01D29/00—Filters with filtering elements stationary during filtration, e.g. pressure or suction filters, not covered by groups B01D24/00 - B01D27/00; Filtering elements therefor
- B01D29/01—Filters with filtering elements stationary during filtration, e.g. pressure or suction filters, not covered by groups B01D24/00 - B01D27/00; Filtering elements therefor with flat filtering elements
- B01D29/05—Filters with filtering elements stationary during filtration, e.g. pressure or suction filters, not covered by groups B01D24/00 - B01D27/00; Filtering elements therefor with flat filtering elements supported
- B01D29/055—Filters with filtering elements stationary during filtration, e.g. pressure or suction filters, not covered by groups B01D24/00 - B01D27/00; Filtering elements therefor with flat filtering elements supported ring shaped
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
- B01D—SEPARATION
- B01D29/00—Filters with filtering elements stationary during filtration, e.g. pressure or suction filters, not covered by groups B01D24/00 - B01D27/00; Filtering elements therefor
- B01D29/88—Filters with filtering elements stationary during filtration, e.g. pressure or suction filters, not covered by groups B01D24/00 - B01D27/00; Filtering elements therefor having feed or discharge devices
- B01D29/90—Filters with filtering elements stationary during filtration, e.g. pressure or suction filters, not covered by groups B01D24/00 - B01D27/00; Filtering elements therefor having feed or discharge devices for feeding
- B01D29/902—Filters with filtering elements stationary during filtration, e.g. pressure or suction filters, not covered by groups B01D24/00 - B01D27/00; Filtering elements therefor having feed or discharge devices for feeding containing fixed liquid displacement elements or cores
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
- B01D—SEPARATION
- B01D36/00—Filter circuits or combinations of filters with other separating devices
- B01D36/04—Combinations of filters with settling tanks
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C02—TREATMENT OF WATER, WASTE WATER, SEWAGE, OR SLUDGE
- C02F—TREATMENT OF WATER, WASTE WATER, SEWAGE, OR SLUDGE
- C02F1/00—Treatment of water, waste water, or sewage
- C02F1/001—Processes for the treatment of water whereby the filtration technique is of importance
- C02F1/003—Processes for the treatment of water whereby the filtration technique is of importance using household-type filters for producing potable water, e.g. pitchers, bottles, faucet mounted devices
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C02—TREATMENT OF WATER, WASTE WATER, SEWAGE, OR SLUDGE
- C02F—TREATMENT OF WATER, WASTE WATER, SEWAGE, OR SLUDGE
- C02F1/00—Treatment of water, waste water, or sewage
- C02F1/001—Processes for the treatment of water whereby the filtration technique is of importance
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C02—TREATMENT OF WATER, WASTE WATER, SEWAGE, OR SLUDGE
- C02F—TREATMENT OF WATER, WASTE WATER, SEWAGE, OR SLUDGE
- C02F1/00—Treatment of water, waste water, or sewage
- C02F1/02—Treatment of water, waste water, or sewage by heating
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C02—TREATMENT OF WATER, WASTE WATER, SEWAGE, OR SLUDGE
- C02F—TREATMENT OF WATER, WASTE WATER, SEWAGE, OR SLUDGE
- C02F1/00—Treatment of water, waste water, or sewage
- C02F2001/007—Processes including a sedimentation step
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C02—TREATMENT OF WATER, WASTE WATER, SEWAGE, OR SLUDGE
- C02F—TREATMENT OF WATER, WASTE WATER, SEWAGE, OR SLUDGE
- C02F2101/00—Nature of the contaminant
- C02F2101/10—Inorganic compounds
- C02F2101/20—Heavy metals or heavy metal compounds
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C02—TREATMENT OF WATER, WASTE WATER, SEWAGE, OR SLUDGE
- C02F—TREATMENT OF WATER, WASTE WATER, SEWAGE, OR SLUDGE
- C02F2201/00—Apparatus for treatment of water, waste water or sewage
- C02F2201/002—Construction details of the apparatus
- C02F2201/006—Cartridges
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C02—TREATMENT OF WATER, WASTE WATER, SEWAGE, OR SLUDGE
- C02F—TREATMENT OF WATER, WASTE WATER, SEWAGE, OR SLUDGE
- C02F2209/00—Controlling or monitoring parameters in water treatment
- C02F2209/42—Liquid level
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C02—TREATMENT OF WATER, WASTE WATER, SEWAGE, OR SLUDGE
- C02F—TREATMENT OF WATER, WASTE WATER, SEWAGE, OR SLUDGE
- C02F2301/00—General aspects of water treatment
- C02F2301/02—Fluid flow conditions
- C02F2301/022—Laminar
Landscapes
- Chemical & Material Sciences (AREA)
- Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
- Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
- Hydrology & Water Resources (AREA)
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Environmental & Geological Engineering (AREA)
- Water Supply & Treatment (AREA)
- Organic Chemistry (AREA)
- Water Treatment By Sorption (AREA)
- Treatment Of Water By Ion Exchange (AREA)
- Filtration Of Liquid (AREA)
- Grinding-Machine Dressing And Accessory Apparatuses (AREA)
Abstract
Изобретение относится к устройствам для очистки воды, в частности для снижения жесткости воды. Предложено одноразовое патронное устройство для использования в системе очистки воды с нагреваемым патроном, в котором частицы, образуемые за счет обуславливаемой теплом реакции бикарбонатов в воде, можно эффективно собирать в нетурбулентных зонах осаждения частиц. Патрон включает несколько емкостей, сборка которых осуществлена путем вложения их друг в друга и которые образуют каналы для протекания воды в пределах зазоров между стенками емкостей. Когда секция для сбора частиц заполняется, течение воды автоматически блокируется или отсекается, что сигнализирует о необходимости замены патрона. Патрон также может включать барьерный фильтр и нагреватель, установленный на поверхность внешней емкости. 5 н. и 17 з.п. ф-лы, 3 ил.
Description
Область техники, к которой относится изобретение
Настоящее изобретение относится в общем к устройствам и способам очистки воды, в частности, предназначенным для использования в автомате для продажи напитков после смешения.
Предшествующий уровень техники
В бытовой системе очистки воды и способе ее применения, описанных в патенте США №4858248, выданном Плестеру (Plester) и др., используется сменный одноразовый патрон, который включает сборник и фильтр. Указано, что сборник имеет ячеистую структуру. Нагреватель нагревает воду в патроне, чтобы снизить жесткость воды путем разложения бикарбонатов. Затем происходит оседание осаждаемых бикарбонатов и тяжелых металлов и накопление их на поверхности ячеистой структуры. Потом вода из сборника проходит через барьерный фильтр, например кольцевой фильтр, и выходит из патрона.
Эффективность сборника зависит, в частности, от регулирования температуры и времени пребывания в патроне воды, проходящей через него. При эксплуатации это время пребывания уменьшается по мере накопления осадков и заполнения ими пустот в ячеистой структуре. Этот процесс накопления, в конце концов, вызывает уменьшение времени пребывания до величины ниже той, которая необходима для завершения процесса осаждения. Поэтому приходится использовать в патроне барьерный фильтр, срок службы которого меньше, чем у сборника; забившийся фильтр сигнализирует о необходимости технического обслуживания (т.е. замены) сборника. Было бы выгодно иметь патрон с повышенной способностью к сбору частиц, в частности патрон, удовлетворяющий следующим параметрам:
А) патрон должен обеспечивать узкое распределение времени пребывания в патроне в пределах потока воды, чтобы гарантировать, что все части воды, протекающей через патрон, очищаются в одинаковой степени;
Б) патрон должен обеспечивать эффективное осаждение и сбор малых частиц, образующихся во время реакции, обуславливаемой нагревом, внутри патрона;
В) блокировка отверстия для впуска воды в патрон должна предотвращаться за счет оседания частиц, образующихся во время реакции, обуславливаемой нагревом, именно изнутри от точки ввода воды в патрон;
Г) оседание частиц на поверхностях нагревателя патрона также должно предотвращаться, потому что такое образование вредно сказывается на работоспособности нагревателя и патрона;
Д) патрон должен обеспечивать полное разделение впускаемого и выпускаемого потока воды, так что утечки в системе не должны приводить к смешиванию прибывающей неочищенной воды и выходящей очищенной воды;
Е) патрон должен вмещать барьерный фильтр для очищенной выходящей воды, чтобы удалять любые частицы, переносимые из зон осаждения, имеющихся в патроне;
Ж) патрон должен содержать нагреватель, установленный внутри, или нагреватель, установленный снаружи;
З) патрон должен быть выполнен с возможностью блокировки течения воды через патрон после уменьшения свободного пространства патрона за счет оседания частиц, являющихся продуктами реакции, до такой степени, что время пребывания воды внутри патрона достигло наименьшего предельного значения, в результате чего патрон становится "израсходованным" и должен быть заменен;
И) патрон должен обеспечивать надлежащий тепловой контакт с нагревателем, установленным снаружи патрона, в тех конкретных вариантах осуществления, для которых такие нагреватели, устанавливаемые снаружи, предпочтительны;
К) патрон должен обеспечивать поверхности контакта с водой, которые можно эффективно и экономично лакировать для предотвращения загрязнения очищенной воды металлами, в частности, в конкретных вариантах осуществления, где используются недорогие металлы, такие как мягкая низкоуглеродистая сталь;
Л) патрон должен обеспечивать лакированные нагреваемые поверхности, на которых предотвращается появление осадков, чтобы избежать воздействия недопустимого температурного напряжения на эти лакированные поверхности;
М) патрон должен иметь простую конструкцию и быть дешевым, чтобы тем самым гарантировать, что этот патрон будет относительно недорогой частью системы очистки воды.
Поэтому было бы выгодно разработать патрон для очистки воды, который минимизирует оседание частиц, образующихся как раз изнутри от точки ввода воды в патрон, и предотвращает оседание частиц на поверхностях нагревателя патрона, а также обеспечивает полное разделение впускаемой воды, текущей в патрон, и выпускаемой воды, вытекающей из патрона. Было бы также выгодно, чтобы такой патрон вмещал нагреватель, установленный внутри, или имел нагреватель, установленный снаружи, и чтобы при этом патрон был выполнен с возможностью блокировки течения воды через него после уменьшения свободного пространства патрона за счет оседания частиц, являющихся продуктами реакции, до такой степени, что время пребывания воды внутри патрона достигло наименьшего предельного значения, и чтобы при этом поверхности патрона, контактирующие с водой, можно было эффективно и экономично лакировать.
Поэтому цель настоящего изобретения состоит в разработке патрона для использования в системе очистки воды с нагреваемым патроном, который удовлетворяет многим из этих конструктивных параметров или всем этим конструктивным параметрам.
Еще одна цель настоящего изобретения состоит в разработке способов и систем очистки воды, использующих эти усовершенствованные патронные устройства.
Краткое изложение сущности изобретения
Предложен усовершенствованный патрон для использования в системе очистки воды, такой как система, описанная в патенте США №5858248. Патрон включает многочисленные емкости, вставленные друг в друга и образующие зоны осаждения частиц, а также каналы для протекания воды в пределах зазоров между стенками емкостей. Патрон является экономичным, потому что в нем используются обычные, изготавливаемые в массовом производстве детали, и он требует лишь простой сборки.
В предпочтительном варианте осуществления патрон включает внешнюю емкость, имеющую закрытое основание, открытый верхний конец и вертикальные стенки, расположенные между основанием и верхним концом, причем верхний конец приспособлен для плотного сцепления с насадкой системы очистки воды с нагреваемым патроном, внутреннюю емкость, имеющую закрытое основание, верхний конец, имеющий, по меньшей мере, один проем для протекания очищаемой воды во внутреннюю емкость, и вертикальные стенки, расположенные между основанием и верхним концом и снабженные, по меньшей мере, одним отверстием для протекания воды, находящейся во внутренней емкости, из внутренней емкости, причем между отверстием и основанием внутренней емкости образована зона осаждения частиц, и при этом внутренняя емкость закреплена внутри внешней емкости в положении, обеспечивающем образование зазора между стенками внешней емкости и стенками внутренней емкости, а также зазора между основанием внешней емкости и основанием внутренней емкости, первую промежуточную емкость, расположенную внутри второй промежуточной емкости, при этом обе указанные емкости расположены между внешней емкостью и внутренней емкостью и имеют закрытое основание, открытый верхний конец и вертикальные стенки, расположенные между концами оснований и верхними концами, причем вода протекает по пути течения воды через верхний конец первой промежуточной емкости, а затем - через отверстия в стенках второй промежуточной емкости, и трубку для выпуска очищенной воды, расположенную с обеспечением возможности приема воды из зазора между верхним концом внешней емкости и верхним концом внутренней емкости. Емкости, образующие патрон, предпочтительно изготовлены из металла и могут быть лакированы для предотвращения загрязнения очищенной воды металлом. В этом конкретном варианте осуществления, патрон обеспечивает оптимальную установку нагревателя для системы очистки в пределах потока очищаемой воды или у внешней стенки патрона. В предпочтительном варианте, патрон снабжают барьерным фильтром, таким как объемный фильтр.
Патрон включает секцию для не турбулентного течения, предназначенную для сбора частиц, образующихся внутри патрона за счет реакции бикарбонатов в воде, вследствие чего обеспечивается эффективный сбор частиц. Когда секция для сбора частиц становится заполненной, течение воды автоматически блокируется или отсекается, что сигнализирует о необходимости замены патрона. В предпочтительном конкретном варианте осуществления, когда 50% пути протекания воды проходит в направлении осаждения частиц, осаждение также становится более эффективным.
В более предпочтительном варианте осуществления патрон включает внешнюю емкость, имеющую закрытое основание, открытый верхний конец и вертикальные стенки, расположенные между основанием и верхним концом, причем верхний конец приспособлен для плотного сцепления с насадкой системы очистки воды с нагреваемым патроном, внутреннюю емкость, имеющую закрытое основание, открытый верхний конец и вертикальные стенки, расположенные между основанием и верхним концом, и закрепленную внутри внешней емкости в положении, обеспечивающем образование зазора между стенками внешней и внутренней емкостей, а также зазора между основаниями внешней и внутренней емкостей, так что между упомянутыми основаниями образована зона осаждения частиц, одну или несколько внешних направляющих перегородок, расположенных в зазоре между стенками внешней и внутренней емкостей и ограничивающих путь течения таким образом, что, когда неочищенная вода попадает в патрон через подающую трубку для впуска, вода протекает между стенкой внешней емкости и, по меньшей мере, одной из внешних направляющих перегородок по направлению к зоне осаждения частиц, а потом проходит между внешней направляющей перегородкой и стенкой внутренней емкости, и трубку для выпуска очищенной воды, расположенную с обеспечением возможности приема воды из верхнего конца внутренней емкости, причем вода, вытекающая из внутренней емкости, течет через трубку для выпуска очищенной воды и вытекает из патронного устройства, образуя тем самым путь течения воды через патрон.
Краткое описание чертежей
Фиг.1 представляет вертикальное сечение предпочтительного варианта осуществления патрона, изображающее пути протекания воды, подвод тепла и обеспечение сбора осажденных частиц.
Фиг.2А представляет горизонтальное сечение предпочтительного варианта осуществления патрона, изображающее средства, обеспечивающие расширение окружности патрона для контакта с установленным по окружности внешним нагревателем.
Фиг.2В представляет вертикальное сечение основания предпочтительного варианта осуществления патрона, изображающее средства, обеспечивающие расширение основания патрона для контакта с установленным на основании внешним нагревателем.
Фиг.3 представляет вертикальное сечение более предпочтительного варианта осуществления патрона, изображающее пути протекания воды.
Фиг.3А представляет горизонтальное сечение патрона, показанного на фиг.3.
Подробное описание изобретения
Разработан усовершенствованный одноразовый сменный патрон для использования в системах очистки воды с нагреваемыми патронами, таких как системы, описанные в патенте США №5858248, включенном в качестве ссылки во всей его полноте в данном описании.
Патрон
Патрон состоит из нескольких емкостей, причем каждая емкость имеет стенки и закрытое основание. Емкости предпочтительно являются цилиндрическими по форме, хотя можно использовать и формы с некруглым горизонтальным поперечным сечением. Емкости патрона расположены, по существу, концентрично, образуя пути протекания (т.е. каналы) в зазорах между стенками емкостей. Иными словами, емкости вложены таким образом, что располагаются одна внутри другой. Каналы, образованные зазорами между стенками емкостей, гарантируют, что все части потока должны следовать по одному и тому же пути за исключением случаев короткого замыкания и поэтому гарантируют узкое распределение времени пребывания в патроне воды, протекающей через него. Можно использовать обычные распорки для поддержания зазоров между емкостями. В емкостях предусмотрены отверстия, придающие желаемому контуру протекания воды законченный характер и подробнее описанные в нижеследующих абзацах текста со ссылками на фиг.1 и 2. Ниже отверстий в емкостях ограничены зоны осаждения для оседающих частиц. В некоторых конкретных вариантах осуществления, "емкости" не имеют закрытого основания, а имеют только боковые стенки, эти "емкости" именуются в нижеследующем тексте "направляющими перегородками".
Емкости в типичном случае изготовлены из теплопроводного материала, предпочтительно - металла. В предпочтительном конкретном варианте осуществления емкости изготовлены из луженой мягкой низкоуглеродистой стали или алюминия с лаковым покрытием для ингибирования коррозии металла. В других конкретных вариантах осуществления, емкости или их части изготовлены из не лакированного металла, такого как нержавеющая сталь. Нержавеющая сталь может быть экономичным материалом, в частности, для внутренних емкостей, в качестве которых можно использовать очень тонкую металлическую конструкцию, потому что к механической прочности внутренних емкостей предъявляются нестрогие требования.
Конструкция патрона также способствует снижению температурного напряжения на лакированных стенках, если они используются, что позволяет с выгодой использовать обычные антикоррозионные лаки, на которые в противном случае оказали бы негативное влияние повышенные температуры и напряжения. Хотя и существуют антикоррозионные лаки с высокотемпературным допуском, можно легче достичь экономичности лаковой системы, когда эта лаковая система работает при как можно более низких температурах, представляемых на практике температурой процесса очистки. В типичном случае, температура лакированной металлической подложки будет близка к температуре воды, с которой она контактирует, при этом вода имеет температуру процесса очистки. Однако, если нагретая поверхность покрывается осадком карбоната кальция или магния в результате процесса очистки, то лакированная поверхность больше не контактирует с водой. В этом случае придется увеличить температуру нагревателя для поддержания необходимого притока тепла через осадок, который является плохим проводником тепла. Следовательно, это увеличение температуры нагревателя может привести к увеличению температурного напряжения на лакированной поверхности. Поэтому, если можно минимизировать или предотвратить осадки на лакированных поверхностях, которые подвергаются непосредственному нагреву, то минимизируется температурное напряжение в лаке.
Именно простая лакировка емкостей с использованием обычных средств обеспечивает защиту от коррозии металла. Можно использовать обычные лаковые материалы, которые в настоящее время используются в банках для пищевых продуктов, в частности в тех из них, которые допускают варку в банке (например, в банках для супов). Лаковые материалы обычно будут иметь полиэфирную, акриловую или эпоксидную основу, предпочтительно - полиэфирную или акриловую, поскольку это водные основы, которые легче всего применить в высокоскоростной лакировочной системе. Как правило, высокоскоростные лакировочные системы (такие как используемые в банках для пищевых продуктов и напитков) экономичны, но основаны на исключении сложных форм и поверхностей, поскольку те ухудшили бы целостность лакового покрытия. Лаковые поверхности, которые являются более сложными (чем в банках для пищевых продуктов), в общем случае потребуют более сложных и менее экономичных лакировочных систем.
Нагреватель
В одном варианте осуществления в патроне используется нагреватель, установленный снаружи. В этом конкретном варианте осуществления нагреватель осуществляет прямой нагрев выходящей очищенной воды и косвенный нагрев неочищенной воды (фиг.1). Следовательно, поверхности емкостей с наибольшим температурным напряжением находятся в контакте с очищенной водой и поэтому по сравнению с поверхностями, контактирующими с неочищенной водой, подвергаются незначительному оседанию частиц в результате реакции, происходящей в патроне. Эта конструкция с выгодой предотвращает наличие поверхностей, контактирующих с нагревателем, покрытым осадками частиц, которые могли бы действовать как теплоизоляция и могли бы увеличить температурное напряжение в лаках. Уменьшая температурное напряжение в лаке, снижают риск теплового повреждения лака.
Размеры емкостей зависят от размеров патрона, которые в свою очередь зависят главным образом от скорости очистки воды и температуры очистки. Патрон имеет, по меньшей мере, три основные секции, каждая из которых соответствует разным технологическим функциям патрона. Этими секциями являются следующие: реакционная секция, в которой бикарбонат разлагается за счет тепла и оседает в виде карбонатов наряду с металлами и другими растворенными твердыми частицами; секция удержания осадков, в которой накапливается большинство осевших твердых частиц; и обслуживающая вспомогательная секция, содержащая барьерный фильтр, газовое пространство для сбора и выпуска газов, растворенных в неочищенной воде, датчики регулирования уровня, температуры (если это необходимо), а также трубки для впуска и/или выпуска.
Размер реакционной секции определяется требуемой скоростью очистки воды и температурой воды, поскольку зависимость температуры реакции бикарбоната соответствует хорошо известным законам химии. Например, если бы температура очистки составляла 115°С, эта секция в предпочтительном варианте должна была бы иметь объем, достаточный для того, чтобы обеспечить удержание в течение приблизительно 10 минут потока, обуславливаемого очисткой воды (то есть, например, если бы скорость обработки составляла 18 л/ч, то объем реакционной секции должен был бы составлять примерно 10/60×18=3 л). При температурах менее 115°С необходимый объем должен был бы быть больше, потому что скорость реакции была бы меньше, а при температурах более 115°С необходимый объем должен был бы быть меньше, потому что скорость реакции была бы больше. Хотя более высокие температуры очистки выгодны тем, что позволяют уменьшить размеры патрона, эти более высокие температуры обуславливают увеличение внутреннего давления патрона. Следовательно, температуру очистки следует выбирать так, чтобы добиться практичного и экономичного баланса между прочностью, способствующей поддержанию давления в патроне, и его размерами. Предпочтительные температуры очистки в типичном случае находятся между примерно 100°С и примерно 150°С. Вместе с тем, полезными для практических приложений могут оказаться и температуры вне этого диапазона. Например, если приложение требует очень маленького, экономящего пространство патрона, то можно было бы применять повышенные температуры очистки.
Размер секции, удерживающей осадки, зависит от скорости очистки воды, количества оседающего вещества, присутствующего в воде, и приемлемой частоты замены патрона. Эта секция представляет собой просто пространство для удержания твердых частиц, выделяемых посредством процесса очистки.
Размер обслуживающей вспомогательной секции зависит от скорости очистки воды и от степени экономии пространства, обеспечиваемой проектированием размещения компонентов в пределах этой секции. В типичном случае, этот размер данной секции составляет относительно небольшую долю (размера) патрона. Например, при работе со скоростью очистки воды 18 литров в час при температуре 115°С патрон в типичном случае будет иметь общую объемную вместимость между примерно 4 и 8 л, при этом для обслуживающей вспомогательной секции в обычной ситуации потребовалось бы лишь 0,5 л.
Как правило, форма патрона является такой, что его высота примерно в один-три раза больше его диаметра.
Установка нагревателя снаружи, вследствие чего он становится постоянной частью конструкции, а не одноразовой, уменьшает стоимость одноразового компонента (т.е. патрона) и тем самым уменьшает эксплуатационные расходы на систему. Однако эта компоновка не всегда возможна, потому что жесткие воды (т.е. с относительно высоким содержанием бикарбоната) вызывают избыточные осадки на поверхностях, нагреваемых снаружи, и уменьшают эффективность этих поверхностей. В таких случаях предпочтителен или, возможно, необходим внутренний нагреватель, поскольку внутренний нагреватель самоочищается во время циклов нагревания и охлаждения. Температурное напряжение на осадках, находящихся непосредственно на нагревателе, значительно выше, чем в случае осадков на поверхностях, нагреваемых снаружи, и это температурное напряжение вызывает отпадение осадков, находящихся непосредственно на нагревателе. Следовательно, вариант нагрева изнутри, хотя и является изначально стоящим дороже ввиду увеличения количества одноразовых компонентов, может способствовать уменьшению затрат в случае относительно жесткой воды путем увеличения срока службы патрона.
Барьерный фильтр
По выбору и в предпочтительном варианте, патрон снабжен барьерным фильтром для удаления любых мелких частиц, которые не осели в пределах зон осаждения, имеющихся в патроне. Для установки барьерного фильтра в патроне барьерный фильтр должен быть компактным и простым.
Барьерный фильтр не должен ограничивать срок службы патрона (срок службы патрона скорее должен ограничиваться вместимостью зоны сбора осажденных частиц, имеющейся в патроне). Вместе с тем, барьерный фильтр должен иметь адекватный срок службы в пределах ограниченного пространства патрона, а реализации этой функции можно достичь с помощью фильтра, который имеет увеличенную площадь поверхности для улавливания частиц, например, за счет наличия многочисленных складок или который обеспечивает фильтрацию по всему своему объему или глубине. Барьерный фильтр предпочтительно является объемным фильтром, который обеспечивает отфильтровывание мелких частиц из воды не только на поверхности фильтра, но и по всей его глубине.
В предпочтительном варианте осуществления фильтр состоит из несущей конструкции и фильтрующего материала, который содержится в несущей конструкции. Эта несущая конструкция предпочтительно является пористой, включающей фильтрующий материал и допускающей протекание воды через этот фильтрующий материал и через несущую конструкцию. В типичном варианте осуществления фильтрующий материал имеет глубину, которая в несущей конструкции не превышает примерно 3 мм.
Несущая конструкция в типичном случае представляет собой недорогое сито, ткань или бумажный материал. Полезные фильтрующие материалы, как правило, включают в себя частицы, волокна или их сочетания. Подходящим фильтрующим материалом являются разновидности шерсти, в частности разновидности шерсти, полученные из синтетического волокна, допускающего использование при высоких температурах, а в более предпочтительном варианте - полиэтилентерефталатная шерсть (ПЭТФ-шерсть). Мелкий песок и кизельгур также являются предпочтительными фильтрующими материалами. Фильтрующий материал должен обеспечивать свободное прохождение воды через него и одновременный сбор значительных количеств частиц в порах этого материала.
Предпочтительный вариант осуществления патрона
На фиг.1, 2А и 2В изображен один вариант осуществления патрона, включающего барьерный фильтр. Конструкция патрона 10, который состоит из нескольких емкостей (т.е. емкостей 12а, 12b, 12с и 12d), установленных одна внутри другой, гарантирует дешевое изготовление, потому что недорогое массовое производство металлических емкостей с открытым верхом соответствует современному уровню техники, а операция сборки является относительно простой. Емкости можно изготавливать из относительно простых материалов, например из листа луженой мягкой низкоуглеродистой стали.
На фиг.1 показан патрон 10, который включает четыре концентрично расположенные емкости: внешнюю емкость 12а, вторую промежуточную емкость 12b, первую промежуточную емкость 12с и внутреннюю емкость 12d. Первая промежуточная емкость 12с закреплена во вложенном положении внутри второй промежуточной емкости 12b, причем обе промежуточные емкости расположены между внешней емкостью 12а и внутренней емкостью 12d. Все четыре емкости находятся в разнесенных положениях друг относительно друга. Пространство между стенками каждой емкости и между основаниями каждой емкости называется в данном описании зазором. Для поддержания относительных положений внутренней емкости 12d, первой промежуточной емкости 12с и второй промежуточной емкости 12b внутри внешней емкости 12а в патроне 10 используются распорки или другие стандартные конструктивные элементы (не показаны).
Внешняя емкость 12а включает закрытое основание 13а, вертикальные стенки 15а и открытый верхний конец 20а, который может быть сцеплен с насадкой 22 патрона для формирования водонепроницаемого уплотнения. Насадка 22 патрона представляет собой постоянную часть системы очистки воды и содержит подающую трубку 24 для впуска воды, соединение с трубкой 26 для выпуска воды и систему 28 регулирования уровня в патроне.
Внутренняя емкость 12d включает закрытое основание 13d, вертикальные стенки 15d и верхний конец 20d, который имеет, по меньшей мере, один проем, через который неочищенная вода может течь во внутреннюю емкость 12d. Вертикальные стенки 15d внутренней емкости 12d имеют ряд горизонтально расположенных отверстий 16d (два из которых показаны на чертеже), разнесенных вдоль окружной поверхности вертикальных стенок 15d.
Вторая промежуточная емкость 12b включает закрытое основание 13b, вертикальные стенки 15b и открытый верхний конец 20b. Вертикальные стенки 15b имеют ряд горизонтально расположенных отверстий 16b (только два из которых показаны на чертеже), разнесенных вдоль окружной поверхности вертикальных стенок 15b.
Первая промежуточная емкость 12с включает закрытое основание 13с, вертикальные стенки 15с и открытый верхний конец 20с, который имеет обод, служащий в качестве порога, через который переливается вода, вытекающая из первой промежуточной емкости 12с, перед прохождением во вторую промежуточную емкость 12b.
В центре патрона 10 расположена подающая трубка 24 для впуска воды, а рядом находится трубка 26 для выпуска воды или в альтернативном варианте в вертикальной стенке внешней емкости 12а, так что эти две трубки физически разделены. Подающая трубка 24 для впуска предпочтительно является относительно короткой трубкой большого диаметра, которая заканчивается в патроне 10 выше линии 40 уровня воды. Кроме того, верхние концы 20b и 20d стенок второй промежуточной емкости 12b и внутренней емкости 12d, соответственно, близки по высоте к верхнему концу 20а внешней емкости 12а, образуя узкий зазор у насадки 22 патрона, так что брызги или капли воды не могут попасть в поток выходящей воды в трубке 26 для выпуска. Внутренняя емкость 12d снабжена выборочно устанавливаемой частичной крышкой 34, которая дополнительно способствует разделению между подающей трубкой 24 для впуска воды и трубкой 26 для выпуска. Трубка 24 для впуска воды может быть расположена выше уровня 40 воды и может быть укорочена для уменьшения воздействия тепла на прибывающую неочищенную воду и уменьшения тем самым тенденции к образованию осадков частиц внутри подающей трубки 24 для впуска, что могло бы приводить к нежелательной блокировке протекания прибывающей воды.
Патрон 10 включает нагреватель 32, который установлен изнутри на основание 13а внешней емкости 12а (как показано на фиг.1) или в вертикальном зазоре между емкостями 12а и 12b (этот вариант не показан). В альтернативном варианте, патрон 10 может включать нагреватель 32а, который установлен снаружи на снование 13а внешней емкости 12а, как показано на фиг.1. В еще одной конфигурации, внешний нагреватель может быть введен в контакт с внешней вертикальной стенкой внешней емкости 12а. При любом из этих возможных положений нагревателя тепло сначала подводится к очищенной воде, чтобы защитить нагреватель 32, 32а от оседания частиц, которое в противном случае происходило бы при контакте с неочищенной водой, т.е. с водой, находящейся внутри емкостей 12d, 12с или 12b.
В зазоре между вертикальной стенкой 15а внешней емкости 12а и вертикальной стенкой 15b второй промежуточной емкости 12b рядом с их верхними концами 20а и 20b расположен кольцеобразный барьерный фильтр 30.
На фиг.2А показано сечение, проведенное через патрон 10 (сечение А-А, обозначенное на фиг.1). Окружная стенка внешней емкости 12а имеет несколько канавок 50, проходящих вдоль большей части или всей высоты емкости. Эти канавки 50 гарантируют расширение окружной стенки внешней емкости 12а под давлением. Поскольку патрон 10 обычно работает под давлением, превышающим атмосферное, ввиду подвода тепла к воде, находящейся внутри патрона, канавки 50 гарантируют расширение стенок внешней емкости 12а наружу и плотный контакт с нагревателем или нагревателями (не показаны), установленными по окружности упомянутой емкости, гарантируя таким образом надлежащий тепловой контакт. Когда подвод тепла прекращают, чтобы заменить патрон 10 после того, как он "израсходуется", обычная окружная "пружинистость" стенок внешней емкости 12а гарантирует возврат этих стенок приблизительно в их нерасширенное (исходное) положение, облегчая тем самым извлечение патрона 10.
На фиг.2В показано сечение основания 52 внешней емкости 12а с нагревателем 32а, установленным на основании 52. В основании 52 выполнена круговая канавка 54, проходящая вдоль большей части или всей окружности, проходящей вокруг центральной оси, перпендикулярной плоскости основания. Когда к патрону 10 подводится тепло и внутреннее давление патрона растет, превышая атмосферное давление, центральная круговая часть 56 основания 52 принудительно выпучивается наружу, обеспечивая надлежащий тепловой контакт с нагревателем 32а, установленным снаружи от основания.
Более предпочтительный вариант осуществления патрона показан на фиг.3 и 3А. На фиг.3 показан патрон 60, который включает внутреннюю емкость 62 (имеющую закрытое основание и открытый верх), внутреннюю направляющую перегородку 64 (которая выполнена в форме трубы с открытыми концами), внешнюю направляющую перегородку 66 (выполненную аналогично внутренней направляющей перегородке 64) и внешнюю емкость 68 (имеющую открытый верх и закрытое основание). Емкости 62, 68 и направляющие перегородки 64, 66 установлены концентрично и должным образом разнесены внутри друг друга с помощью распорок (не показаны). Нижняя часть внешней емкости 68 образует камеру 88 осаждения частиц.
Патрон 60 показан упирающимся в насадку 70 патрона (край которой показан на чертеже). Насадка 70 патрона выполняет функцию, аналогичную той, которая описана выше для насадки 22 патрона, показанной на фиг.1. Насадка 70 патрона является постоянной частью системы очистки воды (не показана) и содержит подающую трубку 72 для впуска воды, систему 74 регулирования уровня и патрубок (не показан) для выпуска паров, выделяемых во время процесса очистки. Барьерный фильтр 76 установлен в корпусе 78 фильтра. Барьерный фильтр 76 функционирует аналогично барьерному фильтру 30, описанному выше и показанному на фиг.1, но барьерный фильтр 76 имеет круговую форму, а не кольцевую. Корпус 78 фильтра оснащен впускной трубкой 80 фильтра и выпускным отверстием на противоположной стороне фильтра, сообщающимся с насадкой 70 патрона.
Патрон 60 дополнительно включает внутренний нагреватель 82, который функционирует аналогично внутреннему нагревателю 32, показанному на фиг.1 и описанному выше. Однако внутренний нагреватель 82 выполнен в форме кольцевого змеевика, так что он установлен в кольцевом пространстве между внешней направляющей перегородкой 66 и внешней емкостью 68. Внутренний нагреватель 82 прикреплен к насадке 70 патрона посредством держателя 84 нагревателя, который содержит источник питания (не показан) для внутреннего нагревателя 82 и является постоянной частью насадки 70 патрона.
Внешняя направляющая перегородка 66 установлена внутри внутрикорпусного канала 79 корпуса 78 фильтра. Зазор между внешней направляющей перегородкой и внутрикорпусным каналом 79 является номинальным (т.е. малым и спиралевидным), вследствие чего риск, что прибывающая неочищенная вода сможет обойти путь протекания воды (описываемый ниже), оказывается небольшим или вообще отсутствует. Этот номинальный зазор гарантирует, что пары, находящиеся изнутри от внешней направляющей перегородки 66, адекватно сообщаются с парами снаружи от внешней направляющей перегородки 66, гарантируя отсутствие разности давлений между свободными пространствами для пара по обе стороны от внешней направляющей перегородки 66. Это, в свою очередь, гарантирует, что имеет место желаемое ступенчатое течение (как описано ниже).
По сравнению с компоновкой патрона, показанной на фиг.1, компоновка, показанная на фиг.3, обладает преимуществом, заключающимся в обеспечении постоянного внутреннего нагревателя, а также в уменьшении количества необходимых емкостей. Поскольку другие компоненты патрона больше не должны участвовать в процессе теплопередачи, их можно изготовить из неметаллических материалов, таких как пластмасса.
Работа патрона
Патрон, показанный на фиг.1, действует следующим образом.
Весь путь, по которому вода протекает из подающей трубки 24 для впуска воды в трубку 26 для выпуска, является путем протекания воды. Зона 17 осаждения частиц, т.е. секция патрона 10, находящаяся ниже линии 42 уровня, предпочтительно является зоной, свободной от турбулентности, которая допускает осаждение и накопление частиц, не возмущенных течением воды. Плоскость, примерно в которой находятся отверстия 16b и 16d, определяет плоскую верхнюю границу зоны 17 осаждения. Длинный путь протекания обеспечивает эффективное осаждение и сбор частиц, т.е. функции, выполнение которых улучшается ввиду того, что конструкция обеспечивает направление 50% пути вниз - то же направление, в котором происходит осаждение частиц (т.е. направление действия сил тяготения). Компоновка "емкость в емкости" обуславливает протекание всей воды по фиксированному, предварительно определенному пути протекания.
При эксплуатации сырая (неочищенная) вода вводится через подающую трубку 24 для впуска, протекает во внутреннюю емкость 12d, затем течет вниз через отверстия 16d, потом вверх до перетекания через верхний конец 20с, а затем вниз через отверстия 16b и вверх через кольцевой барьерный фильтр 30. Очищенная вода, покидающая барьерный фильтр 30, затем выходит из патронного узла 10 через трубку 26 для выпуска (см. стрелки А-Е направления течения).
Неочищенная вода попадает в патрон 10, где она нагревается нагревателем 32 или 32а, вызывая оседание бикарбонатов в воде с сопутствующим уменьшением ее жесткости. Тепло подводится сначала к очищенной воде, чтобы избежать осаждения частиц, которое могло бы снизить эффективность нагревателя. Кроме того, патрон обеспечивает надлежащий контакт между нагревателем, установленным снаружи, и стенками патрона, гарантируя, что эти стенки будут расширяться при нормальном рабочем давлении патрона и вступать в устойчивый контакт с поверхностью нагревателя. Патрон обеспечивает установление прибывающего и выходящего потоков, которые располагаются таким образом, что исключают возможность непреднамеренного смешения этих двух потоков, исключая тем самым риск загрязнения очищенной воды неочищенной водой.
По меньшей мере, некоторая доля частиц в нагретой воде во внутренней емкости 12d осаждается на основание 13d. Вода вместе с любыми частицами, не осажденными во внутренней емкости 12d, течет затем через отверстия 16d в первую промежуточную емкость 12с. Дополнительная доля частиц в нагретой воде в первой промежуточной емкости 12с может осаждаться на основание 13с. Вода вместе с любыми частицами, не осажденными в первой промежуточной емкости 12с, течет затем вверх и через обод верхнего конца 20с, а затем протекает во вторую промежуточную емкость 12b. Дополнительная доля частиц в нагретой воде во второй промежуточной емкости 12b может осаждаться на основание 13b. Вода вместе с любыми частицами, не осажденными во второй промежуточной емкости 12b, затем течет через отверстия 16b во внешнюю емкость 12а. Дополнительная доля частиц в нагретой воде во внешней емкости 12а может осаждаться на основание 13а. Далее вода течет вверх через кольцевой барьерный фильтр 30, в котором улавливаются любые частицы, остающиеся не осажденными, а затем вытекает из патрона 10 через трубку 26 для выпуска.
Поскольку вода течет, по существу, только в секции патрона 10, ограниченной линией 42 уровня и находящейся выше нее, в остающейся секции патрона, находящейся ниже линии 42 уровня, может свободно происходить сбор и накопление твердых частиц, в частности тех из них, которые образовались благодаря реакции, обусловленной бикарбонатной жесткостью неочищенной воды. Когда частицы накапливаются, достигая линии 42 уровня, дальнейшее осаждение частиц, в конце концов, блокирует отверстия 14b патрона 10, который тогда становится "израсходованным", достигая состояния, в котором дальнейшее накопление частиц в патроне привело бы к уменьшению времени пребывания, необходимого для завершения очистки (и определяемого объемной вместимостью выше линии 42 уровня).
Примеси летучих веществ, растворенные в неочищенной воде, собираются в свободном пространстве для газов, имеющемся в патроне выше линии 40 уровня. Эта часть процесса очистки является, по существу, такой, как та, которая описана в патенте США №5858248, приведенном во всей его полноте в данном описании в качестве ссылки. Накопленные примеси летучих веществ снижают уровень линии 40 уровня. Это снижение линии 40 уровня обнаруживается системой 28 регулирования уровня, и срабатывает вентиляционная система, находящаяся внутри насадки 22 патрона, выпуская накопленные примеси летучих веществ и тем самым поддерживая требуемый уровень линии 40 уровня (эта функция насадки патрона описана в патенте США №5858248, так что нет необходимости дополнительно описывать ее здесь). Для обеспечения протекания воды уровень воды во внутренней емкости 12d несколько выше уровня воды в емкости 12с, который несколько выше уровня воды в емкости 12b, который тоже несколько выше уровня воды в емкости 12а, являющегося самым низким уровнем. Это ступенчатое снижение уровней необходимо для поддержания гидравлического градиента. Поскольку расход воды через патрон 10 является относительно малым, описанный гидравлический градиент тоже является малым. Поэтому на фиг.1 показан единый уровень 40 воды.
Патрон, показанный на фиг.3, действует следующим образом.
Уровни воды внутри патрона показаны на фиг.3, а для большей ясности это сделано посредством изображения значительно увеличенных ступенек (уровней) 90а, 90b, 90с и 90d. Неочищенная вода вводится через подающую трубку 72 для впуска воды и течет вниз в кольцевом пространстве между внешней емкостью 68 и внешней направляющей перегородкой 66, проходя мимо внутреннего нагревателя 82. Затем вода течет вверх в кольцевом пространстве между внешней направляющей перегородкой 66 и внутренней емкостью 62 и перетекает во внутреннюю емкость 62. Частицы, которые оседают (из-за нагрева посредством внутреннего нагревателя 82), осаждаются главным образом в камере 88 осаждения, которая расположена ниже линии 92 уровня, и лишь очень незначительная доля частиц переносится, оседая во внутренней емкости 62. Потом вода течет вниз через кольцевое пространство между внутренней емкостью 62 и внутренней направляющей перегородкой 64 и, наконец, течет вверх по внутренней направляющей перегородке 64 во впускную трубку 80 фильтра. Поток воды блокируется, когда осевшие твердые частицы накапливаются до уровня, по существу, превышающего линию 92 уровня воды, тем самым и сигнализируя, и свидетельствуя о необходимости замены патрона.
Из вышеизложенного описания специалистам в данной области техники будут очевидны модификации и изменения вышеописанных способов и устройств. Такие модификации и изменения следует считать находящимися в рамках объема притязаний прилагаемой формулы изобретения.
Claims (22)
1. Патрон для использования в системе очистки воды с нагреваемым патроном, содержащий внешнюю емкость, имеющую закрытое основание, открытый верхний конец и вертикальные стенки, расположенные между основанием и верхним концом, причем открытый верхний конец приспособлен для плотного сцепления с насадкой системы очистки воды с нагреваемым патроном, внутреннюю емкость, имеющую закрытое основание, верхний конец, имеющий, по меньшей мере, один проем для протекания очищаемой воды во внутреннюю емкость, и вертикальные стенки, расположенные между основанием и верхним концом, снабженные, по меньшей мере, одним отверстием для протекания воды, находящейся во внутренней емкости, из внутренней емкости, причем между отверстием и основанием внутренней емкости образована зона осаждения частиц, при этом внутренняя емкость закреплена внутри внешней емкости в положении, обеспечивающем образование зазора между стенками внешней емкости и стенками внутренней емкости, а также зазора между основанием внешней емкости и основанием внутренней емкости, и трубку для выпуска очищенной воды, расположенную с возможностью приема воды из зазора между верхним концом внешней емкости и верхним концом внутренней емкости, при этом вода, вытекающая из отверстия внутренней емкости, может вытекать из патронного устройства через трубку для выпуска очищенной воды тем самым образуя путь очищенной воды через патронное устройство.
2. Патрон по п.1, дополнительно содержащий, по меньшей мере, одну промежуточную емкость, расположенную между внешней емкостью и внутренней емкостью и имеющую закрытое основание, открытый верхний конец и вертикальные стенки, расположенные между концом основания и верхним концом, причем вода протекает по пути течения воды через одно или несколько отверстий в стенках промежуточной емкости или через верхний конец промежуточной емкости.
3. Патрон по п.2, содержащий пару промежуточных емкостей, включающих первую промежуточную емкость, расположенную внутри второй промежуточной емкости и закрепленную внутри второй промежуточной емкости в положении, обеспечивающем образование зазора между стенками первой промежуточной емкости и стенками второй промежуточной емкости, а также зазора между основанием первой промежуточной емкости и основанием второй промежуточной емкости.
4. Патрон по п.3, в котором верхний конец первой промежуточной емкости расположен ниже верхнего конца внутренней емкости и ниже верхнего конца второй промежуточной емкости и имеет обод для перетекания воды по пути течения.
5. Патрон по п.4, в котором вертикальные стенки второй промежуточной емкости снабжены, по меньшей мере, одним отверстием для протекания воды по пути течения.
6. Патрон по п.5, в котором стенки внутренней емкости и стенки второй промежуточной емкости содержат два или несколько отверстий, которые приблизительно ограничивают плоскую верхнюю границу зоны осаждения частиц.
7. Патрон по п.3, в котором вертикальные стенки внутренней емкости и вертикальные стенки промежуточной емкости, по существу, образуют цилиндр и эти цилиндры расположены концентрично.
8. Патрон по п.1, дополнительно содержащий нагреватель, установленный на внешней емкости.
9. Патрон по п.8, в котором нагреватель расположен между основанием внешней емкости и основанием внутренней емкости или установлен на внешней поверхности основания внешней емкости.
10. Патрон по п.1, в котором стенки внешней емкости, по существу, образуют цилиндр.
11. Патрон по п.1, в котором внешняя емкость включает одну или несколько канавок, ориентированных, по существу, в осевом направлении и проходящих, по существу, на длину стенок между основанием и верхним концом внешней емкости.
12. Патрон по п.1, дополнительно содержащий фильтр, расположенный между внешней емкостью и внутренней емкостью таким образом, что путь протекания воды проходит через этот фильтр.
13. Патрон по п.1, в котором основание внешней емкости содержит круговую канавку, расположенную радиально вокруг центральной оси, перпендикулярной основанию внешней емкости.
14. Патрон по п.1, в котором примерно 50% пути протекания воды проходят в направлении осаждения частиц в патроне под влиянием сил тяготения.
15. Патрон для использования в системе очистки воды с нагреваемым патроном, содержащий внешнюю емкость, имеющую закрытое основание, открытый верхний конец и вертикальные стенки, расположенные между основанием и верхним концом, причем открытый верхний конец приспособлен для плотного сцепления с насадкой системы очистки воды с нагреваемым патроном, внутреннюю емкость, имеющую закрытое основание, открытый верхний конец и вертикальные стенки, расположенные между основанием и верхним концом, и закрепленную внутри внешней емкости в положении, обеспечивающем образование зазора между стенками внешней емкости и стенками внутренней емкости, а также зазора между основанием внешней емкости и основанием внутренней емкости, причем между основанием внутренней емкости и основанием внешней емкости образована зона осаждения частиц, одну или несколько внешних направляющих перегородок, расположенных в зазоре между стенками внешней емкости и стенками внутренней емкости и ограничивающих путь протекания воды таким образом, что, когда неочищенная вода попадает в патрон через подающую трубку для впуска, неочищенная вода протекает между стенкой внешней емкости и, по меньшей мере, одной из направляющих перегородок по направлению к зоне осаждения частиц, а потом проходит между, по меньшей мере, одной из направляющих перегородок и стенкой внутренней емкости, и трубку для выпуска очищенной воды, расположенную с возможностью приема воды из верхнего конца внутренней емкости, при этом вода, вытекающая из внутренней емкости, может вытекать из патронного устройства через трубку для выпуска очищенной воды, тем самым образуя путь протекания воды через патронное устройство.
16. Патрон по п.15, дополнительно содержащий одну или несколько внутренних направляющих перегородок, закрепленных внутри внутренней емкости и расположенных таким образом, что удлиняют путь протекания воды между открытым концом внутренней емкости и трубкой для выпуска очищенной воды.
17. Патрон по п.15, в котором вертикальные стенки внутренней емкости и вертикальные стенки промежуточной емкости, по существу, образуют цилиндр, и эти цилиндры расположены концентрично.
18. Патрон по п.15, дополнительно содержащий нагреватель, установленный между стенками внешней емкости и, по меньшей мере, одной из внешних направляющих перегородок.
19. Способ очистки воды, заключающийся в том, что используют патрон по любому из пп.1-14, вводят воду, по меньшей мере, в один проем верхнего конца внутренней емкости, нагревают воду во внутренней емкости для снижения жесткости воды путем разложения бикарбонатов с оседанием частиц, собирают, по меньшей мере, некоторые из оседающих частиц в зоне осаждения, отделяют частицы от нагретой воды для получения очищенной воды и выпускают очищенную воду из трубки для выпуска очищенной воды.
20. Способ очистки воды, заключающийся в том, что используют патрон по любому из пп.15-18, вводят воду в верхний конец внешней емкости, нагревают воду во внешней емкости для уменьшения жесткости воды путем разложения бикарбонатов с оседанием частиц, собирают, по меньшей мере, некоторые из оседающих частиц в зоне осаждения, отделяют частицы от нагретой воды для получения очищенной воды и выпускают очищенную воду из трубки для выпуска очищенной воды.
21. Система очистки воды, содержащая корпус, имеющий насадку, соединение для впускаемой воды и соединение для выпускаемой воды и патрон по любому из пп.1-18, в котором трубка для выпуска очищенной воды сообщена посредством текучей среды с соединением для выпускаемой воды, имеющимся в насадке.
22. Система очистки воды по п.21, дополнительно содержащая средство регулирования уровня для поддержания уровня воды в патроне.
Applications Claiming Priority (2)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| US09/887,495 US6610210B2 (en) | 2001-06-22 | 2001-06-22 | Disposable cartridge for on-premises water treatment system |
| US09/887,495 | 2001-06-22 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| RU2004101611A RU2004101611A (ru) | 2005-06-27 |
| RU2286954C2 true RU2286954C2 (ru) | 2006-11-10 |
Family
ID=25391267
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| RU2004101611/15A RU2286954C2 (ru) | 2001-06-22 | 2002-06-18 | Одноразовый патрон для бытовой системы очистки воды |
Country Status (10)
| Country | Link |
|---|---|
| US (1) | US6610210B2 (ru) |
| EP (1) | EP1401777B1 (ru) |
| AR (2) | AR034072A1 (ru) |
| AT (1) | ATE337276T1 (ru) |
| DE (1) | DE60214178T2 (ru) |
| ES (1) | ES2266519T3 (ru) |
| PA (1) | PA8546801A1 (ru) |
| RU (1) | RU2286954C2 (ru) |
| TW (1) | TW541195B (ru) |
| WO (1) | WO2003000599A1 (ru) |
Families Citing this family (9)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US7187947B1 (en) | 2000-03-28 | 2007-03-06 | Affinity Labs, Llc | System and method for communicating selected information to an electronic device |
| GB0201351D0 (en) * | 2002-01-22 | 2002-03-13 | Imi Cornelius Uk Ltd | Liquid purification method and apparatus |
| US20050172952A1 (en) * | 2002-05-07 | 2005-08-11 | Williams Graham F. | Self-sanitising water treatment apparatus with a reservoir for treated water that includes a heating element |
| EP1660210A4 (en) * | 2003-07-31 | 2006-09-06 | Gary Christopher | APPARATUS AND METHOD FOR SEPARATION |
| US20060060542A1 (en) * | 2004-09-17 | 2006-03-23 | Tobias Sienel | Reduced calcification in water heater system |
| ITPR20050069A1 (it) * | 2005-11-15 | 2007-05-16 | Allegri Geom Primo S R L | Procedimento ed impianto per la chiarificazione e filtrazione dei fluidi in una unica vasca. |
| US20080230483A1 (en) * | 2007-03-20 | 2008-09-25 | Polymer Ventures, Inc. | Disposable organoclay cartridge |
| EP2556067B1 (en) | 2010-04-08 | 2016-02-24 | Respivert Limited | Pyrazolyl ureas as p38 map kinase inhibitors |
| KR102185217B1 (ko) * | 2020-09-01 | 2020-12-01 | 주식회사 알이디 | 조립식 여과모듈 |
Family Cites Families (46)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US314150A (en) | 1885-03-17 | Half to mangel j | ||
| US661189A (en) | 1900-03-15 | 1900-11-06 | Francis James Olsen | Apparatus for filtering water. |
| DE444422C (de) | 1923-05-15 | 1927-05-20 | E De Haeen A G | Vorwaermer fuer Speisewasser |
| US2347927A (en) | 1938-12-31 | 1944-05-02 | Paterson William | Filter |
| US2595913A (en) | 1946-07-08 | 1952-05-06 | Paterson Engineering Company L | Filter |
| US3831757A (en) | 1972-10-18 | 1974-08-27 | W Dauenhauer | Water purifying and distributing system |
| US3873445A (en) | 1972-12-05 | 1975-03-25 | Altair Ind | Apparatus for reducing toilet effluents to useable liquids |
| US3882693A (en) | 1974-02-01 | 1975-05-13 | Rayne International | Water cooler |
| US3974075A (en) | 1975-07-03 | 1976-08-10 | General American Transportation Corporation | Toilet system |
| US4066550A (en) | 1975-08-11 | 1978-01-03 | Stanley Beaumont | Apparatus for sewage treatment with countercurrent heat transfer means |
| US4120787A (en) | 1976-12-29 | 1978-10-17 | United Technologies Corporation | Fuel cell water conditioning process and system and deaerator for use therein |
| US4483769A (en) | 1983-01-13 | 1984-11-20 | Aquaria, Inc. | Filter cartridge |
| US4606823A (en) | 1983-11-03 | 1986-08-19 | Lucas Iii Charles E | Water filtering apparatus |
| US4588500A (en) | 1984-09-04 | 1986-05-13 | Kaydon Corporation | Fuel filter and dehydrator |
| US4759474A (en) | 1985-06-24 | 1988-07-26 | Everpure, Inc. | Beverage dispensing system and filter cartridge therefor |
| US4761295A (en) | 1986-05-27 | 1988-08-02 | Williams Wholesalers, Inc. | Technique for using reverse osmosis unit |
| US4957624A (en) | 1986-06-09 | 1990-09-18 | Purewater Sciences International, Inc. | Method of and arrangement for purifying contaminated water |
| FR2603497B1 (fr) | 1986-09-10 | 1991-10-04 | Commissariat Energie Atomique | Piege froid de purification des metaux liquides contenant des impuretes dissoutes |
| US4948499A (en) | 1987-07-31 | 1990-08-14 | Purewater Science International, Inc. | Simplified method and apparatus for purification |
| US4844796A (en) | 1987-10-15 | 1989-07-04 | The Coca-Cola Company | Full water treatment apparatus for use in soft drink dispensing system |
| US4828717A (en) | 1988-04-14 | 1989-05-09 | Arkay Corporation Of Wisconsin | Device and method for reducing volume of aqueous waste effluents |
| US5160444A (en) | 1988-09-19 | 1992-11-03 | Mcfarland George E | Cooking oil filtering method and apparatus |
| GB2238532A (en) | 1989-12-02 | 1991-06-05 | Samson Ind Co Ltd | Drinking water purifier |
| US4957200A (en) | 1989-12-28 | 1990-09-18 | Turner William F | Water distillation apparatus |
| US5017284A (en) | 1990-04-27 | 1991-05-21 | Environmental Water Technology, Inc. | Fluid purifying apparatus and method of purifying fluids |
| DE4028529A1 (de) | 1990-09-07 | 1992-03-12 | Bosch Siemens Hausgeraete | Trinkwasseraufbereiter fuer haushalts-wasserstellen |
| US5215655A (en) | 1991-10-28 | 1993-06-01 | Tokheim Corporation | Dispenser interlock fuel filter system disabled in response to filter removal |
| US5254243A (en) | 1992-06-22 | 1993-10-19 | Whirlpool Corporation | Water conditioning system and an electronic control therefor |
| US5256279A (en) | 1992-07-02 | 1993-10-26 | Carr-Griff, Inc. | Liquid storage system with unpressurized reservoir engagable with level sensors |
| US5443739A (en) | 1992-09-17 | 1995-08-22 | J. Vogel Premium Water Company | Water purification and dispenser with uncontaminated mineral addition |
| US5587055A (en) | 1993-10-26 | 1996-12-24 | Michael O. Hartman | Water distilling apparatus and method |
| US5647269A (en) | 1994-10-19 | 1997-07-15 | Weber Aircraft | Beverage water heating apparatus for airplanes |
| JP2750106B2 (ja) | 1994-11-14 | 1998-05-13 | 三星電子株式会社 | 浄水器 |
| JP2837118B2 (ja) | 1994-11-14 | 1998-12-14 | 三星電子株式会社 | 浄水器の給水遮断装置 |
| ATE198552T1 (de) | 1995-02-10 | 2001-01-15 | Ic Ingenieur Consult Tech Gesa | Vorrichtung und verfahren zum sterilisieren von abwasser |
| US5858248A (en) | 1995-03-31 | 1999-01-12 | The Coca-Cola Company | On premise water treatment method for use in a post-mix beverage dispenser |
| US5776333A (en) | 1995-03-31 | 1998-07-07 | The Coca-Cola Company | On premise water treatment apparatus |
| KR0146826B1 (ko) | 1995-07-29 | 1998-08-17 | 김광호 | 냉온정수기의 배수제어장치 및 그 방법 |
| DE19534454A1 (de) | 1995-09-16 | 1997-03-20 | Brita Wasserfilter | Einrichtung zum Reinigen von Wasser |
| US5889684A (en) | 1996-10-18 | 1999-03-30 | Waterlogic International Ltd. | Computer-controlled heated and/or cooled liquid dispenser |
| US6101835A (en) | 1998-04-03 | 2000-08-15 | Oso Technologies | Water and ice dispensing apparatus |
| GB9823659D0 (en) | 1998-10-29 | 1998-12-23 | Imi Cornelius Uk Ltd | Water treatment |
| US6155460A (en) | 1999-04-30 | 2000-12-05 | Lee; Jonathon | Bottled water dispenser filling device and kit therefore |
| US6264830B1 (en) | 1999-08-13 | 2001-07-24 | The Coca-Cola Company | On premise water treatment system and method |
| GB9921659D0 (en) | 1999-09-14 | 1999-11-17 | Imi Cornelius Uk Ltd | Water treatment |
| US6495049B1 (en) | 1999-10-21 | 2002-12-17 | The Coca-Cola Company | On premise water treatment system with temperature control water release and method |
-
2001
- 2001-06-22 US US09/887,495 patent/US6610210B2/en not_active Expired - Fee Related
-
2002
- 2002-05-28 TW TW091111333A patent/TW541195B/zh not_active IP Right Cessation
- 2002-05-31 AR ARP020102049A patent/AR034072A1/es not_active Application Discontinuation
- 2002-06-06 PA PA20028546801A patent/PA8546801A1/es unknown
- 2002-06-18 DE DE60214178T patent/DE60214178T2/de not_active Expired - Lifetime
- 2002-06-18 WO PCT/US2002/019419 patent/WO2003000599A1/en active IP Right Grant
- 2002-06-18 AT AT02742205T patent/ATE337276T1/de not_active IP Right Cessation
- 2002-06-18 RU RU2004101611/15A patent/RU2286954C2/ru not_active IP Right Cessation
- 2002-06-18 EP EP02742205A patent/EP1401777B1/en not_active Expired - Lifetime
- 2002-06-18 ES ES02742205T patent/ES2266519T3/es not_active Expired - Lifetime
-
2004
- 2004-03-24 AR ARP040100983A patent/AR043774A2/es active IP Right Grant
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| PA8546801A1 (es) | 2003-09-17 |
| ES2266519T3 (es) | 2007-03-01 |
| DE60214178T2 (de) | 2007-08-23 |
| EP1401777B1 (en) | 2006-08-23 |
| ATE337276T1 (de) | 2006-09-15 |
| RU2004101611A (ru) | 2005-06-27 |
| US6610210B2 (en) | 2003-08-26 |
| US20020195399A1 (en) | 2002-12-26 |
| DE60214178D1 (de) | 2006-10-05 |
| AR043774A2 (es) | 2005-08-10 |
| TW541195B (en) | 2003-07-11 |
| WO2003000599A1 (en) | 2003-01-03 |
| EP1401777A1 (en) | 2004-03-31 |
| AR034072A1 (es) | 2004-01-21 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| CN1151076C (zh) | 水处理设备 | |
| RU2286954C2 (ru) | Одноразовый патрон для бытовой системы очистки воды | |
| KR102244809B1 (ko) | 우회수가 역세척에 사용되는 것을 방지하기 위한 우회수 제어 기능이 있는 프레임형 디스크 필터 | |
| US5762790A (en) | Septic tank filtering system | |
| US9139452B2 (en) | Water filter assembly | |
| MX2011001015A (es) | Dispositivo de filtro. | |
| CA2883468A1 (en) | Used lubricaton oil purification process and apparatus | |
| CN101648760A (zh) | 船用油污水分离处理装置 | |
| KR100652839B1 (ko) | 사이클론을 이용한 물 정화장치 | |
| CN101952015B (zh) | 废水处理设备和处理废水的方法 | |
| CN100467392C (zh) | 多功能油水分离器 | |
| US10617977B2 (en) | Outside-in water purification system | |
| CN201567276U (zh) | 船用油污水分离处理装置 | |
| WO2006042421A1 (en) | Apparatus and method for processing fluids from oil wells | |
| KR101751634B1 (ko) | 유기성 폐기물 정제 시스템 | |
| RU2377045C1 (ru) | Фильтр-грязевик инерционный щелевой | |
| US20040188332A1 (en) | Self-cleaning filter system within reaction or retention vessels | |
| SU1153225A1 (ru) | Резервуар градирни | |
| RU2160714C1 (ru) | Установка для очистки воды от нефтепродуктов и механических примесей | |
| RU2805754C1 (ru) | Аппарат очистки и подогрева газа | |
| SU1733392A1 (ru) | Сепаратор дл очистки нефтесодержащих вод | |
| EP3498677B1 (en) | Outside-in water purification system | |
| RU2242266C1 (ru) | Фильтр для очистки жидких сред | |
| KR101847018B1 (ko) | 열교환기능을 갖는 생산수 처리장치 | |
| EP3480375B1 (en) | Rainwater treatment device |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| MM4A | The patent is invalid due to non-payment of fees |
Effective date: 20140619 |