Устройство для обработки воды
Изобретение предназначено для очистки воды. Патрон для обработки воды имеет в горизонтальном сечении большую ось и малую ось и содержит опорную часть, снабженную герметизирующей поверхностью с, по существу, круглым поперечным сечением и с опорными выступами, расположенными на противоположных сторонах опорной части, по существу, на указанной большой оси. Технический результат: уменьшение высоты патрона, улучшение герметичности. 22 з.п. ф-лы, 22 ил.
Область техники, к которой относится изобретение
Настоящее изобретение относится к устройству для обработки воды и, более конкретно, к бытовым патронам для обработки воды.
Уровень техники
Подобные изделия широко известны; они применяются для того, чтобы улучшать вкус и запах воды, доступной в домашних условиях. Патроны содержат гранулированную рабочую (активную) среду, такую как ионообменную среду, активированный уголь, минералы, а также смеси названных материалов. Рабочая среда удерживается внутри патрона с помощью решеток, расположенных у верхнего и нижнего концов патрона.
В типичном случае патрон описанного типа устанавливается внутри вводной воронки, в которую подается водопроводная вода. Затем эта вода просачивается сквозь патрон и поступает в расположенный под ним сосуд для сбора воды (сосуд-накопитель). Сосуд-накопитель может представлять собой простой кувшин, из которого вода, прошедшая обработку, расходуется по мере необходимости. Кроме того, как это было предложено недавно, в качестве сосуда-накопителя может использоваться водонагревательный прибор, например, типа чайника. Подобное предложение описано, в частности, в международной заявке WO 01/47399, поданной заявителем настоящего изобретения.
Раскрытие изобретения
Настоящее изобретение решает задачу создания патрона для обработки воды, который может использоваться с любым из рассмотренных вариантов сосудов.
Во многих ситуациях вода, прошедшая обработку и находящаяся в сосуде-накопителе, перед расходованием может храниться в холодильнике. Такой вариант использования привел к разработке сосудов-накопителей, вытянутых в поперечном сечении, у которых ручка и сливной носик находятся на большой оси этого сечения. В то же время представляется желательным, особенно применительно к водонагревательным сосудам, уменьшить общую высоту патрона с целью уменьшить вероятность того, что патрон окажется в контакте с обработанной водой либо когда сосуд-накопитель находится в состоянии покоя, либо в момент выливания из него воды. Кроме того, уменьшение высоты патрона повысит компактность и стабильность устройства в целом.
Таким образом, в своем первом аспекте изобретение обеспечивает создание патрона для обработки воды, имеющего в горизонтальном сечении большую ось и малую ось, причем опорные выступы патрона, расположенные в верхней его части, находятся, по существу, на указанной большой оси.
При таком выполнении патрона ему может быть придана эллиптическая форма в поперечном сечении. Благодаря этому он может быть расположен по всей длине удлиненного поперечного сечения сосуда-накопителя. Следовательно, он будет иметь меньшую высоту, чем традиционный патрон, поскольку за счет своей вытянутости вдоль большой оси способен вместить в своем корпусе при заданной высоте большее количество активного материала (загрузки).
Изобретение относится также к прибору для обработки воды, содержащему емкость для приема необработанной воды, снабженную отверстием для сливания воды при заполнении емкости, и патрон для обработки воды, выполненный согласно изобретению, который сообщается с отверстием, через которое в патрон из указанной емкости поступает вода, подлежащая обработке.
Желательно, чтобы никакая другая часть патрона не имела опорных выступов, что позволит сократить до минимума длину малой оси поперечного сечения.
Согласно предпочтительному варианту патрон снабжен герметизирующей поверхностью, которой желательно придать круглое поперечное сечение и которую желательно расположить с радиальным смещением вовнутрь относительно опорных выступов. В таком варианте отпадает необходимость в использовании уплотнительных средств, выступающих за пределы указанной малой оси.
Изобретение относится также к опорной части, входящей в состав патрона для обработки воды или выполненной с ним, как одно целое. Данная опорная часть согласно изобретению имеет, по существу, круглое поперечное сечение и снабжена опорными выступами, расположенными на ее противоположных сторонах, в направлении наибольшего размера опорной части.
Изобретение относится также к патрону для обработки воды, содержащему опорную часть, которая может быть выполнена заодно с патроном или представлять собой отдельный элемент.
Желательно при этом, чтобы корпус патрона или, по меньшей мере, его опорная часть имели, по существу, эллиптическую форму в горизонтальном поперечном сечении. Такое решение позволяет создать конструкцию, обладающую эстетическими достоинствами в случае ее применения совместно с кувшинами, флягами и аналогичными сосудами, имеющими вытянутую форму в поперечном сечении. Однако данный признак не является обязательным, т.е. корпус может иметь поперечное сечение круглой, прямоугольной или какой-либо иной формы.
В предпочтительном варианте опорные выступы являются плоскими, причем они охватывают значительный участок боковой поверхности, который в особенно предпочтительном случае имеет угловой размер, равный, по меньшей мере, 15°.
Желательно также, чтобы боковая поверхность опорных выступов в поперечном сечении имела форму дуги при отсутствии острых углов, наличие которых могло бы привести к повреждению упаковки патрона и тем самым - к нарушению его стерильности.
В предпочтительном варианте опорные выступы обеспечивают фиксацию патрона по типу байонетного крепления. В связи с этим желательно, чтобы приемная зона для патрона имела поверхность, способную взаимодействовать с опорными выступами.
В наиболее предпочтительном варианте нижняя кромка боковой поверхности каждого опорного выступа снабжена скосом (фаской). Данный скос выполнен таким образом, что при повороте опорного выступа на лежащей под ним поверхности скос воздействует на патрон, приводя его в герметичный контакт с уплотнением. В предпочтительном варианте профиль скоса является постоянным по всей длине боковой поверхности опорного выступа.
Патрон или, по меньшей мере, его опорные выступы могут быть выполнены из пластика. Это обстоятельство, в сочетании с тем, что опорные выступы расположены на значительном удалении от центральной оси патрона (поскольку они находятся на концах большой оси его поперечного сечения), означает, что опорные выступы будут способны слегка пружинить и тем самым оказывать давление на уплотнение.
Желательно при этом, чтобы указанный пластик обладал термостойкостью для того, чтобы патрон по изобретению можно было использовать в устройстве для кипячения воды, находясь в составе которого патрон будет подвергаться воздействию пара.
Желательно также, чтобы указанный пластик был устойчив к деградации под действием гамма-излучения, которое обычно используется для стерилизации патронов.
В этой связи заявителем было обнаружено, что существуют различные пластики, такие как Samsung HJ730+ и Basell Moplen HP371 (стабилизированный в отношении гамма-излучения), которые не подвержены влиянию гамма-излучения и, следовательно, могут быть использованы для решения данной задачи. Соответственно, в одном из своих аспектов настоящее изобретение обеспечивает создание патрона для обработки воды, корпус которого выполнен из пластика, не деградирующего под действием гамма-излучения.
В качестве альтернативы пластику, который может шелушиться, размягчаться в процессе использования или деградировать под действием гамма-излучения или ультрафиолетового излучения (что особенно заметно при наблюдении на просвет), корпус патрона может быть выполнен из металла.
Таким образом, в некоторых вариантах выполнения корпус патрона может быть изготовлен из тонколистового металлического материала, такого как нержавеющая сталь или предварительно обработанный алюминий. Данному материалу с помощью механической обработки может быть придана требуемая форма. Другие части патрона, например его верхняя часть (колпачок), могут быть и в этом случае изготовлены из пластика.
Соответственно, в еще одном своем аспекте изобретение обеспечивает создание патрона для обработки воды в бытовых условиях, который имеет корпус, выполненный, по меньшей мере, частично из металлического материала.
Как уже было упомянуто, представляется предпочтительным, чтобы уплотнение между патроном для обработки воды и его держателем было смещено в радиальном направлении относительно наружной боковой поверхности патрона и имело круглое поперечное сечение. Такое выполнение устраняет опасность того, что следы или царапины, которые могут появиться на периферийной герметизирующей поверхности в процессе использования патрона, приведут к утечкам воды. При этом в предпочтительном варианте патрон для обработки воды снабжен герметизирующей поверхностью, которая взаимодействует с упругим уплотнением, находящимся на приборе для обработки воды, с образованием герметичного контакта с этим уплотнением.
Указанная герметизирующая поверхность может соответствовать поверхности, в зависимости от конструктивного исполнения обращенной кверху, наружу или вовнутрь. Вместе с тем, предпочтительно, чтобы эта герметизирующая поверхность была образована, по меньшей мере, частично стенкой патрона, обращенной вовнутрь, которая при использовании патрона охватывает отходящую книзу стенку прибора. Такое исполнение имеет то преимущество, что уплотнение может быть помещено на поверхность отходящей книзу стенки просто путем натягивания данного уплотнения с усилием на указанную стенку, возможно, с фиксацией уплотнения в канавке, предусмотренной на данной стенке.
Таким образом, в своем дальнейшем аспекте настоящее изобретение предусматривает создание патрона для обработки воды, имеющего герметизирующую поверхность, смещенную в радиальном направлении вовнутрь относительно наружной боковой поверхности патрона и образованную, по меньшей мере, частично, по меньшей мере, частью обращенной вовнутрь стенки, отходящей книзу.
Изобретение охватывает также прибор для обработки воды, имеющий отходящую книзу стенку и уплотнение, находящееся на обращенной наружу поверхности стенки и предназначенное для взаимодействия с герметизирующей поверхностью, имеющейся на патроне для обработки воды.
Особенно предпочтительный вариант осуществления изобретения соответствует формированию герметизирующей поверхности вокруг угла между обращенными вверх и вовнутрь поверхностями в верхней части патрона. Такое выполнение позволяет прикладывать к уплотнению как радиальное, так и осевое уплотняющие усилия. При этом, чтобы облегчить установку, указанный угол может быть выполнен как закругленным, так и скошенным.
В предпочтительном варианте диаметр обращенной вовнутрь стенки уменьшается от верхнего края патрона к его дну, благодаря чему эта стенка может направлять патрон при его установке в заданное положение на соответствующем приборе.
Следовательно, в более широком аспекте настоящее изобретение обеспечивает создание патрона для обработки воды, имеющего обращенную вовнутрь и отходящую книзу стенку, диаметр которой уменьшается от верхнего края патрона к его дну для того, чтобы данная стенка направляла патрон при его установке в соответствующий прибор.
Согласно предпочтительному варианту обращенная вовнутрь стенка образует внешнюю в радиальном направлении стенку кольцевого канала, сформированного в верхней части патрона. При этом желательно, чтобы в обращенной вовнутрь стенке были выполнены впускные отверстия для воды.
Кроме того, впускные отверстия для воды предпочтительно выполнены также во внутренней в радиальном направлении стенке указанного канала, обращенной наружу. В некоторых вариантах осуществления суммарная площадь впускных отверстий во внутренней стенке выбрана меньшей, чем в наружной стенке. Площадь впускных отверстий во внутренней стенке предпочтительно составляет менее 80% (более предпочтительно - менее 65%) от площади впускных отверстий в наружной стенке.
Преимущество такого решения состоит в том, что оно распределяет воду по большей площади патрона, снижая тем самым вероятность появления локальных сухих участков.
В своем следующем аспекте изобретение обеспечивает создание патрона для обработки воды, верхняя поверхность которого снабжена кольцевым каналом, причем, по меньшей мере, в одной из стенок канала, а предпочтительно в обеих, внутренней и наружной его стенках выполнены впускные отверстия для воды.
При этом указанные впускные отверстия выполнены предпочтительно в нижней части наружной стенки и, по меньшей мере, в верхней части внутренней стенки. Достоинство этого варианта в том, что он облегчает выведение воздуха из патрона в процессе заполнения патрона через верхние отверстия.
Впускные отверстия не обязательно должны достигать верха кольцевого канала. Однако для того, чтобы избежать удерживания воздуха в самом верху той части патрона, которая окружена кольцевым каналом, желательно предусмотреть также вентиляционные отверстия в верхней поверхности указанной части патрона. Такие отверстия предпочтительно имеют форму прорезей, которые расположены вблизи верхнего края указанной части патрона. Такое решение обеспечивает достаточную вентиляцию и в то же время позволяет избежать необходимости дополнительного усиления участков, содержащих прорези.
Кольцевой канал может быть перекрыт одним или более ребрами. Такие ребра могут повысить жесткость верхней части патрона. Кроме того, они могут способствовать подведению воздуха из зоны, расположенной снаружи по отношению к каналу, к вентиляционным прорезям. В предпочтительном варианте используется пара ребер, которые желательно расположить на одной линии с опорными выступами.
Описанные выше впускные отверстия должны иметь достаточно малые размеры для того, чтобы частицы, используемые для обработки воды (активные частицы), удерживались внутри патрона. Предпочтительно данные отверстия имеют форму продольных прорезей, ширина которых в типичном случае выбрана меньшей 0,25 мм. Конкретные размеры прорезей должны выбираться в зависимости от размеров гранул активной среды.
В одном из предпочтительных вариантов патрон имеет корпус, верхний конец которого закрыт колпачком. Колпачок имеет впускные отверстия для воды, герметизирующую поверхность и другие необходимые элементы. Колпачок закрепляется в заданном положении предпочтительно с помощью сварки, например ультразвуковой. Для того чтобы удерживать среду для обработки воды внутри патрона, в нем имеется сетка, установленная на дне его корпуса. Данная сетка может формировать дно указанного корпуса. Однако более предпочтительно, чтобы она была выполнена с возможностью препятствовать попаданию частиц для обработки воды в отверстие, выполненное в дне корпуса патрона и имеющее ограниченные размеры (как это было описано в упомянутой международной заявке).
В предпочтительном варианте сетка выполнена с возможностью вставляться с защелкиванием внутрь корпуса патрона, который снабжен средством фиксирования сетки, например, в виде фиксирующего кольцевого буртика, выполненного на внутренней поверхности корпуса.
Было обнаружено, что с подобной конструкцией связана проблема, состоящая в том, что внутри сетки или в зоне вблизи нее может оставаться воздух. Подобный захват воздуха является нежелательным, поскольку это может привести к блокированию сетки. Кроме того, при устранении факторов, способствующих захвату воздуха, освобожденный воздух может подниматься через центральную часть активного материала. Это, в свою очередь, может привести к тому, что вода не сможет поступать к участкам, в которых находится воздух, так что активный материал в этих участках будет оставаться сухим. Поэтому представляется предпочтительным, чтобы сетка была снабжена отходящей под углом вверх внешней частью, в области которой воздух будет собираться с большей вероятностью, чем вблизи поверхности сетки. Эта внешняя часть сетки, при установке ее в корпус патрона, будет пространственно отделена от корпуса патрона с оставлением зазора для выхода воздуха между корпусом патрона и внешней частью сетки.
Такое решение само по себе является новым и соответствующим изобретательскому уровню. Поэтому в своем следующем аспекте настоящее изобретение обеспечивает создание патрона для обработки воды, содержащего корпус патрона и сетку, установленную на дне корпуса патрона и снабженную отходящей под углом вверх внешней частью. При этом внешняя часть сетки, установленной в корпус патрона, пространственно отделена от корпуса патрона с оставлением зазора для выхода воздуха между корпусом патрона и внешней частью сетки.
Корпус патрона предпочтительно имеет криволинейную форму, по меньшей мере, в зоне установки сетки, с формированием зазора между боковой поверхностью внешней части сетки и корпусом патрона.
Придание корпусу патрона криволинейной формы имеет и другие достоинства. Как уже упоминалось, представляется желательным, чтобы патрон для обработки воды не находился в контакте с водой, имеющейся в сосуде-накопителе, т.е. прошедшей обработку. В случае традиционных патронов, которые имеют довольно значительную высоту, это означает, что патрон должен быть установлен на значительной высоте относительно уровня воды в сосуде-накопителе. Данное требование требует использования относительно высоких сосудов, что представляет собой неудобство, особенно применительно к водонагревательным приборам. Однако было обнаружено, что при придании корпусу криволинейной формы с поперечным сечением, уменьшающимся от верхнего края к дну корпуса, вероятность смачивания патрона водой при выливании воды из сосуда-накопителя может быть значительно понижена.
Таким образом, в своем очередном аспекте изобретение обеспечивает создание патрона для обработки воды, корпус которого имеет криволинейную форму с поперечным сечением, уменьшающимся от верхнего края к дну корпуса.
Преимущество описанного варианта состоит также в том, что криволинейная форма придает корпусу патрона значительную жесткость. Это означает, что имеется возможность использовать минимальную толщину стенок по сравнению с известными патронами. Такое решение является выгодным в терминах сокращения материальных затрат.
Применительно к патрону для обработки воды, корпус которого (как это было описано ранее) имеет в поперечном сечении большую и малую оси, желательно, чтобы уменьшение поперечного сечения корпуса имело место в плоскости, включающей большую ось.
При этом криволинейная часть корпуса предпочтительно доходит до его центральной оси. Кроме того, желательно, чтобы размеры "передней" и "задней" стенок корпуса были выполнены с уменьшающимися размерами в поперечном сечении. В этом случае патрон может быть вставлен в сосуд-накопитель при различных углах его разворота вокруг вертикальной оси.
Применительно к патронам, используемым совместно с приборами для нагрева жидкости, может оказаться желательным варьировать поток жидкости, поступающий из патрона в нагревательный прибор, в зависимости от нагревательной мощности прибора. В частности, при использовании нагревательного элемента низкой мощности, составляющей, например, 1,2 кВт, доведение воды до кипения потребует довольно длительного времени. Это означает, что вода может протекать через патрон с относительно малой скоростью. Для получения такой скорости выходное отверстие патрона может быть сделано относительно маленьким. При использовании более мощного нагревательного элемента вода будет вскипать быстрее. Это означает, что при использовании относительно маленького выходного отверстия вода будет продолжать проходить сквозь патрон уже после того, как кипение завершилось. Такая ситуация является нежелательной, так что в данном случае необходимо использовать более крупное выходное отверстие. Следовательно, для различных водонагревательных приборов следует применять различные патроны. Соответственно целесообразно снабдить патрон средством, которое предотвратит использование патрона в не соответствующем ему нагревательном приборе.
Таким образом, в своем следующем аспекте изобретение обеспечивает создание водонагревательного прибора, содержащего патрон для обработки воды, причем патрон и держатель патрона снабжены средствами для предотвращения установки в держатель не соответствующего ему патрона.
Указанные средства могут представлять собой, например, один или более ключевых элементов, расположенных на одной из частей патрона, а также соответствующий ключевой элемент, имеющийся на держателе патрона. Ключевые элементы могут иметь любую приемлемую форму. Например, в одном из вариантов ключевые элементы могут находиться на боковой поверхности патрона, в том числе на его опорном выступе или на внутренней поверхности патрона.
Следует также отметить, что настоящее изобретение может быть применено в патронах для обработки воды, используемых в сосудах для обработки воды, в которых указанные патроны прикрепляются к дну входной емкости для воды, подлежащей обработке. Изобретение применимо также к патронам, используемым с водонагревательными приборами, в которых патрон крепится в соответствующем держателе. Такой держатель может находиться либо на самом приборе, либо на входной емкости для воды, подлежащей обработке. В последнем случае патрон предпочтительно закрепляется на стенке водонагревательного сосуда, например, на его крышке. Данная стенка (например, крышка) снабжается в этом случае соответствующим герметизирующим (уплотнительным) средством.
При использовании держателя он также снабжается герметизирующим средством для того, чтобы обеспечить возможность установки поверх держателя емкости для подачи воды к патрону для обработки воды. В таком случае держатель предпочтительно снабжается ориентированным внутрь уплотнением, вступающим в герметичный контакт с ориентированной вниз стенкой указанной емкости для предотвращения утечки воды между емкостью и держателем.
Подобное решение само по себе является новым, так что в своем очередном аспекте изобретение обеспечивает создание держателя для установки в нем патрона для обработки воды, причем держатель снабжен средством для фиксации патрона и уплотнением для герметизации входной емкости для воды, устанавливаемой в держатель.
Указанная входная емкость предпочтительно снабжена клапаном, срабатывающим при вступлении входной емкости в герметичный контакт с держателем. В этом случае верхняя часть патрона выполняется с возможностью воздействия на клапан для того, чтобы открыть его.
В своем дальнейшем аспекте изобретение обеспечивает создание устройства для обработки воды, содержащего патрон для обработки воды, установленный в сосуде-накопителе. На этот сосуд устанавливается входная емкость для воды, подлежащей обработке, снабженная клапаном, который открывается при установке входной емкости на указанный сосуд в результате воздействия на клапан верхней поверхности патрона.
С патроном для обработки воды может быть связан счетчик, служащий для указания количества использований указанного патрона. В типичном случае показание счетчика увеличивается на единицу при каждом использовании патрона. Представляется желательным в этой связи иметь автоматический механизм для установки на счетчике исходного показания при удалении или замене патрона.
В предпочтительном варианте патрон снабжен средством, выполненным с возможностью, при повороте счетчика с установкой его в заданное положение или выведения из заданного положения, взаимодействовать с исполнительным элементом, устанавливающим на счетчике исходное показание.
В своем более широком аспекте изобретение обеспечивает создание патрона для обработки воды, который снабжен средством, выполненным с возможностью, при повороте счетчика с установкой его в заданное положение или выведения из заданного положения, взаимодействовать с исполнительным элементом, устанавливающим на счетчике исходное показание. Изобретение охватывает также прибор для обработки воды, содержащий счетчик для указания количества использовании патрона для обработки воды и исполнительный элемент для автоматической установки на счетчике исходного показания при удалении или замене патрона.
Если предполагается, что подаваемая вода может содержать какие-либо частицы, патрон по изобретению может быть снабжен фильтром для задержания частиц. Такой фильтр может иметь форму одного или нескольких пористых листов или пористых элементов, размещенных соответствующим образом внутри патрона.
Краткое описание чертежей
Далее, со ссылками на чертежи, будут описаны некоторые предпочтительные варианты осуществления изобретения.
На фиг.1 представлен, в перспективном изображении, патрон для обработки воды согласно изобретению.
На фиг.2 - патрон, изображенный на фиг.1, представлен на виде сверху.
На фиг.3 - патрон, изображенный на фиг.1, представлен на виде спереди.
На фиг.4 - патрон, изображенный на фиг.1, представлен на виде сбоку.
На фиг.5 - патрон, изображенный на фиг.1, представлен на виде снизу.
На фиг.6 представлено сечение патрона вертикальной плоскостью VI-VI (показанной на фиг.2),
На фиг.7 представлено сечение патрона вертикальной плоскостью VII-VII (показанной на фиг.2).
На фиг.8 изображены сечения опорных выступов патрона по фиг 1 различными плоскостями.
На фиг.9 показаны, с пространственным разделением, элементы патрона по фиг.1.
На фиг.10 - патрон по фиг.1 изображен установленным в соответствующую входную емкость.
На фиг.11 - патрон вместе с входной емкостью показан на виде снизу.
На фиг.12 - патрон с входной емкостью изображен в сечении вертикальной плоскостью XII-XII, показанной на фиг.10.
На фиг.13 - патрон с входной емкостью изображен в сечении вертикальной плоскостью XIII -XIII, показанной на фиг.10.
На фиг.14 - патрон по фиг.1 изображен установленным в другую входную емкость.
На фиг.15 - патрон по фиг.1 изображен установленным еще в одну входную емкость.
На фиг.16 показан прибор для нагрева жидкости, в состав которого входит патрон согласно изобретению.
На фиг.17-20 показаны различные ключевые элементы для фиксации патрона.
На фиг.21 приведен альтернативный вариант выполнения патрона для обработки воды согласно изобретению.
На фиг.22 приведен еще один вариант осуществления изобретения.
Осуществление изобретения
На фиг.1-9 изображен патрон 2 для обработки воды, внутри тела 4 которого находятся гранулы для обработки воды (не изображены). Эти гранулы могут содержать ионообменные частицы, частицы активированного угля, минералы, другие материалы для обработки воды или смеси названных веществ.
Как показано на фиг.9, патрон содержит три основных компонента: основную часть (корпус 6), колпачок 8 и сетку 10. Колпачок 8 и сетка 10 удерживают частицы для обработки воды (активные частицы) внутри корпуса 6 патрона.
Поперечное сечение корпуса 6 патрона имеет, по существу, эллиптическую форму, причем оно плавно уменьшается в направлении от верхнего края 12 корпуса к его нижнему концу 14. В нижней поверхности (в дне) корпуса выполнено отверстие 16 (см. фиг.5). Как описано в уже упоминавшейся международной заявке, это отверстие 16 ограничивает поток воды сквозь патрон с целью обеспечения желательного времени нахождения воды внутри патрона.
На корпусе 6 имеются также четыре углубления 18, которые облегчают захват корпуса пальцами пользователя.
На верхнем краю 12 корпуса 6 патрона имеются два опорных выступа 20, которые обеспечивают возможность установки патрона 2 в соответствующий прибор или во входную емкость. Как можно видеть из фиг.2, данные выступы имеют, по существу, криволинейную форму, причем на фиг.3 и 8 показано, что эти выступы имеют фаску (скос) вдоль своего наружного края. Опорные выступы 20 располагаются на большой оси поперечного сечения корпуса 6 патрона. Как будет объяснено далее, фаска 22 на наружном краю служит направляющей при установке патрона в требуемое положение.
Из фиг.6, 7 и 9 можно видеть, что сетка 10 имеет, по существу, плоское основание 24, в котором имеется множество прорезей 26 шириной около 0,25 мм. Над прорезями 26 проходят ребра 36, предназначенные для того, чтобы предотвратить деформацию прорезей 26 и тем самым предотвратить проход частиц для обработки воды сквозь указанные прорези 26. Вместо прорезей могут быть использованы отверстия иной формы.
Внешняя (периферийная) часть 28 сетки 10 отходит от плоского основания вверх под некоторым углом. Когда сетка установлена в корпусе 6 патрона, верхняя кромка 30 внешней части 28 защелкивается на ребре 32, расположенном вокруг внутренней поверхности корпуса 6 патрона (фиг.7). Основание 24 сетки 10 оказывается при этом окруженным выступающим ребром 36, предусмотренным на внутренней поверхности корпуса 6 патрона (фиг.6).
Колпачок 8 патрона 2 снабжен ориентированной книзу стенкой (буртиком) 40, которая входит внутрь верхнего края 12 корпуса 6 патрона. При этом колпачок 8 приварен (например, посредством ультразвуковой сварки) к верхней части корпуса 6 патрона, так что верхний край 12 корпуса 6 находится на уровне, обозначенном, как 42.
Верхняя поверхность 44 колпачка 8 имеет внешнюю зону в виде стенки 46, свободной от каких-либо отверстий. Центральная зона 48 отделена от внешней зоны 46 кольцевым каналом 50. Данный канал 50 имеет наружную (в радиальном направлении) стенку 52, внутреннюю (в радиальном направлении) стенку 54 и дно 56.
Как наиболее ясно можно видеть из фиг.6 и 7, нижняя часть 58 наружной стенки 52 снабжена по всей своей длине множеством продольных прорезей 60. Ширина этих прорезей составляет около 0,25 мм. При этом верхняя часть 62 наружной стенки 52 является сплошной и не имеет подобных прорезей.
Дно 56 канала 50 также является сплошным, т.е. не содержащим никаких прорезей; аналогичным образом выполнена и нижняя часть 64 внутренней стенки 54. Однако верхняя часть 66 внутренней стенки 54 также снабжена продольными прорезями 68, имеющими такие же размеры, что и прорези 60, выполненные в наружной стенке 52. Прорези 68 не доходят до центральной зоны верхней поверхности 48, а заканчиваются на некотором расстоянии от нее. В поверхности 48 также предусмотрены четыре вентиляционные прорези 70 (см. фиг.1, 2).
На фиг.10-12 показано, что патрон 2, выполненный согласно изобретению, предназначен для установки в дне входной емкости 80 для воды. Как видно из фиг.10, у данной емкости имеются внешняя стенка 82, основание 84 и отходящая вниз от основания втулка 86. В центре основания 84 выполнено отверстие 88, которое окружено кольцевым буртиком 90. Кольцевая уплотняющая шайба охватывает верхнюю наружную поверхность буртика 90. Втулка 86 в поперечном сечении имеет, по существу, эллиптическую форму и снабжена расположенными на ее противоположных концах выступающими наружу фланцами 92.
Из фиг.10-12 можно видеть, что фланцы 92 служат для установки на них опорных выступов 20 патрона 2. Более конкретно, наружная стенка втулки снабжена выступающими участками 96, которые примыкают к фланцам 92 и на которые могут быть установлены опорные выступы 20. После этого указанные выступы 20 могут быть развернуты таким образом, чтобы они легли на фланцы 92, удерживая патрон 2 в заданном положении. После этого патрон можно дополнительно поворачивать до тех пор, пока опорный выступ 20 не дойдет до упора о торцевую поверхность 98 втулки 86, как это показано на фиг.10.
Поворот патрона 2 при его установке обеспечит его герметизацию в заданном положении. Более конкретно, уголок 100 (фиг.13), расположенный между стенками 46 и 52 в верхней части патрона, вступит в герметичный контакт с уплотнительной шайбой 93. При повороте патрона над кромкой 102 фланца 92 фаска 22 опорного выступа 20 будет отжимать патрон 2 вверх. В зависимости от конкретной формы указанной кромки 102 опорный выступ 20 будет оказывать различные усилия сжатия. Как можно видеть из фиг.8, эффективный угол наклона фаски 22 имеет различные значения для различных точек в поперечном и осевом направлениях по поверхности опорного выступа 20. Поэтому, в зависимости от того, в какой своей точке опорный выступ 20 впервые вступит в контакт с кромкой 102, нарастание сжимающего усилия будет более резким или более плавным. Этот эффект может быть использован для того, чтобы получить условия сжатия, оптимальные для конкретного используемого уплотнения.
Поскольку патрон 2 выполнен из пластика, при смещении опорных выступов 20 относительно положения герметизации, упругие свойства опорных выступов 20 будут способствовать поддержанию герметизирующего давления на уплотнительную шайбу 93.
Можно видеть также, что стенка 52 выполнена в виде усеченного конуса, благодаря чему она взаимодействует с буртиком 90, направляя патрон при его установке в заданное положение.
В варианте, представленном на фиг.14, патрон 2 установлен в держатель 150, который может быть, например, предусмотрен в верхней части водонагревательного прибора, такого как чайник или кувшин для нагрева воды. В держатель в соответствии с данным вариантом устанавливается не только патрон 2, но также входная емкость 152, в которой находится вода и у которой имеется клапан 154. Данный клапан остается закрытым до тех пор, пока входная емкость 152 не будет установлена в держатель 150.
Нижняя поверхность держателя 150 выполнена, по существу, такой же, как нижняя поверхность входной емкости в ранее описанном варианте, так что в ее более подробном описании нет необходимости. При этом следует отметить, что держатель 150 имеет центральное круглое отверстие 156, в которое вводится ориентированная вниз стенка 158 входной емкости 152. Указанное отверстие 156 держателя 150 окружено упругим элементом 160 в форме перевернутой буквы U, в паз которого входит уплотнение 162. Это уплотнение имеет также часть, ориентированную внутрь в радиальном направлении. Когда входная емкость 152 устанавливается на держатель 150, криволинейные края 164 упругого элемента 160 направляют данную емкость для установки в заданное положение, причем между стенкой 158 и уплотнением 162 создается герметичный контакт.
Клапан 154 установлен таким образом, что он не откроется до тех пор, пока не будет обеспечен указанный герметичный контакт между уплотнением 162 и стенкой 158. Когда такой контакт возникает, нижний конец 166 клапана приходит в контакт с поверхностью 48 патрона 2. В результате клапан отжимается кверху, позволяя воде поступать из входной емкости в патрон 2.
Когда вода поступает из входной емкости 152 или 80 внутрь патрона 2, благодаря наличию уплотнения 93, она не может проходить в обход патрона, обтекая его верхнюю поверхность. Поэтому вода течет по верхней части патрона 2, поступая в канал 50. Поскольку давление воды выше в нижней части этого канала и поскольку в этой части прорезанная часть поверхности наибольшая, основной поток воды через патрон протекает сквозь нижнюю часть наружной стенки 52. Вода будет поступать внутрь патрона 2 также через прорези 68 во внутренней стенке 54. Однако поскольку давление в этой области будет ниже, а прорезанная часть поверхности меньше, поток через эту область не будет столь значительным. Это облегчит выход воздуха, который мог остаться внутри патрона 2, по мере заполнения патрона водой. После того, как патрон 2 будет, в основном, заполнен, любой оставшийся в нем воздух может выходить через вентиляционные прорези 70.
Вода внутри патрона течет через гранулы для обработки воды, находящиеся внутри корпуса патрона, и затем через сетку 10. Благодаря ограниченному размеру отверстия 16 в нижней части патрона в нем будет существовать обратное давление. Это может привести к тому, что часть воздуха может оказаться захваченной в зоне вокруг находящейся в нижней части сетки 10, что может отрицательно влиять на поток воды через патрон 2. Однако поскольку между внешней частью 28 сетки и корпусом 6 имеется зазор 34, воздух, который собирается в данной области, может выходить вверх через этот зазор. Тем самым предотвращается возможная блокировка потока.
Как показано на фиг.15, входная емкость необязательно должна иметь круглое поперечное сечение. Напротив, в некоторых применениях, например в случае кувшинов, предназначенных для хранения в холодильнике, такая форма представляется нежелательной. С учетом этого входная емкость 200, представленная на фиг.15, имеет в поперечном сечении большую и малую оси.
На фиг.16 представлен патрон 2 для обработки воды, установленный на бесшнуровой прибор 301 для нагрева воды. В данном варианте держатель для патрона 2 сформирован в крышке 303 сосуда 305 для нагрева жидкости. На крышку 303 установлена входная емкость для необработанной воды в виде контейнера 307. Характер взаимодействия патрона для обработки воды, держателя и контейнера, служащего входной емкостью, такой же, как был описан выше при рассмотрении фиг.14.
В том случае, когда представляется желательным совместно с входной емкостью определенной формы использовать только один конкретный вариант патрона, целесообразно снабдить патрон 2 специальными ключевыми (стыковочными) средствами. Такое решение (которое иллюстрируется на фиг.17-20), в частности, может быть полезным в целях предотвращения установки патрона, имеющего слишком низкую пропускную способность, на водонагревательный прибор, имеющий высокую мощность.
На фиг.17 представлен первый вариант подобного решения, согласно которому ключевой элемент 250 может быть установлен в различные положения а, b, с и d на боковой поверхности патрона 2. В этом случае во втулке, имеющейся на основании входной емкости, должен иметься соответствующий (ответный) ключевой элемент (гнездо), благодаря чему данная емкость будет принимать только патроны, у которых ключевой элемент 250 находится в соответствующем положении.
Фиг.18 иллюстрирует другую концепцию реализации ключевого элемента. В данном варианте ключевым элементом служит опорный выступ, форма которого может быть различной у различных патронов. В этом случае используются опорные выступы 300, 302, 304, 306 и 308 различной формы. Для каждого такого выступа в стенке держателя или в стенке входной емкости будет предусмотрено соответствующее углубление (гнездо). В рассматриваемом конкретном примере только ключевой элемент 308 будет подходить ко всем вариантам гнезда в корпусе входной емкости, т.е. представлять собой универсальный ключевой элемент.
Фиг.19 иллюстрирует еще одну концепцию, согласно которой опорный выступ 400 может быть снабжен вырезами 402, 404, 406 или 408. Соответствующая часть входной емкости будет в этом случае снабжена соответствующими выступами, входящими в представленные вырезы.
На фиг.20 представлен вариант, в котором на стенке 52 патрона 2 имеются зубцы 500, а на соответствующей стенке (в частности, на буртике 90) входной емкости имеются вырезы 502, в которые могут входить указанные зубцы.
На фиг.21 изображен еще один вариант выполнения патрона по изобретению. В данном варианте патрон 600 имеет круглое поперечное сечение. При этом он снабжен опорными выступами 602 и герметизирующей поверхностью 604 круглой формы. Форма опорных выступов и герметизирующей поверхности выбраны таким образом, чтобы патрон мог входить в держатель, предназначенный для описанного ранее патрона 2 с эллиптическим поперечным сечением.
Возможны также другие варианты формы патрона. Например, патрон с прямоугольным корпусом может быть рассчитан на установку в корпус с эллиптическим поперечным сечением, изображенный на фиг.1.
Фиг.22 иллюстрирует следующий вариант выполнения патрона по изобретению. В данном варианте патрон 700, по существу, аналогичен патрону, представленному на фиг.1. Однако в данном варианте в кольцевом канале 704, имеющемся в верхней части патрона, предусмотрена пара ребер 702, перекрывающих указанный канал. Ребра 702 отходят в вертикальном направлении вверх от дна канала, причем они выполнены полыми. Это позволяет захваченному воздуху из области, расположенной ниже дна канала, а также из области, расположенной в радиальном направлении снаружи от канала, подниматься вверх к вентиляционным прорезям 708. Кроме того, в данном варианте прорези 710 во внутренней стенке канала доходят до дна канала.
Согласно этому варианту служащий для установки патрона в заданное положение кольцевой буртик 90, отходящий от основания 84, в который входит патрон, может быть уменьшен по высоте или полностью отсутствовать, по меньшей мере, в области ребер 702.
В описанных выше вариантах выполнения корпус 6 патрона 2 и предпочтительно весь патрон 2 изготавливаются из пластика, обладающего термостойкостью и стойкостью к гамма-излучению, чтобы предотвратить обесцвечивание этого пластика в процессе использования патрона. В качестве подходящих материалов можно, в частности, указать Samsung HJ730+ и Basell Moplen НР371 (стабилизированный в отношении гамма-излучения). Вместе с тем, по крайней мере, корпус 6 патрона может быть изготовлен также и из металла при выполнении колпачка, как и в предыдущем случае, из пластика.
1. Патрон для обработки воды, имеющий в горизонтальном сечении большую ось и малую ось и содержащий опорную часть, снабженную герметизирующей поверхностью с, по существу, круглым поперечным сечением и с опорными выступами, расположенными на противоположных сторонах опорной части, по существу, на указанной большой оси.
2. Патрон по п.1, отличающийся тем, что корпус патрона имеет поперечное сечение, по существу, эллиптической формы.
3. Патрон по п.1, отличающийся тем, что опорные выступы выполнены плоскими, причем они охватывают участок боковой поверхности патрона, имеющий угловой размер, по меньшей мере, равный 15°.
4. Патрон по п.1, отличающийся тем, что боковая поверхность опорных выступов в поперечном сечении имеет форму дуги.
5. Патрон по п.1, отличающийся тем, что опорные выступы обеспечивают фиксацию патрона по типу байонетного крепления.
6. Патрон по п.1, отличающийся тем, что нижняя кромка боковой поверхности каждого опорного выступа снабжена скосом, выполненным таким образом, что при повороте опорного выступа на лежащей под ним поверхности скос воздействует на патрон, приводя его в герметичный контакт с уплотнением.
7. Патрон по п.6, отличающийся тем, что профиль скоса является постоянным по всей длине боковой поверхности опорного выступа.
8. Патрон по п.1, отличающийся тем, что патрон или, по меньшей мере, его опорные выступы выполнены из пластика, обладающего термостойкостью.
9. Патрон по п.8, отличающийся тем, что пластик является не деградирующим под действием гамма-излучения.
10. Патрон по п.1, отличающийся тем, что снабжен герметизирующей поверхностью, смещенной в радиальном направлении вовнутрь относительно наружной боковой поверхности патрона и образованной, по меньшей мере, частично, по меньшей мере, частью обращенной вовнутрь стенки, отходящей книзу.
11. Патрон по п.10, отличающийся тем, что диаметр обращенной вовнутрь стенки уменьшается от верхнего края патрона к его дну.
12. Патрон по п.10, отличающийся тем, что обращенная вовнутрь стенка образует внешнюю в радиальном направлении стенку кольцевого канала, сформированного в верхней части патрона.
13. Патрон по п.12, отличающийся тем, что в обращенной вовнутрь стенке выполнены впускные отверстия для воды.
14. Патрон по п.13, отличающийся тем, что впускные отверстия для воды выполнены также во внутренней в радиальном направлении стенке указанного канала, обращенной наружу.
15. Патрон по п.14, отличающийся тем, что суммарная площадь впускных отверстий во внутренней стенке выбрана меньшей, чем в наружной стенке.
16. Патрон по п.14, отличающийся тем, что впускные отверстия для воды выполнены в нижней части наружной стенки и в верхней части внутренней стенки.
17. Патрон по п.12, отличающийся тем, что кольцевой канал перекрыт одним или более ребрами.
18. Патрон по п.1, отличающийся тем, что патрон снабжен средствами для предотвращения использования патрона с не соответствующим ему прибором.
19. Патрон по п.18, отличающийся тем, что на корпусе патрона имеются ключевые элементы, соответствующие ключевым элементам на держателе патрона.
20. Прибор по п.19, отличающийся тем, что ключевой элемент или ключевые элементы расположены на боковой поверхности патрона, на опорном выступе опорной части или на внутренней стенке патрона.
21. Патрон по п.1, отличающийся тем, что имеет верхнюю поверхность, снабженную кольцевым каналом, по меньшей мере, в одной из стенок которого выполнены впускные отверстия для воды.
22. Патрон по п.1, отличающийся тем, что содержит плоские опорные выступы, выполненные на его верхнем конце.
23. Патрон по п.1, отличающийся тем, что опорная часть выполнена заодно с патроном или представляет собой отдельный элемент.
