Фильтрующий модуль
FILTERING MODULE

Заявляемое изобретение относится к сменным фильтрующим элементам для устройств очистки воды различного типа, в том числе устройств очистки воды гравитационного типа, а также блоков очистки воды систем приготовления напитков, например, диспенсеров или кофеварок.
Из уровня техники известен фильтрующий модуль по заявке US 2008/0121581 (заявитель Brita GmbH, приоритет 13.10.2004, МПК B01D 24/10). Фильтрующий модуль включает внешний корпус, в который вставлен внутренний корпус. Пространство внутреннего корпуса образует нисходящую камеру, а пространство между внешней боковой стенкой внутреннего корпуса и внутренней боковой стенкой внешнего корпуса образует восходящую камеру. Обе камеры заполнены фильтрующим материалом. Пространство в верхней части внешнего корпуса над внутренним корпусом формирует соединительную камеру. В основании нисходящей камеры выполнены выходные отверстия для очищенной воды, снабженные сеткой. В основании восходящей камеры выполнены входные отверстия для исходной воды в виде кольцевого канала. Указанный кольцевой канал сформирован кольцевой стенкой, идущей вниз от центра и прикрепленной к боковым стенкам внешнего корпуса, и внешней стенкой внутреннего корпуса.
Фильтрующий модуль по заявке на патент US 2008/0121581 работает следующим образом. Фильтрующий модуль устанавливают в емкость для воды кофемашины. Исходная вода через входное отверстие для исходной воды поступает в восходящую камеру фильтрующего модуля и через соединительную камеру перетекает в нисходящую камеру, при этом вода проходит через фильтрующий материал, которым заполнены обе камеры, что обеспечивает очистку воды. Очищенная вода выходит из выходного отверстия для очищенной воды и далее поступает в блок приготовления кофе.
Основной недостаток конструкции фильтрующего модуля по заявке на патент US 2008/0121581 - это то, что канал для исходной воды достаточно узкий, с небольшим количеством отверстий для исходной воды, отсутствует распределение потока исходной воды, то есть в процессе очистки жидкости участвует только часть фильтрующего материала, что неэффективно. Кроме того, в фильтрующем материале могут быть пузыри воздуха, если пузырь воздуха образуется рядом с каналом для исходной воды, то это замедляет или полностью блокирует процесс очистки воды, что снизит работоспособность фильтрующего модуля.
Из уровня техники известен фильтрующий модуль по заявке на патент US 2011/0232500 (заявитель Nestec S. A., приоритет 25.09.2008, МПК A47J 31/06, B01D 27/00, A47J 31/46), состоящий из корпуса, заполненного фильтрующим материалом. В основании фильтрующего модуля выполнены входные отверстия для исходной воды. Внутрь корпуса с фильтрующим материалом помещена трубка для очищенной воды. Трубка для очищенной воды имеет два участка: горизонтальный и вертикальный. Вертикальный участок подключен к выходному отверстию для очищенной воды, а в горизонтальном участке выполнены входные отверстия для очищенной воды, снабженные сеткой. Вертикальный участок выполнен с дополнительным каналом с отверстием для исходной воды, снабженным сеткой.
Фильтрующий модуль по заявке на патент US 2011/0232500 работает следующим образом. Фильтрующий модуль устанавливают в посадочное место емкости для исходной воды кофемашины. Исходная вода поступает в фильтрующий модуль через входные отверстия для исходной воды. Проходя через фильтрующий материал, часть фильтрованной исходной воды через отверстия дополнительного канала попадает в вертикальный участок трубки ниже уровня дополнительного канала и поступает на выход очищенной воды. Оставшаяся часть исходной жидкости поднимается вверх через фильтрующий материал и через отверстия, выполненные в горизонтальной части трубки, проходит внутрь нее, потом перетекает в вертикальную часть и через выходное отверстие для очищенной воды, выходит из модуля и поступает в блок приготовления кофе.
Существенным недостатком фильтрующего модуля по заявке на патент US 2012/0232500 является то, что степень очистки потоков исходной воды разная, то есть параллельно осуществляется быстрая неэффективная очистка воды и медленная более эффективная очистка воды. Таким образом, степень очистки воды на выходе из модуля неравномерна (так как смешиваются два потока), что негативно влияет на потребительские свойства очищенной воды и работоспособность блока приготовления кофе. Кроме того, фильтрующий модуль по заявке на патент US 2011/0232500 имеет сетки на входных отверстиях трубки для очищенной воды, которые также предназначены для улавливания оставшихся, например, после быстрой фильтрации загрязнений и частичек фильтрующего материала. С течением времени происходит накопление загрязнений на поверхности сеток, и их проницаемость снижается, то есть срок службы модуля определяется не степенью истощения фильтрующего материала, а скоростью засорения ячеек сетки, что неэффективно, и является недостатком данного фильтрующего модуля.
Из уровня техники известен фильтрующий модуль по патенту РФ № 2195356 (заявитель ООО «Аквафор», приоритет 01.06.2001, МПК B01D 35/01, B01D 24/16, B01D 27/02, B01D 101/02), выбранный заявителем в качестве наиболее близкого аналога. Фильтрующий модуль по патенту № 2195356 включает корпус, заполненный фильтрующим материалом. В основании фильтрующего модуля симметрично от центральной оси выполнены отверстия для исходной воды. Отверстие для очищенной воды, в которое вставлена трубка для очищенной воды, расположено на центральной оси фильтрующего модуля. В верхней части фильтрующего модуля расположена герметичная полость для сбора очищенной воды, поступающей из слоя фильтрующего материала. Трубка для очищенной воды сообщается с указанной герметичной полостью. Также трубка для очищенной воды снабжена жиклером для регулирования очистки воды.
Фильтрующий модуль по патенту РФ № 2195356 работает следующим образом. Фильтрующий модуль устанавливают в емкость для исходной воды устройства очистки воды. Исходная вода через отверстия, выполненные в основании корпуса фильтрующего модуля, самотеком проходит сквозь фильтрующий материал, собирается в герметичной полости и через трубку для очищенной воды стекает в емкость для очищенной воды устройства очистки воды и далее на потребление.
Фильтрующий модуль по патенту РФ № 2195356 имеет основной недостаток - наличие жиклера в трубке для очищенной жидкости. Жиклер выполнен в виде отверстия, диаметр которого меньше размера частиц фильтрующего материала, и предназначен для высвобождения воздуха из фильтрующего материала. Поскольку диаметр жиклера очень мал, то воздушный пузырь будет выходить очень медленно, тем самым снижая скорость фильтрации воды. Кроме того, поскольку процесс удаления воздуха из фильтрующего материала происходит медленно, то часть фильтрующего материала может быть блокирована воздушными пузырями, что снижает эффективность использования фильтрующего материала в процессе очистки воды.
Задачей изобретения и достигаемым за счет него техническим результатом, является разработка нового фильтрующего модуля с увеличенным эффективным объемом (отношение объема фильтрующего материала, участвующего в процессе фильтрации, к общему объему фильтрующего материала) фильтрующего материала, при одновременном повышении эффективности очистки воды.
Поставленная задача и требуемый технический результат достигаются тем, что фильтрующий модуль, включающий корпус с выполненными в основании входными отверстиями для исходной воды, заполненный фильтрующим материалом, внутрь которого вставлена трубка для отвода очищенной воды, соединенная с выходом для очищенной воды, выполненным в центральной части основания корпуса, снабжен средством перераспределения потоков исходной воды, которое может быть выполнено в виде рамки круглого сечения, снабженной ребрами жесткости, разделяющих рамку на секции, при этом фильтрующий материал представляет собой, по меньшей мере, два типа сорбента, которые могут быть расположены послойно или перемешаны между собой.
Раскрытие сущности изобретения поясняется чертежами.
На фигуре 1 представлен пример внешнего вида фильтрующего модуля.
На фигуре 2 представлен пример внешнего вида нижней части фильтрующего модуля.
На фигуре 3 представлен пример внешнего вида дна фильтрующего модуля.
Фильтрующий модуль (фиг. 1) состоит из корпуса 1, заполненного фильтрующим материалом 3, и трубки 4, расположенной внутри корпуса 1. Трубка 4 может быть выполнена заедино с выходом для очищенной воды 6 или представлять собой отдельную деталь, которая вставляется в корпус 1 (на фигурах не представлено). На дне корпуса выполнены входные отверстия для исходной воды 2, и выход для очищенной воды 6. Также внутри корпуса 1 выполнено средство перераспределения потоков 5 (фигура 1).
Корпус 1, крышка 8, трубка 4, и средство перераспределение воды 5 выполнены из полимерных материалов, например из полиолефинов, например, но, не ограничиваясь перечисленными вариантами, полипропилена, полиэтилена и полистирола.
Фильтрующий материал 3 представляет собой, по меньше мере, два сорбента, различные по гидрофильным свойствам и по степени дисперсности, например, но, не ограничиваясь только перечисленными вариантами, активированный уголь, активированное углеродное волокно, ионообменные смолы и ионообменные волокна. Сорбенты могут быть перемешаны между собой или расположены послойно.
.
Средство перераспределения потоков 5 может быть выполнено в виде рамки 9, разделенной на секции 10 ребрами жесткости 11. Дополнительно каждая секция может быть снабжена, например, но не ограничиваясь только перечисленными вариантами сеткой 12 или спанбондом (на фигурах не представлен). Средство перераспределения потоков 5 может быть расположено непосредственно у основания трубки 4 (фиг. 1 и 2) или отстоять от основания на 1/3 от высоты корпуса (на фигурах не представлено) В таком случае средство перераспределения потоков 5 служит и средством фиксации одного из слоев фильтрующего материала 3.
Сверху корпус 1 фильтрующего модуля закрыт крышкой 8 (фиг. 1).
Трубка 4 для очистки воды может быть дополнительно снабжена пористым постфильтром 7 (фиг. 1), выполненным, например, но не ограничиваясь только перечисленными вариантами из спеченных полеолефинов, например, полиэтилена или полипропилена, или из углеродного волокна, или карбонблока.
В рамках отличительных признаков заявляемый фильтрующий модуль работает следующим образом. Фильтрующий модуль устанавливается в емкости для исходной воды устройства очистки воды или устройства приготовления напитков. Исходная вода через входные отверстия 2 поступает в фильтрующий модуль. За счет средства перераспределения потоков 5 исходная вода равномерно распределяется по объему фильтрующего материала 3, находящего в корпусе 1, и поднимается вверх, очищаясь по мере прохождения через сорбенты. Очищенная вода через постфильтр 7 (при наличии) или через отверстие поступает в трубку 4 для очищенной воды и выходит через выходное отверстие 6. Далее очищенная вода поступает в емкость для очищенной воды устройства очистки воды или в блок приготовления напитков устройства приготовления напитков, например, кофемашин.
Распределение потока 5,  исходной воды за счет средства перераспределения потоков, а также за счет различия гидрофильных свойств сорбентов, составляющих фильтрующий материал 3, обеспечивает эффективное использование большей части фильтрующего материала 3, таким образом, за счет повышения количества участвующего в процессе фильтрации фильтрующего материала достигается увеличение эффективного объема фильтрующего материала. Кроме того, фильтрация воды в отличие от ближайшего аналога осуществляется быстрее и равномернее, при этом за счет того, что фильтрующий материал выполнен из, по меньшей мере, двух сорбентов повышает эффективность очистки воды.
В настоящем описании изобретения представлен предпочтительный вариант осуществления изобретения. В нем могут быть сделаны изменения в пределах заявляемой формулы, что дает возможность его широкого использования.