ВОДООБРАБАТЫВАЮЩИЙ КАРТРИДЖ ДЛЯ ПАРОВОГО АППАРАТА И ПАРОВОЙ АППАРАТ
WATER TREATMENT CARTRIDGE FOR STEAM DEVICE AND STEAM DEVICE

Изобретение относится к водообрабатывающему, т.е. предназначенному для обработки воды, картриджу (например, к водоумягчительному, т.е. предназначенному для уменьшения жесткости воды, картриджу) для парового аппарата, имеющему корпус, в котором образованы первая проточная камера и вторая проточная камера, причем первая проточная камера имеет вход для воды и в первой проточной камере расположен материал для обработки воды, а вторая проточная камера имеет выход для воды.
Для определенных применений воду перед ее подачей в парогенератор парового аппарата, также называемого пароструйным аппаратом, необходимо подвергать предварительной обработке, в частности умягчению (уменьшению ее жесткости для предотвращения образования накипи). Обычно для умягчения воды используется процесс ионного обмена.
Из публикации US 4814078 известен картридж для системы фильтрации воды.
Из публикации ЕР 1340442 В2 известен автомат для приготовления напитков, содержащий емкость для воды и фильтрующий патрон.
Из публикации JP 2002-136966 А известна фильтрующая система.
В основу изобретения была положена задача разработки водообрабатывающего картриджа для парового аппарата, который обладал бы повышенным удобством в использовании.
В соответствии с изобретением эта задача решается в водообрабатывающем картридже для парового (пароструйного) аппарата, имеющем корпус, в котором образованы первая проточная камера и вторая проточная камера, причем первая проточная камера имеет вход для воды и в первой проточной камере расположен материал для обработки воды, а вторая проточная камера имеет выход для воды, у которого расположена стыковочная стенка для стыковки с уплотнительным патрубком парового аппарата, имеющая конический участок, предназначенный для посадки на уплотнительный патрубок и образующий уплотняющую кромку для прилегания к уплотнительному патрубку, за счет того, что первая проточная камера имеет участок стенки, соединенный с коническим участком и окружающий, в частности окружающий кольцеобразно, стыковочную стенку.
Коническим участком образована уплотняющая кромка, причем уплотнение между картриджем и уплотнительным патрубком парового аппарата создается автоматически при посадке картриджа на указанный патрубок.
Коническая уплотняющая кромка обеспечивает эффект самоторможения, за счет чего предотвращается, например, самопроизвольное отделение и всплытие водообрабатывающего картриджа в резервуаре с водой.
Предлагаемое в изобретении решение позволяет простым образом компенсировать производственные допуски.
Предлагаемый в изобретении картридж прост и удобен в использовании. При этом для его эксплуатации не требуются дополнительные уплотнительные элементы, такие как уплотнительные кольца круглого сечения или иные аналогичные уплотнительные элементы.
Вышеупомянутый участок стенки первой проточной камеры может использоваться для манипулирования картриджем. Это обеспечивает компактность конструкции водообрабатывающего картриджа при высоком удобстве его использования. Выполнение участка стенки первой проточной камеры соединенным с коническим участком стыковочной стенки и окружающим ее обеспечивает простоту изготовления водообрабатывающего картриджа и подкрепление стыковочной стенки, что повышает жесткость конструкции картриджа.
Применение предлагаемого в изобретении водообрабатывающего картриджа позволяет простым образом предотвращать подачу в парогенератор парового аппарата воды, не прошедшей обработку.
Материалом для обработки воды является, например, ионообменный материал или фильтрующий материал (например, активированные угли).
В частности, выход имеет ось отверстия, совмещенную с осью конуса конического участка, т.е. совпадающую с ней, причем конический участок расширяется от оси отверстия. Благодаря этому можно простым образом выполнить коническую уплотняющую кромку.
Целесообразно, чтобы угол полураствора конуса конического участка находился в диапазоне от 0,5° до 4°, в частности от 1° до 3°. Благодаря этому можно простым образом выполнить коническую уплотняющую кромку при высоком удобстве использования.
Весьма целесообразно, чтобы стыковочная стенка имела контактный участок для контакта с клапаном, расположенным на уплотнительном патрубке, причем при надлежащей установке водообрабатывающего картриджа на уплотнительном патрубке контактный участок воздействует на клапан для его открытия. Это позволяет, например, устанавливать предлагаемый в изобретении водообрабатывающий картридж в резервуаре для воды. При этом обеспечивается нахождение клапана в закрытом состоянии, когда водообрабатывающий картридж не установлен. Это предотвращает попадание в парогенератор не прошедшей обработку воды. При надлежащей установке водообрабатывающего картриджа обеспечивается автоматическое открытие клапана, что позволяет пропускать через водообрабатывающий картридж воду для ее предварительной обработки (подготовки).
В этом случае целесообразно, чтобы контактный участок имел один или несколько элементов стенки, ориентированных поперек оси отверстия выхода. Это позволяет простым образом прикладывать соответствующее усилие нажатия к запирающему элементу клапана.
В частности, элемент или элементы стенки ориентирован(-ы) под углом к оси отверстия, составляющим по меньшей мере 30°, предпочтительно - по меньшей мере 45°, например - по меньшей мере 60°. Это позволяет, надевая водообрабатывающий картридж на уплотнительный патрубок, простым образом создавать соответствующее усилие нажатия, перемещающее запирающий элемент клапана на открытие.
В одном примере осуществления изобретения конический участок примыкает к контактному участку, или конический участок примыкает к промежуточному участку, к которому примыкает контактный участок. Это позволяет выполнить стыковочную стенку конструктивно простым образом.
По той же причине целесообразно, чтобы контактный участок имел отверстие, которое образует выход или сообщается с выходом. Результатом является то, что водообрабатывающий картридж имеет компактную конструкцию и прост в обращении.
Целесообразно, чтобы отношение максимального диаметра конического участка к расстоянию по высоте между контактным участком у выхода и внешним краем конического участка находилось в диапазоне от 1:1,2 до 1:1,7. Этим достигается, например, простота реализации управления клапаном при оптимизированном уплотняющем эффекте.
Выгодным показал себя вариант, в котором расстояние по высоте между контактным участком у выхода и внешним краем конического участка находится в диапазоне от 25 до 33 мм. Это позволяет использовать для клапана длинный упругий элемент. При этом простым образом компенсируются производственные допуски. Длинный упругий элемент создает обжимающее усилие, действующее равномерно по всей области уплотнения независимо от того, насколько водообрабатывающий картридж вдавлен вниз. При этом равномерное пружинящее усилие достигается на относительно большой протяженности по высоте.
Кроме того, целесообразно, чтобы максимальный диаметр конического участка находился в диапазоне от 21 до 21,5 мм. Это позволяет обеспечить большую гибкость уплотняющей кромки, образованной коническим участком. Кроме того, этим достигается оптимизированная скорость протекания воды через водообрабатывающий картридж, составляющая, например, порядка 5 м/ч, в частности, если отверстия выполнены в виде щелей.
В примере осуществления изобретения, целесообразном в плане технологичности, стыковочная стенка выполнена цельной.
При этом может быть предусмотрено, что стыковочная стенка соединена со стенкой второй проточной камеры, в частности выполнена за одно целое с ней.
Целесообразно, чтобы вторая проточная камера была образована опускной трубой, которая, в частности, расположена в первой проточной камере и/или которая окружена ионообменным материалом. В частности, во второй проточной камере ионообменный материал отсутствует. Так достигается оптимизированное направление потока при оптимизированных характеристиках предварительной обработки воды.
Кроме того, целесообразно, чтобы ось опускной трубы была совмещена с осью отверстия выхода, т.е. совпадала с ней. Этим обеспечивается оптимизированное использование пространства.
Целесообразно, чтобы между участком стенки первой проточной камеры и коническим участком или частью конического участка было образовано промежуточное пространство. Это промежуточное пространство обеспечивает своего рода механическую развязку между участком стенки первой проточной камеры и стыковочной стенкой. Это позволяет простым образом обеспечить возможность упругого расширения конического участка, чтобы оптимизировать его уплотнительные качества.
В одном примере осуществления изобретения вход, ведущий в первую проточную камеру, выполнен на кольцевом участке. В результате обеспечивается компактность конструкции картриджа. В частности, при установленном в паровом аппарате водообрабатывающем картридже кольцевой участок обращен к дну резервуара для воды в паровом аппарате. Это обеспечивает простоту установки водообрабатывающего картриджа в резервуаре для воды, предусмотренном в паровом аппарате.
Подвод воды к водообрабатывающему картриджу для предварительной обработки воды обеспечивается простым образом, если на кольцевом участке расположены дистанционные элементы для упора в опорный участок парового аппарата.
В одном примере осуществления изобретения дистанционные элементы образованы ребрами, в частности ребрами, расположенными на расстоянии друг от друга.
При этом может быть предусмотрено несколько радиально ориентированных ребер, расположенных на расстоянии друг от друга.
Равномерность ввода воды в первую проточную камеру водообрабатывающего картриджа реализуется, если на кольцевом участке образованы щели, которые ориентированы в окружном направлении и между которыми расположены ребра. Через щели вода может проходить в соответствующее проточное пространство первой проточной камеры. Задав посредством ребер требуемую ширину соответствующих отверстий, можно исключить вымывание материала для обработки воды из первой проточной камеры.
Целесообразно, чтобы стыковочная стенка по меньшей мере на коническом участке, в частности по всей своей высоте, была выполнена упругой. Этим достигается оптимизированный уплотняющий эффект. Кроме того, это позволяет простым образом компенсировать производственные допуски.
В одном варианте осуществления изобретения предусмотрено фиксирующее устройство, посредством которого водообрабатывающий картридж может фиксироваться на паровом аппарате и насаживаться на уплотнительный патрубок парового аппарата, т.е. фиксироваться, когда водообрабатывающий картридж посажен на уплотнительный патрубок. Результатом является то, что конструкция водообрабатывающего картриджа занимает мало места. Фиксирующее устройство обеспечивает фиксацию на резервуаре для воды или на корпусе парового аппарата. В частности, фиксирующее устройство обеспечивает центрирование водообрабатывающего картриджа. Например, водообрабатывающий картридж можно простым образом заменить, в частности заменить через соответствующее отверстие, так или иначе имеющееся у резервуара для воды. В одном варианте осуществления изобретения фиксирующее устройство может обеспечивать подвешенную фиксацию водообрабатывающего картриджа.
В одном примере осуществления изобретения корпус имеет первую торцевую сторону и противоположную ей вторую торцевую сторону, причем стыковочная стенка утоплена в корпусе и не выдается за близлежащую торцевую сторону. Этим обеспечивается компактность конструкции водообрабатывающего картриджа. Вторую торцевую сторону (в частности, на кольцевом участке) можно использовать для ввода воды в первую проточную камеру. Кроме того, можно оптимизировать расположение дистанционных элементов, обеспечивающих невозможность забивания соответствующих каналов ввода воды.
Объектом изобретения также является паровой аппарат, в частности пароочиститель, содержащий резервуар для воды, уплотнительный патрубок, сообщающийся с насосом, и предлагаемый в изобретении водообрабатывающий картридж, посаженный на уплотнительный патрубок и расположенный в резервуаре для воды.
Паровой аппарат выдает пар, вырабатываемый парогенератором. Этот пар вырабатывается из предварительно обработанной воды, прошедшей через водообрабатывающий картридж и при этом подаваемой насосом.
Благодаря расположению водообрабатывающего картриджа в резервуаре для воды обеспечивается компактность конструкции парового аппарата.
Водообрабатывающий картридж, в частности, зафиксирован относительно резервуара для воды посредством фиксирующего устройства. Например, фиксирующее устройство обеспечивает центрирование водообрабатывающего картриджа за счет его стопорения от поперечных перемещений.
В частности, уплотнительный патрубок вдается во внутреннее пространство резервуара для воды. Это обеспечивает простоту пристыковки фильтрующего картриджа для воды к уплотнительному патрубку, если водообрабатывающий картридж расположен в резервуаре для воды.
В частности, уплотнительный патрубок содержит трубчатый элемент, имеющий контактную поверхность для контакта с коническим участком водообрабатывающего картриджа и выполненный, в частности, цилиндрическим или коническим. Это обеспечивает создание уплотнения конструктивно простым образом. На трубчатом элементе можно простым образом установить клапан (для запирания и отпирания резервуара).
Весьма целесообразно, чтобы на уплотнительном патрубке был расположен клапан, запирающий элемент которого установлен подвижно в направлении высоты с возможностью воздействия на него стыковочной стенки водообрабатывающего картриджа. Это позволяет простым образом обеспечить нахождение клапана в закрытом состоянии без установленного водообрабатывающего картриджа. Благодаря этому исключается возможность попадания в парогенератор из резервуара воды, не прошедшей обработку. Когда водообрабатывающий картридж установлен надлежащим образом, запирающий элемент клапана занимает соответствующее положение, позволяя потоку воды проходить к насосу, а соответственно, и к парогенератору. При этом через водообрабатывающий картридж в парогенератор может поступать только вода, прошедшая предварительную обработку.
В этом случае целесообразно, чтобы при надлежащей установке стыковочной стенки на уплотнительном патрубке контактный участок стыковочной стенки воздействовал на запирающий элемент клапана и удерживал его в открытом положении, обеспечивающем возможность прохождения воды к насосу. Благодаря этому при установке водообрабатывающего картриджа на уплотнительном патрубке запирающий элемент клапана переходит в открытое положение в известной степени автоматически, причем одновременно конический участок стыковочной стенки создает уплотнение.
По той же причине целесообразно, чтобы при снятом водообрабатывающем картридже клапан был закрыт, препятствуя прохождению воды из резервуара к насосу. Это эффективно препятствует попаданию в парогенератор воды, не прошедшей обработку.
Целесообразно, чтобы на дне резервуара был расположен по меньшей мере один дистанционный элемент в качестве упора для водообрабатывающего картриджа. Это позволяет при установленном водообрабатывающем картридже обеспечить перед входом в картридж наличие достаточного пространства для ввода воды в первую проточную камеру.
Например, по меньшей мере один дистанционный элемент проходит в окружном направлении, и может быть предусмотрено несколько дистанционных элементов, расположенных на расстоянии друг от друга. Это позволяет, в частности, обеспечить большое эффективное проходное сечение, через которое вода поступает в первую проточную камеру.
Осуществление изобретения подробнее рассматривается ниже на примере его предпочтительных вариантов, поясняемых чертежами, на которых показано:
на фиг. 1 - вид сверху пароочистителя в одном примере его выполнения;
на фиг. 2 - вид в разрезе вдоль линии 2-2 на фиг. 1;
на фиг. 3 - вид предлагаемого в изобретении водообрабатывающего картриджа в одном примере его выполнения;
на фиг. 4 - вид в разрезе вдоль линии 4-4 на фиг. 3;
на фиг. 5 - увеличенное изображение части показанного на фиг. 2 пароочистителя с резервуаром для воды и установленным водообрабатывающим картриджем, показанным на фиг. 3, 4;
на фиг. 6 - увеличенное изображение выносного элемента А, обозначенного на фиг. 5;
на фиг. 7 - увеличенное изображение части резервуара для воды, показанного на фиг. 5, без установленного водообрабатывающего картриджа;
на фиг. 8 - вид сверху показанной на фиг. 7 части резервуара для воды в направлении В; и
на фиг. 9 - вид снизу водообрабатывающего картриджа, показанного на фиг. 3, в направлении С.
Паровой аппарат, который в показанном на фиг. 1 и 2 примере его выполнения обозначен номером 10, содержит основание 12. В одном примере осуществления изобретения на основании 12 установлены задние колеса 14а, 14b. Кроме того, на основании 12 установлено переднее колесо 16.
На основании 12 расположена корпусная стенка 18. Этой корпусной стенкой 18 образовано внутреннее пространство 20, защищенное от окружающей среды. Во внутреннем пространстве 20 расположены компоненты парового аппарата 10.
В одном примере осуществления изобретения на корпусной стенке 18 с верхней стороны 22 расположена ручка 24 для переноски.
Во внутреннем пространстве 20 расположен резервуар (бак) 26 для воды. Резервуар служит вместилищем для размещения запаса воды, используемой для генерации пара.
Резервуар 26 для воды имеет с верхней стороны 22 отверстие 28. Это отверстие 28 является, например, закрываемым. В одном примере осуществления изобретения корпусная стенка 18 в области отверстия 28 имеет заправочную воронку 30, облегчающую заливку воды в резервуар 26 с верхней стороны 22.
Во внутреннем пространстве 20 парового аппарата 10 расположен уплотнительный патрубок 32 (см. также фиг. 5-8). Резервуар 26 для воды имеет внутреннее пространство 34. Это внутреннее пространство 34 заполняется водой. Уплотнительный патрубок 32 вдается во внутреннее пространство 34.
Резервуар 26 для воды имеет дно 36. Это дно 36 кольцеобразно окружает уплотнительный патрубок 32. Между дном 36 резервуара и уплотнительным патрубком 32 имеется герметичное уплотнение. В частности, стенка 38 уплотнительного патрубка 32 (см., например, фиг. 6) герметично соединена с дном 36 резервуара, в частности соединена, или выполнена, за одно целое с ним.
Паровой аппарат 10 содержит парогенератор 40. Парогенератор 40 содержит, в частности, проточный нагреватель. В парогенератор 40 подается вода из резервуара 26, причем для подачи воды из резервуара 26 к парогенератору 40 предусмотрен насос 42.
При этом уплотнительный патрубок 32 имеет водонаправляющий участок 44 (см. фиг. 6), сообщающийся с поплавком 45.
Паровой аппарат 10 представляет собой, в частности, пароочиститель, который может выдавать пар, создаваемый в парогенераторе 40, например, через насадку (сопло).
Перед парогенератором 40 по направлению потока воды расположен водообрабатывающий картридж 46. Водообрабатывающий картридж 46 (см. также фиг. 3, 4, 9) служит для освобождения от извести (умягчения) воды, подводимой к насосу 42 для подачи в парогенератор 40.
Водообрабатывающий картридж 46 расположен в резервуаре 26 для воды.
Водообрабатывающий картридж 46 (см. в частности фиг. 3 и 4) имеет корпус 48. Корпус 48 имеет, например, слегка коническую или цилиндрическую форму. Корпус 48 имеет первую торцевую сторону 50 и вторую торцевую сторону 52. Между первой торцевой стороной 50 и второй торцевой стороной 52 корпус 48 вытянут вдоль оси 54.
В корпусе 48 образованы первая проточная камера 56 и вторая проточная камера 58.
Вторая проточная камера 58 выполнена в виде опускной трубы 60, расположенной вдоль оси 54 и, в частности, соосно с ней. В этой опускной трубе 60 образована проточная полость 62 для воды. Эта проточная полость 62 имеет, например, форму полого цилиндра или полого (усеченного) конуса.
Первая проточная камера 56 окружает вторую проточную камеру 58. Она образует кольцевое проточное пространство 64.
Первая проточная камера 56 имеет в области второй торцевой стороны 52 кольцевой участок 66. На кольцевом участке 66 выполнен вход 68 для воды, через который вода может поступать в первую проточную камеру 56, т.е. в проточное пространство 64. В проточном пространстве 64 первой проточной камеры 56 расположен ионообменный материал 70, в частности соответствующий смоляной материал, обеспечивающий умягчение проходящей через него воды.
С первой проточной камерой 56 и второй проточной камерой 58 связан переливной участок 72, посредством которого вода, прошедшая через первую проточную камеру 56 и при этом освобожденная от накипеобразующих солей кальция, вводится во вторую проточную камеру 58. При этом переливной участок расположен в области первой торцевой стороны 50.
Первая проточная камера 56 с ионообменным материалом 70 выполнена, в частности, так, что вода, выходящая из водообрабатывающего картриджа 56, имеет жесткость 0° dH (немецкие градусы жесткости).
Высота слоя ионообменного материала (измеряемая в направлении оси 54) в первой проточной камере 56 определяется достижением соответствующего отношения между потоком воды, подаваемой для прохождения через водообрабатывающий картридж 56, и объемом ионообменного материала 70 в отношении расхода воды. Например, скорость протекания воды через картридж находится в районе 5 м/ч.
С первой торцевой стороны 50 корпус, а соответственно, его первая проточная камера 56 и вторая проточная камера 58, закрыты крышкой 74. При этом может быть предусмотрено, что переливной участок 72, обеспечивающий переток воды из первой проточной камеры 56 во вторую проточную камеру 58, расположен на крышке 74. В принципе возможен и вариант, в котором переливной участок 72 расположен на корпусе 48 отдельно от крышки 74.
Вторая проточная камера 58 не содержит ионообменного материала 70.
В одном примере осуществления изобретения первая проточная камера 56, кольцеобразно окружающая проточную полость 62, имеет главное направление потока, которое, по меньшей мере приблизительно, параллельно оси 54. Это главное направление потока обозначено на фиг. 4 стрелкой 76. Главное направление 78 потока во второй проточной камере 58 проходит антипараллельно главному направлению 76 потока в первой проточной камере 56.
Вторая проточная камера 58 имеет выход 80, через который из картриджа отводится умягченная (освобожденная от накипеобразующих солей кальция) вода. Этот выход 80 расположен на конце опускной трубы 60.
Выход 80 имеет направление 82 потока через отверстие, причем это направление соосно с осью 54, т.е. совпадает с ней. Главное направление 78 потока в проточной полости 62 проходит параллельно направлению 82 потока через отверстие.
У выхода 80 расположена стыковочная стенка 84. Стыковочная стенка 84 служит для посадки водообрабатывающего картриджа 46 на уплотнительный патрубок 32. В одном примере осуществления изобретения стыковочная стенка 84 расположена за второй торцевой стороной 52, т.е. не выдается наружу за вторую торцевую сторону 52. Таким образом, она расположена полностью внутри корпуса 48.
В одном примере осуществления изобретения проточная полость 62 обладает вращательной симметрией относительно оси 54. Кроме того, вращательной симметрией относительно оси 54 предпочтительно обладает и проточное пространство 64. Вращательно-симметричным относительно оси 54 предпочтительно также выполнен выход 80.
Стыковочная стенка 84 также выполнена вращательно-симметричной относительно оси 54.
Стыковочная стенка 84 имеет первый участок 86, за которым следуют второй участок 88 и третий участок 90. Первый участок 86 соединен у выхода 80 с опускной трубой 60 и, например, выполнен за одно целое с ней. Второй участок 88, следующий за первым участком 86, соединен с первым участком 86, например, соединен за одно целое с ним. Третий участок 90 следует за вторым участком 88 и соединен со вторым участком 88, например, за одно целое с ним.
Первый участок 86 имеет элемент 92 стенки, расположенный поперек оси 54 (см. фиг. 6). Он также расположен поперек направления 82 потока через отверстие. Угол 94 между элементом 92 стенки и направлением 82 потока через отверстие, или осью 54, составляет, в частности, более 30° и предпочтительно - более 45°. В показанном примере осуществления изобретения значение этого угла 94 находится в районе 65°. Первый участок 86 образует контактный участок 96 для контакта с клапаном 98, расположенным на уплотнительном патрубке 32, как это подробнее поясняется ниже.
В элементе 92 стенки вокруг оси 54 образовано центральное отверстие 100. Это отверстие 100 представляет собой выход 80.
Третий участок 90 представляет собой конический участок 102. Он имеет форму конуса, определяемую углом 104 полураствора конуса, измеряемым относительно оси 54. При этом (воображаемая) вершина конуса находится над кольцевым участком 66, глядя в направлении от второй торцевой стороны 52 к первой торцевой стороне 50. Таким образом, конический участок 102 расширяется ко второй торцевой стороне 52.
Соответствующий угол 104 полураствора конуса находится, в частности, в диапазоне от 0,5° до 4°, прежде всего - в диапазоне от 1° до 3°. В одном примере осуществления изобретения угол 104 полураствора конуса находится в районе 2°.
Второй участок 88 представляет собой промежуточный участок, который служит для соединения первого участка 86 с третьим участком 90 (коническим участком 102). Также может быть предусмотрено непосредственное соединение конического участка 102 с контактным участком 96.
Конический участок 102 имеет внешний край 106. По внешнему краю 106 стыковочная стенка 84 имеет круглое в поперечном сечении отверстие. Это отверстие имеет, соответственно углу 104 полураствора конуса, больший диаметр, чем у соответствующего края первого участка 86 и, в рассматриваемом примере осуществления изобретения, у соответствующего края второго участка 88.
а
В одном примере осуществления изобретения внешний край 106 утоплен, или смещен внутрь корпуса картриджа, относительно второй торцевой стороны 52, т.е. между внешним краем 106 и ограничивающей плоскостью 108, заданной второй торцевой стороной 52, имеется расстояние ''''.
Первая проточная камера 56 имеет у кольцевого участка 66 стенку 110, расположенную со стороны стыковочной стенки 84. Эта стенка 110 имеет направление главной протяженности, проходящее параллельно оси 54 или под малым острым углом (например, углом менее 10°) к ней. При этом стенка 110 может быть выполнена проходящей параллельно оси 54, или же она может быть выполнена конической. Эта стенка 110 соединена кольцевой перемычкой 112 со стыковочной стенкой 84, в частности с третьим участком 90 стыковочной стенки 84. При этом нормаль к кольцевой перемычке 112 проходит в направлении, параллельном оси 54. Над кольцевой перемычкой 112 (глядя в направлении первой торцевой стороны 50) стыковочная стенка 84 образует стенку 114 первой проточной камеры 56.
Под кольцевой перемычкой 112 (глядя от кольцевой перемычки в направлении второй торцевой стороны 52) между стенкой 110 и соответствующей частью третьего участка 90 стыковочной стенки 84 образовано промежуточное пространство 116. Это промежуточное пространство 116 обеспечивает определенную механическую развязку между коническим участком 102 и стенкой 110.
Стыковочная стенка 84 посажена на уплотнительный патрубок 32 своим третьим участком 90, в частности той частью 118 конического участка 102, что расположена между кольцевой перемычкой 112 и второй торцевой стороной 52.
Стыковочная стенка 84, по меньшей мере на своем коническом участке 102, выполнена упругой, т.е. в виде упругого элемента, в результате чего водообрабатывающий картридж 46 насаживается своей стыковочной стенкой 84 на уплотнительный патрубок 32, сопрягаясь с последним за счет силового замыкания. Конический участок 102 образует уплотняющую кромку 120, которая при надлежащем положении установленного водообрабатывающего картриджа 46 прилегает к уплотнительному патрубку 32 и обеспечивает водонепроницаемое уплотнение между водообрабатывающим картриджем 46 и уплотнительным патрубком 32.
Пружинящий эффект достигается, в частности, за счет собственной упругости материала стыковочной стенки 84 при выборе для стыковочной стенки соответствующего материала и придании ей соответствующих размеров.
Коническим участком 102 обеспечивается направление перемещения водообрабатывающего картриджа 46 при его надевании на уплотнительный патрубок 32. При надлежащей посадке водообрабатывающего картриджа 46 коническим участком 102 создается эффект самоторможения, препятствующий нарушению уплотнения. Силы плавучести, стремящиеся сдвинуть посаженный водообрабатывающий картридж с места, действуют в направлении от второй торцевой стороны 52 к первой торцевой стороне 50.
Кроме того, коническим участком 102 компенсируются производственные допуски.
Стыковочная стенка 84, в частности с коническим участком 102, в известной степени представляет собой большой упругий элемент с уплотняющим эффектом.
Расстояние, измеряемое по высоте Н стыковочной стенки 84 (фиг. 6) между первым участком 86 у выхода 80 и внешним краем 106, находится, в частности, в диапазоне от 25 до 33 мм. Диаметр D конического участка 102 по его внешнему краю 106 (являющийся максимальным диаметром конического участка 102), находится, в частности, в диапазоне от 21 до 21,5 мм.
Кроме того, целесообразно, чтобы отношение (максимального) диаметра D конического участка 102 к указанному выше расстоянию по высоте Н находилось в диапазоне от 1:1,2 до 1:1,7.
При указанных численных значениях на коническом участке 102 можно реализовать длинный упругий элемент, длина которого соответствует вышеупомянутому расстоянию по высоте Н. Благодаря соответствующей большой высоте создается равномерное пружинящее усилие. Благодаря этому можно оптимально компенсировать производственные допуски и достичь оптимального уплотняющего эффекта.
Благодаря соответственно большому максимальному диаметру D достигается большая гибкость уплотняющей кромки 120, а значит и большой уплотняющий эффект.
Указанные выше численные значения позволяют реализовать скорость протекания воды через картридж, в частности скорость порядка 5 м/ч, оптимизированную для достижения требуемого умягчения воды до 0° dH.
Водообрабатывающий картридж 46 посажен на уплотнительный патрубок 32. На корпусе 48 водообрабатывающего картриджа 46 расположено фиксирующее устройство 122, посредством которого водообрабатывающий картридж 46 можно зафиксировать путем его центрирования. Фиксирующее устройство 122 стопорит водообрабатывающий картридж от поперечных перемещений.
Благодаря такой установке водообрабатывающего картриджа 46 он может быть заменен простым образом.
В принципе, водообрабатывающий картридж 46 также может быть зафиксирован на резервуаре 26 для воды.
Стыковочная стенка 84 изготовлена, в частности, из подходящего синтетического материала. Корпус 48 и опускная труба 60 также изготовлены из соответствующего синтетического материала, в частности из того же синтетического материала, что и стыковочная стенка 84.
При установленном в резервуаре 26 для воды водообрабатывающем картридже 46 образованный на кольцевом участке 66 вход 68 первой проточной камеры 56 полностью находится во внутреннем пространстве 34 резервуара 26 для воды. Вход 68 имеет множество щелей 126, расположенных на расстоянии друг от друга (фиг. 6 и 9). Эти щели 126 расположены в окружном направлении 128 (относительно оси 54). Между соседними щелями 126 находятся ребра 130, также ориентированные в окружном направлении. Через щели 126 вода может проходить в первое проточное пространство 56. Ребра 130 выполнены таких размеров, чтобы исключать возможность выхода через щели 126 ионообменного материала 70.
В одном примере осуществления изобретения щели 126, образованные на расстоянии друг от друга, расположены группами 132, причем группы 132 образуют (круговые) сегменты. В группе 132 щель 126 ориентирована в окружном направлении своими противоположными ограничивающими просвет сторонами, соответствующими круговым сегментам. В пределах одной группы 132 щели 126, а значит и ребра 130, ориентированы параллельно. В частности группы 132 щелей расположены с вращательной симметрией относительно оси 54.
В одном примере осуществления изобретения ребра 130 сужаются ко второй торцевой стороне 52. Ребра 130 имеют основание 134 (фиг. 6) и наружный край 136, причем наружный край 136 расположен ближе ко второй торцевой стороне 52, чем к основанию 134. Ширина ребра 130 по его наружному краю 136 меньше, чем по основанию 134. В сечении ребро 130 имеет форму треугольника или усеченного (с отсеченной вершиной) треугольника. За счет этого щели 126 между соседними ребрами 130 сужаются от второй торцевой стороны 52 к проточному пространству 64.
Между соседними группами 132 ребер 130 или щелей 126 на кольцевом участке 66 расположены соответствующие дистанционные элементы 138. Дистанционные элементы 138 выдаются вниз. В одном примере осуществления изобретения дистанционные элементы 138, расположенные на расстоянии друг от друга, ориентированы в радиальном направлении относительно оси 54.
Дистанционные элементы 138 ограничивают глубину погружения, или утапливания, водообрабатывающего картриджа при надевании стыковочной стенки 84 его корпуса на уплотнительный патрубок 32; тогда упором дистанционных элементов 138 в дно 36 резервуара определяется максимальная глубина погружения.
При этом дистанционные элементы 138 имеют такой размер по высоте, измеряемой параллельно оси 54, что когда водообрабатывающий картридж 46 прилегает дистанционными элементами 138 к дну 36 резервуара, между входом 68 и дном 36 резервуара образован промежуток 140 (см. фиг. 6), через который может проходить из резервуара 26 вода, поступающая через вход 68 в проточное пространство 64 первой проточной камеры 56.
Уплотнительный патрубок 32 (фиг. 6 и 7) имеет посадочный участок 142 для конического участка 102 стыковочной стенки 84. Этот посадочный участок 142, в частности, зафиксирован на дне 36 резервуара. Посадочный участок 142, в частности, образован на трубчатом элементе 144. Посадочный участок 142 является вращательно-симметричным относительно оси 146. Когда водообрабатывающий картридж 46 установлен в резервуаре 26 для воды и зафиксирован на уплотнительном патрубке 32, оси 54 и 146, по меньшей мере приблизительно, совмещены.
Посадочный участок 142 выполнен цилиндрическим или коническим по наружной поверхности, прилегающей к уплотняющей кромке 120.
На посадочном участке расположена втулка 148, ориентированная таким образом, что ее ось совмещена с осью 146, т.е. совпадает с ней. Втулка 148 выполнена, в частности, цилиндрической. Во втулке 148 расположен запирающий элемент 150 клапана (фиг. 6). Этот запирающий элемент 150 имеет возможность линейного перемещения в направлении 152 прямого/обратного хода. Это направление 152 прямого/обратного хода проходит параллельно оси 146. При правильно установленном водообрабатывающем картридже 46 это направление 152 прямого/обратного хода проходит параллельно направлению 82 потока через отверстие выхода 80.
Запирающий элемент 150 клапана имеет нажимную головку 154, расположенную снаружи втулки 148. Нажимная головка 154 выполнена таким образом, чтобы воздействие на нее приводило к закрытию или открытию выхода 80.
Между нажимной головкой 154 и соединительной стенкой 156, которая выполнена, в частности, кольцеобразной, под втулкой 148 расположена пружина 158. Пружина 158 опирается на соединительную стенку 156 и нажимную головку 154. Пружина выбрана таким образом, чтобы стремиться сдвигать нажимную головку 154 в направлении от посадочного участка 142.
Если водообрабатывающий картридж 46 не установлен на уплотнительном патрубке 32, пружина 158 давит на запирающий элемент 150 клапана в направлении от посадочного участка 142 (на фиг. 6 - в направлении вверх).
Втулка 148 имеет выход 160.
В одном примере осуществления изобретения этот выход 160 расположен внутри трубчатого элемента 144. Запирающий элемент 150 клапана пропущен через этот выход 160. Выход 160 образован на выходном участке 162 втулки 148. Торцевая сторона 164 этого выходного участка 162 образует седло для запирающего элемента 150 клапана. Запирающий элемент 150 клапана имеет с противоположной нажимной головке 154 стороны элемент 166, ответный седлу клапана на выходном участке 162. Когда этот ответный элемент 166 поджат к выходному участку 162 втулки, клапан 98 закрыт, т.е. не пропускает воду через выход 160.
Выход 160 сообщается с насосом 42.
Когда водообрабатывающий картридж 56 не установлен в резервуаре 26 для воды, пружина 158 поджимает ответный элемент 166 к выходному участку 162, и выход 160 закрыт.Благодаря этому вода, находящаяся во внутреннем пространстве 34 резервуара 26, не может попасть через выход 160 к насосу 42. Клапан 98 закрыт и не выпускает воду из резервуара 26.
Нажимная головка 154 выполнена согласованной по форме с контактным участком 96 (т.е. первым участком 86) стыковочной стенки 84. Через контактный участок 96 к запирающему элементу 150 клапана может прикладываться соответствующее усилие давления, действующее против силы упругости пружины 158, в результате чего ответный элемент 166 отодвигается от выходного участка 162. Как следствие, выход 160 открывается, и к насосу 42 может подводиться вода, прошедшая через водообрабатывающий картридж 46.
Когда водообрабатывающий картридж 46 надлежащим образом установлен на уплотнительном патрубке 32, уплотняющей кромкой 120 конического участка 102 создается уплотнение между водообрабатывающим картриджем 46 и уплотнительным патрубком 32.
При своей установке водообрабатывающий картридж 46 давит своим контактным участком 96 на запирающий элемент 150 клапана в направлении, проходящем от первой торцевой стороны 50 ко второй торцевой стороне 52, в результате чего ответный элемент 166 отодвигается от выходного участка 162. Благодаря этому вода может выходить через выход 160.
Запирающий элемент 150 клапана выполнен, в частности, с одним или несколькими каналами, через которые вода, поступающая из проточной полости 62 второй проточной камеры 58 (и соответственно умягченная), может проходить через выход 80, через втулку 148, выходить через выход 160 втулки 148 и таким образом подаваться насосом 42 в парогенератор 40.
Таким образом, выполнение надлежащей посадки водообрабатывающего картриджа 46 на уплотнительный патрубок 32 открывает клапан 98. При этом одновременно создается уплотнение между стыковочной стенкой 84 и уплотнительным патрубком 32.
В одном примере осуществления изобретения на посадочном участке 142 уплотнительного патрубка 32 расположен один или несколько направляющих элементов 168 для облегчения ввода стыковочной стенки 84 в сопряжение с уплотнительным патрубком. Направляющий элемент 168 имеет скос 170, проходящий под острым углом к оси 146. Тем самым образована косая плоскость. Благодаря наличию нескольких расположенных на расстоянии друг от друга направляющих элементов 168 (см. фиг. 8) достигается центрирование стыковочной стенки 84 при надевании водообрабатывающего картриджа на уплотнительный патрубок 32. Это обеспечивает простоту совмещения осей 54 и 146. Этим, в свою очередь, оптимизируется уплотняющий эффект, создаваемый уплотняющей кромкой 120.
На дне 36 резервуара имеются дистанционные элементы 172, предусмотренные в качестве упора для водообрабатывающего картриджа 46, в частности его кольцевого участка 66. Дистанционные элементы 172 выступают из дна 36 резервуара. В частности, на дне 36 резервуара расположено несколько дистанционных элементов 172, расположенных на расстоянии друг от друга.
В одном примере осуществления изобретения дистанционные элементы 172 расположены в окружном направлении относительно оси 146, например, расположены на окружности.
Назначение дистанционных элементов 172 заключается в обеспечении достаточного промежутка 140, позволяющего воде проходить из внутреннего пространства 34 резервуара 26 через вход 68 в проточное пространство 64 первой проточной камеры 56.
Предлагаемый в изобретении водообрабатывающий картридж применяется в паровом аппарате, в частности в пароочистителе. Использование водообрабатывающего картриджа предотвращает или, по крайней мере, уменьшает образование в парогенераторе 40 известковых отложений (накипи). Вода, подаваемая в парогенератор 40, умягчается в водообрабатывающем картридже 46, в частности умягчается посредством процесса ионного обмена. В частности, водообрабатывающий картридж 46 используется в сочетании с парогенератором 40, характеризующемся очень малым временем задержки выдачи пара. Водообрабатывающий картридж 46, обеспечивающий предварительную обработку подаваемой в парогенератор 40 воды, установлен в резервуаре 26 для воды, имеющемся в паровом аппарате 10. Этим обеспечивается легкость замены водообрабатывающего картриджа.
В одном примере осуществления изобретения водообрабатывающий картридж 46 может сам образовывать крышку резервуара 26 для воды.
В частности, водообрабатывающий картридж 46 погружают в резервуар для воды через отверстие 28, где он (картридж) удерживается, например, корпусной стенкой 18. В этом случае отверстие 28, которое служит для заправки резервуара 26 водой, также служит для установки в этот резервуар 26 водообрабатывающего картриджа 46.
Во время работы парового аппарата 10 насос 42 всасывает воду, протягивая ее через водообрабатывающий картридж 26. Через вход 68 (со щелями 126) вводимая в картридж вода протягивается через первую проточную камеру 56, проходя через ее проточное пространство 64 и при этом умягчаясь. Затем прошедшая предварительную обработку вода подается к выходу 80 по опускной трубе 60. Резервуар оснащен клапаном 98, который при снятом водообрабатывающем картридже 46 закрыт за счет силы упругости пружины 158.
При правильно установленном водообрабатывающем картридже 46 этот клапан 98 открыт.Соответственно, в этом случае насос 42 может протягивать через водообрабатывающий картридж 46 воду, подвергаемую предварительной обработке.
Когда водообрабатывающий картридж 46 посажен на уплотнительный патрубок 32, конический участок 102 обеспечивает своей уплотняющей кромкой 120 водонепроницаемое уплотнение на резервуаре 26 для воды. Это гарантирует невозможность попадания в парогенератор 40 воды, не прошедшей обработку. На выход 160 может поступать только вода, прошедшая через водообрабатывающий картридж 46 с первой проточной камерой 56.
Выполнение стыковочной стенки с коническим участком 102 позволяет оптимально использовать поперечное сечение водообрабатывающего картриджа 46. Вода проходит через проточное пространство 64 с находящимся в нем ионообменным материалом 70 равномерным потоком. В результате ионообменный материал 70 расходуется, т.е. вырабатывает свой ресурс, равномерно, что, в свою очередь, оптимизирует срок службы водообрабатывающего картриджа 46. При этом достигается требуемая скорость протекания воды через картридж, составляющая, например, 5 м/ч.
Конически сходящаяся уплотняющая кромка 120 обеспечивает направление водообрабатывающего картриджа 46 при его надевании стыковочной стенкой 84 на уплотнительный патрубок 32. При этом создается эффект самоторможения, препятствующий самопроизвольному отделению и всплытию водообрабатывающего картриджа 46 в резервуаре 26 с водой. Кроме того, в определенных пределах компенсируются производственные допуски.
Для предотвращения подачи в парогенератор 40 не прошедшей обработку воды не требуются дополнительные уплотнительные элементы, например уплотнительные кольца круглого сечения или иные аналогичные уплотнительные элементы. Уплотняющая кромка 120 интегрирована в водообрабатывающий картридж 46, т.е. является его неотъемлемой частью. Это обеспечивает возможность простой установки и замены водообрабатывающего картриджа 46.
Благодаря тому, что при надлежащей установке водообрабатывающего картриджа 46 клапан 98 открывается автоматически, обеспечивается удобство обслуживания при высокой эксплуатационной надежности.
Перечень ссылочных обозначений
10 паровой аппарат
12 основание
14а заднее колесо
14b заднее колесо
16 переднее колесо
18 корпусная стенка
20 внутреннее пространство
22 верхняя сторона
24 ручка для переноски
26 резервуар для воды
28 отверстие
30 заправочная воронка
32 уплотнительный патрубок
34 внутреннее пространство
36 дно резервуара для воды
38 стенка
40 парогенератор
42 насос
44 водонаправляющий участок
45 поплавок
46 водообрабатывающий картридж
48 корпус
50 первая торцевая сторона
52 вторая торцевая сторона
54 ось
56 первая проточная камера
58 вторая проточная камера
60 опускная труба
62 проточная полость
64 проточное пространство
66 кольцевой участок
68 вход
70 ионообменный материал
72 переливной участок
74 крышка
76 главное направление потока
78 главное направление потока
80 выход
82 направление потока через отверстие
84 стыковочная стенка
86 первый участок
88 второй участок
90 третий участок
92 элемент стенки
94 угол
96 контактный участок
98 клапан
100 отверстие
102 конический участок
104 угол полураствора конуса
106 внешний край конического участка
108 ограничивающая плоскость
110 стенка
112 кольцевая перемычка
114 стенка
116 промежуточное пространство
118 часть конического участка
120 уплотняющая кромка
122 фиксирующее устройство 126 щели
128 окружное направление
130 ребра
132 группа
134 основание
136 наружный край ребра
138 дистанционные элементы
140 промежуток
142 посадочный участок
144 трубчатый элемент
146 ось
148 втулка
150 запирающий элемент клапана
152 направление прямого/обратного хода запирающего элемента
154 нажимная головка
156 соединительная стенка
158 пружина
160 выход
162 выходной участок
164 торцевая сторона
166 ответный элемент
168 направляющий элемент
170 скос
172 дистанционные элементы