УСТРОЙСТВО ДЛЯ ОБЕЗЗАРАЖИВАНИЯ ВОДЫ И ЕГО ПРИМЕНЕНИЕ
WATER DECONTAMINANT AND ITS APPLICATION

Область техники, к которой относится изобретение
Изобретение относится к устройству для обеззараживания воды, содержащее УФ-лампу и, по меньшей мере, один обтекаемый водой, имеющий приток и сток сосуд, в котором расположена реакционная камера, причем сток сосуда образует свободный слив. Изобретение относится также к применению такого устройства.
Такой свободный слив образует место отбора воды, в котором обработанная вода может отбираться пользователем.
Уровень техники
Известными обеззараживающими приборами для так называемого применения на месте использования, т.е. применения на месте употребления, являются камерные реакторы, изготовленные, как правило, из высококачественной стали или алюминия. Реакторы выполнены часто цилиндрической формы и имеют два присоединения для притока и стока воды. К стоку присоединена линия, ведущая к месту отбора. В центре реакторов находится линейная ртутная лампа низкого давления. Эту УФ-лампу необходимо регулярно заменять, чтобы всегда иметь в распоряжении необходимую мощность излучения для эффективного обеззараживания.
Из US 4769131 известно обеззараживающее устройство, у которого в корпусе по центру расположена УФ-лампа, окруженная шланговой спиралью, которая заканчивается в соответствующей присоединительной арматуре в стенке корпуса. Витки шланга образуют реакционную камеру и облучаются УФ-лампой. Для замены лампы необходимо снять пластину на конце корпуса. Затем лампа извлекается изнутри шланговой спирали.
Сток может быть присоединен непосредственно к крану для воды или другим подходящим средствам отбора; Эти подключенные детали могут затем инфицировать. Дополнительно перед этим обеззараживающим устройством может быть установлен обычный фильтрующий картридж.
Реакционная камера может быть образована также канавками в корпусе обеззараживающего прибора. В этом случае УФ-лампа окружена боковой стенкой корпуса из двух частей.
Из US 2004/018276 А1 известен обеззараживающий прибор, представляющий собой комбинацию фильтра и УФ-лампы. В направляющем воду корпусе расположен, в том числе, кольцеобразный угольный блок, в котором находится УФ-лампа. Для ее замены необходимо сначала открыть корпус, а затем извлечь угольный блок из находящейся в корпусе воды. Находящаяся в угольном блоке вода при отборе вытекает из него и загрязняет окружение прибора. Для доступа к заменяемой УФ-лампе требуется выполнить несколько операций. Кроме того, направляющие воду части прибора при замене угольного блока и/или УФ-лампы открыты, пользователь берется за них и, тем самым, загрязняет.
Другой недостаток заключается в конструктивно-обусловленной большой площади, занимаемой прибором, а также в занимаемой площади для монтажа и демонтажа УФ-лампы. Конечное встраивание в известные, дозирующие воду приборы из-за этого нецелесообразно, поскольку занимаемая площадь в месте отбора была бы очень большой. В качестве примера можно привести встраивание в интегрированный в дверцу холодильника дозатор воды или кулер размером с настольный прибор.
Кроме того, у приборов в обеих публикациях очень велик внутренний объем камеры. Это имеет тот недостаток, что такие обеззараживающие приборы могут плохо работать после прибора, вырабатывающего охлажденную питьевую воду, поскольку вода в реакционной камере обеззараживающего прибора находится, как правило, вне охлаждающего пространства и становится теплой.
Кроме того, в известных приборах отсутствует возможность охлаждения воды в реакционной камере и/или лампы посредством охлаждающего элемента, например теплоотводящего элемента.
Из ЕР 1440941 В1 известно устройство для обработки воды к дозаторам для выдачи питьевой воды. Устройство охватывает участок водопроводной трубы в качестве реакционной камеры, причем перед выходом водопроводной трубы, образующим место отбора обеззараженной воды, и параллельно водопроводной трубе расположена УФ-лампа. Само место отбора находится вне зоны облучения УФ-лампы и для защиты от контаминации пользователем снабжено защитным элементом.
При необходимости, УФ-лампа может быть заменена лишь с относительно большими затратами. Реакционная камера прочно установлена и поэтому время от времени должна очищаться. Пояснения по этой тематике в ЕР 1440941 В1 отсутствуют. Производительность обеззараживания этого устройства мала по отношению к его конструктивной величине, поскольку реакционная камера из-за вышележащего входа воздуха наполнена водой лишь частично.
Раскрытие изобретения
Задачей изобретения является создание обеззараживающего устройства, которое простым образом обеспечивало бы замену УФ-лампы и предотвращало бы негативные эффекты вследствие длительного образования налета в реакционной камере.
Эта задача решается посредством обеззараживающего устройства, содержащего УФ-лампу и, по меньшей мере, один обтекаемый водой, имеющий приток и сток сосуд с реакционной камерой, причем сток сосуда образует свободный слив и, тем самым, место отбора воды. УФ-лампа и сосуд сообща расположены в картридже, причем последний содержит, по меньшей мере, одно крепежное средство для разъемного закрепления на присоединительном устройстве и средства подключения для подвода тока и воды от присоединительного устройства.
Крепежные и/или присоединительные средства выполнены преимущественно вставными и/или вкручиваемыми.
Картридж выполнен преимущественно сменным.
Поэтому предпочтительно предусмотреть все присоединительные средства с одной стороны картриджа. За счет этого требуется только одна монтажная операция, например насадка картриджа на присоединительное устройство или вставка картриджа в него. Крепежные средства расположены преимущественно с той же стороны картриджа.
В качестве крепежных средств предусмотрены преимущественно фиксирующие и/или байонетные средства, обеспечивающие быструю замену картриджа.
За счет интеграции сосуда с реакционной камерой и УФ-лампы в один общий картридж создана единственная компактная деталь, с которой пользователь может обращаться самостоятельно и которую он может заменить простым образом. Повреждение УФ-лампы при монтаже и демонтаже предотвращается, поскольку она находится внутри картриджа и, тем самым, непосредственно недоступна пользователю. Картридж эксплуатируется самостоятельно, поэтому не требуется никакого дополнительного корпуса и т.п., в который необходимо поместить картридж для его эксплуатации.
Картридж является сменной деталью, которая может утилизироваться целиком.
Картридж представляет собой закрытую емкость, которая имеет, по меньшей мере, один приток для обрабатываемой жидкости и, по меньшей мере, один сток для обработанной жидкости. Этим достигается дополнительное преимущество, заключающееся в том, что пользователь не контактирует с внутренними, направляющую воду деталями, в частности теми, которые находятся (вниз по потоку) за реактором, благодаря чему эффективно предотвращается контаминация.
Преимущественно УФ-лампа и сосуд располагаются в картридже без возможности потери, так что при демонтаже и монтаже картриджа соответствующие компоненты не могут выпасть из него. Нетеряемое расположение не исключает разъемного расположения.
Согласно другому варианту, лампа и сосуд расположены в картридже неразъемно.
Неразъемное закрепление в картридже означает, что пользователь не может извлечь лампу из картриджа, что не исключает возможности отделения компонентов для переработки.
За счет замены картриджа сосуд с реакционной камерой и стоком заменяется вместе с лампой, так что в равные промежутки времени, ориентированные преимущественно на циклы замены УФ-лампы, заменяется также реакционная камера. Отдельной очистки реакционной камеры для удаления отложений не требуется. Опасность выхода из строя из-за образования налета исключается.
Размеры картриджа существенно меньше размеров известных обеззараживающих приборов, благодаря чему возможен монтаж, преимущественно самостоятельный монтаж, например, в холодильниках обычных габаритов. Также внутренний объем реакционной камеры существенно меньше, благодаря чему количество теплой воды в начале отбора невелико, что является преимуществом, в частности в сочетании с холодильными аппаратами.
Преимущественно в стенке картриджа выполнено отверстие, в котором находится сток сосуда. В одном особом варианте предусмотрено, что сток сосуда находится в зоне облучения УФ-лампы.
Поскольку сток сосуда образует одновременно также место отбора, пользователь может наливать обработанную воду в свой сосуд для питья непосредственно из отверстия картриджа. Поскольку сток сосуда и, тем самым, само место отбора находятся в зоне облучения УФ-лампы, предотвращается возможное последующее или обратное инфицирование. Возможная контаминация пользователем, например, за счет взятия рукой за зону слива, не может ухудшить качество воды.
Преимущественно сосуд не имеет необлученных мертвых пространств от начала реакционной камеры до стока сосуда. Реакционная камера начинается в направлении течения за стоком сосуда. Последний не содержит соединительных элементов, которые могли бы образовать мертвые пространства для воды.
Чтобы полностью исключить контаминацию пользователем, предпочтительно, если сток сосуда смещен назад относительно отверстия картриджа. Эта мера дает дополнительное преимущество, поскольку стенка картриджа в зоне отверстия мешает УФ-излучению на выходе из отверстия.
Другое усовершенствование достигается преимущественно за счет того, что сток сосуда, в частности вступающая в контакт с водой внутренняя поверхность стока, имеет гидрофобную поверхность. Эта мера имеет то преимущество, что отложения и микроорганизмы плохо пристают. Это дополнительно затрудняет образование налета, из-за которого интенсивность излучения уменьшилась бы, и обрастание биопленкой. В случае если сток после отбора воды частично работает вхолостую, также не остается смоченной водяной пленки, в которой может произойти инфицирование.
Преимущественно сосуд имеет в зоне реакционной камеры, по меньшей мере, один обтекаемый водой виток. Несколько витков могут быть расположены, например, в форме меандра рядом с УФ-лампой. Отдельные витки могут быть ориентированы перпендикулярно или параллельно продольному направлению УФ-лампы.
Преимущественно зона реакционной камеры сосуда образована спиралью, в частности винтовой спиралью, которая может быть выполнена трубчатой или шланговой, В центральной части спирали расположена УФ-лампа. Спираль имеет то преимущество, что вся обрабатываемая вода проходит как можно более длинный отрезок пути в зоне облучения УФ-лампы, причем за счет спиралеобразной формы обеспечиваются равномерные условия течения и хорошая циркуляция воды. Это способствует оптимальной производительности при минимальном объеме реакционной камеры. Толщина стенки спирали составляет преимущественно 0,1-0,5 мм. Преимущество этой меры заключается в минимальном ослаблении УФ-излучения. Проходное сечение и длина пути воды в реакционной камере выбраны преимущественно так, что объем реакционной камеры составляет менее 120 мл. Особенно предпочтителен объем реакционной камеры менее 40 мл.
Если обеззараживающее устройство эксплуатируется после аппарата, вырабатывающего охлажденную питьевую воду, то количество воды в реакционной камере поддерживается небольшим, чтобы потребитель в первом стакане обнаружил достаточно холодную воду.
По меньшей мере, в зоне реакционной камеры и/или стока сосуд изготовлен преимущественно из гидрофобного материала, в частности гидрофобного полимера.
По меньшей мере, в зоне реакционной камеры и/или стока сосуд изготовлен преимущественно из фторполимера, например PFA, MFA, FEP, PTFE, THV.
Согласно одному особому варианту, сосуд может представлять собой УФ-С-стойкую, отлитую под давлением отливку, которая при монтаже обеззараживающего устройства может быть помещена в картридж.
Сток сосуда преимущественно содержит сливной элемент. Концевая зона сосуда, в частности в случае шланговой спирали, должна выполняться, как правило, искривленной в направлении стока, чтобы обеспечить безупречное положение стока сосуда внутри картриджа. В сочетании с высокой степенью надежности способ изготовления может быть упрощен за счет того, что предварительно изготовленный сливной элемент приставляется к стоку. Сливной элемент и его соединительный участок для соединения с сосудом находятся также в зоне облучения УФ-лампы. Сливной элемент изготовлен преимущественно из того же материала, что и сосуд, и является также проницаемым для УФ-С-излучения. За счет этого эффективно предотвращается инфицирование в месте присоединения сливного элемента и сосуда.
Преимущественно между стенкой картриджа и сосудом и/или на сливном участке картриджа предусмотрено отражающее в УФ-области средство. За счет обратного отражения в направлении УФ-лампы реакционная камера еще раз охвачена УФ-излучением. К.п.д. устройства для обеззараживания воды повышается, или конструктивная длина может быть уменьшена при такой же мощности излучения.
Преимущественно отражающим средством является отражающее покрытие внутренней поверхности стенки, картриджа или наружной стенки сосуда. В качестве материалов покрытия рассматриваются, в частности, металлы, например алюминий, хром, никель, а также фторполимеры и материалы, содержащие оксиды и соли металлов.
Согласно другому варианту, отражающим средством может быть отражающая деталь, например гильза, вставляемая в картридж и/или надеваемая на сосуд, или фольга, в частности металлическая, отражающая в УФ-области полимерная пленка или металлизированная полимерная пленка. Гильза может быть изготовлена, например, из металла, в частности алюминия.
В одном особом варианте предусмотрено, что гильза выступает из картриджа. Гильза может быть охвачена, например, в присоединительном устройстве, в которое вставляется картридж, и использована в качестве термического моста. Если отражающее средство соединяется, например, с охлажденной зоной или зоной меньшей температуры или с охлаждающим элементом, как это возможно, в том числе, в холодильнике, то охлаждение внутри картриджа и, тем самым, охлаждение воды и/или УФ-лампы может обеспечиваться простым образом.
Этот термический мост может быть реализован теплопроводящим элементом, выведенным из картриджа. Это может быть, например, тепловая трубка. Теплопроводящий элемент может выступать из картриджа в зоне средств подключения. Теплопроводящий элемент может быть расположен, например, на стенке сосуда или на отражающей детали, в частности на гильзе.
Крепежные средства и средства подключения могут быть предусмотрены на одном конце картриджа или, согласно другому варианту, на его боковой стенке.
Сток может быть предусмотрен на дна картриджа или на его боковой стенке.
Расположение крепежных средств и средств подключения, а также, при необходимости, теплопроводящего элемента и стока зависит от монтажного положения картриджа. Последний может быть вставлен в соответствующее присоединительное устройство горизонтально или вертикально.
УФ-лампа содержит преимущественно цоколь, содержащий средства подключения для подвода тока. Средствами подключения могут быть, например, металлические штифты. Других средств подключения для подвода тока тогда не требуется, поскольку может использоваться имеющийся цоколь. За счет этого картридж может быть дополнительно упрощен.
Управляющая электроника может находиться вне картриджа. При установке обеззараживающего устройства в холодильнике управляющая электроника может быть интегрирована в управляющую электронику холодильника.
Другими возможностями размещения управляющей электроники является присоединительное устройство или цоколь УФ-лампы. При размещении в цоколе управляющая электроника может быть индивидуально согласована с типом лампы, и, тем самым, при определенных условиях в имеющееся присоединительное устройство могут быть встроены или вставлены также различные УФ-лампы.
Предпочтительной областью применения устройства для обеззараживания воды являются холодильные аппараты, в частности холодильники. Сюда входит также применение в дозаторах напитков, кулерах и чиллерах.
Краткое описание чертежей
Примеры вариантов осуществления изобретения более подробно поясняются ниже с помощью чертежей, на которых изображают:
- фиг.1: перспективный вид картриджа с соответствующим присоединительным устройством;
- фиг.2: другой вариант картриджа;
- фиг.3: другой вариант картриджа;
- фиг.4, 5: перспективные увеличенные виды сосуда со стоком;
- фиг.6; перспективный вид присоединительного устройства.
Осуществление изобретения
На фиг.1 изображено устройство для обеззараживания воды, содержащее картридж 10, в котором расположен сосуд 30 в виде винтовой спирали 36. Выполненный в виде винтовой спирали 36 участок включает в себя реакционную камеру 35, обтекаемую обрабатываемой водой.
Картридж 10 имеет цилиндрическую боковую стенку 12, на верхнем конце 16 которой предусмотрен фланец с крепежными средствами 20, которые могут быть выполнены, например, в виде байонетных и/или фиксирующих средств. Подробности крепежных средств 20 на фиг.1 не показаны.
На верхнем конце 16 картриджа 10 выполненное впускное отверстие, через которое выведен приток 32 сосуда 30. На нижнем конце 18 картриджа 10 выполнено коническое дно 27, которое образует сливной участок 28а с отверстием 26. В этом отверстии 26 со смещением расположен сток 34 сосуда 30, благодаря чему предотвращен прямой контакт пользователя со стоком 34. Вместе с отверстием 26 сток 34 образует место отбора воды. Это обозначено каплей под отверстием 26.
В центральной части спирали 36 находится УФ-лампа 50, которая радиально отдает свою УФ-мощность и, тем самым, облучает протекающую через спираль 36 воду. Витки 37 спирали 36 почти полностью окружают лампу 50, так что наибольшая часть УФ-мощности лампы 50 проникает в реакционную камеру 35. Лампа 50 и сток 34 расположены таким образом, что сток 34 находится в зоне ее облучения. В нижней части лампа 50 излучает не только в радиальном направлении, но и во всех направлениях, так что сток 34 охвачен УФ-излучением. Сужающийся сливной участок 28а имеет то преимущество, что охватывающее сток 34 УФ-излучение в значительной степени задерживается в картридже 10 и только небольшая доля может выходить через отверстие 26. Выходящее УФ-излучение уменьшается, в основном, до находящейся в вытекающей водяной струе доли.
Боковая стенка 12 и сливной участок 28а снабжены покрытием 40, отражающим в УФ-С-области, в частности в релевантной для обеззараживания области излучения лампы. При использовании ртутных ламп низкого давления излучение составляет 254 нм.
На верхнем конце УФ-лампа 50 содержит цоколь 52 со средствами 24 подключения для тока. Особых средств подключения картридж 10 для этого не содержит, поскольку используются уже имеющиеся средства подключения цоколя 52. Кроме того, в цоколе 52 расположена управляющая электроника 54 лампы 50. Подробности закрепления спирали 36 и УФ-лампы 50 внутри картриджа 10 для наглядности не показаны. Обе детали удерживаются преимущественно посредством отлитых с точной посадкой частей.
Над картриджем 10 находится подходящее присоединительное устройство 1 с корпусом 2, в который вставляется картридж 10. Для этой цели присоединительное устройство 1 также содержит соответствующие крепежные средства 3, которые могут охватывать, например, вторую часть байонетного затвора или фиксирующего устройства.
Кроме того, присоединительное устройство 1 имеет подвод 4 для воды и подвод 5 для тока, взаимодействующие с соответствующими присоединительными средствами 22, 24 картриджа 10, когда тот вставляется и/или вкручивается в присоединительное устройство 1. Последнее питается через водяной шланг 6 и токоподводящий кабель 7. Присоединительное устройство может быть установлено, например, в дозаторе напитков с охлаждающим устройством, например в холодильнике или кулере.
На фиг.2 изображен другой вариант картриджа 10. Также в этом случае предусмотрен вертикальный монтаж. Картридж 10 закрыт на верхнем 16 и нижнем 18 концах соответствующей стенкой и также имеет цилиндрическую боковую стенку 12. Расположение сосуда 30 с реакционной камерой 35 и УФ-лампы 50 с цоколем 52 соответствует расположению на фиг.1. Внутри картриджа 10 между сосудом 30 и боковой стенкой 12 расположена первая отражающая в УФ-области деталь 41 а в виде гильзы 42, охватывающей спираль 36. В нижней части расположен теплопроводящий элемент 44 в виде проходящего через стенку картриджа наружу штифта.
Отдаваемое УФ-лампой 50 УФ-излучение пронизывает спираль 36 с витками 37 и отражается обратно внутрь от отражающей гильзы 42, так что отраженное УФ-излучение еще раз пронизывает реакционную камеру 30.
В отличие от устройства на фиг.1 приток 32 предусмотрен в нижней части, а направление течения обеззараживаемой воды предусмотрено снизу вверх. По этой причине крепежные средства 20 и средства подключения 22, 24 расположены на нижнем конце сбоку на стенке 12 картриджа. Там предусмотрен также теплопроводящий элемент 44. крепежные средства 20 (подробно не показаны) обеспечивают горизонтальную вставку фильтрующего картриджа 10. Лампа 50 также снизу вставлена во внутреннее пространство спирали 36.
На верхнем конце 16 картриджа 10 на его стенке 12 сбоку отформован сливной участок 28b, в котором горизонтально расположен соединительный участок 39 сосуда 30, на верхнем конце которого находится сток 34. Сливной участок 28b имеет отверстие 26, относительно которого сток 34 смещен назад.
Сливной участок 28b снабжен второй отражающей деталью 41b в виде покрытой пленки, чтобы направлять УФ-излучение от лампы к стоку 34.
На фиг.3 изображен другой вариант картриджа 10, встраиваемого горизонтально. В отличие от фиг.1 сливной участок 28 с отформован сбоку на стенке 12 картриджа. Внутри этого слива находится сток 34 реакционной камеры 30.
На фиг.4 в увеличенном виде изображен сосуд 30 с реакционной камерой 35. Конец последнего витка 37 искривлен приблизительно тангенциально, в результате чего образуется направленный вниз сток 34. В сток 34 вставлен сливной элемент 38, изготовленный, как и сосуд 30, из проницаемого для УФ-С-излучения материала. Стрелками обозначено, что излучаемый находящейся в центре спирали 36 УФ-лампой 50 УФ-свет облучает сток 34 и сливной элемент 38.
Сливной элемент 38 выполнен коническим и на нижнем конце может располагать манжетным затвором 60, который самопроизвольно открывается при вытекании водяной струи. Коническая форма в сочетании с манжетным затвором 60 имеет то преимущество, что УФ-излучение, направляемое внутри витков 37 к стоку 34, задерживается и, тем самым, не может попадать наружу.
На фиг.5 изображен другой вариант, отличающийся от варианта на фиг.4 только сливным элементом 38. Последний надет на сток 34 сосуда 30.
На фиг.6 в перспективе изображен другой вариант присоединительного устройства 1 для горизонтального монтажа картриджа 10. Присоединительное устройство 1 содержит цилиндрический корпус 2, который в передней части переходит в ваннообразный участок 2а. На его внутренней стенке находится крепежное средство 3, которое взаимодействует с соответствующим крепежным средством на картридже и удерживает его на ваннообразном участке 2а. На задней стенке корпуса 2 предусмотрены подвод 4 для воды и подвод 5 для тока.
Перечень ссылочных позиций
1 - присоединительное устройство
2 - корпус
2а - ваннообразный участок
3 - крепежное средство
4 - подвод для воды
5 - подвод для тока
6 - водяной шланг
7 - токоподводящий кабель
10 - картридж
12 - боковая стенка
16 - верхний конец
18 - нижний конец
20 - крепежное средство
22 - средство подключения (вода)
24 - средство подключения (ток)
26 - отверстие
27 - дно
28a, b, c - сливной участок картриджа
30 - сосуд
32 - приток
34 - сток
35 - реакционная камера
36 - спираль
37 - виток
38 - сливной элемент
39 - соединительный участок
40 - отражающее покрытие
41 - отражающая деталь
42 - конец
44 - теплопроводящий элемент
50 - УФ-лампа
52 - цоколь лампы
54 - управляющая электроника
60 - манжетный затвор