БИОЦИДНЫЙ КАРТРИДЖ
BIOCIDE CARTRIDGE

Область изобретения
Данное изобретение относится к биоцидному картриджу для применения в устройстве очистки воды, имеющему механизм автоматического перекрывания потока воды при окончании срока службы, и его применению в устройстве для очистки воды под действием гравитации.
Уровень техники
Много людей в мире живут в странах, где существует жесткая нехватка гигиеничной питьевой воды. Населению в этих областях приходится зависеть непосредственно от источников грунтовой воды, таких как колодцы, пруды и реки. Часто эти источники воды загрязняются сточными водами, промышленными стоками и сельскохозяйственными отходами. Эти области обычно представляют собой маленькие деревни, которые не имеют муниципальных сооружений для очистки питьевой воды. Следовательно, этим людям приходится обрабатывать воду самим перед ее употреблением. Воду из этих источников люди часто набирают в ведра или котелки в малых количествах, таких как от десяти до двадцати литров, для употребления для питья для использования в течение дня. Наиболее общим способом приготовления чистой воды является кипячение. Однако многие люди не могут позволить себе кипятить воду, т.к. это требует наличия топлива, такого как уголь или дерево, которые являются дорогими и труднодоступными.
Эти люди часто не могут зависеть от других способов очистки воды, таких как применения устройства УФ-обработки или мембранные фильтрующие устройства. Это происходит потому, что эти устройства требуют наличия электроэнергии, которая часто является недоступной на постоянной основе в этих областях.
Некоторые фильтры для домашнего применения под действием гравитации воды были описаны в прошлом. WO 2005095284 описывает систему очистки под действием гравитации воды, содержащую фильтрующий узел для отфильтровывания макрочастиц и растворимого материала из вводимой воды, узел химического распределения для контролируемого распределения биоцида в воде, за которым следует камера выдерживания обработанной воды в течение установленного заранее периода времени перед тем, как вода выходит из системы очистки через поглощающее приспособление для удаления из воды распределенного в ней биоцида. В этих устройствах является важным, чтобы израсходованный биоцид сразу заменяли. Устройства обычно содержат индикатор окончания срока службы, который показывает, что биоцид израсходован и подлежит замене.
Данные изобретатели нашли, что многие публикации предшествующего уровня техники, включая WO 2005095284, описывают различные внешние формы индикаторов окончания срока службы. Данные изобретатели во время расширенных испытаний с таких устройств в сельских и отдаленных областях нашли, что потребители, многие из которых являются неграмотными, продолжают использовать устройства для удовлетворения их потребности в питьевой воде даже после того, как индикатор окончания срока службы покажет, что биоцид израсходован. Это является потенциально опасным, т.к. потребители находятся под ложным впечатлением, что вода, которую они употребляют, является безопасной и надежной. Следовательно, существует потребность в автоматическом механизме, который обеспечит то, что вода не будет течь, если биоцид израсходован.
WO 2005095284 раскрывает магнитный автоматический механизм отключения. Данные изобретатели нашли, что такой магнитный механизм не всегда является надежным, особенно в системе очистки воды, в которой используют агрессивные биоциды на основе хлора. Таким образом, существует потребность в простом и эффективном автоматическом отключающем механизме для такого типа устройств очистки воды под действием гравитации.
Таким образом, задачей данного изобретения является создание биоцидного картриджа для использования в устройстве очистки воды, который имеет простой и эффективный механизм автоматического перекрывания потока воды, который останавливает поток воды, когда биоцид израсходован.
Другой задачей данного изобретения является создание системы очистки воды под действием гравитации, в которой используют биоцидный картридж, имеющий механизм автоматического перекрывания потока воды, который останавливает поток воды, когда биоцид израсходован.
Еще одной задачей изобретения является создание биоцидного картриджа с механизмом автоматического перекрывания потока воды, который не требует какой-либо внешней энергии, такой как электроэнергия, для того, чтобы механизм работал.
Другой задачей изобретения является создание биоцидного картриджа с механизмом автоматического перекрывания потока воды, который не требует применения дорогостоящих запчастей и поэтому обеспечивает низкую стоимость эксплуатации.
Краткое содержание изобретения
Таким образом, по одному объекту данного изобретения, предлагают биоцидный картридж для применения в устройстве очистки воды, имеющем механизм автоматического перекрывания потока воды по окончании срока службы, содержащий
(a) входное отверстие для подачи воды и выходное отверстие для воды, обработанной биоцидом;
(b) контейнер, содержащий вымываемую водой таблетку биоцида, лежащую на основании, имеющем, по меньшей мере, одно отверстие для прохождения воды и движущуюся пластину, уложенную поверх таблетки биоцида;
(c) плечо, прикрепленное своим ближайшим концом к движущейся пластине и снабженное закупоривающим устройством на своем удаленном конце; такое что, как только вымываемая водой таблетка биоцида израсходована, движущаяся пластина опускается таким образом, что в заранее определенном положении, соответствующем окончанию срока службы, закупоривающее устройство закупоривает указанный выход, тем самым, перекрывая поток воды.
По другому объекту данного изобретения предлагают устройство очистки воды под действием гравитации, содержащее
- фильтрующий узел, приспособленный для выделения макрочастиц и растворимого материала из вводимой воды, который сообщается с
- биоцидным картриджем согласно первому объекту изобретения, таким что скорость потока воды, выходящей из фильтрующего узла, контролируется,
- устройством контроля потока перед тем, как вода входит в соприкосновение с биоцидом, распределяемым биоцидным картриджем, причем после этого вода выдерживается в
- камере выдерживания в течение установленного периода времени перед выходом из системы очистки воды через
- поглощающее устройство, приспособленное для удаления из выходящей воды распределенного в ней биоцида.
Другой объект изобретения предлагает применение картриджа согласно изобретению в указанном устройстве для очистки воды под действием гравитации.
Эта и другие задачи изобретения, его преимущества и применения будут теперь описаны с помощью последующего подробного описания со ссылками на чертежи, на которых:
фиг.1 - воплощение биоцидного картриджа согласно изобретению, когда биоцидный картридж является новым и был недавно установлен в устройство для очистки воды;
фиг.2 - воплощение биоцидного картриджа согласно изобретению в конце срока службы.
Подробное описание изобретения
На фигуре 1 биоцидный картридж (1) имеет трубчатый контейнер (2), в котором две таблетки биоцида (3), (4), изготовленные из трихлорциануровой кислоты, уложены одна на другую. Контейнер также содержит цветную таблетку (5), инертную по отношению к хлору, уложенную поверх верхней таблетки биоцида (4). Цветная таблетка является движущейся опорой согласно изобретению. Таблетки биоцида лежат на основании, имеющем отверстие (6) для прохождения воды. Биоцидный картридж имеет входное отверстие (7) для подачи воды и выходное (8) для воды, обработанной биоцидом. L-образный рычаг (9) неподвижно прикреплен к цветной таблетке (5) своим ближайшим концом и имеет закупоривающее устройство (10) на своем удаленном конце. Контейнер, содержащий таблетки биоцида, снабжен щелью на его боковых стенках для того, чтобы направлять движение рычага (9) сверху вниз. Контейнер имеет прозрачное окно (11) в его нижней части, через которое видна самая нижняя таблетка. Контейнер также имеет сильфон (12) между верхним закрытым концом (13) контейнера и цветной таблеткой (5).
При использовании, подаваемая вода входит в биоцидный картридж через входное отверстие (7) и вступает в контакт с донной частью самого нижнего биоцидного картриджа (3) после прохождения через отверстие (6). Этот контакт обеспечивает то, что заранее определенное количество биоцида переходит в воду и покидает биоцидный картридж через выходное отверстие (8). При длительном использовании биоцидного картриджа таблетки биоцида (3), а следом и (4), расходуются путем непрерывного вымывания в очищаемую воду. По мере расходования таблеток биоцида (3) и (4) инертная цветная таблетка (5) опускается в нижнюю часть контейнера (2). Опусканию таблетки (5) способствует гравитация, так же, как и сила, действующая со стороны сильфона (12). Опускание таблетки (5) вызывает одновременное опускание рычага (9) и закупоривающего устройства (10). Как только таблетки биоцида (3) и (4) оказываются по существу полностью израсходованными, в заданном положении окончания срока службы, рычаг (9) и закупоривающее устройство (10) опускаются достаточно для того, чтобы вызвать закрывание выхода (8) закупоривающим устройством (10), тем самым, обеспечивая перекрывание потока воды. В этом положении, цветная инертная таблетка видна через прозрачное окно (11), что, тем самым, также обеспечивает визуальную индикацию окончания срока службы. Положение различных частей биоцидного картриджа в положении окончания срока службы показано на Фигуре 2. Может быть изготовлено такое приспособление, чтобы на момент, когда выход закрывается, входящая вода могла выходить через другое отверстие. Когда потребитель замечает, что вода начала выходить наружу, это служит предупреждением о необходимости восполнения таблеток биоцида.
Подробное описание изобретения
Изобретение предлагает биоцидный картридж для применения в устройстве очистки воды. Биоцидный картридж имеет механизм автоматического перекрывания потока воды при окончании срока службы картриджа. Биоцидный картридж по изобретению имеет входное отверстие для подачи воды, выходное отверстие для воды, обработанной биоцидом, контейнер, содержащий одну или более вымываемых водой таблеток биоцида, лежащих на основании, имеющем, по меньшей мере, одно отверстие для прохождения воды, движущуюся пластину, уложенную поверх таблетки биоцида, и рычаг, прикрепленный к движущейся пластине своим ближайшим концом и снабженный закупоривающим устройством на его удаленном конце. В положении окончания срока службы, движущаяся опора передвигается достаточно низко для того, чтобы вызвать закупоривание выходного отверстия для воды закупоривающим устройством и, тем самым, перекрывание потока воды. Рычаг мог бы быть любой формы и величины, но преимущественно является L-образным. Рычаг может быть съемным с движущейся опоры, но предпочтительная конфигурация состоит в том, чтобы иметь рычаг неподвижно прикрепленным своим ближайшим концом к движущейся опоре.
Биоцидный картридж согласно изобретению спроектирован таким образом, что контейнер может содержать одну таблетку биоцида или ряд таблеток биоцида. Подходящее количество таблеток составляет от двух до четырех таблеток, наиболее предпочтительно, две таблетки. Таблетки могут быть любой формы. Предпочтительными поперечными сечениями являются круглое, квадратное, прямоугольное, гексагональное или овальное. Главное измерение поперечного сечения может составлять от 1,2 см до 2,0 см, более предпочтительно, от 1,5 до 1,8 см. Таблетки, предпочтительно, имеют толщину обычно в диапазоне от 1,5 см до 2,5 см, более предпочтительно, от 1,8 до 2,0 см. Когда используют ряд таблеток биоцида, их компонуют таким образом, чтобы они были уложены одна поверх другой в контейнере.
Движущаяся опора лежит поверх самой верхней таблетки биоцида. Движущаяся опора может быть в виде пластины, диска или таблеткообразного элемента, наиболее предпочтительно, таблеткообразного элемента. Эту движущуюся опору обычно изготовляют из материала, который является инертным по отношению к биоциду. Альтернативно, движущаяся опора может быть изготовлена из любого материала, но является покрытой материалом, инертным к биоциду. Например, когда биоцидом является хлор, движущаяся опора может быть изготовлена из твердого полимера, например полиэтилена высокой плотности (ПВП), акрилнитрилбутадиенстирола (АБС) или полипропилена, или может быть изготовлена из любого другого материала и покрыта ПВП или полипропиленом. Движущаяся опора является таблеткой, обычно ярко окрашенной, например, в красный, синий или зеленый цвет.
Согласно предпочтительному осуществлению изобретения контейнер биоцидного картриджа снабжают прозрачным окном в его нижней части. Это обеспечивает то, что в положении заранее установленного окончания срока службы цветная движущаяся опора в виде таблетки видна через прозрачное окно, что, тем самым, дает визуальную индикацию окончания срока службы.
Согласно другому предпочтительному варианту изобретения контейнер биоцидного картриджа имеет закрепленный верхний конец и упругий элемент между движущейся опорой и закрепленным верхним концом. Упругий элемент может быть пружиной или сильфоном. Движущаяся опора, опирающаяся на верхнюю часть таблеток биоцида, опускается под действием силы тяжести по мере расходования таблеток биоцида. Упругий элемент дает дополнительную силу для того, чтобы обеспечить опускание движущейся опоры, по мере расходования таблеток биоцида, нажимая на плоскость движущейся опоры.
Таблетка биоцида может быть выбрана из одного или более: калия дихлоризоцианурата, натрия дихлоризоцианурата, трихлорциануровой кислоты, хлорированного тринатрийфосфата, кальция гипохлорита, лития гипохлорита, монохлорамина, дихлорамина, [(монотрихлор)-тетра(монокалия дихлор)]пентаизоцианурата, 1,3-дихлор-5,5-диметилгидантоина, паратолуолсульфодихлорамида, трихлормеламина, N-хлорамина, N-хлорсукцинимида, N,N'-дихлоразодикарбонамида, N-хлорацетилмочевины, N-дихлоразодикарбонамида, N-хлорацетилмочевины, N,N-дихлорбиурила, хлорированного дициандиамида. Наиболее предпочтительным биоцидом для применения в виде таблетки в изобретении является трихлорциануровая кислота.
Биоцидный картридж согласно изобретению является наиболее подходящим для применения в устройстве для очистки воды под действием гравитации. Другой объект изобретения предлагает устройство для очистки воды под действием гравитации, содержащее фильтрующий узел для выделения макрочастиц и растворимого материала из вводимой воды, устройство контроля потока для контролирования потока воды, подаваемой в биоцидный картридж, согласно первому объекту изобретения, камеру выдерживания для выдерживания обработанной биоцидом воды в течение установленного периода времени перед тем, как она выходит из системы очистки воды через поглощающее устройство, приспособленное для выделения из выходящей воды распределенного в ней биоцида.
Фильтрующий узел, который наиболее широко применяют в таких устройствах очистки, представляет собой угольный блок. Угольные блоки обычно изготовляют с использованием порошка активированного угля, смешанного с измельченным в порошок полимерным связующим материалом, и подверганием смеси воздействию высокой температуры и высокого давления. Предпочтительная величины частиц порошка активированного угля является такой, что не более чем 5% угольных частиц проходит через сито 150 меш и не более чем 5% остается на сите 12 меш. Порошкообразный активированный уголь присутствует в количестве в диапазоне от 50 до 95% по массе от массы угольного блока. Полимерный связующий материал обычно присутствует в количестве от 5 до 50% по массе от массы угольного блока. Наиболее предпочтительными полимерными связующими материалами являются те, что имеют скорость течения потока менее чем 5 граммов/10 минут, более предпочтительно, менее чем 2 грамма/10 минут, наиболее предпочтительно, менее чем 1 грамм/10 минут. Скорость течения потока (СТП) измеряют с использованием теста STM D 1238 (О 1133).
6
9
Подходящие примеры полимерных связующих материалов включают ультравысокомолекулярные полимеры, предпочтительно, полиэтилен, полипропилен и их сочетания, которые имеют эти низкие величины СТП. Молекулярная масса находится, преимущественно, в диапазоне от 10 до 10 г/моль. Связующие материалы этого класса являются коммерчески доступными под торговыми названиями HOSTALEN из Ticona GMBH, GUR, Sunfine (из Asahi, Япония), Hizex (из Mitsubishi) и из Brasken Corp. (Бразилия). Другие подходящие связующие материалы включают LDPE, продаваемый как Lupolen (от Basel Polyolefis) и LLDPE от Qunos (Австралия).
Отношение активированного угля к полимерному связующему материалу находится, преимущественно, в диапазоне от 1:1 до 20:1, более предпочтительно, в диапазоне от 2:1 до 10:1 массовых долей.
С помощью вышеуказанного фильтрующего узла можно получить скорость потока воды при среднем гидростатическом давлении воды 75 мм под действием гравитации, равную 100-300 мл/мин, постоянную в течение долгого времени, без риска для условий удаления макрочастиц загрязнений наряду с химическими загрязнениями.
Фильтрующий узел может быть использован совместно с другими известными фильтрующими устройствами, такими как, предпочтительно, седиментационное фильтрующее устройство, моющийся или сменный седиментационный фильтр для удаления мелкой пыли и других микрочастиц. Седиментационный фильтр может быть из нетканого материала, преимущественно, микропористого материала.
Система очистки воды под действием гравитации по изобретению содержит устройство контроля потока, которое регулирует скорость потока воды, выходящей из фильтрующего узла. Регулирование потока, предпочтительно, достигается с использованием устройства, которое не требует подачи внешней энергии, например электроэнергии. Устройство контроля потока может включать устройства регулирования потока, такие как стопорные краны, клапаны, трубки Вентури или перегородки. В частности, предпочтительным устройством контроля потока по изобретению является то, которое описано в нашей параллельно рассматриваемой заявке WO 2004074182. Это устройство потока контроля, по параллельно рассматриваемой заявке, содержит резервуар контроля потока с заранее выбранными размерами, приспособленный для слива требуемого объема воды, содержащий, по меньшей мере, одно входное приспособление для входа воды из выходного отверстия указанного фильтрующего узла в резервуар и, по меньшей мере, одно устройство сифонного слива, функционально соединенное с резервуаром контроля потока и приспособленное для контроля скорости потока воды из резервуара.
Скорость потока воды, как описано в вышеуказанной параллельно рассматриваемой заявке, может быть отрегулирована в высокой степени путем селективного размера контрольного резервуара и селективного воплощения устройства сифонного слива трубчатого элемента заранее выбранных размеров, включая диаметр и форму, предпочтительно, в виде перевернутого трубчатого "U/V”-образного элемента для облегчения контроля потока скорости. Применение этого предпочтительного объекта устройства контроля потока обеспечит отличное регулирование скорости потока воды, независимо от скорости потока воды, выходящей из фильтрующего узла.
Вода, выходящая из устройства контроля потока, встречается с биоцидом, высвобождаемым биоцидным картриджем по первому объекту данного изобретения.
Воду, содержащую биоцид, выдерживают в камере выдерживания в течение установленного периода времени. Выдерживание воды, содержащей биоцид, в течение этого периода времени обеспечит умерщвление всех патогенных микроорганизмов, таких как бактерии и вирусы. Является предпочтительным выдерживание воды в течение времени в диапазоне от 30 до 300 минут и, более предпочтительно, 60-180 минут в камере выдерживания. Любое устройство для выдерживания воды в течение этого периода времени в системе очистки воды может быть использовано, предпочтительно, воплощения, проиллюстрированные в WO 04000732. Альтернативно, предпочтительное приспособление для обеспечения того, чтобы вода выдерживалась в камере выдерживания в течение этого периода времени, обеспечивают с помощью нисходящих труб, направляющих воду из основания узла распределения химиката в камеру выдерживания, что обеспечивает поток воды, близкий к ламинарному, в камере выдерживания, которая поделена на две или более горизонтальных секций разделительными пластинами. Расстояние между входным отверстием для входа воды в камеру выдерживания и выходным отверстием для выхода воды из каждой секции камеры выдерживания доведено до максимума путем размещения точек входа и выхода на наибольшем расстоянии друг от друга. Это длинное расстояние, которое проходит вода в сочетании с течением воды, близким к ламинарному, в камере выдерживания обеспечивает желаемое время выдерживания.
Вода, выходящая из камеры выдерживания, проходит через поглощающее устройство перед выходом из системы очистки воды. Поглощающее устройство выделяет из воды распределенный в ней биоцид. Поглощающее устройство является, предпочтительно, бактериостатическим активированным углем.
Хотя вода может течь через поглощающее устройство в направлении сверху вниз или в направлении снизу вверх, предпочтительным является протекание воды через поглощающее устройство в направлении снизу вверх. Различные воплощения могут быть предусмотрены для такого течения, включая описанное в WO 04014803.
Таким образом, является возможным с помощью данного изобретения получение биоцидного картриджа для использования в устройстве для очистки воды, который обеспечивает простой и эффективный механизм автоматического отключения потока воды, который останавливает поток воды, когда биоцид израсходован. Кроме того, биоцидный картридж является очень удобным, т.к. он не требуют никакой внешней энергии, такой как электроэнергия, для функционирования механизма и не требует применения дорогостоящих запасных частей и поэтому является доступным для всех и каждого.