ФИЛЬТРУЮЩИЙ КАРТРИДЖ И ПОДСТАВКА ДЛЯ ФИЛЬТРУЮЩЕГО КАРТРИДЖА
FILTRATION CARTRIDGE AND ITS SUPPORT

Изобретение относится к фильтрующему картриджу, в частности всасывающему фильтрующему картриджу согласно ограничительной части п.1 формулы. Изобретение относится также к подставке для такого фильтрующего картриджа. Входной участок и сливное отверстие фильтрующего картриджа расположены в зоне его дна, что включает в себя также боковые приток и сток на нижнем, соседнем с дном участке камер натекания и стекания.
Всасывающие фильтрующие картриджи используются в водяных резервуарах машин для приготовления напитков, например горячих напитков, содержащих всасывающий насос, например кофейных машин и т.д. Заливное и сливное отверстия всасывающего фильтрующего картриджа находятся в зоне дна полностью закрытого в остальном корпуса картриджа. В водяном резервуаре аппарата находится подходящая к сливному отверстию подставка, которая может быть самостоятельной деталью или отформована на водяном резервуаре. Эта подставка также имеет выпускное отверстие, через которое отфильтрованная вода может вытекать из водяного резервуара. Подставка служит опорой для всасывающего фильтрующего картриджа, устанавливаемого на этой подставке.
Поскольку сливное отверстие водяного резервуара присоединено к всасывающему насосу аппарата, фильтруемая вода всасывается из водяного резервуара в картридж, протекает в нем через фильтровальную среду или среды и попадает в отфильтрованном виде к выпускному отверстию.
Поскольку всасывающий фильтрующий картридж расположен в водяном резервуаре аппарата, фильтрующий картридж всплывает, когда водяной резервуар заполнен. Чтобы предотвратить всплытие и тем самым приподнятие фильтрующего картриджа от сливного отверстия подставки водяного резервуара, предусмотрены особые крепежные средства. Согласно одному известному решению всасывающий фильтрующий картридж навинчивают на подставку. Недостаток состоит в том, что всасывающие фильтрующие картриджи с асимметричным корпусом нельзя ввинтить в узкие водяные резервуары. Дополнительно у глубоких и узких водяных резервуаров требуются вспомогательные средства для ввинчивания картриджа.
В другом решении предусмотрены установка всасывающего фильтрующего картриджа на подставке и наложение после установки стяжного элемента для фиксации всасывающего фильтрующего картриджа в его положении.
Из WO 99/01220 известен всасывающий фильтрующий картридж, причем входное отверстие для воды расположено внизу и имеется проход для воды через фильтровальную среду в восходящем потоке. Далее предусмотрен нисходящий напорный канал для подачи воды к находящемуся присоединению водяного резервуара для отбора. При этом фильтровальная смесь, состоящая из активированного угля и ионообменника, во время работы всплывает вверх, что препятствует уплотнению фильтровального слоя.
Напорный канал расположен по центру внутри всасывающего фильтрующего картриджа, так что присоединение дна всасывающего фильтрующего картриджа может происходить также по центру. При этом приточное отверстие во всасывающем фильтрующем картридже расположено кольцеобразно.
Для герметизации сливного канала от приточного канала требуется осевой уплотнительный элемент.
Всасывающий фильтрующий картридж содержит на своей нижней стороне фиксаторы, которыми он может быть установлен на подставке. Дополнительно требуется, однако, чтобы всасывающий фильтрующий картридж опирался на крышку водяного резервуара для предотвращения всплытия всасывающего фильтрующего картриджа при заполненном водяном резервуаре. При этом у глубоких водяных резервуаров может потребоваться удлинение всасывающего фильтрующего картриджа на верхней стороне, например, посредством стержня.
Подобные дополнительные предохранительные элементы нередко размещают неправильно, что препятствует герметичной установке на подставке.
Поэтому задачей изобретения является создание фильтрующего картриджа, в частности всасывающего фильтрующего картриджа, который позволил бы обойтись без дополнительных предохранительных элементов, мог бы быть установлен простым образом и гарантировал бы надежную герметизацию в зоне сливного отверстия.
Эта задача решается посредством фильтрующего картриджа, в сливном отверстии которого предусмотрен направленный внутрь защелкивающийся край, выполненный с возможностью выгибания из первого нижнего защелкнутого положения во второе верхнее защелкнутое положение и обратно.
Соответствующая подставка отличается тем, что в сливное отверстие фильтрующего картриджа входит патрубок, содержащий, по меньшей мере, один исполнительный элемент, который при установке фильтрующего картриджа движет защелкивающийся край из первого нижнего защелкнутого положения во второе верхнее защелкнутое положение, в котором защелкивающийся край герметично прилегает к патрубку, зажимая его.
Преимущественно исполнительный элемент представляет собой расположенный на патрубке кольцевой заллечик.
Фильтрующий картридж находящимся в нижнем защелкнутом положении защелкивающимся краем устанавливают сверху на подставке и нажимают на него вниз до тех пор, пока защелкивающийся край не выгнется вверх и при этом не прижмется к патрубку подставки. Подставка согласована с защелкивающимся краем таким образом, что при выгнутом защелкивающемся крае фильтрующий картридж герметично прилегает к краю патрубка и фиксирован. Выгибание сигнализирует потребителю, что фильтрующий картридж занял свое заданное герметичное положение. Тем самым предотвращается неправильное позиционирование потребителем.
Для удаления фильтрующего картриджа следует лишь потянуть за него вверх, причем защелкивающийся край выгибается обратно в свое нижнее защелкнутое положение.
Преимущественно сливное отверстие имеет сливной штуцер, с нижним концом которого сочленен защелкивающийся край. Защелкивающийся край может быть сочленен посредством пленочного шарнира.
Защелкивающийся край представляет собой преимущественно проходящую радиально внутрь плоскую краевую полосу.
Краевая полоса выполнена преимущественно в форме кольца.
Защелкивающийся край занимает два устойчивых положения, а именно нижнее и верхнее положения. Среднее положение защелкивающегося края является неустойчивым положением, из которого он из-за своего напряжения сам выгибается либо в одно либо в другое положение. Защелкивающийся край состоит предпочтительным образом из упругого пластика.
В процессе выгибания защелкивающегося края к сливному штуцеру прикладываются радиальные усилия, которые могли бы привести к расширению, а в определенных условиях в верхнем втором защелкнутом положении - к ослаблению зажимных усилий. Поэтому предпочтительно, если сливной штуцер окружен стабилизирующим кольцом.
Предпочтительным образом стабилизирующее кольцо имеет направленный в сливное отверстие отогнутый буртик, к которому защелкивающийся край прилегает в своем первом нижнем защелкнутом положении. Это обеспечивает определенное исходное положение защелкивающегося края.
Преимущественно стабилизирующее кольцо расположено на сливном штуцере с возможностью вращения. Вращение стабилизирующего кольца открывает возможность выполнения регулируемого в сечении байпаса, связывающего входной участок со сливным отверстием.
Регулируемый байпас рассчитан преимущественно таким образом, что не вся сырая вода течет непосредственно от входного участка в выпускное отверстие. Преимущественно байпас выполнен с возможностью отвода максимум 50% сырой воды к сливному отверстию.
Это возможно, в частности, тогда, когда входной участок фильтрующего картриджа кольцеобразно охватывает сливной штуцер.
Согласно первому варианту сливной штуцер имеет, по меньшей мере, одно первое отверстие. Стабилизирующее кольцо имеет цилиндрический прилегающий к сливному штуцеру участок, на котором находится преимущественно затвор или в котором выполнено преимущественно, по меньшей мере, одно второе отверстие, совмещаемое с первым отверстием. В этом случае первое и второе отверстия образуют сообща байпасные отверстия.
Вращение стабилизирующего кольца позволяет изменять сечение первого отверстия сливного штуцера, так что можно целенаправленно регулировать количество неочищенной сырой воды, подмешанное к воде, очищенной фильтровальным средством фильтрующего картриджа. С помощью такого байпаса производительность фильтрующего картриджа можно согласовать с качеством воды, так что может быть отобрана вода, оптимальная для вкуса и машины для приготовления напитка. В зависимости от качества воды, которое, в свою очередь, зависит от местоположения машины и выбранного сорта кофе, полностью декарбонизированная вода может быть неоптимальной для проявления аромата и могут пострадать также части машины. Если декарбонизация не согласована, то в худшем случае может возникнуть коррозия металлических деталей. Следствием являются тогда высокие расходы на обслуживание и ремонт.
Дополнительно интегрированный байпас повышает производительность фильтрующего картриджа. Если из-за качества воды требуется меньшая производительность, то это можно регулировать, и фильтрующий картридж обеспечивает смягчение воды в течение длительного времени на постоянном уровне.
Преимущественно второе отверстие стабилизирующего кольца больше или равно первому отверстию сливного штуцера.
Стабилизирующее кольцо преимущественно герметично прилегает к сливному штуцеру. За счет этого при закрытых первых отверстиях сырая вода не может случайно попасть в сливное отверстие, в частности, через вторые отверстия стабилизирующего кольца между ним и сливным штуцером.
Во втором варианте в дне камеры стекания выполнено, по меньшей мере, одно байпасное отверстие. Байпасное отверстие закупоривается преимущественно расположенным на стабилизирующем кольце затвором, причем вращение стабилизирующего кольца позволяет регулировать количество протекающей через байпасное отверстие сырой воды.
Затвор может быть выполнен в виде расположенного на стабилизирующем кольце буртика в виде части кольца, который преимущественно герметично прилегает к нижней стороне дна камеры стекания.
Вместо затвора буртик, как в первом варианте, может иметь одно или несколько вторых отверстий, совмещаемое (совмещаемых) с отверстием (отверстиями) в дне камеры отекания.
В отличие от первого варианта сырая вода попадает не непосредственно в сливной штуцер, а направляется внутрь камеры стекания, что открывает возможность подвергнуть фильтрации и эту сырую воду.
Как далеко сырая вода направляется во внутреннее пространство камеры стекания, зависит от длины окружающей байпасное отверстие подъемной трубки. Нижняя часть камеры стекания сообща используется как уже отфильтрованной, так и направленной через байпасное отверстие сырой водой.
Эта сообща используемая зона может содержать засыпку из активированного угля для дехлорирования байпасной воды. В зависимости от вида и формы материала засыпки на ней может быть расположен разделительный слой, который может состоять, например, из нетканого холста, чтобы предотвратить смешивание с расположенным выше, при необходимости, фильтровальным средством, например, из ионообменного материала.
Эта сообща используемая зона внутри камеры стекания может быть также отделена проницаемым для жидкости промежуточным дном. В образованной между дном и промежуточным дном камере может быть расположена фильтровальная среда, в частности холст из активированного угля.
Как камера натекания, так и камера стекания может содержать, по меньшей мере, одно фильтровальное средство. Оказалось предпочтительным, что камера натекания содержит псевдоожиженный слой, а камера стекания - неподвижный слой. Преимущество снабжения обеих фильтровальных камер фильтровальными средствами заключается в том, что можно отказаться от используемых в уровне техники напорных или подъемных трубок, проходящих по всей высоте всасывающего фильтрующего картриджа. В камере натекания за счет псевдоожиженного слоя возникает лишь небольшая потеря давления.
Предпочтительным образом сливной штуцер и/или стабилизирующее кольцо имеет преимущественно под первым отверстием, по меньшей мере, одно проходящее по периферии уплотнительное утолщение, что препятствует нежелательному байпасу.
В одном простом варианте подставка может содержать основание, на котором расположен патрубок.
Чтобы обеспечить или облегчить затекание сырой воды в фильтрующий картридж, на основании расположен, по меньшей мере, один дистанционный элемент. При установке фильтрующего картриджа он опирается на дистанционный элемент.
Далее на основании может быть предусмотрен, по меньшей мере, один позиционирующий элемент для облегчения установки фильтрующего картриджа на подставке.
Примеры вариантов осуществления изобретения более подробно поясняются ниже с помощью чертежей. В качестве примера фильтрующего картриджа описан всасывающий фильтрующий картридж.
На чертеже изображают:
- фиг.1: перспективный вид всасывающего фильтрующего картриджа с приставленной подставкой;
- фиг.2а: вертикальный разрез всасывающего фильтрующего картриджа из фиг.1 с приставленной подставкой;
- фиг.2b: увеличенный вид сливного участка всасывающего фильтрующего картриджа из фиг.2а;
- фиг.3: вертикальный разрез всасывающего фильтрующего картриджа из фиг.1, 2а, 2b без подставки;
- фиг.4: увеличенный перспективный вид нижней части всасывающего фильтрующего картриджа из 1-3, частично в разрезе;
- фиг.5: перспективный вид сверху подставки из фиг.1,2а, 2b;
- фиг.6: увеличенный разрез нижней части всасывающего фильтрующего картриджа в другом варианте;
- фиг.7: перспективный вид снизу сливного отверстия всасывающего фильтрующего картриджа.
На фиг.1 при виде сбоку изображен всасывающий фильтрующий картридж 1. Всасывающий фильтрующий картридж 1 содержит центральную часть 2 корпуса с камерой 2а стекания и приставленную сбоку к части 2 часть 3 корпуса. Смещенное расположение частей 2, 3 корпуса имеет своей целью выполнение камер натекания и стекания с большим объемом при небольшой ширине водяного резервуара, в который вставляют всасывающий фильтрующий картридж 1.
Всасывающий фильтрующий картридж 1 установлен на подставке 30, находящейся в или на сливном отверстии водяного резервуара (не показан). К сливному отверстию присоединен всасывающий насос (не показан). При работе вода всасывается из водяного резервуара во всасывающий фильтрующий картридж 1 и сливается через сливное отверстие. Подставка 30 может быть также неотъемлемой составной частью водяного резервуара. Подставка 30 содержит основание 31, на котором венцеобразно расположены позиционирующие элементы 32, что ниже описано более подробно.
На фиг.2а, 2b изображен вертикальный разрез всасывающего фильтрующего картриджа 1 из фиг.1 с приставленной подставкой 30. В центральной части 2 корпуса находится камера 2а стекания, которая может быть заполнена неподвижным слоем фильтровального материала. В приставной части 3 корпуса с дном 3b находится камера 3а натекания, которая может содержать псевдоожиженный слой фильтровального материала. Эта камера 3а натекания отделена от камеры 2а стекания посредством вертикально расположенной перегородки 6. В показанном здесь выполнении перегородка 6 является составной частью периферийной стенки вставки 9 стекания, которая имеет, кроме того, дно 7 с расположенной по центру донной решеткой 8. Обе камеры 2а, 3а связаны посредством расположенной в верхней части всасывающего фильтрующего картриджа 1 соединительной камеры 4 с соединительным отверстием 5.
В нижней части всасывающего фильтрующего картриджа 1 расположен входной участок 10, выполненный в виде кольцевого канала 12. Этот кольцевой канал 12 образован выступающей вниз, отформованной на центральной 2 и приставной 3 частях корпуса кольцевой стенкой 11 и окружающим сливное отверстие 20 камеры 2а стекания сливным штуцером 21. Кольцевой канал 12 через решетку 13 в дне 3b заканчивается в камере 3а натекания. Решетка 13 имеет входные отверстия 14.
Сливной штуцер 21 имеет первые отверстия 25, которые связывают входной участок 10 или кольцевой канал 12 со сливным отверстием 20, речь при этом идет о шлицеобразных отверстиях 25, которые расположены с распределением по участку периферии сливного штуцера 21. С нижним концом сливного штуцера 21 посредством пленочного шарнира 23 сочленен замкнутый кольцеобразный защелкивающийся край 22, направленный радиально внутрь в сливное отверстие 20. К наружной стенке сливного штуцера 21 прилегает стабилизирующее кольцо 50, имеющее цилиндрический участок 51 и отогнутый наискось внутрь буртик 52. На цилиндрическом участке 51 расположены вторые отверстия 53 (фиг.4), которые за счет вращения стабилизирующего кольца 50 могут быть совмещены с первыми отверстиями 25. Первые 25 и вторые 53 отверстия образуют сообща байпасные отверстия.
Подставка 30 имеет окружающий ее выпускное отверстие 37 патрубок 33, состоящий из нижнего участка 33а и уменьшенного в диаметре участка 33b. Между обоими участками 33а, 33b расположен направленный наискось вверх кольцевой заплечик 35, который образует исполнительный элемент для защелкивающегося края 22. Ребра 34 охватывают сверху выпускное отверстие 37 на верхнем участке 33b.
При установке всасывающего фильтрующего картриджа 1 на подставке 30 защелкивающийся край 22 захватывается кольцевым заплечиком 35 и выгибается вверх в свое второе защелкнутое положение, в котором он герметично прилегает к участку 33b патрубка 33, зажимая его, в результате чего всасывающий фильтрующий картридж 1 фиксируется. Наружный диаметр участка 33b чуть больше внутреннего диаметра защелкивающегося края 22 в его втором защелкнутом положении, с тем чтобы возникли желаемые зажимные усилия. Дополнительные уплотнительные элементы не требуются.
При заполненном водяном резервуаре или отключенном всасывающем насосе всасывающий фильтрующий картридж 1 всплыть не может. Поэтому дополнительные фиксирующие или крепежные средства для всасывающего фильтрующего картриджа 1 не требуются.
Подставка 30 содержит позиционирующие элементы 32, которые включают в себя возвышающиеся центрирующие 32а и дистанционные 32b элементы. Кольцевая стенка 11 всасывающего фильтрующего картриджа 1 опирается на дистанционные элементы 32b, так что сырая вода может затекать через промежуток между основанием 31 и кольцевой стенкой 11 во всасывающий фильтрующий картридж 1. Между позиционирующими элементами 32 образуются за счет этого впускные каналы 36 (фиг.2b).
На фиг.3 всасывающий фильтрующий картридж 1 с защелкивающимся краем 22 изображен в его нижнем защелкнутом положении, в котором защелкивающийся край 22 прилегает к буртику 52 стабилизирующего кольца 50. Для герметизации между стабилизирующим кольцом 50 и сливным штуцером 21 стабилизирующее кольцо 50 имеет на своем цилиндрическом участке 51 огибающее уплотнительное утолщение 24.
На фиг.4 в увеличенном виде и в перспективе изображена нижняя часть всасывающего фильтрующего картриджа 1. Вращающееся стабилизирующее кольцо 50 снабжено вторыми отверстиями 53, противоположными первым отверстиям 25. Вращение стабилизирующего кольца 50 позволяет совместить эти вторые отверстия 53 с первыми отверстиями 25. В зависимости от степени совмещения отверстий 25, 53 непосредственно в сливное отверстие 20 от входного участка 10 направляется больше или меньше сырой воды.
На фиг.5 подставка 30 изображена в перспективе. Видно, что патрубок 33 окружен венцом позиционирующих элементов 32.
На фиг.6 изображена нижняя часть всасывающего фильтрующего картриджа 1 в другом варианте с байпасными отверстиями. В отличие от описанного выше варианта в дне 21а находится, по меньшей мере, одно байпасное отверстие 26, преимущественно в виде проточки, связывающее сливной штуцер 21 с кольцевой стенкой 11. Это дно 21а изображено также на фиг.2а, 2b, 3, 4, причем дно 7 вставки 9 стекания опирается на это дно 21а. В изображенном на фиг.6 варианте стенка 7 отсутствует, так что стенка 21а замыкает вниз камеру 2а стекания. Через байпасные отверстия 26, причем на фиг.6 видно только одно байпасное отверстие 26, затекающая в кольцевой канал 12 сырая вода направляется не непосредственно в выпускное отверстие 37, а внутрь камеры 2а стекания, имеющей на расстоянии от дна 21а проницаемое для жидкости промежуточное дно 7а. Проницаемость промежуточного дна 7а ограничена центральным участком 7'. Посредством промежуточного дна 7а в нижней части камеры 2а стекания отделена дополнительная камера 60. Внутри этой камеры 60 расположены подъемные трубки 27, которые окружают байпасные отверстия 26. Сырая вода направляется по этим подъемным трубкам 27 вверх и отклоняется непроницаемым кольцевым участком 7" промежуточного дна 7а. В камере 60 может быть расположен фильтровальный материал, например нетканый холст, удерживаемый шипами 15.
Для закрывания и открывания байпасных отверстий 26 стабилизирующее кольцо 50 снабжено на верхнем краю затвором 54, отформованным на стабилизирующем кольце 50. Во избежание нежелательных байпасов этот затвор 54 состоит из буртика в форме части кольца, как это видно на фиг.7. Вращение стабилизирующего кольца 50 позволяет открывать или закрывать байпасные отверстия 26.
На фиг.7 изображен перспективный вид снизу сливного отверстия 20 всасывающего фильтрующего картриджа 1. Буртик 52 снабжен метками 55, которые указывают потребителю, в каком положении находится стабилизирующее кольцо 50. Потребитель может вращать стабилизирующее кольцо 50 с помощью рифления, так что он может регулировать желаемое количество жидкости, которое должно быть направлено в сливное отверстие 20. Кроме того, виден затвор 54 в виде имеющего форму части кольца буртика стабилизирующего кольца 50.
Перечень ссылочных позиций:
1 - всасывающий фильтрующий картридж
2 - центральная часть корпуса
2а - камера стекания
3 - приставная часть корпуса
3а - камера натекания
3b - дно
4 - соединительная камера
5 - соединительное отверстие
6 - перегородка
7 - дно
7' - проницаемый участок
7'' - непроницаемый участок
7а - промежуточное дно
8 - донная решетка
9 - вставка стекания
10 - входной участок
11 - кольцевая стенка
12 - кольцевой канал
13 - решетка
14 - входное отверстие
15 - шипы
20 - сливное отверстие
21а - дно
21 - сливной штуцер
22 - защелкивающийся край
23 - пленочный шарнир
24 - уплотнительное утолщение
25 - первое отверстие
26 - байпасное отверстие
27 - подъемная трубка
30 - поставка
31 - основание
32 - позиционирующий элемент
32а - центрирующий элемент
32b - дистанционный элемент
33 - патрубок
33а - нижний участок
33b - верхний участок
34 - ребро
35 - кольцевой заплечик
36 - впускной канал
37 - выпускное отверстие
50 - стабилизирующее кольцо
51 - цилиндрический участок
52 - буртик
53 - второе отверстие
54 - затвор
55 - метка
60 - камера