УСТРОЙСТВО ДЛЯ ОБРАБОТКИ ВОДЫ ДЛЯ БЫТОВЫХ НУЖД
DEVICE FOR WATER TREATMENT FOR HOUSEHOLD NEEDS

ОБЛАСТЬ ТЕХНИКИ
Настоящее изобретение относится к устройству для обработки воды для бытовых нужд и ее непрерывной выдачи, конструкция которого легко позволяет временно подсоединяться к водопроводному крану, при этом основная функция данного устройства заключается в тщательной фильтрации проходящей через него воды. В частности, устройство позволяет обрабатывать воду по меньшей мере за два этапа - первый этап включает предварительную фильтрацию через фильтрующий слой и второй этап включает фильтрацию через фильтрующее средство из нетканого материала, мембрану или фильтровальную бумагу.
Устройство отличается новой конструкцией, позволяющей текучей среде проходить эти этапы максимально эффективным образом путем создания радиального потока, при этом оно имеет портативную конфигурацию благодаря своим малым размерам, может использоваться однократно и легко соединяется с выпускным отверстием водопроводного крана, не требуя сложного монтажа.
Устройство для обработки воды может применяться с водопроводным краном любого типа и позволяет обрабатывать и выдавать воду в условиях непрерывного течения, в частности в быту.
УРОВЕНЬ ТЕХНИКИ
Фильтрация через фильтрующий слой и фильтрация через нетканый материал или волокно выгодно отличаются от других известных методов фильтрации воды.
В этом смысле при фильтровании через фильтрующий слой необработанная вода проходит через фильтрующее средство, выполненное в виде выстилающего слоя. В качестве фильтрующего средства для бытовых устройств часто используют гранулированный активированный уголь (GAC) и/или ионообменную смолу.
Необработанная вода протекает через пустоты фильтрующего слоя, где гранулированный активированный уголь (GAC) захватывает химические загрязнители путем адсорбции, а ионообменная смола захватывает ионы, растворенные в воде. Эффективность этого процесса зависит от времени контакта воды с фильтрующим средством.
Фильтрование через фильтрующий слой не способно захватывать патогенные микроорганизмы (вирусы или бактерии), при этом его эффективность в отношении других контаминантов ограничена распределением размера частиц выстилающего слоя.
С другой стороны, фильтрация через нетканый материал или волокно представляет собой поверхностную фильтрацию, основанную на эффекте сита. Твердые частицы не проникают в фильтрующее средство, а захватываются на его поверхности, поскольку размер пор фильтрующего средства меньше размера твердых частиц.
В качестве фильтрующего средства могут использоваться сетчатые материалы, ткани, фильтровальная бумага или мембраны. Эти средства могут содержать дополнительные фильтрующие материалы, такие как порошкообразный активированный уголь (РАС), который позволяет осуществлять адсорбцию за более короткий промежуток времени контакта и с более высокой эффективностью по сравнению с гранулированным активированным углем (GAC), используемым для фильтрующего слоя.
Данное фильтрующее средство может достигать порога микрофильтрации или ультрафильтрации и способно захватывать патогенные микроорганизмы. Его эффективность захвата контаминирующих агентов иного типа выше, чем в процессе фильтрования через фильтрующий слой.
Устройства для обработки воды, такие как фильтровальные емкости для воды, предназначенные для использования в быту, сегодня хорошо известны. Данные системы используют лишь средство для фильтрования через фильтрующий слой, который обычно представляет собой гранулированный активированный уголь (GAC), и главным образом разработаны для улучшения вкуса и внешнего вида воды, но никоим образом не устраняют патогенные микроорганизмы.
С другой стороны, существуют переносные системы, разработанные для использования вне дома, в которых применяется фильтрующее средство, такое как нетканое волокно или мембранная ткань. Это относится к фильтрам-бутылкам, которые представляют собой системы, более эффективные для отфильтровывания патогенных микроорганизмов (бактерий, вирусов и т.д.) и других контаминирующих агентов, однако их фильтрующая способность является довольно низкой.
Другие переносные устройства приспособлены для водопроводного крана и фильтруют проточную воду в условиях непрерывного течения, однако их эффективность ограничена лишь фильтрованием через фильтрующий слой, при этом они не обладают способностью захватывать патогенные микроорганизмы. В действительности они отличаются тем, что представляют собой малый резервуар, в котором размещен фильтровальный элемент, требующий периодической замены.
В патентном документе US 05665224 A раскрыта фильтровальная емкость. Устройство позволяет фильтровать воду посредством фильтрующего слоя, главным образом гранулированного активированного угля (GAC) и ионообменной смолы. В этом устройстве для фильтрации воды используется гравитация и принцип сообщающихся сосудов, однако оно не воздействует на патогенные микроорганизмы и его влияние на другие контаминирующие агенты мало.
Эти устройства способны лишь улучшить вкус воды из водопроводного крана и уменьшить содержание некоторых контаминирующих агентов, не позволяют фильтровать проточную воду и ограничиваются обработкой определенного количества воды в соответствии с объемом фильтровальной емкости.
Кроме того, они требуют использования фильтровальных картриджей, подлежащих периодической замене.
В патентном документе US 7473362 B1 раскрыто переносное устройство, состоящее из бутыли или фляги, позволяющей фильтровать воду посредством мембранного фильтра, расположенного в верхней части контейнера и требующего периодической замены с использованием системы запасных частей.
Недостатком устройства данного типа является то, что оно не может использоваться в условиях непрерывного течения, поскольку его нельзя соединить с выпускным отверстием водопроводного крана, и его производительность ограничена емкостью контейнера.
Устройства, известные до настоящего времени, в целом, страдают тем недостатком, что не могут воздействовать на непрерывный поток воды, а те, которые выполняют данную функцию, не обеспечивают полную санитарную обработку воды. Кроме того, известные конструкции не обладают соответствующими функциональными характеристиками, чтобы обеспечить возможность высококачественной обработки воды для использования в быту.
По этой причине существует потребность в создании не требующих монтажа переносных систем для обработки воды, сочетающих более высокую функциональность с более высокой экономической доступностью для потребителей.
РАСКРЫТИЕ СУЩНОСТИ ИЗОБРЕТЕНИЯ
Предложенное устройство для обработки воды для бытовых нужд выполнено с возможностью временного соединения с выпускным отверстием крана главным образом с проточной водой, что позволяет обрабатывать воду в условиях непрерывного течения.
Задача настоящего изобретения заключается в создании эффективной системы для обработки воды, обеспечивающей защиту от патогенных микроорганизмов и других контаминантов.
В отличие от известных устройств в предложенном изобретении в качестве основной фильтрации используется фильтрующее средство на основе нетканого материала, мембраны или фильтровальной бумаги, позволяющее устранять контаминанты, такие как патогенные микроорганизмы (бактерии, вирусы и т.д.) и химические или биохимические контаминирующие агенты, а также дополнительно осуществляющее предварительную фильтрацию через фильтрующий слой, в состав которого входят активированный уголь, электролитический компонент KDF, цеолит и/или ионообменная смола. Обработанная вода, таким образом, проходит полную санитарную обработку, т.е. обработанная вода по существу не содержит контаминирующих агентов.
Устройство согласно изобретению предпочтительно имеет цилиндрическую внешнюю форму, при этом его верхняя часть оснащена отверстием для временного соединения с выпускным отверстием водопроводного крана при обработке воды, а в нижней части оно имеет отверстие для непрерывного выхода обработанной воды.
Если говорить конкретнее, устройство для обработки воды для бытовых нужд согласно изобретению образовано приемным сосудом цилиндрической формы, в котором размещено фильтрующее средство.
Приемный сосуд на внутренней своей стороне, в особенности в нижней части, служит опорой элементу типа лепестковой или дисковой заглушки, который заставляет воду протекать радиально изнутри устройства в наружном направлении. Эта лепестковая заглушка у основания имеет выступы, действующие в качестве дистанцирующих элементов, которые опираются на дно приемного сосуда и обеспечивают подъем дисковой заглушки относительно дна приемного сосуда, оставляя пространство для накопления обработанной воды перед ее вытеканием. Дистанцирующие элементы имеют размеры, позволяющие воде протекать в направлении выходного отверстия без падения давления.
На дисковую заглушку опирается полое фильтрующее средство цилиндрической формы, при этом упомянутое фильтрующее средство по своей длине проходит полностью или частично вдоль внутренней стороны устройства.
Полое фильтрующее средство цилиндрической формы в своем составе имеет нетканый материал, мембрану или фильтровальную бумагу, что обеспечивает возможность фильтрации, микрофильтрации или даже ультрафильтрации.
При необходимости как фильтрующее средство, так и слой для предварительной фильтрации могут содержать бактериостатический агент, например ионы серебра, чтобы предотвратить пролиферацию бактерий в самом фильтрующем средстве.
При необходимости как фильтрующее средство, так и слой для предварительной фильтрации могут содержать порошкообразный активированный уголь (РАС), чтобы обеспечить адсорбцию воды, подлежащей обработке.
Фильтрующий слой, обеспечивающий возможность предварительной фильтрации, содержится в полости полого цилиндра, созданного фильтрующим средством.
Приемный сосуд на своей внутренней стенке оснащен множеством выпуклостей или ребер, проходящих продольно для обеспечения возможности образования каналов, по которым обработанная вода протекает после прохождения через фильтрующее средство.
Эти ребра проходят с внутренней стороны от места вблизи дна или самого дна приемного сосуда до места, примыкающего к верхней части приемного сосуда, тем самым образуя продольные каналы для сбора обработанной воды.
С приемным сосудом соединен верхний закрывающий элемент наподобие крышки, при этом упомянутый верхний закрывающий элемент снабжен канавками или перфорационными отверстиями у своего основания, через которые протекает вода, подлежащая обработке. Этот верхний элемент может навинчиваться, прикрепляться посадкой с натягом или с помощью сварки по отношению к приемному сосуду, когда замена слоя для предварительной фильтрации или фильтрующего средства не предусматривается, тем самым позволяя объединить элементы так, что они образуют узел в виде единого целого.
При необходимости предусмотрено уплотнительное средство для соединения устройства согласно изобретению с водопроводным краном, заключающееся в расположении на верхнем элементе эластомера в виде диафрагмы, имеющей отверстие в своей центральной части, для корректного соединения с выпускным отверстием водопроводного крана для воды, подлежащей обработке.
Основная фильтрация обеспечивается тем, что фильтрующее средство может иметь один или более слоев мембраны, нетканого материала или фильтровальной бумаги, и оно выполняет функцию поверхностной фильтрации, ультрафильтрации, микрофильтрации, электроадсорбции и/или адсорбции.
Конструкция устройства позволяет обрабатываемой воде протекать в слой для предварительной фильтрации, где она проходит внутри него посредством радиального потока от внутренней части выстилающего слоя к наружной части, затем проходит через фильтрующее средство, совершая радиальное течение, и собирается в коллекторах, образованных на внутренней поверхности приемного сосуда благодаря наличию ребер.
Таким образом, радиальное течение воды от внутренней части к наружной части устройства подразумевает, что давление, оказываемое водой на фильтрующее средство, является достаточным, чтобы оно располагалось надлежащим образом, причем это фильтрующее средство не должно обязательно окружать, например, перфорированный трубчатый коллектор. В настоящем изобретении, таким образом, отсутствует внутренняя опора, которую фильтрующее средство должно охватывать, что делает его конструкцию менее сложной и снижает затраты на его изготовление и сборку.
Настоящее изобретение тем самым обеспечивает новую усовершенствованную систему для обработки воды, изготовление которой является малозатратным в силу того, что образующие ее элементы не являются сложными, и которая соответственно может отпускаться потребителям по сниженной цене, что превращает упомянутое устройство в систему для обработки воды, экономически доступную для населения.
В действительности низкие производственные затраты позволяют не заменять мембрану, ткань, фильтровальную бумагу или выстилающий слой, так что устройство непосредственно утилизируется после эксплуатации в течение определенного времени и заменяется новым, что значительно проще, чем замена мембраны и/или выстилающего слоя.
Таким образом, с учетом возможности одноразового использования конструкционные элементы согласно изобретению разработаны так, что они более экономичны, чем в устройствах, известных в настоящее время.
Фильтр согласно изобретению позволяет обрабатывать проточную воду для бытовых нужд, главным образом воду из водопроводного крана, при этом упомянутый фильтр является переносным, одноразовым и способным фильтровать сразу же и непрерывно, не требуя предварительного накопления воды в резервуаре.
КРАТКОЕ ОПИСАНИЕ ЧЕРТЕЖЕЙ
В дополнение к приведенному ниже описанию и для лучшего понимания признаков изобретения согласно предпочтительному практическому варианту его осуществления, приложен комплект чертежей в качестве составной части упомянутого описания, изображения на которых носят иллюстративный, но не ограничительный характер.
На Фигуре 1 показан покомпонентный вид в перспективе различных элементов, образующих устройство для обработки воды согласно изобретению.
На Фигуре 2 показан вид в разрезе устройства согласно изобретению, собранного надлежащим образом.
На Фигуре 3 показан вид сверху приемного сосуда и разделительного элемента, являющихся частью устройства согласно изобретению.
На Фигуре 4 показан вид в разрезе элементов, изображенных на предыдущей Фигуре, где можно видеть внутреннюю поверхность приемного сосуда.
На Фигуре 5 показан вид в разрезе устройства согласно изобретению, представленного на Фигуре 2, где изображен путь потока воды.
ОСУЩЕСТВЛЕНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ
Как можно видеть из Фигуры 1, переносное одноразовое устройство (1) для обработки воды предпочтительно имеет цилиндрическую внешнюю форму, и в его состав входит приемный сосуд (2), открытый на верхнем участке и снабженный отверстием (3) в своей нижней области, которое позволяет выходить воде.
В приемный сосуд (2) помещено фильтрующее средство (6), выполненное из нетканого материала, мембраны или фильтровальной бумаги, которое расположено так, чтобы образовывать полый цилиндр, при этом оно по своей длине проходит полностью или частично вдоль внутренней стороны устройства.
На дно приемного сосуда (2) опирается элемент (4) типа лепестковой заглушки, заставляющий воду протекать радиально от внутренней части к наружной части устройства. Эта дисковая или лепестковая заглушка у основания имеет выступы, служащие в качестве дистанцирующих элементов (5), которые позволяют оставить пространство для накопления обработанной воды перед ее вытеканием через нижнее отверстие (3) приемного сосуда (2) без падения давления.
Как можно видеть из Фигур 1 и 2, в полости полого цилиндра, созданного фильтрующим средством (6), расположен слой (14) для предварительной фильтрации, выполненный в виде гранул, шариков или любого другого типа ионообменного и/или фильтрующего слоя.
На приемный сосуд помещен верхний закрывающий элемент (7) наподобие крышки, который снабжен множеством канавок (8), через которые протекает вода, подлежащая обработке. Верхний закрывающий элемент образует полость, внутри которой будет располагаться выпускное отверстие водопроводного крана, когда устройство (1) по изобретению временно соединено с упомянутым водопроводным краном. У основания этой полости закрывающий элемент имеет канавки (8), размер которых не допускает вытекания из слоя (14) для предварительной фильтрации, размещенного в полости, образованной фильтрующим средством (6).
Верхний закрывающий элемент (7) может быть навинчен, посажен с натягом или прикреплен сваркой к приемному сосуду, когда замена слоя (14) для предварительной фильтрации или фильтрующего средства (6) не предусматривается.
Этот верхний закрывающий элемент (7) имеет перфорированное внутреннее основание благодаря канавкам (8) для обеспечения возможности прохождения воды, подлежащей обработке, в слой (14) для предварительной фильтрации.
Из Фигуры 2 можно видеть, что полость, образованная фильтрующим средством (6), может принимать в себя фильтрующий слой для осуществления фильтрации через фильтрующий слой, при этом упомянутый фильтрующий слой выполняет функцию предварительной фильтрации и предпочтительно содержит активированный уголь (GAC), электролитический компонент KDF, ионообменную смолу или любое другое средство для обработки воды с калиброванным распределением размера частиц.
Верхний закрывающий элемент (7) на своей верхней границе оснащен уплотнительным средством, которое позволяет воде протекать в устройство, и может быть соединен с выпускными отверстиями кранов с проточной водой, имеющими разные диаметры. Это уплотнительное средство предпочтительно выполнена из эластомера (9), действующего в качестве диафрагмы. Диафрагма (9) предпочтительно имеет плоскую гибкую форму с отверстием (10) в своей центральной части и прикреплена к верхнему закрывающему элементу (7) с использованием механического средства (11) в виде шайбы, которая прикреплена сваркой или с установлением связи.
Наконец, устройство по изобретению снабжено крышкой (12) для накрытия области диафрагмы, а также пробкой (13) для закрытия выходного отверстия (3) для обработанной воды, когда устройство не используется, не допуская циркуляции воздуха и обеспечивая должное санитарно-гигиеническое состояние устройства.
Как можно видеть из Фигуры 2, верхний закрывающий элемент (7) оснащен на своей нижней границе ограничителем (16) в виде возвышения, выступающего у основания, цель которого заключается в ограничении глубины, на которую выпускное отверстие водопроводного крана вставляется в устройство.
Из Фигур 2, 3 и 4 можно видеть, что приемный сосуд (2) устройства (1) на своей внутренней поверхности оснащен выпуклостями или ребрами (15), проходящими продольно для обеспечения возможности образования каналов, по которым обработанная вода протекает после прохождения через фильтрующее средство (6).
Как можно видеть из Фигуры 5, фильтрующее средство (6) соединено по всей периферии внутренней поверхности приемного сосуда (2). Множество ребер (15), которыми обладает приемный сосуд (2), обеспечивают возможность образования коллекторов (17) для обработанной воды в его полостях, позволяя воде протекать между фильтрующим средством (6) и внутренней поверхностью приемного сосуда (2) к выходному отверстию (3).