СОСУД ДЛЯ ФИЛЬТРАЦИИ ЖИДКОСТИ С ВЫПУСКНЫМ ОКНОМ ДЛЯ ВОЗДУХА
FLUID FILTRATION VESSEL WITH AIR DISCHARGE OPENING

Изобретение относится к сосуду для фильтрации жидкости со стаканом, который, по меньшей мере, частично заполнен фильтрующим материалом и имеет, по меньшей мере, одно выпускное окно для жидкости, и с крышкой, установленной на стакане, которая имеет, по меньшей мере, одно впускное окно для жидкости и, по меньшей мере, одно выпускное окно для воздуха, причем, по меньшей мере, впускное окно и окно для выпуска воздуха имеют решетчатые структуры с решетчатыми отверстиями.
Подобные сосуды еще называются фильтровальными патронами, которые, как правило, применяются в использующих гравитацию фильтровальных устройствах. Подобного рода фильтровальные устройства применяются главным образом в домашнем хозяйстве, в частности, для фильтрации воды.
Фильтровальные патроны заполнены фильтрующими материалами, в частности, в форме гранул.
В фильтровальном устройстве фильтровальные патроны устанавливаются в воронку для воды, в которую заливается подлежащая фильтрации вода. Воронка для воды устанавливается в кувшин, в который стекает отфильтрованная вода.
Фильтровальные патроны используются только время от времени, когда необходимо отфильтровать воду. Непосредственно сначала процесса фильтрации фильтровальные патроны должны обеспечивать безупречный проход воды, причем с одной стороны должен беспрепятственно выходить воздух, находящийся в фильтровальном патроне, и с другой стороны должно предотвращаться поступление фильтрующего материала, как в подлежащую фильтрации воду, так и в отфильтрованную воду.
Из EP 0823276 B1 известен фильтровальный патрон, который имеет заполненный частично фильтрующим материалом стакан и установленную на стакане крышку. Крышка выполнена в виде колпака и имеет боковые щели для выпуска воздуха, а по кругу отверстия для поступления воды. Для предотвращения попадания наружу мелких частиц гранул через отверстия в крышке и возможного при этом закупоривания, предусмотрена вставка из ткани с сохраняющими форму ребрами, которая закреплена в области края крышки и выступает внутрь стакана. Для снятия поверхностного натяжения предусмотрено, что вставка из ткани контактирует с фильтрующим материалом. Жидкость, протекая в этом месте контакта, выдавливает возможную воздушную подушку под крышкой и таким образом уменьшает возможное противодействие давлению столба жидкости. Таким образом достигается, что подлежащая фильтрации жидкость сможет протекать без проблем через фильтрующий материал, а мелкие частицы фильтрующего материала будут удерживаться.
Как следует из WO 01/32560 отсутствие контакта между вставкой из ткани и фильтрующим материалом создает проблемы с потоком.
С одной стороны из-за высыхания фильтрующего материала уровень фильтрующего материала может опуститься вниз, так что желаемый контакт больше не будет обеспечиваться. С другой стороны при заполнении при известных условиях слишком много фильтрующего материала попадет в стакан, так что на выступающую вниз вставку из ткани будет оказываться слишком большое давление, которое при подаче жесткой воды еще больше усилится из-за сильного расширения фильтрующего материала, что может повлечь разрыв фильтровального патрона.
Для решения проблемы в WO 01/32560 было предложено вместо жесткой вставки из ткани предусмотреть гибкое, подобное ситу текстильное поверхностное образование, которое выступает вверх в крышку, когда вливается вода. При снижающемся уровне воды поверхностное образование тянется вниз.
Недостаток известных решений заключается в том, что дополнительно к окнам в крышке должна быть предусмотрена подобная ситу ткань, натянутая по всему отверстию крышки. Образование паруса и таким образом создание препятствия потоку не смогло быть удовлетворительно устранено с помощью обоих решений.
В связи с этим задачей изобретения является создание сосуда, у которого поступление жидкости, в частности воды, и одновременно выход воздуха происходит без проблем, причем крышка сосуда должна изготавливаться простым способом.
Эта задача решается с помощью сосуда, у которого окно для выпуска воздуха имеет, по меньшей мере, одну вмятину, проходящую внутрь от плоскости окна, которая, по меньшей мере, частично снабжена, по меньшей мере, одной решетчатой структурой.
Под плоскостью окна понимается плоскость, которая определяется отверстием в крышке. Отсюда плоскость окна лежит в плоскости стенки крышки, ограничивающей отверстие.
Предложенное согласно изобретению решение основано на возможности отказаться от дополнительного подобного ситу образования между крышкой и стаканом в том случае, если решетчатая структура окна для выпуска воздуха тянется внутрь в форме вмятины, преимущественно так далеко, что она касается фильтрующего материала. Вмятина простирается от плоскости окна внутрь. В плоскости окна окно для выпуска воздуха не имеет какой-либо структуры, так что вмятина открыта вверх.
Глубина Т вмятины преимущественно больше максимального диаметра D окна для выпуска воздуха.
Площадь решетчатой структуры окна для выпуска воздуха благодаря вмятине заметно увеличивается. В частности, в том случае, если вмятина далеко распространяется во внутреннюю полость сосуда до края крышки.
Преимущество увеличения поверхности может, в частности, использоваться в том случае, если крышка выполнена в виде свода, например, в виде колпачка.
Окно для выпуска воздуха расположено преимущественно в наивысшей точке крышки, преимущественно в центре крышки.
Предпочтительно, если вмятина соприкасается с фильтровальным материалом, так как благодаря этому предотвращается образование паруса на решетчатой структуре окна для выпуска воздуха. Вмятина может также частично погружаться в фильтрующий материал.
Преимущественно вмятина на своей внутренней поверхности имеет простирающиеся в вертикальном направлении канавки, в донной части которых расположены отверстия. Благодаря этому образуются направляющие каналы для подъема воздуха и выпуску воздуха способствуют находящиеся в донной части канавок отверстия.
Под внутренней поверхностью подразумевается та поверхность вмятины, которая обращена внутрь сосуда. Соответственно этому под наружной поверхностью вмятины подразумевается поверхность, которая относительно сосуда расположена снаружи.
Преимущественно решетчатая структура имеет на внутренней поверхности вмятины вертикальные перемычки и на наружной поверхности вмятины горизонтальные перемычки. При этой форме осуществления горизонтальные и вертикальные перемычки расположены не в единственной плоскости, а расположены со смещением друг относительно друга. Таким образом, между вертикальными перемычками образуются канавки.
Отверстия ограничиваются отстоящими друг от друга горизонтальными и отстоящими друг от друга вертикальными перемычками и имеют преимущественно прямоугольную форму. Размеры отверстий лежат преимущественно в диапазоне от 100 до 300 µм, в частности в диапазоне от 150 до 250 µм.
Преимущественно вмятина имеет донную часть и стенку по периметру, причем решетчатая структура расположена, по меньшей мере, в стенке по периметру.
Решетчатая структура может также простираться по всей стенке по периметру.
Донная часть оборудована преимущественно решетчатой структурой для донной части. Преимущественно решетчатые структуры для донной части и стенки по периметру различны. Различие заключается в том, что решетчатые структуры в донной части расположены преимущественно горизонтально в одной плоскости, в то время как решетчатая структура стенки по периметру напротив расположена преимущественно в различных плоскостях, в частности в форме лестницы.
Различие необходимо, чтобы никакие частицы фильтрующего материала не могли задерживаться на донной части и вследствие этого блокировать отверстия.
Преимущественно вмятина имеет форму усеченного конуса. Эта форма пригодна, в частности, для погружения вмятины в фильтрующий материал. Усеченный конус в зависимости от исполнения может более и менее сильно сужаться вниз. Конусная форма имеет то преимущество, что поднимающийся воздух в направляющих каналах вмятины, образованными наружными канавками, более эффективно направляется к отверстиям для выпуска воздуха.
Горизонтальные перемычки имеют преимущественно треугольное поперечное сечение, сужающееся вниз, что дополнительно способствует выпуску воздуха.
Вертикальные перемычки могут сужаться сверху вниз, благодаря чему ширина канавки может сохраняться постоянной по всей длине. Направляющие каналы с постоянным поперечным сечением имеют то преимущество, что поднимающийся воздух равномерно направляется вверх без разрыва воздушного потока.
Другими предпочтительными формами осуществления являются цилиндр, параллелепипед, усеченная пирамида или часть шара или полушарие.
При шаровидном исполнении могут отсутствовать различия между донной частью и стенкой по периметру, так что преимущественно в шаровой поверхности расположена одна решетчатая структура, предусмотренная для стенки по периметру. Согласно особой форме осуществления в лежащей в самом низу вершинной области шара может быть предусмотрена донная структура, к которой может непосредственно или опосредованно присоединяться решетчатая структура стенки по периметру.
Преимущественно вмятина состоит из стойкого в части сохранения формы материала. Вследствие этого даже при контакте с фильтрующим материалом обеспечивается процесс фильтрации. Оказалось, что расширение фильтрующего материала не представляет проблемы, так как вмятина ограничивается областью окна для выпуска воздуха и таким образом в распоряжении имеется еще достаточный объем под крышкой для расширения фильтрующего материала.
Для вмятины предпочтителен синтетический материал. Согласно другой предпочтительной форме осуществления крышка и вмятина состоят из различных материалов.
Преимущественно решетчатая структура окна для впуска воды и решетчатая структура вмятины состоят из различных материалов.
Преимущественно крышка с вмятиной изготавливается с помощью способа 2К-литья под давлением (способ двухкомпонентного литья под давление). Благодаря этому существует возможность выбора материала вмятины независимо от материала крышки и таким образом более лучшего приспособления материала решетчатой структуры к свойствам потока. Преимущество заключается в том, что отпадает последующее приваривание ткани или решетчатой структуры.
Предпочтительно изготовление решетчатой структуры/структур вмятины из гидрофобного материала и решетчатой структуры окна для впуска воды из гидрофильного материала
Показательные формы осуществления ниже более подробно поясняются с помощью чертежей. Где показывают:
фиг.1 - вертикальный разрез сосуда;
фиг.2 - вид сверху сосуда, показанного на фиг.1;
фиг.3 - внешний вид конической вмятины;
фиг.4 - разрез конической вмятины, показанной на фиг.3;
фиг.5a, b, c-7a, b, c - виды и разрезы вмятин согласно трем другим формам осуществления.
На фиг.1 изображен сосуд, который имеет стакан 2 и крышку 10. Стакан имеет донную часть 4, край 5 стакана, который может использоваться также в качестве уплотнительного края, и стенку 3 по периметру, стакан заполнен фильтрующим материалом 9. Донная часть 4 имеет вмятину 6 с расположенным внутри фиксирующим элементом 7, с которым сосуд 1 может фиксироваться в воронке для воды (не показана). Далее донная часть 4 имеет окно 8 для выпуска воды, снабженное решетчатой структурой, препятствующей тому, чтобы фильтрующий материал 9 мог попадать вниз в емкость для поступающей фильтрованной воды.
Крышка 10 выполнена в виде направленного вверх свода и образована в виде колпачка и имеет в представленном изображении примерно трапециевидную форму поперечного сечения с оконными стенками 11a, 11b и верхней частью 13 крышки. В оконных стенках 11a, 11b расположены окна 16a, 16b для впуска воды, через которые подлежащая фильтрации вода поступает внутрь сосуда 1. По центру верхней части 13 крышки и таким образом в самой высокой точке крышки 10 расположено окно 20 для выпуска воздуха.
Окно 20 для выпуска воздуха имеет вмятину 24 в форме усеченного конуса, которая простирается от плоскости окна во внутреннюю полость. Вмятина 24 имеет стенку 26 в форме усеченного конуса и горизонтальную круглую донную часть 28. Вмятина 24 простирается до края крышки 15 и нижней областью погружается в фильтрующий материал.
Вмятина 24 имеет решетчатую структуру 30, которая поясняется более подробно в связи с фиг.3 и 4. При поступлении воды через окна 16a, 16b для впуска воды воздух вытесняется во внутреннюю полость сосуда 1 и уходит из сосуда через окно 20 для выпуска воздуха, т.е. через решетчатую структуру 30 вмятины 24. При этом воздух должен выходить наружу против находящегося внутри вмятины 24 столба воды.
На фиг.2 изображен вид сверху крышки 10. Чтобы показать решетчатые структуры более ясно, окруженные области изображены с дополнительным увеличением. В обеих оконных стенках 11a, 11b изображены почти полногранно окна 16a, 16b для впуска воды с соответствующими решетчатыми структурами 17. Преимущественно решетчатые структуры 17 состоят из гидрофильного материала, в частности, из синтетического материала.
Боковые стенки 12a, 12b крышки 10 имеют в центре соответственно желоб 14a, 14b для захвата крышки и таким образом сосуда 1.
По центру верхней части 13 крышки расположено окно 20 для выпуска воздуха, которое имеет вмятину 24. В плоскости верхней части 13 крышки и таким образом в плоскости 21 окна (см. фиг.1) не имеется решетчатой структуры, так что внутренняя полость вмятины 24 свободна для доступа.
Крышка 10 состоит из синтетического материала. Вмятина 24 состоит преимущественно из гидрофобного материала, что способствует выпуску воздуха против столба воды. Крышка 10 с вмятиной 24 преимущественно изготовлена двухкомпонентным способом литья под давлением.
На фиг.3 в увеличенном изображении представлен вид сбоку изображенной на фиг.1 и расположенной в окне 20 для выпуска воздуха вмятины 24. Коническая форма вмятины образуется решетчатой структурой 30, которая образуется вертикальными перемычками 32 и горизонтальными перемычками 34. Вертикальные перемычки 32 расположены на внутренней поверхности вмятины 24, так что между вертикальными перемычками соответственно образуется канавка, направляющая воздух или канал 38, направляющий воздух, так что воздух, который выдавливается снизу вверх (см. стрелку), вверху и благодаря наклону конуса подводится к отверстиям 40 в донной части канавки 38. Донная часть 38 канавки (см. увеличенный фрагмент) образуется обегающими внутри горизонтальными перемычками 34. Размеры отверстий лежат в диапазоне от 100 до 300 µм.
Донная часть 28 имеет решетчатую структуру 29, которая преимущественно горизонтально расположена в плоскости, причем размеры отверстий точно также лежат в диапазоне от 100 до 300 µм, в частности, в диапазоне от 150 до 250 µм.
На фиг.4 изображен вертикальный разрез показанной на фигуре 3 имеющей форму конуса вмятины. Можно видеть, что горизонтальные перемычки 34 в поперечном сечении имеют треугольный контур (см. увеличенный фрагмент). Это способствует выпуску воздуха, который обозначен стрелками.
На фиг.5a, b, c-7a, b, c представлены другие формы осуществления, причем фигуры а показывают вид сбоку, b вертикальный разрез и с вид донной части. На фиг.5 изображена имеющая форму параллелепипеда вмятина 24 с квадратной формой донной части 28, на фиг.6 изображена цилиндрическая вмятина 24 с имеющей форму полушария донной частью 28 и на фиг.7 изображена имеющая форму усеченной пирамиды вмятина 24 с квадратной формой донной части 28.
Перечень позиций
1
Сосуд
2
Стакан
3
Стенка по периметру
4
Донная часть
5
Край стакана
6
Вмятина
7
Фиксирующий элемент
8
Окно для выпуска воды
9
Фильтрующий материал
10
Крышка
11a, b
Стенка окна
12a, b
Боковая стенка
13
Верхняя часть крышки
14a, b
Желобок для захвата
15
Край крышки
16a, b
Окно для впуска воды
17
Решетчатая структура
20
Окно для выпуска воздуха
21
Плоскость окна
22
Край окна
24
Вмятина
26
Стенка по периметру
28
Донная часть
29
Решетчатая структура донной части
30
Решетчатая структура
32
Вертикальная перемычка
34
Горизонтальная перемычка
36
Канавка
38
Донная часть канавки
40
Отверстие