УСТРОЙСТВО ДЛЯ ОЧИСТКИ ВОДЫ
WATER TREATMENT APPARATUS

Область техники, к которой относится изобретение
Настоящее изобретение относится к устройству для очистки воды.
Устройства для очистки воды становятся все более важными для получения безопасной питьевой воды. Вода может содержать множество различных видов загрязнителей, включающих в себя, например, частицы, опасные химические вещества и несколько типов микроорганизмов, таких как бактерии, паразиты, цисты и вирусы. Любые опасные загрязнители должны быть удалены из воды, прежде чем она станет пригодной для безопасного потребления человеком. Последствия, связанные с воздействием загрязненной воды, могут быть очень серьезными и даже опасными для жизни, в частности в малоразвитых странах, где безопасная питьевая вода не всегда доступна.
Уровень техники
Множество различных типов систем для очистки воды были разработаны на основе одной или больше технологий очистки для того, чтобы сделать воду, пригодной для употребления человеком. Хорошо известные технологии очистки воды включают в себя дистилляцию, кипячение, химическую дезинфекцию, обратный осмос и фильтрацию воды.
Устройство для очистки воды, в котором используется фильтрация воды, обычно содержит модуль фильтра, и этот модуль содержит активный элемент, который фильтрует воду. Элемент фильтра необходимо регулярно заменять, поскольку он постепенно забивается частицами. При замене элемента фильтра обычно открывают крышку или колпачок модуля фильтра для того, чтобы получить возможность удалить и заменить элемент фильтра.
Проблема с устройствами для очистки воды, описанными в предыдущем абзаце, состоит в том, что обычно относительно трудно заменять элемент фильтра. В корпусе обычно расположено множество компонентов, которые занимают много места. В соответствии с этим в корпусе недостаточно свободного пространства, что затрудняет съем крышки с модуля фильтра. Иногда трудно даже заменить элемент фильтра, когда достаточно места внутри корпуса. Это происходит, когда устройство для очистки воды установлено в помещении, в котором тесно, например, из-за множества расположенных по соседству устройств. В этом случае недостаточно места для маневрирования вокруг самого устройства для очистки воды. Устройства для очистки воды обычно устанавливают на кухне, где присутствует большое количество других кухонных принадлежностей в кухонных выдвижных ящиках, и т.д.
В US 2003/0168394 А1 раскрыт узел головки фильтра, который выполнен с возможностью соединения с водопроводной линией и который содержит, по меньшей мере, две головки фильтра для обработки воды, в котором, по меньшей мере, в одной из головок фильтра размещен сменный стакан фильтра. Узел дополнительно включает в себя, по меньшей мере, один корпус головки, имеющий входной порт, выходной порт, центральную камеру, сообщающуюся по текучей среде с портами, и отверстие соединения со стаканом, сообщающееся по текучей среде с камерой. Каждый из портов соединен с возможностью шарнирного поворота с одним из трубчатых соединителей и фитингом концевой заглушки, таким образом, что корпус головки можно поворачивать относительно соответствующего соединителя и/или фитинга. Преимущество такой работы корпуса головки состоит в том, что доступ к этому стакану и/или отверстию соединения со стаканом облегчается независимо от места расположения узла на стене.
В US 2006/0000754 А1 раскрыто устройство для очистителя воды, перекрывающее воду, содержащее соединитель, установленный на корпусе очистителя воды, и фильтр, съемно закрепленный на соединителе. Фильтр представляет собой существенный элемент устройства, который включает в себя фильтрующий элемент, который может очищать необработанную воду. Соединитель установлен на корпусе очистителя воды таким образом, что его можно наклонять вокруг оси шарнирного поворота, между положением использования фильтра и положением замены фильтра, относительно корпуса очистителя воды. Это помогает обеспечить простую замену фильтра.
В US 4.693.820 раскрыто модульное устройство обработки воды, содержащее узел фильтра с полым цилиндрическим корпусом, продолжающимся перпендикулярно вверх от цилиндрической секции основания. Секция основания имеет коаксиальное входное отверстие и выходные трубки, расположенные перпендикулярно наружу от противоположных цилиндрических стенок секции основания. В пределах секции основания полое цилиндрическое утолщение, соединенное с выходной трубкой, продолжается вверх. Цилиндрические элементы фильтра, содержащиеся внутри корпуса узла фильтра, удерживаются в этом положении и прижимаются с обеспечением уплотнительного контакта к утолщению выходного отверстия с помощью пружины крышки, прижатой вниз на верхней поверхности элемента фильтра крышкой, навинченной на верхний открытый конец корпуса фильтра.
Сущность изобретения
Цель настоящего изобретения состоит в том, чтобы предоставить устройство для очистки воды, в котором устранены или, по меньшей мере, уменьшены описанные выше недостатки.
С этой целью в настоящем изобретении предложено устройство для очистки воды по п.1 формулы изобретения. Когда элемент фильтра требуется заменить, вначале переводят модуль фильтра из нормального положения в положение технического обслуживания. При этом крышка перемещается в положение, в котором она находится, по существу, за пределами корпуса. Это обеспечивает больше пространства для съема крышки и доступа к элементу фильтра, находящемуся внутри модуля фильтра. После замены элемента фильтра крышку снова устанавливают, и модуль фильтра перемещают обратно в его нормальное рабочее положение, таким образом, что устройство снова готово к использованию. Все эти этапы могут быть выполнены вручную, и они не требуют каких-либо инструментов.
В одном варианте воплощения устройства модуль фильтра установлен в корпусе с возможностью шарнирного поворота. Движение шарнирного поворота может быть выполнено относительно легко и достаточно эффективно для съема крышки с корпуса. В простом и практическом варианте воплощения корпус содержит кронштейн, и на модуле фильтра предусмотрены выступы, продолжающиеся от него, эти выступы соединены с кронштейном для поворота модуля фильтра.
В одном варианте воплощения устройства модуль фильтра имеет первый конец и противоположный второй конец, и на первом конце которого предусмотрены выступы, и на втором конце предусмотрена крышка. Это имеет преимущество, состоящее в том, что требуется относительно малое пространство для маневрирования в корпусе для обеспечения возможности наклона модуля фильтра.
В одном варианте воплощения устройства модуль фильтра соединен с трубопроводом с помощью гибких шлангов и содержит автоматический отсечной клапан, который отключает источник воды от модуля фильтра, когда снимают элемент фильтра. Это обеспечивает преимущество, состоящее в том, что соединение для воды модуля фильтра можно перемещать вместе с этим модулем, без необходимости вначале отсоединять модуль фильтра от трубопровода при замене элемента фильтра.
В одном варианте воплощения устройства корпус содержит, по меньшей мере, одну панель для доступа к внутренней части корпуса. Это имеет преимущество, состоящее в том, что детали, расположенные внутри корпуса, обычно защищены от внешней среды. Когда эти части требуют технического обслуживания, например при замене элемента фильтра, доступ к ним осуществляется путем открывания соответствующей панели. В противном случае корпус содержал бы отверстия, которые обеспечивали бы требуемый доступ к деталям, расположенным внутри корпуса, постоянно подвергая их воздействию внешней среды.
В одном варианте воплощения устройства средство очистки воды содержит ультрафиолетовую камеру, предназначенную для облучения воды ультрафиолетовым излучением, ультрафиолетовая камера расположена перед модулем фильтра. Ультрафиолетовая дезинфекция представляет собой хорошо известное средство приготовления безопасной питьевой воды. Экспонирование неочищенной воды ультрафиолетовым облучением устраняет все живые организмы в упомянутой воде, благодаря воздействию на их ДНК ультрафиолетовым излучением. Комбинация элемента фильтра и расположенного перед ним ультрафиолетового источника показала высокую эффективность при фильтрации и очистке воды.
Кроме того, изобретение относится к модулю фильтра, предназначенному для использования в устройстве для очистки воды в соответствии с любым из упомянутых выше вариантов воплощения, причем в модуле фильтра размещен элемент фильтра, и он имеет крышку для замены элемента фильтра.
Краткое описание чертежей
Эти и другие аспекты изобретения будут понятны из следующего описания и дополнительно поясняются в вариантах воплощения, описанных в качестве примера, со ссылкой на прилагаемые чертежи, на которых
на фиг.1 показана схема устройства для очистки воды,
на фиг.2 представлено устройство для очистки воды в виде спереди,
на фиг.3 показаны основные компоненты для установки и опоры модуля фильтра,
на фиг.4 показан модуль фильтра в виде с покомпонентным представлением деталей.
На чертежах, элементы, которые соответствуют уже описанным элементам, имеют те же номера ссылочных позиций.
Подробное описание изобретения
Устройство для очистки воды, показанное на фиг.1, обычно соединено с водопроводным краном, по которому загрязненная вода 1 поступает в устройство (т.е. пресная вода, которая не является питьевой). Загрязненную воду 1 подают через входное отверстие 2. Здесь предполагается, что устройство в соответствии с изобретением используется в странах, где воду из водопроводной системы нельзя непосредственно употреблять для питья, по меньшей мере, без ее очистки.
Как схематично показано на фиг.1, упомянутое входное отверстие для загрязненной воды 2 сообщается по текучей среде с первым фильтром F1, например фильтром осаждения, и вторым фильтром F2, например фильтром F2 на основе активированного угля, предназначенным для удаления из воды хлора, органических химических веществ и свинца. Оба фильтра интегрированы в специальном модуле 4 фильтра. Эти фильтры предусмотрены "перед", то есть "до" по направлению потока воды, ультрафиолетовой камеры 3, в которой установлена ультрафиолетовая лампа для устранения микроорганизмов из воды путем экспонирования ультрафиолетовым светом.
Таким образом, фильтры позволяют удалять любые загрязнения, которые могут ослабить эффективную дезинфекцию ультрафиолетовым облучением. Как показано на фиг.1, клапан 5, например электромагнитный клапан, управляет подачей загрязненной воды 11 в фильтры F1 и F2.
Вода 15, которая поступает из ультрафиолетовой камеры 3, представляет собой очищенную воду, в том смысле, что она безопасна для человека, который пьет эту воду, и ее можно подавать для использования. Следует понимать, что устройство может содержать дополнительные фильтры, например, для удаления специфичных загрязнителей, которые являются уникальными для специфичных регионов мира, в зависимости от того, где используется это устройство.
Автономно функционирующее устройство в соответствии с изобретением, как показано на фиг.1, содержит переключатель 6 давления, расположенный перед клапаном 5, предназначенный для определения доступности загрязненной воды 1. Переключатель 6 давления электрически соединен со средством 7 управления, которое в ответ на сигнал 12 переключателя 6 давления включает ультрафиолетовую лампу в ультрафиолетовой камере 3. Упомянутое средство 7 управления может, например, включать в себя печатную схему, на которой установлены несколько электронных компонентов и цепей. Элемент задержки может, например, обеспечивать нагрев ультрафиолетовой лампы до полной мощности в ультрафиолетовой камере, обеспечивая облучение воды достаточной дозой ультрафиолетового света.
Устройство в соответствии с изобретением, предпочтительно, также содержит счетчик 10 потока, предназначенный для отслеживания количества воды, которая была очищена фильтрами. Счетчик потока может представлять собой электромеханический счетчик с вращающимися лопастями. Такой счетчик потока выполняет множество оборотов в зависимости от объема расхода воды и, следовательно, генерирует электрические импульсы, которые откалиброваны относительно потока, протекающего через устройство. Счетчик 10 потока электрически соединен 13, 14 через средство 7 управления с клапаном 5 для прерывания подачи загрязненной воды после очистки заданного количества воды, закрывая клапан 5. Накопленные данные потока сохраняют в искусственной памяти устройства и используют для определения, было ли очищено выбранное заданное количество воды. Упомянутое заданное количество воды может, например, соответствовать объему резервуара для хранения, который предназначен для использования как аварийный источник очищенной воды.
После очистки упомянутого заданного количества воды устройство может, например, вырабатывать сигнал (звуковой и/или видимый сигнал, такой как текстовое сообщение на дисплее), обозначающий, что упомянутое заданное количество воды было очищено.
При использовании такого устройства можно применять различные типы резервуаров для хранения, имеющие разные объемы, и пользователь может легко регулировать количество воды, которое требуется очистить.
Данные, предоставляемые счетчиком потока, кроме того, можно использовать для проверки статуса окончания срока действия средства фильтрации, то есть для проверки, пригодно ли все еще средство фильтрации для использования, или его следует заменить. В качестве альтернативы или в дополнение определение статуса срока годности средства фильтрации может быть основано во времени. То есть устройство также может прекращать подачу воды в устройство и/или вырабатывать сигнал для пользователя, если прошел заданный промежуток времени после установки фильтра в устройстве.
Как упомянуто выше, устройство соединено с сетью электроснабжения для подачи электричества. Как показано на фиг.1, устройство также содержит интегрированную аккумуляторную батарею 8, которая может использоваться как резервная система, обеспечивающая питание в случае прерывания подачи питания 9 от системы электропитания. Когда питание от сети электроснабжения прерывается, батарея 8 обеспечивает питанием устройство до тех пор, пока электричество системы электропитания не станет доступным снова. Когда энергия питания от системы электропитания доступна, происходит повторный заряд батареи 8 таким образом, что батарея готова для использования в следующий период возможного прерывания подачи электропитания. Устройство дополнительно может содержать обычные компоненты, такие как трансформаторы для преобразования, например, напряжения питания батареи 12 вольт в переменное напряжение 120-260 В, если это необходимо.
Предусмотрен датчик 16 света, имеющий измерительную поверхность, обращенную к ультрафиолетовой лампе. Датчик измеряет интенсивность излучения ультрафиолетовой лампы и обеспечивает соответствующий выходной сигнал для средства управления. Когда такая интенсивность падает ниже определенного уровня или лампа не работает вообще, средство 7 управления закрывает клапан 5 для прерывания подачи загрязненной воды. Предпочтительно на дисплее также отображается сигнал предупреждения.
На фиг.2 показано устройство 20 для очистки воды, имеющее корпус 22 и панель 24, которая обеспечивает доступ к внутренней части корпуса. Модуль 4 фильтра представлен в положении его технического обслуживания. В модуле 4 фильтра размещен элемент 26 фильтра, доступ к которому может осуществляться с помощью крышки 28, которая, предпочтительно, представляет собой винтовую крышку. Элемент 26 фильтра содержит средство поглощения, такое как фильтр с активированным углем, и фильтр осаждения. Средство поглощения может содержать специальные элементы фильтра, которые выполнены с возможностью фильтрации специфичных субстанций, которые часто появляются в системе водоснабжения в определенной области. Элементы фильтра требуют регулярной замены из-за их засорения. Устройство измеряет общее количество профильтрованной воды с помощью счетчика 10 потока. Когда определенное количество воды будет отфильтровано, на дисплее (не показан) обозначают, что элемент 26 фильтра требует замены. В качестве альтернативы, или в дополнение, может быть предусмотрен таймер, который вырабатывает сигнал предупреждения и/или закрывает клапан 5 соленоида через определенный период времени.
Для замены элемента фильтра вначале открывают панель 24 в направлении, обозначенном стрелкой A. Затем модуль 4 фильтра наклоняют относительно корпуса в направлении, обозначенном стрелкой B. При выполнении такого движения модуль фильтра движется из его нормального положения в положение технического обслуживания, в то время как крышка 28 движется в положение, в котором она размещается, по существу снаружи корпуса. Это означает, что модуль фильтра наклонен до такой степени, что пользователь может легко снять или отвинтить крышку. На следующем этапе крышку снимают путем поворота ее в направлении, обозначенном стрелкой C. На конечном этапе элемент фильтра вынимают и заменяют его новым элементом (движение, обозначенное стрелкой D). Для того чтобы сделать устройство готовым к использованию, предыдущие этапы повторяют в обратном порядке. Предусмотрена ручка 27, которая способствует работе с элементом фильтра.
Очевидно, что гораздо проще заменять элемент фильтра, когда фильтр находится в положении технического обслуживания, по сравнению со случаем, когда модуль фильтра установлен в его нормальном вертикальном положении.
Выходное отверстие 21 для воды, предназначенное для подачи очищенной воды, предусмотрено в нижней части на передней стороне устройства. Входное отверстие для воды (не показано) предусмотрено на нижней части устройства, причем это входное отверстие для воды должно быть соединено с источником воды, таким как кран для воды, из которого подают (загрязненную) воду. Предпочтительно входное отверстие для воды содержит предварительный фильтр грубой очистки, такой как сетка предварительного фильтра, предназначенный для фильтрации более крупных частиц из поступающей воды.
Из входного отверстия для воды вода протекает в модуль 4 фильтра в правой части корпуса (если рассматривать спереди). После протекания через модуль 4 фильтра вода протекает в ультрафиолетовую камеру 3, которая размещена в левой части корпуса. После протекания через ультрафиолетовую камеру очищенная вода поступает в выходное отверстие 21.
На фиг.3 показан вид с покомпонентным представлением деталей, обозначающий основные компоненты для установки и поддержки модуля 4 фильтра относительно корпуса. Модуль 4 фильтра содержит два выступа 30 круглой формы, которые продолжаются с противоположных сторон от модуля фильтра. На фиг.3 можно видеть только один выступ. Кронштейн 32 расположен внутри корпуса (не показан). Выступы 30 продолжаются в отверстия кронштейна. С помощью крышки 34 кронштейна выступы полностью закрывают. Таким образом, модуль 4 фильтра можно поворачивать относительно кронштейна, а также относительно корпуса. Зажим 36, имеющий два упругих рычага 38, расположен внутри корпуса. Он выполнен с возможностью фиксации модуля 4 фильтра в его верхней части. Зажим 36 обеспечивает удержание модуля 4 фильтра в его нормальном положении, в то время как его можно легко перемещать между нормальным положением и положением технического обслуживания, благодаря упругому действию рычагов 38.
Соединение 42 с входным отверстием и соединение 41 с выходным отверстием предусмотрены в нижней части модуля фильтра. Эти соединения соединены с трубопроводом устройства для очистки воды с помощью гибких трубок (не показаны).
На фиг.3 ясно показано, что выступы предусмотрены на первом конце 46 модуля фильтра, в то время как крышка 28 предусмотрена на противоположном втором конце 48 модуля фильтра. В результате этого требуется относительно мало места в корпусе для наклона модуля фильтра. При определенном угле наклона нижняя часть цилиндрической боковой стенки модуля фильтра примыкает к кронштейну и, таким образом, предотвращает дальнейший наклон.
На задней стенке корпуса предпочтительно предусмотрены установочные держатели или установочные отверстия для простой установки устройства на стене.
На фиг.4 показан вид с покомпонентным представлением деталей модуля 4 фильтра. Вместе с частями на этом чертеже представлен контейнер 58, в который помещают элемент 26 фильтра, и автоматический отсечной клапан 50, содержащий стержень 52, пружину 54 и кольцевой уплотнитель 56 клапана. Эти компоненты взаимодействуют с входным соединением для прекращения подачи воды, как только элемент фильтра 26 будет изъят из контейнера 58. Вместе с гибкими трубками, как описано выше, это обеспечивает возможность замены элемента фильтра без необходимости отсоединения входного и выходного отверстий элемента фильтра.
Отвинчиваемая крышка содержит ручку 29, которая установлена с возможностью скольжения на верхней поверхности крышки. Благодаря скольжению ручки 29 по внешней стороне крышки, упрощается отвинчивание крышки, благодаря увеличению прикладываемой силы вращения.
Уплотнительные кольца 64 и 66 предусмотрены для уплотнения крышки 28, в то время как уплотнительное кольцо 62 уплотняет выходное отверстие элемента фильтра. Вода протекает из внешней нижней части элемента фильтра одновременно в радиальном (внутрь) и осевом (вверх) направлениях. Когда вода достигает определенной высоты внутри элемента 26 фильтра, она, в конечном итоге, вытекает через трубку 60 в направлении выходного отверстия 40 для воды. Трубка 60 также выполняет функцию канала вентиляции для удаления избыточного воздуха из модуля фильтра.
Настоящее изобретение относится к бытовому устройству 20 для очистки воды в домашнем хозяйстве, содержащему корпус 22 и средство очистки воды, содержащее модуль 4 фильтра, установленный внутри корпуса, в этом модуле фильтра размещен элемент 26 фильтра, и на нем закреплена крышка 28, предназначенная для замены элемента фильтра, в котором модуль фильтра установлен с возможностью перемещения относительно корпуса для перемещения модуля фильтра между нормальным положением и положением технического обслуживания, в котором, по меньшей мере, крышка, по существу, располагается снаружи корпуса. Такое устройство 20 для очистки воды обеспечивает простую и быструю замену элемента 26 фильтра, расположенного внутри модуля 4 фильтра.
Следует отметить, что в данном документе слово "содержащий" не исключает присутствие других элементов или этапов, помимо тех, которые представлены, и артикль "a" или "an" перед элементом не исключает наличия множества таких элементов, что любой из номеров ссылочных позиций не ограничивает объем формулы изобретения, что изобретение может быть выполнено с использованием как аппаратных, так и программных средств, и что несколько "средств" или "модулей" могут быть представлены одним и тем же элементом аппаратных или программных средств, и процессор может выполнять функцию одного или больше модулей, возможно во взаимодействии с аппаратными элементами. Кроме того, изобретение не ограничивается вариантами воплощения и относится к каждому новому свойству или комбинации свойств, описанных выше.