СИСТЕМА САНИТАРНОЙ ОБРАБОТКИ ВОДЫ, ИМЕЮЩАЯ ЭЛЕМЕНТЫ ДЛЯ БЕЗОПАСНОСТИ И СМЕННЫЙ ФИЛЬТР
SYSTEM OF WATER SANITARY TREATMENT WITH SAFETY ELEMENTS AND CHANGEABLE FILTER

В этой заявке заявлен приоритет по заявке на патент США No. 60/662787, поданной 18 марта 2005 г., которая включена в настоящий документ посредством ссылки.
Настоящее изобретение относится, в общем, к устройствам для санитарной обработки воды. Более конкретно, настоящее изобретение относится к системе для санитарной обработки воды с блоком основания.
Повышенный интерес общественности к вопросам качества воды привел к бурному развитию рынка устройств для фильтрации воды, особенно для использования в быту. Популярным бытовым устройством для фильтрации воды является наливаемый кувшин, действующий по типу просачивания. Обычно нефильтрованная вода добавляется в емкость вверху устройства. Под действием силы тяжести вода просачивается через фильтрующую среду (обычно состоящую из гранулированного активированного угля), расположенную между емкостью и накопителем. Фильтрованную воду затем берут из накопителя для питья. Для населения системы фильтрации вода по типу кувшина с просачиванием под действием силы тяжести являются экономически эффективными. Многие такие системы фильтрации воды предоставлены торговой маркой Brita.
Одним из ограничений такого типа устройств является невозможность отфильтровывать и уничтожать микроорганизмы и микробы. Предлагаются другие устройства, которые обеспечивают дополнительную очистку или санитарную обработку. Такие системы обычно содержат емкость для воды некоторого типа, используемую с блоком основания с технологией дополнительной очистки. Таким образом, вода, отфильтрованная обычным образом в фильтрующей среде в емкости, дополнительно очищена посредством технологии дополнительной очистки.
Во многих системах санитарной обработки воды для очистки воды используется озонирование. Некоторые промышленные системы обработки воды содержат воздушную сушилку, содержащую осушитель, предусмотренный в многократно используемом контейнере для повышения эффективности процесса озонирования. Осушитель высушивает воздух для удаления влаги, обычно с целью предотвращения повреждения элементов системы. Однако также известно, что сухой воздух лучше вступает в реакцию в генераторе озона, обеспечивая большую концентрацию озона на выходе. Часто осушитель разделен на две области хранения, так что одна часть осушителя регенерируется, в то время как другая часть осушителя используется для осушения воздуха. Регенерация нужна в промышленных системах, поскольку используется большое количество осушителя, и ее можно достичь нагревом, охлаждением или другими способами.
Однако может быть практически нецелесообразно пытаться использовать способ регенерации промышленных систем при обработке воды на малых предприятиях. Термин "малое предприятие", используемый в настоящем документе, используют при применении при низких объемах или малом числе пользователей по сравнению с промышленным или коммунальным производством. Малое предприятие включает небольшой офис, подразделение или филиал большого учреждения, домашнее хозяйство или любые другие условия, которые можно рассматривать как потребительский рынок.
Контрольное исследование показало, что процедура регенерации материала осушителя для систем обработки воды малых предприятий, в общем, слишком сложна для пользователя или потребителя малого предприятия. Обычно требуется нагрев осушителя в печи при очень жестких ограничениях, и обнаружено, что нагрев в микроволновой печи не дает нужных результатов. Кроме того, попытка использовать процесс регенерации может привести к неправильному использованию продукта пользователем малого предприятия и нанесет, по всей вероятности, вред здоровью либо посредством самого процесса регенерации, либо из-за использования предположительно регенерированного осушителя. Для некоторых систем для получения озона специально указано не использовать воздушные сушилки в домашнем хозяйстве или на малых предприятиях из-за осложнений, связанных с процессом регенерации.
Известные воздушные сушилки для промышленных систем, которые, главным образом, предназначены для сушки сжатым воздухом, содержат клапаны для избирательного ограничения потока воздуха в полость камеры осушителя. Эти клапаны, часто выполненные как клапаны управления, используются для выполнения этапов продувки, разрежения и регенерации. Клапаны управления также используются для предотвращения длительного воздействия на осушитель атмосферного воздуха. Если осушитель подвергается воздействию атмосферного воздуха слишком долго, осушитель расходуется слишком быстро и теряет свою эффективность в качестве осушителя.
Поэтому возникают вопросы промышленного применения воздушных сушилок в системах обработки воды, которые нужно решать до того, как принцип действия таких систем можно использовать в изделии, предназначенном для использования на малом предприятии.
Поэтому нужно обеспечить систему санитарной обработки воды, которая преодолевает, по меньшей мере, один недостаток известных систем санитарной обработки воды.
Целью настоящего изобретения является устранение или уменьшение, по меньшей мере, одного недостатка предыдущих систем санитарной обработки воды.
В соответствии с первым вариантом осуществления настоящее изобретение обеспечивает съемный одноразовый патрон воздушной сушилки для системы озонирования воды малого предприятия, содержащий: участок впуска воздуха, на котором образовано отверстие для впуска воздуха для приема атмосферного воздуха; участок контейнера, соединенный с участком впуска воздуха, содержащий осушающий материал для удаления влаги из атмосферного воздуха; и участок выпуска сухого воздуха, соединенный с участком контейнера, причем на участке выпуска сухого воздуха образовано отверстие для выпуска, содержащий устройство взаимодействия блока основания для согласования с воздушным каналом блока основания системы озонирования воды малого предприятия для подачи сухого воздуха на генератор озона.
2
2
2
2
2
2
Прорезь для впуска воздуха и/или отверстие для выпуска воздуха может иметь размер, обеспечивающий достаточный поток воздуха при эксплуатации и недостаточный поток воздуха при простое системы. На участке контейнера может быть образовано окно просмотра осушителя для просмотра цвета осушителя, чтобы определить, когда нужно заменить патрон. На участке впуска воздуха может быть образовано множество прорезей для впуска воздуха. В одном варианте осуществления в патроне образованы две прорези для впуска воздуха, расположенные друг напротив друга вдоль периметра участка впуска воздуха. Площадь поперечного сечения отверстия для впуска воздуха может составлять в диапазоне от около 5 мм до около 30 мм предпочтительно от около 5 мм до около 15 мм и наиболее предпочтительно около 10 мм. В случае множества прорезей для впуска воздуха совокупная площадь поперечного сечения отверстий множества прорезей для впуска воздуха предпочтительно составляет около 10 мм.
2
Осушающий материал предпочтительно является неканцерогенным, таким как SiO. Патрон может содержать около 30 г осушающего материала. Патрон может не иметь клапанов.
В другом варианте осуществления настоящего изобретения предлагается съемный одноразовый комбинированный водной фильтр и патрон воздушной сушилки для системы озонирования воды малого предприятия с каналом потока воды и каналом потока воздуха. Патрон содержит камеру водного фильтра, содержащую водный фильтр для извлечения частиц материала из канала потока воды для предотвращения повреждения системы. Водный фильтр может содержать проницаемую мембрану. Патрон также содержит камеру воздушной сушилки, обеспеченную в канале потока воздуха.
Камера воздушной сушилки содержит: участок впуска воздуха с образованным отверстием для впуска воздуха для приема атмосферного воздуха; участок контейнера, соединенный с участком впуска воздуха, содержащий осушающий материал для удаления влаги из атмосферного воздуха; и участок выпуска сухого воздуха, соединенный с участком контейнера, участок выпуска сухого воздуха с образованным в нем выпускным отверстием и содержащий устройство взаимодействия блока основания для согласования с каналом потока воздуха блока основания системы озонирования воды малого предприятия для обеспечения сухого воздуха для генератора озона. Камера воздушной сушилки имеет признаки, аналогичные признакам, описанным выше в связи со съемным одноразовым патроном воздушной сушилки.
Другие цели и отличительные признаки настоящего изобретения будут очевидны для специалистов в этой области техники при просмотре следующего описания конкретных вариантов осуществления настоящего изобретения в сочетании с сопроводительными чертежами.
КРАТКОЕ ОПИСАНИЕ ЧЕРТЕЖЕЙ
Варианты осуществления настоящего изобретения описаны далее посредством примера со ссылкой на приложенные чертежи, на которых показано:
На фиг.1 - схема механической части системы санитарной обработки питьевой воды по одному варианту осуществления настоящего изобретения;
На фиг.2 - вид сзади в перспективе съемного патрона воздушной сушилки, установленной в блоке основания по одному варианту осуществления настоящего изобретения;
На фиг.3 - вид сзади в перспективе съемного патрона воздушной сушилки, вынутой из блока основания по одному варианту осуществления настоящего изобретения, показывающий отверстие взаимодействия блока основания и уплотнение;
На фиг.4 - вид в перспективе, частично в разрезе, съемного патрона воздушной сушилки, установленного в блоке основания по одному варианту осуществления настоящего изобретения;
На фиг.5 - вид спереди съемного патрона воздушной сушилки по одному варианту осуществления настоящего изобретения;
На фиг.6 - вид спереди блока основания системы санитарной обработки питьевой воды по одному варианту осуществления настоящего изобретения со сменным патроном фильтра;
На фиг.7 - вид сзади блока основания системы санитарной обработки питьевой воды по одному варианту осуществления настоящего изобретения со сменным патроном фильтра;
На фиг.8 - система по фиг.7 с вынутым патроном;
На фиг.9 - блок основания по одному варианту осуществления настоящего изобретения, показывающий отверстия для приема сменного патрона фильтра;
На фиг.10 - вид в перспективе сменного патрона фильтра по одному варианту осуществления настоящего изобретения;
На фиг.11 - сменный патрон фильтра по фиг.10, показывающий дополнительные признаки участка воздушного фильтра;
На фиг.12 - вид сверху сменного патрона фильтра по фиг.10, показывающий внутренние камеры;
На фиг.13 - вид сбоку в сечении блока основания со сменным патроном фильтра на месте по одному варианту осуществления настоящего изобретения;
На фиг.14 - схема механической и электрической части системы санитарной обработки питьевой воды по одному варианту осуществления настоящего изобретения;
На фиг.15А - вид спереди распылителя озона для системы санитарной обработки питьевой воды по одному варианту осуществления настоящего изобретения; и
На фиг.15В - вид в сечении вдоль линии А-А по фиг.15А.
В общем, в настоящем изобретении предлагается съемный одноразовый патрон воздушной сушилки для системы озонирования воды малого предприятия. Патрон содержит отверстие для впуска воздуха для приема атмосферного воздуха, осушающий материал для удаления влаги и отверстие для выпуска сухого воздуха для согласования с системой озонирования для обеспечения сухого воздуха для генератора озона. Это способствует лучшему озонированию воды в системе, поскольку сухой воздух лучше вступает в реакцию в генераторе озона, достигая более высоких концентраций газообразного озона, приводя, таким образом, к большей "частоте уничтожения", когда озонированная вода применяется для бактерий. Воздушная сушилка может быть предусмотрена в виде камеры комбинированной воздушной сушилки и патрона водного фильтра, другая камера является камерой водного фильтра с водным фильтром для извлечения крупных частиц материала из потока воды для предотвращения повреждения системы. Приведено также описание некоторых признаков блока основания системы озонирования воды малого предприятия для согласования со съемным патроном.
На фиг.1 приведена схема механической части системы санитарной обработки питьевой воды по одному варианту осуществления настоящего изобретения, показывающая и водный, и воздушный каналы. При описании этой фигуры термины "после" и "перед" используются по отношению к потоку воды или потоку воздуха внутри системы. Направление потока воды показано у двигателя 106 насоса, в то время как направление потока воздуха показано у воздушной сушилки 110.
Резервуар 102 предусмотрен для содержания прошедшей или проходящей санитарную обработку/очистку воды. Резервуар 102 обычно представляет собой съемный кувшин для питьевой воды, хотя другие съемные резервуары могут быть предусмотрены для содержания воды, причем необязательно питьевой воды. Примеры таких резервуаров описаны в патентной заявке No. WO 2004/113232 автора, опубликованной 29 декабря 2004 г., которая включена в настоящий документ посредством ссылки. Перепускное отверстие для жидкости или клапан 104 предусмотрен у устройства взаимодействия резервуара 102 с блоком основания, содержащим другие элементы системы по одному варианту осуществления настоящего изобретения. Перепускной клапан 104 для жидкости, или регулировочное отверстие для жидкости, или устройство взаимодействия для жидкости, позволяет регулировать поток жидкостей и, в частности, но не ограничиваясь этим, регулировать поступление и выход жидкостей из контейнера, что позволяет вынимать контейнер без утечки.
Поток в контейнер и из него может происходить одновременно или последовательно. В случае одновременного потока внутрь и наружу вода берется из резервуара 102, подвергается обработке и накачивается назад в резервуар. Предпочтительно выполнить это таким образом, чтобы уровень жидкости в емкости поддерживался во время обработки (т.е. жидкость не стекала из резервуара, подвергалась обработке, а затем накачивалась обратно в резервуар). Перепускной клапан 104 жидкости может быть выполнен большим числом способов, таких как посредством отдельных запорных клапанов для потока внутрь и наружу, или одиночного двойного запорного клапана и для потока внутрь, и для потока наружу. Установка двойного запорного клапана позволяет воде вытекать и втекать в контейнер одновременно, при этом используется одиночная точка соединения.
Для улучшения смешивания колпачок двойного запорного клапана (ДЗК) (не показан на чертежах) может быть предусмотрен на перепускном клапане жидкости, когда его устанавливают в качестве двойного запорного клапана. Угловая секция колпачка ДЗК предпочтительно может быть снята, чтобы позволить воде поступать в резервуар из блока основания с меньшим затруднением и поэтому быстрее двигаться. Эта более быстро движущаяся вода вызывает лучшее смешивание в емкости, что означает достижение в емкости более высокого уровня растворенного озона за более короткое время.
Вода протекает из резервуара 102 через перепускной клапан 104 жидкости к двигателю 106 насоса, предусмотренного после резервуара 102, для получения воды из резервуара. Хотя функции крышки насоса и двигателя можно разделить, они обычно осуществлены в единой сборке двигателя/насоса, такой как двигатель 106 насоса, и в настоящем документе она будет описана именно таким образом, учитывая, что возможны другие варианты осуществления. Электронные части обычно соединены с участком двигателя, но насос и двигатель взаимосвязаны.
Сменный патрон 108, который является съемным и предпочтительно одноразовым, обеспечен по одному варианту осуществления настоящего изобретения. Патрон 108 может содержать воздушную сушилку 110 для функционирования в качестве канала воздуха или воздушной линии, системы и/или водный фильтр 112 для функционирования в качестве канала потока воды, или водной линии, системы. Структура и функции патрона 108 описаны далее более подробно. С точки зрения циркуляции воздуха в системе воздух обычно втягивают из атмосферы через воздушную сушилку 110, а затем он может проходить через впускной клапан 114, генератор озона 116, выпускной клапан 118 и устройство контакта с озоном или смешивающее устройство 120, такое как трубка Вентури.
Впускной и выпускной клапаны 114 и 118, иначе называемые перепускными отверстиями, являются необязательными компонентами системы и могут быть выполнены как запорные клапаны. Они служат для повышения эксплуатационных характеристик системы, и в частности, генератора озона 116. Клапаны 114 и 118 функционируют совместно, чтобы когда блок не действует, остаточный газ озон не мог диффундировать или диффундировал в малых количествах из системы в атмосферу. Некоторые указания и нормативы по обеспечению безопасности содержат требование фактически нулевой эмиссии озона. Клапаны 114 и 118 способствуют выполнению таких требований. Выпускной клапан 118 предотвращает обратное движение воды в генератор озона 116 через устройство контакта с озоном 120, когда блок находится в нерабочем состоянии с резервуаром или насадкой на нем.
Генератор озона 116, который может быть типа коронного разряда, преобразует часть кислорода в воздухе (втянутого из атмосферы) в озон. Озон смешивается с водой в устройстве контакта с озоном 120. Смесь воды с озоном затем предпочтительно проходит через распылитель озона 122 перед прохождением в блок отходящих газов 124, в котором удаляется воздух и нерастворенный озон. Удаленный газ направляют на деструктор озона 126, который преобразует озон в кислород и безопасно выбрасывает его в атмосферу.
Распылитель озона 122 предусмотрен внизу по потоку относительно устройства контакта с озоном 120 и непосредственно перед впускным отверстием блока отходящих газов 124 для увеличения времени контакта между микропузырьками газообразного озона и водой. Геометрия предпочтительно сужающегося вниз впускного отверстия блока отходящих газов и циклонное действие смеси газа/жидкости в блоке отходящих газов заставляет блок отходящих газов также действовать в качестве устройств смешивания. Эта особенность может значительно повысить уровень растворенного озона в воде. Накопитель (не показан на чертежах) предпочтительно может быть предусмотрен вверху блока отходящих газов 124, чтобы захватывать избыток воды, которая дает утечку из блока отходящих газов через газовую линию. Этот накопитель может сливать излишек воды назад в отходящие газы, когда блок не работает. Наличие этого накопителя предотвращает попадание воды в декструктор озона 126, когда блок инвертирован. Если деструктор озона 126 (такой как предлагаемый компанией CARULITE) становится влажным, он оказывается неспособен для эффективной деструкции газообразного озона.
Изолирующий запорный клапан (не показан на чертежах) предпочтительно может быть предусмотрен между блоком отходящих газов 124 и деструктором озона 126. Этот изолирующий запорный клапан изолирует систему от атмосферы таким образом, чтобы когда блок инвертируется при попытке слить из него воду, предотвратить выход воды из системы. Это тот же принцип, что и при вставке соломинки в напиток, закупоривание конца соломинки, а затем удаление соломинки - напиток остается захваченным в соломинке. Это предпочтительно в блоке по одному варианту осуществления настоящего изобретения, так как это поддерживает все компоненты влажными и нагнетаемыми насосом.
Как описано ранее со ссылкой на фиг.1, варианты осуществления настоящего изобретения содержат сменный патрон фильтра, предусмотренный в блоке основания системы санитарной обработки воды. Сменный патрон фильтра 108 может содержать воздушную сушилку 110 и необязательно водный фильтр 112.
Некоторые известные продукты, такие как сушилка сжатого воздуха компании Pneupac, обеспечивает однокусковый сменный патрон осушителя. Однако система Pneupac не предназначена для использования в системе с озоном, скорее, для использования в воздушной линии в пневматическом инструменте для предотвращения накопления влаги и ржавления компонентов. Другая известная система компании Oxygen Generating Systems Intl., подразделение корпорации Audubon Machinery Corporation, показывает систему обработки воды промышленного масштаба, в которой воздушная сушилка предусмотрена после воздушного компрессора и перед генератором кислорода и генератором озона. Однако эта система также осушает сжатый воздух. Система вариантов осуществления настоящего изобретения не сушит сжатый воздух, а сушит воздух при атмосферном давлении. Термин "атмосферный воздух", используемый в настоящем документе, означает воздух, который не сжат, взят из атмосферы и находится при атмосферном давлении с учетом того, что атмосферное давление меняется при изменении таких факторов, как высота над уровнем моря и климатические особенности.
Как упомянуто выше, настоящее изобретение дает то преимущество, что сухой воздух вступает в реакцию лучше в генераторе озона, давая большую концентрацию озона на выходе, что, в свою очередь, приводит к большей "частоте уничтожения" в отношении бактерий, озонированная вода применяется для продуктов, предметов и поверхностей.
Съемный патрон с воздушной сушилкой
В первом варианте осуществления сменный патрон фильтра содержит воздушную сушилку 110 и не содержит водный фильтр. Воздушная сушилка 110 содержит осушающий материал, который удаляет влагу из воздуха.
Воздушная сушилка 110 может быть размещена в любом месте в блоке основания, чтобы она находилась перед генератором озона 116 и устройством контакта с озоном 120 по отношению к воздушному потоку. Устройство контакта с озоном 120 втягивает воздух из атмосферы в воздушную сушилку 110, а затем в генератор озона 116. В сухом воздухе могут достигаться гораздо более высокие концентрации газообразного озона, чем во влажном воздухе в генераторе озона с коронным разрядом. В таком случае варианты осуществления настоящего изобретения обеспечивают значительное увеличение концентрации растворенного озона в воде. Изучение экспериментальных результатов испытаний показывает увеличение концентрации озона от около 1 частей на миллион без воздушной сушилки до более 3,5 частей на миллион (ррm) с воздушной сушилкой.
На фиг.2 показан вид сзади в перспективе съемного патрона 200 воздушной сушилки, установленного в блоке основания 240, по одному варианту осуществления настоящего изобретения. Съемный патрон 200 воздушной сушилки представляет собой конкретный вариант осуществления съемного патрона 108 с воздушной сушилкой и без водного фильтра, а также с особенностями, характерными для его использования и взаимосвязи с блоком основания.
На фиг.3 показан вид сзади в перспективе съемного патрона 200 воздушной сушилки, вынутого из блока основания 240, по одному варианту осуществления настоящего изобретения, показывающий отверстие устройства взаимодействия блока основания и уплотнение. Патрон 200 содержит впускной участок, или впускной конец, 210 и участок выпуска сухого воздуха, или выпускной конец, 230, которые соответствуют на фиг.3 верхнему концу и нижнему концу соответственно. Участок контейнера 220 показан соединенным с участком впуска воздуха 210 на одном конце и с участком выпуска сухого воздуха 230 на другом конце. В предпочтительном в настоящее время варианте осуществления каждый из трех участков неразъемно сформирован в собранный съемный патрон воздушной сушилки 200.
Участок контейнера 220 содержит осушающий материал. Известно, что осушающий материал меняет цвет, когда он теряет свою способность осушения, снижая, таким образом, эффективность. Т.е. в предпочтительном варианте осуществления в съемном патроне воздушной сушилки образовано или содержится окно или отверстие 222 для просмотра цвета осушителя. Это помогает пользователю определить, нужно ли и когда следует заменить патрон, без необходимости использовать календарь или другие способы слежения за тем, не упала ли эффективность патрона ниже нужного уровня.
Безусловно, автоматические устройства, такие как датчик, могут быть включены в патрон или в блок основания, с которым взаимодействует патрон, для обнаружения или сканирования цвета осушителя и обеспечения индикации для замены патрона, если отсканированный цвет осушителя находится в пределах некоторой полосы цветов или частот. В таком случае окно просмотра осушителя необязательно обращено наружу от блока основания, но может быть открыто вовнутрь блока основания, где можно предусмотреть сканер цвета.
На фиг.3 также показано отверстие устройства взаимодействия 242 в блоке основания системы озонирования воды малого предприятия для согласования с участком впуска 230 патрона 200. Отверстие устройства взаимодействия 242 предпочтительно содержит уплотнение устройства взаимодействия 244, такое как уплотнительное кольцо, чтобы обеспечить уплотнение дна патрона 200. Выпускной участок предпочтительно содержит устройство взаимодействия блока основания (не показано) для взаимодействия с воздушным каналом блока основания для подачи сухого воздуха на генератор озона.
Другими словами, в одном объекте настоящее изобретение предлагает съемный одноразовый патрон воздушной сушилки для системы озонирования воды малого предприятия, содержащий: участок впуска воздуха с образованным в нем отверстием для впуска воздуха для приема атмосферного воздуха; участок контейнера, соединенный с участком впуска воздуха, содержащий осушающий материал для удаления влаги из атмосферного воздуха; и участок выпуска сухого воздуха, соединенный с участком контейнера, участок выпуска сухого воздуха с образованным выпускным отверстием и содержащий устройство взаимодействия блока основания для согласования с воздушным каналом блока основания системы озонирования воды малого предприятия для подачи сухого воздуха на генератор озона. На участке контейнера может быть образовано окно просмотра осушителя для просмотра цвета осушителя, чтобы помочь пользователю определить, не нужно ли заменить патрон.
Как упомянуто выше, известные воздушные сушилки для промышленных систем снабжены клапанами для выборочного ограничения потока воздуха в камеру, содержащую осушитель, либо для выполнения этапов продувки, разрежения и регенерации, либо для предотвращения длительного воздействия на осушитель атмосферного воздуха.
Съемный патрон воздушной сушилки по вариантам осуществления настоящего изобретения не имеет клапанов. Воздух протекает из атмосферы, через осушитель и на генератор озона. Клапан не является обязательным, поскольку система предпочтительно не выполняет каких-либо этапов, связанных с регенерацией осушителя.
На фиг.4 показан вид в перспективе, частично в разрезе, съемного патрона воздушной сушилки 200, установленного в блоке основания 240, по одному варианту осуществления настоящего изобретения. В этом варианте осуществления патрон 200 сам по себе не содержит клапана, и устройство взаимодействия блока основания 240 с патроном также не содержит клапана.
Вместо использования сложной системы клапанов, требующих управления, и в патроне, и в блоке основания образованы отверстия для воздуха, такие как прорези, которые предпочтительно имеют достаточно большой размер, чтобы обеспечить поток воздуха при эксплуатации, но достаточно малый, чтобы обеспечивать недостаточный поток воздуха, когда система не работает, так что осушающий материал сохраняется и не расходуется. Хотя возможен любой тип отверстия, подробно описан предпочтительный вариант осуществления с использованием прорезей.
Прорезь для впуска воздуха патрона 212 расположена для впуска воздуха из атмосферы в патрон, чтобы обеспечить контакт воздуха с осушающим материалом (не показан на фиг.4). В примере по фиг.4 показаны две прорези для впуска воздуха патрона 212, расположенные друг напротив друга вдоль окружности верха участка патрона, содержащего осушитель. Прорезь 232 в патроне для выпуска воздуха и прорезь 246 отверстия устройства взаимодействия основания для впуска воздуха совместно обеспечивают сообщение воздуха между патроном и блоком основания. Поскольку варианты осуществления настоящего изобретения предпочтительно не регенерируют осушитель, нет необходимости в сложной системе клапанов и контроллеров для клапанов. Это упрощает конструкцию продукта и с точки зрения стоимости материалов и стоимости технического обслуживания, а также простоты для конечного пользователя, который в данном случае является потребителем.
На фиг.4 также показана канавка 248 уплотнения устройства взаимодействия или канавка уплотнительного кольца для приема уплотнения устройства взаимодействия или уплотнительного кольца 234, как указано в отношении фиг.3. Отверстие 250 также предусмотрено для обеспечения сообщения осушенного воздуха с остальной частью блока основания для последующего озонирования.
2
2
На фиг.5 показан вид спереди съемного патрона воздушной сушилки по одному варианту осуществления настоящего изобретения, показывающий отверстия для впуска воздуха 212. На участке впуска воздуха могут быть образованы множество впускных отверстий или прорезей, и на фиг.5 показан вариант осуществления, в котором в патроне образованы две прорези для впуска воздуха, расположенные друг напротив друга вдоль периметра участка впуска воздуха. По отношению к примеру варианта осуществления по фиг.5 каждая из прорезей для впуска воздуха 212 имеет ширину около 7,95 мм и высоте около 0,65 мм. Это дает отверстие с площадью поверхности около 5,1675 мм для каждой прорези для впуска воздуха, которые, когда они взяты вместе, дают комбинированную площадь поверхности прорезей для впуска воздуха около 10 мм.
2
2
2
2
2
2
2
Экспериментальные испытания показали, что с комбинированной площадью поверхности отверстия для впуска воздуха больше около 10 мм осушитель внутри патрона меняет цвет за короткий период воздействия атмосферы. Это относительно нежелательно, поскольку приводит к более быстрой порче продукта, которая может привести к недовольству потребителей. Однако некоторая порча может быть приемлема. Поэтому площадь поперечного сечения отверстия для впуска воздуха может составлять в диапазоне от около 5 мм до около 30 мм, предпочтительно от около 5 мм до около 15 мм и наиболее предпочтительно около 10 мм. В случае множества прорезей для впуска воздуха совокупная площадь поперечного сечения отверстий множества прорезей для впуска воздуха предпочтительно составляет около 10 мм.
Как упомянуто выше, варианты осуществления настоящего изобретения предпочтительно не обеспечивают регенерацию осушителя, так как он предусмотрен в съемном и одноразовом контейнере. В таком случае этот способ не содержат каких-либо этапов продувки, разрежения или регенерации, связанных с известными промышленными системами.
Однако в альтернативном варианте осуществления сменная воздушная сушилка по настоящему изобретению может содержать вмонтированную нагревательную катушку для регенерации осушителя. Нагревательная катушка предпочтительно включена все время, независимо от того, осушается воздух или нет. Таким образом, система может обеспечивать сменную воздушную сушилку, которую не нужно заменять так часто и которая только сохраняет умеренное количество осушителя. Другими словами, эта система может обеспечивать малогабаритную воздушную сушилку для системы обработки воды, в которой патрон воздушной сушилки позволяет регенерировать заключенный в нем осушитель посредством нагревательной катушки. Нагревательная катушка предпочтительно питается от блока основания, к которому присоединен патрон, хотя источник питания, такой как батарея, может быть встроен в сам патрон.
Как упомянуто выше, осушитель представляет собой осушающий агент или вещество, которое способствует осушению. В некоторых случаях осушитель представляет собой осушающий агент, который способен удалять или впитывать влагу из атмосферы в небольшом кожухе. Некоторые известные осушители включают: силикагель, обычно обеспечиваемый в виде шариков; и карбонат кальция, обычно обеспечиваемый в виде гранул, подобных щебню.
2
2
3
Предпочтительным осушителем по одному варианту осуществления настоящего изобретения является оксид алюминия (SiO), поскольку обнаружено, что он не является канцерогенным для человека. Например, имеющийся в продаже продукт, называемый EnviroGel, содержит 98,2% аморфного диоксида кремния (SiO) и 0,2% макс. красящего реагента. Активирующим реагентом является ACGIH (0,3 мкг/м), который не классифицируется как опасные отходы по указаниям ЕЭС. Наиболее известные способы связаны с использованием канцерогенных материалов, отчасти поскольку осушитель не воздействует напрямую на людей или окружающую среду; обычно такой осушитель предусмотрен в мешочке, размещенном внутри упаковки продукта и непосредственно за отверстием упаковки.
2
Поскольку настоящее изобретение предназначено для использования в системах обработки воды на малых предприятиях или домашнем хозяйстве, осушитель воздействует на людей и их продукты питания, например, когда озонированная вода используется для мытья продукта. Поэтому существует потребность в неканцерогенном осушителе в системе очистки воды, потребность, которая реально не существовала ранее в этой области техники. Хотя SiO используется в мешочках для упаковки продукта для удаления влаги из воздуха для предотвращения повреждения, вызванного влагой у поставляемых продуктов, он не использовался в известных системах в качестве осушителя в системе очистки или обработки воды.
Экспериментальные испытания показали, что около 30 г осушителя являются в настоящее время предпочтительным объемом в течение около 3-6 месяцев срока службы перед необходимостью замены патрона. Это основано на среднем 1-2 использованиях в день. В противоположность этому в наиболее известных промышленных системах, использующих процесс регенерации, используется порядка 1 кг или 1 литра осушителя. Безусловно, могут быть использованы другие количества осушителя, в зависимости от нужного срока службы и физических размеров патрона. Например, на основании среднего - 1-2 использования в день - патрон с 60 г осушителя должен быть годен в течение около 9-12 месяцев, в то время как патрон с 10 г осушителя должен быть годен в течение около 1 месяца.
Кроме того, настоящее изобретение обеспечивает около 1 литра сухого воздуха в минуту. Это эквивалентно 60 литрам/час, или 2,3 куб. фута/час. Это другой масштаб относительно известных систем, которые, как считается, обеспечивают от 15 до 5000 куб. футов кислорода в час.
Съемный патрон с комбинированной воздушной сушилкой и водным фильтром
На фиг.6 показан вид спереди блока основания системы санитарной обработки питьевой воды по одному варианту осуществления настоящего изобретения со съемным патроном. Съемный патрон 300, показанный на фиг.6, представляет собой комбинированный патрон фильтра/сушилку двойного назначения, который является конкретным вариантом осуществления съемного патрона 108, в котором патрон содержит и воздушную сушилку 110, и водный фильтр 112. Воздушная сушилка 110 предусмотрена в камере, сообщающейся с каналом потока воздуха, и водный фильтр 112 предусмотрен в камере, сообщающейся с каналом потока воды. Таким образом, две камеры функционально изолированы друг от друга. В таком варианте осуществления патрон предпочтительно расположен в системе перед генератором озона в канале потока воздуха и между профилированной стенкой и смесителем озона в канале потока воды. Если съемный патрон предназначен для содержания только водного фильтра 112, он может быть помещен в любой точке в водной системе, хотя его размещение в начале водного цикла, как очевидно, имеет преимущества. Съемный патрон предпочтительно расположен позади блока и эстетически соответствует всему блоку.
Назначением водного фильтра 112 является извлечение крупных частиц материала, которые могут попасть в поток воды из резервуара 102. Это позволяет защитить блок от закупоривания отложениями. Водный фильтр 112 предпочтительно содержит проницаемую мембрану (не показана). Вода поступает в водный фильтр 112, а затем принудительно подается через проницаемую мембрану, которая может быть из любого типа материала, такого как бумага, сетка из нержавеющей стали, ткань и т.д. Когда вода прошла через мембрану, вода принудительно направляется назад в главный блок основания, а затем в устройство контакта с озоном 120.
Другими словами, для этой цели настоящее изобретение обеспечивает съемный одноразовый комбинированный водный фильтр и патрон воздушной сушилки для системы озонирования воды малого предприятия с каналом потока воды и каналом потока воздуха. Патрон содержит камеру водного фильтра, содержащую водный фильтр для извлечения частиц материала из канала водного потока для предотвращения повреждения системы.
Водный фильтр может содержать проницаемую мембрану. Патрон также содержит камеру воздушной сушилки, предусмотренную в канале потока воздуха. Камера воздушной сушилки содержит: участок впуска воздуха с образованным в нем отверстием для впуска воздуха для приема атмосферного воздуха; участок контейнера, соединенный с участком впуска воздуха, содержащий осушающий материал для удаления влаги из атмосферного воздуха; и участок выпуска сухого воздуха, соединенный с участком контейнера, участок выпуска сухого воздуха с образованным в нем выпускным отверстием и содержащий устройство взаимодействия блока основания для согласования с каналом потока воздуха блока основания системы озонирования воды малого предприятия для подачи сухого воздуха на генератор озона. Камера воздушной сушилки может содержать все другие особенности, описанные выше в отношении съемного одноразового патрона воздушной сушилки.
На фиг.7 показан вид сзади блока основания системы санитарной обработки питьевой воды по одному варианту осуществления настоящего изобретения со сменным патроном фильтра. Вид сзади блока основания показывает патрон фильтра 300 в собранном положении. Механические удерживающие устройства, или механический блокирующий механизм 302, предпочтительно обеспечены для простого удаления, когда патрон 300 готов для замены. На фиг.7 показаны язычки для пальцев 302, как вариант осуществления механического удерживающего устройства, которое предпочтительно работает совместно с участком для приема патрона блока основания 340 для достижения механического удержания или блокировки. Для удаления патрона потребитель может просто сдавить два защелкивающихся язычка 302 и вытолкнуть патрон 300 из главного блока основания. Фильтр в текущий момент сконструирован таким образом, чтобы удерживаться на месте двумя защелкивающимися устройствами, однако можно использовать любой механический удерживающий или блокирующий механизм.
На фиг.8 показана система по фиг.7 с извлеченным патроном 300. Патрон 300 фильтра легко выдвигается из блока основания, и новый заменяющий патрон может быть установлен аналогичным образом. Принимающий патрон участок 342 блока основания 340 показан с формой, которая соответствует форме патрона 300. По настоящим вариантам осуществления ожидаемый срок годности фильтра составляет в настоящее время 3 месяца; однако фильтр может быть сконструирован для большего или меньшего срока годности.
На фиг.9 показан блок основания по одному варианту осуществления настоящего изобретения, показывающий отверстия для приема сменного патрона 300 фильтра. Количество отверстий, предусмотренных в блоке основания, зависит от типа используемого патрона фильтра. Если патрон фильтра содержит воздушную сушилку 110, то отверстие основания воздушной сушилки 350 предусмотрено для присоединения к каналу воздуха перед генератором озона 116.
Если патрон фильтра содержит водный фильтр 112, то предусмотрены отверстие 352 для нефильтрованной воды в основании и отверстие 354 для выпуска отфильтрованной воды в основании. В варианте осуществления, показанном на фиг.9, нижнее отверстие 352 представляет собой впуск для фильтра от насоса, а верхнее отверстие 354 представляет собой выпуск от фильтра на устройство контакта с озоном, или трубку Вентури. Хотя вариант осуществления, показанный на фиг.9, содержит три таких отверстия 350, 352 и 354, следует понимать, что отверстие 352 в основании для нефильтрованной воды и отверстие 354 в основании для отфильтрованной воды могут быть предусмотрены у одного отверстия для воды в основании с двойным запорным клапаном, с соответствующим изменением, внесенным в сменный патрон фильтра 300.
На фиг.10 показан вид в перспективе сменного патрона фильтра по одному варианту осуществления настоящего изобретения. Патрон фильтра по фиг.10 содержит воздушную сушилку 110 и водный фильтр 112. Внешняя часть патрона фильтра содержит отверстия, которые соединены с сопрягающим устройством, присоединенным к блоку основания. Отверстие 356 патрона воздушной сушилки согласуется с отверстием 350 основания воздушной сушилки. Отверстие 358 патрона для нефильтрованной воды согласуется с отверстием 352 основания для нефильтрованной воды, в то время как отверстие 60 патрона для фильтрованной воды согласуется с отверстием 354 основания для фильтрованной воды. Безусловно, если отверстие 352 основания для нефильтрованной воды и отверстие основания для фильтрованной воды предусмотрены у одного отверстия основания для воды с двойным запорным клапаном, патрон предусмотрен с одиночным отверстием патрона для воды с двойным запорным клапаном. Отверстия патрона могут быть уплотнены относительно атмосферы посредством использования уплотнения, такого как уплотнительное кольцо, которое входит в канавки 362 уплотнительного кольца, как показано на фиг.10.
На фиг.11 показан сменный патрон фильтра по фиг.10, показывающий дополнительные признаки воздушной сушилки 110. Защелкивающиеся язычки 302 предусмотрены для блокировки патрона 300 в блоке основания. Задняя более тонкая часть 364 патрона 300 по фиг.10 представляет собой воздушную сушилку, которая содержит осушающий материал. Она имеет впуск для воздуха 366 из атмосферы, показанный на чертеже как решетка. Впуск для воздуха 366 может быть любой формы отверстием в атмосферу, которое позволяет удерживать осушитель и втягивать воздух внутрь из атмосферы. Впуски для воздуха могут быть расположены в любом месте на воздушной сушилке 110. Форма длинной трубы задней более тонкой части 364 обеспечивает максимальное раскрытие осушителя. Впускное отверстие предпочтительно обеспечено на противоположном конце от выпускного отверстия, чтобы воздух проходил через все шарики.
На фиг.12 представлен вид сверху сменного патрона фильтра по фиг.10, показывающий внутренние камеры. Здесь показаны две камеры внутри патрона. Воздушная сушилка 110 сдержит камеру 368 воздушной сушилки слева на чертеже, которая заполнена осушающим материалом. Водный фильтр 112 содержит камеру водного фильтра 370 справа на чертеже, в которой предусмотрена проницаемая мембрана (не показана). В предпочтительном в настоящее время варианте осуществления камера воздушной сушилки и камера водного фильтра предусмотрены в неразъемно сформованном патроне фильтра.
На фиг.13 показан вид сбоку в сечении блока основания со сменным патроном фильтра на месте по одному варианту осуществления настоящего изобретения. На чертеже показана камера 368 воздушной сушилки и камер 370 водного фильтра. Патрон может содержать наружный кожух, в котором предусмотрены обе камеры, и одна или обе камеры присоединены разъемно. Когда воздушная сушилка и водный фильтр являются отдельными, патроны или камеры патронов позволяют сконструировать их таким образом, чтобы они имели различный срок службы, и водный фильтр может быть расположен в любом месте в водной системе. Для удобства потребителя предпочтительно заменять только один патрон, который может выполнять любую функцию. Когда фильтр вынут для замены, плунжеры 372 могут быть предусмотрены для уплотнения главного блока основания и предотвращения утечки воды из блока.
Система управления нежелательным состоянием системы
Когда съемный резервуар используется совместно с блоком основания, как описано выше, с использованием съемного патрона, существует множество моментов, когда нежелательное состояние системы может пагубно отразиться на характеристиках системы. Имеются известные системы, которые обеспечивают решения для некоторых таких программ. Например, одна известная система контролирует ток, используемый водным насосом, и может завершать цикл распределения посредством отключения питания насоса, когда контролируемый ток меняется на более низкий ток, что связано с кавитацией водного насоса. По существу, система прекращает распределение, когда она обнаружила, что не осталось воды для распределения. Эта система также дополнительно содержит счетчик циклов для определения, когда один или несколько фильтров следует заменить, учитывая число циклов обработки и давая пользователю сигнал после установленного числа циклов.
Однако такая известная система управляет только распределением обработанной воды после завершения процесса обработки и идентифицирует приемлемое время для замены водного фильтра. Существуют нежелательные состояния системы, которые возникают во время процесса обработки воды, для которых известные системы не обеспечивают решений. Например, если резервуар удален в середине цикла, когда блок основания выполняет обработку воды, это может вызвать повреждение системы, в частности, из-за эмиссии газообразного озона в атмосферу.
В таком случае также предусмотрены способы и система для автоматического прерывания работы блока обработки воды малого предприятия путем измерения электрического тока, потребляемого двигателем насоса в фазе обработки воды, и временного отключения блока на основании сравнения зарегистрированного тока двигателя насоса с порогом тока двигателя насоса. Способы содержат регистрацию перегрузки по току, регистрацию пониженного тока и способ заливки насоса.
На фиг.14 показана схема механической и электрической части системы санитарной обработки питьевой воды по одному варианту осуществления настоящего изобретения. На фиг.14 показаны и канал воды, и канал воздуха, а также электронная схема блока, а также принцип взаимодействия электронной схемы с воздушной и водной линиями. Датчики могут предпочтительно быть обеспечены в системе для обеспечения улучшенной функциональности. Датчики 138 и/или 139 предпочтительно предусмотрены после перепускного клапана жидкости 104. Датчики 138 и 139 могут быть осуществлены в виде механического переключателя, электронного датчика или любого другого типа датчика или их комбинации.
Датчик 138, или датчик концентрации озона, может контролировать уровень концентрации озона в воде в комбинации с контроллером, или платой управления, 140. Хотя плата управления описана в соответствии с вариантами осуществления настоящего изобретения, другие типы контроллеров, такие как комбинация логических затворов или цепей (механические, оптические, электронные, электромагнитные, жидкостные и т.д.), могут быть использованы для обеспечения нужного управления. Система может быть отключена, если зарегистрированный уровень концентрации озона превышает верхний предел концентрации озона, и может быть включена, если зарегистрированный уровень концентрации озона падает ниже нижнего предела концентрации озона. В альтернативном варианте одиночный уровень концентрации озона может срабатывать и как верхний, и как нижний предел. Система может быть включена в ответ на зарегистрированный или измеренный уровень концентрации озона и/или в ответ на синхронизированное время цикла озонирования.
Датчик 138 определяет, достаточно ли высок измеренный уровень озона по отношению к воде в емкости. Такое измерение нужно, поскольку оно занимает малое время для воды в емкости для полного смешивания вместе. Датчик 138 может быть размещен в любом месте водной линии системы. Однако положение, показанное на фиг.14, в настоящее время является предпочтительным положением, поскольку оно обеспечивает воздействие протекающей воды, что приводит к непрерывному считыванию. Кроме того, уровень озона в этой точке непосредственно после резервуара дает более точные результаты по отношению к "безопасному" измерению, поскольку уровень концентрации озона ниже в этой точке, чем в каком-либо месте в водной линии.
Короче говоря, датчик концентрации озона может быть предусмотрен после перепускного клапана жидкости. Индикация состояния системы может быть одним из: тип резервуара, состояние по току, идет ли процесс обработки или оставшееся время обработки. Система может содержать первый запорный клапан на впуске в генератор озона и второй запорный клапан на выпуске из генератора озона, чтобы снизить диффузию остаточного газообразного озона в атмосферу.
Плата управления 140 предпочтительно содержит считываемую компьютером память, сохраняющую предписания и указания для выполнения этапов, как описано выше. Предпочтительно предусмотрена дисплейная плата 142, связанная с платой управления 140, чтобы обеспечить отображение показаний в отношении состояния системы. Например, дисплейная плата 140 может выводить на дисплей информацию, относящуюся к контролируемому уровню концентрации озона, зарегистрированному датчиком. Дисплейная плата 140 также может выводить на дисплей измеренную концентрацию озона в системе и активное или неактивное состояние системы, а также оставшееся время обработки. Высоковольтный трансформатор 144 предпочтительно предусмотрен для подачи питания на плату управления 140 и ее преобразования в уровень мощности, пригодный для привода генератора озона 116.
Датчик 139, или датчик регистрации/распознавания резервуара, может быть использован в комбинации с платой управления 140 для обнаружения присутствия или отсутствия резервуара 102 и предпочтительно регистрирует различие между типами резервуаров, которые могут быть помещены на систему. Датчик 139 может быть предусмотрен вместо или в дополнение к датчику 138, описанному выше. С датчиком 139 не должно быть необходимости выбирать между различными режимами или временем обработки для различных типов резервуаров, поскольку процесс будет автоматическим. Безусловно, пригодные устройства идентификации должны быть предпочтительно предусмотрены как часть резервуара 102 для того, чтобы датчик мог различать разные типы резервуаров. Устройство идентификации может быть физическим атрибутом резервуара или может быть электронным устройством идентификации, таким как контакт, резистор, индуктивный наконечник или любое другое пригодное устройство.
Другими словами, в этом варианте настоящее изобретение обеспечивает систему обработки воды для малого предприятия, содержащую датчик резервуара для идентификации типа резервуара, помещенного на систему. Система также содержит контроллер для автоматического выбора и выполнения сохраненного процесса обработки воды в ответ на идентификацию типа резервуара датчиком резервуара. Система необязательно содержит плату дисплея, связанную с контроллером, чтобы выводить на дисплей индикацию состояния системы. Индикация состояния системы может относиться к типу резервуара и/или автоматически выбранному процессу обработки воды.
Плата управления 140 предпочтительно содержит считываемую компьютером память, сохраняющую предписания и указания для выполнения этапов, как описано выше. Предпочтительно предусмотрена дисплейная плата 142, связанная с платой управления 140, чтобы обеспечить отображение показаний в отношении состояния системы. Например, дисплейная плата 140 может выводить на дисплей информацию, относящуюся к контролируемому уровню концентрации озона, зарегистрированному датчиком. Дисплейная плата 140 также может выводить на дисплей измеренную концентрацию озона в системе и активное или неактивное состояние системы, а также оставшееся время обработки. Высоковольтный трансформатор 144 предпочтительно предусмотрен для подачи питания на плату управления 140 и ее преобразования в уровень мощности, пригодный для привода генератора озона 116.
В физическом варианте осуществления выпускное отверстие крышки насоса, трубка Вентури и все соединительные трубы предпочтительно предусмотрены на том же самом уровне, что и впуск в блок отходящих газов. Это означает, что любая остаточная вода в блоке отходящих газов будет стекать назад в крышку насоса, когда блок не используется. Это делает блок отходящих газов двойным и как сепаратор жидкости, и также как заливочный колодец. Это означает, что в нашей системе насос не должен быть поршневым насосом прямого вытеснения, что означает, что ее стоимость значительно снижается. Это можно также осуществить размещением выпускного отверстия насоса, трубки Вентури и трубок ниже впускного отверстия в блок отходящих газов.
На фиг.15А представлен вид спереди распылителя озона 122, такой как показанный на фиг.14, для системы санитарной обработки питьевой воды по одному варианту осуществления настоящего изобретения. Распылитель 122 может быть помещен в линии внутри силиконовой трубки. Расположенный в линии распылитель 122 снова разрывает пузырьки газа в микропузырьки. Это также означает, что микропузырьки еще присутствуют при входе смеси жидкости/газа в блок отходящих газов.
На фиг.15В представлен вид в сечении вдоль линии А-А по фиг.15А. Геометрия распылителя способствует его функционированию. Внутренняя форма имеет такой контур, чтобы вода, которая проходит в нее, суживалась до точки, затем повторно расширялась, создавая турбулентность и завихрение. Концевые участки 128 могут быть, по существу, цилиндрическими и иметь форму, обеспечивающую хороший поток воды, и соответствовать прилегающим компонентам. Центральный сужающийся участок 130 содержит изогнутую стенку 132, образующую сужающийся центральный проход распылителя 122. На фиг.15В показаны примеры измерений и пропорции для длины центрального сужающегося центрального прохода 134 и высоты сужающегося центрального прохода 136, которые, как оказалось, обеспечивают лучшие эксплуатационные характеристики, чем некоторые другие типы геометрии.
В общем, система может необязательно содержать распылитель озона вниз по потоку устройства контакта с озоном и непосредственно перед впускным отверстием системы отходящих газов. В распылителе озона может быть образован внутренний канал с суженным центральным участком с меньшим поперечным сечением, чем у цилиндрических концов внутреннего канала. Система может необязательно содержать накопитель вверху системы отходящих газов и может необязательно содержать уплотняющий запорный клапан между системой отходящих газов и деструктором озона. Выпускное отверстие крышки насоса, трубка Вентури и все соединительные трубки могут быть предусмотрены на том же самом уровне, что и впускное отверстие в систему отходящих газов.
Варианты осуществления настоящего изобретения содержат способы управления двигателем насоса 106, и всей системой на основе зарегистрированных параметров. Существует множество моментов, когда нежелательное состояние системы может пагубно отразиться на эксплуатационных характеристиках системы. В таком случае существует необходимость определения таких нежелательных состояний системы.
Существуют некоторые известные способы обращения с аналогичными вопросами. Некоторые такие способы позволяют управлять системой в ответ на идентификацию нежелательного состояния системы на основании измеренного физического давления, создаваемого насосом. Однако такое измерение давления может не учитывать нужное разнообразие нежелательных состояний системы. Варианты осуществления настоящего изобретения обеспечивают способ идентификации нежелательных условий состояния системы на основании обнаружения или измерения тока двигателя насоса или тока, потребляемого двигателем насоса, чтобы в каждом случае можно было принять соответствующие меры. Многие основные нежелательные условия состояния системы можно сгруппировать по двум категориям: вызывающие падение тока двигателя насоса ниже уровня пониженного тока двигателя насоса; и вызывающие повышение тока двигателя насоса выше порогового уровня перегрузки по току двигателя насоса.
В одном варианте настоящее изобретение обеспечивает способ автоматического прерывания действия блока обработки воды, блок содержит генератор озона, насос и двигатель насоса для привода насоса. Способ содержит следующие этапы: измерение электрического тока, потребляемого двигателем насоса на фазе обработке воды; и временное отключение блока на основании сравнения зарегистрированного тока двигателя насоса с порогом тока двигателя насоса. Временное отключение блока может дополнительно содержать передачу сигнала для вывода на дисплей индикации о состоянии системы. Далее описаны различные варианты осуществления.
Хотя многие варианты будут описаны в отношении способов, следует понимать, что эти способы обычно осуществляются контроллером и содержат необходимые устройства для выполнения стадий в способе.
Другими словами, в другом варианте настоящее изобретение обеспечивает систему обработки воды, содержащую генератор озона, насос и двигатель насоса для привода насоса. Система содержит контроллер, включающий устройство отключения для временного отключения системы в ответ на нежелательное состояние системы. Нежелательное состояние системы основано на сравнении зарегистрированного тока двигателя насоса с порогом тока двигателя насоса во время фазы обработки воды. Система также содержит плату дисплея, связанную с контроллером, для вывода на дисплей индикации о состоянии системы. Система дополнительно содержит датчик концентрации озона, электрически связанный с контроллером, для контроля уровня концентрации озона в воде. Система может содержать устройство для регистрации электрического тока, потребляемого двигателем насоса во время фазы обработки воды. Эта система может содержать датчик резервуара, как описано ранее, вместе с соответствующими особенностями контроллера и индикацией состояния системы.
Обнаружено, что следующие условия дают аналогичное измеряемое воздействие на систему по одному варианту осуществления настоящего изобретения и являются результатом состояния пониженного тока двигателя:
1) Резервуар отсоединен во время цикла обработки, вызывая втягивание насосом воздуха.
2) Резервуар не был присоединен, когда начался цикл, таким образом, блок втягивает только воздух.
3) Имеется утечка в водной системе, позволяющая втягивать воздух в крышку насоса.
4) Слишком мало воды в емкости, что позволяет либо смешивать воздух и воду, либо просто втягивать воздух в поток воды.
В каждом из вышеуказанных случаев повышенный уровень воздуха или газа наблюдается на участке крышки насоса двигателя насоса. Это приводит к соответствующему падению тока, потребляемого двигателем насоса, когда слишком мало сопротивление в части потока воды крышки насоса.
Как видно на фиг.14, плата управления 140 соединена с двигателем насоса 106 и может управлять двигателем насоса. Микропроцессор предпочтительно предусмотрен как часть платы управления 140 по одному варианту осуществления настоящего изобретения. Микропроцессор остается постоянно связанным с двигателем насоса посредством непрерывного контроля электрического тока, который двигатель потребляет для привода насоса. Регистрация или измерение электрического тока, потребляемого двигателем насоса 106, может быть выполнена посредством программы микропроцессора. В альтернативном варианте специальный датчик тока или любой другой датчик, не показан на чертежах, может дополнять или заменять регистрацию или измерение посредством программы на микропроцессоре.
Уровень пониженного тока двигателя установлен по отношению к нормальному току срабатывания, потребляемому блоком. Нормальный ток срабатывания, потребляемый двигателем насоса 106, в конкретном варианте осуществления настоящего изобретения составляет 275 мА. Поэтому в таком случае уровень пониженного тока двигателя или низкий уровень потребляемого тока определен равным 100 мА. Если ток, потребляемый двигателем насоса, падает ниже уровня пониженного тока двигателя в течение установленного периода времени, микропроцессор определяет, что существует проблема с потоком системы, и блок отключается. Установленный период времени может быть упомянут как время пониженного тока двигателя, т.е. период времени, которое требуется для того, чтобы измеренный потребляемый ток двигателя оставался ниже уровня пониженного тока двигателя. Отключение блока предпочтительно включает отключение генератора озона 116, отключение насоса 106 и передачу сигнала на дисплейную плату 142 для вывода на дисплей сообщения об ошибке.
Это способ регистрации пониженного тока двигателя является усовершенствованием относительно известных способов отчасти потому, что он делает блок более надежным и безопасным для потребителя. Некоторые усовершенствования или преимущества, добавляемые к блоку, следующие:
1) Блок может служить дольше, поскольку насос, уплотнения или компоненты двигателя не работают насухую и не изнашиваются преждевременно.
2) Отключение генератора озона предотвращает генерирование избытка газообразного озона, который может вытекать из системы в атмосферу и потенциально становится опасным для потребителя.
3) Потребитель уведомляется сразу же, что существует проблема с блоком, и может предпринять соответствующие действия для устранения проблемы.
Уровень пониженного тока двигателя можно установить на любое приемлемое значение по отношению к нормальному потребляемому току срабатывания. Обнаружено, что конкретный пример 100 мА является наиболее приемлемым для примера варианта осуществления, испытания которого проводили, но другие уровни возможны и попадают в объем вариантов осуществления настоящего изобретения. Изменение типов используемой крышки насоса или двигателя, различное противодавление, присущее системе, или любая их комбинация могут привести к изменению нормального потребляемого тока срабатывания. Это приведет к соответствующему изменению уровня пониженного тока двигателя, затем более низкая настройка потребляемого тока будет меняться в соответствии с различными параметрами. Период времени пониженного тока двигателя также может меняться, хотя экспериментальные испытания показали, что предпочтительный период времени составляет между 0-3 секундами, так как это обычный период времени для потребителя.
Другими словами, в одном варианте осуществления временное отключение блока может включать отключение блока посредством устройства отключения, если зарегистрированный ток двигателя насоса падает ниже уровня пониженного тока двигателя в течение установленного периода времени. Уровень пониженного тока двигателя может составлять около 100 мА, и установленный период времени может составлять от около 0 до около 3 секунд. В этом случае отключение блока может включать одно из: отключение генератора озона или отключение насоса.
Следующие условия должны быть все обнаружены, чтобы давать аналогичное измеряемое воздействие на систему по одному варианту осуществления настоящего изобретения, и они являются результатом состояния перегрузки двигателя по току:
1) Закупорка водных линий или любого из компонентов из-за отложений, которые втягиваются в блок основания из резервуара и осаждаются таким образом, чтобы блокировать поток воды.
2) Защемленная водная линия или перекручивание водной линии, которое блокирует канал воды.
3) Закупоривание входных отверстий в емкости материалом в емкости.
4) Неправильно присоединенный резервуар, предотвращающий открытие двойного запорного клапана.
5) Неправильно собранный блок, который неправильно направляет поток воды способом, который может привести к закупориванию.
В каждом из выше указанных случаев имеется повышенное сопротивление в линии потока воды. Это приводит к соответствующему подъему тока, потребляемого двигателем насоса, когда имеется повышенное сопротивление в части потока воды крышки насоса. Приведенное выше обсуждение в отношении присоединения микропроцессора платы управления 140 к двигателю насоса 106 применимо также к этому способу.
Уровень перегрузки двигателя по току установлен по отношению к нормальному току срабатывания, потребляемому блоком. Нормальный потребляемый ток срабатывания для двигателя насоса 106 в конкретном варианте осуществления настоящего изобретения составляет 275 мА. Поэтому в таком случае уровень перегрузки двигателя по току или высокий уровень потребляемого тока определяется как 450 мА. Если ток, потребляемый двигателем насоса, становится выше уровня перегрузки двигателя по току в течение установленного периода времени, микропроцессор определяет, что существует проблема с потоком системы, и отключает блок. Установленный период времени может быть упомянут как время перегрузки двигателя по току, т.е. период времени, требуемый, чтобы измеренный потребляемый двигателем ток оставался выше уровня перегрузки двигателя по току. Отключение блока предпочтительно содержит отключение генератора озона 116, отключение насоса 106 и передачу сигналу на дисплейную плату 142 для вывода на дисплей сообщения об ошибке.
Это способ регистрации перегрузки двигателя по току является усовершенствованием относительно известных способов отчасти потому, что он делает блок более надежным и безопасным для потребителя. Некоторые усовершенствования или преимущества, добавляемые к блоку, следующие:
1) Блок может служить дольше, поскольку ни плата, ни компоненты двигателя не будут продолжать функционировать с потребляемым током при перегрузке по току, чтоб вызывает перегрев компонентов или их преждевременный износ.
2) Насос не продолжает функционировать, если это может вызвать возникновение нарастающего давления в системе и потенциального разрыва либо компонентов, либо водных линий, разрушая, таким образом, продукт.
3) Отключение генератора озона предотвращает генерирование избытка газообразного озона, который может вытекать из системы в атмосферу и потенциально становится опасным для потребителя.
4) Потребитель уведомляется сразу же, что существует проблема с блоком, и может предпринять соответствующие действия для устранения проблемы.
Уровень перегрузки двигателя по току можно установить на любое приемлемое значение по отношению к нормальному потребляемому току срабатывания. Было обнаружено, что конкретный пример 450 мА является наиболее приемлемым для примера варианта осуществления, испытания которого проводили, но другие уровни возможны и попадают в объем вариантов осуществления настоящего изобретения. Изменение типов используемой крышки насоса или двигателя, различное противодавление, присущее системе, или любая их комбинация могут привести к изменению нормального потребляемого тока срабатывания. Это приведет к соответствующему изменению уровня пониженного тока двигателя. Затем более низкая настройка потребляемого тока будет меняться в соответствии с различными параметрами. Период времени перегрузки двигателя по току также может меняться, хотя экспериментальные испытания показали, что предпочтительный период времени составляет между 0-3 секундами, так как это обычный период времени для потребителя.
Другими словами, временное отключение блока может включать отключение блока посредством устройства отключения, если зарегистрированный ток двигателя насоса поднимается выше уровня перегрузки двигателя по току в течение установленного периода времени. Уровень перегрузки двигателя по току может составлять около 450 мА, и установленный период времени может составлять от около 0 до около 3 секунд. Многие насосы и двигатели предпочтительно заливают перед первоначальным использованием. Заливка может, в общем, быть определена как заливка машины (например, насос) необходимой жидкостью перед пуском, чтобы улучшить ее качества по уплотнению.
Существуют некоторые обстоятельства, которые могут привести к потере заливки насоса при его первоначальном цикле запуска. Эти обстоятельства включают:
1) Резервуар отсоединен во время цикла обработки, вызывая втягивание насосом воздуха.
2) Резервуар не был присоединен, когда начался цикл, таким образом, блок втягивает только воздух.
3) Имеется утечка в водной системе, позволяющая втягивать воздух в крышку насоса.
4) Слишком мало воды в емкости, что позволяет либо смешивать воздух и воду, либо просто втягивать воздух в поток воды.
5) Пузырек воздуха захвачен в линию при снятии или замене арматуры.
6) Это был первый раз активации блока после покупки потребителем, и он был поставлен сухим.
7) Потребитель слил воду из блока основания и, таким образом, заполнил водные линии воздухом.
8) Вода испарилась из блока из-за недостаточного использования, что позволило воздуху попасть в крышку насоса.
Когда блок основания первоначально включен и приведена в действие кнопка запуска цикла на панели управления блока основания, существует высокая вероятность того, что воздух был захвачен либо в крышку насоса, либо втянут в крышку насоса при приведении в действие. Это приводит к потере заливки насосом и падению тока, потребляемого двигателем насоса, ниже уровня тока заливки насоса, или низкой настройки тока.
Приведенное выше обсуждение в отношении присоединения микропроцессора платы управления 140 к двигателю насоса 106 также применимо к этому способу.
Уровень тока заливки насоса установлен по отношению к нормальному току срабатывания, потребляемому блоком. Нормальный ток срабатывания, потребляемый двигателем насоса 106, в конкретном варианте осуществления настоящего изобретения составляет 275 мА. Поэтому в таком случае уровень тока заливки насоса, или низкий уровень потребляемого тока насоса, определен равным 100 мА. Хотя приведенные в настоящем документе примеры уровней пониженного тока двигателя и уровня тока заливки насоса составляют одну и ту же величину, следует понимать, что эти значения определены независимо и необязательно одни и те же.
Все эти соображения создают необходимость обеспечения успешной самостоятельной заливки насоса при приведении в действии первоначального цикла перед тем, как плата управления 140 отключит все посредством способа регистрации пониженного тока двигателя, описанного выше. Поскольку микропроцессор уже контролирует потребление тока двигателя насоса, решено, что если в течение времени регистрации заливки насоса (например, первые 3 секунды после запуска цикла) ток упал ниже уровня тока заливки насоса (это означает, что заливка не выполнена), насос должен быть отключен. Он должен оставаться отключенным в течение времени ожидания заливки насоса (например, 2 секунды) перед тем, как плата управления 140 снова подаст питание на него и запустит его на время корректировки заливки насоса (например, дополнительные 3 секунды). Если в течение этих 3 секунд работы насос справляется с заливкой самостоятельно, то ток, потребляемый двигателем, должен подняться выше уровня тока заливки насоса, и система продолжает работать как обычно.
Однако двигатель насоса может еще не достигнуть заливки после запуска через время ожидания заливки насоса и время корректировки заливки насоса, в совокупности упоминаемые как цикл восстановления заливки насоса. В таком случае включение и отключение двигателя насоса, описанные выше, будут предпочтительно продолжаться либо до успешной заливки двигателя насоса, либо до истечения времени отказа по заливке насоса (например, 30 секунд). В последнем случае сообщение об ошибке появляется на дисплейной плате 142, указывая, что насос не смог быть залит. Это событие должно произойти, если потребитель выполнил что-либо неправильно при настройке блока перед запуском цикла. По существу, насос импульсно включается и выключается (посредством циклов восстановления заливки насоса) на время до 30 секунд для инициации заливки.
Это является усовершенствованием конструкции современного блока основания, поскольку делает блок более надежным и безопасным для потребителя. Дополнительные усовершенствования блока включают:
1) Блок может служить дольше, поскольку насос, уплотнения или компоненты двигателя не работают всухую и не изнашиваются преждевременно.
2) Генератор озона не включается, пока не достигнута успешная заливка насоса. Это предотвращает генерирование избытка газообразного озона, который может вытекать из системы в атмосферу и потенциально становится опасным для потребителя.
3) Потребитель уведомляется сразу же, что существует проблема с блоком, и может предпринять соответствующие действия для устранения проблемы.
4) Насос, используемый в блоке основания, не должен быть поршневым насосом прямого вытеснения.
Уровень тока заливки насоса можно установить на любое приемлемое значение по отношению к нормальному потребляемому току срабатывания. Было обнаружено, что конкретный пример 100 мА является наиболее приемлемым для примера варианта осуществления, испытания которого проводили, но другие уровни возможны и попадают в объем вариантов осуществления настоящего изобретения. Изменение типов используемой крышки насоса или двигателя, различное противодавление, присущее системе, или любая их комбинация могут привести к изменению нормального потребляемого тока срабатывания. Это приведет к соответствующему изменению уровня тока заливки насоса. Период времени работы двигателя, отключенное состояние двигателя или продолжительность всего цикла могут меняться, хотя экспериментальные испытания показали, что приведенные выше примеры временных промежутков были наиболее приемлемыми. Хотя все эти переменные могут меняться, способ в соответствии с вариантами осуществления настоящего изобретения приводит к тому, что двигатель насоса инициирует заливку.
Варианты осуществления настоящего изобретения используют особенность заливки двигателя насоса только при первоначальном приведении блока в действие. Это обеспечивается как дополнительное свойство обеспечения безопасности для обнаружения перегрузки/пониженного тока, которые возникают все время.
Способ защиты заливки насоса может быть применен к любому типу системы, которая выпущена с насосом, требующим заливки, чтобы гарантировать, что система будет функционировать правильно, в соответствии с назначением. Единственным исключением являются поршневые насосы прямого вытеснения, поскольку они заливаются самостоятельно.
Другими словами, в дополнительном варианте осуществления временное отключение блока может включать отключение блока посредством устройства отключения, если зарегистрированный ток двигателя насоса падает ниже уровня тока заливки насоса в течение установленного периода времени. Уровень тока заливки насоса может составлять около 100 мА, и установленный период времени может составлять около 3 секунд. Отключение блока может включать одно из: отключение генератора озона или отключение насоса.
Временное отключение блока может включать инициацию цикла восстановления заливки насоса. В этом случае цикл восстановления заливки насоса может включать: отключение насоса на период времени ожидания заливки насоса, затем приведение в действие насоса на период времени корректировки заливки насоса. Цикл восстановления заливки насоса может быть повторен либо до успешной заливки двигателя насоса, либо до истечения времени отказа по заливке насоса.
Хотя способ регистрации пониженного тока двигателя, способ регистрации перегрузки двигателя по току и способ регистрации заливки насоса описаны по отношению к вариантам осуществления, показанным на фиг.1 и 14, следует понимать, что многие элементы, показанные на этих чертежах, не являются обязательными для осуществления этих способов. Такие элементы включают сменный патрон фильтра, впускной и выпускной запорные клапаны, распылитель газообразного озона и деструктор озона.
Как упомянуто выше, способы, описанные в настоящем документе, могут также быть предусмотрены как часть системы, которая осуществляет эти способы. Поэтому в одном варианте осуществления настоящее изобретение обеспечивает систему обработки воды, содержащую генератор озона, насос и двигатель насоса для привода насоса. Система содержит контроллер с устройством отключения для временного отключения системы в ответ на нежелательное состояние системы. Нежелательное состояние системы основано на сравнении зарегистрированного тока двигателя насоса с порогом тока двигателя насоса. Система содержит датчик резервуара для регистрации наличия резервуара и плату дисплея, связанную с контроллером, для вывода на дисплей индикации о состоянии системы. Система также содержит датчик концентрации озона, электрически связанный с контроллером, для контроля уровня концентрации озона в воде.
Устройство отключения может в альтернативном варианте быть описано как предусмотренное для временного отключения системы в ответ на обнаружение неправильного присоединения резервуара с обнаружением, основанным на измерении/регистрации тока насоса. Неправильное присоединение резервуара может включать удаление резервуара перед или во время фазы обработки воды или неправильную установку резервуара на блоке основания.
Система может дополнительно содержать устройство для регистрации электрического тока, потребляемого двигателем насоса во время фазы обработки воды.
Устройство отключения может отключать систему, если зарегистрированный ток двигателя насоса падает ниже уровня пониженного тока двигателя, такого как около 100 мА, в течение установленного периода времени, такого как от около 0 до около 3 секунд. Отключение системы может включать одно из следующего: отключение генератора озона или отключение насоса.
Устройство отключения может отключать систему, если зарегистрированный ток двигателя насоса поднимается выше уровня перегрузки двигателя по току, такого как около 450 мА, в течение установленного периода времени, такого как от около 0 до около 3 секунд.
Устройство отключения может отключать систему, если зарегистрированный ток двигателя насоса падает ниже уровня тока заливки насоса, такого как около 100 мА, в течение установленного периода времени, такого как около 3 секунд. Отключение системы может включать одно из следующего: отключение генератора озона или отключение насоса. Временное отключение системы может включать инициацию цикла восстановления заливки насоса, который сам может включать отключение насоса на период времени ожидания заливки насоса, затем включение насоса на период времени корректировки заливки насоса. Цикл восстановления заливки насоса может быть повторен либо до успешной заливки двигателя насоса, либо до истечения времени отказа по заливке насоса.
Вышеописанные варианты осуществления настоящего изобретения предназначены только в качестве примера. Изменения, модификации и варианты могут быть внесены в конкретные варианты осуществления специалистами в этой области без отклонения от объема изобретения, который определяется исключительно приложенной формулой изобретения.