Устройства для обработки воды и картриджи для них - RU2340386C2
Код документа: RU2340386C2
Чертежи
Описание
Область техники, к которой относится изобретение
Изобретение в целом относится к устройствам для очистки воды и картриджам, используемым в этих устройствах, более конкретно к предотвращению повторного загрязнения очищенной воды при использовании устройств для очистки воды и картриджей для них.
Уровень техники
Вода может содержать множество различных видов загрязняющих примесей, в том числе, например, частицы, вредные химические вещества и микробиологические организмы, такие как бактерии, паразиты, простейшие и вирусы. При различных обстоятельствах эти загрязняющие примеси необходимо удалить из воды перед ее использованием. Все вредные примеси необходимо удалить из воды, прежде чем она станет питьевой, то есть пригодной к употреблению внутрь. Несмотря на современные средства очистки, широкие слои населения подвергаются риску, а дети и лица с ослабленной иммунной системой подвергаются особенно значительному риску.
В США и других развитых странах вода, поступающая в коммунальную систему водоподготовки, обычно содержит одну или несколько из следующих примесей: взвешенные твердые частицы, бактерии, паразиты, вирусы, органические вещества, тяжелые металлы и хлор. Аварии и другие проблемы с системами водоподготовки приводят иногда к неполному удалению бактерий и вирусов. В странах, не относящихся к развитым странам, воздействие загрязненной воды ведет к летальным последствиям, т.к. по мере того как в некоторых из них растет плотность населения, растет и нехватка водных ресурсов, а водоподготовительные сооружения отсутствуют. Часто источники питьевой воды располагаются в непосредственной близости от отходов жизнедеятельности человека и животных, так что основной проблемой здравоохранения становится микробиологическое загрязнение. По оценкам, в результате микробиологического загрязнения, переносимого с водой, каждый год умирает шесть миллионов человек, половина из которых - дети в возрасте до 5 лет.
Хотя было разработано множество различных материалов для очистки воды с целью удаления этих загрязняющих примесей, эти материалы часто находятся в устройствах и системах, которые способствуют повторному загрязнению очищенной воды или недостаточно защищают от такого загрязнения. Например, во многих системах для очистки воды контактная поверхность между картриджем и устройством часто содержит единственный барьер между очищаемой загрязненной водой и очищенной водой (см. патенты США №№4735716, 4857189, 4948505 и 5486288). Таким образом, любое повреждение единственного барьера с большой вероятностью приведет к повторному загрязнению очищенной потребляемой внутрь воды.
Кроме того, конструкция многих систем допускает загрязнение выходного отверстия устройства при смене картриджей для очистки воды (см. патенты США №№4735716, 4857189, 4948505 и 5486288). То есть устройства часто конструируют таким образом, что загрязненная вода непосредственно контактирует с одной или несколькими частями устройства, предназначенными для подачи очищенной воды.
Более того, барьеры многих картриджей для очистки воды часто расположены таким образом, что они могут быть легко загрязнены пользователем или допускают возможность повреждения при упаковке, транспортировке и других работах с ними (см. патенты США №№4735716, 4857189, 4948505, 5695168, 5114572, заявку США №2002/0100720 и заявку WO 01/26772).
Кроме того, конструкция многих картриджей для очистки воды такова, что она не позволяет контактной поверхности механически функционировать таким образом, чтобы приводить в действие клапаны устройства, с которым контактируют картриджи для очистки воды, а те устройства, которые позволяют, часто не могут использовать это механическое преимущество для приведения в действие впускного и (или) выпускного клапана (см. патенты США №№5256285, 5607582, 5753111).
Ввиду вышеуказанных проблем и общего интереса к повышению качества воды, существует постоянная потребность в обеспечении системы водоочистки, которая снижает вероятность повторного загрязнения очищенной воды. Кроме того, существует потребность в создании картриджа для очистки воды, который может решить указанные выше проблемы и способен также приводить клапаны в действие механическим путем.
Сущность изобретения
В одном объекте изобретения представлен картридж для очистки воды. Картридж способен присоединяться к устройству для очистки воды с возможностью отсоединения. Картридж включает в себя корпус, впуск для введения неочищенной воды в картридж, выпускное отверстие для выпуска очищенной воды из картриджа и очищающий материал для очистки неочищенной воды. Картридж также включает в себя первую трубку, имеющую внутреннюю поверхность, наружную поверхность, ближний конец и дальний конец, где внутренняя поверхность и (или) наружная поверхность является уплотняющей поверхностью. Картридж также включает в себя вторую трубку, имеющую внутреннюю поверхность, наружную поверхность, ближний конец и дальний конец, где внутренняя поверхность и (или) наружная поверхность является уплотняющей поверхностью. Первая трубка отходит от корпуса и окружает выпускное отверстие. По меньшей мере часть первой трубки или второй трубки окружает другую таким образом, что между первой трубкой и второй трубкой образуется зазор. Зазор способен вместить объем воды.
В другом объекте изобретения представлено устройство, к которому присоединяют вышеупомянутый картридж для очистки воды с возможностью отсоединения. Устройство включает в себя корпус выпускного отверстия, имеющий внутреннюю поверхность и наружную поверхность. Корпус выпускного отверстия включает в себя по меньшей мере одну уплотняющую поверхность. Устройство также включает в себя корпус воздушного отверстия, имеющий внутреннюю поверхность и наружную поверхность. Корпус воздушного отверстия включает в себя по меньшей мере одну уплотняющую поверхность. По меньшей мере, часть внутренней поверхности корпуса выпускного отверстия образует и содержит канал для выпуска очищенной воды. По меньшей мере часть наружной поверхности корпуса выпускного отверстия и внутренней поверхности корпуса образует и определяет воздушное отверстие. Устройство соединено с картриджем таким образом, что первая трубка герметично обхватывает корпус выпускного отверстия. Вторая трубка герметично обхватывает корпус воздушного отверстия таким образом, что внутренняя поверхность первой трубки и внутренняя поверхность корпуса выпускного отверстия находятся в жидкостной связи. Наружная поверхность первой трубки и внутренняя поверхность второй трубки находятся в жидкостной связи.
Другие объекты изобретения, в том числе способы применения картриджа, будут ясны из приводимого ниже подробного описания.
Краткое описание чертежей
Хотя изобретение полностью определяется его формулой, предполагается, что настоящее изобретение будет лучше понято из следующего описания в сочетании с прилагаемыми чертежами.
Фиг.1 представляет собой вид в перспективе картриджа для очистки воды, изготовленного в соответствии с настоящим изобретением.
Фиг.2 представляет собой вид снизу альтернативного варианта выполнения впуска и второго конца картриджа, изображенного на фиг.1.
Фиг.3 представляет собой вид сверху картриджа для очистки воды, изображенного на фиг.1.
Фиг.4 представляет собой вид сбоку картриджа для очистки воды, изображенного на фиг.1, в разрезе по линии А-А.
Фиг.5А представляет собой вид сверху картриджа для очистки воды, изображенного на фиг.1.
Фиг.5В представляет собой вид сбоку альтернативного варианта выполнения картриджа для очистки воды, изображенного на фиг.1, в разрезе по линии А-А.
Фиг.6А представляет собой вид сбоку альтернативного варианта выполнения второй трубки, изображенной на фиг.1, в котором вторая трубка отходит наружу от первой трубки.
Фиг.6В представляет собой вид сбоку альтернативного варианта выполнения второй трубки, изображенной на фиг.1, в котором вторая трубка отходит внутрь от первой трубки.
Фиг.7 представляет собой вид в перспективе альтернативного варианта второй трубки, изображенной на фиг.1, в котором вторая трубка содержит кулачковую поверхность.
Фиг.8 представляет собой вид сбоку картриджа для очистки воды, изображенного на фиг.2, в разрезе по линии А-А.
Фиг.9 представляет собой вид сбоку картриджа для очистки воды, изображенного на фиг.1, в разрезе по линии А-А.
Фиг.10 представляет собой вид в перспективе картриджа для очистки воды, изображенного на фиг.2.
Фиг.11 представляет собой вид сбоку альтернативного варианта выполнения картриджа для очистки воды, изображенного на фиг.1, в разрезе по линии А-А, в котором картридж содержит третью трубку и в котором картридж присоединен к корпусу воздушного отверстия и корпусу выпускного отверстия настольного устройства для очистки воды, причем устройство изображено с частичным разрезом.
Фиг.12 представляет собой вид сбоку в разрезе картриджа для очистки воды, не соответствующего настоящему изобретению, у которого отсутствует вторая трубка, подсоединенная к корпусу выпускного отверстия устройства, не соответствующего настоящему изобретению, причем у устройства отсутствует корпус воздушного отверстия.
Фиг.13 представляет собой вид в частичном разрезе корпуса выходного отверстия, изображенного на фиг.12, без подсоединенного картриджа для очистки воды, при этом показано, как загрязненная вода протекает по наружной стороне и втекает внутрь корпуса выпускного отверстия.
Фиг.14А представляет собой вид снизу картриджа для очистки воды, изображенного на фиг.11.
Фиг.14В представляет собой вид сбоку в разрезе картриджа для очистки воды, изображенного на фиг.11, и альтернативный вариант выполнения камеры давления устройства, изображенного на фиг.11.
Фиг.15 представляет собой вид сбоку в разрезе картриджа для очистки воды, изображенного на фиг.2, и вид с частичным разрезом альтернативного варианта выполнения устройства, изображенного на фиг.11, причем упомянутое устройство имеет клапан.
Фиг.16 представляет собой вид в перспективе с пространственным разделением деталей картриджа для очистки воды, изображенного на фиг.2, и вид в перспективе с пространственным разделением деталей альтернативного варианта выполнения устройства, изображенного на фиг.11, причем упомянутое устройство смонтировано на водопроводном кране.
Подробное описание изобретения
В настоящем документе термин "кулачковая поверхность" означает совокупность всех поверхностей, которые физически соприкасаются с толкателем клапана с целью приведения клапана в действие. Более подробно определение и описание кулачковой поверхности приведены в заявке на получение патента США №10/424200 (Жидкостные картриджи и их концевые детали).
В настоящем документе термин "коаксиальный" означает, что первый объект полностью находится внутри второго объекта (например, первый цилиндр полностью находится внутри второго цилиндра, первая трубка полностью окружена второй трубкой и т.д.).
В настоящем документе термин "концентрические" означает имеющие общий центр.
В настоящем документе термин "текучая среда" означает жидкость или газ.
В настоящем документе словосочетание "герметично соединенный" или "герметичное соединение" относится к соединению по меньшей мере двух уплотняющих поверхностей или их частей, образующих барьер на пути текучей среды.
В настоящем документе термин "уплотняющая поверхность" относится к заданной поверхности или ее части, способной при соединении с другой поверхностью образовать барьер на пути текучей среды. Поверхность может представлять собой - но не ограничиваться ими - гладкую, хорошо отполированную поверхность или уплотнительное кольцо, герметично соединенное с этой полированной поверхностью.
В настоящем документе термин "окружать" означает охватывать по меньшей мере часть.
В настоящем документе термин "трубка" означает полую вытянутую конструкцию для протекания или удержания текучей среды. Трубка может иметь - но не ограничиваться ею - цилиндрическую форму. Например, трубка настоящего изобретения может иметь форму пятиугольника, шестиугольника, восьмиугольника и т.д.
Определение других терминов, используемых в настоящем документе, дается в том месте, где они обсуждаются.
Теперь будут подробно описаны варианты осуществления изобретения, примеры которого изображены на прилагаемых чертежах. На всех чертежах численные обозначения с одинаковыми двумя последними цифрами относятся к одним и тем же или сходным элементам (но не обязательно вариантам осуществления) (например, 22, 122, 222 и т.д.). Устройства и картриджи для очистки воды в соответствии с настоящим изобретением можно использовать там, где существует потребность в питьевой воде, в том числе - но не ограничиваясь ими - в холодильниках с льдогенераторами и (или) отверстиями для поступления воды; в водяных установках или охладителях; в устройствах для очистки воды, устанавливаемых на кран, на стол, под раковину или предназначенных для всего дома; в кофеварках и т.д.
На фиг.1 изображен вариант осуществления картриджа 20 для очистки воды, который содержит корпус 22 и впуск 24, выпускное отверстие 26, первую трубку 28, вторую трубку 30, зазор 32 и материал 34 для очистки воды. Корпус 22, как показано в варианте осуществления изобретения, может быть цилиндрическим, однако он может иметь различные формы и размеры. Корпус 22 может быть изготовлен из различных материалов, одного или нескольких, в том числе - но не ограничиваясь ими - из одного вида пластика или из сочетания нескольких видов пластика, из металлов и их сплавов, из стекловолокна и т.д. Корпус 22 может представлять собой крышку на конце (концах) формованного материала для очистки воды (например, 34) или может образовать контейнер с четко обозначенными стенками, который содержит рыхлый материал для очистки воды.
Впуск 24, как показано в варианте осуществления изобретения, может быть частью открытого материала 34, накрытого с обоих концов корпусом 22. То есть вода может поступать в картридж 20 через открытую часть материала 34. Как показано на фиг.2, впуск 224 может факультативно представлять собой круглое отверстие и располагаться на втором конце картриджа 220 напротив места расположения выпускного отверстия 26. Впуск 224 может факультативно располагаться сбоку или на первом конце картриджа 220.
Как показано на фиг.3, выпускное отверстие 26 может быть круглым отверстием, концентрическим и коаксиальным с продольной осью 36 картриджа 20. Впуск 24 и выпускное отверстие 26 могут иметь различные размеры и располагаться каким угодно образом, который лучше всего служит данному применению. Так, впуск 24 и выпускное отверстие 26 могут располагаться в одном и том же месте (то есть использовать одно и то же отверстие), в непосредственной близости (то есть находиться на одной поверхности или на одном конце) или на удалении друг от друга (например, располагаться на противоположных концах).
Как показано на фиг.3, первая трубка 28 и вторая трубка 30 отходят от корпуса 30 таким образом, что первая трубка 28 окружает выпускное отверстие 26, а вторая трубка 30 окружает первую трубку 28, так что между наружной поверхностью первой трубки 28 и внутренней поверхностью второй трубки 30 образуется зазор 32, а верх корпуса 22 играет для зазора 32 роль сплошного дна (то есть дна без отверстий). Первая и вторая трубки 28 и 30 могут отходить от корпуса 22 таким образом, что не создается никакого пути для утечки между ближними концами первой 28 и второй 30 трубок и корпусом 22. То есть вода может выходить только через дальние концы либо первой 28, либо второй 30 трубки (в случае, если дальняя часть зазора 32 открыта), в противном случае вода может удерживаться в зазоре 32 продолжительное время (зависящее от других условий), потому что никакого другого пути для выхода нет (в случае, если дальняя часть зазора 32 водонепроницаема). Зазор 32 может быть способен удерживать некоторый объем воды, когда картридж подсоединен к устройству негерметично (о чем идет речь ниже), предпочтительно от примерно 0,1 миллилитра (далее "мл") до примерно 6 мл, более предпочтительно от примерно 1,6 мл до примерно 4,5 мл и наиболее предпочтительно от примерно 2,2 мл до примерно 3 мл. Кроме того, зазор 32 может быть способен удерживать некоторый объем воды, когда картридж подсоединен к устройству герметично (о чем идет речь ниже), предпочтительно от примерно 0,1 мл до примерно 5,5 мл, более предпочтительно от примерно 0,5 мл до примерно 3 мл и наиболее предпочтительно от примерно 0,8 мл до примерно 1,2 мл.
Как показано на фиг.3, первая трубка 28 может иметь кольцевую форму и может концентрически и коаксиально окружать выпускное отверстие 26, но может окружать выпускное отверстие 26 и каким-либо иным образом. Первая трубка 28 может быть выполнена из различных материалов, одного или нескольких, в том числе - но не ограничиваясь ими - из одного вида или сочетания нескольких видов пластиков, металлов и их сплавов, стекловолокна и т.д. Как показано на фиг.4, первая трубка 28 служит непрерывным продолжением выпускного отверстия 26. Внутренняя или наружная поверхность первой трубки 28 может быть уплотняющей поверхностью 44 и может содержать одно или несколько уплотнительных колец или другую такую уплотняющую поверхность, и может поддерживаться одним или несколькими ребрами 40 (см.фиг.16). Как показано в одном варианте осуществления изобретения, уплотняющая поверхность 44 первой трубки 28 представляет собой часть ее внутренней поверхности, которая хорошо отполирована для того, чтобы герметично контактировать с уплотнительным кольцом. Когда на первой трубке 28 отсутствует уплотнительное кольцо, то невозможно порезать, порвать или каким-либо иным образом нарушить целостность уплотнительного кольца (при упаковке, транспортировке, эксплуатации потребителем и т.д.). Кроме того, когда уплотняющая поверхность первой трубки 28 является внутренней поверхностью, диаметр первой трубки 28 может быть таким, чтобы не позволять рядовому потребителю касаться уплотняющей поверхности, царапая ее, что может привести к течи, или касаться уплотняющей поверхности загрязненными руками, вызывая загрязнение воды и т.д. Когда уплотняющая поверхность первой трубки 28 является наружной поверхностью, зазор 32 между первой трубкой 28 и второй трубкой 30 может быть таким, чтобы не допускать возникновения этих проблем.
Кроме того, для защиты уплотняющей поверхности первой трубки может быть важной высота первой трубки 28 по отношению к уплотняющей поверхности 44. То есть уплотняющая поверхность первой трубки 28, расположена ли она на внутренней или наружной поверхности, может располагаться на первой трубке 28 таким образом, что некоторая часть первой трубки 28 выступает за уплотняющую поверхность для ее защиты. Первая трубка 28 может предпочтительно выходить за пределы дальней части уплотняющей поверхности 44 на расстояние L1, составляющее предпочтительно от примерно 0,1 сантиметра (далее "см") до примерно 2 см, более предпочтительно от примерно 0,2 см до примерно 1 см и наиболее предпочтительно от примерно 0,3 см до примерно 0,5 см. Кроме того, высота второй трубки 30 может защищать уплотняющую поверхность 44 первой трубки 28, выступая за уплотняющую поверхность 44 первой трубки 28 и за дальний конец самой первой трубки 28.
Как показано на фиг.5-А и 5-В, вторая трубка 30 может иметь форму кольца и может концентрически и коаксиально окружать первую трубку 28 и (или) выпускное отверстие 26, но может окружать первую трубку 28 и (или) выпускное отверстие 26 каким-либо другим образом. Вторая трубка 30 может быть выполнена из различных материалов, одного или нескольких, в том числе - но не ограничиваясь ими - из одного вида или сочетания нескольких видов пластика, металлов и их сплавов, стекловолокна и т.д. Внутренняя или наружная поверхность второй трубки 30 может быть уплотняющей поверхностью 46. Как показано в одном варианте осуществления изобретения, уплотняющая поверхность 46 представляет собой часть внутренней поверхности второй трубки 30, которая хорошо отполирована для того, чтобы герметично контактировать с уплотнительным кольцом. Вторая трубка 30 может содержать, а может не содержать одно или несколько уплотнительных колец или другую подобную уплотняющую поверхность, и может поддерживаться, а может не поддерживаться одним или несколькими ребрами. Как показано на фиг.6-А, вторая трубка 6А30 необязательно отходит от корпуса 22, но может отходить наружу от первой трубки 6А28, так что дно 6А38 зазора 6А32 образуется частью второй трубки 6А30 в том месте, где она отходит от первой трубки 28. Кроме того, как показано на фиг.6-В, вторая трубка 6В30 может отходить внутрь от первой трубки 28. Как показано на фиг.7, вторая трубка 730 может также играть роль кулачковой поверхности 42, как описано в заявке на получение патента США №10/424200 и как описано и показано ниже (см.фиг.15).
Когда на второй трубке 30 отсутствует уплотнительное кольцо, то невозможно порезать, или порвать, или каким-либо иным образом нарушить целостность уплотнительного кольца. Кроме того, когда уплотняющая поверхность 46 второй трубки 30 является внутренней поверхностью, диаметр второй трубки 30 может быть таким, чтобы обеспечивать такую ширину зазора, которая не позволит рядовому потребителю касаться уплотняющей поверхности, царапая ее, что может привести к течи, или касаться уплотняющей поверхности 46 загрязненными руками, вызывая загрязнение воды и т.д. Когда на наружной поверхности второй трубки 30 отсутствует уплотнительное кольцо и она не является уплотняющей поверхностью, ее проще использовать в качестве кулачковой поверхности (например, 42), о которой говорится выше.
Кроме того, высота второй трубки 30 по отношению к уплотняющей поверхности 46 второй трубки 30 может быть важной для защиты уплотняющей поверхности 46. То есть уплотняющая поверхность 46 второй трубки 30, расположена ли она на наружной или внутренней поверхности, может располагаться на второй трубке 30 таким образом, что некоторая часть второй трубки 30 выступает за пределы уплотняющей поверхности 46 для ее защиты. Вторая трубка может предпочтительно выступать за пределы дальней части уплотняющей поверхности 46 на расстояние L2 (см.фиг.5-В), составляющее предпочтительно от примерно 0,1 см до примерно 1,5 см, более предпочтительно от примерно 0,2 см до примерно 0,9 см и наиболее предпочтительно от примерно 0,3 см до примерно 0,5 см. Кроме того, как показано на фиг.8, высота первой трубки 828 может также защищать уплотняющую поверхность 846 второй трубки 830 тем, что выступает за пределы уплотняющей поверхности 846 второй трубки 830 и за пределы дальнего конца самой второй трубки 830.
Как показано на фиг.9, расстояние L3 (высота корпуса 22) от первого конца корпуса 22 до второго конца корпуса 22 может предпочтительно составлять от примерно 3 см до примерно 20 см, более предпочтительно от примерно 5 см до примерно 15 см и наиболее предпочтительно от примерно 6,7 см до примерно 8,4 см. Расстояние L4 (высота первой трубки 28) от первого конца корпуса 22 до дальнего конца первой трубки 28 может предпочтительно составлять от примерно 0,5 см до примерно 3 см, более предпочтительно от примерно 1 см до примерно 2 см и наиболее предпочтительно от примерно 1,2 см до примерно 1,4 см. Расстояние L5 (высота второй трубки 30) от первого конца корпуса 22 до дальнего конца второй трубки 30 может предпочтительно составлять от примерно 0,5 см до примерно 3 см, более предпочтительно от примерно 0,7 см до примерно 2 см и наиболее предпочтительно от примерно 1 см до примерно 1,5 см. Расстояние L6 от дальнего конца первой трубки 28 до дальнего конца второй трубки 30 может предпочтительно составлять от примерно 0 см до примерно 1 см, более предпочтительно от примерно 0,1 см до примерно 0,5 см и наиболее предпочтительно от примерно 0,2 см до примерно 0,3 см. Расстояние L7 (высота второй трубки 30) от ближнего конца первой трубки 28 до дальнего конца второй трубки 30 может предпочтительно составлять от примерно 0,5 см до примерно 3 см, более предпочтительно от примерно 0,7 см до примерно 2,2 см и наиболее предпочтительно от примерно 1 см до примерно 1,5 см. Расстояние L8 (высота первой трубки 28) от ближнего конца второй трубки до дальнего конца первой трубки может предпочтительно составлять от примерно 0,5 см до примерно 3 см, более предпочтительно от примерно 0,9 см до примерно 2 см и наиболее предпочтительно от примерно 1 см до примерно 1,5 см.
Расстояние L9 от продольной оси 36 картриджа 20 до внутренней поверхности первой трубки 28 может предпочтительно составлять от примерно 0,3 см до примерно 1,5 см, более предпочтительно от примерно 0,4 см до примерно 1 см и наиболее предпочтительно от примерно 0,6 см до примерно 0,8 см. Первая трубка 28 может предпочтительно иметь внутренний диаметр L10 от примерно 0,5 см до примерно 3 см, более предпочтительно от примерно 0,9 см до примерно 2,2 см и наиболее предпочтительно от примерно 1,2 см до примерно 1,5 см.
Расстояние L11 от продольной оси 36 картриджа 20 до внутренней поверхности второй трубки 30 может предпочтительно составлять от примерно 0,5 см до примерно 2,5 см, более предпочтительно от примерно 0,8 см до примерно 2 см и наиболее предпочтительно от примерно 1 см до примерно 1,3 см. Вторая трубка 30 может предпочтительно иметь диаметр L12 от примерно 1 см до примерно 5 см, более предпочтительно от примерно 1,7 см до примерно 4 см и наиболее предпочтительно от примерно 2 см до примерно 2,5 см. Зазор 32 может иметь внутренний диаметр предпочтительно от примерно 0,5 см до примерно 3,5 см, более предпочтительно от примерно 1 см до примерно 2,5 см и наиболее предпочтительно от примерно 1,5 см до примерно 2 см, а наружный диаметр предпочтительно от примерно 1 см до примерно 5 см, более предпочтительно от примерно 1,5 см до примерно 4 см и наиболее предпочтительно от примерно 2 см до примерно 2,6 см. Наибольшее расстояние L13 между наружной поверхностью первой трубки 28 и внутренней поверхностью второй трубки 30 может предпочтительно составлять от примерно 0,1 см до примерно 2,5 см, более предпочтительно от примерно 0,2 см до примерно 1,2 см и наиболее предпочтительно от примерно 0,3 см до примерно 0,5 см.
Расстояние L14 от первого конца корпуса 22 до дальней части уплотняющей поверхности 44 первой трубки 28 может предпочтительно составлять от примерно 0,4 см до примерно 2 см, более предпочтительно от 0,5 см до 1,5 см и наиболее предпочтительно от примерно 0,8 см до примерно 1 см. Расстояние L15 от первого конца корпуса 22 до дальней части уплотняющей поверхности 46 второй трубки 30 может предпочтительно составлять от 0,4 см до примерно 2,5 см, более предпочтительно от примерно 0,5 см до примерно 2 см и наиболее предпочтительно от примерно 0,7 см до примерно 1 см.
Может быть желательно с целью обеспечения большей компактности картриджа 20 максимально ограничить высоту первой и второй трубок 28 и 30, сохранив уплотняющую поверхность 44 и 46 на каждой трубке. Чем меньше высота трубок 28 и 30, предназначенных для соединения с устройством, тем больше может быть высота корпуса 22 или количество очищающего материала 34 при фиксированном расстоянии (см. заявку на получения патента США №10/424200). Таким образом, можно ожидать, что первая трубка 28 и вторая трубка 30 могут быть одинаковой минимальной высоты. Кроме того, можно ожидать, что каждая уплотняющая поверхность 44 и 46 может отстоять от первого конца корпуса 22 на одинаковом расстоянии (таким образом, каждая трубка 28 и 30 будет выступать за каждую соответствующую уплотняющую поверхность 44 и 46 на одно и то же расстояние).
Как упоминалось выше, высота первой трубки 28 может использоваться для защиты уплотняющей поверхности 44 и уплотняющей поверхности 46 второй трубки 30. Аналогично высота второй трубки 30 может использоваться для защиты уплотняющей поверхности 46 и уплотняющей поверхности 44 первой трубки 28. Таким образом, соотношение между высотой первой трубки 28 и второй трубки 30 может иметь значение. Например, отношение высоты второй трубки 30 к высоте первой трубки 28 может предпочтительно составлять от 1 до 2,5, более предпочтительно от 1,1 до 2 и наиболее предпочтительно от 1,2 до 1,3 (например, если вторая трубка 30 в 1,1 раза больше высоты первой трубки 28, и высота первой трубки составляет 1,2 см, то высота второй трубки 30 будет составлять 1,3 см). Наоборот, отношение высоты первой трубки 28 к высоте второй трубки 30 может предпочтительно составлять от 1 до 2,5, более предпочтительно от 1,1 до 2 и наиболее предпочтительно от 1,2 до 1,3.
Дальний конец второй трубки 30 может выступать из первого конца корпуса 22 картриджа предпочтительно от примерно 1 раза до примерно 2,5 раза дальше, более предпочтительно от примерно 1,1 раза до примерно 2 раз дальше и наиболее предпочтительно от 1,2 раза до 1,3 раза дальше, чем выступает дальний конец первой трубки 28 (например, если дальний конец второй трубки 30 выступает из корпуса 22 картриджа в 1,1 раза дальше, чем дальний конец первой трубки 28, и дальний конец первой трубки выступает из корпуса 22 картриджа на 1,2 см, то дальний конец второй трубки 30 выступает из корпуса 22 картриджа на 1,3 см). Наоборот, дальний конец первой трубки 28 может выступать из первого конца корпуса 22 картриджа предпочтительно от примерно 1 раза до примерно 2,5 раза дальше, более предпочтительно от примерно 1,1 раза до примерно 2 раз дальше и наиболее предпочтительно от примерно 1,2 раза до примерно 1,3 раза дальше, чем выступает дальний конец второй трубки 30.
Дальняя часть уплотняющей поверхности 46 второй трубки 30 может выступать от корпуса 22 картриджа предпочтительно от примерно 1 раза до примерно 3 раз, более предпочтительно от примерно 1,1 раза до примерно 2 раз и наиболее предпочтительно от примерно 1,3 раза до примерно 1,4 раза дальше, чем дальняя часть уплотняющей поверхности 44 первой трубки 28 (например, если дальняя часть уплотняющей поверхности 46 второй трубки 30 выступает от корпуса 22 картриджа в 1,1 раза дальше, чем дальняя часть уплотняющей поверхности 44 первой трубки 28, и дальняя часть уплотняющей поверхности 44 первой трубки 28 выступает на 0,9 см от корпуса 22 картриджа, то дальняя часть уплотняющей поверхности 46 второй трубки 30 будет выступать на 1 см от корпуса 22 картриджа). Наоборот, дальняя часть уплотняющей поверхности 44 первой трубки 28 может выступать от корпуса 22 картриджа предпочтительно от примерно 1 раза до примерно 3 раз, более предпочтительно от примерно 1,1 раза до примерно 2 раз и наиболее предпочтительно от примерно 1,3 раза до примерно 1,4 раза дальше, чем дальняя часть уплотняющей поверхности 46 второй трубки 30.
По меньшей мере одна уплотняющая поверхность второй трубки 30 может выступать от корпуса 22 картриджа предпочтительно от примерно 1 раза до примерно 3 раз, более предпочтительно от примерно 1,1 раза до примерно 2 раз и наиболее предпочтительно от примерно 1,3 раз до примерно 1, 4 раз дальше, чем по меньшей мере одна уплотняющая поверхность первой трубки 28. Наоборот, по меньшей мере одна уплотняющая поверхность первой трубки 28 может выступать от корпуса 22 картриджа предпочтительно от примерно 1 раза до примерно 3 раз, более предпочтительно от примерно 1,1 раза до примерно 2 раз и наиболее предпочтительно от примерно 1,3 раза до примерно 1,4 раза дальше, чем по меньшей мере одна уплотняющая поверхность второй трубки 30.
Внутри корпуса 22 картриджа может находиться материал для очистки воды, который может иметь различный принцип действия, известный из уровня техники, в том числе - но не ограничиваясь ими - удаление или нейтрализация загрязняющих частиц посредством отбора по размеру, электролиза, поглощения, окисления, восстановления, химического обеззараживания, ионного обмена и т.д. Примерами загрязняющих веществ служат микроорганизмы, вирусы, бактерии, патогены, простейшие, органические вещества, неорганические вещества и т.д. Кроме того, в воду могут добавляться полезные добавки, такие как ароматизаторы, витамины, минералы, питательные вещества и т.д. Примеры возможных материалов для очистки воды, известных из уровня техники, описаны в патентах США №№2167225, 2335458, 4172796, 4493772, 4764274, 4025438, 4094779 и 6337015. Например, материалы для очистки воды могут включать в себя - но не ограничиваться ими - углерод, отдельно или в сочетании (например, активированный уголь, такой как трубка из пористого угля, или блок пористого угля, или угольный порошок, спеченный с полимерным связующим веществом или т.п.), ионообменный материал (например, в форме каучуковых шариков, плоских фильтрующих мембран, волокнистых фильтрующих структур и т.д.), цеолитовые частицы или покрытия (например, с добавлением серебра), полиэтилен или зарядоизмененная полученная выдуванием из расплава или микроволокнистая стеклянная паутина, глинозем, диатомовая земля и т.д. Материал 34 для очистки воды по настоящему изобретению может содержать и другие широко используемые материалы, описанные в заявках на получение патента США №№09/935810, 09/935962, 09/628632, 09/832581, 09/832580, 09/736749, 09/574456, 09/564919 и 09/347223.
Как показано на фиг.10, корпус 1022 может дополнительно содержать канал 48, вырез 50, кулачок 52, выступ 54 и уплотнительное кольцо 56, как описано в патентах США №№5525214, 5527451, 5928504 и 6214103.
Как показано на фиг.11, картридж 20 может использоваться в устройстве 60 для очистки воды, содержащем корпус 62 впускного отверстия, камеру давления 64, корпус 66 воздушного отверстия и корпус 68 выпускного отверстия. Картридж и устройство для очистки воды могут совместно именоваться "водоочистной системой". Первое 70 и второе 72 уплотнительные кольца могут окружать внутреннюю или наружную поверхность соответственно корпусов выпускного отверстия 68 или впускного отверстия 68. Эти уплотнительные кольца 70 и 72 могут быть защищены от пользователя, так что первое 70 и второе 72 уплотнительные кольца могут располагаться внутри устройства 60, чтобы находиться вне досягаемости рядового пользователя, чтобы он не мог повредить или загрязнить уплотнительные кольца 70 и 72. Первая трубка 28 картриджа 20 может герметично соединяться с корпусом 68 выпускного отверстия, а вторая трубка 30 может герметично соединяться с корпусом 66 воздушного отверстия. Первая трубка 28 может надеваться на корпус 68 выпускного отверстия или вставляться в него, так что внутренняя поверхность первой трубки 28 и внутренняя поверхность корпуса 68 выпускного отверстия находятся в жидкостной связи. Аналогично вторая трубка 30 может надеваться на корпус 66 воздушного отверстия или вставляться в него, так что внутренняя поверхность второй трубки 30 и внутренняя поверхность корпуса 66 воздушного отверстия находятся в жидкостной связи.
Далее будет описана функция устройства 60 и картриджа 20 для очистки воды. Когда картридж 20 герметично соединен с устройством 60, как показано на фиг.11, камера 64 давления может быть прикреплена (например, посадкой с натягом, резьбовым соединением, болтовым соединением, винтовым соединением, застежками, захватами, защелками и т.д.) к устройству 60, так что загрязненная вода входит в систему через корпус 62 впускного отверстия и заполняет камеру 64 давления, окружает корпус 22 картриджа и наружную поверхность второй трубки 30 и входит в картридж 20 через материал 34 для очистки воды. Проходя через материал 34 для очистки воды, вода очищается, а затем выходит из картриджа 20 через выпускное отверстие 26. Очищенная вода вынуждена течь вдоль внутренней поверхности первой трубки 28, не в силах преодолеть первое уплотнительное кольцо 70, и вынуждена протекать через корпус 68 выпускного отверстия.
Есть несколько ситуаций, которые могут возникнуть в любой водоочистной системе, которые позволяют загрязненной воде смешиваться с очищенной водой. Однако картридж 20 по настоящему изобретению защищает от многих таких потенциальных проблем. Например, загрязненная вода, наполняя камеру 64 давления, может нарушить целостность второго уплотнительного кольца 72. Если во втором уплотнительном кольце 72 имеется надрез или вторая трубка 30 не может герметично соединиться с корпусом 66 воздушного отверстия, первая трубка 28, будучи герметично соединена с корпусом 68 выпускного отверстия, не позволит загрязненной воде проникнуть в корпус 68 выпускного отверстия и в очищенную воду. Прежде чем загрязненная вода, которую пропускает второе уплотнительное кольцо 72, нарушит целостность первого уплотнительного кольца 70, зазор 32 наполнится загрязненной водой. Зазор 32 будет надежно удерживать загрязненную воду в зависимости от размера зазора 32 и объема загрязненной воды, просочившейся через второе уплотнительное кольцо 72. Конструкция устройства 60 может также свести к нулю или уменьшить степень, с которой загрязненная вода испытывает на целостность первое уплотнительное кольцо 70, надежно отводя загрязненную воду, которая переполняет зазор 32, от места поступления очищенной воды.
Загрязненная вода может смешиваться с очищенной водой при смене картриджа 20 для очистки воды. Как показано на фиг.12, в картридже 1220 и устройстве 1260, которые отличаются от вышеописанных и не являются примерами осуществления изобретения или его альтернативных вариантов, картридж 1220 имеет только первую трубку 28 между загрязненной водой и выпускным отверстием 26. Такая конструкция с большой вероятностью будет способствовать повторному загрязнению очищенной воды. Например, как показано на фиг.13, при смене картриджа 1220 для очистки воды после снятия камеры 64 давления вода остается на участке, где имело место герметичное соединение, так что после снятия картриджа 1220 загрязненная вода 74 капает и стекает с наружной поверхности корпуса 68 выпускного отверстия и даже затекает на внутреннюю поверхность корпуса 68 выпускного отверстия. Таким образом, при установке нового картриджа загрязненная вода 74 ниже места герметичного соединения будет проталкиваться внутрь корпуса 68 выпускного отверстия, где она может повторно загрязнить уже очищенную воду. Однако в случае устройства 60 и картриджа 20 для очистки воды, изображенных на фиг.11, вода собирается снаружи второй трубки 30, так что первая трубка 28 и корпус 68 выпускного отверстия не вступают в контакт с загрязненной водой. Загрязненная вода, захваченная герметичным соединением нового картриджа 20 для очистки воды, может остаться в зазоре 32.
Как показано на фиг.14-А и 14-В, картридж 1420 может также содержать третью трубку 76, которая герметично охватывает корпус 78 пробки камеры 1464 давления. Корпус 78 пробки может быть расположен на камере 1464 давления таким образом, что в камере 1464 давления образуется отверстие 80. Корпус 78 пробки может окружать уплотнительное кольцо 82, так что третья трубка 76 картриджа 1420 может герметично закрывать отверстие 80 камеры 1464 давления. Таким образом, если в устройство 1460 втекала загрязненная вода, а картридж 1420 не был вставлен, загрязненная вода вытекала бы через отверстие 80. Однако если в камеру 1464 давления вставлен картридж 1420, содержащий третью трубку 76, камера давления 1464 наполнилась бы загрязненной водой, как было описано выше. Третья трубка 76 и корпус 78 пробки не позволили бы ошибочно эксплуатировать устройство 1460 для очистки воды без установленного картриджа 1420 для очистки воды.
Как показано на фиг.15 и как упомянуто выше, часть второй трубки 30 картриджа 20 может действовать в качестве кулачковой поверхности (например, 42), так что она вступает в контакт и приводит в действие толкатель 84 клапана 86 при установке картриджа 20 в устройство 1560, так что приводится в действие клапан 86. Термин "приводить в действие" относится к механическому действию или движению и (или) к сохранению положения при воздействии силы (например, при движении толкателя или удержании толкателя в открытом положении).
Как показано на фиг.16, картридж 1620 можно также использовать в других устройствах 1660, использующих камеру 1664 давления. Однако картридж 20 по настоящему изобретению необязательно использовать в устройствах, имеющих камеру давления.
Настоящее изобретение может также включать в себя информацию, которая сообщит потребителю, с помощью слов и (или) изображений, что использование настоящего изобретения обеспечит преимущества, в число которых входит обеспечение надежности средства получения очищенной воды, и эта информация может включать в себя утверждения о том, что данное изделие превосходит другие изделия для очистки воды. В наиболее желательном варианте эта информация может включать в себя сведения, что использование изобретения защищает от повторного загрязнения уже очищенной воды. Соответственно, возможно применение упаковки, содержащей информацию, которая сообщит потребителю, с помощью слов и (или) изображений, что использование настоящего изобретения обеспечит особые и соответствующие преимущества, упомянутые ранее. Информация может представлять собой, например, рекламу во всех обычных средствах массовой информации, а также надписи и пиктограммы на упаковке или на самом фильтре, выполненные с целью информирования потребителя.
Все цитируемые здесь документы в соответствующей части приведены здесь для ссылки; цитирование какого-либо документа не подразумевает его признание предшествующим уровнем техники по отношению к настоящему изобретению.
Несмотря на то что здесь изображены и описаны конкретные варианты осуществления настоящего изобретения, специалистам в данной области техники должно быть очевидно, что можно сделать различные другие изменения и модификации, сохраняя суть и не выходя за объем настоящего изобретения. Поэтому предполагается, что прилагаемая формула изобретения охватывает все такие изменения и модификации, которые находятся в пределах объема настоящего изобретения.
Реферат
Изобретение относится к устройствам для очистки воды и картриджам, используемым в этих устройствах. Картридж для очистки воды может герметично соединяться с устройством для очистки воды с возможностью отсоединения. Картридж содержит корпус, впуск для введения в картридж неочищенной воды, выпускное отверстие для выпуска очищенной воды из картриджа и очищающий материал для очищения неочищенной воды, содержащий углерод. Очищающий материал пропускает через себя текучую среду от впуска к выпускному отверстию. Картридж также включает в себя первую трубку, имеющую внутреннюю поверхность, наружную поверхность, ближний конец и дальний конец, причем внутренняя поверхность и (или) наружная поверхность является уплотняющей поверхностью. Картридж также включает в себя вторую трубку, имеющую внутреннюю поверхность, наружную поверхность, ближний конец и дальний конец, причем внутренняя поверхность и (или) наружная поверхность является уплотняющей поверхностью. Первая трубка отходит от корпуса и окружает выпускное отверстие. По меньшей мере, часть первой трубки или второй трубки окружает другую таким образом, что между первой трубкой и второй трубкой образуется зазор. Зазор может вмещать некоторый объем воды. Устройство для очистки воды, к которому присоединен вышеупомянутый картридж для очистки воды с возможностью отсоединения, состоит из корпуса выпускного отверстия, корпуса воздушного отверстия. По меньшей мере, часть внутренней поверхности корпуса выпускного отверстия образует и содержит канал для выпуска очищенной воды. Устройство соединено с картриджем таким образом, что первая трубка герметично обхватывает корпус выпускного отверстия. Вторая трубка герметично обхватывает корпус воздушного отверстия таким образом, что внутренняя поверхность первой трубки и внутренняя поверхность корпуса выпускного отверстия находятся в жидкостной связи. Наружная поверхность первой трубки и внутренняя поверхность второй трубки находятся в жидкостной связи. Изобретение позволяет снизить вероятность повторного загрязнения очищенной воды. 6 н. и 22 з.п. ф-лы, 19 ил.
