Фильтрующий картридж для воды с защитой емкости от известковых отложений - RU2760327C1

Чертежи

Описание

Изобретение касается фильтрующего картриджа для воды со средством от отложений в емкости для воды, а также касается способа его применения согласно независимым пунктам 1 и 12 формулы изобретения, соответственно.

Для защиты от известковых отложений в устройствах, проводящих воду и/или приготовляющих воду, например, трубопроводах и приборах, на рынке известны фильтры для воды, в частности, сменные фильтрующие картриджи для снабжаемых водой посредством емкости для воды устройств для приготовления горячих напитков, для защиты проводящих горячую воду частей машин.

Однако, нерешенной проблемой при этом является отложения извести у самой емкости для воды. Поскольку со временем при использовании жесткой воды известь выпадает в осадок в емкости для воды и при этом образует известковый осадок на внутренних поверхностях этой емкости для воды.

Это выглядит непривлекательно и является нежелательным, в частности, в приборах, для которых оптическое впечатление имеет значение. Как, например, в современных машинах для приготовления горячих напитков, таких как кофемашины, автоматические чаеварки и многих других, в которых емкость для воды выполнена как видимый элемент дизайна, как правило, из прозрачного или полупрозрачного материала.

Задача изобретения поэтому заключается в том, чтобы с минимальным ущербом для общего внешнего вида такого устройства для приготовления горячих напитков предотвратить образование отложений также и на его видимых, проводящих воду и/или накапливающих воду компонентах.

Решение этой задачи обеспечивается признаками независимых пунктов 1 и 13 формулы изобретения. В зависимых пунктах формулы охарактеризованы предпочтительные и целесообразные модификации изобретения.

В соответствии с этим данное изобретение касается фильтрующего картриджа для воды, имеющего корпус и расположенный со стороны фильтра присоединительный элемент к емкости для установки в емкость для воды, в частности, в емкость для воды бытового прибора, и фильтрующий участок для подготовки воды, отбираемой из этой емкости для воды. Этот фильтрующий картридж для воды характеризуется тем, что он содержит запасную камеру со средством от образования отложений в емкости для воды, причем эта запасная камера выполнена отдельно от фильтрующего участка и его проточной направляющей для воды, протекающей через этот фильтрующий участок с целью ее подготовки, таким образом, что никакая вода, протекающая через этот фильтрующий участок, не входит в контакт со средством от образования отложений, и что указанная запасная камера имеет по меньшей мере одно проходное отверстие для указанного средства, посредством которого это средство от образования отложений находится в контакте с нефильтрованной водой в емкости для воды.

Таким образом можно оказывать воздействие на запасенную в емкости для воды воду уже во время ее хранения в этой емкости для воды, предотвращая образование отложений извести, с тем результатом, что поверхности, входящие в контакт с запасаемой водой, могут оставаться свободными от известковых отложений и/или освобождаться от них.

Тем самым, в частности, у выполненных из прозрачных материалов емкостей для воды сохраняется их изначально чистый общий внешний вид, включая видимые снаружи внутренние стенки, даже после длительного использования с повторяющейся дополнительной подачей воды.

Далее, предпочтительно это средство от образования отложений извести может также поддерживать собственно подготовку воды перед ее отбором из емкости. Это происходит за счет осуществляемой перед фильтрующим участком обработки запасаемой в емкости воды.

В одном предпочтительном варианте выполнения эта запасная камера может быть расположена в корпусе и/или на корпусе фильтрующего картриджа для воды, например, в форме камеры в корпусе. Так, запасная камера для средства от образования отложений может быть помещена, например, в крышке корпуса фильтрующего картриджа для воды. Тем самым, указанный картридж для воды в своем внешнем виде может оставаться, по существу, неизменным по сравнению с уже известными формами выполнения.

Однако, было бы возможно также ярко выраженное выполнение хранилища, образованного в виде запасной камеры. Благодаря этому было бы просто противодействовать путанице с фильтрующими картриджами для воды без такового. Кроме того, в таком случае объем и форма могли бы быть в значительной мере независимыми от конструктивных требований фильтрующего картриджа для воды.

Благодаря контактным отверстиям, соединяющим хранилище, соответственно, запасную камеру с запасаемой в емкости для воды водой, может обеспечиваться доступ воды к средству от образования отложений в емкости для воды и, тем самым, осуществляться ее обработка.

Такие отверстия могут включать в себя, например, отверстия в корпусе, сеть, сетку (ткань), сито, решетку и т.п.

Согласно одному предпочтительному варианту выполнения указанное средство от образования отложений может быть средством от образования известковых отложений. Тем самым, его можно использовать, например, совершенно целенаправленно только против известковых отложений.

В одном другом предпочтительном варианте выполнения может быть предусмотрено еще одно средство от образования известковых отложений. Например, такое средство, которое уже мешает образованию зародышей кристаллизации и максимально предотвращает его. И/или средство, которое удерживает известковые части в воде в растворенном состоянии.

Например, это средство от образования известковых отложений в емкости для воды в одном варианте выполнения может сначала удерживаться в хранилище сеткой, тканью, ситом, решеткой или т.п. Тем самым может быть предоставлена сравнительно большая поверхность контакта между водой и средством от известковых отложений. И/или, например, можно гарантировать, что оно не сможет выходить неконтролируемо.

Согласно одному особенно предпочтительному варианту для этого, например, стенка запасной камеры может быть по меньшей мере частично выполнена как перфорированная стенка или сито.

Дополнительно отверстия могут быть выполнены в корпусе фильтрующего картриджа для воды и/или в корпусе хранилища, предпочтительно с бόльшим эффективным сечением, чем у сетки, ткани, сита, решетки или т.п., чтобы поддерживать незначительным сопротивление течению и/или сопротивление диффузии для воды и для средства от известковых отложений. Таким образом указанное средство от известковых отложений может распространить свое действие также и на воду, запасаемую вне хранилища в емкости для воды. Например, за счет разности концентрации.

Поскольку вода, запасаемая в емкости для воды, хранится в ней как правило более длительное время, пока ее не заберут для использования и не заменят свежей, то достаточно сравнительно медленно развивающегося эффекта от этой обработки воды.

С другой стороны, образование известковых отложений требует также соответствующего времени контакта воды с рассматриваемой поверхностью, так что, хотя более длительное время хранения, с одной стороны, способствует образованию известковых отложений, но с другой стороны, средство от известковых отложений по мере увеличения времени хранения может усиливать свое действие в воде и, тем самым, еще эффективнее противодействовать известковым отложениям.

Таким образом, запасная камера согласно одному варианту выполнения может быть расположена в корпусе сменного фильтрующего картриджа.

Согласно одному предпочтительному варианту выполнения по меньшей мере одно из средств от образования отложений, в частности, от образования известковых отложений в емкости для воды может содержать слабокислотный катионит. Таким образом можно влиять на жесткость воды в емкости для воды.

Согласно еще одному предпочтительному варианту выполнения по меньшей мере одно из средств от образования отложений, в частности, от образования известковых отложений в емкости для воды может содержать стабилизатор жесткости. Тем самым можно помешать зародышеобразованию и таким образом влиять на процесс осаждения.

Предпочтительно по меньшей мере одно из средств от образования известковых отложений в емкости для воды может содержать труднорастворимый полифосфат. В частности, труднорастворимый полифосфат на основе кальция. Благодаря этому время реакции может быть замедлено, и тем самым может быть предотвращена слишком большая дозировка, соответственно, концентрация полифосфата в запасенной воде.

Альтернативно или дополнительно по меньшей мере одно из средств от образования отложений, в частности, от образования известковых отложений в емкости для воды может содержать основный, в частности, слабоосновный анионит, предпочтительно с ионами полифосфата в качестве ионов с противоположным зарядом. По сравнению с сильноосновным анионитом его преимуществом является высокая емкость. То есть, он может заряжаться сравнительно сильнее. Или, соответственно, для такой же зарядки требуется соответственно меньше анионообменного материала и, тем самым, требуется меньший объем для хранения. Это в свою очередь облегчает размещение. То есть, требуется меньше места.

В частности, этот основный и/или слабоосновный анионообменный материал может быть использован как стабилизирующее средство для полифосфата. Тем самым может быть значительно повышена устойчивость при хранении этого средства от образования известковых отложений в емкости для воды. Даже настолько, что он может стабильно храниться вместе с катионитом в фильтрующем картридже для воды, и при этом, например, не будет выцветания и свободной воды на поверхности полифосфата, который распределяется по пленочной упаковке и в таком случае может оставлять белые пятна на изделии.

Согласно еще одному варианту выполнения по меньшей мере одно из средств от образования отложений, в частности, от образования известковых отложений в емкости для воды может содержать легкорастворимый полифосфат на основе натрия.

Резюмируя, можно заключить, что традиционные сменные фильтрующие картриджи не эффективны против известковых отложений на емкостях для воды, так как запасаемая вода подвергается обработке только внутри сменного фильтрующего картриджа при протекании через расположенный в нем фильтрующий слой, причем эта вода всасывается из емкости для воды через фильтр в машину только непосредственно перед использованием, т.е. с целью ее предоставления для приготовления горячего напитка.

Для этого фильтрующий картридж для воды для установки в емкость для воды бытового прибора по меньшей мере частично заполнен первым умягчающим и/или декарбонизирующим гранулированным материалом, причем вода из емкости для воды предпочтительно посредством всасывающих средств втягивается через сменный фильтрующий картридж и гранулят.

Сырая вода, запасенная в емкости для воды по потоку выше фильтрующего картриджа для воды, остается, однако, не затронутой этой обработкой.

Поэтому предлагается такой фильтрующий картридж для воды дополнительно снабдить средством стабилизации жесткости и/или средством снижения жесткости воды для предотвращения образования известковых отложений внутри емкости для воды, так что вода, запасаемая в емкости для воды по потоку выше фильтрующего картриджа для воды, может входить с ним в контакт.

Для этого сменный фильтрующий картридж, например, в крышке и/или же на своей внешней стороне может содержать дополнительную емкость, в которой содержится указанное защитное средство от образования отложений, в частности, от образования известковых отложений, и по меньшей мере одно место контакта и/или контактное отверстие между средством от образования отложений, в частности, от образования известковых отложений, и водой в емкости.

В фильтрующем картридже для воды может быть также предусмотрено дополнительное кольцо или т.п. с ионообменным материалом или средством стабилизации жесткости. Например, заполненное труднорастворимым полифосфатом.

Предпочтительно камера для приема стабилизирующего средства выполняется в крышке фильтрующего картриджа для воды. Благодаря этому не требуется дополнительного места для размещения стабилизирующего средства.

В качестве средства от образования отложений, в частности, от образования известковых отложений, согласно изобретению, применяется основный анионит с долей ионов с противоположным зарядом в форме полифосфата.

Обычно в сырую воду для стабилизации жесткости добавляют полифосфаты. Для этого, с одной стороны, имеется возможность жидкого дозирования легкорастворимых полифосфатов или зависящей от растворимости дозировки через контакт с труднорастворимыми полифосфатами.

В случае легкорастворимых полифосфатов речь может идти в основном о полифосфатах солей натрия, и соответственно, в случае труднорастворимых речь идет о полифосфатах кальция или солей магния.

При дозировке в емкость для воды до сих пор возникает проблема с тем, что труднорастворимая соль не отдает достаточно полифосфата для защиты от известковых отложений. Далее, труднорастворимый полифосфат не может храниться вместе с фильтром емкости, так как слабокислотный ионообменный материал создает окружающую влажность свыше 80% относительной влажности воздуха в воздухонепроницаемой пленочной упаковке. Труднорастворимый полифосфат, однако, не может стабильно храниться при относительной влажности воздуха более 50%. Следствием совместной упаковки труднорастворимого полифосфата и влажного ионообменного материала является, таким образом, выцветание и свободная вода на поверхности полифосфата, который распределяется в пленочной упаковке, а затем оставляет белые пятна на продукте.

Применение жидкого полифосфата тоже сложно, так как процесс дозирования в случае использования свыше 3 месяцев должен продолжаться без передозировки. Возможна, правда, выдача через незначительную поверхность контакта, и диффузия в известной мере может регулироваться, однако, проблему хранения (вытекание - высыхание), а также передозировки при длительном контакте тем самым едва ли можно решить.

Для приготовления первоначально жидкий полифосфат затем ионно связывается с предпочтительно слабоосновным анионитом. Поскольку слабоосновные аниониты имеют существенно бόльшую зарядную емкость, чем сравнительно сильноосновные. Тем самым, та же зарядная емкость может быть предоставлена со сравнительно меньшим количеством слабоосновного анионита, чем с сильноосновным анионитом. Соответственно уменьшается и требуемое для этого место, соответственно, требуемый объем.

Обработанный таким образом ионит может почти неограниченное время храниться как сухим, так и влажным. Выдача полифосфата в контакте с водой ограничено сверху ионообменными равновесными реакциями с примесями в воде. Ниже равновесия с сырой водой, однако, скорость выдачи высокая, так что за длительный промежуток времени может быть выдано достаточно полифосфата.

Формула такой выдачи применительно, например, к емкости для воды, выглядит следующим образом:

R⁺_N: слабоосновный анионит

[H₂PO₄^-]_N: полифосфат с длиной цепочки N и N отрицательными зарядами

HCO₃^-: гидрокарбонат

R⁺_N [H₂PO₄^-]_N+N [HCO₃^-]

При этом полифосфат действует как ингибитор зародышеобразования против образования кристаллов CaCО₃.

Фильтрующий картридж для воды предпочтительно может быть выполнен с расположенным со стороны фильтра присоединительным элементом для подключения к комплиментарному, выполненному как всасывающее подключение и расположенному со стороны емкости присоединительному элементу емкости для воды.

Это делает возможным подключение фильтрующего картриджа для воды к дну емкости. Например, чтобы эксплуатировать в режиме всасывания.

Данное изобретение ниже поясняется подробнее с привлечением прилагаемых чертежей и относящегося к ним описания.

На чертежах показано следующее.

Фиг.1 в качестве примера и схематично, фильтрующий картридж для воды в продольном разрезе, при установке в емкость для воды, показанную тоже в продольном разрезе,

Фиг.2 в качестве примера и схематично участок фильтрующего картриджа для воды в альтернативном показанному на Фиг.1 варианте выполнения с хранилищем для средства от образования известковых отложений, вид спереди,

Фиг.3 в качестве примера и схематично вид в разрезе для варианта выполнения по Фиг.2.

На Фиг. 1 показан фильтрующий картридж 1 для воды при установке в емкость 10 для воды, корпус которой обозначен позицией 10.1. Для этого расположенный со стороны фильтра присоединительный элемент 3 к емкости соединяется с расположенным со стороны емкости присоединительным элементом 10.2 фильтра. Предпочтительно посредством вставочного соединения.

Фильтрующий картридж 1 для воды содержит корпус 2, впускное отверстие 1.3 и выпускное отверстие 1.4 для подвода и отвода воды 8, запасенной в емкости для воды, в сменный фильтрующий картридж 1 и из него. Эта вода 8 при этом для подготовки с целью применения в подключенной, например, ниже по потоку машине 11 для приготовления горячего напитка пропускается через фильтрующий участок 4. Такой фильтрующий участок может быть образован в камере 1.1 восходящего потока и/или в камере 1.2 нисходящего потока. Стрелки 8.1 символизируют направление течения воды при ее отборе из емкости 10 для воды, когда сменный фильтрующий картридж 1 в полностью установленном состоянии работает в режиме фильтрации.

Фильтрующий картридж 1 для воды, согласно изобретению, дополнительно к фильтрующему участку 4 содержит образованное отдельно от него хранилище в форме запасной камеры 6 для по меньшей мере одного средства 5 от образования отложений в емкости для воды, в частности, для по меньшей мере одного средства от образования известковых отложений в емкости для воды, причем предусмотрены контактные отверстия 7, которые соединяют хранилище в форме запасной камеры 6 с водой 8, запасаемой в емкости 10 для воды.

Запасная камера 6 может быть размещена в корпусе 2 картриджа 1. В представленном случае она реализована в крышке 2.1 корпуса 2.

Указанное по меньшей мере одно средство 5 от образования отложений, в частности, от образования известковых отложений в емкости для воды может содержать кислотный катионит, в частности, слабокислотный катионит и/или стабилизатор жесткости, и/или труднорастворимый полифосфат, в частности, на основе кальция.

Это по меньшей мере одно средство 5 от образования отложений, в частности, от образования известковых отложений в емкости для воды может содержать также легкорастворимый полифосфат на основе натрия.

Далее, это по меньшей мере одно средство 5 от образования отложений, в частности, от образования известковых отложений, в емкости для воды может содержать основный анионит, предпочтительно с ионами полифосфата в качествен иона с противоположным зарядом. Для обеспечения более высокой емкости применяется слабоосновный анионит, в частности, слабоосновный анионит с ионами полифосфата в качестве иона с противоположным зарядом.

И этот слабоосновный анионит может быть предусмотрен в качестве стабилизирующего средства для полифосфата.

Стрелки 5.1 показывают приток воды 8, запасенной в емкости 10 для воды, к указанному по меньшей мере одному средству 5 от осаждения, в частности, от образования известковых отложений, в емкости для воды. Она течет через контактные отверстия 7 в хранилище для средства 5. При необходимости можно также предусмотреть нетканый материал 9 или т.п., чтобы дополнительно заключить в него это средство 5.

Стрелки 5.1 обозначают воду 8, запасенную в емкости 10 для воды, которая уже обработана указанным по меньшей мере одним средством 5 от образования отложений, в частности, от образования известковых отложений, в емкости для воды. За счет более высокой концентрации обрабатывающих веществ из указанного по меньшей мере одного средства 5 в воде 8 вблизи этого по меньшей мере одного средства 5 по сравнению с концентрацией в воде в другом месте емкости для воды, еще не вступавшей в контакт с указанным по меньшей мере одним средством 5, инициируется выравнивание концентрации, которое во время хранения вызывает обработку также и остальной воды, хранящейся в емкости для воды, и тем самым, согласно изобретению, предотвращение образования отложений, в частности, осаждения извести на поверхностях, вступающих в контакт с водой.

На Фиг.2 в качестве примера и схематично показан вид спереди альтернативного показанному на Фиг.1 варианта выполнения фильтрующего картриджа 1 для воды с расположенным со стороны фильтра присоединительным элементом 3 к емкости и хранилищем в форме запасной камеры 6 для по меньшей мере одного средства 5 от образования отложений, в частности, от образования известковых отложений. При этом хранилище 6 для этого по меньшей мере одного средства 5 от образования отложений, в частности, от образования известковых отложений, может быть расположено в корпусе 2 и/или на нем. Для визуализации предпочтительно гранулообразного средства 5 изображены маленькие кружки. Этот гранулят 5 может удерживаться в хранилище 6 с помощью закрывающего средства 2.1, например, соответствующего крышке 2.1 в варианте выполнения по Фиг.1.

Здесь тоже контактные отверстия 7 могут обеспечивать воде доступ к средству 5. Представленная прямоугольная форма контактных отверстий 7 здесь приведена чисто в качестве примера, для лучшего их различения на этом изображении. Они конечно же могут иметь совершенно другие контуры и/или поперечные сечения. Этот вариант выполнения с расположением сравнительно близко от впуска для воды и/или от выпуска для воды хранилища 6 для этого по меньшей мере одного средства 5 от образования отложений, в частности, от образования известковых отложений, может быть предпочтительным, например, для емкости для воды небольшой высоты. В частности, вследствие низкого относительно рабочего положения размещения фильтрующего картриджа для воды может быть реализовано максимально долгое время контакта средства защиты от известковых отложений с водой, окружающей этот картридж.

На Фиг.3 показан вид в разрезе представленного на Фиг.2 фильтрующего картриджа 1 для воды, с расположенными на противоположных сторонах корпуса 2 хранилищами 6 для указанного по меньшей мере одного средства 5 от образования отложений, в частности, от образования известковых отложений. Контактные отверстия для доступа воды к этому по меньшей мере одному средству 5 не показаны, чтобы не загромождать чертеж, однако, они могут быть предусмотрены. Остальные ссылочные позиции соответствуют позициям для фильтрующего картриджа 1 для воды, представленного на Фиг.1.

Перечень ссылочных позиций

1 фильтрующий картридж для воды

1.1 камера восходящего потока

1.2 камера нисходящего потока

1.3 впускное отверстие

1.4 выпускное отверстие

2 корпус

2.1 крышка

3 расположенный со стороны фильтра присоединительный элемент к емкости

4 фильтрующий участок

5 средство от образования известковых отложений

5.1 вода, обработанная средством от образования известковых отложений

6 хранилище

7 контактные отверстия

8 вода

8.1 стрелка

9 нетканый материал или т.п.

10 емкость для воды

10.1 корпус

10.2 расположенный со стороны емкости присоединительный элемент фильтра

11 бытовой прибор, в частности, машина для приготовления горячего напитка

Реферат

Изобретение касается фильтрующего картриджа для воды. Фильтрующий картридж для воды содержит корпус и расположенный со стороны фильтра присоединительный элемент к емкости для установки в емкость для воды, в частности в емкость для воды бытового прибора, и фильтрующий участок для подготовки воды, отбираемой из этой емкости для воды. Картридж характеризуется тем, что содержит запасную камеру со средством от образования отложений в емкости для воды, причем эта запасная камера выполнена отдельно от фильтрующего участка и его проточной направляющей для воды, протекающей через этот фильтрующий участок с целью ее подготовки, таким образом, что никакая вода, протекающая через этот фильтрующий участок, не входит в контакт со средством от образования отложений, и что эта запасная камера имеет по меньшей мере одно проходное отверстие для средства, посредством которого указанное средство от образования отложений контактирует с нефильтрованной водой в емкости для воды. Технический результат: предотвращение образования известковых отложений. 2 н. и 11 з.п. ф-лы, 3 ил.

Формула