Индикатор состояния фильтра - RU2294234C2
Код документа: RU2294234C2
Чертежи
Описание
Настоящее изобретение относится к системе очистки воды, включающей картридж для фильтра. В частности, настоящее изобретение относится к системе очистки воды, включающей картридж для фильтра, содержащей сенсор для измерения потока воды через картридж для фильтра и электронный индикатор для индикации состояния системы, в частности окончания срока службы картриджа для фильтра, на основе данных о потоке воды через картридж для фильтра.
Известны различные системы или устройства для отслеживания срока службы картриджей для фильтров для очистки воды.
В патенте США №4623451 описана система для очистки воды, установленная в домашней мойке, которая включает следящее устройство, состоящее из схемы, чувствительной к проводимости, с парой электродов для измерения электрического тока. Такое устройство является пригодным для использования в системе очистки, которая очищает воду путем снижения количества растворенных твердых продуктов, поскольку именно присутствие растворенных твердых продуктов будет определять проводимость воды. Устройство имеет ограничение в том, что оно не может функционировать в системе очистки воды, где очистка осуществляется не путем сокращения снижения растворенных твердых продуктов, но, например, посредством биоцида, который не оказывал бы никакого воздействия на проводимость воды. В системе согласно патенту США №4623451 поворот головки водопроводного крана механически устанавливает контакт между электродами отслеживающего устройства посредством двух пальцев, предусмотренных в водопроводном кране. Электроды всегда погружены в воду. Однако электроды становятся заряженными только тогда, когда головка водопроводного крана поворачивается в положение "включено", тем самым устанавливая механический контакт электродов. В такой системе также требуется ограничитель потока, для подачи воды с заданной постоянной скоростью потока при нормальном рабочем давлении. Дополнительное ограничение данной системы заключается в том, что требуется наличие непрерывного потока воды через водопроводный кран, когда данный кран открыт. Даже если вода не протекает через водопроводный кран, схема контроля, основываясь на положении водопроводного крана, будет продолжать отслеживать время, что может приводить к ошибкам.
В патенте США №5328597 описано использование программируемой интегральной схемы для отслеживания количества заполнений воды в устройстве для очистки. Отслеживающий узел выдает звуковой сигнал для предупреждения пользователя о том, что устройство приближается к концу своего полезного срока службы, после того как осуществляется заданное количество заполнений. Однако отслеживающий узел, предложенный для данной цели, содержит множество сложных контактов (сенсоров), а также пьезоэлектрические преобразователи для подачи сигналов, что делает его как сложным, так и дорогим.
В патенте США №6024867 описан настольный узел фильтра для воды, имеющий корпус фильтра, содержащий сменный цилиндрический картридж для фильтра, который включает электронный дисплей, чтобы дать пользователю простую возможность для определения того, находится ли картридж для фильтра в пределах его полезного срока службы, вблизи окончания его полезного срока службы, или же он уже отработал свой срок. Оценка срока службы основывается на детектировании флуктуаций магнитного поля, связанных с протеканием воды через узел. Эта делает данную систему сложной, дорогой и вызывает трудоемкость установки и обслуживания. Данный узел требует сложного и специфического картриджа для фильтра, и оценка срока службы является также очень сложной, основываясь на скорости потока воды через узел. В этой системе каждый раз, когда картридж для фильтра отработает свой срок, он должен заменяться вместе с механизмом его оценки, что дополнительно увеличивает его стоимость. Кроме того, перепад давления в системе перед фильтром, например, из-за суспендированных примесей может приводить к неправильной оценке срока службы.
В патенте США №5089133 описаны другой способ и устройство для получения данных о состоянии фильтра, относительно того, достиг ли он окончания своего срока службы. Конкретно он отслеживает окончание срока службы фильтра на основе активированного древесного угля. Сенсор потока расположен между фильтром и водопроводным краном. Данное устройство также включает магнит, установленный в полости модуля для получения данных о потоке. Перемещение магнита (вызванное изменением давления) приводит к установлению магнитного поля в области вокруг магнита, которое, в свою очередь, замыкает переключатель и замыкает цепь посредством проводников, чтобы обеспечить индикацию того, что вода протекает через модуль. Данные проводники расположены рядом друг с другом и соединены с печатной платой. Размещение проводников производится в направлении к той части узла, которая будет соединяться с водопроводным краном. Данная система также является сложной и дорогой при производстве и обслуживании.
В патенте США №4918426 описан узел для фильтрования, имеющий детектор окончания срока службы для картриджа для фильтра. Он использует датчик давления, который генерирует разность давлений, пропорциональную объему протекающей жидкости, которая затем преобразуется в электрический сигнал. Данный электрический сигнал затем суммируется для обнаружения реального количества воды, проходящей через данный фильтр. Когда этот поток будет превосходить заранее заданное значение, генерируется сигнал, показывающий окончание срока службы картриджа. Использование сенсоров давления и измерение разности давления также включает сложное и дорогое оборудование, которое сложно устанавливать и обслуживать.
Из указанного выше является ясным, что, несмотря на то что известны несколько типов систем или устройств для отслеживания срока службы картриджей для фильтров, каждый из них является конкретно адаптированным в соответствии с конкретной природой системы очистки, вместе с которой он используется. В частности, все известные системы для отслеживания потока имеют тенденцию к сложности или высокой стоимости или являются по другим причинам непригодными для применения в простых обычных накопительных фильтрах. С учетом того, что в настоящее время фильтры для воды имеют широкое применение, которое не ограничивается урбанизированными областями, но простирается также на сельскую местность, необходимо создать устройство для отслеживания срока службы картриджей для фильтров, которое является простым и экономичным при изготовлении и легко доступным за приемлемую цену. В частности, необходимо создать устройство для отслеживания срока службы картриджей для фильтров, которое работает от источника питания в виде батарейки с тем, чтобы оно могло использоваться в удаленных местностях или в сельской местности, где стационарный источник питания может и не быть легко доступным, но существует очевидная необходимость в безопасной питьевой воде.
Задачей настоящего изобретения является создание системы для очистки воды, которая включает простое и недорогое устройство для получения данных о потоке воды и индикации состояния системы, в частности окончания срока службы картриджа для фильтра, на основе полученных данных о потоке воды через картридж для фильтра.
Дополнительной задачей настоящего изобретения является создание накопительного фильтра с устройством для отслеживания состояния накопительного фильтра, в частности окончания срока службы картриджа для фильтра, которое может быть расположено в любом месте и не связано со сложными требованиями при установке или с дорогой технологией.
Дополнительной задачей настоящего изобретения является создание накопительного фильтра с простым и недорогим устройством для отслеживания состояния накопительного фильтра и обеспечивающим звуковую и/или визуальную индикацию текущего состояния, такого, в частности, как окончание срока службы картриджа для фильтра, или других аспектов системы, которые зависят от объема протекающей воды.
Дополнительной задачей настоящего изобретения является создание устройства для отслеживания состояния накопительного фильтра, в частности окончания срока службы картриджа для фильтра, которое может адаптироваться для использования в множестве фильтров для воды накопительного типа.
Дополнительной задачей настоящего изобретения является создание устройства для отслеживания состояния накопительного фильтра, в частности окончания срока службы картриджа для фильтра, которое основывается на протекании воды через картридж для фильтра и обеспечивает, чтобы объем потока отслеживался только тогда, когда вода реально вытекает из фильтра, и ни в каком другом случае, тем самым исключая проблемы с ошибками при отслеживании.
Дополнительной задачей настоящего изобретения является создание устройства для отслеживания состояния накопительного фильтра, в частности окончания срока службы картриджа для фильтра, которое основывается на протекании воды через картридж для фильтра и делает возможной регистрацию и сохранение данных о состоянии накопительного фильтра, для облегчения использования, обслуживания и замены деталей накопительного фильтра.
Дополнительной задачей настоящего изобретения является создание устройства, работающего от батарейки, для отслеживания состояния накопительного фильтра, в частности окончания срока службы картриджа для фильтра, которое может быть использовано даже в отдаленных местностях, где не существует стационарных источников питания.
Дополнительной задачей настоящего изобретения является создание устройства для отслеживания состояния накопительного фильтра, в частности окончания срока службы картриджа для фильтра, которое не требует замены после каждой последующей замены картриджа для фильтра и остается в рабочем состоянии при замене картриджа для фильтра, для дальнейшего отслеживания, путем простой перенастройки после установки свежего картриджа.
Настоящее изобретение относится к системе очистки воды, включающей картридж для фильтра, содержащей, по меньшей мере, один картридж для фильтра, выход для вытекания, предназначенный для вытекания отфильтрованной воды, и систему сенсоров потока, предназначенную для получения данных о потоке воды через выход для вытекания, при этом
система сенсоров потока включает первый сенсор, расположенный перед входом отфильтрованной воды в выход для вытекания, и второй сенсор, расположенный на выходе для вытекания, после первого сенсора;
причем первый и второй сенсоры в рабочем состоянии соединены с электронной панелью контроля так, что, когда выход для вытекания открыт и вода протекает через выход и между сенсорами, сенсоры электрически подключаются к электронной панели контроля, и поток воды измеряется на основе времени, в течение которого устанавливается электрическое соединение, а состояние системы отслеживается на основе измеренного потока воды.
Предпочтительно система очистки воды, включающая картридж для фильтра, имеет форму накопительного фильтра.
Выход для вытекания предпочтительно имеет форму конусообразного крана.
Первый и второй сенсоры, составляющие систему сенсоров потока, могут быть изготовлены из любого проводящего материала, такого как металлический штырек, электрод или проволока, которые могут обеспечивать установку электрического контакта между сенсорами и электронной панелью контроля, с помощью протекания воды между сенсорами. Важно установить сенсоры на выходе для вытекания с тем, чтобы только тогда, когда отфильтрованная вода реально вытекает из выхода для вытекания, электронная схема начинала работать, отслеживая объемный поток, на основе времени, в течение которого данный поток воды имеет место, и устанавливается электрический контакт между сенсорами и электронной панелью контроля. В предпочтительной системе согласно настоящему изобретению первый сенсор расположен перед входом воды из картриджа для фильтра в конусообразный кран, и второй сенсор расположен на выходе конусообразного крана с тем, чтобы обеспечить, чтобы электронная панель контроля работала только тогда, когда существует поток воды из системы через выход конусообразного крана, но ни в каком другом случае.
Система согласно настоящему изобретению легко адаптируется к любой системе очистки воды с картриджем для фильтра и включает, по меньшей мере, один картридж для фильтра и выход для вытекания, предназначенный для вытекания отфильтрованной воды. Электронная панель контроля, которая может перенастраиваться, может присоединяться к системе либо на постоянной основе, либо с возможностью замены. Электронная панель контроля питается от батарейки и поэтому может использоваться в удаленных местностях, где нет стационарного источника питания.
В системе согласно настоящему изобретению количество очищенной воды, выходящей через конусообразный кран, непосредственно отслеживается с помощью электронной панели контроля, и сразу после того, как будут получены данные о потоке воды, панель контроля сохраняет кумулятивное суммарное время, в течение которого имеет место поток воды, и определяются данные о нем.
Узел памяти в панели контроля обеспечивается заранее заданными значениями того максимального количества воды, которое данный картридж может обработать, и на основе кумулятивного значения, от времени до времени, узел индикатора на электронной панели контроля будет отображать состояние картриджа, как правило, путем высвечивания источников света различных цветов в соответствии с состоянием системы: например, высвечивания зеленого света - для индикации того, что картридж находится в пределах своего заданного/установленного срока службы, желтого света - для индикации того, что картридж вышел за свой срок безопасной службы, или красного света - для индикации окончания срока службы картриджа, требующего его немедленной замены. В системе согласно настоящему изобретению является важным то, что получение данных о потоке воды осуществляется только тогда, когда имеется реальный поток воды через систему, а не основывается только на открывании конусообразного крана, через который может выпускаться или не выпускаться вода, и по этой причине может приводить к ошибочным индикациям.
Электронная панель контроля, как правило, представляет собой работающую от батарейки схему на основе микропроцессора с узлом памяти, в который могут вводиться данные настроек относительно свойств системы, таких, в частности, как требуемая производительность картриджа для фильтра или требуемое число использований картриджа в фильтре. Такие данные затем могут сравниваться с реальными значениями полученных данных для генерации сигналов состояния. Например, электронная панель контроля может отображать следующие состояния:
поток воды через конусообразный кран;
состояние общего количества воды, прошедшей через картридж для фильтра, когда он достигает окончания своего срока службы;
состояние общего количества воды, прошедшей через картридж для фильтра, когда срок его службы превосходит конечный срок его службы;
состояние источника питания, батарейки, когда напряжение становится низким.
Схема микропроцессора также может адаптироваться для сохранения данных в случае замены батарейки.
Преимущественно электронная панель контроля может адаптироваться для стирания данных после каждой замены отработанного картриджа для фильтра на свежий картридж. Это устраняет проблему перенастройки панели контроля каждый раз, когда картридж для фильтра отрабатывает свой срок, как это происходит в некоторых известных системах.
Предпочтительно способность электронной панели контроля к сохранению данных может основываться на следующих параметрах:
общее количество воды, прошедшее через картридж для фильтра в каждый момент времени;
количество стираний данных, осуществленных до настоящего момента времени;
отображение уникального серийного номера, присвоенного системе для отслеживания.
Электронная панель контроля предпочтительно снабжена визуальным дисплеем для индикации состояния системы. Однако в качестве альтернативы или дополнения могут быть предусмотрены также и индикаторы со звуковыми сигналами.
Электронная панель контроля предпочтительно работает от источника питания, батарейки, так что она может использоваться в удаленных местностях, где недоступны соответствующие стационарные источники питания. В этом случае предпочтительно присутствует дополнительный индикатор для индикации состояния батарейки, используемой в системе, и для индикации момента, когда мощность батарейки вырабатывается и необходима замена.
Конкретный пример системы по настоящему изобретению показан на прилагаемых чертежах, на которых:
на фиг.1 изображен вид спереди накопительного фильтра в соответствии с настоящим изобретением;
на фиг.2 изображен вид спереди конусообразного крана, используемого в накопительном фильтре;
на фиг.3 изображен вид сбоку в поперечном разрезе конусообразного крана, используемого в накопительном фильтре;
на фиг.4 изображен вид с вырывом, иллюстрирующий соединение электронной панели контроля и узла индикатора с конусообразным краном накопительного фильтра;
на фиг.5 изображен вид с вырывом конусообразного крана с узлом индикатора, установленным на нем, и
на фиг.6а, 6b и 6с изображены виды сбоку в разрезе, иллюстрирующие расположение сенсоров, используемых для получения данных о потоке воды через конусообразный кран.
На фиг.1 показан накопительный фильтр согласно настоящему изобретению, который содержит камеру (FC1), имеющую в своем основании опору для картриджа (FC2) для фильтра, который проходит во вторую камеру (SC). Выходной конусообразный кран (ТР) сообщается со второй камерой (SC) для подачи очищенной воды. Вода, которая должна очищаться, вводится в первую камеру (FC1) через верхнюю часть путем удаления крышки (LD). После этого вода, обработанная в картридже (FC2) для фильтра, аккумулируется во второй камере (SC) в качестве отфильтрованной воды, которая высвобождается через выходной конусообразный кран (ТР), по мере потребности. Электронная панель контроля (ЕС), имеющая панель индикатора (IP), установлена, как изображено, на конусообразном кране (ТР).
На фиг.2 и 3 показан конусообразный кран (ТР) более подробно. Как показано на этих фигурах, конусообразный кран (ТР) имеет головную часть (HP), которая соединена в рабочем состоянии со второй камерой (SC) фильтра (не показано) посредством трубчатого элемента (ТМ) и соединения в виде манжеты и втулки (GN). Головная часть (HP) имеет выход (ОТ), который поджимается пружиной (SL) для поддержания выхода конусообразного крана в закрытом состоянии. Когда это требуется, для вытекания воды через конусообразный кран механический рычаг (ML) приводится в действие в направлении стрелки "А", при этом головка горловины работает против пружины для перемещения и тем самым для открывания выхода конусообразного крана для вытекания воды. После того как осуществляется такое высвобождение воды, поток воды через конусообразный кран обеспечивает электрическое соединение между сенсорами и электронной панелью контроля, для отслеживания состояния системы на основе объема воды, который проходит через конусообразный кран в течение того времени, когда вода протекает между сенсорами, и электронная панель контроля отслеживает такой поток.
На фиг.4 показано штырьковое соединение электронной панели контроля и головной части конусообразного крана. Хотя эта иллюстрация демонстрирует разъемное соединение конусообразного крана и электронной панели контроля, является возможным также и использование конусообразного крана с электронной панелью контроля, составляющей с ним единое целое, поскольку электронная панель контроля является перенастраиваемой и не должна заменяться каждый раз, когда заменяется картридж для фильтра.
На фиг.5 и 6 показаны конусообразный кран и электронная панель контроля и расположение сенсоров, которые служат для отслеживания объема потока воды только тогда, когда имеется реальный поток воды, но ни в каком ином случае. На фиг.5 показан вид с вырывом конусообразного крана с индикаторной панелью, установленной на нем, при этом панель индикаторов имеет источник зеленого света (G), который показывает, что картридж (FC2) для фильтра находится в пределах своего срока службы, источник оранжевого света (О), указывающий на то, что картридж для фильтра находится вблизи окончания своего срока службы, и источник красного света (R), указывающий на то, что срок службы картриджа для фильтра закончился. Также предусматривается индикатор (BL) разрядки батарейки, указывающий на то, что батарейку нужно заменять.
На фиг.6а, 6b, 6с показано расположение сенсоров для взаимодействия с потоком воды через конусообразный кран для установления электрического соединения между сенсорами и электронной панелью контроля. Для устранения получения каких-либо ложных данных о протекании воды данные сенсоры расположены так, что электронная панель контроля приводится в действие только тогда, когда вода реально протекает через конусообразный кран. Первый сенсор (FS) расположен в трубчатом элементе (ТМ), который соединяет конусообразный кран (ТР) со второй камерой (SC) и который, как правило, остается погруженным в воду. Второй сенсор (SS) расположен на выходе конусообразного крана, так что только тогда, когда конусообразный кран открыт и вода протекает из трубчатого элемента (ТМ) и из выхода (ОТ) конусообразного крана, первый и второй сенсоры электрически соединяются через поток воды для установления рабочего соединения с электронной панелью контроля (ЕСР).
Поэтому количество очищенной воды, доставляемой с помощью конусообразного крана, находится в прямой зависимости от того, насколько долго сенсоры (первый и второй) находятся в электрическом соединении под действием воды, протекающей между ними. Каждый раз, когда под действием потока воды устанавливается соединение между сенсорами, электронная панель контроля (которая представляет собой схему на основе микропроцессора) сохраняет кумулятивную общую величину времени, и на основании данного кумулятивного значения, время от времени, панель индикации электронного узла контроля будет отображать состояние картриджа для фильтра. Высвечивание зеленого света указывает на то, что картридж для фильтра находится в пределах своего заданного/установленного срока службы. Оранжевый свет указывает на то, что картридж для фильтра превысил срок своей надежной службы, и красный свет указывает на окончание срока службы картриджа для фильтра, требующее его немедленной замены. Данные, регистрирующие аккумулированный поток воды через конусообразный кран, хранятся/обновляются в памяти электронной панели контроля. После того как картридж для фильтра отработал свой срок и на замену ему устанавливается новый картридж, электронная панель контроля может быть просто стерта, с тем чтобы начать заново отслеживание объемного потока и связанных с ним характеристик для свежего картриджа для фильтра. Электронная панель контроля не должна заменяться.
Кроме того, как показано на фиг.5, электронная панель контроля снабжена индикатором для индикации состояния батарейки, для ее возможной замены по мере необходимости.
Реферат
Изобретение относится к системе очистки воды, которая, как правило, имеет форму накопительного фильтра. Система включает, по меньшей мере, один картридж для фильтра, выход для вытекания, предназначенный для вытекания отфильтрованной воды, и систему сенсоров потока, предназначенную для получения данных о потоке воды через выход для вытекания. Система сенсоров потока включает пару сенсоров, расположенных так, что, когда выход для вытекания открыт и вода протекает через выход и между сенсорами, сенсоры электрически подключаются к электронной панели контроля, и поток воды может измеряться на основе времени, в течение которого устанавливается электрическое соединение, а состояние системы отслеживается на основе измеренного потока воды. Изобретение позволяет просто и недорого определять окончание срока службы картриджа для фильтра на основе данных о потоке воды через картридж для фильтра. 2 з.п. ф-лы, 6 ил.
