Картриджи для обработки воды и соответствующие способы

Изобретение относится к области очистки воды. Картридж (20) для обработки питьевой воды содержит корпус (22), впускное отверстие (24) для поступления воды в картридж, выпускное отверстие для выхода воды из картриджа и материал первичной обработки воды. Картридж (20) для обработки воды может также иметь материал вторичной обработки, который удерживается внутри полой сердцевинной области материала первичной обработки пропускающим жидкость фиксатором, который покрывает выпускное отверстие, причем материал первичной обработки и материал вторичной обработки находятся в прямом сообщении, а упомянутый фиксатор находится в прямом контакте с материалом вторичной обработки и выступает в него на длину по меньшей мере 2 мм. Вода поступает в картридж через впускное отверстие, радиально поступает в материал первичной обработки и радиально протекает через него, затем по меньшей мере часть воды радиально поступает в упомянутый материал вторичной обработки, протекает по оси через него и выходит из картриджа через выпускное отверстие. Изобретение позволяет повысить качество очистки питьевой воды. 4 н. и 19 з.п. ф-лы, 10 ил., 1 табл.

 

Перекрестная ссылка на родственные заявки

Данная заявка заявляет преимущество приоритета по предварительной заявке США №60/498548, поданной 28 августа 2003 года, которая включена в данную заявку посредством ссылки.

Область техники

Изобретение в общем относится к технике картриджей для обработки воды.

Существующий уровень техники

Вода может содержать много различных видов загрязняющих веществ, в том числе, например, частицы, вредные химикаты и микробиологические организмы, такие как бактерии, паразиты, протозоа и вирусы. В ряде обстоятельств эти загрязняющие вещества должны быть удалены, прежде чем воду можно будет использовать. Вредные загрязняющие вещества зачастую должны быть удалены из воды с использованием материала первичной обработки, прежде чем она станет питьевой, т.е. пригодной для потребления.

Помимо содержания вредных загрязняющих веществ как обработанная, так и необработанная питьевая вода часто имеет неидеальный вкус. Есть несколько факторов, которые могут неблагоприятно сказаться на вкусе воды, в том числе - но не ограничиваясь ими - рН, жесткость-мягкость, рост бактерий после фильтрования, щелочность, содержание минералов, органическое содержание и т.д. Эти факторы часто вызываются материалом первичной обработки, используемым для удаления загрязняющих веществ в воде.

Материал вторичной обработки может быть использован в сочетании с материалом первичной обработки. Использование материала вторичной обработки часто снижает производительность картриджа обработки воды. Использование материала вторичной обработки часто приравнивается к более сложному пути потока, дополнительному плотному слою для продвижения воды, использованию проницаемых или полупроницаемых мембран между материалом первичной и вторичной обработки, использованию фиксаторов для сбора мелких частиц и осадка и т.д.

Сущность изобретения

В одном варианте осуществления изобретение может быть направлено на картридж обработки воды для обработки питьевой воды. Картридж обработки воды может содержать корпус, впускное отверстие для поступления воды в картридж обработки воды, выпускное отверстие для выхода воды из картриджа обработки воды и материал первичной обработки. Материал первичной обработки может иметь сердцевинную область. Картридж обработки воды может также иметь материал вторичной обработки. Материал вторичной обработки может содержаться внутри сердцевинной области материала первичной обработки, так что материал первичной обработки и материал вторичной обработки находятся в прямом сообщении. Вода может поступать в картридж обработки воды через впускное отверстие, вода может затем радиально поступать в материал первичной обработки, затем радиально протекать через материал первичной обработки, затем по меньшей мере часть воды может радиально поступать в материал вторичной обработки, затем протекать по оси через материал вторичной обработки, затем может выходить из картриджа обработки воды через выпускное отверстие.

В другом варианте осуществления изобретение может быть направлено на способ обработки воды. Способ может содержать следующие шаги: (а) обеспечивают материал первичной обработки, имеющий сердцевинную область; (b) обеспечивают материал вторичной обработки внутри сердцевинной области в материале первичной обработки; (с) пропускают воду через материал первичной обработки, так что вода радиально поступает и радиально проходит через материал первичной обработки, и (d) пропускают воду через материал вторичной обработки, так что по меньшей мере часть воды радиально поступает и протекает по оси через материал вторичной обработки.

В еще одном варианте осуществления изобретение может быть направлено на способ для добавления материала вторичной обработки к существующему картриджу обработки воды. Способ может содержать следующие шаги: (а) обеспечивают картридж обработки воды, содержащий корпус, впускное отверстие для поступления воды в картридж обработки воды, выпускное отверстие для вывода воды из картриджа обработки воды и материал первичной обработки, при этом материал первичной обработки имеют сердцевинную область; (b) обеспечивают материала вторичной обработки; (с) обеспечивают пропускающий жидкость фиксатор; (d) помещают материал вторичной обработки в сердцевинную область материала первичной обработки через выпускное отверстие и (е) покрывают выпускное отверстие фиксатором.

В еще одном варианте осуществление изобретение может быть направлено на картридж обработки воды для обработки питьевой воды. Картридж обработки воды может содержать корпус, впускное отверстие для поступления воды в картридж обработки воды, выпускное отверстие для вывода воды из картриджа обработки воды и материал первичной обработки и фиксатор. Фиксатор покрывает выпускное отверстие и может выступать в материал обработки воды на расстояние по меньшей мере примерно 2 мм.

Краткое описание чертежей

Хотя описание завершается формулой изобретения, особо отмечающей и четко формулирующей изобретение, думается, что изобретение будет лучше понято из нижеследующего описания, взятого вместе с прилагаемыми чертежами.

Фиг.1 является перспективным видом картриджа обработки воды, изготовленного в соответствии с изобретением.

Фиг.2 является видом сбоку в поперечном разрезе картриджа обработки воды по Фиг.1, взятом по линии А-А, где фиксатор показан целиком.

Фиг.3 является перспективным видом альтернативного варианта осуществления картриджа обработки воды по Фиг.1, где материал первичной обработки открыт и покрыт корпусом на каждом конце.

Фиг.4 является видом снизу картриджа обработки воды по Фиг.1.

Фиг.5 является видом сбоку в поперечном разрезе альтернативного варианта осуществления картриджа обработки воды по Фиг.1, взятым по линии А-А, где у картриджа обработки воды нет материала вторичной очистки, при этом фиксатор показан целиком.

Фиг.6 является перспективным видом фиксатора, показанного на Фиг.2.

Фиг.7 является видом сбоку фиксатора, показанного на Фиг.2.

Фиг.8 является видом сбоку в поперечном разрезе альтернативного варианта осуществления картриджа обработки воды по Фиг.1, взятым по линии А-А, где фиксатор показан целиком и входит в сердцевинную область на большее расстояние, чем фиксатор, показанный на Фиг.2, и имеет бóльшую площадь поверхности отверстий, чем фиксатор, показанный на Фиг.2.

Фиг.9 является видом сбоку в поперечном разрезе альтернативного варианта осуществления картриджа обработки воды по Фиг.1, взятым по линии А-А, где фиксатор показан целиком и входит в сердцевинную область на большее расстояние, чем фиксатор, показанный на Фиг.2, и имеет такую же площадь поверхности отверстий, как и фиксатор, показанный на Фиг.2.

Фиг.10 является видом сбоку в поперечном разрезе альтернативного варианта осуществления картриджа обработки воды по Фиг.1, взятым по линии А-А, где показан поток воды через картридж обработки воды, при этом фиксатор показан целиком.

Подробное описание изобретения

I. Определения

Как используется здесь и как описано в патентных заявках США №10/464209 и 10/464210, фраза «активированные частицы углерода» и ее производные предназначены для обозначения частиц углерода, которые подверглись способу, в котором карбонизированная субстанция делается более пористой.

Как используется здесь, фраза «средняя скорость потока по сроку службы» относится к средней скорости потока по показаниям скорости потока, снятым в течение срока проведения теста одного картриджа обработки воды.

Как используется здесь, фраза «осевой вход» или «входит по оси» означает вход воды в любой точке на верхней плоскости материала обработки воды. Верхняя плоскость не включает в себя боковые части или донную часть материала обработки воды.

Как используется здесь, фраза «осевой поток» или «протекает по оси» относится к потоку воды, который по существу параллелен боковым частям материала обработки воды, когда вода обрабатывается материалом обработки воды. Осевой поток воды обычно по существу параллелен продольной оси картриджа обработки воды.

Как используется здесь, фраза «общая средняя скорость потока по сроку службы» относится к средним из средних скоростей потока по сроку службы для более чем одного картриджа обработки воды.

Как используется здесь, термин «концентрический» обозначает имеющий общий центр.

Как используется здесь, термин «коаксиальный» обозначает, что первое тело находится полностью внутри второго тела (например, первый цилиндр находится полностью внутри второго цилиндра, первая труба полностью окружает вторую трубу и т.д.).

Как используется здесь, термин «загрязняющие вещества» включает в себя микроорганизмы, вирусы, бактерии, патогены, протозоа, органические вещества, неорганические вещества, взвешенные твердые частицы, паразиты, тяжелые металлы и т.д.

Как используется здесь, фраза «коралловый кальций» относится к фоссилизированным кораллам, собранным выше либо ниже уровня моря, которые включают в себя любые разновидности беспозвоночных морских организмов класса морских членистоногих (типа стрекающие), которые характеризуются скелетом, внешним или внутренним.

Как используется здесь, фраза «прямое сообщение» или «прямо сообщающийся» обозначает жидкостное сообщение между двумя материалами, которому не препятствует третий материал.

Как используется здесь, фраза «прямой контакт» или «прямо контактирующий» обозначает два материала, которые физически контактируют друг с другом, так что упомянутому контакту не препятствует третий материал.

Как используется здесь, термин «мелкая частица» или «мелкие частицы» обозначает имеющие размер частицы менее чем примерно 100 меш.

Как используется здесь, фраза «материал первичной обработки» обозначает материал обработки воды, который в первую очередь функционирует для удаления или нейтрализации загрязняющих веществ путем, например, исключения по размеру, электролиза, поглощения, адсорбции, окисления, восстановления, химической дезинфекции, ионного обмена и т.д. Основная функция материала первичной обработки - удаление и нейтрализация загрязняющих веществ. Хотя материал первичной обработки может улучшать вкус воды, обеспечивать существенные питательные элементы через воду или дополнять воду для лечения болезни или улучшения здоровья, эти функции не являются основными функциями материала первичной обработки.

Как используется здесь, фраза «скорость потока» обозначает определенный объем воды, который картридж обработки воды может обрабатывать за определенное время. Если не указано иное, можно полагать, что источник воды для обработки находится под давлением 60 фунтов на квадратный дюйм (здесь psi).

Как используется здесь, термин «меш» является обозначением Тайлера, которое относится к числу отверстий на погонный дюйм, исчисляемое от центра любого провода до точки, удаленной ровно на 25,4 мм (1 дюйм) (Perry, R. et al. Perry's Chemical Engineers' Handbook, 19-18, 19-19, 19-20 (1997)).

Как используется здесь, термин «частица» предназначен для обозначения индивидуального члена или части, включающей в себя - но не ограничивающейся ими - волокно, гранулу, шарик и т.д. Частицы могут различаться по размеру, от мельчайших частиц (например, очень тонкодисперсного порошка) до осязаемых частиц обработки воды.

Как используется здесь, фраза «радиальный вход» или «радиально входит» обозначает вход воды в любой точке вдоль боковой части материала обработки воды.

Как используется здесь, фраза «радиальный поток» или «радиально протекает» относится к потоку, по существу перпендикулярному боковой части материала обработки воды, и когда вода обрабатывается материалом обработки воды. Радиальный поток воды обычно по существу перпендикулярен продольной оси картриджа обработки воды.

Как используется здесь, фраза «материал вторичной обработки» обозначает материал обработки воды, который главным образом добавляет вкус, питательные вещества, минералы, витамины и т.д. к воде, регулирует рН воды, регулирует окислительно-восстановительный потенциал воды, регулирует мягкость-жесткость воды, регулирует размер кластера воды и т.д. Основная функция материала вторичной обработки - улучшать вкус воды, обеспечивать существенные питательные элементы через воду или дополнять воду для лечения болезни или улучшения здоровья и т.д. Хотя материал вторичной обработки может удалять или нейтрализовать загрязняющие вещества, эта функция не является основной функцией материала первичной обработки.

Как используется здесь, термин «осадок» обозначает имеющие размер частицы между примерно 30 меш и примерно 100 меш.

Как используется здесь, термин «обрабатывать» или «обработка» обозначает улучшение воды для потребления (например, удаление загрязняющих веществ, добавление вкуса, изменение-модификация для улучшения вкуса и т.д.). Материал первичной обработки или материал вторичной обработки может использоваться для обработки воды или при обработке воды.

Как используется здесь, фраза «материал обработки воды» обозначает материал для обработки воды. Материал обработки воды может быть материалом первичной обработки или материалом вторичной обработки.

Другие термины и фразы, использующиеся здесь в дальнейшем, детально определены там, где они обсуждаются.

Рассмотрим теперь подробно варианты осуществления изобретения, примеры которых изображены на прилагаемых чертежах. Числа с одинаковыми последними двумя цифрами представляют одинаковые или сходные (не обязательно варианты осуществления) элементы по всем чертежам (например, 22, 122, 222 и т.д.). Описанные здесь картриджи обработки воды могут использоваться там, где желательна обработанная питьевая вода в масштабе жилых районов, в том числе - но не ограничиваясь ими - в холодильниках, имеющих льдогенераторы и (или) водные порты; в водных стойках или охладителях; в установленных на кран, установленных на поверхности прилавка, подраковинных и (или) общедомовых устройствах обработки воды; в кофеварках и т.д. Описанные здесь картриджи обработки воды могут работать по мере необходимости (то есть быть способными поставлять обработанную питьевую воду со скоростью выше чем примерно 2 литра в минуту (здесь л/мин), когда давление доставки в источнике воды, подлежащей обработке, составляет примерно 60 psi).

Ограничения по размеру, накладываемые на элементы картриджей обработки воды, приведены для иллюстрации использования в жилых районах. Различные применения изобретения могут требовать больших или меньших спецификаций элементов. Таким образом, приведенные числовые ограничения могут быть значительно увеличены или уменьшены в масштабе.

II. Картридж обработки воды

Как показано на Фиг.1 и Фиг.2, вариантом осуществления изобретения может быть картридж 20 обработки воды, который может содержать корпус 22 и впускное отверстие 24, выпускное отверстие 26, материал 28 первичной обработки, материал 30 вторичной обработки и пропускающий жидкость фиксатор 32. Фиксатор 32 может располагаться внутри выпускного отверстия 26, так что фиксатор 32 удерживает материал 30 вторичной обработки внутри картриджа 20 обработки воды и позволяет обработанной питьевой воде выходить из выпускного отверстия 26. Картридж 20 обработки воды может также опционально содержать канал 48, выемку 50, кулачок 52, выступ 54 и уплотнительное кольцо 56, как описано в патентах США №5525214, 5527451, 5928504 и 6241103.

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 одного или нескольких из множества материалов, в том числе - не ограничиваясь ими - один или комбинацию пластиков, металлы или их сплавы, стекловолокно и т.д. Корпус 22 может образовывать четкий отсек, который удерживает материал обработки. Альтернативно, как показано на Фиг.3, корпус 322 может просто покрывать конечные части материала 28 первичной обработки. Дополнительно часть корпуса 22, которая образует выпускное отверстие 26, может поддерживаться одним или более ребрами 23.

Как показано ранее на Фиг.1, впускное отверстие 24 может быть круглым отверстием, расположенным на первом конце картриджа 20 обработки воды. Альтернативно, как показано на Фиг.3, впускное отверстие 324 может быть частью открытого материала обработки (например, частью угольного блока), покрытой корпусом 322 на обоих концах. То есть вода может поступать в картридж 320 обработки воды через открытую часть материала 28 первичной обработки. Впускное отверстие 24 может опционально располагаться на боковой стороне или на втором конце картриджа 20 обработки воды.

Как показано на Фиг.4, выпускное отверстие 26 может быть круглым отверстием, концентрическим и коаксиальным продольной оси 36 картриджа 20 обработки воды. Впускное отверстие 24 и выпускное отверстие 26 могут быть переменного размера и ориентированы любым образом, который лучше всего служит применению. Таким образом, впускное отверстие 24 и выпускное отверстие 26 могут располагаться в тесной близости (например, делить одно и то же отверстие), на близком расстоянии (например, делить одну и ту же поверхность или конец), или вдали друг от друга (например, располагаться на противоположных концах).

Материал 28 первичной обработки может содержаться внутри корпуса 22, так что внутри корпуса 22 содержится от примерно 1 грамма (здесь г) до примерно 200 г, от примерно 50 г до примерно 80 г и (или) от примерно 60 г до примерно 70 г. Материал 28 первичной обработки может иметь объемную плотность от примерно 0,1 грамм на миллилитр (здесь г/мл) до примерно 2 г/мл, от примерно 0,3 г/мл до примерно 1,8 г/мл, и (или) от примерно 0,4 г/мл до примерно 1,5 г/мл.

Как показано на Фиг.5, материал 28 первичной обработки может иметь сердцевинную область 34. Как используется здесь, «сердцевинная область» обозначает полость, образованную внутри материала 28 первичной обработки, способную содержать материал 30 вторичной обработки (см. Фиг.2, 8, 9 и 10). Материал 28 первичной обработки может быть в форме блока, имеющего сердцевинную область 34. Сердцевинная область 34 может быть концентрической и (или) коаксиальной продольной оси 36 картриджа 520 обработки воды. Сердцевинная область 34 может проходить непрерывно от первого конца ко второму концу материала 28 первичной обработки или может только частично проходить в материал первичной обработки 38. Сердцевинная область 34 может иметь объем от примерно 0,2 мл до примерно 500 мл, от примерно 1 мл до примерно 125 мл и (или) от примерно 2 мл до примерно 12 мл. Расстояние LI (длина сердцевинной области 34) от первого конца сердцевинной области 34 до второго конца сердцевинной области 34 может быть от примерно 10 миллиметров (здесь мм) до примерно 250 мм, от примерно 25 мм до примерно 150 мм и (или) от примерно 40 мм до примерно 60 мм. Диаметр сердцевинной области 34 может быть от примерно 5 мм до примерно 50 мм, от примерно 7 мм до примерно 30 мм и (или) от примерно 9 мм до примерно 16 мм.

Примеры материала 28 первичной обработки описаны в патентах США №2167225, 2335458, 4172796, 4493772, 4764274, 4025438, 4094779, 5679248, 6274041, 6337015 и патентных заявках США №10/464209, 10/464210, 09/935810, 09/935962, 09/628632, 09/832581, 09/832580, 09/736749, 09/574456, 09/564919 и 09/347223. Например, материал 28 первичной обработки может включать в себя - но не ограничивается ими - один или комбинацию углеродов (например, активированный углерод, такой как трубка пористого углерода, или блок пористого углерода, или порошок углерода, или частицы, агломерированные с полимерным связующим веществом и т.д.), ионообменный материал (например, в форме смоляных шариков, плоских мембран фильтрации, волокнистых структур фильтрации и т.д.), цеолитовые частицы или покрытия (например, насыщенные серебром), полиэтилен, или микроволокнистые либо полученные выдуванием из расплава стеклянные сети с измененным зарядом, окись глинозема, диатомовая земля и т.д.

Материал 30 вторичной обработки может содержаться внутри корпуса 22, так что внутри корпуса 22 содержится от примерно 1 г до примерно 50 г, от примерно 5 г до примерно 30 г и (или) от примерно 10 г до примерно 20 г. Далее, как показано ранее на Фиг.2, материал 30 вторичной обработки может содержаться внутри сердцевинной области 34 материала 28 первичной обработки, так что от примерно 500 мг до примерно 40 г, от примерно 2 г до примерно 20 г и (или) от примерно 5 г до примерно 15 г содержится внутри сердцевинной области 34, так что от примерно 1% до примерно 100%, или от примерно 20% до примерно 80%, и (или) от примерно 40% до примерно 60% объема сердцевинной области 34 занято материалом 30 вторичной обработки. Материал 30 вторичной обработки может содержаться внутри сердцевинной области 34, так что он находится в прямом сообщении и (или) в прямом контакте с материалом 28 первичной обработки, не будучи смешанным с материалом 28 первичной обработки. Помещение материла 30 вторичной обработки в прямом сообщении с материалом 28 первичной обработки оставляет путь потока воды простым. То есть вода может протекать прямо от материала 28 первичной обработки к материалу 30 вторичной обработки при минимальном влиянии на скорость потока воды.

Материал 30 вторичной обработки может иметь размер частицы от примерно 2,5 меш (примерно 8 мм) до примерно 200 меш (примерно 0,07 мм), от примерно 4 меш (примерно 4,8 мм) до примерно 100 меш (примерно 0,15 мм), от примерно 7 меш (примерно 2,8 мм) до примерно 35 меш (примерно 0,4 мм), и (или) от примерно 9 меш (примерно 2 мм) до примерно 20 меш (примерно 0,8 мм). Размеры частиц позволяют воде легко протекать через материал 30 вторичной обработки при минимальном влиянии на скорость потока воды. Материал 30 вторичной обработки может иметь объемную плотность от примерно 0,4 г/мл до примерно 3 г/мл, от примерно 0,8 г/мл до примерно 2 г/мл и (или) от примерно 1 г/мл до примерно 1,5 г/мл.

Примеры материала 30 вторичной обработки описаны в патентах США №3519134, 3554377, 3872013, 3890225, 3956132, 4325975, 4678571, 4695379, 4761839, 4769144, 4787973, 4979654, 5096580, 5178734, 5186830, 5211973, 5215659, 5277802, 5427748, 5468373, 5665240, 5772119, 5837136, 5910233, 5958228, 6013180, 6102213, 6106725, 6190547, 6221416, 6251172, 6270664, 6372135, 6537453 и патентных заявках США №09/911187, 09/843086, 10/081862, 10/177718, 10/371864, 10/464209 и 10/464210. Например, материал 30 вторичной обработки может включать в себя - но не ограничивается ими - одну или комбинацию вкусовых добавок (например, лимон/лайм), витамины (например, С, Е и т.д.), минералы (например, источник кальция, магния, калия, цинка и т.д.), питательные вещества (например, ферменты, экстракты трав и т.д.) и т.д. Материал 30 вторичной обработки этого изобретения может содержать другие традиционные материалы обработки воды, как описано в патентах США №2167225, 2335458, 4172796, 4493772, 4764274, 4025438, 4094779, 5679248, 6274041, 6337015 и патентных заявках США №09/935810, 09/935962, 09/628632, 09/832581, 09/832580, 09/736749, 09/574456, 09/564919 и 09/347223.

Как показано на Фиг.6 и 7, фиксатор 32 может иметь полое цилиндрическое тело 38 и конический конец 40; однако фиксатор 32 может иметь один или комбинацию различных размеров или форм (в том числе - не ограничиваясь ими - трубчатую, квадратную, прямоугольную и т.д.), которые меньше, чем материал 30 вторичной обработки (то есть, которые не пропускают материал 30 вторичной обработки).

Конец 40 и (или) тело 38 могут иметь одно или более отверстий 42. Отверстия 42 могут иметь различные размеры и формы (например, щели, перфорации и т.д.). Фиксатор 32 может быть изготовлен из одного или нескольких из множества материалов, в том числе - не ограничиваясь ими - один или комбинацию пластиков, металлы или их сплавы, стекловолокно и т.д.

Расстояние L2, длина фиксатора 32, от первого конца фиксатора 32 до второго конца фиксатора 32 может быть от примерно 2 мм до примерно 125 мм, от примерно 5 мм до примерно 40 мм и (или) от примерно 9 мм до примерно 22 мм. Расстояние L3, диаметр тела 38 фиксатора 32, может быть от примерно 2 мм до примерно 50 мм, от примерно 3 мм до примерно 30 мм и (или) от примерно 5 мм до примерно 12 мм. Расстояние L4, ширина каждого отверстия 42, может быть от примерно 0,01 мм до примерно 3 мм, от примерно 0,1 мм до примерно 2 мм и (или) от примерно 0,2 мм до примерно 1 мм. Расстояние L5, длина каждого отверстия 42, может быть от примерно 0,01 мм до примерно 50 мм, от примерно 0,1 мм до примерно 25 мм и (или) от примерно 1 мм до примерно 10 мм. Диаметр отверстия может быть от примерно 0,01 мм до примерно 3 мм, от примерно 0,1 мм до примерно 2 мм и или от примерно 0,2 мм до примерно 1 мм.

Фиксатор 32 может быть постоянно (например, сплавлен, склеен, припаян, приварен, приварен горячей плитой и т.д.) или разъемно (например, прикреплен трением, прикреплен резьбой, прикреплен болтом, прикреплен винтом, закреплен, пристегнут, прищелкнут и т.д.) соединен с корпусом 22, так что выпускное отверстие 26 покрывается фиксатором 32, так что выпускное отверстие 26 находится в прямом сообщении с фиксатором 32 (то есть фиксатор 32 присоединен к части корпуса 22, которая образует выпускное отверстие 26). Как показано на Фиг.7, фиксатор 32 может иметь первый выступ 44, который может быть прищелкнут к месту над корпусом 22, чтобы удостовериться, что фиксатор 32 остается на месте и может удерживать материал 30 вторичной обработки. Фиксатор 32 может также иметь второй выступ 46, который больше, чем часть корпуса 22, образующая выпускное отверстие 26, и контактирует с корпусом 22, так что фиксатор 32 удерживается от излишнего проникновения в сердцевинную область 34.

Как показано на Фиг.8, фиксатор 832 может проходить в часть сердцевинной области 34, содержащую материал 30 вторичной обработки, так что по меньшей мере часть фиксатора 832 находится в прямом контакте с материалом 30 вторичной обработки. Чем дальше фиксатор 832 проходит в часть сердцевинной области 34, содержащую материал 30 вторичной обработки, тем большая часть площади поверхности фиксатора 832 находится в прямом контакте с материалом 30 вторичной обработки. Таким образом, вода, текущая через материал 30 вторичной обработки, имеет меньшую площадь для движения из материала 30 вторичной обработки в фиксатор 832 (при условии, что часть фиксатора 832, которая находится в контакте с материалом вторичной обработки 830, имеет большую площадь поверхности отверстий 42 и 842 на столько, на сколько проходит фиксатор 832). Таким образом, на скорость потока воды через картридж 820 обработки воды будет оказано минимальное воздействие. Расстояние L6, длина фиксатора 832 в прямом контакте с материалом 30 вторичной обработки, может быть от примерно 2 мм до примерно 125 мм, от примерно 6 до примерно 40 мм и (или) от примерно 10 до примерно 17 мм.

Дополнительно, как показано на Фиг.9, чем дальше фиксатор 932 проходит в часть сердцевинной области 34, содержащей материал 30 вторичной обработки, тем менее вероятно, что осадок из материалов первичной 28 и вторичной 30 обработки будет накапливаться между открытыми частями фиксатора 932 и материалом 30 вторичной обработки, замедляя поток воды в фиксатор 932 и, возможно, отрицательно влияя на скорость потока картриджа 920 обработки воды. Таким образом, фиксатор 932 может содержать боковые стенки для поднятия части фиксатора 932, содержащей отверстия 42, дальше в сердцевинную область 34, тем самым обеспечивая расстояние (расстояние L7) между нижней частью фиксатора 932 в прямом контакте с материалом 30 вторичной обработки и ближайшим отверстием 42 фиксатора 932 (здесь описано как «поднятое расположение фиксатора», изображенная как расстояние L7 на Фиг.7 (сравните с Фиг.2)), может защитить от засорения осадком и (или) мельчайшими частицами любой части фиксатора 932, имеющей отверстия 42. Расстояние L7, расстояние между нижней частью фиксатора 932 в прямом контакте с материалом 30 вторичной обработки и ближайшим отверстием 42 фиксатора 932, может быть от примерно 0 мм до примерно 50 мм, от примерно 5 мм до примерно 25 мм и (или) от примерно 10 мм до примерно 15 мм. Далее, расстояние L8, расстояние между вторым концом сердцевинной области 34, содержащей материал 30 вторичной обработки, и ближайшим отверстием 42 фиксатора 932, может быть от примерно 0 мм до примерно 50 мм, от примерно 2 мм до примерно 25 мм и (или) от примерно 5 мм до примерно 10 мм. Поднятое расположение фиксатора может защитить от засорения, потому что осадок или мельчайшие частицы должны были бы заполнить сердцевинную область 34 от ее второго конца вплоть до отверстий 42 фиксатора 932 до того, как произошло бы любое засорение отверстий 42. По той же причине поднятое расположение фиксатора защитило бы от осадка или мельчайших частиц, которые меньше, чем отверстия 42, которые первоначально прошли мимо отверстий 42 фиксатора 932 с потоком воды, потому что такой осадок или мельчайшие частицы не имели бы возможности пройти через фиксатор 932, пока сердцевинная область 34 не заполнилась вплоть до отверстий 42 фиксатора 932.

Таким образом, фиксатор 32 может использоваться с целью поддержания скорости потока и (или) защиты от мельчайших частиц и (или) осадка в обработанной питьевой воде, в картриджах обработки воды, которые содержат один или несколько материалов обработки воды, которые вырабатывают осадок или мельчайшие частицы.

III. Поток воды через картридж обработки воды

Как показано на Фиг.10, вода может поступать в картридж 20 обработки воды через впускное отверстие 24 (не показано). Вода может затем окружить материал 28 первичной обработки, радиально поступая вдоль боковой части материала 28 первичной обработки. Затем вода может радиально протекать через материал 28 первичной обработки. Выйдя из материала 28 первичной обработки, вода может входить по оси в верхнюю плоскость материала 30 вторичной обработки и (или) радиально входить в боковую часть материала 30 вторичной обработки, так что имеется прямое сообщение между материалами первичной 28 и вторичной 30 обработки. Вода может затем протекать по оси вниз через материал 30 вторичной обработки от точки, в которую она поступает по оси или радиально. Вода может затем протекать через отверстия 42 фиксатора 32 и выходить из выпускного отверстия 26.

Источник подлежащей обработке воды может находиться при давлении примерно 60 psi, а картридж 20 обработки воды может иметь среднюю скорость потока от примерно 1,5 л/мин до примерно 5 л/мин, от примерно 2 л/мин до примерно 4 л/мин и (или) от примерно 2,5 л/мин до примерно 3 л/мин.

IV. Примеры

Примеры изобретения описаны ниже. Эти примеры исключительно для иллюстрации и изобретение(я), описанное(ые) здесь, не подразумеваются ограниченными этими примерами.

Пример 1

Картридж обработки воды, удерживающий коралловый кальций

Примерно 10 г EcoPure Coral от компании Coral Inc., адрес 226 Е. Enterprise Street, Incline Village, NV 89451 USA (Невада, США), имеющего следующую информацию о распределении размера частиц:

Распределение размера частиц:

>7 меш	0
7-9 меш	11,1
9-14 меш	80,3
14-20 меш	2,4
20-28 меш	0,6
<28 меш	6,2

помещается в сердцевинную область 34 картриджа обработки воды PuR Ultimate (PuR Ultimate, Модель RF-4050, производимая компанией PuR Water Purification Products, Inc., 9300 North 75th Avenue, Minneapolis, MN 55428 (США)) через выпускное отверстие 26. После помещения EcoPure Coral в сердцевинную область 34 фиксатор 32 (как показано на Фиг.6 и 7, имеющий расстояние L2 30,7 мм, L3 6,68 мм, L4 0,508 мм и L5 7,75 мм) приклеивается к части корпуса 22, образующей выпускное отверстие 26 (как показано на Фиг.2).

Измерения скорости потока пяти картриджей обработки воды (С1-С5), произведенные в соответствии с этим Примером 1, описаны в таблице.

Пример 2

Картридж обработки воды, содержащий коралловый кальций

Примерно 10 г EcoPure FS1020 Coral от компании Coral Inc., адрес 226 Е. Enterprise Street, Incline Village, NV 89451 USA (Невада, США), имеющего следующую информацию об распределение размера частиц:

Распределение размера частиц (%):

>7 меш	0
7-9 меш	0,1
9-14 меш	71,3
14-20 меш	28
20-28 меш	0,4
<28 меш	0,2

помещается в сердцевинную область 34 картриджа обработки воды PuR Ultimate (PuR Ultimate, Модель RF-4050, производимая компанией PuR Water Purification Products, Inc., 9300 North 75th Avenue, Minneapolis, MN 55428 (США)) через выпускное отверстие 26. После помещения EcoPure FS1020 Coral в сердцевинную область 34, фиксатор 32 (как показано на Фиг.6 и 7, имеющий расстояние L2 30,7 мм, L3 6,68 мм, L4 0,508 мм и L5 7,75 мм) приклеивается к части корпуса 22, образующей выпускное отверстие 26 (как показано на Фиг.2).

Измерения скорости потока пяти картриджей обработки воды (S16-S20), произведенные в соответствии с этим Примером 2, описаны в таблице.

V. Тестовые процедуры

А. Тестовая процедура скорости потока

Каждый протестированный картридж был вставлен в устанавливаемый на кран корпус PuR (PuR Ultimate, Модель FM-4010L, производимая компанией PuR Water Purification Products, Inc., 9300 North 75th Avenue, Minneapolis, MN 55428 (США)). Муниципальная вода прокачивалась через каждый картридж при давлении доставки 60 psi. Скорость потока измерялась и записывалась в реальном времени в течение срока службы каждого картриджа (выражена как общий объем отфильтрованной воды).

В. Объемная плотность

100 мл градуированного цилиндра было сначала заполнено коралловым кальцием и вес измерялся весами. Объемная плотность рассчитывалась путем деления веса (граммы) на 100 (мл).

Измерения скорости потока по времени (л/мин)
Блок	Начало срока службы	95 л (25 галлонов)	189 л (50 галлонов)	284 л (75 галлонов)	379 л (100 галлонов)	454 л (120 галлонов)	Средняя скорость потока по сроку службы	Общая средняя скорость потока по сроку службы
С1	2,25	2,36	2,32	2,32	2,35	2,33	2,32	2,59 (С1-С5)
С2	2,62	2,62	2,65	2,64	2,64	2,65	2,64
С3	2,79	2,78	2,80	2,79	2,78	2,81	2,79
С4	2,35	2,41	2,38	2,38	2,39	2,39	2,38
С5	2,79	2,77	2,78	2,79	2,83	2,81	2,79
S16	2,50	2,53	2,53	2,51	2,53	2,54	2,52	2,43 (S16-S20)
S17	2,20	2,29	2,28	2,29	2,29	2,24	2,27
S18	2,39	2,43	2,45	2,42	2,42	2,43	2,42
S19	2,47	2,46	2,50	2,51	2,54	2,51	2,50
S20	2,42	2,42	2,45	2,45	2,45	2,43	2,43

Изобретение может дополнительно включать в себя информацию, которая сообщит потребителю, словами и (или) картинками, что использование изобретения обеспечит выгоды, ассоциирующиеся с материалами первичной 28 и вторичной 30 обработки, также обеспечивая вышеуказанные выгоды при минимальной скорости потока для заранее заданного количества галлонов. Эта информация может включать в себя заявление превосходства над другими картриджами обработки воды и продуктами. Соответственно, использование упаковки вместе с информацией, которая сообщит потребителю, словами и (или) картинками, что использование изобретения обеспечит отдельные и связанные выгоды, как ранее упомянуто выше. Информация может включать в себя, например, рекламу во всех из обычных материалов, а также утверждения и значки на упаковке или самом картридже 20 обработки воды для информирования потребителя.

Все документы, цитируемые здесь, включены в текст посредством ссылки; цитирование любых документов не следует толковать как признание того, что они являются прототипами в отношении данного изобретения.

Хотя проиллюстрированы и описаны конкретные варианты осуществления настоящего изобретения, для специалиста очевидно, что различные иные изменения и модификации могут быть произведены без отхода от сущности и объема изобретения. Поэтому оно предназначено для охвата в прилагаемой формуле изобретения всех подобных изменений и модификаций, находящихся в пределах объема данного изобретения.

1. Картридж для обработки питьевой воды, содержащий

(a) корпус, впускное отверстие для введения воды в упомянутый картридж, выпускное отверстие для выхода воды из упомянутого картриджа обработки воды и материал первичной обработки, при этом упомянутый материал первичной обработки имеет полую сердцевинную область; и

(b) материал вторичной обработки; при этом упомянутый материал вторичной обработки удерживается внутри упомянутой сердцевинной области упомянутого материала первичной обработки пропускающим жидкость фиксатором, который выступает в упомянутую сердцевинную область, так что упомянутый материал первичной обработки и упомянутый материал вторичной обработки находятся в прямом сообщении, при этом упомянутый фиксатор находится в прямом контакте с упомянутым материалом вторичной обработки на длину по меньшей мере примерно 2 мм, так что вода поступает в упомянутый картридж через упомянутое впускное отверстие, затем вода радиально поступает в материал первичной обработки, затем радиально протекает через упомянутый материал первичной обработки, затем по меньшей мере часть воды радиально поступает в упомянутый материал вторичной обработки, затем протекает по оси через упомянутый материал вторичной обработки, затем выходит из упомянутого картриджа через упомянутое выпускное отверстие.

2. Картридж по п.1, в котором упомянутый материал вторичной обработки имеет размер частицы по меньшей мере 70 мкм.

3. Картридж по п.1, в котором упомянутый материал вторичной обработки имеет объемную плотность от по меньшей мере 0,4 г/мл.

4. Картридж по п.1, в котором упомянутый материал первичной обработки содержит активированные частицы углерода.

5. Картридж по п.1, в котором упомянутый материал вторичной обработки содержит источник кальция.

6. Картридж по п.1, в котором по меньшей мере 20% объема упомянутой сердцевинной области содержит упомянутый материал вторичной обработки.

7. Картридж по п.1, в котором упомянутый фиксатор имеет поднятое расположение фиксатора на по меньшей мере 5 мм.

8. Картридж по п.1, в котором упомянутый картридж обработки воды вырабатывает по меньшей мере 2 л/мин обработанной воды, когда источник воды для обработки находится под давлением примерно 4,22 кгс/см².

9. Способ для обработки питьевой воды, содержащий следующие шаги:

(a) обеспечивают материал первичной обработки, имеющий сердцевинную область;

(b) обеспечивают материал вторичной обработки внутри упомянутой сердцевинной области упомянутого материала первичной обработки;

(c) удерживают упомянутый материал вторичной обработки внутри упомянутой сердцевинной области упомянутого материала первичной обработки пропускающим жидкость фиксатором, который выступает в упомянутую сердцевинную область и находится в прямом контакте с упомянутым материалом вторичной обработки на длину по меньшей мере примерно 2 мм;

(d) пропускают воду через упомянутый материал первичной обработки, так что вода радиально поступает в упомянутый материал первичной обработки и радиально протекает через него; и

(e) пропускают воду через упомянутый материал вторичной обработки, так что по меньшей мере часть воды радиально поступает в упомянутый материал вторичной обработки и протекает по оси через него.

10. Способ по п.9, в котором шаг d) предшествует шагу е).

11. Способ по п.9, в котором упомянутый материал вторичной обработки является источником кальция.

12. Способ по п.9, в котором упомянутый материал вторичной обработки имеет размер частиц по меньшей мере примерно 70 мкм.

13. Способ по п.9, в котором упомянутый материал первичной обработки содержит активированные частицы углерода.

14. Способ по п.9, в котором по меньшей мере 20% объема упомянутой сердцевинной области содержит упомянутый материал вторичной обработки.

15. Способ добавления материала вторичной обработки в существующий картридж обработки воды, содержащий следующие шаги:

(a) обеспечивают картридж обработки воды, содержащий корпус, впускное отверстие для введения воды в упомянутый картридж обработки воды, выпускное отверстие для выхода воды из упомянутого картриджа обработки воды и материал первичной обработки, при этом упомянутый материал первичной обработки имеет полую сердцевинную область; и (b) обеспечивают материал вторичной обработки;

(c) обеспечивают пропускающий жидкость фиксатор, который выступает в упомянутую сердцевинную область и находится в прямом контакте с упомянутым материалом вторичной обработки на длину по меньшей мере примерно 2 мм;

(d) помещают упомянутый материал вторичной обработки в упомянутую сердцевинную область упомянутого материала первичной обработки через упомянутое выпускное отверстие; и

(e) покрывают упомянутое выпускное отверстие упомянутым фиксатором.

16. Способ по п.15, в котором шаг с) предшествует шагу d).

17. Способ по п.15, в котором упомянутый материал вторичной обработки является источником кальция.

18. Способ по п.15, в котором упомянутый материал вторичной обработки имеет размер частиц по меньшей мере примерно 70 мкм.

19. Способ по п.15, в котором упомянутый материал первичной обработки содержит активированные частицы углерода.

20. Способ по п.15, в котором по меньшей мере 20% объема упомянутой сердцевинной области содержит упомянутый материал вторичной обработки.

21. Картридж обработки питьевой воды, содержащий

(a) корпус, впускное отверстие для введения воды в упомянутый картридж, выпускное отверстие для выхода воды из упомянутого картриджа и материал обработки воды; и

(b) пропускающий жидкость фиксатор;

при этом упомянутый фиксатор покрывает упомянутое выпускное отверстие, причем упомянутый фиксатор проходит в упомянутый материал обработки воды на длину по меньшей мере примерно 2 мм.

22. Картридж по п.21, в котором упомянутый фиксатор имеет поднятое расположение фиксатора на по меньшей мере 5 мм.

23. Картридж по п.21, в котором упомянутый картридж обработки воды вырабатывает по меньшей мере 2 л/мин обработанной воды, когда источник воды для обработки находится под давлением примерно 4,22 кгс/см².