SI26452A

SI26452A - Naprava in metoda za filtriranje vode s pomočjo vakuuma

Info

Publication number: SI26452A
Application number: SI202300006A
Authority: SI
Inventors: Marko Čulig
Original assignee: Marko Čulig
Priority date: 2023-01-09
Filing date: 2023-01-09
Publication date: 2024-07-31
Also published as: WO2024151224A1

Abstract

Izum spada v področje naprav in postopkov za obdelavo vode, pri katerih je osnovna tehnika filtracija z uporabo gospodinjskih filtrov za dobivanje pitne vode. Izum spada tudi na področje vrčev, steklenic in podobnih gospodinjskih naprav. Predmet izuma je naprava za filtracijo vode s pomočjo vakuuma in metoda filtriranja vode z omenjeno napravo. Naprava vključuje zgornjo posodo (2) za neobdelano vodo, spodnjo posodo (1) za filtrirano vodo, med katerima je filter (5), ki je nameščen na spodnji površini posode za neobdelano vodo, pri čemer je med omenjenima posodama ustrezno tesnilo (6), ki preprečuje uhajanje zraka, in se na zgornjo posodo priklopi vakuumsko črpalko (3, 3a), ki je prilagojena za ustvarjanje podtlaka v spodnji posodi (1), kar povzroči pretok vode iz zgornje v spodnjo posodo in posledično filtracijo skozi omenjeni filter (5).

Description

Naprava in metoda za filtriranje vode s pomočjo vakuuma

Področje tehnike

Izum spada na področje naprav in postopkov za obdelavo vode, pri katerih je osnovna tehnika filtracija z uporabo gospodinjskih filtrov za dobivanje pitne vode. Izum spada tudi na področje vrčev, steklenic in podobnih gospodinjskih naprav. Predmet izuma je naprava za filtracijo vode s pomočjo vakuuma in metoda filtriranja vode z omenjeno napravo.

Ozadje izuma

Splošno je znano, da je kvaliteta vode v vodovodnih sistemih za gospodinjstva zaradi obdelave z različni kemikalijami relativno slaba. Pogosto je obremenjena z veliko organskimi in neorganskimi delci, težkimi kovinami in klorom. Posledično takšna voda ni pitna ali pa je le pogojno pitna.

Poznanih je veliko naprav oziroma vrčev za filtracijo vode za pitje, ki delujejo tako, da se v zgornjo posodo vrča nalije voda in se pusti, da se pretoči skozi izmenjiv filter v spodnjo posodo. Prefiltrirana voda se običajno hrani v spodnji posodi za poznejšo uporabo, pri čemer je v posodi tudi filter z zajetimi delci in drugimi komponentami vode. Običajno je omenjeni filter še delno potopljen v sami obdelani oziroma filtrirani vodi.

Filtri oziroma filtrirni vložki so vglavnem posodice z malimi odprtinami za pretok vode in so napolnjeni z ogljikovimi peleti (aktivno oglje) ali podobnimi mešanimi granulati za odstranjevanje klora in organskih snovi, kot tudi z ionsko smolo za odstranjevanje kovinskih ionov. Lahko so dodani še bakteriostatiki, kot je srebro ali podobno. Vse te komponente filtrov delujejo na principu absorpcije. Ker se voda s pomočjo gravitacije pretaka iz zgornje posode v spodnjo posodo preko omenjenega filtra, mora biti le-ta dovolj porozen, da je omogočen pretok cele količine vode v določenem času. Ta enostaven način obdelave vode, kjer je njena končna čistost odvisna od kvalitete samega filtra oziroma od zmožnosti absorpcije v določenem času. Problem visoko kvalitetnih filtrov je v tem, da so nepretočni za gravitacijo, zato obstoječe naprave to kompenzirajo s filtri slabše kvalitete oz. absorpcije.

Poznane so tudi naprave za filtriranje vode pod pritiskom z vgrajenimi črpalkami z ali izkoriščanjem pritiska vode v vodovodnem sistemu. Te naprave uporabljajo profesionalne visokokakovostne filtre. Njihova težava je v tem, da so stacionarne in zelo drage, zaradi česar so posledično neuporabne za običajno dnevno uporabo.

Cilj izuma je torej zasnova naprave za filtriranje vode, ki bo reševala problematiko obstoječih rešitev in bo s kompaktno, cenejšo zasnovo omogočala uporabo visoko kvalitetnih filtrov, kar bo pomenilo čistejšo vodo.

Stanje tehnike

Znanih je veliko izvedb vrča za filtracijo vode, ki so raznih oblik, narejenih iz različnih materialov in opremljenih z različnimi filtri, vendar večinoma delujejo na osnovi prostega pretoka zaradi gravitacije. Takšna rešitev je na primer opisana v patentni prijavi US2016376165, znanih pa je tudi več zasnov filtra, kot je opisan v patentu US8167141.

Obstajajo tudi prenosni sistemi, ki delujejo pod pritiskom. Opisani so v patentnih dokumentih US3823824, US4643981 in US828193782. Vsem je skupno, da uporabljajo mehanski bat za ustvarjanje pritiska vode skozi filter. Omenjeni dokumenti m izdelki se razlikujejo od običajnih izvedb, kakor tudi od pričujočega izuma.

Patentna prijava US2013277290A razkriva prenosni filter za vodo. Prenosni filter za vodo filtrira vodo, ki vstopa skozi prvo odprtino blizu prvega konca filtra, medtem ko voda, ki teče skozi filter izstopa skozi drugo odprtino v zbiralnik. Pretok vode skozi filter se lahko zagotavlja z razliko v pritisku, na primer s stiskom vsebnika, s črpalko, z vakuumom ali s katerim drugim mehanizmom. Več detajlov o izvedbi z vakuumom ni opisanih, razen, da se vakuum aplicira na drugo odprtino naprave.

Opis rešitve tehničnega problema

Pričujoči izum naslavlja probleme obstoječih rešitev, kot je definirano v neodvisnih zahtevkih, pri čemer so prednostne izvedbe izuma definirane v odvisnih zahtevkih. Bistvo naprave za filtriranje vode po izumu je v tem, da vodo filtrira s pomočjo vakuuma (s podtlakom), in sicer z uporabo vakuumske črpalke, ki se priključi na napravo ali je že del te naprave in nato ustvari podtlak, ki povzroči hiter pretok vode iz posode za neobdelano vodo v posodo za filtrirano vodo ne glede na to kateri filter se uporabi.

Naprava je prednostno oblikovana kot vrč, lahko pa bi zavzela tudi katerokoli drugo primerno obliko, kar je očitno strokovnjaku na področju. Oblika naprave ni omejujoča.

Naprava ima zgornjo posodo za neobdelano (surovo) vodo, spodnjo posodo za filtrirano vodo, med katerima je filter, ki je nameščen na spodnji površini posode za neobdelano vodo, pri čemer je med omenjenimi komponentami ustrezno tesnilo, ki preprečuje uhajanje zraka. Nujna je prisotnost tesnila med obema posodama, prednostno pa je s tesnilom opremljen tudi filter. Uporabi se lahko silikonsko ali drugo mehko m živilsko neoporečno tesnilo. Zgornja posoda ima vakuumsko cev, ki je ločena od prostora za neobdelano vodo in je v povezavi s spodnjo posodo, prednostno preko odprtine, tako da se lahko v spodnji posodi ustvari podtlak. Namreč, na zgornjo posodo se priklopi vakuumsko črpalko, ki v spodnji posodi ustvari podtlak, kar povzroči pretok vode iz zgornje v spodnjo posodo in posledično filtracijo. Vakuumska črpalka je lahko priklopljena kot ločena enota ali pa je integrirana v posodo za neobdelano vodo. Vakuumska črpalka je lahko ročna ali električna, torej katerakoli znana črpalka na področju vakuumiranja. Prednostno se uporabi črpalka, kot je opisana v patentni prijavi VVO2022203612, ali pa druge črpalke proizvajalca Status d.o.o. Metlika.

Alternativno, je lahko spodnja posoda za filtrirano vodo opremljena s primernim priklopnim mestom, na katerega se namesti vakuumska črpalka, ki je prilagojena za ustvarjanje podtlaka v spodnji posodi naprave.

Filter, ki se lahko uporabi v napravi, je katerikoli primeren, vključno s profesionalnimi sintrammi filtri sestavljenih iz keramike, ionske smole in ostalih elementov za filtre narejene za filtracijo vode pod pritiskom. Gostota oziroma poroznost sintranega filtra je takšna, da voda z gravitacijo ne teče skozi in je posoda za neobdelano vodo prenosljiva tudi, če je polna. Sistem lahko uporabi tudi kartušne filtre, ki se uporabljajo v obstoječih filtrirnih napravah, ki temeljijo na gravitaciji, pri čemer se z uporabo vakuumske črpalke čas pretoka bistveno skrajša.

Omenjeni posodi za neobdelano vodo in za filtrirano vodo sta popolnoma ločeni, kar pomeni, da filter nima nobenega stika z obdelano vodo v posodi in posledično nima možnosti naknadnega izločanja delcev v isto.

Po možnem izvedbenem primeru se lahko naprava opremi z UV lučjo za sterilizacijo vode, bodisi pred filtriranjem, bodisi po filtriranju. Prednostno je UV lučka nameščena v spodnjem delu posode za neobdelano vodo, kjer pred pretokom skozi filter presvetli vodo m uniči morebitne mikrobe. Kombinacija visoko kvalitetnega sintranega filtra in UV luči zagotovi še kvalitetnejšo pitno vodo.

Posoda za neobdelano vodo je lahko katerekoli oblike, pri čemer se jo lahko oblikuje kot edini del naprave, saj se jo ob ustrezni obliki in tesnilih priklopi na katerokoli posodo za filtrirano vodo, na primer na univerzalne vrče, steklenice, in podobno. Spodnja posoda za filtrirano vodo je tako lahko del naprave ali pa ločen vrč, steklenica, posoda. Pomembno je le oblikovno ujemanje ter ustrezno tesnjenje, da se vakuum lahko ustvari. Vtem primeru naprava vključuje posodo za neobdelano (surovo) vodo, ki ima: - prostor za sprejem neobdelane vode, na dnu posode filter ter tesnilo, ki omogoča tesnjenje ob pritrditvi na katerokoli posodo za sprejem filtrirane vode, priklop za vakuumsko črpalko ali vakuumsko črpalko, ki lahko ustvarja podtlak v posodi za filtrirano vodo, vakuumsko cev, ki je ločena od prostora za neobdelano vodo in poteka od priklopa za vakuumsko črpalko ali vakuumsko črpalko, pri čemer je omenjena vakuumska cev prilagojena za vzpostavitev povezave s posodo za filtrirano vodo, prednostno preko odprtine, tako da se lahko v spodnji posodi ustvari podtlak.

Metoda filtriranja vode z napravo po izumu, kot je bila opisana zgoraj, vključuje sledeče korake:

3) posoda za neobdelano vodo se napolni z vodo,

b) posodo za neobdelano vodo se natančno postavi na posodo za filtrirano vodo, tako da se tesnilo pravilno prilega po celotnem stiku med obema posodama,

c) namestitev m aktivacija vakuumske črpalke na zgornjo posodo za neobdelano vodo, in sicer na primeren kontaktni prostor, tako da se preko cevi za vakumiranje v posodi za filtrirano vodo ustvari podtlak, ali aktivacija vakuumske črpalke integrirane v posodi za neobdelano vodo,

d) pretok vode skozi filter v posodo za filtrirano vodo,

e) pri čemer se pretok vode konča, ko se izprazni posoda za neobdelano vodo, in sicer se podtlak sprosti.

Koraka a) in b) se lahko tudi zamenjata, in se najprej postavi posodo za neobdelano vodo na posodo za filtrirano vodo, nato pa se prvo omenjeno posodo napolni s surovo, torej neobdelano vodo.

V kolikor posoda za filtrirano vodo po koraku e) ni polna, se lahko postopek ponavlja. Filtracijo se lahko vedno ustavi s sproščanjem vakuumskega ventila, kot je to znano iz rešitev posod za vakuumsko shranjevanje hrane. V kolikor je naprava opremljena z UV lučko, se presvetljevanje vode izvede bodisi v koraku d), bodisi pred njim ali za njim, odvisno od mesta namestitve UV lučke.

Izum bo podrobneje opisan s pomočjo izvedbenega primera in slik, ki prikazujejo:

Slika 1 Naprava v obliki vrča po izvedbenem primeru

Slika 2 Prečni prerez naprave v obliki vrča po izvedbenem primeru v delovnem položaju

Slika 3 Naprava po izvedbenem primeru z vgrajeno vakuumsko črpalko

Slika 4 Detajli tesnjenja sistema

Slika 5 Univerzalna posoda za filtriranje

Naprava je prednostno oblikovana kot vrč, kot to prikazujeta sliki 1 in 2, in ima zgornjo oziroma prvo posodo 2 za neobdelano (surovo) vodo, spodnjo oziroma drugo posodo 1 za filtrirano vodo, med katerima je filter 5, ki je nameščen na spodnji površini posode 2 za neobdelano vodo, pri čemer je med omenjenimi komponentami 1, 2, 5 ustrezno tesnilo 6, ki preprečuje uhajanje zraka. Na zgornjo posodo se priklopi vakuumsko črpalko 3, 3a, ki v spodnji posodi 1 preko vakuumske cevi 7 ustvari podtlak, kar povzroči pretok vode iz zgornje posode 2 v spodnjo posodol preko filtra 5 in posledično filtracijo. Vakuumska črpalka je lahko ročna 3 ali električna 3a. Vakuumska cev 7 poteka po višini zgornje posode do spodnje posode, kjer je primerna odprtina, preko katere se ustvari povezava s spodnjo posodo, da se v slednji lahko ustvari podtlak. Posoda 2 ima prostor 10 za priklop vakuumske črpalke in je preko ventila direktno povezan na spodnjo posodo, preko vakuumske cevi 7.

Vakuumski ventil 4 je nameščen na izhodnjem delu vakuumske črpalke, pri čemer se med vakuumiranjem ventil zaradi delovanja črpalke dviguje, po koncu vakumiranja pa se ventil zaradi podtlaka oziroma vakuuma pritisne navzdol in posledično tesni.

Slika 3 prikazuje izvedbeni primer naprave, kjer je vakuumska črpalka 3a integrirana v posodo 2 za neobdelano vodo.

Prednostno je tudi filter opremljen s tesnilom, kot je prikazano na sliki 4. Na stiku med zgornjo posodo 2 in spodnjo posodo 1 za filtrirano vodo je tesnilo 6, medtem ko je filter 5 obdan s tesnilom filtra 8, ki zagotavlja neprodušno povezavo med obema posodama 1,2.

Izvedbeni primer naprave, kot je prikazan na sliki 5, vključuje le posodo 2 za neobdelano vodo, ki ima integrirano vakuumsko črpalko 3, na dnu pa visokokvalitetni sintrani filter 5, UV luč 9 za sterilizacijo in tesnilo 6 nameščeno po spodnjem robu posode 2. Tovrstna posoda se lahko priklopi na katerokoli posodo za filtrirano vodo, kije lahko vrč, posoda, steklenica, in podobno. Ker je filter sintran, ne omogoča pretoka vode in se lahko tudi polno posodo prenaša brez odtekanja vode.

Metoda filtriranja vode z napravo prikazano na slikah vključuje sledeče korake: a) posoda 2 za neobdelano vodo se napolni z vodo,

b) posodo 2 za neobdelano vodo se natančno postavi na posodo 1 za filtrirano vodo, tako da se tesnilo 6 pravilno prilega po celotnem stiku,

c) namestitev vakuumske črpalke 3, 3a na zgornjo posodo za neobdelano vodo, in sicer na primeren kontaktni prostor, tako da se preko cevi 7 za vakumiranje v posodi 1 za filtrirano vodo ustvari podtlak,

d) pretok vode skozi filter 5 v posodo 1 za filtrirano vodo,

e) pri čemer se pretok vode konča, ko se izprazni posoda 2 za neobdelano vodo, in sicer se podtlak sprosti skozi filter 5.

V kolikor posoda za filtrirano vodo po koraku e) ni polna, se lahko postopek ponavlja. Filtracijo se lahko vedno ustavi s sproščanjem ventila. V kolikor je naprava opremljena z UV lučko, se presvetljevanje vode izvede bodisi v koraku d), bodisi pred njim ali za njim, odvisno od mesta namestitve UV lučke.

Claims

Patentni zahtevki

1. Naprava za filtracijo vode s pomočjo vakuuma, značilna po tem, da vključuje prvo posodo (2) za neobdelano vodo, ki ima:

- prostor za sprejem neobdelane vode, na dnu posode filter (5) ter tesnilo (6), ki omogoča tesnjenje ob pritrditvi na katerokoli posodo za sprejem filtrirane vode, priklop za vakuumsko črpalko (3, 3a) ali vakuumsko črpalko (3, 3a), ki lahko ustvarja podtlak v drugi posodi (1) za filtrirano vodo,

- vakuumsko cev (7), ki je ločena od prostora za neobdelano vodo in poteka od priklopa za vakuumsko črpalko (3, 3a) ali od vakuumske črpalke (3, 3a), pri čemer je omenjena vakuumska cev (7) prilagojena za vzpostavitev povezave z drugo posodo (1) za filtrirano vodo, prednostno preko odprtine, tako da se lahko v drugi posodi (1) za filtrirano vodo ustvari podtlak.
2. Naprava za filtracijo vode s pomočjo vakuuma po zahtevku 1, značilna po tem, da vključuje drugo posodo (1) za filtrirano vodo, pri čemer je filter (5) nameščen med prvo posodo (2) za neobdelano vodo in drugo posodo (1) ter pri čemer je med omenjenima posodama ustrezno tesnilo (6), ki preprečuje uhajanje zraka.
3. Naprava za filtracijo vode s pomočjo vakuuma, značilna po tem, da vključuje: - prvo posodo (2) za neobdelano vodo, ki ima:

o prostor za sprejem neobdelane vode, o na dnu posode filter (5) ter tesnilo (6), ki omogoča tesnjenje ob pritrditvi na posodo (1) za sprejem filtrirane vode, o vakuumsko cev (7), ki je ločena od prostora za neobdelano vodo in poteka od priklopa za vakuumsko črpalko (3, 3a) ali od vakuumske črpalke (3, 3a), pri čemer je omenjena vakuumska cev (7) prilagojena za vzpostavitev povezave z drugo posodo (1) za filtrirano vodo, prednostno preko odprtine, tako da se lahko v drugi posodi (1) ustvari podtlak; in

- drugo posodo (1) za filtrirano vodo, ki ima:

o priklop za vakuumsko črpalko (3, 3a) ali vakuumsko črpalko (3, 3a), ki lahko ustvarja podtlak v drugi posodi (1) za filtrirano vodo, o prostor za sprejem filtrirane vode iz prve posode (2) za neobdelano vodo preko filtra (5).
4. Naprava za filtracijo vode s pomočjo vakuuma po kateremkoli izmed zahtevkov od 1 do 3, značilna po tem, da vključuje vakuumsko črpalko (3, 3a), pri čemer je omenjena vakuumska črpalka (3, 3a) priklopljena kot ločena enota ali pa je integrirana v prvo posodo (2) za neobdelano vodo.
5. Naprava za filtracijo vode s pomočjo vakuuma po kateremkoli izmed predhodnih zahtevkov, značilna po tem, da je vakuumska črpalka (3, 3a) je ročna ali električna.
6. Naprava za filtracijo vode s pomočjo vakuuma po kateremkoli izmed predhodnih zahtevkov, značilna po tem, daje tudi filter (5) opremljen s tesnilom (8) filtra.
7. Naprava za filtracijo vode s pomočjo vakuuma po kateremkoli izmed predhodnih zahtevkov, značilna po tem, da je tesnilo (6) silikonsko.
8. Naprava za filtracijo vode s pomočjo vakuuma po kateremkoli izmed predhodnih zahtevkov, značilna po tem, da je filter (5) kartušni ali pa sintran filter iz keramike, ionske smole in ostalih elementov za filtre narejene za filtracijo vode pod pritiskom.
9. Naprava za filtracijo vode s pomočjo vakuuma po kateremkoli izmed predhodnih zahtevkov, značilna po tem, da naprava nadalje vključuje UV lučko (9) za sterilizacijo vode.
10. Naprava za filtracijo vode s pomočjo vakuuma po kateremkoli izmed predhodnih zahtevkov, značilna po tem, da je UV lučka (9) nameščena v prvi posodi (2) za neobdelano vodo ali v drugi posodi (1) za filtrirano vodo, prednostno pa je UV lučka (9) nameščena v spodnjem delu prve posode (2) za neobdelano vodo.
11. Naprava za filtracijo vode s pomočjo vakuuma po kateremkoli izmed predhodnih zahtevkov, značilna po tem, da je naprava oblikovana kot vrč.
12. Naprava za filtracijo vode s pomočjo vakuuma po kateremkoli izmed predhodnih zahtevkov, značilna po tem, da je druga posoda (1) katerakoli posoda, vrč, steklenica ali drug podoben vsebnik, ki se lahko priklopi na prvo posodo (2) za neobdelano vodo.
13. Metoda filtriranja vode z napravo po kateremkoli izmed predhodnih zahtevkov, ki vključuje sledeče korake:

a) prva posoda (2) za neobdelano vodo se napolni z vodo,

b) prvo posodo (2) za neobdelano vodo se natančno postavi na drugo posodo (1) za filtrirano vodo, tako da se tesnilo (6) pravilno prilega po celotnem stiku,

c) namestitev vakuumske črpalke (3, 3a) na primeren kontaktni prostor, tako da se preko cevi za vakumiranje (7) v drugi posodi (1) za filtrirano vodo ustvari podtlak,

d) pretok vode skozi filter (5) v drugo posodo (1) za filtrirano vodo,

e) pri čemer se pretok vode konča, ko se izprazni prva posoda (2) za neobdelano vodo, ko se podtlak sprosti.
14. Metoda po zahtevku 13, kjer se koraka a) in b) lahko zamenjata, in se najprej postavi posodo (2) za neobdelano vodo na drugo posodo (1) za filtrirano vodo nato pa se omenjeno prvo posodo (2) napolni s surovo, torej neobdelano vodo, in pri čemer se postopek lahko ponavlja dokler ni druga posoda (1) za filtrirano vodo polna.
15. Metoda po kateremkoli izmed zahtevkov od 13 do 14, kjer se presvetljevanje vode z UV lučko (9) izvede bodisi v koraku d), bodisi pred njim ali za njim, odvisno od mesta namestitve UV lučke (9).