CN101198390B - 用于过滤系统的柱阀歧管互连构造 - Google Patents

用于过滤系统的柱阀歧管互连构造 Download PDF

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Abstract

一种滤筒及柱阀歧管组件包括滤筒和柱阀歧管。所述滤筒包括过滤元件和与所述过滤元件流体连通的流入/流出部分。所述流入/流出部分具有滤筒入口和滤筒出口。所述柱阀歧管包括壳体和本体。所述壳体具有适于与流体供给系统流体连通的壳体入口和壳体出口。所述本体位于所述壳体内并构造成围绕第一轴线相对于所述壳体旋转。通过将所述流入/流出部分沿着与第一轴线垂直的方向插入所述本体中，所述滤筒的流入/流出部分与所述本体流体连接。

Description

用于过滤系统的柱阀歧管互连构造
相关申请
本申请是属于Tubby的2005年5月16日提交的共同拥有的美国临时专利申请No.60/681,649的部分继续申请案，该美国临时专利申请的名称为“SPOOL VALVE INTERCONNECT FOR A FILTERSYSTEM(用于过滤系统的柱阀互连构造)”，该美国临时专利申请的内容以引用的方式包含在本文中。
背景技术
一般地说，本发明涉及操作性地位于流体供给系统中的系统，该系统包括歧管组件和容纳有过滤介质的可更换流体滤筒，歧管组件具有方便取出第一可更换流体滤筒的能力，并因此具有方便在流体供给系统中在歧管组件内部安装另一可更换流体滤筒的能力，具体地说，本发明涉及方便快速而容易地在歧管组件中取出和安装可更换流体滤筒的柱阀歧管组件。
在工业上，有这样一种歧管组件广为人知，其具有方便取出第一流体滤筒的能力，并因此具有方便在用于工业、商业和消费使用的流体供给系统中安装另一可更换流体滤筒的能力。例如，提供饮用水和制冰的多数现代冷冻机以及诸如咖啡机和苏打水分配机等饮料分配机使用内部流体过滤系统，该系统具有用于从诸如水等流体中过滤某些污染物的可更换流体滤筒。
假设使用容纳在紧凑的可更换流体滤筒中的相对较少量的过滤介质，就需要经常更换流体过滤系统内的可更换流体滤筒。因此，这些过滤系统通常配备有可以与过滤系统脱离并进行更换的可更换滤筒。
遗憾的是，这种流体过滤系统并非总是放置在最容易接近的地方，或者处于对使用者取出旧流体滤筒并安装新流体滤筒来说的最合适的方位。从流体过滤系统中取出旧流体滤筒所碰到的更复杂的问题是，在取出可更换流体滤筒之前必须切断来自系统的流体流动。
在授予Muzik等人的美国专利No.6,579,455中披露了用于更换密封过滤器的现有技术的过滤器及阀装置的例子。Muzik披露了一种闸门式阀，其中，用于接纳过滤器的座盘可旋转地连接到具有流体供给入口和出口的上板上。座盘包括接纳过滤器的入口和出口的通道。当没有过滤器插入这些通道时，通道与上板的流体供给入口和出口不对齐。在将过滤器插入座盘之后，过滤器和座盘可以围绕过滤器的纵轴线旋转，以便于将过滤器的入口和出口与流体供给入口和出口对齐。
授予Breda的美国专利No.4,979,530和授予Wichmann的美国专利No.6,457,698披露了柱阀。
现有技术的一个缺陷是，由于密封O形圈随时间而产生压缩变形，因此阀变得难以操作。因为该压缩变形，初始移动阀需要高的断开力。
因此，需要可以快速而容易地更换流体过滤系统中的滤筒的成本低并可靠的装置。还需要可以将滤筒的更换与阀的开关相结合并且可以以最小的力进行操作的装置。
发明内容
本发明的一个代表性实施例包括与流体滤筒使用的柱阀歧管，该流体滤筒具有包括滤筒入口和滤筒出口的流入/流出部分。柱阀歧管包括具有阀壳入口和阀壳出口的阀壳以及位于阀壳内的阀体，该阀体构造成围绕第一轴线相对于阀壳旋转。阀体构造成：通过将流入/流出部分沿着与第一轴线垂直的方向插入阀体中而接纳滤筒的流入/流出部分。当阀体相对于阀壳处于第一旋转位置时，阀壳入口和滤筒入口经由第一流体流动路径流体连通，阀壳出口和滤筒出口经由第二流体流动路径流体连通。当阀体相对于阀壳处于第二旋转位置时，阀壳入口和滤筒入口不流体连通，阀壳出口和滤筒出口不流体连通。
本发明的另一个代表性实施例包括滤筒及柱阀歧管组件，该组件具有滤筒和柱阀歧管。该滤筒包括过滤元件和与过滤元件流体连通的流入/流出部分。流入/流出部分具有滤筒入口和滤筒出口。柱阀歧管包括壳体和本体。壳体具有适于与流体供给系统流体连通的壳体入口和壳体出口。本体位于壳体内并构造成围绕第一轴线相对于壳体旋转。通过将流入/流出部分沿着与第一轴线垂直的方向插入本体中，滤筒的流入/流出部分与本体流体连接。
在本发明的一方面，当阀体相对于阀壳处于第二旋转位置时，阀壳入口和阀壳出口经由第三流体流动路径流体连通。
在本发明的另一方面，当阀体相对于阀壳处于第二旋转位置时，阀壳入口和阀壳出口不流体连通。
在另一方面，阀壳还可以包括：插入凸轮部件，其构造成与滤筒上的互补性插入凸轮部件协作。
在另一方面，阀壳还可以包括：推出凸轮部件，其构造成与滤筒上的互补性推出凸轮部件协作。
在另一方面，柱阀歧管还可以包括第一密封件和第二密封件，第一密封件位于阀体与阀壳之间并且构造成防止流体从第一流体流动路径泄漏，第二密封件位于阀体与阀壳之间并且构造成防止流体从第二流体流动路径泄漏。
在另一方面，柱阀歧管还可以包括第三密封件，第三密封件位于阀体与阀壳之间并且构造成防止流体从第三流体流动路径泄漏。
在一方面，第一和第二旋转位置之间的角度可以小于90度。
在另一方面，滤筒包括位于滤筒的与流入/流出部分相对一端的手柄。
在一方面，支架与阀壳相连并构造成将柱阀歧管安装到设备上。
在另一方面，支架邻近柱阀可旋转地安装，并且构造成当本体从第一旋转位置旋转到第二旋转位置时可滑动地保持滤筒。
根据下面的说明、附图以及所附权利要求书可以清楚本发明的其它目的和优点。
附图说明
图1是根据本发明代表性实施例的流体滤筒及柱阀歧管组件的透视图，其中所述组件处于第一旋转位置；
图2是根据图1的代表性实施例的流体滤筒及柱阀歧管组件的侧视图；
图3是根据图1的代表性实施例的流体滤筒及柱阀歧管组件的正视图；
图4是根据图1的代表性实施例的流体滤筒及柱阀歧管组件的分解透视图；
图5是根据图1的代表性实施例的流体滤筒及柱阀歧管组件的透视图，其中所述组件处于第二旋转位置；
图6是根据图5所示的流体滤筒及柱阀歧管组件的侧视图；
图7是根据图5所示的流体滤筒及柱阀歧管组件的正视图；
图8是根据图5所示的流体滤筒及柱阀歧管组件的侧视图，其中流体滤筒从所述组件上取下来；
图9是根据本发明一个代表性实施例的流体滤筒的一部分的剖面侧视图；
图10是插入根据本发明代表性实施例的柱阀歧管组件中的流体滤筒的一部分的局部剖面侧视图，其中滤筒和阀体处于第一旋转位置；
图11是流体滤筒及柱阀歧管组件的一部分的透视图，其中阀壳为部分透明的，并且流体滤筒和阀体处于第一旋转位置；
图12是插入根据本发明代表性实施例的柱阀歧管组件中的流体滤筒的一部分的局部剖面侧视图，其中流体滤筒和阀体处于第二旋转位置；
图13是流体滤筒及柱阀歧管组件的一部分的透视图，其中阀壳为部分透明的，并且流体滤筒和阀体处于第二旋转位置；
图14是图1的代表性实施例的示意性剖面侧视图，显示插入推出凸轮部件的一个状态，其中流体滤筒和阀体处于第一旋转位置；
图15是图1的代表性实施例的示意性剖面侧视图，显示插入推出凸轮部件的一个状态，其中流体滤筒和阀体处于第二旋转位置；
图16是显示为带有可选安装外壳的流体滤筒及柱阀歧管组件的透视图；
图17是显示为带有代表性键锁系统的流体滤筒及柱阀歧管组件的透视图；
图18是图17显示的流体滤筒及柱阀歧管组件的透视图，图中显示具有代表性键锁系统的流体滤筒正要插入柱阀歧管；
图19是处于安装/操作位置的具有代表性键锁系统的代表性流体滤筒及柱阀歧管组件的局部透视图；
图20是在安装到操作位置或者从操作位置取出之前，处于第一旋转位置的具有代表性键锁系统的代表性流体滤筒及柱阀歧管组件的局部透视图；
图21是处于安装/操作位置的另一具有代表性键锁系统的代表性流体滤筒及柱阀歧管组件的局部透视图；
图22是在安装之前位于第二旋转位置的具有代表性可选流入阀的代表性流体滤筒及柱阀歧管组件的局部透视图；
图23是在安装之后位于第一旋转位置的具有代表性可选流入阀的代表性流体滤筒及柱阀歧管组件的局部透视图；
图24是图23的代表性实施例的示意性剖面侧视图，显示可选流入阀的一个状态，其中流体滤筒和阀体处于第一旋转位置或安装位置；
图25是图23的代表性实施例的示意性剖面侧视图，显示可选流入阀的一个状态，其中流体滤筒和阀体处于第二旋转位置或非安装位置；以及
图26是图23的代表性实施例的示意性剖面侧视图，显示高压状态，其中流体滤筒和阀体处于第一旋转位置，并且提升阀处于关闭状态。
本领域的普通技术人员从下面对代表性实施例的详细说明中将更容易明白本发明的这些和其它特征。
具体实施方式
如上所述，本发明克服了与现有技术的流体过滤系统相关的多个缺陷。本发明披露的流体过滤系统包括代表性歧管组件和容纳有过滤介质的代表性可更换流体滤筒，从下面结合示出本发明的一些代表性实施例的附图对代表性实施例做出的详细说明中，本领域的普通技术人员将更容易明白本发明的流体过滤系统的优点和其它特征。
现在参考附图，其中相同的附图标记表示本发明的相似结构元件和/或特征，在图1-3中显示的根据本发明的示例性代表性实施例构成的代表性流体滤筒和代表性柱阀歧管组件总体上由附图标记10表示。流体滤筒及柱阀歧管组件10包括流体滤筒20和柱阀歧管30。如下所述，在图1-3中显示的滤筒及柱阀歧管组件10处于第一旋转位置。
如图4最好地显示，流体滤筒20通常包括代表性壳体22和代表性过滤器盖或流入/流出部分24。如本领域所公知，过滤元件23(参见图9)位于壳体22内部。代表性流体滤筒20还包括手柄28。
柱阀歧管30包括代表性阀壳32和代表性阀体34。阀体34相对于阀壳32围绕轴线a-a旋转。所示柱阀歧管30安装在支架31中，并且将该柱阀歧管/支架子组件称为已安装的柱阀歧管33。柱阀歧管30的阀壳32可以咬扣安装在支架31上，但是也可以使用本领域普通技术人员公知的其它组装方法。支架31可以用于将柱阀歧管30安装在位于流体供给系统(未显示)的入口和出口附近的设备(未显示)壁上。阀壳32和支架31通常保持固定不动。
在所示的代表性已组装构造中，代表性密封件25和26位于流入/流出部分24与阀体34之间，并且代表性密封件40、42和44位于阀壳32与阀体34之间。用本领域公知的管连接器50、52将柱阀歧管30连接到流体供给系统。也可以使用连接管路和阀壳的其它手段，例如美国专利No.6,857,670B2中披露的焊接管连接方法，该美国专利的内容以引用的方式包含在本文中。
图5-7显示处于第二旋转位置的流体滤筒及柱阀歧管组件10。通过比较2至图6可以看出，当从图2所示的第一旋转位置移动到图6所示的第二旋转位置时，滤筒20沿箭头A的方向(围绕图4的轴线a-a)相对于支架31旋转。在图1-7所示的代表性实施例中，可以通过沿箭头B的方向拉动手柄28来实现滤筒20沿箭头A的方向的运动。另外，在图1-7所示的代表性实施例中，滤筒20沿箭头A的方向的运动导致滤筒20沿箭头C的方向移动。沿箭头C的方向的移动与轴线a-a的方向垂直。这是因为滤筒20与凸轮36(图4中最好地显示)之间的凸轮作用。
如下所述，滤筒20与阀体34操作连接。因此，当滤筒20旋转时，阀体34也旋转。当滤筒20从第一旋转位置旋转到第二旋转位置时，凸轮36将滤筒20从阀体34推出，并相应地将滤筒20从已安装的柱阀歧管33推出，从而使滤筒20与柱阀歧管30分离。图8显示从已安装的柱阀歧管33取出的滤筒20。
在图1-8所示的代表性实施例中，滤筒20相对于支架31旋转经过的角度大致为45度。该角度可以大于或小于45度，小于90度的角度预期将适合于大多数应用，但是大于90度的角度也在本发明的范围内。
如图9最好地显示，一个代表性滤筒20具有位于顶端的流入/流出部分24，该流入/流出部分用于使流体流入和流出滤筒20的内腔以及过滤元件23。过滤元件23可以包括本领域公知的任何合适的过滤介质。流入/流出部分24包括具有中心通孔的代表性滤筒出口27，已过滤的流体可以通过该中心通孔流出滤筒20。滤筒出口27可以与滤筒20的中心轴线大致对齐。形成为弧形通孔的代表性滤筒入口29沿周向包围滤筒出口27，未过滤的流体可以通过该弧形通孔流入滤筒20。流入/流出部分24构造成与柱阀歧管30快速连接/分离的装置。本领域普通技术人员可以认识到，其它流入流出构造也在本发明的范围内。
如图9最好地显示，流入/流出部分24的滤筒入口29将流入的未过滤流体引导至过滤元件23的外周表面。然后，未过滤的流体径向向内流过过滤介质，并在该过程中被过滤。已过滤的流体通过滤筒出口27流出过滤元件23。
流入/流出部分24和滤筒20的其它部分(例如壳体22)可以由本领域普通技术人员公知的任何合适的材料形成，包括但是不限于例如填充20％滑石的成型聚丙烯均聚物或热塑性工程聚氨酯树脂(isoplast)。通常，合适的材料是国家标准基金会(NSF)所认可的标准材料。
代表性O形圈或其它密封件25、26(如图4和图9最好地显示)可以围绕滤筒入口29和滤筒出口27的外周设置。如图10最好地显示，当滤筒20安装在柱阀歧管30中时，密封件25、26位于流入/流出部分24和柱阀歧管的阀体34的互补的滤筒安装面38之间。密封件25、26隔开未过滤流体流动路径60与已过滤流体流动路径62，并防止两者之间的泄漏。密封件25、26可以由丁腈橡胶(NBR)或乙烯-丙稀-二烯橡胶(EPDM)弹性体或本领域普通技术人员公知的其它合适的材料形成。
图10显示处于第一旋转位置的插入柱阀歧管30的阀体34中的滤筒20。阀壳32的壁中的开口35容纳插入阀体34的滤筒20。开口35的尺寸可以适应滤筒20从第一旋转位置运动到第二旋转位置。在第一旋转位置中，滤筒入口29与阀壳入口39流体连通，滤筒出口27与阀壳出口37流体连通。来自流体供给系统(未显示)的未过滤流体流入阀壳入口39并经由未过滤流体流动路径60和滤筒入口29流入滤筒20。已过滤的流体从滤筒20流出，并且经由滤筒出口27和已过滤流体流动路径62通过阀壳出口37流出到流体供给系统(未显示)。
如图4和图10所示，可以提供塞子54，以便于简化阀体34的制造并且将未过滤流体流动路径60与大气隔开，成型制造领域的普通技术人员可以理解这一点。
如图4和图10所示，并且如图11最好地显示，密封件40、42隔开未过滤流体流动路径60与已过滤流体流动路径62。具体地说，密封件40位于阀壳32与阀体34之间，并且在该连接处包围未过滤流体流动路径60。密封件42位于阀壳32与阀体34之间，并且在该连接处包围已过滤流体流动路径62。如本领域所公知，密封件40和42可以位于槽内。
图12显示处于第二旋转位置的插入柱阀歧管30的阀体34中的滤筒20的流入/流出部分24。在第二旋转位置中，阀壳入口39与阀壳出口37流体连通，并且不与滤筒20流体连通。来自流体供给系统(未显示)的未过滤流体流入阀壳入口39并经由旁通流体流动路径64(在图11中也显示)通过阀壳出口37流出。于是，来自流体供给系统(未显示)的未过滤流体不到达滤筒20。相反，在第二旋转位置中，滤筒20与流体供给系统隔开。旁通流体流动路径64允许未过滤流体直接流到阀壳出口37。这允许即使在滤筒20不过滤供给流体的情况下也能将流体供给到滤筒及柱阀歧管组件10下游的用户。这样，滤筒及柱阀歧管组件10下游的流体流动不会中断。
如图4和图10所示，并且如图11和13最好地显示，密封件44防止旁通流体流动路径64泄漏到大气。从图11可以看出，密封件40和42还防止来自旁通流体流动路径64的流体流入未过滤流体流动路径60和已过滤流体流动路径62。在本发明的该具体代表性实施例中，密封件44还提供未过滤流体流动路径60和已过滤流体流动路径62的二级密封，用于在密封件40或42失效的情况下防止流体泄漏到大气。具体地说，密封件44位于阀壳32和阀体34之间并且包围旁通流体流动路径64。密封件44还围绕未过滤流体流动路径60和已过滤流体流动路径62延伸。如本领域所公知，图中显示密封件44设置在槽中。与密封件25和26一样，密封件40、42和44可以由NBR或EPDM弹性体或本领域普通技术人员公知的其它合适的材料形成。
图14和15分别显示处于第一旋转位置和第二旋转位置的插入柱阀歧管30中的代表性滤筒20。滤筒20的流入/流出部分24包括凸出部21。阀壳32包括插入凸轮48。凸出部21和插入凸轮48可以称为插入凸轮部件。当插入了滤筒的阀体34从第二旋转位置(如图15所示)旋转到第一旋转位置(如图14所示)时，凸出部21与插入凸轮48相互作用。当滤筒20从第二旋转位置旋转到第一旋转位置时，凸出部21爬升到插入凸轮48上，从而导致滤筒20进入阀体34并与阀体34密封地配合。插入凸轮部件的相互作用导致滤筒20朝向与箭头C(见图8)相反的方向移动。这样，图14显示完全地插入阀体34中的滤筒20，而图15显示插入阀体34中但还没有与阀体34密封接合的滤筒20。在图示代表性实施例中，设置有两个凸出部21，在流入/流出部分24的两侧各一个。相应地，两个插入凸轮48互补地位于阀壳32上。本领域普通技术人员可以认识到，可以在阀壳32上设置凸出部或其它表面部分，并且可以在滤筒20上设置相应的凸轮部分。
图14和15还显示推出凸轮3 6和滤筒20的台肩表面46之间的相互作用。推出凸轮36设置在阀壳32上。推出凸轮36和台肩表面46可以称为推出凸轮部件。当滤筒20从第一旋转位置(图14)旋转到第二旋转位置(图15)时，推出凸轮36和台肩表面46之间的相互作用将滤筒20从阀体34朝向箭头C方向(见图8)滑动地推出。该相互作用破坏流入/流出部分24和阀体34之间的密封。与插入凸轮一样，本领域普通技术人员可以认识到，可以在阀壳32上设置凸出部或其它表面部分，并且可以在滤筒20上设置相应的凸轮部分。
阀壳32、阀体34和支架31可以由本领域普通技术人员公知的任何合适的材料形成，包括但是不限于热塑性工程聚氨酯树脂或成型聚丙烯。支架31还可以由填充玻璃的聚丙烯或其它增强塑料形成，以便于获得另外的强度。
再次参考图1-8，图中显示代表性可选手柄28在与滤筒20的流入/流出部分24相对的一端设置在滤筒20上。手柄28可以由用户抓住，以帮助将滤筒20从第一旋转位置旋转到第二旋转位置，并且反之依然，还用于将分离的滤筒从已安装的柱阀歧管组件33滑动地取下来。因为手柄28位于滤筒20的远端，因此减小了解除滤筒20和阀体34之间的密封接合所需的力。本领域普通技术人员可以认识到，手柄或其它用于抓住滤筒20的装置可以位于沿滤筒20长度方向的其它位置，并且仍然提供克服密封件的任何压缩变形的机械方面的优点。
例如，参考图16，该图显示了用于滤筒及柱阀歧管组件10的外壳70。外壳70可以安装在设备或其他装置的壁或门上。外壳70包括在已安装的柱阀歧管组件33附近旋转安装在箱体74上的门72。在门72的一侧设置有手柄76，并且在门72的另一侧设置有一个或多个支架78。支架78具有可以滑动地容纳滤筒20的尺寸。
为了将滤筒20插入已安装的柱阀歧管组件33，如图16所示，用户打开门72并将滤筒20滑动地插入支架78，使得滤筒20的凸出部21位于阀壳32内并且流入/流出部分24位于阀体内。在该旋转位置(即第二旋转位置)，阀壳入口39经由旁通流体流动路径64与阀壳出口37流体连通。在旋转并关闭门72之后，通过在滤筒20旋转到第一旋转位置时凸出部21与插入凸轮48的相互作用，滤筒20被滑动地推入与阀体34密封接合的位置。在该第一旋转位置，如上所述，阀壳入口39经由流体流动路径60与滤筒入口29流体连通，阀壳出口37经由流体流动路径62与滤筒出口27流体连通，从而允许来自流体供给系统的流体通过滤筒20进行过滤。为了从已安装的柱阀歧管组件33取下滤筒20，旋转地打开门72，从而通过台肩表面46和推出凸轮36的相互作用滑动地推动滤筒20远离阀体34，并解除滤筒20与阀体34的密封接合。
由于将滤筒20安装到已安装的柱阀歧管组件33中的动作简单，如本领域技术人员所理解的那样，已安装的柱阀歧管组件33可以容易地以任何方位安装在设备或其它合适装置上的任何位置。这允许诸如设备制造商等制造商采用多种构造来最好地适应其具体应用，而不需要费成本地改变过滤系统。
虽然表面上看来有可能通过使凸出部21与互补的插入凸轮48具有不同的尺寸、形状和位置以及各种组合来防止滤筒插入柱阀歧管，以实现防止未经认可的滤筒在系统中使用，但是并非所有这些修改都是最佳的，并且可能导致其它问题，这是因为目前认为滤筒的凸出部特征形成为提供插入和取出滤筒的最佳力。如果进行足够大的改变以防止未经批准的滤筒安装在系统中，目前认为，必须改变滤筒凸出部的形状，从而使得插入力将大大增加，并且目前认为会产生的后果是用户启动阀的操作难度将更大。目前还认为，拆卸滤筒的力也将增加，因此普通用户使用系统很可能会更加困难。
另外，因为滤筒凸出部的几何形状受到限制，适合的组合数量非常有限，因此使得进行多种组合的设计的有效性最低。
滤筒20和柱阀歧管的接口都包括互补的键锁结构，这种互补的键锁结构是特别设计的，使得在可以用于该应用的多种可能的互补键锁结构形式中，只有具有一种特定互补键锁结构形式的特定类型的滤筒可以安装在具有配合的特定互补键锁结构的柱阀歧管接口中。
一种代表性的系统包括通过如图17-21所示的机械系统实现的键锁系统，其中，滤筒的多个键锁特征必须与位于柱阀歧管上的柱阀歧管接口上的多个键锁特征对齐并正确地配合，如本领域技术人员所知，这些键锁特征从形成在滤筒20和柱阀歧管30上的突起部和凹陷部的多种尺寸、形状和位置及其组合的任何可操作的组合形式中选出。机械键锁系统，例如本申请的受让人拥有的名称为“Keyed FilterAssembly(键锁过滤组件)”的美国专利No.6,458,269和6,949,189B2中公开的键锁系统披露了示例性的方法，这些方法与本发明的可能的特定实施例相似并且可以应用于这些实施例中，上述美国专利的内容以引用的方式包含在本文中。
在图17-21中显示了一个代表性的机械键锁系统80。如本领域技术人员所知，这些图显示概念的基本原理，而并非要披露多种突起部和凹陷部的全部可能的组合、以及在滤筒的接口部件和柱阀歧管的对应接纳部件中可以形成的其它可操作的组合。
图17、18和20显示了该概念，其中分别形成在滤筒及柱阀歧管组件的适当部件上的键锁结构82、84是对齐的。具体地说，如图所示，在滤筒颈部88的一侧形成相对较大的突起部86，并且在滤筒颈部88的另一侧形成相对较小的突起部90，在柱阀歧管的对应部分上形成尺寸互补的凹陷部或切口91、92(图19和20)，因此如图19和21最好地显示，当凸出部21插入插入凸轮48时，滤筒操作地插入柱阀歧管。
如本领域技术人员所理解的，互补性突起部/凹陷部的尺寸、形状和数量几乎可以不受限制地变化，唯一的限制是在任一过滤器或滤筒/柱阀歧管组合上设置太多互补部分所产生的实际后果。
还可以通过使用其它非机械技术获得执行选择性接口连接功能的键锁系统，例如但不限于RFID标签、磁性读取器和条形码读取器以及本领域公知的其它有效系统。如本领域普通技术人员所理解的，在这些非机械类型的键锁中，可以使用电子装置控制螺线管阀的启动，该螺线管阀用于控制从滤筒到终端设备或分配机的水流，在2006年3月23日公开的名称为“System For Monitoring the Performance ofFluid Treatment Cartridges(用于监视流体处理筒的性能的系统)”的美国专利申请公开No.US2006/0060512A1中描述了上述内容，该美国专利申请公开的内容以引用的方式包含在本文中。
一种可以包含在本发明的歧管组件中的可选入口组件提供了如下机构：该机构在滤筒没有安装在柱阀歧管中时将系统转变为“截止”型系统。该可选部件(变型的入口)利用由柱阀歧管上的凸轮表面控制的提升阀。当柱阀歧管转变到滤筒未安装位置时，提升阀将关闭，从而阻止流体流过柱阀歧管。当柱阀歧管转变到过滤模式位置(过滤器已安装位置)时，提升阀将被迫打开，从而允许流体流过柱阀歧管并流入滤筒。
如图22-26所示，变型的入口组件100构成为“浮动”组件。该浮动组件受到弹性负载，因此随着滤筒和柱阀歧管的内部压力增大，入口子组件开始被推离柱阀歧管，提升阀开始关闭。一旦在入口中达到预定压力，入口子组件将被推离柱阀歧管一定距离，该距离足以使提升阀靠在阀座上(关闭)并因此切断流入柱阀歧管并随后流入滤筒的流体流动。
根据本发明，液体滤筒及柱阀歧管组件10的柱阀歧管组件30目前优选地包括三部分：入口组件100、过滤器互连结构102和出口组件104。这三个组件的相互关系控制流体(目前优选的是水)流入和流出滤筒20。在图示的代表性实施例中，入口组件100是带弹簧的组件。术语“带弹簧的组件”表示，当滤筒20安装到歧管组件30上以及从歧管组件30上取下来时，入口组件100将随着滤筒颈部或杆部88的运动而来回移动。
如图所示，柱阀歧管组件30包括代表性的出口组件104、代表性的入口组件100、代表性的入口复位弹簧106和代表性的入口复位挡块108。
如图22-26所示，根据本发明，入口组件100的一个目前优选的实施例包括代表性的入口110、代表性的入口连接器112、代表性的提升阀114、代表性的提升阀弹簧116、代表性的套圈118、代表性的套圈保持器120和代表性的密封结构或O形圈122。
入口组件100包括：端头连接部分123，其用于与过滤器互连结构(端头)124连接；以及入口连接器112，其用于接纳例如操作地位于其中的O形圈125等密封结构；入口提升阀114，其操作地位于滤筒及柱阀歧管组件10中并具有操作地位于其上的弹簧，当滤筒位于流体过滤系统中时，该弹簧用于将提升阀114压向滤筒20。
如图25-26最好地显示，入口复位弹簧106设置为与入口组件100操作连接，下面将更详细地描述。
由于入口组件100是带弹簧的组件，所以当滤筒安装在歧管组件30中时，入口组件100也将因为流体压力而来回移动。具体地说，当滤筒已安装时，提升阀114一直与滤筒提升接口126接合，并且提升阀114被推压在打开位置。然而，当液体过滤系统(未显示)的流体压力增加时，入口组件100将开始移动远离滤筒20。当流体压力继续增加时，入口组件100将远离滤筒20移动足够远的距离，以至于提升阀114关闭并因此切断入口流体压力，如图26所示。
为了使流体过滤系统具有允许过滤器移入移出(弹入/弹出)的机构，已经发现必须使控制水流入或流出系统的口(入口或出口)中至少一个是“浮动”的。
在静态条件(即流体过滤系统充满流体或水，但是出口关闭，因此没有水可以流过流体过滤系统)，水滞留在可以容纳水的每个体积空腔中(基本上在每个受压O形圈之间)。
因此，为了使滤筒向前移动，这些体积空腔必须能够随着过滤器移动(这基本上需要在不改变水柱体积的情况下移动水柱)。
如果不允许本发明的入口110运动/移动/浮动，滞留在过滤器O形圈之间的水柱就不能移动，并且不得不受压缩。如果为了实现过滤器移动而需要压缩这些水柱，则在拆卸过程中将滤筒向前推时，因为压缩水所需的液压力，压缩滞留在过滤器O形圈之间的水的力将非常高。
因此，已经发现，对于本发明的该特定代表性实施例的成功操作来说，由可选“浮动”入口带来的益处是非常适合的。虽然将入口举例说明为“浮动”部件，但是应该理解，出口或能够在不压缩水的情况下使水移位的其它阀组件也可以用作“浮动”部件。
入口组件100根据系统中的流体压力的大小而浮动的现象将本发明的系统转变为自动流体截止系统。如图26所示，流体压力增大至超出选择的操作系统所需预定最大压力，通过入口组件100远离滤筒20的移动使提升阀114关闭，从而关闭提升阀入口130，并自动地切断流到滤筒20的液体流动。一旦流体压力降低到选择的系统操作压力之下，提升阀入口130将打开，参见图24，从而允许流体经由入口110流入并通过滤筒20，并流出流体过滤系统，如图24所示。
因为本发明所使用的液体过滤系统(未显示)能够自动控制操作压力极限，因此可以直接获得一些独特的系统安全特征。例如，如果液体过滤系统将要经历水冲击(即水锤)或高压，那么该入口组件的下游部件(即端头、支架、滤筒、出口组件等)将不会经受高于大约100psi的水冲击或高压。具体地说，如图26所示，与图25相比，入口组件132远离提升阀114移动得更远，从而使提升阀座移动为不与柱阀歧管30接触，并因此防止液体流入或流出滤筒。
由于该独特而创新性的安全特征，歧管组件30和滤筒20的下游部件不需要构造成能够经受这种高压条件。使下游部件不需要构造成能够经受这种高压，将使得液体过滤系统制造商能够在所用材料类型和所用材料的强度方面实现巨大的成本节省。与这种系统中目前常用的材料和壁厚相比，根据本发明制造的流体过滤系统现在能够以价格较低的常用材料和相对薄壁的部分构造而成。使用价格较低的常用材料和相对薄壁的部分将显著降低每个部件的材料成本和制造成本。
因此，可以制造多个根据本发明的代表性流体过滤系统，如上所述，这些系统可以定制成具有制造商想要控制整个流体过滤系统所在的任何压力极限。应该理解，根据公知的原理，通过入口复位/压缩弹簧106并且通过改变该入口复位/压缩弹簧106的特性来控制截止压力，可以改变接通压力和截止压力。
入口组件100的提升阀114具有如下能力：在高压下切断流动，并且在压力水平降低到预定的最大极限以下时恢复和返回到正常流动操作。如本领域技术人员所知，可以通过调节入口复位弹簧的强度来简单地修改该预定最大极限。
尽管已经关于实施例描述和显示了本发明，但是很显然，可以在不背离本发明公开的流体过滤系统的精髓和范围的情况下对其进行修改和改变，该流体过滤系统包括流体过滤组件和容纳有过滤介质的可更换流体滤筒，该流体过滤组件具有方便取出第一可更换流体滤筒的能力，并因此具有方便在流体供给系统中安装另一可更换流体滤筒的能力，更具体地说，如下面权利要求书定义的柱阀歧管组件能够方便快速而容易地在流体过滤组件中取出和安装可更换流体滤筒。

Claims (19)

1.一种与滤筒一起使用的柱阀歧管，所述滤筒具有包括滤筒入口和滤筒出口的流入/流出部分，所述柱阀歧管包括：
阀壳，其具有阀壳入口和阀壳出口；以及
阀体，其操作性地位于所述阀壳内，所述阀体构造成：围绕第一轴线相对于所述阀壳旋转；通过将所述流入/流出部分沿着与所述第一轴线大致垂直的方向插入所述阀体中来接纳所述滤筒的流入/流出部分，使得当所述阀体相对于所述阀壳处于第一旋转位置时，所述阀壳入口和所述滤筒入口经由第一流体流动路径流体连通，所述阀壳出口和所述滤筒出口经由第二流体流动路径流体连通，当所述阀体相对于所述阀壳处于第二旋转位置时，所述阀壳入口和所述滤筒入口不流体连通，所述阀壳出口和所述滤筒出口不流体连通。
2.根据权利要求1所述的柱阀歧管，其中，
当所述阀体相对于所述阀壳处于所述第二旋转位置时，所述阀壳入口和所述阀壳出口经由第三流体流动路径流体连通。
3.根据权利要求1所述的柱阀歧管，其中，
当所述阀体相对于所述阀壳处于第二旋转位置时，所述阀壳入口和所述阀壳出口不流体连通。
4.根据权利要求1所述的柱阀歧管，其中，
所述阀壳还包括：插入凸轮部件，其构造成与所述滤筒上的互补性插入凸轮部件协作。
5.根据权利要求1所述的柱阀歧管，其中，
所述阀壳还包括：推出凸轮部件，其构造成与所述滤筒上的互补性推出凸轮部件协作。
6.根据权利要求2所述的柱阀歧管，还包括：
第一密封件，其位于所述阀体与所述阀壳之间并且构造成防止流体从所述第一流体流动路径泄漏；
第二密封件，其位于所述阀体与所述阀壳之间并且构造成防止流体从所述第二流体流动路径泄漏；以及
第三密封件，其位于所述阀体与所述阀壳之间并且构造成防止流体从所述第三流体流动路径泄漏。
7.一 种与滤筒一起使用的柱阀歧管，所述滤筒具有包括滤筒入口和滤筒出口的流入/流出部分，所述柱阀歧管包括：
阀壳，其具有阀壳入口和阀壳出口；以及
阀体，其操作性地位于所述阀壳内，所述阀体构造成：围绕第一轴线相对于所述阀壳旋转；通过将所述流入/流出部分沿着与所述第一轴线大致垂直的方向插入所述阀体中来接纳所述滤筒的流入/流出部分，使得当所述阀体相对于所述阀壳处于第一旋转位置时，所述阀壳入口和所述滤筒入口经由第一流体流动路径流体连通，所述阀壳出口和所述滤筒出口经由第二流体流动路径流体连通，当所述阀体相对于所述阀壳处于第二旋转位置时，所述阀壳入口和所述滤筒入口通不流体连通，所述阀壳出口和所述滤筒出口不流体连通，其中，所述滤筒还包括：
入口组件，其用于在所述滤筒安装在歧管组件中时因为流体压力波动而来回移动，所述入口组件包括在所述滤筒已安装时一直与滤筒提升接口接合的提升阀，所述提升阀被压在打开位置中，随着流体压力充分地增大，所述入口组件将远离所述滤筒移动足够远，从而使得所述提升阀关闭，从而切断入口流体压力。
8.一种与流体滤筒一起使用的柱阀歧管，所述流体滤筒具有包括滤筒入口和滤筒出口的流入/流出部分，所述柱阀歧管包括：
阀壳，其具有阀壳入口和阀壳出口；
阀体，其位于所述阀壳内并构造成围绕第一轴线相对于所述阀壳旋转，所述阀体构造成接纳所述滤筒的流入/流出部分，使得当所述阀体相对于所述阀壳处于第一旋转位置时，所述阀壳入口和所述滤筒入口经由第一流体流动路径流体连通，所述阀壳出口和所述滤筒出口经由第二流体流动路径流体连通，当所述阀体相对于所述阀壳处于第二旋转位置时，所述阀壳入口和所述滤筒入口不流体连通，所述阀壳出口和所述滤筒出口不流体连通；以及
键锁结构，其操作性地位于所述柱阀歧管和所述流体滤筒上，并且如果所述柱阀歧管和所述流体滤筒上的键锁结构是互补的，则所述键锁结构是有效的，以方便所述柱阀歧管的操作性互连，如果所述柱阀歧管和所述流体滤筒上的键锁结构不是互补的，则避免所述柱阀歧管与所述流体滤筒操作性互连
其中，所述阀体构造成：通过将所述流入/流出部分沿着与所述第一轴线大致垂直的方向插入所述阀体中而接纳所述滤筒的流入/流出部分。
9.根据权利要求8所述的柱阀歧管，其中，
所述阀壳还包括：插入凸轮部件，其构造成与所述滤筒上的互补性插入凸轮部件协作。
10.根据权利要求8所述的柱阀歧管，其中，
所述阀壳还包括：推出凸轮部件，其构造成与所述滤筒上的互补性推出凸轮部件协作。
11.一种滤筒及柱阀歧管组件，包括：
滤筒，其包括过滤元件和与所述过滤元件流体连通的流入/流出部分，所述流入/流出部分具有滤筒入口和滤筒出口；以及
柱阀歧管，其包括壳体和本体，所述壳体具有适于与流体供给系统流体连通的壳体入口和壳体出口，所述本体位于所述壳体内并构造成围绕第一轴线相对于所述壳体旋转，使得通过将所述流入/流出部分沿着与所述第一轴线大致垂直的方向插入所述本体中，来将所述滤筒的流入/流出部分与所述本体流体连接。
12.根据权利要求11所述的组件，其中，
当所述本体相对于所述壳体处于第一旋转位置时，所述壳体入口和所述滤筒入口经由第一流体流动路径流体连通，所述壳体出口和所述滤筒出口经由第二流体流动路径流体连通，当所述本体相对于所述壳体处于第二旋转位置时，所述壳体入口和所述滤筒入口不流体连通，所述壳体出口和所述滤筒出口不流体连通。
13.根据权利要求12所述的组件，其中，
当所述本体相对于所述壳体处于所述第二旋转位置时，所述壳体入口和所述壳体出口经由第三流体流动路径流体连通。
14.根据权利要求11所述的组件，其中，
所述柱阀歧管和所述滤筒中至少一个包括插入凸轮。
15.根据权利要求11所述的组件，其中，
所述柱阀歧管和所述滤筒中至少一个包括推出凸轮。
16.根据权利要求12所述的组件，其中，
当所述本体从所述第一旋转位置旋转到所述第二旋转位置时，所述滤筒被从所述本体推出。
17.根据权利要求12所述的组件，其中，
当所述本体从所述第二旋转位置旋转到所述第一旋转位置时，所述滤筒被移入所述本体。
18.根据权利要求12所述的组件，其中，
在旋转过程中，所述滤筒相对于支架旋转的角度小于90度。
19.根据权利要求11所述的组件，还包括：
支架，其邻近所述柱阀歧管可旋转地安装，并且构造成当所述本体从所述第一旋转位置旋转到所述第二旋转位置时可滑动地保持所述滤筒。
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