CN103781528A - 水处理系统 - Google Patents

Abstract

一种水处理系统，具有用于接收待处理的水的入口和限定与入口连通的一对流体流的歧管。由歧管承载的阀模块控制入口处的水与处理筒和与公共出口的连通。阀模块包括可在两个位置之间移动的阀部件，使得在一个位置，阀部件使各流体流与相关联的筒连通，且在第二位置，使入口与公共出口连通并绕过筒。提供了远程安装的筒消耗指示件，其包括磁性地联接到位于流量计量机构内的杆组件上的连杆。内部杆组件的移动经由磁性地联接的外部连杆而传递至操作者可见的筒消耗指示件。

Description

水处理系统

相关申请

本申请请求享有于2011年6月21日提交的美国临时申请第61/499,302号的优先权，其整体通过引用并入本文中。

技术领域

本发明大体上涉及流体处理系统，且尤其涉及对现有的龙头之前的供应管线提供处理的改进的系统。

背景技术

器件允许已处理的水完全流动到现有的龙头中，因此消除了更换管道或增加用于已处理的水的单独的龙头的需要。通过使用现有的水龙头和加压的水源，消费者在想要填充他们的杯子时可获得已处理的水。不同于水罐的是不用等待水被处理。水按需求处理。不同于存在于水槽处理系统下方，该水处理系统设计成实现标准龙头的期望流速，因此消除了对单独的龙头的需要和困难安装。为了实现这些流动，水处理系统设计成使用平行操作的两个筒(cartridges)。为了简化筒的更换，水处理系统包括水平安装的筒。为了以水平定向操作筒，水处理系统包括用以在筒替换期间减少水的损失的水管理系统。水处理系统的设计为箱室构造，允许容易安装于在水槽下方可获得的典型最小空间内。

发明内容

水处理系统提供了在难以安装但提供按需求取得已处理的水的水槽过滤器下方、不需要安装但具有不便的操作的水罐以及可容易安装且按需求提供水但也可干扰厨房龙头布置的水龙头安装系统的备选方案。

为了产生备选的选择，水处理系统提供了容易的安装、水的即时处理，且不在视觉上影响厨房的现有外观。

本发明提供了用于处理最终由龙头分送的水的新且改进的水处理系统。在优选和示出的实施例中，待处理的水由处理系统入口接收。入口处接收到的水分成两股流，各股流均由相关联的筒处理。在离开相关联的筒之后，流再汇合且连通到可连接至龙头的公共出口。

在优选和示出的实施例中，系统包括结构，该结构可限定处理筒可移除地附接到其上的歧管和用于将筒流体地连接到它们相关联的流体流的旁通阀。旁通阀优选包括可在两个位置之间旋转的可旋转阀模块(包括操作柄)。在一个位置(使用位置)，独立的流体流与它们相关联的筒流体地连接。接收来自筒的已处理的/已过滤的水的独立的筒出口流体地连接到公共出口。在第二位置(旁通位置)，模块中的通路将入口直接地连接到公共出口，且引入的水绕过流体筒。

当阀模块处于第二位置时，可移除和替换筒。

根据本发明的特征，凸轮系统布置用于使旁通阀模块的移动与筒的存在或缺乏相关。具体而言，形成筒安装装置的一部分的凸轮系统元件根据筒的存在或缺乏而移动成与旁通阀模块的接合和从接合中移出。为了移除筒，旁通阀模块必须处于旁通位置，在该旁通位置处，引入的水直接连通到出口且绕过独立的筒流体路径。当移除了实际筒时，与筒相关联的凸轮系统元件，与旁通模块一起移动至锁定位置中，且禁止旁通模块旋转到使用位置。当重新安装筒时，筒凸轮系统元件释放旁通模块且允许模块旋转到使用位置。

根据本发明的特征，提供了远程地定位的、操作者可见的筒寿命或消耗状态指示件。根据该特征，歧管包括功能类似于美国专利第6,428,708号中公开的流量计量系统的流量计量布置。由于公开的水处理系统旨在用于有限空间例如水槽下方，故使用者可能看不见以上提到的专利中公开的筒寿命指示件。因此，提供了即使单元安装在水槽下方、操作者都可见的远程指示件。为了实现该特征，歧管装备有类似于上述'708专利中公开的流量计量布置。如以上提到的专利中所公开的那样，提供了流量计量装置，其包括经由齿轮系连接到筒寿命指示杆组件的水驱动的涡轮，使得由穿过筒的水引起的涡轮的旋转产生杆组件的移动。根据本发明，磁铁安装到杆组件，且定位成与从动磁铁组件对准，从动磁铁组件位于室外，筒杆组件在该室中可轴向移动。在优选和示出的实施例中，环形元件安装从动磁铁，且由室可滑动地接收，杆组件位于该室中。杆承载的磁铁与从动磁铁之间的磁联接引起杆组件的移动，以产生从动磁铁的同时移动。从动磁铁经由连杆连接至枢转地安装到歧管的曲柄机构。曲柄组件连接到指示件，该指示件往复地安装在导轨上，且位于具有多个窗口的显示器下方。指示件布置成在其移动时改变窗口的颜色或阻挡窗口。在筒耗尽时，窗口的颜色改变，且当全部被覆盖时，指示筒耗尽。

利用公开的发明，提供了高效水处理系统。通过将流分成两个分支，可处理大体积的水，且因此龙头处可获得的水的体积不被处理系统减少。

公开的系统可接收并利用各种类型的筒。筒可包括处理技术/工艺，例如活性碳块、超滤、吸附剂、离子交换和水处理领域中的技术人员已知的这些技术的各种组合。在优选实施例中，两个筒大致相似(如果不相同)，且利用了相同的处理技术。然而，本发明可构想出安装和使用不同构造和/或技术的筒。

例如，筒可用于公开的水处理系统，其操作成用以移除氯、氯胺、重金属(例如，铅和/或铬)、甲基特丁基醚、挥发性有机化学品等。筒还可用于向水流添加有益元素或化合物，例如，镁或钙或期望的味道或健康的营养素。

利用本发明，可连续地处理龙头处分送的自来水且对流量没有限制。与水罐类型的处理器件相比，在水由龙头输送时可连续地处理大致较大体积的水。如以上所指示的那样，可替换的筒可通过使用以上提到的各种可获得且还包括用于从用许多现有技术的处理器件难以完成的水中移除微生物污染物的技术的技术来过滤和/或处理水。此外，本发明的水处理系统旨在安装"在水槽下方"，且在优选实施例中，被定向以使筒的轴线为大致水平，从而在不需要专用工具等的情况下便于筒的可移除和替换。

通过阅读结合所附附图进行的以下详细描述，本发明的附加特征将变得明显且获得更全面的理解。

附图说明

在参照所附附图阅读以下描述时，本发明的前述和其它特征和优点对于本发明所涉及的领域中的技术人员而言将变得明显，在附图中：

图1为水处理系统的示意图；

图2为根据本发明的实施例构造的筒的截面视图；

图3为水处理系统的示意图，其中旁通阀模块示为在使用位置，在该位置处，入口处的水在输送到出口之前由两个筒处理；

图4为在旁通位置示出的水处理系统的示意图，在该旁通位置，引入的水直接地连通到出口且绕过处理筒；

图5示意性地显示了其中移除了筒的处于锁定旁通位置的旁通模块；

图6示意性地显示了在未锁定情况下但示为在其中安装了筒的旁通位置的旁通模块；

图7示意性地示出了旁通模块的使用位置，在该使用位置处禁止移除筒；

图8为本发明的备选实施例的局部截面的平面视图，示为安装有水处理筒且在使用位置；

图9A为示出处于旁通模式的备选实施例的另一个(局部截面)平面视图；

图9B为图9A中示出的装置的侧立视图，其中移除了筒；

图9C为在从由图9A中的线9C-9C指示的平面观看时的截面视图；

图10A为图9A中示出的装置的侧立视图，其中移除了筒；

图10B为类似于图9C中示出的截面视图的另一个截面视图，示出了阻挡位置处的互锁元件；

图11为安装到根据本发明的优选实施例构造的歧管上的筒的片段立视图；以及

图12为在从图11中的平面12-12看时的截面视图。

具体实施方式

图1示意性地示出了根据本发明构造的整个水处理系统。在图1的示意图中，入口端口1处的水分成两股流，其中各股流均供给到相关联的筒(5,6)。各股水流均行进经过相关联的筒并从而被过滤。已处理的水离开相关联的筒并被单个出口端口16排出。图4示出了水处理系统的旁通模式。在该模式中，入口端口1处的水直接地连通到出口端口16。处理筒和相关联的流体路径与入口1和出口16两者隔离开。

使用位置-流动(图1)

水经过入口端口(1)流动至水处理系统中。使用平衡构造，水分成两股流，各股流分别由一个筒(筒A和筒B)处理(图3)。与使用一个筒相比，该平行流动允许改善接触时间、减少压力损失以及改善处理。筒为可替换的，允许系统适应各种处理选择。

图1中指示的流动歧管(17)设计成包含用于水处理系统的流动路径、水连接件、旁通阀、计量计和排放口。入口端口(1)经由流动通道(A)连接到公共入口(2)。旁通阀(7)允许使用或绕过系统。在旁通阀(7)处于使用位置(图3)时，入口A(3)、入口B(4)和公共入口(2)形成旁通阀(7)中的公共室7a。

然后，水经由流动通道(B)和流动通道(C)输送到筒入口(5a)和筒入口(6a)。筒入口将连接到外部的可替换筒，且将允许从筒的外室流动到内室(图2)。在由筒处理之后，水流过筒出口(10)和筒出口(11)。来自筒出口(10)的水通过流动通道(D)而连接于流动歧管(16)。流动通道(D)包括仅在图1中示出的水计量计(18)，例如但不限于：桨叶、涡轮或霍尔效应流量传感器。来自筒出口(11)的水通过流动通道(E)连接于流动歧管(16)。流动通道(E)包括流动平衡器(15)。流动平衡器为例如但不限于流限制器、毛细管或孔板的器件。需要流动平衡器(15)来平衡流动通道(E)的流动限制与位于流动通道(D)的水计量计(18)的限制。流动通道(D)和流动通道(E)中的限制必须相等，以确保相等体积的水经过筒5,6而处理。

流动通道(D)和(E)整体结合到流动歧管(17)且分别连接到出口A(12)和出口B(13)。当旁通阀(7)处于使用位置时，出口A(12)、出口B(13)和公共出口(14)形成旁通阀(7)中的公共室7b。公共出口(14)连接到流动通道(F)，其然后连接到出口端口(16)。

旁通位置-流(图4)

水经过入口端口(1)流动至水处理系统中。入口端口(1)经由流动通道(A)连接到公共入口(2)。旁通阀(7)允许使用或绕过系统。在旁通位置，旁通阀(7)将公共入口(2)连接到公共出口(14)。公共出口(14)经由流动通道(F)连接到出口端口(16)。当在旁通位置时，入口A(3)、排放口A(8)和出口A(12)连接，且入口B(4)、排放口B(9)和出口A(13)连接。这些连接允许筒在移除任一者之前排放任何截留的压力。

旁通位置-锁定柄锁定(图5)

旁通阀附接于外部锁定柄20，(图5中示意性地示出)其随旁通阀7的移动而直接地移动。当在旁通位置时，筒可插入流动歧管17或从流动歧管17移除。锁定凸轮(19)提供对锁定柄的过盈锁定。当筒插入时，锁定凸轮(19)从其锁定位置旋转出。旁通阀(7)不可转动，除非两个锁定凸轮(19)均通过插入两个筒来旋转。(图6)设计旁通阀(7)和锁定柄(20)以便它们任一者可由机械力或液压力旋转。在优选实施例中，在筒插入歧管上的位置时，它接合并移动或旋转连接到相关联的锁定凸轮19的部件，且使其从图5中示出的位置移动或旋转到图6中示出的位置。

使用位置-筒锁定(图7)

当旁通阀(7)转动到使用位置时，锁定块(21)移动或旋转到其禁止移除已安装的筒的位置。该机构提供了安全性以在系统处于使用位置时防止筒被移除。

筒插入和锁定

流动歧管(17)、锁定柄(20)、旁通阀(7)和筒5,6的设计提供了允许只有在单元处于旁通位置时才移除任一筒的互锁。除非两个筒均插入流动歧管(17)中，否则旁通不可移动到使用位置。该互锁可通过例如但不限于机械锁或液压锁的手段来实现。

当插入筒时，它由可通过机械力或液压力接合的槽口凸片布置(slot and tab arrangement)保持就位。

在优选和示出的实施例中，计量流过筒5,6的水，以便监测由给定的筒处理的水的量。在示出的实施例中，优选为形成歧管17的一部分的监测机构类似于或功能大致像美国专利第6,428,708号和/或第4,698,164号中描述的计量机构，两个专利通过引用并入。如这些专利中公开的那样，流过筒的水由流量计量布置监测，该流量计量布置包括由行进经过筒的水旋转的涡轮。涡轮可通过齿轮系操作地联接到杆组件，该杆组件响应于涡轮的旋转而旋转。杆组件包括可根据其在相关联的室内的位置而提供筒的耗竭水平指示的端部。当筒安装到歧管中时，杆组件操作地接合形成筒的一部分的螺纹保持件或脱出同步销(hold-off pin)。在杆组件响应于涡轮的旋转来旋转时，它使螺纹销旋转，这引起销沿轴向方向移动且因此使杆组件在其相关联的接收室内移动。因此，螺纹保持件或脱出同步销的移动范围与由筒处理的水的量相关联。

图8至图10B示出了本发明的另一个实施例。出于阐释的目的，对应于图5至图7中示出的构件的该备选实施例中的构件由后面有撇号的相似参考符号表示。参看图8，示出了备选的歧管(17')7'，筒5',6'的一部分示为附接至备选的歧管(17')7'。在图8中示出的布置中，筒5',6'已经旋转到其操作位置，且水处理系统在使用中，即，水经过两个筒从源流出且流动到公共出口(未示出)。根据备选实施例构造的旁通阀示为在其使用位置。在该位置，公共入口2(图1中示出)与两个筒5',6'连通且这些筒的出口与公共出口14(图1中示出)连通。在该位置，筒沿移除方向的旋转通过形成旁通阀7'的一部分的抵靠杆102和形成筒5',6'的一部分的翼19'之间的抵靠接触来禁止。具体而言，且如图8中最佳地看到的那样，筒不可借助于抵靠杆102与翼19'之间的接触而沿逆时针释放方向(如图8中所见)旋转。

这里应注意的是，在备选实施例中，旁通阀7'包括齿轮7a'。形成操作柄(未示出)的一部分的更小的齿轮可与齿轮7a'接合，使得当柄旋转时，假设旁通阀的移动未由翼19'或待描述的其它构件阻挡，则旁通阀同时旋转。该布置提供了扭矩增大齿轮减少。

图9A至图9C示出了旋转到其旁通位置的旁通阀7'，如之前所阐释的那样，在该旁通位置，公共入口2(图1中示出)与公共出口14直接地连通且绕过筒，从而允许移除和替换筒5',6'。根据该实施例，只有在安装了两个筒5',6'且处于其操作位置时，在图9C中大体上由参考符号119指示的互锁机构才容许旁通阀7'旋转到图9A中示出的位置。具体而言，参看图9C，凸片19a'设在各个筒上且可形成翼19'的一部分。当筒旋转到其操作位置时，凸片19a移动到图9C中示出的位置，在该位置处，其压下或移动弹簧偏动的互锁元件124。元件124呈现战斧形横截面。当元件124移动到图9C中示出的位置时，在形成阀7'的一部分的抵靠壁128与形成互锁元件124的一部分的止动件130之间设立了间隙。如图9C中最佳地看到的那样，当将互锁元件124压下时，其允许抵靠壁128在旁通阀7'旋转时移动经过止动件130。因此，当存在筒且在其操作位置时，旁通阀7'可从图8中示出的位置旋转到图9A中示出的位置。在该位置且如图9A中最佳地看到的那样，抵靠杆120与筒翼19'解除接合，且允许筒旋转，以便将它们从歧管17'释放。

具体参看图10b，当移除筒时，筒凸片19a'与相关联的互锁元件124解除接合，允许其相关联的偏动弹簧132将其朝左边(如图9C中所见)移动。在该位置，止动件130接合旁通阀7'的抵靠壁128。这禁止了旁通阀7'的旋转，因此保持了图9A中示出的其旁通位置。当两个筒5',6'被安装且旋转到其使用位置时，旁通阀7'仅可旋转到使用位置即图8中示出的位置，以便筒凸片19a'将互锁元件124移动到图9C中示出的位置。在元件124的该位置，相关联的止动件130未与形成旁通阀7'的一部分的相关联的抵靠壁128相接触。

图11和图12示出了根据本发明的优选实施例而构造的筒寿命或使用指示件。如图12中最佳地看到的那样，公开的歧管17'包括针对各个筒5',6'的大体上由参考符号100指示的流量监测机构。流量监测机构100大致类似于美国专利第6,428,708号中公开的流体监测机构，该专利在此通过引用并入。如该专利中所公开的那样，该机构包括具有寿命指示端80a的长形杆组件80。相关联的优选为透明的室99内的端部80a的位置提供了已经由筒处理了多少流体的指示。如美国专利第6,428,708号中更完整公开的那样，室99内的相关联的杆80的移动由联接到杆80的驱动盘32之间的螺纹接合引起。驱动盘继而又响应于由齿轮系136联接到驱动盘的用水涡轮(未示出)的旋转而旋转。在水行进经过筒时，涡轮通过水的流动而旋转。

如美国专利第6,428,708号中更完整地阐释的那样，各个筒即筒5'包括保持件或脱出同步销70。当筒安装到歧管17'中时，脱出同步销或元件70抵靠地接合杆80的左端且使其朝如图12中所见的右边移动。保持件元件70和杆80的左端包括将杆80可旋转地联接到脱出同步元件70的结构。杆80响应于水流过筒而由涡轮可旋转地驱动(经由齿轮系136和驱动盘32)。如图12中所见，脱出同步保持件70同时由杆80的左端旋转且引起向左移动。在其向左移动时，杆80也向左移动，因此提供了由相关联的筒处理的流体的量的指示。在一个实施例中，保持件元件70最终完全从其固持器中拧出且释放到筒中，允许杆80移动到"筒耗尽"位置。对于一些应用，可提供阀元件，以便在杆80移动到"筒耗尽"位置时阻挡经过筒的流。对于其它实施例，杆80移动到远的左边位置以指示筒完全耗竭。

根据本发明，寿命指示杆组件80的移动经由大体上由参考符号144指示的连杆传递到大体上由参考符号140指示的远程定位的操作者可见的显示器。连杆144包括连结到横向节段144b的垂直节段144a。根据本发明，寿命指示杆80的移动磁性地联接到连杆144。具体而言，磁铁148安装在杆80的端部附近且与形成连杆144的一部分的环形磁铁组件150对准。杆磁铁148与连杆磁铁150之间的磁吸力引起杆80的移动在不需要直接机械联接的情况下传递到连杆。因此，当杆80在室99内轴向移动(如图12中所见)时，其产生连杆144的伴随运动。还参看图11，连杆节段144a的下端终止于安装环形磁铁150的环形元件156。环形元件156可滑动地接合寿命室壳体99，且与寿命指示杆80一致地沿壳体滑动。

横向连杆节段144b由托脚160可滑动地保持。如图11中最佳地看到的那样，横向连杆节段144b的左端枢转地连接到曲柄162，曲柄162由枢轴164枢转地安装到歧管17'。如应当明显的是，连杆节段144b的横向移动(响应于寿命指示杆80的移动)产生曲柄162的枢转移动。曲柄162的左端(如图11中所见)可滑动地接合两个(2)面对的销171a,171b之间的眉形指示件节段170。眉形节段170附接到寿命指示件175，该寿命指示件175响应于曲柄的枢转移动而在导轨上可滑动地移动。包括多个窗口176a的显示器元件176定位在可滑动的寿命指示件175上方。寿命指示件移动到窗口下方以改变给定窗口的颜色，以指示已经由筒处理的流体的量。当指示件移动到给定的窗口下方时，其颜色改变。例如，如果曲柄驱动的指示件175给定为黑色，则指示件正上方的窗口将呈现黑色。当指示件移动到其中阻挡了所有窗口的位置时，即，黑色，向使用者指示筒的耗竭。

本发明提供了紧凑且有效的水处理系统。通过使用平行地布置的两个筒，减小了贯穿水处理系统的压降。如以上所指示的那样，筒可包含相同的处理材料或不同的处理材料。筒可起过滤器的作用或可用于向水流添加期望的化学品或化合物，且这些筒的组合可安装在单元中。

在优选实施例中，筒水平地布置在单元中，即，如图11和图12中所示。在该优选布置中，实现了有效的空间利用，且如以上所指示的那样，可导致可安装在水槽下方的相对较小的单元。筒也可容易地移除和替换。

尽管已经以一定具体程度描述了本发明，但应理解的是，本领域中的技术人员可在不脱离如所附权利请求的本发明的精神和范围的情况下对本发明进行各种改变。

Claims (13)

1. 一种水处理系统，包括：

a) 用于接收待处理的水的入口；

b) 限定与所述入口连通的一对平行流体流的结构；

c) 阀模块，所述阀模块用于使各流体流与相关联的处理筒连通，且还包括限定相关联的出口通路的结构，所述相关联的出口通路用于使各个筒的排出出口与公共出口连通；

d) 所述阀模块包括能够在至少两个位置之间移动的阀部件，使得当在第一位置时，所述阀部件使各流体流与其相关联的筒连通，且当在第二位置时，所述阀部件使所述入口与所述公共出口连通且绕过所述筒。

2. 根据权利要求1所述的装置，其特征在于，所述装置还包括凸轮系统元件，如果没有适当地安装处理筒，则所述凸轮系统元件禁止所述阀部件从所述第二位置移动到所述第一位置。

3. 根据权利要求2所述的装置，其特征在于，所述阀部件包括阻挡结构，所述阻挡结构用于禁止在所述阀部件处于所述第一位置时移除所述筒。

4. 根据权利要求3所述的装置，其特征在于，所述出口通路中的至少一个包括水流传感器。

5. 根据权利要求4所述的装置，其特征在于，所述其它出口通路包括用于平衡所述出口通路中的流的至少一个限制器。

6. 根据权利要求1所述的装置，其特征在于，所述装置还包括歧管，能够移除的水处理筒能够释放地接合到所述歧管。

7. 根据权利要求6所述的装置，其特征在于，限定所述流体流的所述结构和所述出口通路形成所述歧管的一部分。

8. 根据权利要求1所述的装置，其特征在于，所述装置还包括与各个筒相关联的流量计量机构，所述流量计量机构包括：

a) 在指示件室内能够移动的指示件部件，所述室内的所述部件的位置指示由相关联的筒处理的水的量；

b) 由所述指示件部件保持的第一磁铁；

c) 形成所述室外部的连杆的一部分的第二磁铁，所述第二磁铁布置成使得所述第二磁铁磁性地联接到所述第一磁铁，使得所述指示件的移动产生所述第二磁铁的同时移动；

d) 连杆，所述连杆连接到所述第二磁铁且操作成用以移动所述操作者可见的筒消耗指示件部件、但远离所述指示件部件。

9. 根据权利要求8所述的装置，其特征在于，所述连杆包括曲柄，所述曲柄枢转地连接到连杆部件使得所述连杆部件的轴向移动产生所述曲柄的旋转移动，所述曲柄操作地连接到远程的消耗指示件，所述曲柄操作成相对于相关联的显示器部件而移动所述远程的消耗指示件，用于响应于所述指示件部件的移动而指示相关联的筒的消耗程度。

10. 根据权利要求8所述的装置，其特征在于，所述第二磁铁形成环部件的一部分，所述环部件被所述指示件室能够滑动地接收且响应于所述指示件部件的移动而沿所述指示件室移动。

11. 根据权利要求6所述的装置，其特征在于，所述成对的筒中的至少一个操作成用以从输送到所述入口的水中移除污染物。

12. 根据权利要求6所述的装置，其特征在于，所述成对的筒中的至少一个操作成用以向在所述入口处接收的所述水添加有益的化合物。

13. 根据权利要求6所述的装置，其特征在于，所述成对的筒中的一个从输送到所述入口的水中移除污染物，且所述成对的筒中的另一个向输送到所述入口的水添加有益的化合物。

Images