CN105407997B - 水过滤系统和方法 - Google Patents

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Abstract

提供一种水过滤系统，其包括具有可旋转盖的过滤歧管。提供包括筒体的过滤筒，所述筒体具有成一体地固定到第一端部的过滤头和可释放地固定到第二端部的帽。从盖延伸的锁定机构在“使用中”状态下锁定到过滤歧管中以定位过滤筒。过滤筒还包括从过滤头突出的两个偏置的圆柱形入口和出口构件，它们设计成通过水平接合机构接合过滤歧管的对应的入口和出口。止回阀邻近过滤筒的入口定位在过滤歧管内以控制流体流动通过水过滤系统。过滤筒头包括从其向上延伸的翅片，所述翅片配置成接合形成于过滤歧管的多个波形通道中的对应狭槽。

Description

水过滤系统和方法
相关申请的交叉引用
本申请要求2013年6月26日提交的申请号为61/839,747的美国临时专利申请的权益，上述申请的完整内容通过引用合并于本文中。
背景技术
水过滤系统经常在包括民用和商业应用的各种环境中使用，其中，系统被设计成从水供给中去除污染物和其它杂质以提供过滤水。在这方面，水质在全球范围内大幅度地变化并且需要针对被过滤的水的具体性质和终端用户所要求的期望过滤水平来定制特定的过滤参数。
水过滤系统通常包括联接到歧管的过滤筒，其通常安装在供水管线中的许多位置。例如，水过滤系统可以与内置的水分配器连通地安装在冰箱中。另外，水过滤系统可以安装在支撑水槽和/或水龙头的台面下方。可选地或附加地，水过滤系统可以用在水龙头自身上。最后，其它类型的水过滤系统可以用在将水从市政或城市水源供应到终端分配点(例如，水龙头、水分配器等)的主要水管线之间的水供给中的某一其它的位置。
在许多情况下，在过滤筒已达到其使用寿命的终点时，水过滤系统使用可更换和一次性的过滤筒。在这时，过滤筒必须从系统脱离并且替换为新的过滤筒。在已安装新的过滤筒之后，要处置整个用过的过滤筒。
存在与一些现有的水过滤系统以及筒的去除和替换过程相关联的很多障碍。例如，许多过滤筒经由竖直接合机构与系统接合，由此过滤筒必须相对于歧管向下被牵拉以去除过滤筒。在许多情况下，由于冰箱内、水槽下方或其它局限区域中的间隙和空间限制，竖直脱离是有问题的，这使过滤器的替换程序困难。另外，由于消费者购买过滤筒的成本增加以及由于废物增多引起的对环境的损害，因此处置整个用过的过滤筒是非期望的。
一些水过滤系统已试图通过提供可重复使用的筒来解决这些缺陷。然而，这些筒经常包括固定到歧管的一个或多个部分，这会增加过滤筒中的介质替换的难度并且增加溢水。特别地，筒头经常联结到歧管且过滤筒螺接到筒头。在此情况下，更换筒的人必须通过旋转筒并且从筒头去除筒而使过滤筒脱离。筒头和过滤筒之间的附连点处的脱离由于空间限制而不方便进行并且会在替换程序期间由于脱离点处的泄漏而导致更多的溢出。
一种已知的水过滤系统提供过滤装置，所述过滤装置包括永久地安装在流体分配机中的筒头和对应的一次性罐。中心室形成于筒头中，并且中心室与分别用于接收未过滤液体和供应过滤液体的入口端口和出口端口连通。一次性罐具有瓶状主体，其具有平坦顶部以及在顶部上的大致均匀直径的颈部。一次性罐的颈部配置成竖直地接合筒头的中心室。一对翼片接收器设在筒头上并且罐上的互补的一对翼片通过罐的1/4旋转能够彼此接合以将罐锁定到筒头。因此，一旦一次性罐用完，需要旋转和竖直脱离机构将罐从筒头解锁和分离，这对于位于限制空间中的水过滤系统是非理想的。另外，整个罐是一次性的，导致环境废物的增加。
另一系统提供一种用于水处理的过滤系统，其包括具有入口端口和出口端口的头部构件以及用于插入头部构件中的可替换、一次性的过滤筒。过滤筒包括用于将过滤筒保持在头部构件中的双凸耳保持系统。凸耳形成有渐缩端部以帮助将筒旋转大约90度到达头部构件中的固定位置。该过滤系统提供经由旋转和竖直脱离机构插入头部构件中的过滤筒。另外，过滤筒单元设计成整体一次性单元。
在又一系统中，公开一种一次性分离模块，其能够以快速连接方式连接到流体处理系统。模块包括包含分离元件的外壳，在外壳的一个端部上具有彼此平行和独立的多个流体连接器。该布置提供了流体连接器与流体处理系统上的对应匹配的连接器的竖直接合和密封。为了替换一次性过滤模块，必须在与将流体连接器接合到匹配的连接器所需的运动的方向垂直的方向上牵拉手柄以将过滤模块从歧管解锁。因此，为了将过滤模块插入到歧管块和接收器以及将之从歧管块和接收器去除，用户需要执行一组复杂的接合和脱离操作。
仍然需要能够以期望的水平来过滤水的、占据较小空间、维护快速和简单、并且较少造成环境废物的水过滤系统。也需要用于水过滤系统中的歧管和过滤筒之间的简化的接合机构，其在使用期间保持紧密的密封，但是允许容易脱离以更换可替换的过滤筒。
还需要提供能够容易地通过接合机构调节的模块化水过滤系统，所述接合机构允许多个过滤歧管联结在一起以形成多级过滤系统。模块化系统在期望的过滤水平是可变的和/或可能需要根据水源和终端用户的需要进行调节的情况下是特别有用的。
发明内容
本公开总体上涉及一种水过滤系统，并且更具体地涉及一种包括模块化设置的水过滤系统，其允许将多个过滤歧管容易地附连在一起以形成多级过滤系统。水过滤系统包括过滤歧管和过滤筒之间的接合机构，其允许筒经由水平力而接合在歧管中。水过滤系统还允许经由位于保持过滤介质的筒体的末端处的可移除帽而容易地和方便地从过滤筒去除过滤介质。
所述的水过滤系统减小了安装和维护水过滤系统所必需的时间、劳动和费用。简化的接合机构保持紧密的密封并且在操作期间使用止回阀控制流体流动通过该系统，同时当过滤筒从过滤歧管去除时允许容易的脱离。另外，提供的允许从下端替换过滤介质的可重复使用的过滤筒更加方便并且减少了环境废物以及与系统相关联的费用。
本公开的一些实施例提供一种水过滤系统，其包括设计成使用水平力插入过滤歧管中的过滤筒。过滤筒还包括锁定表面，所述锁定表面接合过滤歧管中的导轨从而以可释放的方式固定过滤筒。
本公开的一些其它实施例提供一种水过滤系统，其包括具有可旋转盖的过滤歧管。提供包括筒体的过滤筒，所述筒体具有成一体地固定到第一端部的过滤头，和可释放地固定到第二端部的帽。在“使用中”的状态下，从盖延伸的接合机构锁定到过滤歧管中以定位筒。过滤筒还包括从过滤头突出的两个偏置的圆柱形入口构件和出口构件，它们设计成接合过滤歧管的对应的入口和出口。止回阀邻近过滤筒的入口定位在过滤歧管内以控制通过水过滤系统的流体流动。
在一个实施例中，一种过滤筒包括具有第一端部和第二端部的筒体。筒头联接到筒体的第一端部，并且筒头包括由突出的撑杆分成前半部和后半部的主体。入口管从主体的前半部水平地突出，并且从入口管偏置的出口管也从主体的前半部水平地突出。因此，入口管和出口管提供接合机构，所述接合机构允许过滤筒通过水平力接合在过滤歧管中。
在另一实施例中，公开了一种水过滤系统，其包括联接到可旋转盖的过滤歧管。水过滤系统还包括通过水平力接合过滤歧管的第一筒。另外，接合机构从可旋转的盖延伸。对于水过滤系统的使用中的状态，接合机构配置成锁定到过滤歧管中以定位过滤筒。此外，随着可旋转盖的旋转，过滤筒被固定到过滤歧管。
在又一实施例中，公开了一种模块化水过滤系统。模块化水过滤系统包括第一过滤歧管和第二过滤歧管。第一过滤歧管包括第一托架和从第一托架水平延伸的第一对臂构件。第一对臂构件中的一个臂构件包括限定腔孔的凸部。第二过滤歧管包括第二托架和从第二托架水平延伸的第二对臂构件。第二对臂构件中的一个臂构件包括管道。管道配置成接收第一过滤歧管的凸部以便通过腔孔提供第一过滤歧管和第二过滤歧管之间的流体连通。
考虑到以下的详细描述，本公开的这些和其它方面将变得明显。
附图说明
图1是根据本公开的一个实施例的水过滤系统的等距视图，所述水过滤系统包括：具有外壳和盖的过滤歧管，以及包括过滤头、筒体和可移除帽的过滤筒；
图2是图1的水过滤系统的左侧立面图；
图3是图1的水过滤系统的右侧立面图；
图4是图1的水过滤系统的前视立面图；
图5是图1的外壳的等距视图；
图6是图1的外壳的后视立面图；
图7是图1的外壳的侧视立面图；
图8是图1的外壳的俯视平面图；
图9是图1的外壳的前视立面图；
图10是大致沿着图7的线10-10获得的图1的外壳的局部截面、等距视图；
图11是适合与图1的水过滤系统一起使用的阀的等距视图；
图12是图11的阀的不同的等距视图；
图13是适合与图11的阀一起使用的盖构件的等距视图；
图14是与图13的盖构件结合的图11的阀的等距视图；
图15是图1的盖的前视等距视图；
图16是图1的盖的侧视立面图；
图17是图1的盖的后视等距视图；
图18是图1的过滤筒的等距视图，其中帽被去除；
图19是图1的过滤筒的等距视图，其中帽可释放地附连到筒体；
图20是图1的过滤筒的等距视图，其中帽被去除；
图21是图1的过滤筒的侧视立面图；其中帽被去除；
图22是图1的过滤筒的前视立面图，其中帽被去除；
图23是图1的过滤筒的放大的局部等距视图，其中帽被去除；
图24是图1的过滤筒的俯视平面图，其中帽被去除；
图25是图1的过滤筒的后视平面图，其中帽被去除；
图26是图1的帽的俯视等距视图；
图27是图1的帽的仰视等距视图；
图28是适合与一种类型的过滤介质一起使用的过滤筒的分解等距视图；
图29是适合与另一类型的过滤介质一起使用的过滤筒的分解等距视图；
图30是适合与不同类型的过滤介质一起使用的过滤筒的分解等距视图；
图31是从图1的过滤歧管脱离的图1的过滤筒的分解等距视图；
图32是接合到图1的过滤歧管的图1的过滤筒的等距视图；
图33是处于操作位置的图1的水过滤系统的局部等距视图；
图34是图1的水过滤系统的局部等距视图，其中盖从过滤筒可旋转地脱离；
图35是处于操作位置的图1的水过滤系统的等距视图；
图36是图1的水过滤系统的局部横截面图，其中盖处于打开位置；
图37是图1的水过滤系统的局部横截面图，其中盖处于中间位置；
图38是图1的水过滤系统的局部横截面图，其中盖处于闭合位置；
图39是图1的水过滤系统的局部示意图，其中外壳的盖从过滤筒脱离；
图40是图1的水过滤系统的局部示意图，其中外壳的盖可释放地锁定到过滤筒；
图41是图1的水过滤系统的局部横截面示意图，显示与过滤歧管接合的过滤筒并且还包括布置在过滤歧管内的图11的阀；
图42是图1的过滤筒的等距视图，显示具有用于启动水流动到过滤筒头中的半圆形特征的入口管；
图43是过滤歧管的另一实施例的俯视等距视图，显示用于接合过滤筒头的开槽键接特征；
图44是图43的过滤歧管的侧视立面图；
图45是过滤筒头和过滤歧管的俯视等距视图，显示处于未匹配位置的开槽键接特征；
图46是过滤筒头和过滤歧管的俯视等距视图，显示在接合之前处于匹配位置的开槽键接特征；
图47是过滤筒头和过滤歧管的俯视等距视图，显示处于匹配位置的开槽键接特征；
图48是另一过滤筒的侧视立面图，显示过滤筒头在一个端部处附连到筒体并且在相对的端部处闭合；
图49是图48的横截面图；
图50是包括联接到两个过滤歧管的两个过滤筒的水过滤系统的另一实施例的等距视图；
图51是图50的过滤歧管的等距视图；以及
图52是图50的水过滤系统的局部横截面示意图，显示一个过滤筒联接到第二过滤筒。
具体实施方式
在详细地解释本公开的实施例之前，应当理解本公开在其应用上不限于在以下描述中叙述或在以下附图中示出的部件的构造和布置的细节。本公开能够具有其它的实施例并且能够以各种方式实施或实现。而且，应当理解本文中使用的措词和术语是为了描述并且不应当被视为限制性的。“包括”、“包含”或“具有”及其变型的使用意味着涵盖其后列出的项目及其等效物以及附加项。除非另外指明或限定，术语“安装”、“连接”、“支撑”和“联接”及其变型被广义地使用并且涵盖直接和间接的安装、连接、支撑和联接。此外，“连接”和“联接”不限于物理或机械方式的连接或联接。
提出以下论述以使本领域技术人员能够制造和使用本公开的实施例。本领域技术人员将显而易见所示实施例的各种修改，并且本文中的一般原理可以应用于其它实施例和应用而不背离本公开的实施例。因此，本公开的实施例不旨在被限制到所示的实施例，而是符合与本文中公开的原理和特征相一致的最宽范围。以下的详细描述应当参考附图进行阅读，其中，在不同附图中的相似元件具有相似的附图标记。不必按比例绘制的附图示出了所选择的实施例并且不旨在限制本公开的实施例的范围。本领域技术人员将认识到本文中提供的示例具有许多有效的替代方式并且都落在本公开的实施例的范围内。
图1-4示出根据本公开的一个实施例的水过滤系统100。水过滤系统100流体地联接到给水管线(未示出)和/或供水管线(未示出)并且设计成过滤来自于水供给的污染物。水过滤系统100包括由与可旋转盖106连通的外壳104限定的过滤歧管102。过滤歧管102可释放地联接到过滤筒108。过滤筒108包括筒体110，所述筒体包括在一个端部处的筒头112和在相对的端部处的可移除帽114(例如参见图28-30)。过滤筒108将可替换过滤介质116(参见图28-30)保持在内腔中。当水流动通过过滤筒108的过滤介质116时，污染物和其它杂质被去除。
如图5-10所示，过滤歧管102的外壳104包括具有后表面122和前表面124的托架120，两个相对的臂构件126a、126b从前表面124向外突出。臂构件126由在臂构件126a、126b的内表面130a、130b之间延伸的支架128联结。托架120、臂构件126a、126b和支架128共同地限定保持下面所述的一个或多个内部部件的内部部段132。
仍然参考图5-10，托架120由包括多个孔140的大致方形主体134形成，孔140通过主体134从后表面122延伸到前表面124。孔140适合于支撑呈螺钉(未示出)形式的一个或多个附连部件。螺钉可以通过孔140插入以将过滤歧管102固定到表面(未示出)。在所示的实施例中，三个孔140邻近主体134的顶缘布置且一个孔140邻近主体134的底缘布置。开口142(参见图6)可选地通过后表面122提供，邻近孔140布置，与过滤歧管102的一个或多个内部部件连通。
过滤歧管102可以在许多环境中使用并且固定到各种表面。例如，过滤歧管102可以邻近给水管线固定到水槽下方的竖直壁。在另一情况下，过滤歧管102可以固定到冰箱的内部部分。在其它情况下，过滤歧管102与给水管线流体连通并且可以不固定到任何表面。
如图5和图7所示，臂构件126a、126b从托架120的前表面124的相对侧缘向外突出。在所示的实施例中，臂构件126a、126b在托架120的侧缘的内侧稍稍间隔开。臂构件126a、126b均包括大致L形的主体150a、150b，所述主体均具有内表面130a、130b和相对的外表面152、152a。内表面130a、130b是大致平滑的并且外表面152a、152b由凸起的凸缘154a、154b限定，所述凸缘围绕主体150a、150b的周边以形成其中的凹部156a、156b。
仍然参考图5和图7，每个臂构件126a、126b的凸起凸缘154a、154b是相同的，因此为了清楚将仅仅论述一个凸缘154，在两个臂构件126a、126b上均标记有相同的结构。特别地，凸起凸缘154包括在大致水平取向上向外突出并且终止于弯曲部段158的上部部段156。弯曲部段158略呈凹形并且终止于凸缘154的下部部段160。凸缘154的下部部段160在类似于上部部段156的取向的水平取向上从弯曲部段158向外延伸。凸缘154的下部部段160终止于大致竖直的端壁162。端壁162与底部部段164连通，所述底部部段倾斜地向后延伸直到在沿着轴线A的点166(参见图7)处变为大致水平，所述轴线由弯曲部段158与下部部段160相交的点限定。端壁162和底部部段164的交叉限定棘爪168，所述棘爪设计成当盖106处于锁定位置时与过滤歧管102的盖106相互作用。
如图10所示，凸缘154的下部部段160由包括两个相对成角壁的成角槽口170中断。槽口170在点166上方竖直地定位并且邻近弯曲部段158和下部部段160的交叉部。槽口170提供间隙以便盖106旋转到打开位置。在槽口170的左边的成角侧壁防止盖106过度旋转，而在槽口170的右边的成角侧壁在过滤筒108替换程序期间保持盖106打开，但是允许盖106旋转到闭合位置。
再次参考图5，臂构件126a还包括延伸通过主体150a并且由大致环形肋182围绕的圆形管道180，所述环形肋从主体150a的外表面152a向外突出。圆形管道180设计成提供过滤歧管102与其它过滤歧管102(当使用一个以上的过滤级时)之间和/或与供水管线之间的流体连通。臂构件126a也包括布置在圆形管道180下方的跑道形开口184。跑道形开口184延伸通过主体150a并且由从主体150a的外表面152a向外突出的类似形状的肋186围绕。当一个以上的过滤歧管102彼此连通时，跑道形开口184可选地与对应的类似形状的凸部(如下所述)相结合以用作对准和接合机构。
如图6-8所示，臂构件126b包括从主体150b的外表面152b向外延伸的圆柱形凸部190。圆柱形凸部190限定为给水管线与过滤歧管102之间和/或与相邻的过滤歧管102之间提供流体连通的圆柱形腔孔192。臂构件126b还包括布置在圆柱形腔孔192下方的跑道形肋构件194(参见图6)。跑道形肋构件194从主体150b向外延伸并且由邻近主体150b的外表面152b的类似形状的凸缘196围绕。当一个以上的过滤歧管102彼此连通时，跑道形肋构件194可选地用作对准和接合机构。特别地，肋构件194设计成配合到跑道形开口184中，并且圆柱形凸部190设计成在多级过滤期间延伸到相邻过滤歧管102的管道180中。在一些实施例中，跑道形开口/肋构件184、194中的一个或多个被省略和/或有助于联结一个或多个过滤歧管102的其它的接合机构和形状被提供。
如图5和图9所示，过滤歧管102的外壳104还包括机械地联结臂构件126a、126b的支架128。在一些实施例中，支架128与臂构件126a、126b成一体地形成。可选地，支架128可以通过焊接或任何合适的紧固技术联结到臂构件126a、126b。支架128在臂构件126a、126b的内表面130a、130b之间延伸并且将外壳104分成内部(后)部段132和(前)接收部段196。
支架128由具有前表面202和相对的后表面204(如图8所示)的大致直线形壁200限定。两个成角腿部构件206在壁200的相对侧向下突出。腿部构件206的内缘212和直线形壁200的下缘214设计成接收过滤筒108的部分，如下所述。
壁200还包括从前表面202向外延伸的两个构件220。每个构件220包括的主体222具有形成于侧表面226中的凹部224。圆形凸部228居中地布置在凹部224中并且在终止于成角端部230之前向外突出。构件220从臂构件126a、126b稍稍内插，如图8所示。构件220的下表面232和凸缘154的下部部段160的上表面234形成导轨236(参见图7)，所述导轨设计成支撑和接收过滤筒108的部分，如下面更详细地所述。
再次参考图5、图9和图10，支架128的壁200包括邻近圆柱形出口孔252布置的圆柱形入口孔250。入口孔和出口孔250、252完全延伸通过壁200并且相对于彼此偏置，由此入口孔250邻近直线形壁200的下缘214布置并且出口孔252布置在入口孔250的稍上方。入口孔和出口孔250、252设计成便于流体从过滤筒108相应地流入和流出过滤歧管102。
如图5、图8和图10所示，入口孔250布置于在支架128的壁200的后表面204到托架120的前表面124之间延伸的圆柱形外壳254的端部中。入口孔250与保持住阀270(如图11-14所示)的入口室260连通。入口室260限定通过过滤歧管102的流体路径，其由图10所示的箭头“I”描绘。流体路径形成于给水管线、臂构件126b的圆柱形腔孔192(如图7所示)和入口孔250之间。
现在参考图11-14，阀270布置在入口室260内并且设计成控制水流动通过过滤歧管102。在一个实施例中，阀270包括圆形主体272，其具有从主体272的下表面276向下延伸的四个长形肋274。肋274联结到包括圆形开口278的较小的截头圆锥形壁277。圆柱形轴280延伸通过主体272并且通过开口278。当轴向力施加到轴280时，轴280帮助打开和闭合通过阀270的流体通道。
如图13所示，阀270还包括设计成用作阀270的轴280所用的压缩表面的圆形密封构件282。密封构件282包括圆柱形主体284，其具有限定中心交叉部288的十字形构件286。如图14所示，阀270的轴280设计成在使用期间接触十字形构件286的交叉部288。当阀主体272朝着密封构件282被推动时，轴280轴向地移位以打开流体路径。当阀主体272向外移动远离密封构件282时，轴280返回休止位置并且闭合流体路径。
在一个实施例中，阀270是设计成允许流体在仅仅一个方向上流动的止回阀或其它阀。例如，一种合适的阀270是由Neoperl公司设计的止回阀中的任何一种。在其它实施例中，阀270可以是适合用于水过滤系统100中的其它类型的阀。
再次参考图8-10，出口孔252布置于在支架128的壁200的后表面204到托架120的前表面124之间延伸的圆柱形外壳290的端部中。出口孔252与出口室292连通，所述出口室限定通过过滤歧管102的出口流体路径，其由图10所示的箭头O描绘。流体路径形成于出口孔252、出口室292和臂构件126a的圆形管道180之间。
仍然参考图10，出口室292包括与将水供应到终端用户的供水管线(未示出)连通的开口294，和延伸通过外壳290的下表面296的次级开口298。在一种情况下，开口294在多级过滤期间与附加过滤歧管102流体连通。在另一情况下，开口294与供水管线连通。次级开口298是可选的并且可以与附加过滤部件连通，所述附加过滤部件可以与水过滤系统100结合使用或者不与水过滤系统100结合使用。
在一些实施例中，出口孔252与出口室292连通并且保持住阀(未示出)如球形止回阀。阀可以邻近二次开口298布置在出口室292内并且设计成在更换筒108期间抑制泄漏。另外，当水通过开口294供应到终端用户时，阀可以抑制水回流到筒108中。
现在参考图15-17，盖106可旋转地附连到过滤歧管102。盖106包括具有弯曲前壁312的大致L形主体310，所述弯曲前壁与从前壁312的后表面延伸的稍稍突出壁314成一体。两个构件316在前壁312的相对端部处从前壁312的侧缘318向外延伸。
仍然参考图15-17，弯曲前壁312还包括沿着壁312的前表面324的下缘322向外突出的弯曲唇边构件320。唇边构件320用作用户可以用于施加力以旋转盖106的指状把持件。长形脊326延伸横越突出壁314的表面并且邻近相对的端部渐缩。
如图17所示，两个锁定肋328在壁312的相对端部上邻近下缘322从壁312的后表面330水平地向内突出。锁定肋328设计成与过滤筒108的部分相互作用以将筒108锁定到过滤歧管102，如下面详细地所述。
仍然参考图15-17，突出构件316均包括大致平滑的外表面340和相对的内表面342。突出构件316也分别包括弯曲的上表面和下表面344、346。突出构件316从壁312向外延伸直到终止于布置在端部处的钩状构件348。
锁定构件360从突出构件316的每一个内表面342向内延伸并且包括具有两个爪形构件364(参见图17)的大致环形主体362，所述爪形构件朝着钩状构件348向外延伸。爪形构件364限定设计成与过滤筒108的部分相互作用的凹部368。锁定构件360均包括开孔370，所述开孔完全通过锁定构件360从外表面340延伸到相对的内表面342。开孔370设计成接收外壳104的支架128上的圆形凸部228以将盖可旋转地锁定到外壳104。
现在参考图18-30，过滤筒108包括筒体110，所述筒体具有在一个端部380处的筒头112和在相对端部382处的可移除帽114。筒体110是长形的圆柱状外壳384，其设计成保持和保护过滤介质116的一种或多种组分以及过滤筒108的内部部件。在一些实施例中，筒体110包括约28cm到约30cm的高度尺寸和约5cm到约8cm的直径尺寸。应当领会筒体110的尺寸可以根据期望的过滤需求进行调节。
筒体110的端部380经由筒头112闭合。在一些实施例中，筒头112与筒体110成一体并且不设计成从其分离。如图20和图21所示，筒头112包括由突出撑杆406分成前半部402和后半部404的圆顶形主体400。如图21所示，突出撑杆406相对于由筒体110的外壳384形成的纵向轴线L稍成角度。两个轨道构件408平行于与轴线L垂直的水平轴线H从主体400的前半部402向外延伸。轨道构件408的特征在于大致平坦表面410，其终止于布置在轨道构件408的末端上的捕捉构件412。捕捉构件412从表面410向上突出并且包括形成锁定表面的大致平坦端壁414。锁定表面设计成与外壳104的部分相互作用，以帮助将过滤筒108锁定到外壳104中，如下面更详细地解释。
筒头112也包括从主体400的前半部402突出的圆柱形入口管420和相邻的圆柱形出口管422。如图23所示，入口管420包括设计成允许从外壳104流动到过滤筒108中的水之间流体连通的内部阀调机构424。入口管420是圆柱形构件，其具有由叉状构件428围绕的开孔426。叉状构件428配置成接合和启动布置在入口室260内的阀270以控制水流动通过过滤歧管102。当叉状构件428轴向地移位时，开孔426打开以使得水能够流动到筒头112中。当叉状构件428返回图18-25所示的位置时，开孔426闭合并且水不能进入筒头122。
在一些实施例中，叉状构件428可以由单个、半圆形的叉状件528替换，如图42所示，其也配置成接合布置入口室260内的阀270以控制水流动通过过滤歧管102，如下面将进一步详细地所述。可以预料叉状构件428、528可以采用各种不同形状并且在允许筒108接合过滤歧管102的任何合适的位置处围绕入口管420、520的开孔426、526。因此，图23所示的叉状构件428可以具有圆柱形的形状，而不是所示的直线形状。另外，图42所示的半圆形叉状件528可以定位在开孔526的底部分处，而不是如图42所示的开孔的顶部分。在另一实施例中，叉状件428/528中的任何一个可以被省略。
如图20-24所示，筒头112的出口管422包括圆柱形主体440，其具有允许水流出筒头112的居中布置的开孔444。如图20所示，入口管420和出口管422均包括围绕入口管和出口管420、422的外表面的圆形凹部429。每个圆形凹部429配置成接收O形环(未示出)。因此，当入口管420接合外壳104的入口孔250并且出口管422接合外壳104的出口孔252时，形成密封。在一些实施例中，如图42所示，一个或多个圆形凹部529可以围绕入口管和出口管520、522的外表面并且可以配置成接收用于附加密封的O形环(未示出)。
参考图22，入口管420和出口管422相对于由轨道构件408的平坦表面410形成的轴线H2偏置。入口管420定向成与外壳104的入口孔250对准并且出口管422定位成与外壳104的出口孔252对准。入口孔250和出口孔252的偏置性质允许将过滤歧管102和过滤筒108两者的宽度最小化。
现在参考图18、19、26和27，筒体110的相对端部382包括可移除帽114。帽114包括圆形主体450并且可选地包括布置在外表面454上的一个或多个指状把持件452。帽114设计成在水过滤系统100的使用期间闭合筒体110的端部382并且设计成被去除以允许替换过滤介质116。指状把持件452提供把持表面以便于帽114的去除。
帽114可以经由许多附连机构可释放地附连到筒体110的端部382。在一个实施例中，帽114经由卡扣配合使用围绕筒体110的端部382的脊460和布置在帽114的内表面上的对应底切口462可释放地附连到筒体110。在另一实施例中，帽114经由围绕筒体110的外表面的螺纹(未示出)和形成于帽114的内表面上的对应凹槽(未示出)螺接到筒体110。在另一实施例中，帽114经由干涉配合可释放地附连到筒体110。在另外的实施例中，帽114可以使用其它附连机构可释放地附连到筒体110。可选地，过滤帽114可以经由焊接或其它合适的附连机构永久地附连到筒体110。
现在参考图28-30，过滤筒108将可替换过滤介质116保持在内腔中。过滤介质116设计成接收来自给水管线的未处理水并且在将过滤水送到供给管线之前去除各种杂质。过滤介质116是可以容易地从筒体110去除和替换的独立圆柱形筒468。为了便于附连到筒头112，过滤介质116可选地包括接合机构470或从顶表面向上延伸的颈部。过滤介质116的接合机构470接合筒头112内的对应接合部件(未示出)以通过在其间形成流体路径使过滤介质116备好待用。一个或多个阀调机构可以包含在筒468和/或筒头112的入口管/出口管420、422中。
过滤介质116包括适合于将水过滤到期望纯度水平的任意数量的过滤机构。在一个实施例中，过滤介质116是反渗透膜472。在另一实施例中，过滤介质116是碳黑筒474。在又一实施例中，过滤介质116是沉积筒476。其它合适的过滤介质116和筒108包括在2006年11月22日提交的美国专利申请公告No.2008/0185330和2006年3月31日提交的美国专利申请公告No.2007/0227959中描述的那些，上述两个申请通过全文引用而并入。
如图18、19和28-30所示，在使用中，过滤介质116安装到过滤筒108中并且过滤筒108锁定到过滤歧管102中以形成通过水过滤系统100的流体路径。作为初始步骤，帽114可以旋转或以其他方式从筒体110去除以允许接近端部382而安装过滤介质116。过滤介质116向上滑动到筒体110中，直到接合机构470接触筒头112的对应接合部件为止。在过滤介质116与筒头112连通之后，帽114被替换以将过滤介质116封装在筒体110中。每当过滤介质116需要被替换时即重复该过程。每当替换过滤介质116时，可以使用相同或不同类型的过滤介质116。
在另一步骤中，过滤筒108设计成接合过滤歧管102。为了将过滤筒108插入过滤歧管102中，向上旋转外壳104的盖106以允许接近外壳104，如图31和图32所示。一旦打开盖106，过滤筒108相对于限定平面H(参见图21)的轴线H平行地、以水平的方式朝着过滤歧管102的外壳104移动。入口管和出口管420、422和与外壳104的壁200相关联的对应的入口孔和出口孔250、252对准。一旦在内部联接，入口管420的叉状构件428就轴向地移位阀270以形成流体路径并且允许水经由与入口室260(参见图41)连通的入口孔250进入过滤筒108。
如图36-38清楚地所见，当筒108朝着外壳104移动时，筒头112的轨道构件408与由构件220的下表面232(参见图7)和外壳104的凸缘154的下部部段160的上表面234形成的导轨236对准。轨道构件408滑动到导轨236上并且继续轴向地滑动，直到筒头112的捕捉构件412与盖106的爪形构件364相互作用为止。捕捉构件412滑动到凹部368中以使得平坦端壁414压靠在凹部368上。
同时，盖106被抓握并且以箭头C(参见图34)所示的方式朝着闭合位置旋转，其经由捕捉构件412朝着外壳104进一步推动筒108。一旦盖106完全旋转，如图35和图38所示，端壁414就抵靠外壳104上的点167，所述点167是弯曲部段158与下部部段160相交处的点。
筒头112的突出撑杆406骑跨在盖106的内表面上方，直到邻近突出壁314布置在构件316之间为止(参见图38)。另外，盖106的两个锁定肋328接合外壳104的臂构件126a、126b的棘爪168(参见图39和图40)。在该锁定位置处，过滤筒108与外壳104流体连通并且备好待用。
在使用中，未过滤的水流动通过给水管线并且通过从外壳104延伸的腔孔192进入过滤歧管102。水流动到腔孔192中，通过阀270，并且进入入口室260。水继续通过入口室260并且经由与筒头112的入口管420连通的入口孔250引导到过滤歧管102中。水流动通过过滤筒108、经过过滤介质116并且经由出口管422离开。过滤水继续通过过滤筒108的出口管422、通过出口孔252并且进入出口室292。水通过出口室292流动到开口294和/或次级开口298中的一个或多个。过滤水被引导到供水管线以分配到终端用户，或者在多级过滤期间被引导到一个或多个附加过滤歧管102。在另一情况下，水可以被送到附加过滤部件。例如，水可以被过滤到反渗透系统，例如2011年8月31日提交的美国专利US8262910中所描述的反渗透系统，上述申请通过全文引用而并入。
为了更换过滤介质116和/或过滤筒108，上述过程中的一个或多个步骤被反向进行。可以设想单独地替换过滤介质116而不从歧管102去除过滤筒108。为了做到这一点，帽114被去除或在相反方向上(例如，逆时针)旋转以使帽114从筒体110脱离。过滤介质116必须通过旋转、滑动或以另外方式使接合机构470从筒头112的接合部件脱离而从筒头112移除。一旦使用过的过滤介质116用尽，就以先前所述的方式加入新替换的介质116。
为了使整个过滤筒108从过滤歧管102脱离，外壳104的盖106向上旋转以允许接近外壳104。盖106的爪形构件364可以配置成接合捕捉构件412以使筒头412从过滤歧管102离位。一旦盖106打开，过滤筒108相对于轴线H(参见图21)水平地向外滑动，远离过滤歧管102的外壳104。
在另一实施例中，如图42-47所示，筒头512包括从圆顶形主体500的前半部502向上延伸的一个或多个翅片构件501，其配置成由过滤歧管602的对应狭槽603(参见图43)接收。筒头512、过滤筒108、过滤歧管602和关联部件类似于参照图1-41所述的筒头112、过滤筒108、过滤歧管102和相关联的部件，并且因此相似的附图标记被用于描述相似的部件。另外，图42-47所示的筒头512和过滤筒602可以配置成接收类似的盖106，如图1-41所示。
如图43-44所示，过滤歧管602的外壳604包括托架620，所述托架具有从其向外突出的两个相对臂构件626a、626b。臂构件626由支架628机械地联结，所述支架在臂构件626a、626b的内表面630a、630b之间延伸并且将外壳604分成内部(后)部段632和(前)接收部段696。内部(后)部段632包括在支架628和托架620之间延伸的圆柱形外壳654。圆柱形外壳654限定接收筒头512的入口管520的入口室650。内部(后)部段632还包括也在过滤歧管602的支架628和托架620之间延伸的圆柱形外壳690。圆柱形外壳690限定接收筒头512的出口管522的出口室692。
继续参考图43-44，支架628还包括从支架628向外延伸的两个构件621。多个梳状通道629也在过滤歧管602的接收部段696中从支架628向外延伸。多个梳状通道629可以在构件621之间延伸和/或可以与支架628的构件621成一体地形成。一个或多个狭槽603可以设在多个梳状通道629中以便接收筒头512的翅片构件501。在图43所示的实施例中，示出了八个梳状通道629，其中狭槽603设在八个通道629中的两个通道中。然而，可以预料狭槽603可以设在通道629中的任何一个中并且狭槽603可以设置成不同的形状(例如，半圆形凹部、三角形凹部等)。另外，八个以上的通道629或八个以下的通道629可以被提供。还可以提供独立于通道629设置的狭槽603(例如，通道629可以被省略)。
参考图42，翅片构件501可以是刚性的，并且从圆顶形主体500的前半部502向上延伸且从将筒头分成前半部502和后半部504的突出撑杆506向外延伸。每个翅片构件501的顶部分507可以在形状上为大致矩形以便接合多个梳状通道629内的狭槽603。每个翅片构件501的底部分509可以为弧形以匹配圆顶形主体500的曲率。因此，翅片构件501可以与筒头512的圆顶形主体500成一体地形成。然而，在一些实施例中，翅片构件501可以使用任何合适的紧固技术联接到圆顶形主体500。
仍然参考图42，一个或多个翅片构件501可以设在筒头512的圆顶形主体500上。在图42所示的实施例中，示出了两个翅片构件501。翅片构件501中的一个定位在入口管520和出口管522之间，并且另一翅片构件501定位在出口管522的左边。然而，可以预料翅片构件501能够间隔开并且定位在圆顶形主体500的前半部502上的各种位置处。在一个非限制性示例中，一个翅片构件501可以定位在入口管520和出口管522之间，并且另一翅片构件501可以定位在入口管520的右边。在另一非限制性示例中，一个翅片构件501可以定位在出口管522的左边，并且另一翅片构件501可以定位在入口管520的右边。另外，两个以上的翅片构件501或两个以下的翅片构件501可以被提供并且可以根据过滤歧管602的对应狭槽603的形状包括各种形状。
通过提供狭槽603的位置和翅片构件501之间的间隔的各种组合，特定类型的过滤筒108的介质(例如，RO膜)可以设计成仅接合具有对应狭槽603的过滤歧管602。这就保证将正确的过滤筒108提供给过滤歧管602。另外，适当间隔的狭槽603和对应的间隔开的翅片构件501可以在将过滤筒108插入过滤歧管602中的时候为用户提供简单对准机构。
例如，如图45所示，翅片构件501不与过滤歧管602的狭槽603对准，由此指示错误的过滤筒108正在被插入到过滤歧管602中。相比之下，如图46所示，翅片构件501与过滤歧管602的狭槽603正确地对准，由此指示正确的过滤筒108正在被插入到过滤歧管602中。
在使用中，过滤筒108设计成接合过滤歧管602，如图46所示。为了将过滤筒108插入到过滤歧管602中，向上旋转盖(未示出)以允许接近外壳604。一旦打开盖，过滤筒108相对于轴线H(参见图21)平行地、以水平方式朝着过滤歧管602的外壳604移动。过滤筒108的翅片构件501与过滤歧管602的对应狭槽603对准。转而，入口管和出口管520、522和与入口室650和出口室692或圆柱形外壳654、690相关联的对应的入口孔和出口孔(未示出)对准。一旦在内部联接，入口管520的半圆形叉状件528轴向地移位阀270以形成流体路径并且允许水经由与入口室560连通的入口孔进入过滤筒108。
如图46所示，当筒108朝着外壳604移动时，筒头512的轨道构件508与过滤歧管外壳604的导轨636对准。轨道构件508滑动到导轨636上并且继续轴向地滑动，直到筒头512的捕捉构件511与盖(未示出)的爪形构件相互作用为止。同时，翅片构件501轴向地接合对应的狭槽603。然后，盖(未示出)被抓握并且朝着闭合位置旋转以经由捕捉构件511朝着外壳604将筒108推动到锁定位置，如先前关于图39和图40所述的那样。
在另一实施例中，如图48-49所示，过滤筒108包括筒体110，所述筒体具有在一个端部380处的筒头512和在相对端部382处的帽部分514。帽部分514可以与筒体110的端部分382成一体地形成。筒头512由从圆顶形主体500向下延伸的圆柱形侧壁513限定。圆柱形侧壁513的下部部分515朝着过滤介质116向内渐缩。因此，圆柱形侧壁513的下部部分515配置成由形成于筒体110的圆柱形外壳384的端部分380内的凹部517接收。在一些实施例中，筒体110的端部分380焊接到筒头512的圆柱形侧壁513的下部部分515并且不设计成从其分离。
在图50-52所示的另一实施例中，两个过滤歧管702a、702b被附连以形成多级水过滤系统700。为了将一个过滤歧管702a附连到第二过滤歧管702b，臂构件726b的圆柱形凸部790(参见图52)滑动到臂构件726a的圆形管道780中以提供过滤歧管702a、702b之间的流体路径。
过滤歧管702以该方式模块化，使得多个歧管702能够彼此附连以形成多级过滤系统700。在一种情况下，一个或多个过滤级可以被使用以对应于正被过滤的水的各种过滤性质。特别地，多种过滤介质116的类型可以在多级系统700中彼此结合地使用以进一步改善过滤性质。在其它情况下，在过滤筒108中使用相同的过滤介质116。
本领域技术人员应当领会的是，尽管以上已经结合特定实施例和示例描述了本公开，但是本公开不必这样被限制，而是根据所述的实施例、示例和应用得出的许多其它的实施例、示例、应用、修改和变型旨在由在此所附的权利要求涵盖。本文所引用的每篇专利和公开文献的完整公开内容通过引用而并入，如同每个这样的专利或出版物单独地通过引用合并于本文中。

Claims (9)

1.一种过滤筒，其包括：
具有第一端部和第二端部的筒体；
与所述筒体的第一端部成一体的筒头；
从所述筒头延伸的具有大致平坦表面的轨道构件和从所述轨道构件的末端向上突出的捕捉构件；
从所述筒头突出的入口管；以及
邻近所述入口管并且从所述入口管竖直地偏置的出口管，其中，所述入口管和所述出口管处于过滤筒的同一侧并且提供接合机构，所述接合机构通过施加水平力而允许所述过滤筒启动并且与过滤歧管相接合。
2.根据权利要求1所述的过滤筒，其还包括联接到所述筒体的第二端部的可移除帽，所述可移除帽和所述筒体是可重复使用的，由此，所述可移除帽配置成从所述筒体去除以便插入一次性过滤介质。
3.根据权利要求1所述的过滤筒，其还包括从所述筒头向上突出的至少一个翅片构件，所述至少一个翅片构件邻近所述入口管或所述出口管中的至少一者并且配置成接合与所述过滤歧管相关联的至少一个狭槽。
4.根据权利要求1所述的过滤筒，其中，所述接合机构包括从所述入口管延伸的至少一个叉状构件，所述至少一个叉状构件配置成与布置在所述过滤歧管内的阀相互作用以允许水流动到所述筒头中。
5.根据权利要求4所述的过滤筒，其中，所述至少一个叉状构件由围绕所述入口管的开孔的至少一部分的半圆形状限定。
6.根据权利要求1所述的过滤筒，其还包括从所述筒头水平延伸的具有大致平坦表面的至少一个轨道构件，其中，所述至少一个轨道构件包括布置在所述至少一个轨道构件的末端上的捕捉构件。
7.根据权利要求6所述的过滤筒，其中，所述捕捉构件从所述至少一个轨道构件向上突出以形成锁定机构，所述锁定机构配置成与所述过滤歧管的一部分相互作用以将所述过滤筒锁定到所述过滤歧管。
8.根据权利要求1所述的过滤筒，其中，当所述过滤筒的轨道构件通过水平力接合所述过滤歧管的导轨时，所述捕捉构件被接收在由所述过滤歧管上的爪形构件限定的凹部中，以将所述过滤筒锁定到所述过滤歧管。
9.根据权利要求8所述的过滤筒，其中，所述捕捉构件配置成直接地接合所述过滤歧管上的钩状构件以使所述筒头从所述过滤歧管离位。
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