WO2013071877A1 - 旋转容器、使用该旋转容器的流体过滤装置及系统 - Google Patents

Abstract

一种旋转容器、使用该旋转容器的流体过滤装置及系统。所述旋转容器（4）包括外壳（33），所述外壳（33）具有输入管放置口（3）和输出口（7），所述输入管放置口（3）和所述输出口（7）位于所述外壳（33）的相同端或相对端，并与所述旋转容器（4）的边缘有一段距离，以使所述旋转容器（4）在转动时能储水。所述输入管放置口（3）可被固定在所述流体过滤装置外壳的固定输入管（T）伸入并注入流体，所述输出口（7）最远离所述转轴（6）的位置比所述输入管放置口（3）最远离所述转轴（6）的位置更远离所述转轴（6）；所述旋转容器（4）内置有与所述外壳同步旋转的搅拌片（5）。所述旋转容器、流体过滤装置和系统可以有效地净化进入旋转容器中的流体。

Description

旋转容器、 使用该旋转容器的流体过滤装置及系统 技术领域

本发明涉及一种旋转容器、 使用该旋转容器的流体过滤装置及系统， 特别涉及从流体中分离出质量密度较高或较低的物质的旋转容器、 使用该 旋转容器的流体过滤装置及将流体过滤装置用于净化水、 空气、 污染海水、 等离子体等流体的系统。 此外， 如适当地装置了逆渗透薄膜， 更可作海水 化淡之用。 背景技术

目前， 在生产、 水处理、 气体净化等各领域中， 需要对参杂有杂质的 液体、 气体或等离子体 (plasma)等流体进行过滤。 将液体、 气体或电离子体 当中的一些质量密度 (mass density)较低或较高的杂质过滤出来以达到净化 该流体的目的， 又或是需要得到该过滤出来的杂质作某些用途。 这种流体 夹杂着杂质的例子很多。 举例来说， 工厂或汽车排出的廈气中的悬浮粒子、 空气中夹杂的尘埃； 水中夹杂的有机污染物、 气体、 油污、 放射性物质、 藻类、 蛋白质、 细菌甚至是病毒； 垃圾焚化炉中的气体或火焰（电离子体) 中的一些金属离子或微粒。

现有的流体过滤装置， 一般采用过滤材料如滤蕊、 滤网等作物理过滤， 这种方法在使用后一段时间， 过滤材料便会被污染物堵塞， 必须更换或清 洗过滤材料。 而且， 如要过滤细小的污染物， 过滤材料的网目艮便要很小， 这样会增加过滤材料被堵塞的机会。 缩短过滤材料的使用寿命。

因而， 目前急需一种流体过滤装置以从流体中过滤杂质。 发明内容

鉴于现有技术的以上缺陷， 本发明提供一种旋转容器、 使用该旋转容 器的流体过滤装置及系统及其操作方法。

为了更简单清晰地说明本发明， 本文件会采用以下的一些定义： 最大轴距： 是指一个孔或开口中， 最远离转轴的距离； 例如， 转轴在 正方形孔的中心， 该正方形孔的最大轴距就是该正方形的对角线长度的一 半。

外围： 是指所述旋转容器内远离转轴的位置。 如果是说某件物件的外 围， 应该被理解成： 当该物件安置在所述旋转容器内， 远离转轴的位置。

重杂质： 在将会被净化的流体中， 较重的杂质。

轻杂质： 在将会被净化的流体中， 较轻的杂质。

输入腔： 旋转容器内的腔体； 在该腔体内， 流体大致的流向是远离转 轴。

输出腔： 旋转容器内的腔体； 在该腔体内， 流体大致的流向是接近转 轴。

首先， 本发明提供了一种旋转容器， 包括外壳， 所述外壳具有输入管 放置口和输出口， 所述输入管放置口和所述输出口位于所述外壳的相同端 或相对端， 并与所述外壳的外围边缘有一段距离， 以使所述旋转容器在转 动时能储水。 所述输入管放置口可被固定在所述流体过滤装置外壳的固定 输入管伸入并注入流体， 所述输入管放置口的最大轴距比所述输出口的最 大轴距更少； 所述旋转容器的外壳内置有与所述外壳同步旋转的搅拌片。 所述搅拌片可以是平面的或是曲面的， 其中以螺旋型搅拌片整体来说是最 好的。 在控制所述旋转容器内部水流的手段方面， 所述旋转容器的内部设 计还进一步分成三类。 包括： A类： 没有输入腔和输出腔的分别； B类： 利 用回路隔板分隔输入腔和输出腔； C类： 在 A类旋转容器中设置一端连接 所述输出口的输出导管或输出通道结构。

本发明还包括在所述旋转容器上设置排污孔， 并以弹性活门控制排污 孔开关。 本发明提供了两种弹性活门的设计。 包括杠杆式及活塞式的结构。

另外， 本发明还提供了一种流体过滤装置， 其特征在于， 包括前述的 旋转容器， 还包括固定所述旋转容器的外壳或支撑结构、 固定在所述外壳 或所述支撑结构的固定输入管、 及驱动所述旋转容器转动的旋转驱动器。

此外， 本发明还提供了另一种流体过滤装置， 其特征在于， 包括前述 的旋转容器， 还包括固定所述旋转容器的外壳或支撑结构、 装置在所述旋 转容器的转轴位置的同步输入管、 及驱动所述旋转容器转动的旋转驱动器。

本发明还提供了一种同步离心泵结构， 其结构是圆形对称管内装有搅 拌片， 所述圆形对称管的一端有一圆形覆盖， 所述圆形覆盖中央有一孔以 作输入流体之用， 所述圆形对称管、 所述圆形覆盖及所述内里的搅拌片是 同步转动的。

本发明还提供了一种自动净化养殖系统， 包括至少一个前述的过滤装 置， 并与至少一个藻类养殖槽及至少一个水产养殖槽一起操作， 所述过滤 装置从所述藻类养殖槽输入并输出到所述水产养殖槽， 所述藻类养殖槽与 水产养殖槽之间有水回流通道以使水产养殖槽的水能回流到藻类养殖槽。

本发明还提供了一种逆渗透过滤系统， 包括前述带有所述滤芯的施转 容器， 所述滤芯包含逆渗透薄膜。

本发明进一步利用了前述的两种流体过滤装置， 并配合装置在用透明 物料造、 带有弹性活门排污孔的旋转容器， 并以光感元件对该旋转容器内 的集结物的情况作实时监察。 实施了能自动清除集结在旋转容器内的重杂 质或轻杂质的净化装置。

利用本发明的旋转容器、 流体过滤装置， 可以有效地净化进入旋转容 器中的流体， 将其与其中的杂质等分离， 并且利用离心力将重杂质或轻杂 质分离至容器内的不同位置， 以便于收集。

除了应用在液体， 本发明还可以应用于气体及等离子体的净化或分离。 附图说明

下面通过示例， 参照附图， 进一步详细描述实施例， 其中：

图 1 示出了本发明的一个最简单旋转容器的实施例的立体图， 其中输 出口及输入管设置口是在旋转容器的相同端， 而且合并成一个合并开口。

图 2示出了图 1所示的旋转容器实施例的俯视图；

图 3 示出了本发明的一个流体过滤装置的剖面图， 其中输出口及输入 管设置口是在旋转容器的不同端。

图 4示出了本发明的另一个流体过滤装置实施例的剖面图， 其中有一 固定输入管把流体引到旋转容器深处注入。

图 5示出了本发明的一个螺旋形搅拌片旋转容器的俯视图；

图 6示出了本发明的一个 B类旋转容器实施例的原理图和俯视图； 图 7示出了图 6的 B类旋转容器实施例的一个变化型， 其中的输入腔 以输入导管代替。

图 8示出了图 6的 B类旋转容器实施例的一个变化型， 其中的输出腔 以输出导管代替。

图 9示出了本发明的一个 C类旋转容器实施例， 其中包含了输出通道 结构。

图 10示出了本发明的另一个 C类旋转容器实施例，其中包含了输出通 道结构， 并以有孔的隔板充当搅拌片。

图 11示出了本发明再一个 C类旋转容器实施例，其中包含了输出导管。 图 12示出了本发明的一个 B类旋转容器中加入一个陶瓷滤芯的实施 例。

图 13示出了本发明的一个 B类并联多腔式旋转容器实施例。 图 14示出了本发明的一个 B类串联多腔式旋转容器实施例。

图 15示出了图 13的实施例的一个变化型， 其中一些输出腔以输出导 管代替。

图 16示出了图 14的实施例的一个变化型， 其中一些输出腔以输出导 管代替。

图 17示出了本发明的一个 B类、带杂质储存空间及平面搅拌片的旋转 容器的实施例。

图 18示出了本发明的一个 C类、带杂质储存空间及平面搅拌片的旋转 容器的实施例。

图 19示出了本发明的一个 B类、带杂质储存空间及 2片螺旋形搅拌片 的旋转容器的实施例。

图 20示出了本发明的一个 B类、带杂质储存空间及 4片螺旋形搅拌片 的旋转容器的实施例。

图 21示出了本发明的一个 C类、带杂质储存空间及螺旋形搅拌片的旋 转容器的实施例。

图 22示出了本发明的一个内部不是圆对称的旋转容器的实施例。 图 23示出了本发明的一个 B类、没带杂质储存空间及带有 4片螺旋形 搅拌片的旋转容器的实施例。

图 24示出了本发明的一个 C类、没带杂质储存空间及带有螺旋形搅拌 片的旋转容器的实施例。

图 25示出了在图 20中的旋转容器的杂质储存空间内加一些轴向加固 条的实施例。

图 26示出了本发明的一个外壳可拆开的旋转容器实施例。

图 27示出了本发明的一个杠杆式弹性活门的结构图。

图 28示出了本发明的另一个杠杆式弹性活门的结构图， 其中利用了引 流管把排污孔移到较近转轴的地方。

图 29示出了本发明的一个活塞式弹性活门的结构图。

图 30示出了本发明的一个带有同步输入管的旋转容器实施例。

图 31示出了本发明的一个带有小型搅拌片的旋转容器实施例。 该小型 搅拌片能结合固定输入管形成离心泵结构。

图 32示出了本发明的一个同步水泵设置在一个包含旋转容器的液体净 化装置的实施例。

图 33示出了本发明的一个海水、 油污分离装置的实施例。

图 34示出了本发明的一个外挂式净化装置实施例。

图 35示出了本发明的一个自动净化养殖系统， 在该实施例中的外挂式 净化装置基本上是跟图 34所示的一样。

图 36示出了本发明的一个上架式净化装置实施例。

图 37示出了本发明的一个利用了逆渗透薄膜的过滤系统。 具体实施方式

本发明虽然能应用在液体、 气体或电离子体的净化或分离上， 但最主 要还是应用在液体的净化上。 所以本文件大部份章节都是针对液体上的应 用作解释。 在适当的时候， 也会对气体及电离子体上的应用作一些设计上 的调整及解释。 因为这个原因， 本文件中的实施例将流体过滤装置以净化 器来形容， 而且会以水或液体来形容被净化的流体。

本发明是通过至少一个输入管放置口， 把例如液体的流体输入高速旋 转的旋转容器内， 旋转容器内装有搅拌片以使液体跟着旋转容器同步旋转。 液体中的重杂质会积累在旋转容器内远离旋转容器转轴的位置， 轻杂质会 积累在旋转容器内靠近旋转容器转轴的位置。 旋转容器至少有一输出口。 一般而言， 输入管放置口的最大轴距比输出口的最大轴距小。 当液体在旋 转容器高速转动时被输入， 液体会由外至内填满旋转容器直至到达输出口 的最大轴距位置， 液体便开始从输出口溢出。 溢出的水会被高速四散并收 集起来， 直接或再经其他的过滤后排出。 在离心力的作用下， 旋转容器内 的液体中的不同质量密度的物质会分离。 重杂质最终会集结在远离转轴的 旋转容器内壁位置， 轻杂质会集结在近转轴的内圈位置。 在气体或电离子 体上的应用虽然表现出来的结果不一样 (例如输入的气体不像液体般 "由外 至内填满旋转容器直至到达输出口"）， 但其主体部分， 即旋转容器的结构 是没有明显分别。

现参照附图详细说明本发明的各个实施例。

旋转容器

图 1表示本发明的实施例的旋转容器， 也就是本发明所要求保护的实 施例中结构最简单的旋转容器。 该实施例中， 旋转容器 4能高速转动并能 盛载水， 旋转容器 4内设置有四片搅拌片 5以使液体 1 (未示出）能与旋转 容器 4同步旋转。 图中的输入管 T是放置在输入管放置口 3的。 一般来说， 输入管放置口 3的最大轴距比输出口 7的最大轴距较小。 这个安排可使在 正常操作时， 液体优先从输出口 7流出。 （在气体或等离子体的应用上， 这 个安排也可确保流体正确地从输出口 7输出。 ）该旋转容器如用电机驱动， 电机可以直接安装在旋转容器的底部， 电机的转轴与旋转容器的转轴对齐。 在操作时， 如使用一条固定输入管 T输入流体， 要确保固定输入管 T不会 碰到在转动的旋转容器的内部。 输出口 7就在固定输入管 T周边的环状开 口， 被旋转容器外壳伸延出来的输出口套管 4t包围着。 要注意的是， 这个 实施例中， 输入管放置口 3及输出口 7是在旋转容器的同一端， 所以便能 合并成一个合并开口。

本发明的流程包括， 把液体 1 输入一个在高速转动时能盛载水的旋转 容器 4内。 旋转容器 4内的液体 1在高速旋转时， 当中密度较高的物质会 集结在远离转轴 6 的旋转容器内壁位置， 密度较低的物质会集结在内圈较 接近转轴 6位置。

为了减低风阻， 旋转容器 4的外型最好是圆对称的， 例如是圆柱体或 是球体。 如不考虑风阻、 节能等问题， 外型便没有什么要求。 唯一是要在 注水前及注水后， 其重心都要和旋转轴对齐。 否则会产生巨大的机械震动 及噪音。 为了较容易显示本发明的一些特点， 本文件中的实施例都采用了 圆柱外型的设计。 在这例子中， 转轴 6是垂直的。 但在不影响输入的效果 之情况下（如用虹吸原理输入， 便有可能受到影响）， 转轴 6是可以以任何 方向 （包括倒转， 使输入管放置口、 输出口在下面）设置的。

图 2表示如图 1所示的本发明的实施例的旋转容器的俯视图。 在这个 例子中， 旋转容器 4的旋转方向 D是逆时针的， 但顺时针转动的效果是完 全一样的。

图 3表示本发明一优选实施例的流体过滤装置（即净化器）的剖面图， 其中输入管放置口（上端给输入管通过的开口）跟输出口 7在旋转容器 4(以格 子着色)的不同端。 在这个实施例当中， 旋转容器 4位于流体过滤装置的外 壳 33内， 固定输入管 T是固定在外壳 33上并且置有侧孔， 用以 4巴液体 1 注入旋转容器 4内。 如图中箭头所示的流动方向， 液体 1经输出口 7排出 旋转容器 4。 液体 1最后从净化器输出口 34排出。 该实施例中， 旋转容器 4 经由两个轴承 18安装在净化器的外壳 33并由电机 M以同步轮 X及同步 带 B的方法带动。 下面的轴承 18并不是一定需要， 但有了可得到较稳固的 结构。 因搅拌片 5是直接连结旋转容器 4的外壳， 设置了重杂质导通孔 35 可使操作时重杂质较均匀分布。

搅拌片 5如果是平面的。 数量最好在 3-36片之间。 太少的容易产生不 良的内部紊流 (turbulence) ,卷起了本来已集结的重杂质，影响了净化效果。 太多的搅拌片 5会占用了太多空间， 使容器的有效储存能力减少。 要使容 器内部空间得到最有效的利用。 弧形， 特别是螺旋形的搅拌片 5是比较优 胜的。 图 5展示了一个具有 4片螺旋形搅拌片的旋转容器的俯视图。 （现存 一些计算机辅助设计软件是可以轻易得到螺旋形的形状。 在本申请文件就 不再多谈。 ）其操作跟图 2所示的平面搅拌片的实施例很相似。 但有一点要 注意的是， 以图 5的旋转容器的螺旋形搅拌片 5的旋纽形态， 逆时针的旋 转方向会比顺时针的好一点。 因为在顺时针转动时， 搅拌片 5施加在其末 端集结的重杂质的应力会使该重杂质沿着搅拌片 5推回转轴方向， 以使那 些已集结的重杂质容易被水流卷起并流出旋转容器。 使净化效果差一点。 当然， 如果搅拌片 5 的旋纽形态相反了， 旋转容器的转动方向也应相应地 改变。 与片状 (平面)搅拌片比较， 螺旋形的搅拌片之所以较优性主要是因为 重杂质可以在较早的阶段便开始集结于其上。 换句话说， 流体在进入旋转 容器 4的初段便能被净化。

为了达到最好的净化或过滤效果， 固定输入管 T应根据容器的内部设 计。 图 4所示的是实例中， 旋转容器 4的输入管放置口 3及输出口 7都在 下方。 利用较长的固定输入管 T使流体能从旋转容器 4近顶端输入， 使流 体的输入位置跟输出位置的距离增大很多。 在该实施例中， 旋转容器 4是 直接连接电机 M驱动的。轴承 18可使旋转容器 4转动时的摆动减少。净化 后的液体从旋转容器 4的输出口 7排出再经由净化器排水口 34输出。

为了更好地实现本发明的过滤目的， 将旋转容器 4的内部进一步的改 进， 具体的内部设计主要分三种基本型， 依三种水流控制手段来区分：

A类： 没有输入腔和输出腔的分别

B类： 利用回路隔板分隔输入腔和输出腔

C类： 在 A类旋转容器中设置一端连接输出口 7的输出导管或输出通 道结构

A类是最简单的结构。图 1-4所示的旋转容器和净化器都是属于这一类 型。 虽然是简单， 但在一些特定的情况下， 例如， 因空间限制， 旋转容器 只能是外径小、 长度大的情况下， 就可以考虑这一类型的内部设计。

B类内部设计旋转容器的特征是容器内部加了一回路隔板 P把容器上 下分隔成输入腔 29及输出腔 30。 图 6展示本发明包括的 B类旋转容器的 一个实施例。 这个旋转容器 4跟图 4的实施例中的一样。 图 6下方还展示 了回路隔板 P的俯视图。 液体 1输入到输入腔 29, 经过回路隔板 P上的回 路口 14 流到输出腔 30, 最后经输出口 7输出。 要确保所有流体都是经回 路口 14到达输出腔 30, 回路隔板 P的中间孔直径要比输出口 7足够小。 回 路隔板 P的最外环除了可使附近集结的重杂质不易被水流沖走， 如跟旋转 容器 4的外壳结合， 可加固外壳。 这个实施例当中， 最佳的输入位置是近 旋转容器 4的顶端。 另外， 为了使在输入腔 29内的重杂质跟输出腔 30内 的重杂质分布平均一点， 可在回路隔板 P的最外边缘上设置重杂质导通孔 35。 一般而言， 如果输入腔 29或输出腔 30是很小的话， 就没有设置搅拌 片的必要。 至于决定输入腔 29、 输出腔 30的相对大小的因素， 主要是要视 乎要过滤出来的杂质是重杂质或是轻杂质。 如是重杂质的话， 则输入腔 29 和输出腔 30的相对大小不是太重要的。 但如是轻杂质的话， 便应考虑把输 入腔 29造得很小。 以免因轻杂质在输入腔 29优先集结而难以使其在输出 口 7排出。 本发明下文描述有一个海水油污净化器的实施例， 就进一步说 明了这一点。

另外， 图 6的实施例中的输入腔 29或输出腔 30都可以缩得很小， 并 以导管或一些通道结构代替。 图 7、 图 8展示了这一概念； 图 7中的输入导 管 29a就是对应于图 6所示的输入腔 29,而图 6的环状回路口 14亦演变成 了图 7的 4个圆孔 29al。 该输入导管 29a的作用就是把流体引流到旋转容 器的近外围的地方。 而图 8中的输出导管 30a就是对应于图 6所示的输出 腔 30, 而图 6的环状回路口 14亦演变成了图 8的 4个圆孔 30al。 该输出 导管 30a的作用就是把流体从旋转容器的近外围的地方引流到接近转轴的 输出口 7。 在下面一些实施例中， 回路口 14是一些较小的孔， 这种以导管 或一些通道结构代替输入腔或输出腔的设计便十分合用。

C类的内部特征主要是在 A类旋转容器内设置输出导管或输出通道结 构。 这输出导管或输出通道结构的一端开口是在旋转容器内， 近外围的位 置。 其作用等同于前述 B类设计中的回路口 14, 而另一端则接上旋转容器 的输出口。

图 9展示了一个 C类内部设计旋转容器的实施例的立体图和俯视图。 在该实施例中，旋转容器内有 4片搅拌片 5。 并利用大小差不多等于搅拌片 5, 带有开口 30bl的隔片 5a与搅拌片 5形成输出通道结构 30b。 该输出通 道结构 30b的一端开口是近容器边缘的开口 30bl , 而另一端则是接上了圆 孔状的输出口 7。 液体 1注入输入腔 29, 经开口 30bl流到输出通道结构 30b,再经设在旋转容器顶端的输出口 7输出，流动路径如图中的箭头所示。 图 9俯视图中标示了固定输入管 T及输出口套管 4t的位置。 为了更清晰展 示该实施例的旋转容器的内部结构，图 9立体图中并没有绘出固定输入管 T 及输出口套管 4t。 这种处理手法同样应用于图 10及图 11的立体图之中。

图 10展示了本发明再一旋转容器的实施例的立体图和剖面图。 该实施 例中的旋转容器也属于 C类内部设计。 在该实施例中， 输出通道结构 30b 是由前述的一般搅拌片 5及带有一圆孔开口 30bl的隔片 5a组成。 因圆孔 开口相对于隔片 5a是很小， 而隔片 5a的大小形状都跟搅拌片 5相近，便利 用了这隔片 5a充当了搅拌片的功能。 所以便把输出通道结构造 30b设计成 与输入腔 29差不多大小。 对于该实施例中液体 1的流动方式， 其与图 9中 所示的实施例中液体 1的流动方式基本相似， 在此便不再赘述。

如图 9的旋转容器内的输出通导结构 30b换成了输出导管 30a,便能得 到图 11所示的另一 C类内部设计实施例。其原理跟前述的图 9、 图 10实施 例十分相似。 不过， 3个 C类内部设计当中， 以图 9所示的旋转方向 D最 受限制。 因搅拌片的转动会使重杂质集结于上而滑向外围， 如图 9所示的 顺时针方向变成逆时针方向转动， 隔片 5a上会集结较多的重杂质， 并且滑 向外围。当重杂质到达开口 30b 1便会被水流卷走而最终会从输出口 7输出。 所以， 对应其搅拌片 5的设计， 图 9所示的顺时针方向 D转动是较好的。

理论上， B类跟 C类的水流控制方法是可以同时结合实施。 但其应用 上的效果并没有明显比单用 B类或 C类的方法好很多。

以滤材增加净化功能

如适当地加入滤芯或滤膜等滤材， 可以有效地增加过滤能力。 而且在 离心力的作用下， 滤材堵塞的情况也会改善。

图 12展示了一个上述 B类内部设计中加入一个陶瓷滤芯 F1的实施例。 该滤芯需要较大的水压才能使流体通过。 所以， 输出口的最大轴距会比输 入管放置口的最大轴距大颇多。 （与没有加入滤芯的设计比较） 至于计算所 需差距是公知的物理知识，本文便不作多谈。 图 12下方展示了回路隔板 P、 陶瓷滤芯 F1及位于输入腔 29的搅拌片 5(上图并没有绘画出）的相对位置。 陶瓷滤芯 F1设置在输入腔 29内， 其外径比回路口 14略小。 较好的设计是 在陶瓷滤芯外加搅拌片（图中并没有绘出） 以使输出腔 30 内的水能更好的 同步旋转。

除了上述的陶瓷滤芯外 F1 , 几乎所有现存的过滤材料也适用。 如用上 了逆渗透薄膜所造成的滤芯， 更可作海水化淡之应用。 本文件的最后部份， 有相关的应用实施例的描述。

B类的内部设计是最适合加入滤芯。 除了图 12的实施例的方法外， 还 可能用圆碟形的滤材取代上述的 B类内部设计中的回路隔板 P。 所述圆碟 形的滤材有中心孔给输入管输入， 但不需要回路口 14及其外边缘紧接旋转 容器之外壳。 但从利用离心力清除及防止堵塞的角度来看， 这种设计比不 上图 12的实施例。 C类的内部设计也可以加入滤材。 其设计原理跟 B类的差不多。 即是 把水流输出到输出口前利用滤材作过滤。 例如， 在图 9及图 10的实施例当 中， 隔片 5a可以被一块没有开口 30bl的滤材代替。 在图 11的实施例中， 可把滤材放入输出导管 30al之内。 当然， 为了得到足够的水压使水流能通 过滤材， 还是要利用前述的手法， 把输出口 7 的位置移到较远离转轴的位 置， 以使输出口的最大轴距跟输入管放置口的最大轴距有相当的差距。 此 外， 如不考虑物理过滤的用途而只着重于生物过滤的用途， 除了前述的在 输出腔 30装置滤芯的设计外， 滤芯也可以装置在输入腔 29,搅拌片 5或隔 片 5a等之间的空间内。 但所选用的滤芯便应该是十分疏水的， 以免造成堵 塞。

多腔式并联 (连)或串联 (连)的者虑及好处

然而， 如果能串联或并联上述八、 B或 C类旋转容器使用， 净化效果 便可以进一步加强。 但制造成本会较高。 所以本发明还包括把上述的旋转 容器的基本型的腔体结构在一个旋转容器的外壳内串联或并联起来以得到 更好的净化效果。

实施的方法具体是这样的： 把 3类基本型的内部腔体结构的其中一种 或多种叠加起来形成多腔式结构。 在并联的情况下， 其中的输出腔 30或输 出导管 30a或输出通道结构 30b都会被导通起来， 并引流到旋转容器的输 出口 7或合并开口的靠近边缘位置， 而其中的输入腔 29或输入导管 29a或 输入通道结构 29b都被固定输入管分流注入流体。 在串联的情况下， 除了 最接近输出口的输出腔或输出导管或输出通道结构是直接经输出口排出流 体外， 其他的输出腔或输出导管或输出通道结构都会被引流到邻近一层的 输入腔 29或输入导管 29a或输入通道结构 29b中。

图 13及图 14分别展示了一个多腔式并联结构的旋转容器及一个多腔 式串联结构的旋转容器。 图 13所示的是 B类旋转容器并联的情况。 其中输 入腔 29及输出腔 30各有三个。 并利用了一条有多孔的固定输入管 T分配 液体给不同的输入腔 29。在输出方面， 除了最接近输出口 7的输出腔 30是 直接输出到旋转容器输出口 7, 其他输出腔 30都是利用导管 Z导通起来并 最终引导到旋转容器输出口 7输出。

B类旋转容器串联的结构是比并联结构简单一点。 如图 14所示， 其表 示三个 B类旋转容器串联而成的一个多腔式旋转容器，其中输入腔 29及输 出腔 30各有三个。 除了最接近输出口 7的输出腔 30是直接经输出口 7排 出流体外， 其余两个输出腔 30出来的液体都直接流到下一个输入腔 29中。

图 15及图 16的实施例当中就是把图 13及图 14当中的其中两个输出 腔 30以导管代替了。

至于 C类旋转容器的并联方法， 因其输出口多是较小的孔， 用上述 B 类并联的手法处理是很合适的。即是用导管把相关输出腔 30或输出导管 30a 或输出通道结构 30b的输出引导到总的旋转容器输出口 7 。 而 C类旋转容 器的串联方法， 就是把相关输出腔 30或输出导管 30a或输出通道结构 30b 的近轴输出口对齐下一层 (假设总的旋转容器输出口 7 在下面） 的输入腔 29。

而 A类的并联及串联多腔式设计原理跟 B类的很相似， 这里就不再重 复。

至于 A、 C类及 A、 B、 C混合的多腔式设计也跟上述 B类或 C类的的 多腔式设计原理^^目似。 这里就不便再赘述。

这种多腔式并联或串联的旋转容器设计比起相同体积的单腔式设计除 了有更好的净化效果， 还有更坚固不易变形的好处。 这优点在高速旋转时 差别很明显。 换言之， 多腔式设计能适应更高速旋转的应用。

杂质储存空间

为了防止已集结的重杂质 （未示出） 因过多的累积而被流经附近的水 流卷起而流走。 较佳的设计是在最外围多加一个杂质储存空间。 图 17展示 本发明的一个属于 B类旋转容器的实施例的剖面图， 图中的三角形组成的 结构可以被理解为布满很多 V形槽或锥形孔的档片 F。 这些档片 F是与搅 拌片 5的高度一样， 即是从圆柱容器的一端伸展到回路隔板 P。挡片 F与外 壳之间形成了杂质储存空间 16。 这个 B类旋转容器内的流体流动的方向与 图 6所示的实施例相似。 重杂质（未示出）是经杂质排出口 17排到杂质储 存空间 16内。 在这类设计中， 杂质排出口 17是应该尽量的小但又能让重 杂质通过为最好。其设计原则是：杂质排出口 17的总面积应比回路口 14(指 B类内部设计)或输出通道结构 30b的近外围开口 30bl (指 C类内部设计)的 总面积小 ί艮多， 才能避免大量液体流经杂质储存空间 16, 卷起已集结的重 杂质。 但考虑到实际制造上的难度及应用上的需要， 一般大小为 0.1 -3mm 已很适当。 较大的杂质排出口 17在没有排污孔 10的旋转容器是比较便于 清洗杂质储存空间内的重杂质。 形状方面， 杂质排出口 17的大小最好是向 杂质储存空间 16方向收窄。 即， 近转轴 6的一面大， 近杂质储存空间 16 的一面小。 例如是类似锥形的孔或 V形的槽也很合适。 这种两边开口大小 不一样的孔能使重杂质很容易进入杂质储存空间 16, 但很难逃出。 而且由 于离心力的作用下， 锥形孔或 V形槽所形成的斜面可以防止重杂质停留在 上面。

如果希望较容易清除杂质储存空间 16内的重杂质， 便应在旋转容器设 置一些可开关的排污孔 10。 此外， 如图 17所示， 如果搅拌片 5最外端是粘 紧旋转容器的外壳 4a, 可以加强旋转容器的物理强度， 但最好是加一些重 杂质导通孔 35在搅拌片 5最外端的边缘上， 以使不同的腔体内集结的重杂 质分布会平均一点并且能经排污孔 10排出。 这个实施例当中， 排污孔 10 是设置在圆柱状的旋转容器的其中一端的圆盖上。

图 18展示了另一优选实施例的旋转容器的俯视图， 这个实施例跟图 9 的分别是多了杂质储存空间 16。 与图 17的实施例相似， 图 18中的档片 F 可以被理解为布满很多 V形槽或锥形孔的曲面。 这些档片 F是与搅拌片 5 的高度一样， 即是从圆柱容器的一端伸展到另一端。流体从中央的输入管 T 注入输入腔 29, 经过隔片 5a形成的开口 30bl到达输出通道结构 30b, 再 由输出口 7输出。

本发明的一个重要部份是螺旋形搅拌片的旋转容器。 而利用上述杂质 储存空间的方法使集结的重杂质避免被水流卷走是特别适合螺旋形搅拌片 的旋转容器。 图 19展示了一个有两片螺旋形搅拌片 5的旋转容器。 这个实 施例也是属于上述 B类内部设计。 因螺旋形搅拌片 5能让重杂质在其上面 集结， 并且沿着其表面滑到最外端。 大大增加重杂质被收集的可能性。 与 前述的两个实施例一样， 图 19的实施例中， 档片 F大致上是环状的。 其中 有两段是带锥形孔或 V形槽 （图中以三角形代表） ， 另外两段近回路口 14 的并没有设置锥形孔或 V形槽等。主要是防止在杂质储存空间 16集结的重 杂质被回路口 14附近的较强水流卷起并从回路口 14流走。 除了档片上可 以设置杂质排出口 17。 螺旋形搅拌片的近外围的末端也可以设置杂质排出 口 17。 图 20的实施例当中， 就展示了这个概念。

在图 20当中， 共有四片搅拌片 5(以斜线着色的)。 在搅拌片 5的近外 围末端设置了锥形孔或 V形槽， 并连接了在档片 F上的一些通往杂质储存 空间 16的导管， 以使在该位置上的重杂质能排出杂质储存空间 16。 这种安 排可使在搅拌片 5末端集结的重杂质不至过多而容易被水流卷走。 至于要 在什么位置开始设置杂质排出口 17就要视乎所要收集的重杂质会在什么地 方开始集结。 当然， 档片 F的高度与搅拌片 5的高度是一样的。

图 21展示了另一个在搅拌片 5外围末端及在档片 F上都设置了杂质排 出口 17的设计。 这是一个包含两片搅拌片 5及两片隔片 5a的 C类旋转容 器。 杂质排出口 17的设计考虑因素跟图 20的差不多。 另外， 与图 19、 图 20的实施例相似， 在图 21的输出通道结构 30b的近外围开口 30bl附近的 档片 F最好不要设置杂质排出口 17。

上述的内部设计都是较为对称的。 但其实是否对称并不是本发明必然 的特征。 图 22示出了一种不对称内部设计的旋转容器。 跟图 19、 图 20的 差不多，但这个设计只有一片螺旋形的搅拌片 5。 利用现存一些电脑辅助设 计软件， 可以 I巴重心调到与转轴 6对齐， 又或是在生产后， 作实际测试后 再矫正其重心位置。 最重要的是， 要确保在注入液体 1 及没有注入液体 1 时， 其重心都是跟转轴对齐。 至于矫正重心的方法是现存一些有高速转动 结构的电器产品所采用的一些常用技术， 本申请文件就不再多谈。

在图 19至图 22的螺旋形搅拌片旋转容器的实施例中， 都包含了杂质 储存空间 16。 至于要得到没有杂质储存空间 16的实施例， 可参考图 23与 图 24的实施例。 图 23展示了一个带四片螺旋形搅拌片 5的 B类内部设计 旋转容器的俯视图。 在该实的例中， 回路口的形状比较窄， 主要原因是要 避免在使用时， 太接近集结在对面搅拌片 5上的重杂质， 而导致水流把那 些重杂质卷走。 图 24展示了一个 C类内部设计旋转容器的俯视图。 其操作 原理及结构跟图 21的实施例比较接近。

螺旋形搅拌片 5 的设计虽然有较好的净化效能， 但从生产上看， 比平 面搅拌片的产品技术要求多。

旋转容器的结构加强的手段与方法

如需要加强旋转容器 4的结构以应付高速旋转的需要， 除了以上说的 多腔式设计外， 另一有效方法就是让搅拌片 5及回路隔板 P (只适用于 B类 旋转容器 4)直接粘紧旋转容器 4的外壳上。 但这方法是不适用于外壳能拆 开方便清洗的设计。 此外， 在旋转容器 4的外壳， 内或外加上一些轴向加 固条或沿着圆周加上环状加固物料也是可行的手法。 但如在外壳内壁加上 加固物料， 有可能造成在操作时重杂质被加固物料分隔而造成不均匀的情 况。 解决的方法就是像前述在回路隔板 P或在搅拌片 5上设置重杂质导通 孔 35的手法一样。 图 25展示了在外壳内壁加上轴向加固条 J 的实施例。 与图 20所示的实施例一样，具有 4片螺旋形搅拌片旋转容器。该实施例中， 轴向加固条 J把外壳连结内部的结构使旋转容器 4的结构进一步加强。轴向 加固条 J上置有重杂质导通孔 35。

排污孔的位置与数量

排污孔 10 的设置是为了方便把旋转容器 4 的近外围集结的重杂质排 走， 排出的方法一般是打开排污孔 10并以高速转动旋转容器 4而达成的。 在带有杂质储存空间 16的设计中， 在排污的过程中， 容器内的水或额外为 排污而注入的清洁液都会经杂质排出口 17注入杂质储存空间 16再从排污 孔 10排出。 所以， 杂质排出口 17附近集结的重杂质是比较容易清洗掉。 但在没有杂质排出口 17的档片 F附近的重杂质就较难被清洗掉。把排污孔 10设置在没有杂质排出口 17的档片 F对开的位置是一个改善这种情况的方 法。 原因是在排污时， 排污孔 10附近较急的水流能帮助清洗附近集结的重 杂质。

在没带杂质储存空间 16的设计中，排污孔 10应如图 23、 图 24所展示 的位置设置。 这样便可以确保在清洗时， 外壳内壁能最大可能被水流沖洗。 当然， 在图 23的实施例中有四片搅拌片 5 , 并形成了四个输入腔 29或输出 腔 30(要视乎所述的俯视图是代表输入腔 29还是输出腔 30) , 但只有两个 排污孔 10。 改善的方法就是在搅拌片 5的末端加上一些重杂质导通孔 35。

排污孔 10的数量最少可以是一个。 但两个或以上较容易使旋转容器 4 的重心与转轴对齐。 然而， 一个排污孔 10的设计也有其好处， 就是在维修 及操作上成本较低。 在一个排污孔 10的设计中， 必须确保所有能储存杂质 的区域都是相通而且能利用一个排污孔 10排出。 其中一个方法就是在搅拌 片 5连接外壳的边缘上加最少一个重杂质导通孔 35以使重杂质能通过。 此 外， 如采用了 B类内部设计， 在回路隔板上 P的最外围边缘上也最好置有 重杂质导通孔 35。

当然， 就算是多个排污孔 10的设计， 把所有能储存杂质的区域全部导 通起来也是比较好的设计。 原因是旋转容器 4在排污时或在一般不排污的 操作时， 比较能确保旋转容器 4的重心与转轴对齐。

非圆对称的内壁

要使集合在旋转容器 4外壳 4a内壁的重杂质容易从排污孔 10出， 除 了上述的排污孔 10设置位置的考虑外， 还有一个极有效的方法： 就是把旋 转容器 4外壳 4a的内壁造成非圆对称， 例如椭圆。 并把两个排污孔 10分 别设置在该椭圆的最远离中心的两个位置。 由于离心力的原固， 在高速转 动时， 重杂质会优先在该两个位置集结。

收集或清除在旋转容器内的重杂质有以下三种方法得到的设计处理 一、 留在旋转容器内， 不用清洗

二、 以手动方式清洗。

三、 以自动方式清洗。

第一种方式是比较适用于一些很极端的情况， 例如重杂质是带高辐射 的物质， 如没专门的知识便不建议清洗。

第二种方式是用人手清洗旋转容器 4。除了把清洁液注入旋转容器内并 以交替的顺、 逆时针方向转动旋转容器以达到清洗的目的， 还可以在旋转 容器上加上上述的实施例中提及的可开关的排污孔 10。 一个简单的方法是 开螺孔并用螺丝关上。 另一可能性是利用在大型五金店很容易找到的快速 夹的结构达成。 图 17-图 25的实施例中都标示了排污孔 10的位置。 当排污 孔 10被打开， 并使旋转容器 4高速转动， 容器内的重杂质便会跑出来。 如 有需要， 可同时经固定输入管 T注入清洁液或水帮助进一步清洗。

另一种方便动手清理的设计是可拆开的外壳。 图 26表示本发明的另一 旋转容器的实施例， 其中外壳可扭开。 这样便可以方便清洗。 在这例子中， 旋转容器在正常操作时的转向 D是顺时针的 (从上向下看， 即俯视） ， 而且 驱动电机是直接连接外壳的下半部 4a2 并且直接驱动外壳的转动， 旋转容 器 4的上半部 4al便应设计成以逆时针的方向旋扭进外壳的下半部 4a2, 否 则在操作时会松脱。 橡胶造的 0-环 (O-ring)Q是用作防止泄漏。

第三种方法可分为三类， 就是转速控制、 电磁控制及水压控制。 三种 方法都包含最少一个弹性活门 V。 不同的是， 开启弹性活门 V排出污物的 方法不同。 转速控制方法是利用转速控制弹性活门 V来排出旋转容器内的 重杂质。 图 27展示了一个利用弹簧 S组成的弹性活门 V的实施例。在该实 施例中， 旋转容器 4的转轴在图的右边 (省略另一半)， 排污孔 10在旋转容 器 4的上端圆盖的近边缘位置。 弹性活门 V的结构是杠杆式的。 弹簧 S提 供的力量把活门关闭。 该实施例主要是靠旋转容器 4 高速转动时， 排污孔 10中的液体压力增加而推开弹性活门 V。 储存在容器 4内的重杂质 9便可 以排出。 活门要关得紧而不容易泄漏， 压头 H最好是用橡胶等有弹性的材 料来制造。 此外， 如杠杆是用石墨 (碳纤维)等有弹性的材料来造， 则可以利 用一块足够高的硬质垫高物放置在弹簧 S 的位置以使石墨杆弯曲而产生所 需的压力使压头 H压下。

虽然排污孔 10的位置最好是在容器 4的最远离转轴位置， 但这样的安 排要有强度较大 (特别是应用在液体时)的弹簧才能压紧活门使其在不需排 污的操作时不会泄漏。 此外， 有些时候， 例如要设置一个直径较少的重杂 质收集容器在旋转容器 4下面， 排污孔 10在较接近转轴位置是比较容易达 到目的。

对于以上问题， 图 28提供了一个解决方案。 图 28展示了另一个利用 弹簧 S组成的弹性活门 V的实施例。跟图 27所示的实施例相似， 转轴在右 边。利用引流管 25把排污孔 10的位置从最远离转轴位置 (左边)移到较接近 转轴位置 (右边)。 因越接近转轴， 液体排出的压力会越小。 换言之， 用较少 的力量便可以把活门关闭。 因此， 跟图 27的实施例比较， 图 28的弹簧强 度低一点也能把排污孔 10 关上。

图 29展示另一个弹性活门 V的实施例。 这个实施例当中， 利用引流管 25把排污孔 10的位置从最远离转轴位置 (左边)移到较接近转轴位置 (右边)。 弹性活门 V是以活塞的形式设置。 当旋转容器在高速旋转时， 活塞 Y自身 的离心力加上排污孔 10上的液压!巴活门（活塞)推开。

图 27-29的弹性活门 V都是设置在旋转容器 4的其中一端的圆盖边缘 上。 因其结构是十分简单， 可以理解得到， 该设计是同样能设置在旋转容 器 4的圆柱曲面上。 但有一点要注意的， 图 29的活塞结构如设置在旋转容 器 4的圆柱曲面上， 相对于转轴 6是扭转了 90度的话 (即变成平行于转轴 6), 其开关活塞的特性会有改变。 即， 活塞 Y 自身的离心力对开关这个弹 性活门 V起不了多大的作用。

这个速控活门开关设计的应用价值十分高。 要得到液体中较重的物质， 可用高转速使该物质在排污孔 10排出。 如要得到较轻的物质， 可保持在不 把速控活门打开的速度并持续地把液体输入， 让较轻的物质在输出口 7排 出。

除了上述利用的弹性活门打开， 还可以利用电磁方式把活门打开。 方 法是在上述图 27或图 28的杠杆式活门的近弹簧 S位置的杠杆末端加上一 个磁石， 并在旋转容器的外围近上述磁石的高度位置加一线圈围绕旋转容 器。 该线圈是固定的， 而且并不接触旋转容器。 当需要打开活门时便把电 流输入上述线圈以使线圈内产生磁力并把上述磁石压下， 打开活门。

第三类活门开启方法只适用于输出口最大轴距与输入口最大轴距有较 大差距的旋转容器。 在一般的净化操作时， 输入腔并不是满注的（即水位并 未到达输入口的最大轴距位置） ， 假设这时近排污孔 10的水压是刚刚不能 推开弹性活门。 如把输入水的速度突然增加到足够使输入腔的水位更接近 转轴， 近排污孔 10的水压便会增加。 这时， 排污孔便会打开。

上述水压控制方法是要求对输入水量有控制的能力及要利用光学传感 器对重杂质的集结进行探测才可以实现全自动排污。 但在一些设置有滤芯 的特殊的情况下是可以靠滤芯的堵塞以使输入腔比未堵塞前更满注。 即， 水位更接近转轴。这样会导致弹性活门 V中的排污孔 10的水压增加而打开。 要注意的是， 这种方法是不需要依靠改变转速或输入水速度就能达到自动 排污效果。

同歩输入管

本发明的旋转容器 4一般是利用一条固定在净化器外壳的固定输入管 输入流体。 但在一些情况， 例如在前述的并联多腔式设计的旋转容器， 利 用多孔管作固定输入管之用， 把流体分别输入不同的输入腔是很难长期稳 定地维持每一个输入腔的给水速度。 原因是输入水流一般不会太猛， 以致 多孔管的出水孔很容易因污染物等而堵塞。 解决的方法是在旋转容器 4 内 的转轴附近设置一条同步输入管 R。 这同步输入管 R是跟旋转容器 4同步 转动的。 由于离心力的作用下， 同步输入管 R上的孔基本上是不会堵塞的。 图 30的实施例就展示了这一设计。 基本上， 图 30的实施例是与图 15的很 相似。 在图 30中的旋转容器的转轴位置设置了一条同步输入管 R。 该同步 输入管 R的入口是用了一个环状圆盖修窄了一点以使在高速旋转时， 输入 的流体不会从该入口流出。 要注意的是， 设置了同步输入管 R的旋转容器 也是需要一条固定输入管 T输入的。 但这条固定输入管 T再也不一定要是 多孔管。

水泵及旋转容器一体的结构

如在旋转容器的轴心位置加小型搅拌片 5s, 是可以与适当的固定输入 管 T构成一个离心泵的结构， 对流体的输入很有帮助。 图 31展示了一个带 有小型搅拌片 5s 的旋转容器的实施例。 在图中可以看到， 小型搅拌片 5s 和固定输入管 T组成了一个离心泵的结构。 当然， 小型搅拌片 5s除了独立 设置外， 还可以是由容器内的主要搅拌片 5伸延出来而成的。

除了上述的水泵及旋转容器一体的设计外， 当旋转容器是架设在水槽 上面使用， 就可以在旋转容器的转轴位置装上一个同步离心泵 27作输入水 泵的用作。 图 32展示了带有同步离心泵 27的流体过滤装置的实施例。 当 旋转容器 4转动时， 同步离心泵 27会一同转动。 流体过滤装置下面的水槽 W 的水会被泵进旋转容器 4 内。 同时旋转容器内的空气可以从排气孔 32 排出。 图中最下面展示了同步离心泵 27的仰视图。 其结构十分简单： 在一 条圆柱管内置有搅拌片 (在这例子中， 共有四片）。 进水端置有一圆形带有中 孔的盖。

本发明除了前述的旋转容器 4之外， 还包括利用旋转容器 4发展而成 的净化器。

净化器例一： 海水油污分离器

图 33展示了一个海水油污分离器的实施例。 该实施例中的旋转容器 4 的结构跟图 7的实施例中的旋转容器 4的结构类似， 旋转容器 4采用了透 明的物料来制造， 并直接利用电机 M驱动。 电机 M是利用防震橡胶钉 N 固定在净化器的外壳 33上。 利用两个光感元件组合测量容器内的油污及海 水储量以作出排海水或是排油污的决定。 光感元件组合 (由光源 L及光感元 件 R组成)是穿透式的。 如没有阻挡， 光源 L的光线能被相对的光感元件 R 接收到。 所有光感元件 R接收的信号都被低通过滤 (lowpass filtering) 以减 低弹性活门 V及输入导管 29a (请看图 7的标示） 内可能储存了油污所造成 的影响。在这例子中， 油污是从输出口 7排出， 而海水是从排污孔 10排出。 假设海水比油污 (原油的油污)的透明度高。当两只光感元件 R感测的光线都 被遮挡， 表示容器内差不多全是油污， 便应运行排去油污的程序； 即继续 输入海水并以较低速转动以避免速控活门 V打门。 集结在内圈的油污就会 从输出口 7排出。 当两只光感元件 R都再次感测到光线， 便应开始排出海 水的程序； 即是以高速转动， 使弹性排污活门 V打开。 净化后的海水会经 净化器外壳上的排水口 38排出， 而油污就收集到收集容器 C内。 弹性排污 活门（V)的结构及原理可参考图 27-29的实施例。 当然， 如一些油污是透光 但在颜色上跟海水是有明显分别， 可以适当地在那两个光感元件 R前加上 滤光片以增加海水和该油污的分辨能力。 例如， 油污是花生油的黄色， 而 光源 L是白色的， 就应选用把黄光滤走的滤光片。 较强的光感测值对应海 水， 较弱的光感测值对应油污。 当然， 要实现自动化， 其中一个实现方法 是利用微控制器 (MCU) 来达到目的。 这种技术是相关技术人员能轻易完 成。 在这文件就不再陈述。

还要补充一点， 在这个实施例中， 旋转容器 4的类型选择是相当重要 的。 如输入导管 29a换了较大型的输入腔 29, 因油污在输入腔 29的内圈位 置集结的速度比在输出腔 30的快，这样便会使光感元件 R所得到的值不能 正确反映输出腔 30的实际情况， 因而作出了错误的决定。

净化器例二： 外挂式滤水器

图 34展示了一个外挂式净水器的实施例。 其内里的旋转容器 4的上盖 采用了透明的物料来制造并用白色物料制造最上的一块回路隔片 P,以使光 源 L的光线能被反射到光感元件 R。 旋转容器是前述的 B类多腔式串联设 计， 并带有小型搅拌片 5s。 小型搅拌片 5s与固定在净化器顶部的固定输入 管 T形成了离心泵的结构。 固定输入管 T是倒转的 U型的， 并且还能利用 虹吸输入的特性从水槽 W吸入水。 换句话说， 即使没有小型搅拌片 5s, — 旦虹吸输入形成了， 就可以虹吸作用自动输入。 净化器的外壳 33下面挂着 一个重杂质收集容器 D。 重杂质从弹性活门 V排出并经过净化器的重杂质 输出孔 38到达重杂质收集容器 D。 为了达到自动化排污的效果， 还设置了 一个反射式的光感元件组合。 光感元件 R的输出信号经低通过滤并经具有 比较电路的微控制单元板 (没示出）上。 电机 M的转速也由微控制单元板控 制的。 具体的操作如下： 假设集结在旋转容器 4 内的重杂质是深色的； 如 光感元件 R感测到的值是对应深色的重杂质， 便开始排出容器内的重杂质 的程序。 即， 高速转动旋转容器 4以使弹性活门 V打开。 在这个实施例当 中， 维持排出重杂质的状态的时间长短可以是预先设定的。

这个实施例还有一个特点是可以被利用的。 就是当输入的水带有气体， 当中的气体可被视为轻杂质而从输出口 7排出。 （如轻杂质是液体， 情形就 有点不同，详情可参考图 33的实施例） 其实际应用包括把水中的氯气排除。 一些用途， 例如观赏鱼养殖时更换水， 把自来水中的氯气减少也可以应用 得到。

在实际应用方面， 这个外挂式净水器用途很广泛。 除了如图 34所示， 不断循环净化一个水槽内的水， 还可以跟最少两个水槽或内有间隔的水槽 组成一套自动净化养殖系统。 图 35展示了这一概念； 在该实施例中的自动 净化养殖系统是可以被用作家中养殖观赏鱼之用。 所采用的外挂式净水器 基本上是跟图 34的实施例一样。 水槽内有一间隔， 把水槽分成两部份， 即 图中所示的水产养殖槽 W1及藻类养殖槽 W2。 水产养殖槽 W1及藻类养殖 槽 W2最好都设置简单的生化净化系统把氨及亚硝酸盐等毒性较强的污染 物转变成硝酸盐。 此外， 在藻类养殖槽 W2 内的生化净化系统也可同时增 加槽内二氧化碳的含量。 如有需要进一步增加藻类养殖的速度， 可额把二 氧化碳注入藻类养殖槽 W2或加电灯增加藻类养殖槽 W2的光照度。

水产养殖槽 W1是用来养殖观赏鱼或一些目标水产的。藻类养殖槽 W2 主要是是用来养殖藻类（当然， 是可以同时养殖一些细小或不太需要活动空 间的水中生物)。 所以， 藻类养殖槽 W2应置在靠近窗并经常得到阳光 SS 照射的地方。 在起初养殖观赏鱼的时候， 该外挂式净化器可以不用开动。 过了数天或等到藻类开始在左面或右面的容器内滋生时， 便间歇都开动一 下外挂式净化器以使藻类养殖槽 W2内的水能与水产养殖槽 W1 内的水交 换。 （每天交换的水量是总水量的 5-10%便足够了） 这样， 更多的硝酸盐、 亚硝酸盐、 氨及其他藻类繁殖所需的养份便可以从水产养殖槽 W1 进入藻 类养殖槽 W2以帮助藻类繁殖。到最后，藻类养殖槽 W2内的藻类会迅速增 长， 这时便可以进入可持续的自动净化操作模式。

可持续的自动净化操作模式的概念是利用额外的感光示件探测进入外 挂式净水器的水 (例如，可探测固定输入管 T内的水)或是直接探测藻类养殖 槽 W2 内的水的透光度以决定是否开动外挂式净水器。 如透光度低于某水 平， 便开动所述外挂式净水器。 此外， 理论上是可以利用计时的方式来测 定藻类养殖槽 W2 内的水的藻类生长的情况； 方法是开动外挂式净水器并 量度重杂质集结在旋转容器的速度。 如少于某时间便能注满杂质储存空间， 代表应该继续开动净化器。（当然是要先把旋转容器内的重杂质排出 )若在某 时间内还不能注满杂质储存空间， 便应暂停操作， 等待一两天后藻类的密 度足够再作测试。 这个计时方法的好处是不用额外的感光元件。 当然， 为 了更清楚地表达这个自动净化养殖系统的操作原理， 图中的外挂式净水器 是设置在水槽 (鱼缸)的正面。 较好的安排应该是设置在水槽的侧面， 间隔板 的附近以尽量减小固定输入管 T横向部份的长度。 在这个实施例中， 间隔 板的高度是略低于水槽的高度。 这样便可以在间隔板上方形成一水回流通 道。如果水产养殖槽 W1及藻类养殖槽 W2是分别由两个高度差不多的独立 水槽构成， 可以利用一条注满水的倒转 U形管作虹吸式的水回流通道。

如采用管状的水回流通道， 并使该管在水产养殖槽 W1 那边的端口置 在近水产养殖槽 W1的底部，便可以使水产养殖槽 W1底的污物吸到藻类养 殖槽 W2, 增加被藻类吸收的机会。 如藻类养殖槽 W2是置在比水产养殖槽 W1较高的位置，则需要用电水泵把水产养殖槽 W1内的水抽回藻类养殖槽 W2, 以维持水产养殖槽内的水在一定高度， 不会满溢。 当然， 一个能感知 水位的装置如水深探头或简单的设定一个水位触发开关是必要的。 另外， 用微控制单元 (MCU)板来实施这个自动净化养殖系统的操作是一个十分合 适的选择。

净化器例三： 上架式净水器

图 36展示了一个上架式净水器的实施例。（虽然外挂了一个重杂质收集 容器 D, 但旋转容器 4是在水槽 W之上的。 ）其结构基本上是与图 32的实 施例的差不多。 特点是采用了同步离心泵 27从水槽 W输入水。 其自动化 排污出并收集重杂质的方法与图 34的实施例差不多。

净化器例四： 汽车废气净化器

除了上述液体净化的应本外， 发明还可以应用在气体上。 例如是清除 汽车廈气中的悬浮粒子。 方法是把汽车的廈气管作固定输入管 T之用。 如 该汽车的廈气管足够稳固， 便可以把两个轴承套在其上再把旋转容器 4套 上去。 而其他配件， 如电机等也一并挂在该廈气管上。 如不够稳固， 就必 须利用支撑架把净化器固定在汽车底盘。 动力方面， 可用电机或该汽车的 内燃机的动力推动。

净化器例五： 逆滲透过滤系统

图 37展示了本发明的一个重要实施例。 当中所包含的旋转容器与前述 的图 12 的实施例很相似。 其原理是把逆渗透薄膜 （reverse osmosis membrane)作为滤材。 在图 37的实施例当中， 图 37下方的切面图展示了 上方的原理图中的滤芯 F2的构造。 在输入腔 29及输出腔 30都适当地设置 有搅拌片 5。 这个发明的一个重要应用是海水淡化。 因此， 本文件会以海水 淡化系统来阐述其操作原理。 滤芯 F2是利用逆渗透薄膜 RO夹在硬质及能 透水的底物 SU(substrate)之中而造成的。 这底物 SU还能提供一定的物理 过滤及生物过滤 (培养细菌的基质)能力。 在该实施例当中， 逆渗透薄膜 RO 是采用了波浪形的设计以提供较大的表面表积。 纯水 PW通过逆渗透薄膜 RO所需的水压是靠旋转容器旋转时所产生的离心力而获得的。 所以， 要获 得较大水压， 除了加快转速外， 也可以在设计时加大输出口的最大轴距跟 输入口的最大轴距之差距。 另外， 要排走旋转容器进外缘的盐水及杂质， 可用较高的转速或前述的以滤材堵塞的方法使输入腔的水位移向转轴而增 加弹性活门 V中的排污孔的水压。 弹性活门 V的设计可参考图 27-图 29的 设计。在这实施例中的弹性活门 V是设置在圆柱状旋转容器的外缘曲面上。 在图 37中， 海水 SW被输入到旋转容器， 经滤芯 F2过滤后得到纯水 PW。 盐水及含重杂质的污水 DW经弹性活门 V排出。 排污程序可以是连续的也 可以是间歇的。 间歇排污可以是利用光感元件来探测重杂质的集结情况及 输入腔的水位位置来决定。 当然， 如输入腔快注满， 即输入的海水差不多 会从输入管放置口溢出， 便应启动排污程序。 连续排污也是应该对输入腔 的水位位置进行监察并以提高转速的方法来确保输入的海水不会从输入管 放置口溢出到输出口 7。

与一般采用高压水泵的逆渗透系统相比，本发明有节能、较大的效能 (在 同一水压下， 有较多纯水能通过)、 及自动清洗的好处。

净化效杲的影响因素

转速： 一般是越快越好。 但因旋转容器 4及相关之机械零件如轴承 18 等都有速度上限。 要达到高速旋转的代价便是成本的上涨。 所以在设计时 主要是针对实际应用上需要的离心加速率而定出转速。 当然， 在同一离心 加速率的要求下， 大直径的旋转客器所需转速是小于小直径的旋转容器。 例如， 在一般淡水或海水的应用上， 转速在 500 rpm至 30000 rpm是比较 普遍。

液体 1输入速度： 一般是越慢越好。但液体 1输入速度是等于液体被处 理净化的速度。 所以在实际应用上， 应先定出可接受的净化效果， 然后才 由小至大地慢慢增加输入速度以找出最适当的数值。 除了连续均速的输入 液体方法。 也可以是不连续某种波形的输入。 例如方波形的输入方法一般 是可以得到比均速输入更佳的净化效果。 不同波形的输入是现存的技术 (例 如在液体应用中， 利用电磁水阀开关而得到所需效果)。在这里就不再详谈。

旋转容器 4的有效容量：在实际操作时， 能储存的水量就是旋转容器 4 的有效容量。 一般是越大越好。 但过大的体积会增加制造、 操作 (如电费) 及维修成本。

旋转驱动器 19可以是电动马达、 气动马达、 内燃机等现存的技术。 可 以直接连结旋转容器或是利用齿轮、 同步带、 驱动皮带等作动力传递。 基 本上， 现存的技术已能达到很好的效果。

液体 1输入方法可以是水泵 20、 自来水本身的水压、 虹吸管等利用地 心吸力由高位引流到低位的方法。 另外， 如用水泵 20输入的话， 水泵 20 的动力及旋转容器 4的动力是可以从同一个上述的旋转驱动器 19提供。 除 了前述的同步离心泵的例子外， 另一普遍适用的方法是利用直接 (如转轴是 对齐)或前述的齿轮、 同步带、 驱动皮带等非直接连接方式使动力从旋转驱 动器 19同时传递到水泵 20及旋转容器 4上。 这样的安排可以有效降低制 造及维修成本。

已经描述了本发明的各种示例。 这些示例不限制本发明的保护范围。

Claims

权利要求书

1、 一种旋转容器， 其特征在于， 包括

外壳， 所述外壳具有输入管放置口和输出口， 所述输入管放置口和所 述输出口位于所述外壳的相同端或相对端， 所述输出口与所述外壳的外围 边缘有一段距离， 以使所述旋转容器在转动时能储水， 所述输出口的最大 轴距比所述输入管放置口的最大轴距大；

外壳内置有搅拌片或滤芯， 所述搅拌片或滤芯与所述外壳绕所述转轴 同步旋转。

2、 根据权利要求 1所述的一种旋转容器， 其特征在于， 所述输入管放 置口与所述输出口位于所述外壳的同一端， 所述输出口与所述输入管放置 口合并成一个合并开口， 并从所述合并开口靠近外围边缘输出流体。

3、 根据权利要求 1-2所述的一种旋转容器， 其特征在于， 所述外壳的 外壁具有沿所述转轴成圆形对称的外形。

4、 根据权利要求 1-3所述的一种旋转容器， 其特征在于， 所述输出口 或所述合并开口被所述旋转容器的所述外壳延伸出来的输出口套管包围。

5、 根据权利要求 1-4所述的一种旋转容器， 其特征在于， 所述搅拌片 为片状； 或者所述搅拌片是弧形的。

6、 根据权利要求 1-4所述的一种旋转容器， 其特征在于， 所述搅拌片 为螺旋状的。

7、 根据权利要求 1-6所述的一种旋转容器， 其特征在于， 所述旋转容 器内还有回路隔板把所述旋转容器内的腔体分成输入腔和输出腔，

所述回路隔板上有回路口或构成有回路口， 并在接近所述转轴位置构 成一个中心开口， 所述中心开口的最大轴距少于所述输出口最大轴距以使在操作时流体 不会从所述输入腔经所述中心开口流到所述输出腔。

8、 根据权利要求 1-6所述的一种旋转容器， 其特征在于， 所述旋转容 器内置有输出导管或输出通道结构， 所述输出导管或输出通道结构的一端 开口是在所述旋转容器内， 近外围的位置； 而另一端则接上所述输出口。

9、 根据权利要求 7所述的一种旋转容器， 其特征在于， 所述输入腔被 输入导管或输入通道结构替代， 以使流体从所述输入管放置口经所述输入 导管或所述输入通道结构流到所述旋转容器内， 近外围的地方。

10、 根据权利要求 7所述的一种旋转容器， 其特征在于， 所述输出腔 被导管或所述通道结构替代， 以使流体从所述旋转容器内、 近外围的地方 经所述导管或所述通道结构流到所述输出口。

11、根据权利要求 1-6所述的一种旋转容器， 其特征在于， 所述内部结 构等同于权利要求 8-10所述的内部腔体结构的其中一种或多种叠加起来而 形成的多腔式结构， 其中多腔式结构的所述内部腔体结构为串联或并联使 用； 在并联的情况下， 所述输出腔或所述输出导管或所述输出通道结构都 会被导通起来， 并引流到所述输出口或所述合并开口的靠近边缘位置， 所 述输入腔或所述输入导管或所述输入通道结构都会被固定输入管或同步输 入管分流注入流体； 在串联的情况下， 除了最接近所述输出口的所述输出 腔或所述输出导管或所述输出通道结构是会直接经所述输出口排出流体 外， 其他的所述输出腔或所述输出导管或所述输出通道结构会被引流到邻 近一层的所述输入腔或所述输入导管或所述输入通道结构中。

12、 根据权利要求 1-11所述的一种旋转容器， 其特征在于， 所述旋转 容器内部的一端， 围绕转轴的位置设有小型搅拌片， 并且与位于所述转轴 的固定输入管形成离心泵的结构，

其中所述小型搅拌片是独立设置； 或是由所述搅拌片伸延出来。

13、 根据权利要求 1-12所述的一种旋转容器， 其特征在于， 在所述旋 转容器内置有挡片， 所述挡片上至少有一个杂质排出通道， 所述外壳与所 述挡片之间构成了杂质储存空间。

14、 根据权利要求 13所述的一种旋转容器， 其特征在于， 在所述搅拌 片是弧形或是螺旋形的情况下， 所述搅拌片在远离所述转轴的末端位置设 有杂质排出通道， 以使沉淀在所述搅拌片上的杂质能排到所述杂质储存空 间内。

15、根据权利要求 13-14所述的一种旋转容器， 其特征在于， 在所述杂 质储存空间内有加固结构， 把所述外壳及所述挡片或所述搅拌片的近外围 末端连结起来， 以增加所述旋转容器的结构强度。

16、根据权利要求 13-15所述的一种旋转容器， 其特征在于， 所述杂质 排出通道的近所述转轴的开口是大于近杂质储存空间的开口。

17、 根据权利要求 1-16所述的一种旋转容器， 其特征在于， 如所述回 路隔板连结所述外壳， 近外围边缘上置有重杂质导通孔， 以优化所述输入 腔及输出腔内的重杂质分布。

18、 根据权利要求 1-17所述的一种旋转容器， 其特征在于， 所述搅拌 片连结所述外壳， 近外围边缘上置有重杂质导通孔。

19、 根据权利要求 1-18所述的一种旋转容器， 其特征在于， 所述加固 物料把所述杂质储存空间的一部份隔离于其余部份， 则包围所述被隔离部 份的加固物料贴近外壳的边缘上置有重杂质导通孔。

20、 根据权利要求 1-19所述的一种旋转容器， 其特征在于， 所述旋转 容器的外壳近外围具有可开关的排污孔。

21、 根据权利要求 1-19所述的一种旋转容器， 其特征在于， 所述旋转 容器内， 近外围有一导管把近外围的重杂质引流到较接近所述转轴的排污 孔排出。

22、根据权利要求 20-21所述的一种旋转容器， 其特征在于， 所述排污 孔的开关是手动的， 或是装有弹性活门， 所述弹性活门是利用所述旋转容 器的转速、 电磁力及所述旋转容器的输入腔内的水位位置来控制活门的开 关。

23、 根据权利要求 22所述的一种旋转容器， 其特征在于， 所述弹性活 门是杠杆式的， 又或是活塞式的构造而成。

24、 根据权利要求 1-23所述的一种旋转容器， 其特征在于， 在其所述 转轴位置有一同步输入管， 其结构是带孔的管， 以使流体透过不同的孔分 流注入不同的位置或优化流体注入不同腔体的量， 所述同步输入管是与所 述旋转容器同步转动。

25、 一种同步离心泵结构， 其特征在于， 其结构是圆形对称管内装有 搅拌片， 所述圆形对称管的一端有一圆形覆盖， 所述圆形覆盖中央有一孔 以作输入流体之用， 所述圆形对称管、 所述圆形覆盖及所述内里的搅拌片 是同步转动的。

26、 一种流体过滤装置， 其特征在于， 包括如权利要求 1-24中任何一 项所述的旋转容器， 还包括

固定所述旋转容器的外壳或支撑结构；

固定在所述外壳或支撑结构的固定输入管；

驱动所述旋转容器转动的旋转驱动器。

27、 一种流体过滤装置， 其特征在于， 包括如权利要求 1-24中任何一 项所述的旋转容器， 还包括

固定所述旋转容器的外壳或支撑结构；

根据权利要求 25建构而成的所述同步离心泵， 以作流体输入用途； 驱动所述旋转容器转动的旋转驱动器。

28、根据权利要求 26-27所述的一种流体过滤装置， 其特征在于， 所述 旋转容器带有所述弹性活门， 所述流体过滤装置还包括重杂质容器， 以盛 载从所述旋转容器排出的重杂质。

29、根据权利要求 26-28所述的一种流体过滤装置， 其特征在于， 还包 括盛载液态轻杂质的容器， 以盛载从所述旋转容器的所述输出口或所述合 并开口排出的液态轻杂质， 所述液态轻杂质比净化后流体轻。

30、根据权利要求 26-29所述的一种流体过滤装置， 其特征在于， 所述 旋转容器的一端是透明物料所造的， 并在该透明的一端装有光感元件或带 光源的反射式光感元件以探测所述重杂质集结的情况而作出排出重杂质的 决定。

31、根据权利要求 26-29所述的一种流体过滤装置， 其特征在于， 所述 旋转容器的两端是透明物料所造的， 并在该透明的两端分别装上光感元件 及光源， 以探测所述重杂质集结的情况而作出排出重杂质的决定。

32、一种自动净化养殖系统，其特征在于，包括至少一个权利要求 30-31 所述的过滤装置， 并与至少一个藻类养殖槽及至少一个水产养殖槽一起操 作， 所述过滤装置从所述藻类养殖槽输入并输出到所述水产养殖槽， 所述 藻类养殖槽与水产养殖槽之间有水回流通道以使水产养殖槽的水能回流到 藻类养殖槽。

33、 根据权利要求 32所述的自动净化养殖系统， 其特征在于， 所述藻 类养殖槽附近有电灯增加所述藻类养殖槽的光照度。

34、根据权利要求 32-33所述的自动净化养殖系统， 其特征在于， 所述 藻类养殖槽内设置二氧化碳增加装置。

35、根据权利要求 32-34所述的自动净化养殖系统， 其特征在于， 所述 水产养殖槽是设置在较所述藻类养殖槽低的位置， 并以电水泵把所述水产 养殖槽内的水， 经所述水回流通道抽回藻类养殖槽， 以维持所述水产养殖 槽内的水不会满溢。

36、根据权利要求 32-35所述的自动净化养殖系统， 其特征在于， 设置 有光感元件， 用于测量进入所述过滤装置的水或直接测量所述藻类养殖槽 内的水的透光度。

37、根据权利要求 32-36所述的自动净化养殖系统， 其特征在于， 所述 水产养殖槽或所述藻类养殖槽设置有生物净化器， 以调整所述自动净化养 殖系统内的氨及亚硝酸盐的水平。

38、 一种逆渗透过滤系统， 其特征在于， 包括如权利要求 1-24中任何 一项带有所述滤芯的旋转容器， 所述滤芯包含逆渗透薄膜。

39、 一种用于开关离心式分离器排污孔的弹性活门装置， 其特征在于， 有一个能提供压力的机制， 使所述活门的开关可以因所述分离器的转速改 变或排污孔附近的流体压力改变而得到实现。

40、 根据权利要求 39所述的弹性活门装置， 其特征在于， 所述弹性活 门装置是杠杆式的， 又或是活塞式的构造而成。