CN1149123C - 多级水过滤系统 - Google Patents

Abstract

水过滤系统具有一个壳体供多个连贯流动通过而连接的滤筒使用，这些滤筒具有与被过滤水的流动方向有关的截然不同的过滤特性。每一滤筒有一薄膜包覆的活性炭过滤体。过滤体中的一个包括有一种重金属的抑菌剂。每一个滤筒都分别用包括可转锁定环在内的键入连接器可松开地保持在总管内。过滤特性截然不同的各个滤筒都各包括一个键结构以资确保各该滤筒都只能被连接在各自的总管上，从而按适当的连贯流动的关系被设置在系统内。过滤系统包括一个过滤器耗用指示器。

Description

多级水过滤系统

由于来自公用水系统特别是小的公用水系统和来自私井的水受到污染，供应给众多人的自来水的可接受性已成为问题。另外，即使水源可以来自由含水地层供水的井而不是来自河流或蓄水池，自来水的特征是会发生浸出物的问题，如从管道中浸出铅，从工业或农业流出物中浸出有机化学物，甚至浸出某些有机污染剂，这些污染剂令人啼笑皆非的竟是水的氯化消毒系统的副产物。

而且，虽然公用水系统在处理厂进行分解，但微生物特别是病原体仍可生存在自来水中，特别是当水源为曾受寄生菌如潜伏的子囊孢子污染的地表水时。消除这种寄生菌需要经过昂贵的过滤程序，人们一般认为没有几个系统，不管是公家的或是私人的，会这样做。对于不安全的微生物含量，常见的做法是执行“煮沸命令”借以确保水的可以饮用，特别是对于那些免疫力受到损害的人们。

本发明一般地涉及水过滤系统，更具体点说针对一种水过滤系统，该系统具有多个串联及/或平行的滤筒，每一滤筒最好具有不同的过滤特性并用简单而可防错的连接装置按预定的流动关系连接到总管上。该系统最好设有过滤器耗用的指示装置。

因此本发明主要目的是要提供一种水过滤系统，该系统具有多个过滤器，这些过滤器最好各具不同的过滤特性，它们按特定的流动关系被串联及/或平行设置，借以减少及/或消除金属污染物，硝酸根和亚硝酸根离子，通常被称为挥发性有机化合物(VOC)的放射性微量有机化学品，不良的气味、味道和颜色，以及细菌如E大肠杆菌和囊休眠孢子如贾第鞭毛虫。

本发明的另一目的是要提供一种水过滤系统，该系统特别适用于对质量不够完全令人满意的“自来”水进行最终过滤。

本发明的又一目的是要提供一种水过滤系统，该系统特别适用于放置在厨房的工作台面上并连结到水龙头的出口上，其中定期更换滤筒的步骤已被筒化，而且在多级水过滤系统中能够确保滤筒只能以适当的串联流动及/或平行流动的关系被放置。

本发明还有一个目的是要提供多个过滤特性不同的滤筒，从而当按串联流动关系使用时可进行水的多级过滤，这些滤筒包括微孔的碳素的或陶瓷的本体，外面包有至少一层薄膜以便用来捕获小到约为0.4μm的微粒及/或微生物。

一般地说，本发明所设计的水过滤系统具有一个底座，其上设有一根总管，用来以适当的串联流动关系无误地简易地及防错地安装和更换一组具有不同性质的滤筒。

滤筒的固定由一个键连接装置来完成，该装置的设计只允许给定的滤筒以适当的流动位置连接在相关的流动总管内。

水过滤系统包括一个用于这些滤筒的装饰性壳体并且在另一个实施例中这种壳体设有一个用柔性可延伸的管连接到系统的过滤水出口处的手握喷头。

过滤水系统最好设有一种装置，用来指示何时滤筒需要更换以便确保达到美国国家卫生基金会(NSF)性能标准规定的最大过滤效率。

图1为按照本发明的水过滤系统的前透视图，其中示出用转向阀连接到自来水龙头出口处的一根较优的双流道柔性进、出口管道；

图2为本发明的水过滤系统的后透视图，其中双流道柔性管道只示出一部分，并用虚线示出该管道相对于过滤系统壳体的可替代的定位；

图3为水过滤系统的缩小的前透视图，图1和2中的壳体已被拿掉并示出键连接装置的元件的初始位置；

图3a为一与图3类似的透视图，其中示出键连接装置的元件的另一个位置；

图4为图3中过滤器的分解透视图，其中部分滤筒已被断开以便示出连贯流动总管装置的几个构件、一个过滤器用键固定的连接装置和一个过滤器耗用的指示器。

图5为一放大的顶视平面图，其中一部分已被部分断开，示出一部分链连接装置，该装置可确保滤筒只能按对连贯流动总管装置的特定流动关系进行更换；

图6为图5中沿6-6线切开的垂直剖视图；

图7为与图6类似的垂直剖视图，其中滤筒被部分断开，示出该滤筒按照与其相关总管的液体流动关系可操作地定位的情况，另外还示出与该滤筒的水的进、出口连接的单向阀的操作情况。

图8a和8b为本发明的第一和第二级滤筒部分被断开的放大的前立视图，以便示出较优的第一和第二级过滤器体的构造；

图9为在图4和5中都可见到的过滤器耗用指示器的一部分的放大的概略说明图；

图10和11为本发明的水过滤系统的设有手持喷头的另一实施例的放大的局部透视图，嵌装的情况在图10中示出，正常使用时伸出的情况在图11中示出。

图12为与图5中一部分类似的局部视图，其中示出一个阀门装置用来将过滤水转向到图10和11所示的喷头。

参阅附图，图1和2示出应用本发明的多级水过滤系统，一般地用标号10表示，该系统包括装饰性的壳体部12和底座14。从图1中可看出水过滤系统10包括一根具有双流道构造的软管16，其中进口管18用来供应要被过滤的水，出口管20用来排放过滤后的水。双流道管16可操作地被连接到一个固定在自来水龙头24上的转向阀22上。转向阀本身具有传统的构造，当阀门驱动柄26定位在图示的实线位置时，未被处理的自来水从龙头24到出口28排出，而当阀门驱动柄26转到虚线位置26a时便将自来水从龙头24转到进口管18以便进行过滤。按照以后将具体说明的一种方式，过滤后的水可被引导通过双流道软管16中的出口管20以便从转向阀装置22通过过滤水出口30被排出。

从图2可看到，装饰性壳体部12被一锁闩装置32可松开地固定在底座14上，该锁闩装置包括一个锁舌或锁钩34，该锁钩可有选择地通过有限的转动，与设在底座14上的锁槽36啮合。应该知道，在装饰性壳体部12的下部前面的内开关部分上设有一个或多个在内部伸出的舌片，这些舌片适宜被接纳在设在底座14上的互补槽或孔37内，这从图3可最好地看到。

从图2还可看到，双流道的软管16可有选择地和可替代地设置在虚线16a和16b所示位置，以便延伸到底座部14的任一侧，这样水过滤系统10便能按实际需要被放置在墙壁或防溅挡板的对面。

现在参阅图3，可以看到装饰性壳体部12已被解除锁闩并从底座部14上分开，这样便将多个滤筒暴露出来，如图中以38和40所表示的。随着描述的继续可明显看出，滤筒38通过进口管18接受要被过滤的水并提供第一级的过滤，这个第一级通过后面将要说明的总管装置与第二级过滤器40连贯流动地连通。在经过第二级过滤后，过滤的水通过出口管20被排出。

底座14包括一个下底座部42和一个上底座部或总管的底座44。通过将在后面较详细地说明结构，滤筒38和40相互之间以及与进口管18和出口管20可操作地被保持在连贯的流体流通状态。滤筒38和40被它们各自的锁定环39和41可松开地保持着。锁定环39和41被支承在轴颈上以便绕一条垂直的轴线相对于与总管底座44上表面平行的平面作有限的摆动。锁定环可有选择地被构造成可顺时针向或反时针向转动来将滤可松开地保持着。

本发明的一个重要方面在于一个用键固定的连接器装置，它被用来可操作地使滤筒38和40按适当的连贯流动关系定位，如图3所示。如从图3可以看到，滤筒38和40最好设有标记，例如一般分别用38a和40a所表示的“开始”和“锁定”以及符号“○”和“△”，使当需要更换时，使用者能直观地确定所给的滤筒是否已被适当地放置。

另外，从图3和3a中环39和41的位置的比较可以知道，图3中的环39和41是在“开始”位置，而图3a中通过有限的顺时针向转动是处在锁定位置。

就这后一方面而言，参阅图4还可看到，在所示多级水过滤系统的较优实施例中，第一级滤筒38和第二级滤筒40分别被接纳在第一过滤级和第二过滤级的总管46和48中。

这时参阅图8可以看到，不管是滤筒38还是40，都设有较短的进口管和出口管，或粗短管50，其上设有环状凹槽51，槽内设有由合成橡胶如丁钠橡胶制成的0形密封环51。

本发明的一个重要方面在于用键固定的连接器装置，例如卡口式连接器，用来将被赋予较优的不同过滤特性的滤筒38和40按适当的连贯流动的关系固定。为了详细说明用键固定的连接器装置，应该知道图8a的滤筒为第一过滤级滤筒而图8b的滤筒为第二过滤级滤筒。同时考察图5、6、7和8应该知道粗短管50a为水的进口粗短管而粗短管50b为水的出口粗短管。第一和第二级滤筒的较优结构的较详细的说明将在后面给出。

现在转到本发明的多级水过滤系统的示范构件的具体细节，如图4和5所示，第一和第二过滤级总管46和48分别接纳锁定环39和41上各自的环状突缘52和54，这些突缘可旋转地分别被接纳在设在总管46和48的上表面上的互补的环状凹槽56和58内。如从图4可最好地看到，锁定环39和41各设有一个整体的向下突出的销钉60或62，该销钉按环39和41对各自的总管46和48的装配关系向下突出到设在环状凹槽56和58的上表面上的弧形凹槽64和66内。因此可以知道，环39和41的摆动旋转是受到销钉60或62限制的，因为销钉60或62被接纳在相应的弧形凹槽64和66内。总管46和48与可操作地设在其上的相应锁定环39和41用适当的装置固定到总管底座44的下侧，所述装置可以是如向上突起通过与总管46和48的本体成一体的带孔的凸耳68的紧固件，从而不仅可将总管固定到总管底座上，而且也可旋转地将锁定环39和41保持在总管和总管底座44的下侧之间而锁定环可通过适当大小的孔70向上突起。

总管46和48接纳相应的进口和出口粗短管50a和50b，这些粗短管借助于O形密封环51密封地分别坐落在进口井和出口井72和74内。在滤筒38和40的用键固定的连接装置上设有下端帽76和78，每一下端帽设有一个或多个沿径向突出的凸耳80，其在圆周上的位置和大小使它可伸缩地被接纳在垂直延伸的凹槽82内，这些凹槽沿圆周被布置在锁定环39和41的壁的内表面上。凸耳80和凹槽82在圆周上的布置对第一和第二级过滤器而言是不同的，因此使滤筒只能坐落相应的第一或第二级总管上。

在这方面，考察图6和7可以看到，在图6中第二级滤筒40是处在这种固定之前的位置上，而在图7中是处在这种固定之后的位置上。以前提到过用键固定的连接器装置的目的是只允许各滤筒根据其不同的过滤特性按照适当的连贯流动的关系来固定，因此滤筒38和40的相应端帽76和78上设有互补的元件，这些互补元件使滤筒只能按可操作的关系锁定地与它们相应的总管46和48啮合。在优选实施例中，除了上面所说的沿径向突出的凸耳在它们相应的锁定环76和78上不同地周向定位外，锁定装置还包括在第一和第二级总管的上表面上分别设置凹槽83和84的措施，如图5所示。从图5所示出的本发明的示范实施例中可以看到凹槽83的横截面为三角形而凹槽84的横截面为圆形。参阅“接续的”图6和7可以看到，第二级滤筒40设有一个整体的向下突出的键或“栓”86，该栓的大小和横截面正好与凹槽84互补，这样“圆栓”86便能被接纳在圆孔84内，显然不可能使第二级过滤器40坐落在第一级总管内，因为圆形横截面的键或栓86不能被接纳在三角形的凹槽或孔82内。

如从图4可最好地看到，本发明的滤筒的上述用键固定的连接器装置的元件还包括由凹槽82沿圆周延伸的延伸部在相应锁定环39和41的内部垂直壁上设置的凸轮随动件表面88。再一次参阅沿径向突出的凸耳80在圆周上的布置应该知道，由于锁定环39和41如前所述被支承在轴颈上以便进行有限的转动，凸耳80在相应锁定环76和78上的不同的定位之间还存在着“键固定”的关系，这个关系支配着并相应于在相应锁定环内凹槽82在圆周上的布置。这些另行增加的键固定特性当然应与前述的键固定装置的栓在孔内的元件合作。另外，从图6可最好地看到，锁定环41的顺时针向旋转会使向下倾斜的凸轮表面88作用在其附近的沿径向突出的凸耳80上，这样来将各该滤筒按照系统内确当的连贯流动关系密封地夹紧到各自的第一或第二级总管上，这种关系将就滤筒38和40的较优实施例的结构进一步予以说明。

滤筒以这种方式夹紧可使滤筒相对于总管被保持在“压缩”状态，同时允许在相应井72和74内粗短管50a和50b作有限的密封啮合运动。这样便可使构件能够膨胀收缩，同时不损害滤筒与总管的连接。压缩连接允许在滤筒已被可操作地定位的情况下装运过滤系统。

此外，滤筒38和40及其相应的锁定环39和41可任选地用颜色作标记或用不同的链连接以便帮助使用者将相应滤筒装在相应的总管上。

从图4和5可看到，第一过滤级总管46的出口井74设有一根出口管75a，该管通过适当的传统配件或管道可连接到一根进口管上，该进口管与第二级总管48的进口井72连通，这样来将过滤器按连贯流动的关系设置。在从总管46导往总管48的管道中可插置一个由滤筒耗用指示器构成的装置300。

现在转到图8a可以看到，第一级滤筒38包括一个设有上端帽92和下端帽76的圆筒形过滤器体90。在所示第一级滤筒38的示范实施例中可看到由本体90及上、下端帽92和78构成的组合件给过滤介质94提供了一个壳体。从下面的说明将可知道被过滤的水的流动由箭头示意性地表示，箭头显示正被过滤的水通过粗短管50a流入，粗短管与本体90内壁和过滤介质94之间存在的环形空间流体连通。正被过滤的水然后向心地通过一个薄膜包98，该薄膜98包覆在微孔的活性碳素体100的周围。微孔碳素体100最好由树脂粘结的活性碳颗粒制成。这个第一级滤筒的作用是去除沉淀物、重金属如铅、硝酸和亚硝酸根离子、放射性物质、某些挥发性有机化合物(VOC)并减少氯以及改善气味、味道和颜色，即改善混浊度。

转到图8b可以看到，第二级滤筒40包括一个设有上端帽192和下端帽178的圆筒形过滤器体190。在所示第二级滤筒40的实施例可以看到，由本体190及上、下端帽192和178构成的组合件给过滤介质194提供了一个壳体。从下面的描述中可理解，要被过滤的水大致按箭头所示方向流动，经过第一过滤级38过滤的水通过粗短管50a流入第二滤筒40，该短粗管与本体190的内壁和过滤介质194之间形成的环形空间196内流体连通。正被过滤的水然后向心地连续地通过一个不过滤的粗网格198，该网格的设置是为了确保在底下的过滤层的完整性。然后水向内通过一个在外面的预过滤层104，然后通过固定在一个多孔碳素体200周围作为包覆层的至少一层、最好为两层的薄膜102。在这较优实施例中，第二级过滤器40的薄膜102的孔眼大小最好约为0.4μm。在该较优的实施例中，挤压出的微孔碳素体200最好由活性碳颗粒制成并用抑菌剂如银盐浸透，银盐的氧化物能给第二级滤筒40提供抑菌性能。

应该知道第二级过滤器40提供了一个“精加工”过滤器，它能使本发明的多级水过滤系统进一步减少VOC，消除微生物如囊休眠孢子、E大肠杆菌，消除氯并进一步减少味道和气味，使通过管道20从过滤系统第二过滤级排出的水就铅、硝酸和亚硝酸根离子、放射性物质、VOC和微生物的除去而言，都可符合美国卫生基金会(NSF)的标准。

从图6和7可以看到，在第二过滤级滤筒40的粗短管50a和50b上设有球形单向阀53，当充满水而耗用完的滤筒从其总管上脱开时，由于球形单向阀坐落在位如同图6所示，便可防止任何小量的水滴落出来。在使用时坐落在进口管50b上的球形单向阀由于水流的冲击不会就位，而在出口管50a上的环形单向阀53总是会抵压在出口管50a上。因此总管46和48的各出口井74都设有一个向上突起的销钉75以便当滤筒坐落在其总管46和48上时使球形单向阀53维持在不坐落在出口管50a上的位置上。

现在转到图10、11和12的另一个实施例上，从图中可以看到，装饰性壳体112已被修改，以便接纳一个手持的喷头202，该喷头如图所示被接纳在顶壳体112上的一个互补的凹槽204内。另外从图11可见，喷头202用软管206连接以便接受从第二级过滤器40排放出来的过滤的水。虽然没有示出，但从图12可知，软管206通过一个“滑”阀208被连接到出口管20上。滑阀具有传统的构造，例如通常可用于设在厨房水龙头上的手持喷洒组合件，该滑阀可响应一个压力差而将水从厨房水龙头分流到相联的喷头上。按照类似的方式，一个在正常时关闭而可用大拇指操作的阀210当被按下时可将一没有示出的转向阀打开，这样来在管道206内造成一个压力降，从而使滑阀208将过滤的水从通向转向阀22的管道20转到喷头202的管道206内，从而只要阀门210被按下，便可使过滤的水从喷头202喷出210a。

在图4和5中，过滤器耗用指示器300可操作地位于并插置在总管46的出口75和总管48的进口73之间的连通管道内。但应知道，它可以可操作地定位在任何位置，只要该位置为水过滤系统的全部水流所进入或输出。在放大而概略的图9中，过滤器耗用指示器300的一般构造被示出。可以看到指示器壳体301包括一个放大的孔302，其内容纳着一对磁铁303和304，它们被设置成使相同的极如图中所示的正极相互靠近。这样在没有水流通过时，两个相邻的相的同极互相排斥会使两个磁铁间隔开。但两个磁铁的大小和质量如此选择，即在图中箭头所示的方向上，一个极小定量的水流便能使磁铁304向磁铁303移动，尽管两个磁铁是同极。在孔302的外侧设有一个常开的簧片电开关309。按照传统的方式当磁铁304被水流推向相邻的磁铁303时，磁场效应便会增加，该增加足够使簧片开关309的导电的顺磁元件闭合，这样来完成一个电路。这样就提供了一电信号给印刷电路板308，而电池305将电力供给该板如图3所示。印刷电路板308主要具有一块传统的计算机芯片，它可有选择地被编程以便实现各种指示器功能。就本发明的目的而言，至少印刷电路板308的芯片要编程，这样只要水在过滤器内流动，发绿光的发光二极管(LED)便被通电。当滤筒38和40被装到相应的总管上时，新电池305也被装上，由于芯片在电路板304中的编程，新电池的安装可起动一个“日历”功能。在预先选定的时段结束时，即从日历功能起动后的四个月，LED306就被关掉了，而发红光的LED307被通电，这样就指出过滤器已被用掉，即需要更换，而该更换伴随着电池305的更换，电池的更换使所说日历功能又可重新开始。应该知道众多其他功能都可被编程到计算机芯片中而被LED指示出来。

应该知道，在不离开这里所说明并提出权利要求的本发明的情况下，本行业的行家是能对本发明作出不少改变的。

Claims (13)

1.一种多级水过滤系统具有：

至少一个第一级滤水筒和一个第二级滤水筒，各具有不同的过滤特性；

总管装置，用来连接所说至少第一和第二级滤水筒，以便使水在其内串联地流动通过；和

键连接装置，用来只在预先选定的位置将所说至少第一和第二级滤筒连接到所说总管装置上，以使水在其内串联地流动通过；

所说滤筒各包括长的过滤器壳体，具有封闭的上端和下端，其上带有纵向延伸的水的进口管和纵向延伸的水的出口管，所说纵向延伸的进口管和出口管可伸缩地接纳在所说总管装置上，用于水在其内串联地流动通过；

所说各过滤器壳体的下端带有至少一个沿径向突出的凸耳，所说第一和所说第二滤筒的至少一个凸耳相对于所说水的入口管和水的出口管在所说壳体上处于不同的圆周位置；

用于所说至少第一和第二级滤筒的所说键连接装置包括至少一对可转动地轴颈安装在所说总管装置上的锁定环，用于有限的转动摆动，所说锁定环各具有垂直壁，所说锁定环的垂直壁带有至少一个垂直延伸的凹槽，以接纳所说各滤筒的所说下端的所说至少一个凸耳，其中所说第一和第二级滤水筒只可被可操作地定位于所说预先选定的流动关系。

2.按照权利要求1的多级水过滤系统，其特征为，所说过滤特性不同的滤筒包括标记，用来帮助将所说滤筒按与所述总管装置的适当的关系连接到所说总管装置上。

3.按照权利要求1的多级水过滤系统，还包括用来至少指示水在其中流动的装置。

4.按照权利要求1的多级水过滤系统还包括滤筒耗用指示器装置。

5.按照权利要求1的多级水过滤系统，其特征为，所说第一级滤筒只能通过小于约1μm的微粒。

6.按照权利要求1的多级水过滤系统，其特征为，所说第二级滤筒只能通过小于约0.4μm的微粒。

7.按照权利要求1的多级水过滤系统，其特征为，所说第一和第二级滤筒中的至少一个包括过滤介质，所说过滤介质具有一个微孔活性碳素体，其上设有至少一个薄膜包覆层。

8.按照权利要求1的多级水过滤系统，其特征为，所说第二滤筒包括过滤介质，所说过滤介质包括一个抑菌剂。

9.按照权利要求1的多级水过滤系统，其特征为，各过滤器壳体的所说下端带有圆周方向隔开沿径向突出的凸耳，所说锁定环带有三个垂直延伸的凹槽用以接纳所说的三个凸耳。

10.按照权利要求1的多级水过滤系统，其特征为，所说至少一对锁定环各带有进行所说锁定环的有限的转动摆动的销钉。

11.按照权利要求1的多级水过滤系统，其特征为，所说纵向延伸的入口管和出口管带有O形密封环，密封地分别坐靠所说滤筒于所说总管装置上。

12.按照权利要求1的多级水过滤系统，其特征为，所说键连接装置还包括具有互补横截面的突出物和凹部，用于进一步帮助确保第一和第二级滤水筒只可被可操作地定位于所说预先选定的流动关系。

13.按照权利要求1的多级水过滤系统，其特征为，可转动地轴颈安装到所说总管装置上的所说至少一对锁定环包括使滤筒相对于所说总管装置被保持成压缩的装置，而使所说滤筒相对于所说总管装置膨胀-压缩而不损害所说入口管和所说出口管在所说总管装置的连接。

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