專利名稱：用于過濾系統的柱閥歧管互連構造的制作方法
用于過濾系統的柱闊歧管互連構造
相關申請
本申請是屬于Tubby的2005年5月16日提交的共同擁有的美 國臨時專利申請No. 60/6 81 ，649的部分繼續(xù)申請案，該美國臨時專利 申請的名稱為"SPOOL VALVE INTERCONNECT FOR A FILTER SYSTEM (用于過濾系統的柱閥互連構造)"，該美國臨時專利申請 的內容以引用的方式包含在本文中。
背景技術：
一般地說，本發(fā)明涉及操作性地位于流體供給系統中的系統， 該系統包括歧管組件和容納有過濾介質的可更換流體濾筒，歧管組件 具有方便取出第一可更換流體濾筒的能力，并因此具有方便在流體供 給系統中在歧管組件內部安裝另一可更換流體濾筒的能力，具體地 說，本發(fā)明涉及方便快速而容易地在歧管組件中取出和安裝可更換流 體濾筒的柱閥歧管組件。
在工業(yè)上，有這樣一種歧管組件廣為人知，其具有方便取出第 一流體濾筒的能力，并因此具有方便在用于工業(yè)、商業(yè)和消費使用的 流體供給系統中安裝另一可更換流體濾筒的能力。例如，提供飲用水 和制冰的多數現代冷凍機以及諸如咖啡機和蘇打水分配機等飲料分 配機使用內部流體過濾系統，該系統具有用于從諸如水等流體中過濾 某些污染物的可更換流體濾筒。
假設使用容納在緊湊的可更換流體濾筒中的相對較少量的過濾 介質，就需要經常更換流體過濾系統內的可更換流體濾筒。因此，這 些過濾系統通常配備有可以與過濾系統脫離并進行更換的可更換濾 筒。
遺憾的是，這種流體過濾系統并非總是放置在最容易接近的地 方，或者處于對使用者取出舊流體濾筒并安裝新流體濾筒來說的最合
適的方位。從流體過濾系統中取出舊流體濾筒所碰到的更復雜的問題 是，在取出可更換流體濾筒之前必須切斷來自系統的流體流動。
在授予Muzik等人的美國專利No.6,579，455中披露了用于更換 密封過濾器的現有技術的過濾器及閥裝置的例子。Muzik披露了一種 閘門式閥，其中，用于接納過濾器的座盤可旋轉地連接到具有流體供 給入口和出口的上板上。座盤包括接納過濾器的入口和出口的通道。 當沒有過濾器插入這些通道時，通道與上板的流體供給入口和出口不 對齊。在將過濾器插入座盤之后，過濾器和座盤可以圍繞過濾器的縱 軸線旋轉，以便于將過濾器的入口和出口與流體供給入口和出口對 齊。
授予Breda的美國專利No.4,979，530和授予Wichmann的美國專 利No.6，457,698披露了柱閥。
現有技術的一個缺陷是，由于密封O形圈隨時間而產生壓縮變 形，因此閥變得難以操作。因為該壓縮變形，初始移動閥需要高的斷 開力。
因此，需要可以快速而容易地更換流體過濾系統中的濾筒的成 本低并可靠的裝置。還需要可以將濾筒的更換與閥的開關相結合并且 可以以最小的力進行操作的裝置。

發(fā)明內容
本發(fā)明的一個代表性實施例包括與流體濾筒使用的柱閥歧管，
該流體濾筒具有包括濾筒入口和濾筒出口的流入/流出部分。柱閥歧 管包括具有閥殼入口和閥殼出口的閥殼以及位于閥殼內的閥體，該閥
體構造成圍繞第一軸線相對于閥殼旋轉。閥體構造成通過將流入/ 流出部分沿著與第一軸線垂直的方向插入閥體中而接納濾筒的流入/ 流出部分。當閥體相對于閥殼處于第一旋轉位置時，闊殼入口和濾筒 入口經由第一流體流動路徑流體連通，閥殼出口和濾筒出口經由第二 流體流動路徑流體連通。當閥體相對于閥殼處于第二旋轉位置時，閥 殼入口和濾筒入口不流體連通，閥殼出口和濾筒出口不流體連通。
本發(fā)明的另一個代表性實施例包括濾筒及柱閥歧管組件，該組件具有濾筒和柱閥歧管。該濾筒包括過濾元件和與過濾元件流體連通 的流入/流出部分。流入/流出部分具有濾筒入口和濾筒出口。柱閥歧 管包括殼體和本體。殼體具有適于與流體供給系統流體連通的殼體入 口和殼體出口。本體位于殼體內并構造成圍繞第一軸線相對于殼體旋 轉。通過將流入/流出部分沿著與第一軸線垂直的方向插入本體中， 濾筒的流入/流出部分與本體流體連接。
在本發(fā)明的一方面，當閥體相對于閥殼處于第二旋轉位置時， 閥殼入口和閥殼出口經由第三流體流動路徑流體連通。
在本發(fā)明的另一方面，當閥體相對于閥殼處于第二旋轉位置時， 閥殼入口和閥殼出口不流體連通。
在另一方面，閥殼還可以包括插入凸輪部件，其構造成與濾 筒上的互補性插入凸輪部件協作。
在另一方面，閥殼還可以包括推出凸輪部件，其構造成與濾 筒上的互補性推出凸輪部件協作。
在另一方面，柱閥歧管還可以包括第一密封件和第二密封件， 第一密封件位于閥體與閥殼之間并且構造成防止流體從第一流體流 動路徑泄漏，第二密封件位于閥體與閥殼之間并且構造成防止流體從 第二流體流動路徑泄漏。
在另一方面，柱閥歧管還可以包括第三密封件，第三密封件位 于閥體與閥殼之間并且構造成防止流體從第三流體流動路徑泄漏。
在一方面，第一和第二旋轉位置之間的角度可以小于90度。
在另一方面，濾筒包括位于濾筒的與流入/流出部分相對一端的 手柄。
在一方面，支架與閥殼相連并構造成將柱閥歧管安裝到設備上。 在另一方面，支架鄰近柱閥可旋轉地安裝，并且構造成當本體
從第一旋轉位置旋轉到第二旋轉位置時可滑動地保持濾筒。
根據下面的說明、附圖以及所附權利要求書可以清楚本發(fā)明的
其它目的和優(yōu)點。


圖1是根據本發(fā)明代表性實施例的流體濾筒及柱閥歧管組件的 透視圖，其中所述組件處于第一旋轉位置；
圖2是根據圖1的代表性實施例的流體濾筒及柱閥歧管組件的
側視圖3是根據圖1的代表性實施例的流體濾筒及柱閥歧管組件的 正視圖4是根據圖1的代表性實施例的流體濾筒及柱閥歧管組件的 分解透視圖5是根據圖1的代表性實施例的流體濾筒及柱閥歧管組件的
透視圖，其中所述組件處于第二旋轉位置；
圖6是根據圖5所示的流體濾筒及柱閥歧管組件的側視圖； 圖7是根據圖5所示的流體濾筒及柱閥歧管組件的正視圖； 圖8是根據圖5所示的流體濾筒及柱閥歧管組件的側視圖，其
中流體濾筒從所述組件上取下來；
圖9是根據本發(fā)明一個代表性實施例的流體濾筒的一部分的剖
面?zhèn)纫晥DIO是插入根據本發(fā)明代表性實施例的柱閥歧管組件中的流體 濾筒的一部分的局部剖面?zhèn)纫晥D，其中濾筒和閥體處于第一旋轉位 置；
圖11是流體濾筒及柱閥歧管組件的一部分的透視圖，其中閥殼 為部分透明的，并且流體濾筒和闊體處于第一旋轉位置；
圖12是插入根據本發(fā)明代表性實施例的柱閥歧管組件中的流體 濾筒的一部分的局部剖面?zhèn)纫晥D，其中流體濾筒和閥體處于第二旋轉 位置；
圖13是流體濾筒及柱閥歧管組件的一部分的透視圖，其中閥殼 為部分透明的，并且流體濾筒和閥體處于第二旋轉位置；
圖14是圖1的代表性實施例的示意性剖面?zhèn)纫晥D，顯示插入推 出凸輪部件的一個狀態(tài)，其中流體濾筒和闊體處于第一旋轉位置；
圖15是圖1的代表性實施例的示意性剖面?zhèn)纫晥D，顯示插入推 出凸輪部件的一個狀態(tài)，其中流體濾筒和閥體處于第二旋轉位置；
圖16是顯示為帶有可選安裝外殼的流體濾筒及柱閥歧管組件的 透視圖17是顯示為帶有代表性鍵鎖系統的流體濾筒及柱閥歧管組件 的透視圖18是圖17顯示的流體濾筒及柱閥歧管組件的透視圖，圖中 顯示具有代表性鍵鎖系統的流體濾筒正要插入柱闊歧管；
圖19是處于安裝/操作位置的具有代表性鍵鎖系統的代表性流 體濾筒及柱閥歧管組件的局部透視圖20是在安裝到操作位置或者從操作位置取出之前，處于第一 旋轉位置的具有代表性鍵鎖系統的代表性流體濾筒及柱閥歧管組件 的局部透視圖21是處于安裝/操作位置的另一具有代表性鍵鎖系統的代表 性流體濾筒及柱閥歧管組件的局部透視圖22是在安裝之前位于第二旋轉位置的具有代表性可選流入閥 的代表性流體濾筒及柱閥歧管組件的局部透視圖23是在安裝之后位于第一旋轉位置的具有代表性可選流入閥 的代表性流體濾筒及柱閥歧管組件的局部透視圖24是圖23的代表性實施例的示意性剖面?zhèn)纫晥D，顯示可選 流入閥的一個狀態(tài)，其中流體濾筒和閥體處于第一旋轉位置或安裝位 置；
圖25是圖23的代表性實施例的示意性剖面?zhèn)纫晥D，顯示可選 流入閥的一個狀態(tài)，其中流體濾筒和閥體處于第二旋轉位置或非安裝 位置；以及
圖26是圖23的代表性實施例的示意性剖面?zhèn)纫晥D，顯示高壓 狀態(tài)，其中流體濾筒和閥體處于第一旋轉位置，并且提升閥處于關閉 狀態(tài)。
本領域的普通技術人員從下面對代表性實施例的詳細說明中將 更容易明白本發(fā)明的這些和其它特征。
具體實施例方式
如上所述，本發(fā)明克服了與現有技術的流體過濾系統相關的多 個缺陷。本發(fā)明披露的流體過濾系統包括代表性歧管組件和容納有過
濾介質的代表性可更換流體濾筒，從下面結合示出本發(fā)明的一些代表 性實施例的附圖對代表性實施例做出的詳細說明中，本領域的普通技 術人員將更容易明白本發(fā)明的流體過濾系統的優(yōu)點和其它特征。
現在參考附圖，其中相同的附圖標記表示本發(fā)明的相似結構元
件和/或特征，在圖1—3中顯示的根據本發(fā)明的示例性代表性實施例 構成的代表性流體濾筒和代表性柱閥歧管組件總體上由附圖標記10 表示。流體濾筒及柱閥歧管組件IO包括流體濾筒20和柱閥歧管30。 如下所述，在圖l一3中顯示的濾筒及柱閥歧管組件IO處于第一旋 轉位置。
如圖4最好地顯示，流體濾筒20通常包括代表性殼體22和代 表性過濾器蓋或流入/流出部分24。如本領域所公知，過濾元件23 (參見圖9)位于殼體22內部。代表性流體濾筒20還包括手柄28。
柱閥歧管30包括代表性閥殼32和代表性閥體34。閥體34相對 于閥殼32圍繞軸線a-a旋轉。所示柱閥歧管30安裝在支架31中， 并且將該柱閥歧管/支架子組件稱為己安裝的柱閥歧管33。柱閥歧管 30的閥殼32可以咬扣安裝在支架31上，但是也可以使用本領域普 通技術人員公知的其它組裝方法。支架31可以用于將柱閥歧管30 安裝在位于流體供給系統(未顯示)的入口和出口附近的設備(未顯 示)壁上。閥殼32和支架31通常保持固定不動。
在所示的代表性已組裝構造中，代表性密封件25和26位于流 入/流出部分24與閥體34之間，并且代表性密封件40、 42和44位 于閥殼32與閥體34之間。用本領域公知的管連接器50、 52將柱閥 歧管30連接到流體供給系統。也可以使用連接管路和閥殼的其它手 段，例如美國專利No.6,857,670B2中披露的焊接管連接方法，該美 國專利的內容以引用的方式包含在本文中。
圖5 — 7顯示處于第二旋轉位置的流體濾筒及柱閥歧管組件10。 通過比較2至圖6可以看出，當從圖2所示的第一旋轉位置移動到圖 6所示的第二旋轉位置時，濾筒20沿箭頭A的方向(圍繞圖4的軸線a-a)相對于支架31旋轉。在圖l一7所示的代表性實施例中，可 以通過沿箭頭B的方向拉動手柄28來實現濾筒20沿箭頭A的方向 的運動。另外，在圖l一7所示的代表性實施例中，濾筒20沿箭頭A 的方向的運動導致濾筒20沿箭頭C的方向移動。沿箭頭C的方向的 移動與軸線a-a的方向垂直。這是因為濾筒20與凸輪36 (圖4中最 好地顯示)之間的凸輪作用。
如下所述，濾筒20與閥體34操作連接。因此，當濾筒20旋轉 時，閥體34也旋轉。當濾筒20從第一旋轉位置旋轉到第二旋轉位置 時，凸輪36將濾筒20從閥體34推出，并相應地將濾筒20從已安裝 的柱閥歧管33推出，從而使濾筒20與柱閥歧管30分離。圖8顯示 從已安裝的柱閥歧管33取出的濾筒20。
在圖l一8所示的代表性實施例中，濾筒20相對于支架31旋轉 經過的角度大致為45度。該角度可以大于或小于45度，小于90度 的角度預期將適合于大多數應用，但是大于90度的角度也在本發(fā)明 的范圍內。
如圖9最好地顯示， 一個代表性濾筒20具有位于頂端的流入/ 流出部分24，該流入/流出部分用于使流體流入和流出濾筒20的內 腔以及過濾元件23。過濾元件23可以包括本領域公知的任何合適的 過濾介質。流入/流出部分24包括具有中心通孔的代表性濾筒出口 27，已過濾的流體可以通過該中心通孔流出濾筒20。濾筒出口27可 以與濾筒20的中心軸線大致對齊。形成為弧形通孔的代表性濾筒入 口 29沿周向包圍濾筒出口 27，未過濾的流體可以通過該弧形通孔流 入濾筒20。流入/流出部分24構造成與柱閥歧管30快速連接/分離的 裝置。本領域普通技術人員可以認識到，其它流入流出構造也在本發(fā) 明的范圍內。
如圖9最好地顯示，流入/流出部分24的濾筒入口 29將流入的 未過濾流體引導至過濾元件23的外周表面。然后，未過濾的流體徑 向向內流過過濾介質，并在該過程中被過濾。已過濾的流體通過濾筒 出口 27流出過濾元件23。
流入/流出部分24和濾筒20的其它部分(例如殼體22)可以由
本領域普通技術人員公知的任何合適的材料形成，包括但是不限于例
如填充20%滑石的成型聚丙烯均聚物或熱塑性工程聚氨酯樹脂 (isoplast)。通常，合適的材料是國家標準基金會(NSF)所認可的 標準材料。
代表性O形圈或其它密封件25、 26(如圖4禾D圖9最好地顯示) 可以圍繞濾筒入口 29和濾筒出口 27的外周設置。如圖IO最好地顯 示，當濾筒20安裝在柱閥歧管30中時，密封件25、 26位于流入/ 流出部分24和柱閥歧管的閥體34的互補的濾筒安裝面38之間。密 封件25、 26隔開未過濾流體流動路徑60與已過濾流體流動路徑62， 并防止兩者之間的泄漏。密封件25、 26可以由丁腈橡膠(NBR)或 乙烯-丙稀-二烯橡膠(EPDM)彈性體或本領域普通技術人員公知的 其它合適的材料形成。
圖10顯示處于第一旋轉位置的插入柱閥歧管30的閥體34中的 濾筒20。閥殼32的壁中的開口 35容納插入閥體34的濾筒20。開口 35的尺寸可以適應濾筒20從第一旋轉位置運動到第二旋轉位置。在 第一旋轉位置中，濾筒入口 29與閥殼入口 39流體連通，濾筒出口 27與閥殼出口 37流體連通。來自流體供給系統(未顯示)的未過濾 流體流入閥殼入口 39并經由未過濾流體流動路徑60和濾筒入口 29 流入濾筒20。己過濾的流體從濾筒20流出，并且經由濾筒出口 27 和己過濾流體流動路徑62通過閥殼出口 37流出到流體供給系統(未 顯示)。
如圖4和圖10所示，可以提供塞子54，以便于簡化閥體34的 制造并且將未過濾流體流動路徑60與大氣隔開，成型制造領域的普 通技術人員可以理解這一點。
如圖4和圖10所示，并且如圖ll最好地顯示，密封件40、 42 隔開未過濾流體流動路徑60與已過濾流體流動路徑62。具體地說， 密封件40位于閥殼32與閥體34之間，并且在該連接處包圍未過濾 流體流動路徑60。密封件42位于閥殼32與閥體34之間，并且在該 連接處包圍已過濾流體流動路徑62。如本領域所公知，密封件40和 42可以位于槽內。
圖12顯示處于第二旋轉位置的插入柱閥歧管30的閥體34中的 濾筒20的流入/流出部分24。在第二旋轉位置中，閥殼入口39與閥 殼出口 37流體連通，并且不與濾筒20流體連通。來自流體供給系統 (未顯示)的未過濾流體流入閥殼入口 39并經由旁通流體流動路徑 64 (在圖11中也顯示)通過閥殼出口 37流出。于是，來自流體供給 系統(未顯示)的未過濾流體不到達濾筒20。相反，在第二旋轉位 置中，濾筒20與流體供給系統隔開。旁通流體流動路徑64允許未過 濾流體直接流到閥殼出口 37。這允許即使在濾筒20不過濾供給流體 的情況下也能將流體供給到濾筒及柱閥歧管組件IO下游的用戶。這 樣，濾筒及柱闊歧管組件IO下游的流體流動不會中斷。
如圖4和圖IO所示，并且如圖11和13最好地顯示，密封件44 防止旁通流體流動路徑64泄漏到大氣。從圖11可以看出，密封件 40和42還防止來自旁通流體流動路徑64的流體流入未過濾流體流 動路徑60和己過濾流體流動路徑62。在本發(fā)明的該具體代表性實施 例中，密封件44還提供未過濾流體流動路徑60和已過濾流體流動路 徑62的二級密封，用于在密封件40或42失效的情況下防止流體泄 漏到大氣。具體地說，密封件44位于閥殼32和閥體34之間并且包 圍旁通流體流動路徑64。密封件44還圍繞未過濾流體流動路徑60 和己過濾流體流動路徑62延伸。如本領域所公知，圖中顯示密封件 44設置在槽中。與密封件25和26—樣，密封件40、 42和44可以 由NBR或EPDM彈性體或本領域普通技術人員公知的其它合適的材 料形成。
圖14和15分別顯示處于第一旋轉位置和第二旋轉位置的插入 柱閥歧管30中的代表性濾筒20。濾筒20的流入/流出部分24包括 凸出部21。閥殼32包括插入凸輪48。凸出部21和插入凸輪48可以 稱為插入凸輪部件。當插入了濾筒的閥體34從第二旋轉位置(如圖 15所示)旋轉到第一旋轉位置(如圖14所示)時，凸出部21與插 入凸輪48相互作用。當濾筒20從第二旋轉位置旋轉到第一旋轉位置 時，凸出部21爬升到插入凸輪48上，從而導致濾筒20進入閥體34 并與閥體34密封地配合。插入凸輪部件的相互作用導致濾筒20朝向 與箭頭C (見圖8)相反的方向移動。這樣，圖14顯示完全地插入 閥體34中的濾筒20，而圖15顯示插入閥體34中但還沒有與閥體34 密封接合的濾筒20。在圖示代表性實施例中，設置有兩個凸出部21， 在流入/流出部分24的兩側各一個。相應地，兩個插入凸輪48互補 地位于閥殼32上。本領域普通技術人員可以認識到，可以在閥殼32 上設置凸出部或其它表面部分，并且可以在濾筒20上設置相應的凸 輪部分。
圖14和15還顯示推出凸輪36和濾筒20的臺肩表面46之間的 相互作用。推出凸輪36設置在閥殼32上。推出凸輪36和臺肩表面 46可以稱為推出凸輪部件。當濾筒20從第一旋轉位置(圖14)旋轉 到第二旋轉位置(圖15)時，推出凸輪36和臺肩表面46之間的相 互作用將濾筒20從閥體34朝向箭頭C方向(見圖8)滑動地推出。 該相互作用破壞流入/流出部分24和閥體34之間的密封。與插入凸 輪一樣，本領域普通技術人員可以認識到，可以在閥殼32上設置凸 出部或其它表面部分，并且可以在濾筒20上設置相應的凸輪部分。
閥殼32、閥體34和支架31可以由本領域普通技術人員公知的 任何合適的材料形成，包括但是不限于熱塑性工程聚氨酯樹脂或成型 聚丙烯。支架31還可以由填充玻璃的聚丙烯或其它增強塑料形成， 以便于獲得另外的強度。
再次參考圖l一8，圖中顯示代表性可選手柄28在與濾筒20的 流入/流出部分24相對的一端設置在濾筒20上。手柄28可以由用戶 抓住，以幫助將濾筒20從第一旋轉位置旋轉到第二旋轉位置，并且 反之依然，還用于將分離的濾筒從已安裝的柱閥歧管組件33滑動地 取下來。因為手柄28位于濾筒20的遠端，因此減小了解除濾筒20 和閥體34之間的密封接合所需的力。本領域普通技術人員可以認識 到，手柄或其它用于抓住濾筒20的裝置可以位于沿濾筒20長度方向
的其它位置，并且仍然提供克服密封件的任何壓縮變形的機械方面的 優(yōu)點。
例如，參考圖16，該圖顯示了用于濾筒及柱閥歧管組件10的外 殼70。外殼70可以安裝在設備或其他裝置的壁或門上。外殼70包
括在己安裝的柱閥歧管組件33附近旋轉安裝在箱體74上的門72。 在門72的一側設置有手柄76，并且在門72的另一側設置有一個或 多個支架78。支架78具有可以滑動地容納濾筒20的尺寸。
為了將濾筒20插入已安裝的柱閥歧管組件33，如圖16所示， 用戶打開門72并將濾筒20滑動地插入支架78，使得濾筒20的凸出 部21位于閥殼32內并且流入/流出部分24位于閥體內。在該旋轉位 置(即第二旋轉位置)，閥殼入口 39經由旁通流體流動路徑64與閥 殼出口37流體連通。在旋轉并關閉門72之后，通過在濾筒20旋轉 到第一旋轉位置時凸出部21與插入凸輪48的相互作用，濾筒20被 滑動地推入與閥體34密封接合的位置。在該第一旋轉位置，如上所 述，閥殼入口 39經由流體流動路徑60與濾筒入口 29流體連通，閥 殼出口 37經由流體流動路徑62與濾筒出口 27流體連通，從而允許 來自流體供給系統的流體通過濾筒20進行過濾。為了從已安裝的柱 閥歧管組件33取下濾筒20，旋轉地打開門72，從而通過臺肩表面 46和推出凸輪36的相互作用滑動地推動濾筒20遠離閥體34，并解 除濾筒20與閥體34的密封接合。
由于將濾筒20安裝到已安裝的柱閥歧管組件33中的動作簡單， 如本領域技術人員所理解的那樣，已安裝的柱閥歧管組件33可以容 易地以任何方位安裝在設備或其它合適裝置上的任何位置。這允許諸 如設備制造商等制造商采用多種構造來最好地適應其具體應用，而不 需要費成本地改變過濾系統。
雖然表面上看來有可能通過使凸出部21與互補的插入凸輪48 具有不同的尺寸、形狀和位置以及各種組合來防止濾筒插入柱閥歧 管，以實現防止未經認可的濾筒在系統中使用，但是并非所有這些修 改都是最佳的，并且可能導致其它問題，這是因為目前認為濾筒的凸 出部特征形成為提供插入和取出濾筒的最佳力。如果進行足夠大的改 變以防止未經批準的濾筒安裝在系統中，目前認為，必須改變?yōu)V筒凸 出部的形狀，從而使得插入力將大大增加，并且目前認為會產生的后 果是用戶啟動閥的操作難度將更大。目前還認為，拆卸濾筒的力也將 增加，因此普通用戶使用系統很可能會更加困難。
另外，因為濾筒凸出部的幾何形狀受到限制，適合的組合數量 非常有限，因此使得進行多種組合的設計的有效性最低。
濾筒20和柱閥歧管的接口都包括互補的鍵鎖結構，這種互補的 鍵鎖結構是特別設計的，使得在可以用于該應用的多種可能的互補鍵 鎖結構形式中，只有具有一種特定互補鍵鎖結構形式的特定類型的濾 筒可以安裝在具有配合的特定互補鍵鎖結構的柱閥歧管接口中。
一種代表性的系統包括通過如圖17 — 21所示的機械系統實現的 鍵鎖系統，其中，濾筒的多個鍵鎖特征必須與位于柱閥歧管上的柱閥 歧管接口上的多個鍵鎖特征對齊并正確地配合，如本領域技術人員所 知，這些鍵鎖特征從形成在濾筒20和柱閥歧管30上的突起部和凹陷 部的多種尺寸、形狀和位置及其組合的任何可操作的組合形式中選 出。機械鍵鎖系統，例如本申請的受讓人擁有的名稱為"Keyed Filter Assembly (鍵鎖過濾組件)"的美國專利No.6,458,269和6,949,189B2 中公開的鍵鎖系統披露了示例性的方法，這些方法與本發(fā)明的可能的 特定實施例相似并且可以應用于這些實施例中，上述美國專利的內容 以引用的方式包含在本文中。
在圖17 — 21中顯示了一個代表性的機械鍵鎖系統80。如本領域 技術人員所知，這些圖顯示概念的基本原理，而并非要披露多種突起 部和凹陷部的全部可能的組合、以及在濾筒的接口部件和柱閥歧管的 對應接納部件中可以形成的其它可操作的組合。
圖17、 18和20顯示了該概念，其中分別形成在濾筒及柱閥歧 管組件的適當部件上的鍵鎖結構82、 84是對齊的。具體地說，如圖 所示，在濾筒頸部88的一側形成相對較大的突起部86，并且在濾筒 頸部88的另一側形成相對較小的突起部90，在柱闊歧管的對應部分 上形成尺寸互補的凹陷部或切口 91、 92 (圖19和20)，因此如圖 19和21最好地顯示，當凸出部21插入插入凸輪48時，濾筒操作地 插入柱閥歧管。
如本領域技術人員所理解的，互補性突起部/凹陷部的尺寸、形 狀和數量幾乎可以不受限制地變化，唯一的限制是在任一過濾器或濾 筒/柱閥歧管組合上設置太多互補部分所產生的實際后果。
還可以通過使用其它非機械技術獲得執(zhí)行選擇性接口連接功能
的鍵鎖系統，例如但不限于RFID標簽、磁性讀取器和條形碼讀取器 以及本領域公知的其它有效系統。如本領域普通技術人員所理解的， 在這些非機械類型的鍵鎖中，可以使用電子裝置控制螺線管閥的啟 動，該螺線管閥用于控制從濾筒到終端設備或分配機的水流，在2006 年3月23日公開的名稱為"System For Monitoring the Performance of Fluid Treatment Cartridges (用于監(jiān)視流體處理筒的性能的系統)"的 美國專利申請公開No.US2006/0060512Al中描述了上述內容，該美 國專利申請公開的內容以引用的方式包含在本文中。
一種可以包含在本發(fā)明的歧管組件中的可選入口組件提供了如 下機構該機構在濾筒沒有安裝在柱閥歧管中時將系統轉變?yōu)?截止" 型系統。該可選部件(變型的入口)利用由柱閥歧管上的凸輪表面控 制的提升閥。當柱閥歧管轉變到濾筒未安裝位置時，提升閥將關閉， 從而阻止流體流過柱閥歧管。當柱閥歧管轉變到過濾模式位置(過濾 器己安裝位置)時，提升閥將被迫打開，從而允許流體流過柱閥歧管 并流入濾筒。
如圖22 — 26所示，變型的入口組件100構成為"浮動"組件。 該浮動組件受到彈性負載，因此隨著濾筒和柱閥歧管的內部壓力增 大，入口子組件開始被推離柱閥歧管，提升閥開始關閉。 一旦在入口 中達到預定壓力，入口子組件將被推離柱閥歧管一定距離，該距離足 以使提升閥靠在閥座上(關閉)并因此切斷流入柱閥歧管并隨后流入 濾筒的流體流動。
根據本發(fā)明，液體濾筒及柱閥歧管組件10的柱閥歧管組件30 目前優(yōu)選地包括三部分入口組件100、過濾器互連結構102和出口 組件104。這三個組件的相互關系控制流體(目前優(yōu)選的是水)流入 和流出濾筒20。在圖示的代表性實施例中，入口組件100是帶彈簧 的組件。術語"帶彈簧的組件"表示，當濾筒20安裝到歧管組件30 上以及從歧管組件30上取下來時，入口組件100將隨著濾筒頸部或 桿部88的運動而來回移動。
如圖所示，柱閥歧管組件30包括代表性的出口組件104、代表
性的入口組件100、代表性的入口復位彈簧106和代表性的入口復位 擋塊108。
如圖22 — 26所示，根據本發(fā)明，入口組件100的一個目前優(yōu)選 的實施例包括代表性的入口 110、代表性的入口連接器112、代表性 的提升閥114、代表性的提升閥彈簧116、代表性的套圈118、代表 性的套圈保持器120和代表性的密封結構或O形圈122。
入口組件100包括端頭連接部分123，其用于與過濾器互連結 構(端頭)124連接；以及入口連接器112，其用于接納例如操作地 位于其中的O形圈125等密封結構；入口提升閥114，其操作地位于 濾筒及柱閥歧管組件10中并具有操作地位于其上的彈簧，當濾筒位 于流體過濾系統中時，該彈簧用于將提升閥114壓向濾筒20。
如圖25 — 26最好地顯示，入口復位彈簧106設置為與入口組件 100操作連接，下面將更詳細地描述。
由于入口組件100是帶彈簧的組件，所以當濾筒安裝在歧管組 件30中時，入口組件100也將因為流體壓力而來回移動。具體地說， 當濾筒已安裝時，提升閥114一直與濾筒提升接口 126接合，并且提 升閥114被推壓在打開位置。然而，當液體過濾系統(未顯示)的流 體壓力增加時，入口組件100將開始移動遠離濾筒20。當流體壓力 繼續(xù)增加時，入口組件100將遠離濾筒20移動足夠遠的距離，以至 于提升閥114關閉并因此切斷入口流體壓力，如圖26所示。
為了使流體過濾系統具有允許過濾器移入移出(彈入/彈出)的 機構，已經發(fā)現必須使控制水流入或流出系統的口 (入口或出口)中 至少一個是"浮動"的。
在靜態(tài)條件(即流體過濾系統充滿流體或水，但是出口關閉， 因此沒有水可以流過流體過濾系統)，水滯留在可以容納水的每個體 積空腔中(基本上在每個受壓O形圈之間)。
因此，為了使濾筒向前移動，這些體積空腔必須能夠隨著過濾 器移動(這基本上需要在不改變水柱體積的情況下移動水柱)。
如果不允許本發(fā)明的入口 110運動/移動/浮動，滯留在過濾器O 形圈之間的水柱就不能移動，并且不得不受壓縮。如果為了實現過濾
器移動而需要壓縮這些水柱，則在拆卸過程中將濾筒向前推時，因為
壓縮水所需的液壓力，壓縮滯留在過濾器o形圈之間的水的力將非常咼。
因此，已經發(fā)現，對于本發(fā)明的該特定代表性實施例的成功操 作來說，由可選"浮動"入口帶來的益處是非常適合的。雖然將入口 舉例說明為"浮動"部件，但是應該理解，出口或能夠在不壓縮水的 情況下使水移位的其它閥組件也可以用作"浮動"部件。
入口組件100根據系統中的流體壓力的大小而浮動的現象將本 發(fā)明的系統轉變?yōu)樽詣恿黧w截止系統。如圖26所示，流體壓力增大 至超出選擇的操作系統所需預定最大壓力，通過入口組件100遠離濾 筒20的移動使提升閥114關閉，從而關閉提升閥入口 130，并自動 地切斷流到濾筒20的液體流動。 一旦流體壓力降低到選擇的系統操 作壓力之下，提升閥入口 130將打開，參見圖24，從而允許流體經 由入口 UO流入并通過濾筒20，并流出流體過濾系統，如圖24所示。
因為本發(fā)明所使用的液體過濾系統(未顯示)能夠自動控制操 作壓力極限，因此可以直接獲得一些獨特的系統安全特征。例如，如 果液體過濾系統將要經歷水沖擊(即水錘)或高壓，那么該入口組件 的下游部件(即端頭、支架、濾筒、出口組件等)將不會經受高于大 約100psi的水沖擊或高壓。具體地說，如圖26所示，與圖25相比， 入口組件132遠離提升閥114移動得更遠，從而使提升閥座移動為不 與柱閥歧管30接觸，并因此防止液體流入或流出濾筒。
由于該獨特而創(chuàng)新性的安全特征，歧管組件30和濾筒20的下 游部件不需要構造成能夠經受這種高壓條件。使下游部件不需要構造 成能夠經受這種高壓，將使得液體過濾系統制造商能夠在所用材料類 型和所用材料的強度方面實現巨大的成本節(jié)省。與這種系統中目前常 用的材料和壁厚相比，根據本發(fā)明制造的流體過濾系統現在能夠以價 格較低的常用材料和相對薄壁的部分構造而成。使用價格較低的常用 材料和相對薄壁的部分將顯著降低每個部件的材料成本和制造成本。
因此，可以制造多個根據本發(fā)明的代表性流體過濾系統，如上 所述，這些系統可以定制成具有制造商想要控制整個流體過濾系統所 在的任何壓力極限。應該理解，根據公知的原理，通過入口復位/壓
縮彈簧106并且通過改變該入口復位/壓縮彈簧106的特性來控制截 止壓力，可以改變接通壓力和截止壓力。
入口組件100的提升閥U4具有如下能力在高壓下切斷流動， 并且在壓力水平降低到預定的最大極限以下時恢復和返回到正常流 動操作。如本領域技術人員所知，可以通過調節(jié)入口復位彈簧的強度 來簡單地修改該預定最大極限。
盡管已經關于實施例描述和顯示了本發(fā)明，但是很顯然，可以 在不背離本發(fā)明公開的流體過濾系統的精髓和范圍的情況下對其進
行修改和改變，該流體過濾系統包括流體過濾組件和容納有過濾介質 的可更換流體濾筒，該流體過濾組件具有方便取出第一可更換流體濾 筒的能力，并因此具有方便在流體供給系統中安裝另一可更換流體濾 筒的能力，更具體地說，如下面權利要求書定義的柱閥歧管組件能夠 方便快速而容易地在流體過濾組件中取出和安裝可更換流體濾筒。
權利要求
1.一種與濾筒一起使用的柱閥歧管，所述濾筒具有包括濾筒入口和濾筒出口的流入/流出部分，所述柱閥歧管包括閥殼，其具有閥殼入口和閥殼出口；以及閥體，其操作性地位于所述閥殼內，所述閥體構造成圍繞第一軸線相對于所述閥殼旋轉；通過將所述流入/流出部分沿著與所述第一軸線大致垂直的方向插入所述閥體中來接納所述濾筒的流入/流出部分，使得當所述閥體相對于所述閥殼處于第一旋轉位置時，所述閥殼入口和所述濾筒入口經由第一流體流動路徑流體連通，所述閥殼出口和所述濾筒出口經由第二流體流動路徑流體連通，當所述閥體相對于所述閥殼處于第二旋轉位置時，所述閥殼入口和所述濾筒入口不流體連通，所述閥殼出口和所述濾筒出口不流體連通。
2. 根據權利要求1所述的柱閥歧管，其中，當所述閥體相對于所述閥殼處于所述第二旋轉位置時，所述閥 殼入口和所述閥殼出口經由第三流體流動路徑流體連通。
3. 根據權利要求1所述的柱閥歧管，其中，當所述閥體相對于所述閥殼處于第二旋轉位置時，所述閥殼入 口和所述閥殼出口不流體連通。
4. 根據權利要求1所述的柱閥歧管，其中，所述閥殼還包括插入凸輪部件，其構造成與所述濾筒上的互 補性插入凸輪部件協作。
5. 根據權利要求1所述的柱閥歧管，其中，所述閥殼還包括推出凸輪部件，其構造成與所述濾筒上的互 補性推出凸輪部件協作。
6. 根據權利要求2所述的柱閥歧管，還包括第一密封件，其位于所述閥體與所述閥殼之間并且構造成防止流體從所述第 一 流體流動路徑泄漏；第二密封件，其位于所述閥體與所述閥殼之間并且構造成防止流體從所述第二流體流動路徑泄漏；以及第三密封件，其位于所述閥體與所述閥殼之間并且構造成防止 流體從所述第三流體流動路徑泄漏。
7. —種與濾筒一起使用的柱閥歧管，所述濾筒具有包括濾筒入 口和濾筒出口的流入/流出部分，所述柱閥歧管包括閥殼，其具有閥殼入口和閥殼出口；以及閥體，其操作性地位于所述閥殼內，所述閥體構造成圍繞第一軸線相對于所述閥殼旋轉；通過將所述流入/流出部分沿著與所述第一軸線大致垂直的方向插入所述閥體中來接納所述濾筒的流入/流 出部分，使得當所述閥體相對于所述閥殼處于第一旋轉位置時，所述 閥殼入口和所述濾筒入口經由第一流體流動路徑流體連通，所述閥殼出口和所述濾筒出口經由第二流體流動路徑流體連通，當所述閥體相 對于所述閥殼處于第二旋轉位置時，所述閥殼入口和所述濾筒入口通 不流體連通，所述闊殼出口和所述濾筒出口不流體連通，其中，所述濾筒還包括入口組件，其用于在所述濾筒安裝在歧管組件中時因為流體 壓力波動而來回移動，所述入口組件包括在所述濾筒己安裝時一 直與濾筒提升接口接合的提升閥，所述提升閥被壓在打開位置 中，隨著流體壓力充分地增大，所述入口組件將遠離所述濾筒移 動足夠遠，從而使得所述提升閥關閉，從而切斷入口流體壓力。
8. —種與流體濾筒一起使用的柱閥歧管，所述流體濾筒具有包括濾筒入口和濾筒出口的流入/流出部分，所述柱閥歧管包括 閥殼，其具有闊殼入口和閥殼出口；閥體，其位于所述閥殼內并構造成圍繞第一軸線相對于所述閥 殼旋轉，所述閥體構造成接納所述濾筒的流入/流出部分，使得當所 述閥體相對于所述閥殼處于第一旋轉位置時，所述閥殼入口和所述濾 筒入口經由第一流體流動路徑流體連通，所述閥殼出口和所述濾筒出 口經由第二流體流動路徑流體連通，當所述閥體相對于所述閥殼處于 第二旋轉位置時，所述閥殼入口和所述濾筒入口不流體連通，所述閥殼出口和所述濾筒出口不流體連通；以及鍵鎖結構，其操作性地位于所述柱閥歧管和所述流體濾筒上，并且如果所述柱閥歧管和所述流體濾筒上的鍵鎖結構是互補的，則所 述鍵鎖結構是有效的，以方便所述柱閥歧管的操作性互連，如果所述 柱闊歧管和所述流體濾筒上的鍵鎖結構不是互補的，則避免所述柱閥 歧管與所述流體濾筒操作性互連。
9. 根據權利要求8所述的柱閥歧管，其中， 所述閥體構造成通過將所述流入/流出部分沿著與所述第一軸線大致垂直的方向插入所述閥體中而接納所述濾筒的流入/流出部 分。
10. 根據權利要求8所述的柱閥歧管，其中，所述閥殼還包括插入凸輪部件，其構造成與所述濾筒上的互補性插入凸輪部件協作。
11. 根據權利要求8所述的柱閥歧管，其中，所述閥殼還包括推出凸輪部件，其構造成與所述濾筒上的互補性推出凸輪部件協作。
12. —種濾筒及柱閥歧管組件，包括濾筒，其包括過濾元件和與所述過濾元件流體連通的流入/流出部分，所述流入/流出部分具有濾筒入口和濾筒出口；以及柱閥歧管，其包括殼體和本體，所述殼體具有適于與流體供給 系統流體連通的殼體入口和殼體出口，所述本體位于所述殼體內并構造成圍繞第一軸線相對于所述殼體旋轉，使得通過將所述流入/流出 部分沿著與所述第一軸線大致垂直的方向插入所述本體中，來將所述 濾筒的流入/流出部分與所述本體流體連接。
13. 根據權利要求12所述的組件，其中，當所述本體相對于所述殼體處于第一旋轉位置時，所述殼體入口和所述濾筒入口經由第一流體流動路徑流體連通，所述殼體出口和 所述濾筒出口經由第二流體流動路徑流體連通，當所述本體相對于所 述殼體處于第二旋轉位置時，所述殼體入口和所述濾筒入口不流體連 通，所述殼體出口和所述濾筒出口不流體連通。
14. 根據權利要求13所述的組件，其中，當所述本體相對于所述殼體處于所述第二旋轉位置時，所述殼 體入口和所述殼體出口經由第三流體流動路徑流體連通。
15. 根據權利要求12所述的組件，其中， 所述柱閥歧管和所述濾筒中至少一個包括插入凸輪。
16. 根據權利要求12所述的組件，其中， 所述柱閥歧管和所述濾筒中至少一個包括推出凸輪。
17. 根據權利要求13所述的組件，其中， 當所述本體從所述第一旋轉位置旋轉到所述第二旋轉位置時，所述濾筒被從所述本體推出。
18. 根據權利要求13所述的組件，其中， 當所述本體從所述第二旋轉位置旋轉到所述第一旋轉位置時，所述濾筒被移入所述本體。
19. 根據權利要求13所述的組件，其中，在旋轉過程中，所述濾筒相對于支架旋轉的角度小于大約90度。
20.根據權利要求12所述的組件，還包括支架，其鄰近所述柱閥歧管可旋轉地安裝，并且構造成當所述 本體從所述第一旋轉位置旋轉到所述第二旋轉位置時可滑動地保持 所述濾筒。
全文摘要
一種濾筒及柱閥歧管組件包括濾筒和柱閥歧管。所述濾筒包括過濾元件和與所述過濾元件流體連通的流入/流出部分。所述流入/流出部分具有濾筒入口和濾筒出口。所述柱閥歧管包括殼體和本體。所述殼體具有適于與流體供給系統流體連通的殼體入口和殼體出口。所述本體位于所述殼體內并構造成圍繞第一軸線相對于所述殼體旋轉。通過將所述流入/流出部分沿著與第一軸線垂直的方向插入所述本體中，所述濾筒的流入/流出部分與所述本體流體連接。
文檔編號B01D27/10GK101198390SQ200680021733
公開日2008年6月11日 申請日期2006年5月16日 優(yōu)先權日2005年5月16日
發(fā)明者布萊恩·J·塔比 申請人:3M創(chuàng)新有限公司