專利名稱：水處理介質(zhì)的再生的制作方法
技術(shù)領域：
本發(fā)明涉及了水處理介質(zhì)的再生，尤其是涉及了一種水處理設備，設備具有一種或幾種介質(zhì)，用閥門來有選擇地再生介質(zhì)，以及涉及了再生介質(zhì)的方法。
背景技術(shù)：
在過去已經(jīng)應用了采取一種或幾種液體處理介質(zhì)的液體處理系統(tǒng)，來處理如水之類的各種液體，以去除其中的雜質(zhì)和污染物。在其中某些系統(tǒng)中，以相互串聯(lián)關系采用了各種不同的處理介質(zhì)，從而一種介質(zhì)可對接續(xù)的下游介質(zhì)產(chǎn)生有利的影響。例如，在Heskett的美國專利號5,415,770中公開了采用如銅鋅合金的某些細切金屬作為上游的處理介質(zhì)，可在水經(jīng)過如活性炭或離子交換介質(zhì)的其它下游水處理介質(zhì)之前，去除如剩余氯氣的某些化學成分。去除氯氣不僅有利于最終產(chǎn)物的質(zhì)量，而且也改進了介質(zhì)的作用，所存在的后兩種介質(zhì)的壽命可以得到改進和延長。
在以前的系統(tǒng)中經(jīng)常把幾種相關介質(zhì)放在實際上相互分開的幾個不同設備內(nèi)，液體以串聯(lián)方式通過這些不同的設備?？梢詥为毜厥褂眠@些單個設備，但它們需要空間和材料。如果把幾種相關的介質(zhì)包含在單個容器或貯箱內(nèi)，則它們很難保持相互分開，特別是由于相關介質(zhì)顆粒的重量和/或尺寸差別很懸殊。即使能把它們相互分開保持，由于它們相互的位置關系，把每種介質(zhì)放在在同一個容器內(nèi)，實際上將使得很難使用，或者很難只置換一種介質(zhì)而不置換其它的介質(zhì)。另一個缺點是，特別是在計數(shù)器頂部或安裝了水龍頭的小型處理設備，如安裝淋浴噴頭的設備中，通常沒有辦法容許介質(zhì)作漂洗或回洗，而如有這種可能，將大大延長系統(tǒng)及其有關介質(zhì)的壽命。
在許多水處理設備中的另一個缺點是通過處理介質(zhì)的水在使用時一般沿著會使介質(zhì)塞緊的方向流動。因此，由介質(zhì)去除的污物或其它污染物將夾在介質(zhì)中，積累到最終堵塞介質(zhì)或影響到它的處理功能。如果產(chǎn)生這種情形，介質(zhì)的壽命結(jié)束并需要更換。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是避免或消除上述缺點。在本發(fā)明中，提供了一種多介質(zhì)的液體處理設備，它具有一個成為設備一部分的有效的控制閥門，設備緊湊，使用方便，并在設備中可利用許多不同的介質(zhì)。在本發(fā)明中，由于采用幾種介質(zhì)相互有選擇的布局來去除對某些介質(zhì)可能有害的成分，由于對處理介質(zhì)提供了定期的漂洗和/或回洗，以及/或者由于在正常液體流動開始時介質(zhì)的自動再生，可以顯著地延長設備的壽命和降低有效的介質(zhì)數(shù)量。此外，僅需要簡單地用手轉(zhuǎn)動包含介質(zhì)的設備部分，就可產(chǎn)生這種漂洗和回洗。如果需要，在本發(fā)明的液體處理設備中，很容易隨意置換和使用設備和其中的任何處理介質(zhì)。
在本發(fā)明的一個主要方面中，設備包括了一個可轉(zhuǎn)動閥門，閥門具有基本上為盤形的閥板、在盤形閥板一側(cè)的表面、以及從表面中開口延伸到板中的許多通道，至少某些通道延伸通過閥板的厚度，與對著上述表面的板的另一側(cè)連通。盤形閥板可繞著與表面成很大角度延伸的軸線轉(zhuǎn)動。一個閥室具有與閥板表面靠近的表面，閥室中也具有許多通向閥室表面的通道。閥室的第一條通道與液體源連通，閥室的第二條通道與閥室的液體排出口連通，第三條通道與閥室的排泄口連通。閥板可在第一位置和第二位置之間繞其軸線作轉(zhuǎn)動，在第一位置中，從閥室中的第一條通道把液體供應到經(jīng)過閥板的通道之一，并從經(jīng)過閥板的另一條通道通到閥室中的第二條通道，第二條通道與閥室的排出口連通，在第二位置中，從閥室中的另一條通道把液體供應到經(jīng)過閥板的另一條通道，并從經(jīng)過閥板的另一條通道通到閥室中的第三條通道，第三條通道與閥室的排泄口連通。
在本發(fā)明的另一個主要方面中，表面基本上是平面，并且相互平行，板的軸線基本上垂直于平的表面。
在本發(fā)明的又一個主要方面中，當閥板轉(zhuǎn)動時，如果相對于至少一個表面來轉(zhuǎn)動另一表面，則至少在一個表面上的許多密封件可有選擇地對準通到另一表面的通道之一。
在本發(fā)明的又一個主要方面中，密封件可以包括O形圈和/或彈簧加載的墊片。
在本發(fā)明的又一個主要方面中，設備結(jié)合可轉(zhuǎn)動的閥門，還包括一個至少包含一種液體處理介質(zhì)的外殼。如果閥板位于第一位置，則從閥室中的液體源第一通道把液體供應到經(jīng)過閥板的通道之一和液體處理介質(zhì)，并且從液體處理介質(zhì)通到經(jīng)過閥板的另一條通道和閥室中的第二條通道，第二條通道與閥室的排出口連通，把已被液體處理介質(zhì)處理過的液體通過排出口。如果閥板處于第二位置，則從閥室中的另一條通道把液體供應到經(jīng)過閥板的另一條通道和液體處理介質(zhì)，并且從液體處理介質(zhì)通到經(jīng)過閥板的另一條通道和閥室中的第三條通道，第三條通道與閥室的排泄口連通，以便回洗液體處理介質(zhì)。
在本發(fā)明的又一個主要方面中，閥板還可轉(zhuǎn)動到至少一個或幾個附加的位置，它們包括漂洗位置、關閉位置或旁路位置，在漂洗位置中，液體從液體源通過液體處理介質(zhì)來漂洗介質(zhì)，并從那里通到排泄口，在關閉位置中，關閉了經(jīng)過設備的液體流動，在旁路位置中，液體繞過液體處理介質(zhì)，從液體源經(jīng)過閥板并通到閥室的液體排出口。
在本發(fā)明的又一個主要方面中，如果閥板處于第二位置，把液體從液體源供應到液體處理介質(zhì)來回洗液體處理介質(zhì)。
在本發(fā)明的又一個主要方面中，閥室包括一個與鹽水源連通的通道，以再生液體處理介質(zhì)，并且如果閥板處于第二位置，通過上述通道把液體從鹽水源供應到液體處理介質(zhì)來再生液體處理介質(zhì)。
在本發(fā)明的又一個主要方面中，包含液體處理介質(zhì)的外殼固定到閥板上，由此轉(zhuǎn)動外殼，可使閥板在第一和第二位置之間轉(zhuǎn)動。
在本發(fā)明的又一個主要方面中，液體處理設備包括一個外殼，外殼中具有一個給定體積的室，以及在室中切細的松散液體處理介質(zhì)，當待處理的液體沒有流過介質(zhì)時，介質(zhì)占有的體積明顯小于室的給定體積。室具有一個入口，它用于把待處理的液體引入室，并位于室中液體處理介質(zhì)之下，以及具有一個室的出口，它位于液體處理介質(zhì)的下游，用于把已處理的液體排到室外。把設備構(gòu)造和布置成當入口的待處理液體開始流動時，為了從介質(zhì)上沖洗和去除污染物，在可控狀態(tài)下使松散的液體處理介質(zhì)升高；當液體繼續(xù)流動時使介質(zhì)懸浮；以及當液體流動已停止時容許介質(zhì)下沉到室的底部。
在本發(fā)明的又一個主要方面中，室的高度大于其最大寬度，在室的中間高度上至少包括一個區(qū)域，其寬度顯著小于最大寬度，以便在液體流動開始時降低介質(zhì)在室中升高的速率。
在本發(fā)明的又一個主要方面中，該區(qū)域的截面積約為室在其最大寬度處的截面積的5-50％，最好是約10％。
在本發(fā)明的又一個主要方面中，沿著室的長度，許多其區(qū)域相互隔開。
在本發(fā)明的又一個主要方面中，一個附加的進入口位于室的中間長度上，它與較小寬度的區(qū)域連接，把附加的待處理液體引到靠近較小寬度區(qū)域的室中。
在本發(fā)明的又一個主要方面中，較小寬度區(qū)域包括一個位于室中的套。
在本發(fā)明的又一個主要方面中，介質(zhì)是一種顆粒金屬，它從主要由銅、鋅及其混合物組成的一組介質(zhì)中選擇，并且最好是銅鋅合金。
在本發(fā)明的又一個主要方面中，一種在液體處理開始時可迅速再生切細松散液體處理介質(zhì)的方法，它包括停止或減少液體流動到不足以使介質(zhì)懸浮的程度，使得在先前的液體處理之后，容許切細的松散液體處理介質(zhì)下沉成為一層；在切細的松散液體處理介質(zhì)層之下的待處理液體開始流動，開始的流動有充分力量把切細的松散液體處理介質(zhì)從介質(zhì)層上升高，同時限制介質(zhì)升高的速率，以便徹底分離和沖除可能先前積累在介質(zhì)層上的污染物；以及繼續(xù)保持待處理液體在這樣的狀態(tài)在液體處理時足以繼續(xù)保持松散液體處理介質(zhì)懸浮在流動的液體中。
在本發(fā)明的又一個主要方面中，方法包括 在液體流動開始時，至少在沿著流動路線的一到二個位置上，有選擇地限制介質(zhì)升高的速率。
在本發(fā)明的又一個主要方面中，在該方法中，使被升高的液體處理介質(zhì)通過約為介質(zhì)層最大截面積5-50％，最好是10％的截面積，由此來限制介質(zhì)升高的速率。
在本發(fā)明的又一個主要方面中，方法包括在液體流動開始時，至少在沿著流動路線的一個位置上，引入附加的待處理液體。
在本發(fā)明的又一個主要方面中，介質(zhì)是一種顆粒金屬，它從主要由銅、鋅及其混合物組成的一組介質(zhì)中選擇，并且最好是銅鋅合金。
在本發(fā)明的又一個主要方面中，待處理的液體是水。
通過對以下詳細描述的研究，將會更加清楚地理解本發(fā)明的這些和其它目的、特性和優(yōu)點。


在以下描述過程中將經(jīng)常參照附圖，其中圖1是一個水處理設備優(yōu)選實施例的總剖視圖，它包含了本發(fā)明的原理，同時設備處于靜止狀態(tài)，它接在先前一次液體處理之后，并在下一次處理的液體流動開始之前，圖2是大致沿著圖1中線2-2觀察的沒有處理介質(zhì)的設備平面剖視圖；圖3是圖1所示設備和閥門的總剖視圖，但其中待處理的液體已開始流動；圖4是圖3所示設備和閥門的總剖視圖，但其中待處理的液體在開始流動后繼續(xù)流動；具體實施方式
圖5A-5E是本發(fā)明控制閥門優(yōu)選實施例的按順序的分離透視圖，在圖5A的使用位置，在圖5B的回洗位置，在圖5C的沖洗位置，在圖5D的關閉位置和在圖5E的旁路位置中表示了閥門部件；圖6是大致在圖3的圈6內(nèi)觀察的O形密封圈實施例的部分剖視圖；圖7是彈簧加載密封墊片實施例的部分剖視圖。
一種多介質(zhì)液體處理設備10如圖1-4所示。在優(yōu)選的應用中，設備10可以是一個計數(shù)器頂部或計數(shù)器下面的設備，或者是安裝了水龍頭的設備，如淋浴噴頭設備，用于處理城市或其它飲用水源。
設備10最好包括一個外殼12，外殼中具有兩個室14和16，在相關室內(nèi)最好包含不同的水處理介質(zhì)18和20。最好由垂直的內(nèi)圓柱側(cè)壁來確定內(nèi)室14。相鄰于內(nèi)室14的底部設置了一個帶穿孔的板24，它又為網(wǎng)篩26提供了支承板，在很少或沒有液流通過設備時，網(wǎng)篩支承著處理介質(zhì)18。
在側(cè)壁22的頂部設置了許多垂直狹縫28。最好通過側(cè)壁厚度并沿著朝向室16的正常液體使用流動方向，狹縫的寬度逐漸減少，這在圖2中可很好地看出，從而在從室14到室16的正常使用狀態(tài)下，最小的狹縫寬度位于狹縫的液流排出一側(cè)。狹縫28的最小寬度選擇成稍窄于室14中切細的水處理介質(zhì)18的最小尺寸和在室16中介質(zhì)20的最小尺寸。這防止了在使用狀態(tài)下介質(zhì)18通過室14，并且盡量減少介質(zhì)永久留在狹縫中的可能性，因為在回洗時，可能塞在狹縫中的任何介質(zhì)18可被回沖到室14中。這也防止了在回洗時介質(zhì)20流到室14和介質(zhì)18中的損失。
外部圓環(huán)室16環(huán)繞著內(nèi)室14，并由側(cè)壁22和外側(cè)壁30所確定。底板32最好在外側(cè)壁30之間沿著整個寬度作延伸，并與外側(cè)壁成為整體。底板32包括一個開口34，它確定了設備的液體入口，如圖3和4中箭頭所示。底板32還確定了室14的底部，用于容納待處理的液體，并使液體通過液體處理介質(zhì)18。此外，在內(nèi)側(cè)壁22和外側(cè)壁30之間的底板32包括了許多向外延伸的狹縫36，它們相似于垂直狹縫28，由于與內(nèi)側(cè)壁22頂部上垂直狹縫28有關的上述原因，在面對液體處理介質(zhì)20一側(cè)比較寬，而在液體排出的一側(cè)比較窄。
設備10還包括一個大致為盤形的閥板38，它固定安裝在外側(cè)壁30的底部，在圖1、3和4中可很好地看出。閥板38最好形成如圖中所示的向上杯狀，以容納一個帶穿孔的支承板40。支承板40最好位于肩部41上，如圖1、3和4所示，并且它支承了細網(wǎng)篩42，其網(wǎng)眼最好比室14底部上篩26的網(wǎng)眼更細。例如約為0.5微米的篩42網(wǎng)眼尺寸具有保持任何極小微粒的用途，這些微?？赡芡ㄟ^相關的介質(zhì)，或者可能成為顆粒介質(zhì)中最小的尺寸，能隨著已處理的液體通過介質(zhì)和狹縫36。這些極小的微粒將被保持在細網(wǎng)42上，直到在以下所述的沖洗期間，從系統(tǒng)中被沖掉為止。
杯形閥板38的平盤形底部44包含數(shù)條通道，在圖1、3和4中僅可看到其中幾條，而所有通道可在圖5中看出。在閥板38的平盤形底部中的這些通道均通向其底面46。它們包括全部表示在圖5中均通過閥板38的通道48、39和50，以及U形旁路通道52。旁路通道52不通過閥板38。其兩端均通向閥板的底面46。
設備10還包括一個閥室54，它裝在外殼12的底部，并在閥板38的下面，在圖1、3和4中可很好地看出。閥室54也最好是面朝上的杯形體，可在其中容納杯形的閥板38，并且在杯的頂部包括了面向外的螺紋56。
具有螺紋60的連接環(huán)58螺接在閥室54的螺紋56上，把閥室連接到外殼12的底部，而使閥板38位于其中。外殼12的底部最好包括一個增大的環(huán)形肩部62，當把連接環(huán)安裝成與設備的部件連接在一起時，肩部被夾在閥室54上端和連接環(huán)58之間。這種連接布局容許外殼12和閥室54的頂部相互作相對轉(zhuǎn)動。但是，閥板38固定在外殼上，因此閥板38隨著外殼12一起并相對于閥室54作轉(zhuǎn)動。在這種連接處均設置了適當?shù)腛形圈61、62和63，以保證相互配合的零件被密封而防止泄漏。
閥室54包括許多通道、開口和密封件，這一切在圖5中可很好地看出，用于把液體導入和導出設備的外殼12及其中的處理介質(zhì)。在專門討論這些開口和通道之前，應參照圖5總的指出，用粗黑線表示了沒有開口或沒有通道(它與開口連接而通過閥室54)的密封件，也就是說是“盲”密封件。這與“開口”密封件相反，“開口”密封件在圖5中僅用輪廓線表示，并與開口連接，例如在圖6中所示開口通道P頂部的開口。如圖6所示，盲密封件和開口密封件S均最好位于閥室54的朝上面64中環(huán)形淺凹槽內(nèi)。在另一種替代方式中，可采用彈簧L向上對著閥板38的底面46來彈性加載一個墊片G，如圖7所示。當轉(zhuǎn)動閥板38通過如以下所述的各種工作模式時，圖7所示的墊片構(gòu)造特別有利于補償面46和64之間不太理想的公差，因為彈簧加載的墊片提供了更好、更一致的密封。
一個液體入口66，例如從城市水源來的液體入口，把水供應到閥室54的隔間68中，如在圖1、3和4中可很好地看出。幾條通道中的任一條均與隔間68連接，以便從隔間68接受水，并且把水通過閥板38引向介質(zhì)18和20，來與介質(zhì)相互作用，或者把水繞過介質(zhì)。這些在閥室54中的通道和開口與從隔間68來的液體源連通，它們包括(a)通道70及其開口71，它們在使用工作模式時，把待處理的液源與閥板38中的通道48和介質(zhì)連通，如圖5A所示；(b)通道72及其開口73，它們在回洗工作模式時，把液源與閥板38中的通道49和介質(zhì)連通，如圖5B所示；(c)通道74及其開口75，它們在沖洗工作模式時，把液源與閥板38中的通道48和介質(zhì)連通，如圖5C所示；以及(d)通道72及其開口73，它在旁路工作模式時，對準閥板38中的U形旁路通道52，如圖5E所示。仍參照圖5，從介質(zhì)排出的液體通過以下通道排出(a)在使用工作模式時，對于從閥室54出來的已處理液體，通過閥板38中的通道49排到開口78和排出通道79，如圖5A所示；(b)在回洗工作模式時，通過閥板38中的通道48到閥室54中的開口80及其通道81而被排泄掉，如圖5B所示；(c)在沖洗工作模式時，通過閥板38中的通道50到閥室54中開口82及其排泄通道83，如圖5C所示；(d)在旁路工作模式時，從閥板38中的U形旁路通道52，并通過開口84和旁路通道85，如圖5E所示。
除了與閥室54表面64中上述開口連接的開口密封件以外，各種盲密封件86-90均位于表面64上如圖5所示的各種位置。在閥板38中的各種通道將在某種工作模式時對準這些盲密封件。但是，通過這些閥板通道的流動將被阻止，因為這些密封件是盲的。為了簡化相關的圖5A-5E，在工作模式圖中僅編號了這些相關的盲密封件86-90，其中閥板38中的通道實際上已經(jīng)定位成對準特定的盲密封件。
在介質(zhì)之一為離子交換介質(zhì)的情形下，可能希望用鹽水溶液而不是單純的水來再生介質(zhì)。此時，與適當鹽水源(圖中未示)連接的鹽水通道可被分接在通道72中。此時，在鹽水通道72A和隔間出口處均設有適當?shù)闹够亻yV，以防止使用的水源回流到鹽水源中，以及/或或者防止鹽水源回流到隔間68的使用水源中。
除了采用回洗和漂洗(它們已簡短地提到，并將在以下作更詳細的討論)來造成液體處理介質(zhì)的再生之外，還把本發(fā)明的設備制造和布置成在每次起動設備時，可產(chǎn)生處理介質(zhì)18的經(jīng)常和即時的再生。如果設備是用于處理城市或其它飲用水源的計數(shù)器頂部或計數(shù)器下面的設備，則這是很有利的，如果設備是淋浴噴頭則更加有利，因為在這種用途中，開始的水流通常是被排泄掉的。此時，通常多次打開和關閉待處理的水。當關閉時，水不作處理，當打開時，所消耗的水接受處理。特別是，如果處理介質(zhì)是切細的銅鋅金屬，如在前面提到的美國專利號5,415,770中所述，則這有利于在開始起動時簡單和經(jīng)常地再生介質(zhì)，以去除在設備關閉時可能落在介質(zhì)上的任何輕的固體污染物。這種輕的污染物通常在關閉時落在處理介質(zhì)層18的上表面，因為它們輕得多，從而在重力下比較重的金屬顆粒下沉得慢。相反，如果再開始一股有力的液流，如本發(fā)明中那樣，這些較輕的固體污染物從介質(zhì)18上離開的速率將比較的重金屬顆粒介質(zhì)18快得多，因此輕污染物將從系統(tǒng)中被沖走。
特別有利的是沖洗介質(zhì)表面來去除氧化物，如由氯形成的氯鹽，它們可能在水處理之前包在介質(zhì)表面上，從而使表面再次最充分地露出來與新到達的氧化污染物起反應。從金屬顆粒表面去除氧化物將大大提高顆粒金屬介質(zhì)的壽命期，少到6個月至一年，多到二至三年。同時，經(jīng)常再生可減少完成同樣處理所需金屬顆粒介質(zhì)的量高達30-50％。
為了完成這種重要的初始再生，室14作得很高，并在其最大寬度上相當窄。這保證了從支承板24上輸入端到通過狹縫28的液體排出，通過室的流率足以容許介質(zhì)18逐漸地懸浮和攪動，如圖3和4所示的在設備起動時的情形，從而顆粒介質(zhì)將侵蝕性地相互研磨，以去除包在其上面的氧化物。
為了在起動時使顆粒的早期磨蝕和擾動達到最大，要減慢和壓制顆粒的升高。在本發(fā)明中采用裝在室14中的一個或幾個套91、92和93來達到。底套91最好是一個簡單的圓柱，它的頂部多少有點鋸齒形，以便在室14的較高高度上產(chǎn)生進入口94，來引進待處理的進入液體，提高水處理介質(zhì)18的擾動效果，如圖3和4中的箭頭所示。套91的外徑最好稍小于室14內(nèi)側(cè)壁22的內(nèi)徑，以便提供一個從板24之下液體入口的環(huán)形通道96，并向上繞著套91到進入口94。
次上套92也最好是外徑略小于內(nèi)側(cè)壁22的內(nèi)徑，從而也提供一個環(huán)形通道97，進一步在室內(nèi)把進入液體向上引到套92頂部和最上面套93底部之間的進入口98。
套92和93的主要用途是提供一個或幾個相隔開的擱架99，它們從室的側(cè)壁22向內(nèi)延伸。在沿著室的高度的相隔開位置上，由于開孔100(如圖1、3和4所示)比室14的最大截面窄得多，擱架99提供了在室14內(nèi)大大減少的截面積。沒有這些開孔100，顆粒介質(zhì)18在開始時將迅速懸浮在室14的頂部，因而沒有最大的能力在密切接觸條件下相互充分研磨。但是，截面積小得多的開孔100降低了顆粒介質(zhì)上升的速率，在開始時產(chǎn)生了顆粒之間密切得多的關系。這些窄的開孔100，與在開孔附近噴出液體的進入口94和98一起，將在液流中形成明顯的擾動，以及顆粒水處理介質(zhì)18的懸浮，如圖3所示。
室14的最大直徑可以有很大的變化，但通?？偸窃趲追种挥⒋绲揭挥⒊呋蚋嘀g。重要的是開孔100截面積與室14最大截面積的關系。開孔面積應約為室14最大截面積的5-50％，最好是10％，以達到所希望的再生。
在外室16中的介質(zhì)20可采用許多形式中的任一種。可以采用離子交換樹脂來去除不希望的離子，例如用陽離子樹脂來去除水中的硬度或用陰離子樹脂來去除不希望的硝酸鹽或有機污染物。它也可以是顆?；钚蕴浚糜谌コ鞣N臭氣、味道或其它有機污染物，這在現(xiàn)有技術(shù)中已經(jīng)熟知。實際上，如果水處理介質(zhì)20是一種離子交換樹脂或活性炭，采用顆粒的切細金屬作為上游介質(zhì)18，由于從水中去除了剩余的氯，實際上能夠延長后面被接觸介質(zhì)的壽命，因為氯對離子交換介質(zhì)或活性炭均有有害的影響。
雖然可以相信，根據(jù)以上的描述，本發(fā)明水處理設備的工作對于熟悉該技術(shù)的人員來說將很明顯，但仍詳細描述如下。
特別參照圖1，液體處理設備10表示在靜止的狀態(tài)，它在先前處理工作之后，并等待開始作下一次處理工作。在此狀態(tài)下，設備處于如圖5A所示的使用工作模式中，從而一旦再次開始液體流動，例如城市水源的流動，設備已準備了它的下一次處理工作。在這種靜止狀態(tài)下，沒有水流通過設備，水處理介質(zhì)18，例如在上述美國專利號5,415,770中發(fā)布和描述的切細顆粒金屬，已沉在室14的底部，在室的底部形成相當緊密、濃縮的層，如圖1所示。如果設備在先前處理工作之后處于靜止狀態(tài)，則相當重的顆粒金屬將迅速沉到室14的底部，形成如圖1所示的層。但是，大多數(shù)固體污染物比金屬顆粒輕，并且可能在先前處理工作結(jié)束時已存在，它們將以較慢的速率下沉，并落在金屬顆粒層的頂部。
在設備處于使用工作模式的這種靜止狀態(tài)中，已把閥板38轉(zhuǎn)到圖5A中的位置A，使得在再開始液流時它處于使用位置。在這個使用位置A中，閥板38中的通道48對準閥室54中的通道70及其開口71，準備在再次開始流動時把待處理的使用液體引到處理介質(zhì)。閥板38中的通道49也對準閥室54中的開口78和通道79，以便把已處理的液體從介質(zhì)引出，再從閥室54排出。
如果液流準備開始處理，液體將從液體供應源(圖中未示)，例如城市使用水源，進入供應管路66，水將在壓力下充滿閥室54底部的隔間68。如在圖3中可很好地看出，這種待處理的液體將向上流經(jīng)閥室54中的通道70和開口71，經(jīng)過在室14中底板32上面的空間，以及向上經(jīng)過支承板24和網(wǎng)篩26而進入液體處理介質(zhì)18。
這個初始的流動將開始如上所述的介質(zhì)18自動清潔，沖洗掉可能先前已落回到介質(zhì)層表面上任何松散的較輕固體污染物，向上并經(jīng)過室14頂部上的垂直狹縫28，最終從設備排出。如圖3所示，初始的流動也會把層中切細的顆粒介質(zhì)18從如圖1所示的先前下沉的靜止位置向上移動。這個向上的流動，結(jié)合了進入水(它通過環(huán)形通道96和97并經(jīng)過擱架99附近的進入口94和95噴出)的噴射作用，以及還結(jié)合由于擱架和窄開口100對顆粒介質(zhì)18向上流動的限制，在介質(zhì)中將產(chǎn)生如圖3中箭頭所示的明顯擾動，以及顆粒相互的研磨。如果沒有擱架99的限制，顆粒介質(zhì)18會立即流到室14的頂部，從而大大減小擾動和研磨程度。
在開始時顆粒介質(zhì)18中的大量攪動和擾動將去除大部分氧化污染物，例如氯形成的氯化鹽，它們可能先前積累在顆粒金屬介質(zhì)的表面上。這造成了自動的清潔作用，在每次起動開始時從系統(tǒng)沖洗掉這些先前去除的污染物，并在顆粒介質(zhì)18上提供了一個新鮮的金屬表面，它在下一次待處理的液體中，最大程度地去除了不希望的氧化物。例如已經(jīng)發(fā)現(xiàn)，先前包在顆粒金屬介質(zhì)18表面上的50-90％氧化物在開始后幾秒鐘內(nèi)就被去除。這在淋浴噴頭之類的設備中是特別希望的，因為開始幾秒鐘的水流總是被廢棄的。
當水流繼續(xù)時，所有顆粒介質(zhì)18將最終懸浮在室14的上部，如圖4所示，在那里繼續(xù)處理連續(xù)通過室的水流。一旦被懸浮的顆粒介質(zhì)18處理，水將流經(jīng)側(cè)壁22頂部上的垂直狹縫28，并向下通過室16的介質(zhì)20。如上所述，介質(zhì)20可采用許多所希望形式中的任一種，包括各種離子交換樹脂和/或活性炭。
在如圖4箭頭所示通過介質(zhì)20之后，已處理的水將通過在底板32中的狹縫開口36，然后通過網(wǎng)篩42和支承板40，在閥板38中的通道49，以及在閥室中的開口78和通道79而從閥室排出，如圖5A所示。也可能通過狹縫36的任何極細污染物將積累在極細的網(wǎng)篩42上，留待以后沖洗，將在以下描述。沒有液體經(jīng)過閥板38中的通道50，因為它對準了在閥室54表面64上的盲密封件86，如圖5A所示。此外，沒有液體經(jīng)過U形旁路52，如圖5A所示，因為它被轉(zhuǎn)到非工作位置，其中它的開口對準了閥室54表面64上不起作用的無效位置，如圖5A所示。
不管上述本發(fā)明的自動再生特性有還是沒有，很容易會希望在延長使用期之后，還能定期地再生一種或所有兩種介質(zhì)，并且采用在上述自動清潔特性之外的不同方式。
如果希望回洗介質(zhì)，所有需要做的僅是轉(zhuǎn)動外殼12和固定在其底部的閥板38，從圖5A所示的使用位置A轉(zhuǎn)到圖5B所示的回洗位置B。在這些工作模式之間簡單轉(zhuǎn)動外殼期間，閥室54保持不動。如果外殼12和閥板38已定位在如圖5B所示的回洗位置B，則液體源將繼續(xù)流經(jīng)入口66并進入隔間68，如圖1、3和4所示。但是，現(xiàn)在閥板38中的通道49將對準閥室54中的通道72和開口73，而閥板38中的通道48現(xiàn)在將對準閥室54中的開口80和通道81。因此，液源將從隔間68通過通道72及其開口73和通過通道49向上流動。該液體將繼續(xù)相反地向上流經(jīng)支承板40和網(wǎng)篩42，去除積累在該網(wǎng)篩上的任何微粒，由此可在以后通過通道50把它們沖走?；叵吹乃鲗⒗^續(xù)向上經(jīng)過狹縫36和室16中的介質(zhì)20，經(jīng)過室14頂部上的狹縫28，并向下經(jīng)過介質(zhì)層18，網(wǎng)篩26和支承板24，經(jīng)過如圖5B所示的閥板中的通道48，開口80和通道81而到達排泄口，在那里它被排出和廢棄。
當介質(zhì)20是采用去除水硬度、硝酸鹽或其它不希望的污染物的離子交換樹脂情形時，回洗液體最好是用鈉鹽或鉀鹽之類的鹽水來再生離子交換介質(zhì)，而不是就用城市供應水源的單純水。此時，將從適當?shù)柠}水源(圖中未示)通過通道72A把鹽水引入通道72，在那里鹽水流繼續(xù)如上述回洗情形那樣流動，如圖5B所示。設備在那里還包括了引入鹽水的措施，在通道72和72A中將包括適當?shù)闹够亻yV，如圖5B和5E所示，以阻止液體在水源和鹽水源之間不適當?shù)囊后w流動，或者相反情形。
進一步參照圖5B所示的回洗位置B，可以看出，閥板38中的通道50被有效地阻止流通，因為它對準了閥室54表面64上的盲密封件87。在閥板38中的U形旁路通道52也被有效地阻止流通，因為它對準了閥室54表面64上不起作用的無效區(qū)，如圖5B所示。
如果希望沖洗液體處理介質(zhì)，則進一步把外殼12及固定在其上面的閥板38簡單地轉(zhuǎn)動到如圖5C所示的沖洗位置C。在該位置上，閥板38中的通道48對準閥室54中的開口75和通道74。通道74與閥室54中隔間68連通.閥板38中的通道50對準閥室54中的開口82和通到排泄口的通道83，如圖5C所示。因此在該沖洗位置C中，供應的液體流經(jīng)入口66、隔間68和流經(jīng)閥室54中的通道74和開口75，流經(jīng)閥板38中的通道48，以及到達介質(zhì)來沖洗介質(zhì)。流經(jīng)介質(zhì)的液流具有與上述使用模式期間相同的方向。然后在沖洗之后離開介質(zhì)的液體流入底板32之下的室內(nèi)，以沖洗已從網(wǎng)篩42上去除的任何微粒，通過閥板38中的通道50和閥室54中的開口82和通道83，被排出到排泄口。
如圖5C所示，閥板38中的通道49被阻止流通，因為它對準了閥室54表面64上的盲密封件88。U形旁路通道52也被阻止流通，因為其一端對準了閥室54表面64上的盲密封件89，另一端對準了不起作用的無效區(qū)，如圖5C所示。
如果需要，可以進一步轉(zhuǎn)動外殼12和固定在其上面的閥板38到如圖5D所示的關閉位置D，來簡單地關閉整個設備。在該位置中，閥板38中的所有通道均對準閥室54表面64上的不起作用的無效區(qū)，或者對準排泄口。更具體地說，如果閥板38處于關閉位置D，閥板38中的通道48和49以及U形旁路通道52對準閥室54表面64上不起作用的無效區(qū)。在閥板38中只有另一條通道50對準了旁路排出口84和通道85。因此，在該關閉位置D中沒有液體從設備流出或流入設備。
如果需要使液體繞過處理介質(zhì)，可轉(zhuǎn)動外殼12和閥板38到旁路位置E，如圖5E所示。在該位置中，閥板38中的U形旁路通道52的一條腿對準閥室54中的通道72和開口74，而U形旁路通道52的另一條腿對準閥室54中的開口84和通道85。因此，在旁路位置E中，液源將從隔間68的入口66流入，經(jīng)過閥室54中的通道72和開口73，經(jīng)過閥板38中的旁路通道52，并向外經(jīng)過閥室54中的開口84和通向旁路排出口的通道85。到鹽水通道72A的任何流動將被止回閥V阻塞。
如果閥板38處于如圖5E所示的旁路位置E，通過閥板38的其余通道均被阻止流通。閥板38中的通道49對準了盲密封件90，通道50對準了目前不起作用和無效的排泄通道81，閥板38中的通道48對準了閥室54表面64上的盲密封件89。
雖然參照圖5A-5E已經(jīng)描述了多達5種工作模式，但可以理解到，可以消除一種或幾種所述的工作模式來簡化本發(fā)明的設備，而不會背離本發(fā)明的精神。在研究了已參照圖5A-5E充分說明和描述的較復雜的多模式情形之后，為了消除工作模式而對閥板38和/或閥室54所作的任何修改，均完全在熟悉該技術(shù)人員的能力范圍之內(nèi)。
也應該理解到，已經(jīng)描述的本發(fā)明優(yōu)選實施例僅是用來舉例說明本發(fā)明的原理。熟悉該技術(shù)的人員可以作出無數(shù)的修改而不背離本發(fā)明的真實精神和范圍。
權(quán)利要求
1.一種可轉(zhuǎn)動閥門，閥門具有一個基本上為盤形的閥板(38)，在盤形閥板(38)一側(cè)的表面(44)，在上述表面上具有開口，以及從上述表面(44)中上述開口延伸到上述板中的許多通道(48，49，50，52)，至少某些上述通道(48，49，50)延伸通過上述閥板的厚度，與對著表面(44)的上述板的另一側(cè)連通，上述盤形閥板(38)可繞著與上述表面(44)成很大角度延伸的軸線轉(zhuǎn)動；以及一個閥室(54)，具有與上述閥板表面(44)靠近的表面(64)，上述閥室中也具有許多通道(70，72，74，79，81，83，85)和通向上述閥室表面(64)的開口，上述閥室的至少一個第一條通道(70，72)與液體源連通，上述閥室的至少一個第二條通道(79)與上述閥室的上述液體的排出口連通，上述閥室的至少一個第三條通道(81)與上述閥室的排泄口連通；上述閥板(38)可在第一位置(A)和第二位置(B)之間繞其上述軸線作轉(zhuǎn)動，在第一位置中，從閥室中的上述第一條通道(70)把液體供應到經(jīng)過閥板(38)的通道(48)之一，并從經(jīng)過閥板(38)的另一條通道(49)通到上述閥室中的上述至少一個第二條通道(79)，第二條通道與上述閥室(54)的排出口連通，在第二位置中，從閥室中的另一條通道(72)把液體供應到經(jīng)過閥板(38)的另一條通道(49)，并從經(jīng)過閥板(38)的又一條通道(48)通到上述閥室中的上述至少一個第三條通道(81)，第三條通道與上述閥室(54)的排泄口連通，上述閥板(38)還可轉(zhuǎn)動到至少一個或幾個附加的位置(C，D，E)，它們包括漂洗位置(C)、一個關閉位置(D)或旁路位置(E)，在漂洗位置(C)中，液體從液體源(74)通過液體處理介質(zhì)來漂洗介質(zhì)，并從那里通到排泄口(83)；在旁路位置(E)中，液體繞過液體處理介質(zhì)，從液體源(72)經(jīng)過閥板(38)并通到閥室(54)的液體排出口(85)。
2.權(quán)利要求1的閥門，其中，上述表面(44，64)是平面，并且相互平行，板(38)的軸線垂直于平的表面(44，64)。
3.權(quán)利要求2的閥門，其中，至少在一個表面上包括許多密封件(86-90)，當上述閥板(38)轉(zhuǎn)動時，如果相對于至少一個上述表面來轉(zhuǎn)動另一表面，則上述許多密封件可有選擇地對準通到另一表面的通道之一。
4.權(quán)利要求3的閥門，其中，上述密封件(86-90)包括O形圈。
5.權(quán)利要求3的閥門，其中，上述密封件(86-90)是彈簧加載的墊片(6)。
6.權(quán)利要求1的閥門，其中，至少在一個上述表面上包括許多密封件(86-90)，當上述閥板(38)轉(zhuǎn)動時，如果相對于至少一個上述表面來轉(zhuǎn)動另一表面，則上述許多密封件可有選擇地對準通到另一上述表面的通道之一。
7.權(quán)利要求6的閥門，其中，上述密封件(86-90)是O形圈。
8.權(quán)利要求6的閥門，其中，上述密封件是彈簧加載的墊片(6)。
9.權(quán)利要求1的閥門，其中，還包括一個至少包含一種液體處理介質(zhì)(18，20)的外殼(12)；其中，如果上述閥板(38)處于上述第一位置(A)，則從閥室(54)中的液體源的第一條通道(70或72)把液體供應到經(jīng)過閥板(38)的通道(48)之一和液體處理介質(zhì)(18)，并且從上述液體處理介質(zhì)(18)通到經(jīng)過閥板(38)的另一條通道(49)和上述閥室(54)中的上述第二條通道(79)，第二條通道與上述閥室的排出口連通，把已被上述液體處理介質(zhì)處理過的液體通過上述排出口，如果上述閥板處于上述第二位置(B)，則從閥室(54)中的另一條上述通道(72)把液體供應到經(jīng)過閥板(38)的另一條通道(49)和上述液體處理介質(zhì)(18)，并且從上述液體處理介質(zhì)(18)通到經(jīng)過閥板(38)的又一條通道(48)和閥室(54)中的上述第三條通道(81)，第三條通道(81)與上述閥室的排泄口連通，以便回洗液體處理介質(zhì)。
10.權(quán)利要求9的閥門，其中，上述閥室(54)包括一個與鹽水源連通的通道(72A)，以再生液體處理介質(zhì)(18)，并且如果上述閥板(38)處于第二位置(B)，通過上述通道(72A)把液體從鹽水源供應到上述液體處理介質(zhì)(18)來再生液體處理介質(zhì)。
11.權(quán)利要求9的閥門，其中，包含介質(zhì)的上述外殼(12)固定到上述閥板(38)上，由此轉(zhuǎn)動上述外殼(12)，使上述閥板可在第一(A)和第二(B)上述位置之間轉(zhuǎn)動。
12.權(quán)利要求11的閥門，其中，如果上述閥板(38)處于上述第二位置(B)，把液體從液體源(72)供應到上述液體處理介質(zhì)(18，20)來回洗上述液體處理介質(zhì)。
13.權(quán)利要求11的閥門，其中，上述閥室(54)包括一個與鹽水源連通的通道(72A)，以再生液體處理介質(zhì)(18)，并且如果上述閥板(38)處于第二位置(B)，通過上述通道(72A)把液體從鹽液體源供應到上述液體處理介質(zhì)(18)來再生液體處理介質(zhì)。
14.一種可轉(zhuǎn)動閥門，包括一個基本上為盤形的閥板(38)，在盤形閥板一側(cè)的表面(44)，在上述表面上具有開口，以及從上述表面(44)中上述開口延伸到上述板中的許多通道(48，49，50，52)，至少某些上述通道(48，49，50)延伸通過上述閥板的厚度，與對著表面(44)的上述板的另一側(cè)連通，上述盤形閥板(38)可繞著與上述表面(44)成很大角度延伸的軸線轉(zhuǎn)動；一個閥室(54)具有與上述閥板表面(44)靠近的表面(64)，上述閥室中也具有許多通道(70，72，74，79，81，83，85)和通向上述閥室表面(64)的開口，上述閥室至少一個第一條通道(70或72)與液體源連通，上述閥室至少一個第二條通道(79)與上述閥室的上述液體的排出口連通，上述閥室至少一個第三條通道(81)與上述閥室的排泄口連通；和至少在一個表面上包括許多開口密封件和盲密封件(86-90)，當上述閥板(38)轉(zhuǎn)動，上述另一表面相對于上述至少一個上述表面轉(zhuǎn)動時，上述開口密封件有選擇地與穿過另一上述表面打開的一個通道對準；當上述閥板(38)轉(zhuǎn)動時，上述盲密封件(86-90)是堵塞密封件，它們堵住流過選擇的一個上述通道的液體，上述閥板(38)可在第一位置(A)和第二位置(B)之間繞其上述軸線作轉(zhuǎn)動，在第一位置中，從閥室中的上述至少一個第一條通道(70)把液體供應到經(jīng)過閥板(38)的通道(48)之一，并從經(jīng)過閥板(38)的另一條通道(49)通到上述閥室中的上述至少一個第二條通道(79)，第二條通道與上述閥室(54)的排出口連通，在第二位置中，從閥室中的另一條通道(72)把液體供應到經(jīng)過閥板(38)的另一條通道(49)，并從經(jīng)過閥板(38)的又一條通道(48)通到上述閥室中的上述至少一個第三條通道(81)，第三條通道與上述閥室的排泄口連通。
15.權(quán)利要求14的閥門，其中，上述開口密封件和盲密封件(86-90)包括O形圈。
16.權(quán)利要求14的閥門，其中，上述開口密封件和盲密封件(86-90)是彈簧加載的墊片(6)。
17.權(quán)利要求14的閥門，其中，上述表面(44和64)基本上是平面，并且相互平行，板(38)的軸線基本上垂直于平的表面。
18.權(quán)利要求14的閥門，其中，還包括一個至少包含一種液體處理介質(zhì)(18，20)的外殼(12)；其中，如果上述閥板(38)處于上述第一位置(A)，則從閥室(54)中的液體源的第一條通道(70或72)把液體供應到經(jīng)過閥板(38)的通道(48)之一和液體處理介質(zhì)(18)，并且從上述液體處理介質(zhì)通到經(jīng)過閥板(38)的另一條通道(49)和上述閥室(54)中的上述第二條通道(79)，第二條通道與上述閥室的排出口連通，把已被上述液體處理介質(zhì)處理過的液體通過上述排出口，如果上述閥板處于上述第二位置(B)，則從閥室(54)中的另一條上述通道(72)把液體供應到經(jīng)過閥板(38)的另一條通道(49)和上述液體處理介質(zhì)(18)，并且從上述液體處理介質(zhì)(18)通到經(jīng)過閥板(38)的又一條通道(48)和閥室(54)中的上述第三條通道(81)，第三條通道與上述閥室的排泄口連通，以便回洗液體處理介質(zhì)。
19.權(quán)利要求18的閥門，其中，上述閥板(38)還可轉(zhuǎn)動到至少一個或幾個附加的位置(C，D，E)，它們包括漂洗位置(C)、關閉位置(D)或旁路位置(E)，在漂洗位置中，來自液體源(74)的液體通過液體處理介質(zhì)以漂洗該液體處理介質(zhì)，并從那里通到排泄口(83)，在關閉位置中，關閉了經(jīng)過該設備的液體流動，在旁路位置中，液體繞過液體處理介質(zhì)，從液體源(72)經(jīng)過閥板(38)并通到閥室(54)的液體排出口。
20.權(quán)利要求18的閥門，其中，如果上述閥板處于上述第二位置(B)，把液體從液體源(72)供應到上述液體處理介質(zhì)(18，20)來回洗上述液體處理介質(zhì)。
21.權(quán)利要求18的閥門，其中，上述閥室(54)包括一個與鹽水源連通的通道(72A)，以再生液體處理介質(zhì)(18)，并且如果上述閥板(38)處于第二位置(B)，通過上述通道(72A)把液體從鹽水源供應到上述液體處理介質(zhì)(18)來再生液體處理介質(zhì)。
22.權(quán)利要求18的閥門，其中，包含介質(zhì)的上述外殼(12)固定到上述閥板(38)上，由此轉(zhuǎn)動上述外殼(12)，使上述閥板(38)可在第一和第二上述位置之間轉(zhuǎn)動。
23.權(quán)利要求22的閥門，其中，由于上述外殼(12)轉(zhuǎn)動，上述閥板(38)也可轉(zhuǎn)動到至少一個或幾個附加的位置(C，D，E)，附加位置包括漂洗位置(C)、關閉位置(D)或旁路位置(E)，在漂洗位置中，液體從液體源(74)通過液體處理介質(zhì)來漂洗介質(zhì)，并從那里通到排泄口(83)，在關閉位置中，關閉了經(jīng)過該設備的液體流動，在旁路位置中，液體繞過液體處理介質(zhì)，從液體源(72)經(jīng)過閥板(38)并通到閥室(54)的液體排出口(85)。
24.權(quán)利要求22的閥門，其中，如果上述閥板(38)處于上述第二位置(B)，把液體從液體源(72)供應到上述液體處理介質(zhì)(18)來回洗上述液體處理介質(zhì)。
25.權(quán)利要求22的閥門，其中，上述閥室(54)包括一個與鹽水源連通的通道(72A)，以再生液體處理介質(zhì)(18)，并且如果上述閥板(38)處于第二位置(B)，通過上述通道(72A)把液體從鹽水源供應到上述液體處理介質(zhì)(18)來再生液體處理介質(zhì)。
全文摘要
一種用于液體處理設備的可轉(zhuǎn)動閥門，具有一個基本上為盤形的閥板，在盤形閥板一側(cè)具有表面，在該表面上具有開口，閥板可繞著與上述表面成很大角度延伸的軸線轉(zhuǎn)動；以及一個閥室，具有與上述閥板表面靠近的表面，閥室中也具有許多通道和通向上述閥室表面的開口；上述閥板可在第一位置和第二位置之間繞其上述軸線作轉(zhuǎn)動；上述閥板還可轉(zhuǎn)動到至少一個或幾個附加的位置，它們包括漂洗位置、一個關閉位置或旁路位置，在漂洗位置中，液體從液體源通過液體處理介質(zhì)來漂洗介質(zhì)，并從那里通到排泄口；在旁路位置中，液體繞過液體處理介質(zhì)，從液體源經(jīng)過閥板并通到閥室的液體排出口。
文檔編號B01D24/00GK101092253SQ200710112259
公開日2007年12月26日 申請日期1999年9月29日 優(yōu)先權(quán)日1998年10月2日
發(fā)明者周耀周 申請人:周耀周