CN1309446C - 龙头水处理 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种水处理单元，它可安直接安装在用户水槽的龙头或旋塞上，该水处理单元包含一种或多种水处理介质，和一操作阀，该操作阀允许选择几种操作模式，包括供水、喷雾和束流模式。在供水模式，水由如果不是全部也是其中一种的各水处理介质所处理，该介质装在单元外壳中，水经过它以后从单元的阀门排出，供供水使用，且供水的排出还可按照用户需求进行调整，来引导已处理的水。该处理单元的阀门一外壳、一静态部件、一滑动部件和一可旋转开关部件单元，并可操作在一反洗模式，在反洗模式中，可在相反方向引导水通过至少一种水处理介质，以再生该介质。还可检测通过该单元的流量，以测量处理介质的使用期限，在其应当替换时发出信号。
Description
发明背景及发明内容
本发明涉及一种水处理单元，更具体地，涉及一种较适于安装在水龙头或旋塞上的水处理单元，该水龙头包括一装有水处理介质的外壳，以及一控制该单元处于多种操作模式的控制阀。
过去，水处理***已为水处理领域所采用，以从中去除各种杂质和污染物。例如，在我的美国专利第6042729号中披露了一种水处理单元，它包括一外壳，外壳中具有一种金属粉末，如铜锌合金的粉末，它作为一种除菌水处理介质，去除污染物如氯，外壳中还具有一第二介质，如活性炭，用来去除异味及类似物。在我的专利中还披露了一阀门，当装有处理介质的外壳旋转时，阀门可操作在包括供水和反洗位置的几个位置中的任一个。
在我的美国专利第6254772号中，还披露了一个可反洗过滤***，它包括一多介质流体处理外壳，和一可绕延长轴在包括供水和反洗位置的多个位置之间转动的阀门。
在此希望能够提供一种更好的水处理单元，它包含一种或多种水处理介质，其中介质可装在一外壳中，还包含一与外壳和介质相关联的操作阀，用来允许在几种操作模式中进行选择，而该单元还需足够紧凑，并构造成使其可直接安装在用户水槽的龙头或旋塞上。本发明即满足该标准。
除了满足上述标准以外，本发明还能够在供水、喷雾和束流模式之间操作。在供水模式，水由单元外壳中所包含的、即使不是所有各种也是其中至少一种的水处理介质来处理，之后，水从单元阀门中排出，用于供水使用。此外，供水排出量最好可调整，以便由用户按需要支配已处理的水。例如，当人们要从水喷头喝水时，向上允许喝水，或者向下流入龙头下面的容器及类似物。束流和喷雾模式也是有用的，例如碟子的浸泡或水果蔬菜的洗涤，在后面这两种模式中，水穿过外壳中的至少一种水处理介质。
此外，在本发明中，处理单元的阀门还可操作在反洗模式，其中可引导水按相反方向经过至少一种水处理介质，以再生该介质。还可检测经过该单元的流量，以测量处理介质的使用寿命，在其应更换时发出信号。
在本发明的一个主要方面，阀门包括一阀外壳，该阀外壳具有位于其中的一延伸腔、在阀外壳上与腔室相连的流体入口，以及在阀外壳上与腔室相连的第一和第二排出口，第一排出口包括用来从阀外壳排出流体的第一和第二开口。腔室中的一静态部件具有多个从中穿过的开口，其中至少一些开口与流体入口、以及第一排出口和第二排出口的第一和第二开口对齐，静态部件的形状和尺寸一般与腔室的形状和尺寸相一致。静态部件上设置了一开关部件，可分别在喷雾、束流和供水位置之间旋转，在处于喷雾位置时，把流体引到第一开口，使流体以喷雾形式从第一排出口排出，在处于束流位置时，把流体引到第二开口，使其作为束流从第一排出口排出，在处于供水位置时，把流体引到阀外壳的第二排出口，使流体作为供水流体从阀外壳排出。
在本发明的另一个主要方面，静态部件包括一垫片。
在本发明的又一主要方面，静态部件至少包括在其上的一密封件，当开关部件在各位置之间旋转时，该密封件阻止了入口与选择的第一和第二开口和/或排出口之一之间的连通。
在本发明的又一主要方面，腔室、静态部件和开关部件的横截面一般为圆柱型。
在本发明的又一主要方面，阀外壳上的第一排出口包括一覆盖在第一和第二开口上的罩盖，该罩盖包括多个小开口，以及与小开口间隔开的至少一大开口，其中，当开关部件处于喷雾位置时，第一排出口的第一开口与该多个小开口对齐，使流体从罩盖的该多个小开口以喷雾状排出，当开关部件处于束流位置时，第一排出口的第二开口与罩盖的大开口对齐，使流体从大开口以束流状排出。
在本发明的又一主要方面，阀外壳包括一基本上为圆柱形的部分，阀外壳上的第二排出口在基本上为圆柱形的部分上，并包括一通道，该通道绕基本上为圆柱形的部分延伸一实质性距离。
在本发明的又一主要方面，一控制环设置在基本上为圆柱形的部分上，覆盖了通道，该控制环包括穿过其中用来排出供水流体的口，该控制环和口可围绕基本上为圆柱形的部分旋转，以选择性地引导供水流体的排出。
在本发明的又一主要方面，一接头把在阀外壳上的流体入口安装到龙头出口上。
在本发明的又一主要方面，一滑动部件设置在腔室中，该滑动部件可在第一位置和第二位置之间纵向移动，在第一位置时，开关部件在喷雾、束流和供水位置上起作用，在第二位置时，开关部件在上述三个位置上不起作用。
在本发明的又一主要方面，滑动部件的第二位置是一反洗位置，在该反洗位置，流体从阀外壳上的流体入口被引导到第一排出口的第二开口。
在本发明的又一主要方面，滑动部件在静态部件和开关部件中。
在本发明的又一主要方面，一水处理单元包括一其中装有水处理介质的处理外壳，以及前述的阀门。
在本发明的又一主要方面，一接头把阀上的流体入口连接到一龙头的出口。
在本发明的又一主要方面，一滑动部件设置在阀的腔室中，并可在第一位置和第二位置之间纵向移动，在第一位置时，开关部件在喷雾、束流和供水位置上起作用，在第二位置时，流体反方向通过处理外壳和水处理介质，以反洗该介质。
在本发明的又一主要方面，当滑动部件处于第二位置时，流体从阀上的流体入口导入，通过处理外壳，并反方向通过水处理介质，进入第一排出口的第二开口，并以束流状从该口排出。
在本发明的又一主要方面，处理外壳装有至少两种不同的水处理介质，当开关部件位于喷雾、束流或供水位置之一、或滑动部件处于其第一或第二位置之一时，流体经过其中至少一种介质
在本发明的又一主要方面，当开关部件处于供水位置时，流体经过该两种水处理介质。
在本发明的又一主要方面，水处理介质为一种金属粉末颗粒和/或活性炭。
在本发明的又一主要方面，处理外壳包括其上的突起，该突起延伸到阀的腔室中，其中该突起包括穿过其中的至少一个通道和/或与腔室一起构成的在附近的至少一个通道，通过该通道，流体流入和/或流出处理外壳中的水处理介质。
在本发明的又一主要方面，突起具有一与处理外壳相对的端部，该端部位于静态部件和开关部件中。
在本发明的又一主要方面，该单元包括至少一个传感器，用来检测流经该单元的流量的大小。
在本发明的又一主要方面，该传感器位于阀外壳中。
本发明的这些和其他目的、特征以及优点将通过以下具体描述的内容而得到更清楚的理解。
附图说明
本说明书贯穿前后，将不断参考附图，其中：
图1是根据本发明原理的水处理单元的一优选实施例的整体前视图，如图所示安装在点和虚线表示的龙头或旋塞上；
图2是单元在服务模式大体上沿图1的线2-2所视的横截面侧面图；
图3是图2所示单元的阀门在服务模式的分解前视图；
图4是类似于图2所示的单元的横截面侧面图，但单元处于喷雾模式；
图5是如图4所示单元阀门的分解前视图，但处于喷雾模式；
图5A是大体上沿图5的线5A-5A所示的阀外壳的底部平面图；
图5B是大体上沿图5的线5B-5B所示的本发明阀门的滑动部件的横截面、端面图；
图6是与图2和4所示类似的横截面、侧面图，但单元处于束流模式；
图7是处于束流模式的图6所示单元的阀门的分解、前视图；
图7A是大体上沿图7的线7A-7A所示的阀外壳的底部平面图；
图7B是大体上沿图7的线7B-7B所示的本发明阀门的滑动部件的横截面、端面图；
图8是与图2、4和6所示类似的横截面、侧面图，但单元处于反洗模式；
图9是处于反洗模式的图8所示单元的阀门的分解、前视图；
图9A是大体上沿图9的线9A-9A所示的阀外壳的底部平面图；
图9B是大体上沿图9的线9B-9B所示的本发明阀门的滑动部件的
横截面、端面图；
优选实施例的描述
图中表示了流体处理单元、如一水处理单元10的优选实施例。优选的水处理单元10一般包括一处理组件12和一阀门组件14，二者适于以适当的方式连接在一起，形成该完整的水处理单元10。
处理组件12包括一最好是模铸的外壳16，和一个普通圆柱形的延伸突起18该突起从外壳16的底部一侧延伸到阀门组件14中，如图2、4、6、8中清楚所示。该突起18在处理组件12和阀门组件14之间限定了一供待处理流体流通的通道，如以后将要描述的。该突起18最好与外壳16一体化地模铸，以形成一整块组件。
突起18的内端和外壳16的底部还可构造成支撑一处理腔室20，如图2、4、6和9清楚所示。处理腔室20一般包括一较低较小直径的圆柱形段22，它被支撑在一凸缘23和突起18内端上；以及一较大直径的圆柱形上段24，它被支撑在下段22的上端、外壳16的上部中。O形圈25将圆柱形段22的下端和凸缘23密封，又将下圆柱形段22的上端和上圆柱形段24底部的凸缘密封。处理腔室的上段24具有一向下倾斜的底壁26，如图2、4、6、8清楚所示，并在其下顶端具有一开口28。外壳16的上端最好构造有一罩盖30，该罩盖选择性地与外壳的其余部分分开，以露出外壳内部的水处理装置，供服务和再填充。罩盖30还最好包括间隔开的叶片32，该叶片向下延伸到外壳中，以便在操作时压住处理腔室20的上段20，使得已在处理腔室中至少部分处理过的水通过细孔过滤器35，穿过叶片之间，并向下到达上段24的外侧，如图2、4和6所示，或在反洗过程中向上，如图8所示。
处理腔室20在下段22的底部还包括一细孔过滤器34。在由各种过滤介质开始处理之前，细孔过滤器34先截留了固体杂质中非常小的颗粒，同时***关闭或***如图8所示处于反洗时为水处理腔室20中颗粒水处理介质36提供了可安置的基座。颗粒水处理介质36最好是一些金属粉末颗粒，如铜和锌的合金，我的第6042729号美国专利中披露了这样的例子。该介质具有这样的优点，即，它可除去氯还可作为杀菌剂，并可在水流开始时得到初始清洗并悬浮起来，如前面所述我的第6042729号美国专利所讨论的，在此如图2、4和6所示。
一第二处理介质最好包括一圆柱形活性炭块，它也放置在处理装置12中。该圆柱形活性炭块38与处理腔室20的相对较小直径下段22相错开，并由下段22上的多个垂直延伸梁40所支撑，与下段22的壁保持隔开的关系。梁40因而构成垂直通道42，水在通过炭块过滤器38之后可流过该通道，如图2所示。炭块过滤器38的外径也比外壳16的内径更小，从而构成一通道44，水在几个过程中可流经该通道。炭块过滤器38最好支撑在一衬垫46上，该衬垫放置在外壳底部一适当的凸缘47上，接下来，炭块过滤器38的上端在衬垫48上支撑着处理腔室20上段24的外径。
阀装置14包含一阀外壳50，在其顶部具有一凹槽52，阀外壳还包括一接头5，用来把阀装置14安装在一龙头或旋塞F的排出口上，如图2、4、6和8清楚所示。凹槽52包括一阀外壳上的入口56，该入口与阀外壳中的腔室58相连。腔室58在横截面上一般为圆柱形，并从阀外壳50的一端延伸到另一端。
在阀外壳上还设置了一底部定向排出口60。底部定向排出口60包括多个开口，这些开口与腔室58相连，用来从外壳和腔室排出流体。如图5A、7A和9A清楚所示，一个开口62最好处于底部定向排出口60的外缘。两个或更多开口63和64位置朝向内部，并朝向底部定向排出口60的中央，且在一般为环形的分隔壁66的内部，仍如图5A、7A和9A清楚所示。
底部定向排出口60还最好包括一盖罩68，该盖罩覆盖在底部定向排出口上，通过适当装置，如穿过罩盖的孔69的螺栓(未示出)固定到阀外壳50上，并安装在外壳上带有8阴丝扣的槽70中。罩盖68还包括一多个小孔72的模式，以及一设置在小孔模式72内、具有基本上为环形样式的多个狭缝74的模式。分隔壁66的大小和形状在罩盖68安装到阀外壳50的底部定向排出口60时，设置在小孔模式72和狭缝模式74之间。这样，分隔壁66就防止了从开口62的排出会穿过狭缝模式，并将其导入小孔喷雾模式72。相反，分隔壁66还防止了从开口63或64的排出会穿过小孔喷雾模式72，从而把从开口63或64的排出限制在穿过狭缝模式74的通道中。
如图3、5、7和9清楚所示，一第二流体排出口76一般位于阀外壳50的通常为圆柱形的延伸部78上。第二流体排出口76还与阀外壳50中的腔室58相连，并包括一开口80，该开口最好与绕圆柱形部分78***的通常为环形的通道82相连。环形槽83还跨立在环形通道82上，该槽83包括O形圈84，用来密封环形通道82，防止沿圆柱形部分78长度上的侧漏。
腔室58在其各端部86和88是打开的，以容纳从左边通过端部86进入腔室58的处理外壳突起18，如图2、4、6和8清楚所示，并用来容纳从右边通过端部88进入腔室58的阀门部件，如以下将更详细描述的。
本发明阀门组件14优选实施例的两个部件位于圆柱形部分78的上方。
一个该部件是一其中具有口92的供水控制环90。供水控制环90定位成与环形通道82和O形环84为交叠关系，且最好可绕圆柱形部分78旋转360°。当阀门处于供水位置时，水从开口80涌入环形通道82，且由于中央环90的可转动，可选择方向地通过口92排出。这使得供水流体可选择地定向排出，例如向上方就可用作饮水器，直接向下装满玻璃杯或其他容器。
在供水控制环90装好之后，装配在圆柱形部分78另一端上的另一部件是一位置指示器环94。该位置指示器环94具有一对固定的凸起，定位成配合到圆柱形部分78端部上的凹槽98中，以防止指示器环转动。固定位置指示器环94其上还包括一适当的参考指针99，用来指示阀门切换到了什么位置，以下将更具体地描述。
在腔室58中设置了一通常为圆柱形的静态部件100。该静态部件最好由相对有弹性的材料构成，并做成衬垫形式。该衬垫100与腔室58的壁一般在尺寸和形状上相一致，且通常最好是拱形，如图3、5、7和9清楚所示。这种拱形和相对有弹性的形态与质地有助于衬垫100在腔室58中的***和定位。
衬垫100具有多个穿过衬垫厚度延伸的口101、102、103、104和105。每个口由一适当凸起的密封件106所包围，如口101所示。衬垫100还包括多个隐形密封件108、109、110、111和112，这些密封件不会穿过衬垫100的厚度开口。每个隐形密封件还由一凸起密封件113所环绕，如隐形密封件108上所示。
当衬垫100已恰当地定位在阀外壳50的腔室58中时，口104就定位成对准阀外壳上的输入口56，使流体通过静态部件100上的入口56和口104，继续到达本发明阀门另一部件的适当的口，如以下所述。其他口101、102、103和105还分别与阀门其他部件上的其他口、水区或阻塞区相对准，如以下所述。最后，隐形密封件108、109、110、111和112可在任何特定的时候，对准或不对准阀门其他部件上的指定口，如以下将要描述的。当一隐形密封件对准了另一部件上的一个口时，它会阻止通过该口的流动。
随着静态部件100***并定位于阀外壳50的腔室58，弹簧114接着被安装到腔室58中，直到弹簧的左端如图所示，接近并压靠在阀外壳50朝向腔室58远左端的肩部116上，如图2、3、6和8清楚所示。
一滑动部件118接着***腔室58和静态衬垫100，直到滑动部件与弹簧114相接触为止。滑动部件118包括一环形套圈120，该环形套圈沿滑动部件118的左端延伸，如图中所示。一外径比环形套圈内径小的圆柱形套管122，从套圈延伸，并在套管和套圈之间形成环形腔室24。环形腔124提供两项功能。一个功能是容纳并固定弹簧114的右端，如图2、4、6和8所示。另一功能是用作流动腔室，根据阀组件14所设定的操作模式，穿过、进入或通过环形套圈。对于后一流动目的，环形腔124在后部通过弓形槽126打开，如图5B、7B和9B所示。这样，流体能够通过弓形槽126流到滑动部件118外表面上的环形水区128，以及环形套圈120的右部，如图所示。环形水区128由图中左边所示的弓形槽126和右边的一对O形圈129和130所限定，在O形圈之间形成一阻塞区131。
再回到如图所示滑动部件118左端的构造，滑动部件118在环形套管122内还具有一腔室132，如图5B、7B和9B清楚所示。腔室132从滑动部件118的左端延伸到在O形圈129和130以及阻塞区131上的滑动部件中，在该点腔室通过一有凹槽的开口134通向滑动部件外部上的水区136。口138和140还通过环形套圈120通向环形腔124，如图3、5、5B、7、7B、9和9B清楚所示。
如前所述，有凹槽的开口134通向滑动部件118上的水区136。水区136从左边由图所示的阻塞区131及其O形圈129和130、到水区右边136如图所示的阻塞区142及其O形圈143和144所构成。
如图2、4、6和8所示，滑动部件118右端的剩余部分构成一具有延伸槽148的腔室146，该延伸槽向腔室146打开。水区136中的一开口150包括一薄膜152，该薄膜响应水区136压力来起动腔室146中的传感器154。腔室146本身在任何操作模式中都不包含流体，而只是为传感器提供一外壳。
当阀门处于供水、喷雾或束流模式中的任一模式时，即不管水是只通过颗粒金属介质36或是还通过炭砖过滤器38，薄膜152都会被压下，起动传感器154，从而测量通过水处理外壳16的流量，通过穿过滑动部件118端部的指示灯(未示出)来表示，是时候应当更换金属颗粒介质36和炭砖过滤器38了。
腔室146还包括一第二机械传感器156，该传感器支撑在凹槽148中，且如图2所示，当阀门处于供水模式时，由一凸轮表面157所起动。凸轮表面157在可旋转开关160处于供水模式时才与机械传感器156接触。否则，凸轮表面157在喷雾和束流模式时则从传感器156上缩回。金属颗粒介质36的使用寿命一般可以是2000小时，而炭砖过滤器的使用寿命一般可以是200小时。因此，传感器154和156的这种结合可以指示什么时候最早用完的介质需要替换介质物了。此外，根据需要还可在腔室146中包括电池或类似物159，来为当前的传感器或任何指示灯提供能源。
要完善滑动部件，腔室146的右端还盖有一盘158，来提供一按钮，用来可滑动地移动滑动部件。盘158可发光，例如可包括一指示灯(未示出)，来表示运行时间的长度，并指示需要更换处理介质了。
阀组件14的最后一个主要部件是可旋转开关部件160。可旋转开关部件160包括一通常为圆柱形的延长管162，该管定位成在其左端延伸到滑动部件118上，如图2、4、6和8所示，紧靠环形套圈120的右端。延伸管162的外表面定位在静态衬垫100内部，并穿过图2、4、6和8中标志为“切换和滑动”的区域，该延伸管相对于衬垫可转动。一O形圈164环绕延伸管162，并密封了该管，防止流体流动到O形圈的右边，如图中所示。该延伸管162还包括一对口166和168，这两个口沿管子长度分隔开，如图3、5、7和9清楚所示。
延伸管162在其外表面上还包括一弓形凹槽170，弓形凹槽中具有沿其长度上间隔开的三个凹痕171、172和173。一弹簧加力棘爪174定位成穿过阀外壳50中的开口176，如图5A、7A和9A清楚所示，穿过静态衬垫100的开口178，如图3、5、7和9所示，并进入弓形凹槽170。根据可旋转开关160在供水、喷雾或束流位置之间旋转的位置，弹簧加力棘爪174会进入凹痕171、172或173中的一个，当开关处于一个操作模式时，限制可旋转开关的旋转，并表示此时开关已定位在其各位置中的一个。
如图所示，可旋转开关160在其右端还包括一增大的头部180。该增大的头部180最好具有一大约与指示环94和供水控制环90外径相同的外径，如图2、4、6和8所示。头部180的外表面最好包括关于操作模式的标记，即“束流”、“喷雾”或“供水”。该标记182用来与静态指示环上的固定指针99对齐，来指示当可旋转开关160在其各个操作位置之间旋转时阀门的操作模式。为了帮助该旋转，一对翼板184最好模铸到头部180上。
具体参考图3、5、7和9以及静态衬垫100，可以看出静态衬垫100的一部分叠盖在可旋转开关和滑动部件上，而当阀门完全安装后，衬垫100的剩余部分只叠盖在滑动部件上。
如前所述，处理外壳16和阀外壳50之间的接口是突起18，如图2、4、6和8所示，该突起用来至少部分地连接阀外壳50和处理外壳16，同时还为流体提供了流入和流出阀外壳及处理外壳中水处理介质的通道。如前所述，突起18最好构成处理外壳16完整的一部分，如可通过模铸。该突起18在其边界内部包括两个通道186和188。在突起18的外表面和阀外壳50的内表面之间还具有一通道190，如图2、4、6和8清楚所示。通道186的左端与处理单元下段22和炭砖过滤器38之间的通道相连，通道186的右端与滑动部件118中的腔室132相连。通道188通过开口192与细滤清器34和下部水处理段22的底面相连。水从突起18外表面和阀外壳50内表面之间的环形通道194通到开口192，并限定在O形圈196之间。最后，根据阀门设置在喷雾或束流模式，突起18外部的通道190连接了通道44与开口62或63之一，该通道44处于处理外壳16和炭砖过滤器之间，开口位于底部定向排出口60上。
下面，针对本发明优选实施例的水处理单元的操作，分别对于供水、喷雾、束流和反洗模式进行描述。
供水模式
具体参考图1、2和3，要启动在供水模式下的操作，如图1所示，转动可旋转开关160的头部180，使“供水”标记182与定位指示环94及其指针99对齐。在该模式，以及喷雾和束流模式，滑动部件118如图所示受弹簧114作用向右偏移，使盘158位于其最右端，并最好与可旋转开关160头部180的端部齐平。此外，在可旋转开关160转动到供水模式时，弹簧加力棘爪174将咬入凹槽173中，表示此时可旋转开关被正确定位，并且将其保持在供水模式。
当可旋转开关160定位在供水模式时，来自龙头F的流体将如图3中的箭头a所示，流过接头54和阀外壳上的入口56。流体从该处如箭头b所示流过静态衬垫100上的口104，如箭头c所示流经滑动部件118的环形套圈120，从滑动部件118中的腔室132，如箭头d所示流过在O形圈196之间的环形通道，并经过突起18的开口192，经过如图2所示的突起18的通道188，如箭头e所示，流入图2所示的处理外壳16的底部。
一旦进入处理外壳中，流体将向上流动，经过细滤清器34，在那里较大颗粒杂质将被截住。流体接着将上升并从下段22通过开口28进入上段24，搅动金属颗粒处理介质36。该初始介质流将冲洗并再生金属颗粒处理介质36，如我的美国专利第6042729所述。当水由颗粒处理介质36所处理并穿过该介质后，将流过细孔过滤器35，接着在处理外壳16顶部的叶片32之间流动，向下经过外壳和上段24之间的通道，进入通道44。水接着通过炭块过滤器38，穿过通道42，在垂直肋条40之间，通过突起18的通道186流出。
流体从通道186流出突起18的右端，如图2所示，进入腔室132，接着通过切槽134进入滑动部件118的水区136，如图3的箭头所示。当流体处于水区136时，它向开口150的薄膜152施加压力，以启动传感器154，该传感器计算时间量和/或流量，其中处理组件操作在供水模式。水区136中的流体于是从可旋转开关160的口166流出，如图3中的箭头g所示，接着穿过静态衬垫100中的口101，如箭头h所示。流体从静态衬垫100的口101接着从阀外壳50的柱状部78的开口80流出，进入环形通道82，接着它从供水控制环90中的口92排出。如前所述，供水控制环90最好可转动360 ，到多个位置中的任何一个，这样就可在任何一些预期的方向之一上引导供水流体，包括向上以水洗方式，或向下填充处理组件12下面的容器。
当可旋转开关160处于供水模式时，静态衬垫100上的隐形密封垫110会堵住可旋转开关160上的口168，而静态衬垫100上的隐形密封垫111则会堵住滑动部件118上的口140。
此外当可旋转开关160处于供水模式时，可旋转开关上的凸轮表面157会与机械传感器156接触，以启动该传感器。这只有在供水模式中发生。当机械传感器156启动后，它将测量时间和/或穿过炭块过滤器38的流量，以提供炭块过滤器的寿命何时终止的指示。如以下将讨论的，穿过炭块滤器的流动只发生在供水模式。
喷雾模式
具体参考图4、5、5A和5B，要启动在喷雾模式下的操作，可如图中右边所示，旋转开关160的头部180，从供水模式逆时针旋转到喷雾模式，这样“喷雾”标记182会对准位置指示环94的指针99。而且当可旋转开关160旋转到喷雾模式时，弹簧加力棘爪174将咬入凹槽172中，表示此时可旋转开关被正确定位，并且将其保持在喷雾模式。
当可旋转开关160定位到喷雾模式，流体从龙头F经过，穿过接头54和阀门外壳50的入口56，以及静态衬垫100的口104，分别如图5中箭头a和b所示。
流体从静态衬垫100的口104流经滑动阀门118的环形套圈120的口138，如图5和5B的箭头c所示，进入滑动部件118的腔室132。流体接着从腔室132流出，如箭头d所示，经过O形圈196之间的环形通道194，经过突起18的口192，并如箭头e所述经过通道188，到达处理腔室20的底部。流体再从那里向上流动，经过细滤清器34，在该处较大颗粒杂质将被截住。流体接着将抬起颗粒金属处理介质36，如前面相对于供水模式所述，进入上段24，在那里得到处理。流体再从该处流经细孔过滤器35，接着向下流过在上段24和处理外壳16之间的叶片32，再向下经过通道144，但这一次是从炭块过滤器38旁边经过，因为突起18上的通道186在阀外壳50中已被覆盖了可旋转开关160的口166的隐形密封垫108所阻塞。在从炭块过滤器旁边经过之后，流体通过在突起18外部和阀外壳50内壁之间的通道190流出处理腔室20，如箭头f所示经过滑动部件118的环形腔124，通过腔124背部的弓形槽口126出来，进入环形水区128，如箭头g所示。在该处流体如箭头h所示，通过可旋转开关160的口168从环形水区128流出，再如箭头i所示流经静态衬垫100的口102，并如图5A的箭头j所示流过底部定向排出口60的开口62。由于在底部定向排出口60中的分隔壁66，从开口62流出的流体会限制在底部定向排出口60的外部，这样就可穿过罩盖68上的小孔模式72，以喷雾模式从该单元中排出，如图5所示。
当可旋转开关160处于喷雾模式，如前所述，静态衬垫100上的隐形密封垫108会挡住可旋转开关160上的口166，而也在静态衬垫100上的隐形密封垫111会挡住滑动部件118上的口140。
尽管在喷雾模式，流动不会经过滑动部件118上的水区136发生，水区136仍会充满水，在***向上朝向由隐形密封垫108所挡住的口的压力下。因此，开口150中的薄膜152会启动传感器154，以测量在喷雾模式下所用颗粒处理介质36的使用量。然而，凸轮表面157会旋转脱离与机械传感器156的接触，从而停止传感器的运作，该传感器只在供水模式下作用，来测量炭块过滤器38的使用量。后一过滤器在喷雾模式被绕过、不使用。
束流模式
具体参考图6、7、7A和7B，要启动束流模式，可如图中右边所示，旋转开关160的头部180，逆时针旋转到下一个位置，从喷雾模式到束流模式，这样“束流”标记182会对准位置指示环94的指针99。而且当可旋转开关160旋转到束流模式时，弹簧加力棘爪174将咬入凹槽172中，表示此时可旋转开关被正确定位，并且将其保持在束流模式。
当可旋转开关160定位在束流模式，来自龙头F的流体就经过接头54，并进入阀外壳50的入口56，如箭头a所示。接着流体从入口56如箭头b所示穿过静态衬垫100上的口104，并如箭头c所示进入滑动部件118的环形套圈120上的口138。流体从口138将进入滑动部件118的腔室132，并通过在0形圈196之间的环行通道194如箭头d所示穿过该腔室，经过开口192和突起18的通道188，进入处理外壳16的底部，如箭头e所示。
流体依旧向上流动穿过细滤清器34，并抬起颗粒处理介质36，如前面针对供水模式所述，从下段22通过开口28到上段24，流体在上段24由颗粒处理介质36所处理。流体从那里再经过细孔过滤器35，接着流过叶片32，在上段24和处理外壳16之间向下流动，仍然以绕过炭块过滤器38的关系穿过通道44，因为突起18中的通道186在阀外壳50中已经被隐形密封垫109所挡住，该隐形密封垫盖住了可旋转开关160上的口166。
流体从外壳16接着流经在突起18外部和阀外壳50内部及其腔室58之间的通道190。流体如箭头f所示继续进入滑动部件118中的环形腔124，并穿过该腔后部的弓形槽口126进入环形水区128，如箭头g所示。
流体仍然如箭头h所示从环形水区128经过口168流出。到此为止，流体在束流模式的流动与其在前述喷雾模式的流动基本上是相同的。然而，由于可旋转开关160进一步的分度旋转，流体不再如喷雾模式中的，通过静态衬垫100中的口102从口168流出，而是如箭头i所示通过静态衬垫的口103流出。流体接着如箭头j所示通过底部定向排出口60的开口63流到分隔壁66的内部，接着如箭头k所示穿过罩盖68上的狭缝模式74，由于狭缝模式74的狭缝结构而作为一股束流从阀外壳50排出。
当可旋转开关160处于喷雾模式，如前所述，静态衬垫100上的隐形密封垫109会挡住可旋转开关160上的口166，而也在静态衬垫100上的隐形密封垫111会挡住滑动部件118上的口140。
同样，尽管在束流模式，流动不会经过滑动部件118上的水区136发生，水区136仍会充满水，在***向上朝向由隐形密封垫108所挡住的口的压力下。因此，开口150中的薄膜152会启动传感器154，以测量在束流模式下所用颗粒处理介质36的使用量。然而，凸轮表面157会旋转脱离与机械传感器156的接触，从而停止传感器的运作，和喷雾模式一样，因为该传感器只在供水模式下作用，来测量炭块过滤器38的使用量。后一过滤器在束流模式被绕过、不使用。
反洗模式
具体参考图8、9、9A和9B，反洗模式可简单地启动，通过用手指把盘158推到可旋转开关160的头部180中，如图8中箭头所示，来使滑动阀门118克服弹簧114的力向左移动。滑动阀门118接着手工保持在该位置，保持一段完成反洗操作所需要的时间。这一般是在从阀外壳50排出的肮脏的反向水流变得清澈的时候。
当滑动阀门118如图所示克服弹簧114的力向左移动时，流体从龙头F通过接头54进入，并如箭头a所示流入阀外壳50的入口56。流体如箭头b所示再从入口56通过静态衬垫100的口104。然而，由于滑动部件118当前被转移到了左边，因而口138也转移到了左边，现在环形水区128就对准了静态衬垫100的口104。因此，流体会如箭头c所示从静态衬垫100的口104流到环形水区128，并从那里反向流过弓形槽口126，进入腔室124，如箭头d所示从那里纵向通过，再穿过在突起18的外部和阀外壳50及其腔室58之间的通道190，如图8所示。
从通道190，流体将如箭头e所示流入处理外壳16，并向上通过炭块过滤器38周围的通道44，经过在上段24和处理腔20的内壁之间的通道，通过叶片32，并向下穿过细孔滤清器35、处理室20的上段24以及下段22。该流动模式会使得所有颗粒处理介质36驻留在下段22，如图8所示，并反方向冲刷在颗粒处理介质36上由该介质所搜集的杂质，并向下通过精细过滤器34，在通过的同时去除先前留在精细过滤器34上的所有污染物。
流体接着从处理外壳16的底部在箭头f方向上流入突起18的通道188，并通过其开口192流出，进入滑动阀118的腔室132，如箭头g所示。流体从滑动部件118的腔室132如箭头h所示通过口140，如箭头i所示通过静态衬垫100的口105，如箭头j所示通过底部定向排出口60上的、分隔壁66内的开口64。从那里，脏的流体如箭头k所示从底部定向排出口60通过狭缝模式74排出。
当需要停止反洗时，所有需要做的就是松开盘158上的力。这会让弹簧114使滑动部件118会到图中所示的右边，回到如图2、4或6所示的其未缩进的位置。当滑动部件118回到其未缩进位置时，阀门组件14会恢复到其可旋转开关160先前所设定的模式，即供水、喷雾或束流模式。在这点上，可旋转开关160在其前述三种模式中的任一种上的设定与反洗模式没有关系，在反洗中不起任何作用。可旋转开关160在反洗时可处于任何模式设定。
当滑动部件118已转移到左边的反洗模式，静态衬垫100上的隐形密封垫112会挡住滑动部件上的口138，口166由阻挡区142所挡住，口168由阻挡区131所挡住。
从前面描述中可以理解，根据本发明的一种水处理单元包含一种或多种水处理介质，一操作阀允许选择几种操作模式，而该单元还足够紧凑使其可直接安装在用户水槽的龙头或旋塞上。本发明的处理单元能够操作在供水、喷雾和束流模式。在供水模式，水由如果不是全部、也至少是其中一种的各介质所处理，该介质装在单元的外壳中，水经过它以后从单元的阀门排出，供供水使用。此外，供水的排出还可按照用户需求进行调整，来引导已处理的水，例如，当一个人想要从水龙头喝水时，向上使得他能够喝水，或者向下进入容器或龙头下的类似物中。束流和喷雾模式也是有用的，例如，用来浸泡碟子或洗涤水果和蔬菜，在其后面的模式中，水会通过单元外壳中的至少一种水处理介质。此外，在本发明中，处理单元的阀门可操作在反洗模式，在反洗模式中，可在相反方向引导水通过至少一种水处理介质，以再生该介质。还可检测通过该单元的流量，以测量处理介质的使用期限，在其应当替换时发出信号。
可以理解，这里所描述的本发明的优选实施例仅仅是对本发明原理的解释。本领域普通技术人员可作出许多修改而不脱离本发明的实质精神和范围。
Claims (46)
1.一种阀门，包括：
一阀外壳，具有位于其中的一延伸腔室、在所述阀外壳上与所述腔室相连的流体入口，以及在所述阀外壳上与所述腔室相连的第一和第二排出口，所述第一排出口包括用来从所述阀外壳排出流体的第一和第二开口；
在所述腔室中的一静态部件，具有多个从中穿过的开口，其中至少一些开口与所述流体入口、以及所述第一排出口和所述第二排出口的所述第一和第二开口对齐，所述静态部件的形状和尺寸基本与所述腔室的形状和尺寸相一致；以及
在所示静态部件中的一开关部件，所述开关部件可在喷雾、束流和供水位置之间旋转，分别在处于所述喷雾位置时，把流体引到所述第一开口，使流体以喷雾形式从所述第一排出口排出，在处于所述束流位置时，把流体引到所述第二开口，使其作为束流从所述第一排出口排出，及在处于所述供水位置时，把流体引到所述阀外壳上的所述第二排出口，使流体作为供水流体从该阀外壳排出。
2.权利要求1的阀门，其中所述静态部件包括一垫片。
3.权利要求1的阀门，其中所述静态部件包括其上的至少一密封件，当所述开关部件在所述各位置之间旋转时，该密封件阻止了所述入口与所述第一和第二开口和/或排出口所选择的口之间的连通。
4.权利要求1的阀门，其中所述腔室、所述静态部件和所述开关部件的横截面基本为圆柱型。
5.权利要求1的阀门，其中所述阀外壳上的所述第一排出口包括一覆盖在所述第一和第二开口上的罩盖，所述罩盖包括多个小开口，以及与所述小开口间隔开的至少一大开口，其中，当所述开关部件处于所述喷雾位置时，所述第一排出口的所述第一开口与所述多个小开口对齐，使流体从所述罩盖的所述多个小开口以喷雾状排出，而当开关部件处于所述束流位置时，所述第一排出口的所述第二开口与所述罩盖的所述大开口对齐，使流体从所述大开口以束流状排出。
6.权利要求1的阀门，其中所述阀外壳包括一基本上为圆柱形的部分，所述阀外壳上的所述第二排出口在所述基本上为圆柱形的部分上，并包括一通道，该通道绕所述基本上为圆柱形的部分延伸一相当大的距离。
7.权利要求6的阀门，在所述基本上为圆柱形的部分上，包括一覆盖所述通道的控制环，所述控制环包括一穿过其中用来排出所述供水流体的口，所述控制环和口可围绕所述基本上为圆柱形的部分旋转，以选择性地引导供水流体的排出。
8.权利要求1的阀门，包括一接头，用来把阀外壳上的所述流体入口安装到一龙头的出口。
9.权利要求2的阀门，其中所述腔室，所述静态部件和所述开关部件横截面一般为圆柱形；所述阀外壳上的所述第一排出口包括一覆盖在所述第一和第二开口上的罩盖，所述罩盖包括多个小开口、以及与所述小开口间隔开的至少一大开口，其中，当所述开关部件处于所述喷雾位置时，所述第一排出口的所述第一开口与所述多个小开口对齐，使流体从所述罩盖的所述多个小开口以喷雾状排出，当开关部件处于所述束流位置时，所述第一排出口的所述第二开口与所述罩盖的所述大开口对齐，使流体从所述大开口以束流状排出；且其中所述阀外壳包括一基本上为圆柱形的部分，所述阀外壳上的所述第二排出口在所述基本上为圆柱形的部分上，并包括一通道，该通道绕所述基本上为圆柱形的部分延伸一相当大的距离。
10.权利要求9的阀门，在所述基本上为圆柱形的部分上，包括一覆盖了通道的控制环，所述控制环包括一穿过其中用来排出所述供水流体的口，所述控制环和口可围绕所述基本上为圆柱形的部分旋转，以选择性地引导供水流体的排出。
11.权利要求9的阀门，包括一接头，用来把阀外壳上的所述流体入口安装到龙头的出口。
12.权利要求9的阀门，其中所述静态部件包括其上的至少一密封件，当所述开关部件在所述各位置之间旋转时，该密封件阻止了所述入口与所述第一和第二开口和/或排出口所选择的口之间的连通。
13.权利要求9的阀门，在所述腔室中包括一滑动部件，该滑动部件可在第一位置和第二位置之间纵向移动，在第一位置时，所述开关部件在所述喷雾、束流和供水位置上起作用，在第二位置时，所述开关部件在上述三个位置上不起作用。
14.权利要求13的阀门，其中所述滑动部件的所述第二位置是一反洗位置，在该反洗位置，流体从所述阀外壳上的所述流体入口被引导到所述第一排出口的所述第二开口。
15.权利要求13的阀门，其中所述滑动部件在所述静态部件和所述开关部件中。
16.权利要求1的阀门，在所述腔室中包括一滑动部件，该滑动部件可在第一位置和第二位置之间纵向移动，在第一位置时，所述开关部件在所述喷雾、束流和供水位置上起作用，在第二位置时，所述开关部件在上述三个位置上不起作用。
17.权利要求16的阀门，其中所述滑动部件的所述第二位置是一反洗位置，在该反洗位置，流体从所述阀外壳上的所述流体入口被引导到所述第一排出口的所述第二开口。
18.权利要求13的阀门，其中所述滑动部件在所述静态部件和所述开关部件中。
19.一种水处理单元，包括：
一其中装有水处理介质的处理外壳；
一阀，具有一延伸腔、一朝向所述腔室并与该腔室相连的水入口、以及在所述阀上与所述腔室相连的第一和第二排出口，所述第一排出口包括用来从所述腔室排出水的第一和第二开口；
在所述腔室中的一静态部件，具有多个从中穿过的开口，其中至少一些开口与所述水入口、以及所述第一排出口和所述第二排出口的所述第一和第二开口对齐，所述静态部件的形状和尺寸一般与所述腔室的形状和尺寸相一致；以及
在所示静态部件中的一开关部件，所述开关部件可在喷雾、束流和供水位置之间旋转，分别在处于所述喷雾位置时，引导水通过所述处理外壳和水处理介质到达所述第一开口，使水以喷雾形式从所述第一排出口排出，在处于所述束流位置时，引导水通过所述处理外壳和水处理介质到达所述第二开口，使其作为束流从所述第一排出口排出，在处于所述供水位置时，引导水通过所述处理外壳和水处理介质到达所述阀门上的一第二排出口，使水作为供水水流从该阀外壳排出。
20.权利要求19的水处理单元，其中所述静态部件包括一垫片。
21.权利要求19的水处理单元，其中所述静态部件包括其上的至少一密封件，当所述开关部件在所述各位置之间旋转时，该密封件阻止了所述入口与所述第一和第二开口和/或排出口所选择的口之间的连通。
22.权利要求19的水处理单元，其中所述腔室、所述静态部件和所述开关部件的横截面基本为圆柱型。
23.权利要求19的水处理单元，其中所述第一排出口包括一覆盖在所述第一和第二开口上的罩盖，所述罩盖包括多个小开口、以及与所述小开口间隔开的至少一大开口，其中，当所述开关部件处于所述喷雾位置时，所述第一排出口的所述第一开口与所述多个小开口对齐，使水从所述罩盖的所述多个小开口以喷雾状排出，而当开关部件处于所述束流位置时，所述第一排出口的所述第二开口与所述罩盖的所述大开口对齐，使水从所述大开口以束流状排出。
24.权利要求19的水处理单元，其中所述阀门包括一基本上为圆柱形的部分，所述阀门上的所述第二排出口在所述基本上为圆柱形的部分上，并包括一通道，该通道绕所述基本上为圆柱形的部分延伸一相当大的距离。
25.权利要求24的水处理单元，在所述基本上为圆柱形的部分上，包括一覆盖所述通道的控制环，所述控制环包括一穿过其中用来排出所述供水水流的口，所述控制环和口可围绕所述基本上为圆柱形的部分旋转，以选择性地引导供水水流的排出。
26.权利要求19的水处理单元，包括一接头，用来把阀上的所述水的入口安装到一龙头的出口。
27.权利要求20的水处理单元，其中所述腔室、所述静态部件和所述开关部件横截面一般为圆柱形；所述阀上的所述第一排出口包括一覆盖在所述第一和第二开口上的罩盖，所述罩盖包括多个小开口、以及与所述小开口间隔开的至少一大开口，其中，当所述开关部件处于所述喷雾位置时，所述第一排出口的所述第一开口与所述多个小开口对齐，使水从所述罩盖的所述多个小开口以喷雾状排出，当开关部件处于所述束流位置时，所述第一排出口的所述第二开口与所述罩盖的所述大开口对齐，使水从所述大开口以束流状排出；且其中阀门包括一基本上为圆柱形的部分，该阀门上的所述第二排出口在所述基本上为圆柱形的部分上，并包括一通道，该通道绕所述基本上为圆柱形的部分延伸一相当大的距离。
28.权利要求27的水处理单元，在所述基本上为圆柱形的部分上，包括一覆盖所述通道的控制环，所述控制环包括一穿过其中用来排出所述供水水流的口，所述控制环和口可围绕所述基本上为圆柱形的部分旋转，以选择性地引导供水水流的排出。
29.权利要求27的水处理单元，包括一接头，用来把阀上的所述水的入口安装到一龙头的出口。
30.权利要求27的水处理单元，在所述腔室中包括一滑动部件，该滑动部件可在第一位置和第二位置之间纵向移动，在第一位置时，所述开关部件在所述喷雾、束流和供水位置上起作用，在第二位置时，水在反方向上通过所述水处理外壳和水处理介质，以反洗该介质。
31.权利要求30的水处理单元，其中当所述滑动部件处于所述第二位置时，水被引导从所述水的入口通过所述水处理外壳，并在反方向上通过所述水处理介质，到达所述第一排出口的所述第二开口，并从这里作为束流排出。
32.权利要求30的水处理单元，其中所述滑动部件在所述静态部件和所述开关部件中。
33.权利要求19的水处理单元，在所述腔室中包括一滑动部件，该滑动部件可在第一位置和第二位置之间纵向移动，在第一位置时，所述开关部件在所述喷雾、束流和供水位置上起作用，在第二位置时，水在反方向上通过所述处理外壳和水处理介质，以反洗该介质。
34.权利要求33的水处理单元，其中当所述滑动部件处于所述第二位置时，水被引导从所述水的入口通过所述处理外壳，并在反方向上通过所述水处理介质，到达所述第一排出口的所述第二开口，并从这里作为束流排出。
35.权利要求30的水处理单元，其中所述滑动部件在所述静态部件和所述开关部件中。
36.权利要求19的水处理单元，其中所述处理外壳装有至少两种不同的水处理介质，当所述开关部件处于所述喷雾、束流或供水位置之一、或所述滑动部件处于其第一或第二位置之一时，所述水通过至少一种所述介质。
37.权利要求36的水处理单元，其中当所述开关部件处于所述供水位置时，水通过两种水处理介质。
38.权利要求36的水处理单元，其中水处理介质为一种细分的金属粉末颗粒和/或活性炭。
39.权利要求19的水处理单元，其中所述处理外壳包括其上的一突起，该突起延伸到所述阀的所述腔室中，其中所述突起包括穿过其中的至少一个通道和/或与腔室一起构成的在附近的至少一个通道，通过该通道，水流入和/或流出所述处理外壳中的所述水处理介质。
40.权利要求39的水处理单元，其中所述突起具有一与所述处理外壳相对的端部，所述上述的端部位于所述静态部件和所述开关部件中。
41.权利要求27的水处理单元，其中所述处理外壳包括其上的一突起，该突起延伸到所述阀的所述腔室中，其中所述突起包括穿过其中的至少一个通道和/或与腔室一起构成的在附近的至少一个通道，通过该通道，水流入和/或流出所述处理外壳中的所述水处理介质。
42.权利要求41的水处理单元，其中所述突起具有一与所述处理外壳相对的端部，所述上述的端部位于所述静态部件和所述开关部件中。
43.权利要求33的水处理单元，其中所述处理外壳包括其上的一突起，该突起延伸到所述阀的所述腔室中，其中所述突起包括穿过其中的至少一个通道和/或与腔室一起构成的在附近的至少一个通道，通过该通道，水流入和/或流出所述处理外壳中的所述水处理介质。
44.权利要求43的水处理单元，其中所述突起具有一与所述处理外壳相对的端部，所述上述的端部位于所述静态部件和所述开关部件中。
45.权利要求19的水处理单元，包括至少一个传感器，用来检测流经所述单元的水流量的大小。
46.权利要求45的水处理单元，其中所述传感器位于所述阀外壳中。
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