具有键接接合的水过滤器滤筒和头部
阅读说明：本技术 具有键接接合的水过滤器滤筒和头部 (Water filter cartridge and head with keyed engagement ) 是由 托德·施奈德温德 克里斯多夫·哈里斯 大卫·韦斯特 于 2021-06-07 设计创作，主要内容包括：本发明提供了具有键接接合的水过滤器滤筒和头部。具体地,提供了一种水过滤器组件,包括过滤器头部和过滤器滤筒,过滤器头部包括与现有水管路流体连通的过滤器歧管、连接到歧管并且包括平台的头部壳体、从过滤器头部的一部分悬垂的细长键接构件,过滤器滤筒包括被构造和布置成保持过滤介质的供应的过滤器壳体,附接到过滤器壳体的上端部并且具有至少入口端口和出口端口的过滤器闭合件,该闭合件被构造成用于接合头部壳体的平台并且还具有凹槽,该凹槽被构造和布置成匹配地且滑动地适配键接构件,使得在接合过滤器头部时,过滤器滤筒与过滤器头部对准。(The invention provides a water filter cartridge and head with keyed engagement. Specifically, a water filter assembly is provided, comprising a filter head including a filter manifold in fluid communication with an existing water line, a head housing connected to the manifold and including a platform, an elongated keying member depending from a portion of the filter head, and a filter cartridge including a filter housing constructed and arranged to hold a supply of filter media, a filter closure attached to an upper end of the filter housing and having at least an inlet port and an outlet port, the closure being constructed for engaging the platform of the head housing and further having a groove constructed and arranged to matingly and slidingly fit the keying member such that the filter cartridge is aligned with the filter head when the filter head is engaged.)
技术领域
本申请是2020年6月5日提交的美国临时申请No.63/035,085的非临时申请，并基于《美国法典》第35篇第119节要求其优先权，其全部内容通过引用结合于此。
背景技术
本发明涉及一种饮用水过滤器组件，该组件包括过滤器头部和互补的可更换的一次性滤筒，更具体地，涉及这样一种组件以及具有改进的键接关系的单独的部件。
传统的过滤器组件包括容纳过滤介质(比如活性炭、膜、树脂、矿物质或其他已知介质)的过滤器滤筒以及相应的过滤器头部，该过滤器头部设计成可释放地且密封地适配过滤器滤筒并将滤筒连接到现有流体流动管路的流出端。过滤器滤筒通常包括在滤筒上端处或上端附近具有开口的输入和输出流动路径，也称为过滤器滤筒闭合件。流动路径与内部过滤介质连通，使得流入的水流动经过滤筒中的介质，从而通过去除不想要的物质、颗粒和特性进行处理，然后流动到输出开口，也称为过滤器出口。
传统水过滤器系统的另一个特征是，由于滤筒需要定期更换，因此需要一种机构来防止在取出用过的滤筒并安装替换滤筒时发生泄漏。这种系统通常安装在住宅中的厨房水槽下面的橱柜中。因此，应避免在橱柜中的溢出。许多传统的过滤器滤筒具有内部截止阀，所述内部截止阀在滤筒断开时可手动操作或自动启动。然而，这种系统的一个反复出现的问题是系统中的密封劣化，随着系统的老化和时间的推移这会导致令人烦恼的泄漏。
这种类型的传统水过滤器系统的另一方面是过滤器滤筒在头部中的正确对准，从而实现过滤器入口和出口流动路径，使得滤筒中的路径与过滤器头部中的类似通道正确对准。由于这种系统通常位于水槽下面的橱柜中，或者其他难以够及的地方，所以在水槽下面的狭小空间中，滤筒的定位变得很棘手。这样，滤筒的上部以及固定的过滤器头部通常装配有引导结构，以便有助于滤筒与过滤器头部的正确接合。
获得过滤器滤筒与头部之间的正确对准的一种已知方法是使用匹配的键接和锁定系统，包括在头部和滤筒上的匹配的相应结构，这有助于这些部件之间的正确对准和接合。已知传统的水过滤器系统具有容易被用户破坏或损坏的键接和锁定特征。
因此，需要一种改进的过滤器组件，其具有带有多流体流动端口闭合件的过滤器滤筒，这解决了上述设计标准。
发明内容
通过本发明的具有键接接合的水过滤器滤筒和头部来满足或超出上述需求。本装置的特征在于一种可更换的滤筒，该滤筒在过滤器闭合件中具有入口端口和出口端口，其中每个端口都设有相关的止回阀，用于防止滤筒更换过程中的泄漏。每个止回阀都处于默认关闭位置。当从过滤器头部悬垂的突起与每个阀接合时，阀打开，克服了固有的关闭弹簧偏压力。同时，这些悬垂的突起用作组件的定位结构，有助于过滤器头部与可更换的过滤器滤筒之间的正确接合。
本发明的组件的另一个特征在于，过滤器头部(更具体地是与过滤器头部相关联的旁路盘)设置有水流旁路导管，该水流旁路导管被构造和布置成在更换滤筒时在过滤器头部中形成旁路流动路径。当连接旁路流动时，在滤筒更换过程中可防止头部泄漏。
这一特征通过用户旋转滤筒90°从操作或打开位置移动到更换或旁路位置来实现。旁路盘可旋转地与过滤器头部相关联，并且包括旁路流动导管部段。此外，旁路盘包括接合滤筒的入口端口和出口端口的结构，优选为突起，因此旁路盘相对于过滤器头部与滤筒一起旋转。突起与滤筒端口的接合形成了滤筒与过滤器头部之间的流体连接。当滤筒和旁路盘在滤筒拆卸之前旋转时，旁路盘上的旁路流动导管连接在过滤器头部歧管的入口和出口流动路径之间。换句话说，旁路盘在操作、打开或流动位置与旁路位置之间旋转，在操作、打开或流动位置，水被引导至滤筒并从滤筒流出，旁路位置在滤筒旋转以便移除之后发生，此时水流完全绕过滤筒。一旦过滤器滤筒和旁路盘处于移除或旁路位置，就可通过过滤器头部上的特征移除滤筒，所述特征通过过滤器与过滤器头部之间的角度干涉使滤筒弹出。然后，用户能够轴向地拉动滤筒，以使滤筒与整个系统脱离接合，而不会受到将滤筒保持在系统上的密封件的力的干扰。通过颠倒上述过程，将替换滤筒连接到过滤器头部。
因此，本发明的过滤器头部不需要相关的截止阀。本过滤器头部的结构的相关优点在于，过滤器头部因此处于维修人员定期清洁流动通道的状态。因为系统上的所有位置都可以绕过，所以通过使用一个空的可填充的消毒滤筒，可以容易地将清洗液添加到第一过滤器位置。为了执行这个过程，消毒滤筒充满清洗液并插入第一过滤器位置。然后，带有清洗液的水经过整个系统，而不使用原本需要由维修人员提供和安装的单独的旁路部件。
更具体地，提供了一种水过滤器组件，包括：过滤器头部，该过滤器头部包括与现有水管路流体连通的过滤器歧管、连接到歧管并且包括平台(landing)的头部壳体、从过滤器头部的一部分悬垂的细长键接构件；以及过滤器滤筒，该过滤器滤筒包括过滤器壳体、过滤器闭合件，过滤器壳体被构造和布置成保持过滤介质的供应，过滤器闭合件附接到过滤器壳体的上端部并且具有至少入口端口和出口端口，该闭合件被构造成用于接合头部壳体的平台并且还具有凹槽，该凹槽被构造和布置成匹配地且滑动地适配键接构件，使得在接合过滤器头部时，过滤器滤筒与过滤器头部对准。
在另一个实施例中，提供了一种与过滤器组件一起使用的过滤器滤筒，该过滤器组件包括过滤器头部，该过滤器头部具有与现有水管路流体连通的过滤器歧管、连接到歧管并且包括平台的头部壳体、以及从头部悬垂的键接构件，其中连接到水管路的流体入口直接连接到歧管中的流体出口，该滤筒包括被构造和布置成保持过滤介质的供应的过滤器壳体、附接到过滤器壳体的上端部并且具有至少入口端口和出口端口的过滤器闭合件，该闭合件被构造成用于接合头部壳体的平台，并且还具有用于滑动地且匹配合地适配键接构件的凹槽，以便有助于过滤器头部与滤筒之间的接合。
在又一个实施例中，提供了一种用于过滤器组件中的过滤器头部，该过滤器组件包括头部和可更换的滤筒，滤筒具有过滤器壳体和过滤器闭合件，过滤器壳体被构造和布置成保持过滤介质的供应，过滤器闭合件附接到过滤器壳体的上端部，该过滤器闭合件具有至少入口端口和出口端口以及凹槽，该过滤器头部包括与现有水管路流体连通的过滤器歧管、连接到歧管并且包括平台和一对悬垂的突起的头部壳体。键接构件从头部壳体悬垂，并被构造和布置成与过滤器滤筒上的凹槽接合，以便有助于过滤器头部与滤筒之间的对准。
在一实施例中，旁路盘设置有悬垂的突起，所述突起被构造和布置成用于接合入口端口和出口端口中的每一个，使得当突起接合在端口中并且滤筒相对于过滤器头部旋转时，旁路盘与滤筒一起旋转。在一实施例中，止回阀位于滤筒闭合件的入口端口和出口端口中的每一个中，每个止回阀设置在滤筒闭合件中，使得在连接过滤器时突起在端口中的接合导致止回阀从偏压的关闭位置移动到打开位置。
在一实施例中，密封元件设置在旁路盘与歧管之间，用于限定密封的旋转接合。此外，在一实施例中，过滤器滤筒闭合件具有至少一个径向突出的凸耳，该凸耳被构造和接合，用于接合所述过滤器歧管头部上的所述平台。
在一实施例中，当所述旁路盘处于所述打开位置时，水流从所述过滤器头部被引导到所述过滤器滤筒入口端口中，并且来自所述过滤器滤筒出口端口的水流被引导到所述过滤器头部歧管的出口端口。在一实施例中，过滤器头部，更优选地旁路盘，设置有纵向延伸的键接构件，该键接构件被构造和布置成匹配地接合过滤器滤筒闭合件上的凹槽。
在另一个实施例中，提供了一种与过滤器组件一起使用的过滤器滤筒，该过滤器组件包括过滤器头部，过滤器头部具有与现有水管路流体连通的过滤器歧管、连接到歧管并且包括平台的头部壳体、以及在打开位置与旁路位置之间可旋转地接合在头部壳体中以与过滤器头部歧管连接的旁路盘，其中连接到水管路的流体入口直接连接到歧管中的流体出口。滤筒包括：过滤器壳体，其被构造和布置成保持过滤介质的供应；过滤器闭合件，其附接到过滤器壳体的上端部并且具有至少入口端口和出口端口，该闭合件被构造成用于接合头部壳体的平台并且还用于接合旁路盘，使得在接合过滤器头部时，过滤器滤筒使旁路盘在打开位置与旁路位置之间旋转。
在一实施例中，入口端口和出口端口中的每一个都配备有被偏压到关闭位置的止回阀。任何可选端口也配有这种止回阀。此外，在一实施例中，入口端口和出口端口中的每一个设置有至少一个密封结构，并且由密封结构限定的开口的尺寸设计为滑动地且密封地接合旁路盘的其中一个选定突起。此外，优选地，闭合件设置有至少一个径向突出的凸耳，用于接合过滤器头部壳体的平台。在一实施例中，至少一个径向突出的凸耳限定了多边形的螺纹轨迹。此外，过滤器滤筒闭合件设有凹槽，该凹槽被构造和布置成适配从过滤器头部延伸(更优选地，从旁路盘延伸)的纵向突出的键接构件。
在又一个实施例中，提供了一种用于过滤器组件中的过滤器头部，该过滤器组件包括头部和可更换的滤筒，滤筒具有过滤器壳体和过滤器闭合件，过滤器壳体被构造和布置成保持过滤介质的供应，过滤器闭合件附接到过滤器壳体的上端部并且具有入口端口和出口端口。过滤器头部包括与现有水管路流体连通的过滤器歧管、连接到所述歧管并且包括平台的头部壳体、以及具有一对悬垂的突起和旁路导管的旁路盘，旁路盘在打开位置与旁路位置之间可旋转地接合在头部壳体中以与过滤器头部歧管连接。旁路盘上的突起被构造成用于接合过滤器滤筒的入口端口和出口端口，并且还用于打开每个端口中的相应止回阀，以便在滤筒与过滤器头部接合时水能够在过滤器头部与滤筒之间流动，旁路盘连接到过滤器滤筒闭合件，使得过滤器滤筒的旋转还使旁路盘在打开或操作位置与旁路位置之间旋转。过滤器头部的另一个特征是纵向延伸的键接构件，该键接构件被构造和布置成匹配地接合过滤器滤筒闭合件上的凹槽。在优选实施例中，键接构件从旁路盘的下侧延伸。
在一实施例中，旁路盘包括盘体，突起从盘体的下侧突出，并且旁路导管设置在盘体的上表面上。在一实施例中，突起彼此间隔开且平行。此外，优选地包括设置在旁路盘与歧管之间的密封构件，用于在旁路盘在打开位置与旁路位置之间旋转期间密封旁路盘。
附图说明
图1是本过滤器滤筒和过滤器头部壳体的后部分解透视图；
图2是在滤筒安装和拆卸过程中发生的在过滤器止回阀关闭位置时的接合在过滤器头部中的本过滤器滤筒的局部竖直剖视图；
图3是在过滤器止回阀打开或操作位置时的接合在过滤器头部中的本过滤器滤筒的局部竖直剖视图，其中水在过滤器头部与过滤器滤筒之间流动；
图4是本过滤器头部的分解透视图；
图5是待接合在旁路盘上的本滤筒的部分截面的局部分解透视图；
图6是示出接合在旁路盘上的本滤筒的部分截面的局部透视图；
图7是本过滤器头部的局部分解透视图；
图8A是处于旁路位置的本过滤器头部的仰视图；
图8B是处于操作或打开位置的本过滤器头部的仰视图；
图8C是处于旁路位置的本旁路盘的俯视图；以及
图8D是处于操作或打开位置的本旁路盘的俯视图。
具体实施方式
现在参考图1、图4和图7，通常用10表示的过滤器组件包括过滤器头部12和过滤器滤筒14。优选由模制塑料制成的过滤器头部12具有大致柱形的倒置杯状壳体部分16，该壳体部分被构造和布置成连接到歧管18(图4和图7)，在本组件10中，该歧管被认为是过滤器头部的一部分。歧管18优选地构造成适配至少一个、优选地多个过滤器滤筒14，并且具有水入口接头20和水出口接头22(图4)，用于连接到住宅或商业建筑中的现有水管路，如本领域已知的。这样，歧管18具有设有两个连接端口的至少一个连接点24，这两个连接端口分别指定为入口连接端口26和出口连接端口28。头部壳体16具有上端部30，该上端部被构造成通过螺纹或使用紧固件32(图2-4)附接在连接点24中，如本领域众所周知的。
现在参考图2-4，在将头部壳体16附接到歧管连接点24时，头部壳体捕获相对于头部壳体旋转的旁路盘34。头部壳体16上的圆形凸缘或环36捕获旁路盘34。旁路盘34上包括具有下侧40的主盘体38，一对间隔开的平行的中空突起42从下侧突出。在上侧44下方，在盘体38中，旁路导管46被配置成用于连接歧管18的内部入口和出口水管路(未示出)。过滤器头部12中还包括至少一个并且优选地一对密封元件48(图4)，优选为O形环等，所述密封元件被夹紧在旁路盘34与连接点24之间，用于密封旁路盘并防止所述盘旋转时泄漏。换句话说，元件48限定了密封的旋转接合。
如下文将更详细描述的，突起42是中空的，并且限定了过滤器滤筒14与过滤器头部12(更具体地，歧管18的连接端口26、28)之间的流体连接路径。头部壳体16的另一个特征在于内壁表面52上的至少一个并且优选地多个平台50。在一优选实施例中，虽然考虑了替代方案，但是平台50在头部壳体16中限定了大致螺旋形路径。
现在参考图1-3、图5和图6，过滤器滤筒14包括压力容器54，该压力容器可以由金属或塑料制成，具有封闭的下端部56和上端部58。闭合构件60密封上端部58，并且在优选实施例中与压力容器54一体形成。由闭合构件60限定的是直径较小的颈部62，该颈部的尺寸设定为插入头部壳体16内。闭合构件60上包括入口端口64和出口端口66。端口64、66中的每一个都凹入到闭合构件60中，并且每一个都设置有止回阀68，该止回阀由弹簧70偏压到关闭位置。此外，端口64、66中的每一个都设有内部密封构件72，比如O形环、唇形密封件等。可以设想，根据过滤器滤筒14的功能，闭合构件60可选地设置有附加端口。任何这样的附加端口优选地被配置成类似于端口64、66。
每个止回阀68设置在滤筒闭合件60中，使得当过滤器滤筒14连接到过滤器头部12时，来自旁路盘34的突起42在入口端口64和出口端口66中的接合导致止回阀从偏压的关闭位置移动到打开位置。入口端口64和出口端口66中的每一个都设有至少一个密封元件72(图2和图3)，比如O形环，并且由每个这样的密封元件限定的开口的尺寸设定为滑动地且密封地接合旁路盘34的突起42中的选定一个。
本发明的过滤器系统10的另一个特征在于，突起42与入口端口64和出口端口66之间的接合有助于过滤器滤筒14与过滤器头部12的正确接合和对准。这样，除了作为过滤器滤筒14与过滤器头部12之间的流体连通导管之外，突起42还执行键接功能。
在一优选实施例中，旁路盘34包括固定的纵向延伸的键接构件74，该键接构件被构造和布置成与滤筒14的闭合件60中的凹槽76(图5和图6)匹配地接合。键接构件74与凹槽76之间的接合进一步确认了过滤器滤筒14与过滤器头部12之间的正确对准和接合。尽管考虑了其他构造，但是键接构件74具有矩形横截面(图7)，或者替代地具有“D”形横截面(图8B)。此外，键接构件74优选地具有的长度大致等于突起42的长度。此外，键接构件74的末端75是锥形的或圆形的，以有助于与凹槽76的滑动接合。此外，当从旁路盘34的下侧40观察时，键接构件74和两个突起42形成三角形。进一步优选的是，键接构件74相比突起中的一个更靠近另一个。(图7和图8B)。
现在参照图8A-8D，同样当突起42接合在端口64、66中并且滤筒14相对于过滤器头部12旋转时，旁路盘34与滤筒一起相对于头部壳体16在打开位置(图8B和图8D)与旁路位置(图8A和图8C)之间旋转。当旁路盘34处于打开位置时，水流从过滤器头部12被引导到过滤器滤筒入口端口64中，并且来自过滤器滤筒出口端口66的水流被引导到过滤器头部歧管18的出口端口。
如过滤器滤筒技术中众所周知的，过滤介质78(比如活性炭、碳块、细丝等)位于主滤筒腔室80中。水通过入口端口64流入腔室80中，并经过介质78，之后在被介质处理以去除不想要的颗粒、味道、氯等之后输送到出口端口66，这也是本领域已知的。当旁路盘34处于打开或操作位置时，流入歧管18中的水被引导至过滤器滤筒14，以便经过过滤介质78。
一段时间之后，过滤器滤筒的过滤介质78失去其过滤能力，并且滤筒14需要更换。如上所述，传统的水过滤器系统采用手动或自动止回阀来切断从歧管18到过滤器滤筒14的水流。然而，在本发明的过滤器系统10中，旁路盘34设有旁路导管46，并且不需要单独的头部截止阀。当滤筒14相对于头部壳体16旋转90°时，旁路导管46被设置成与歧管18的内部流动管路流体连通，优选地将歧管的内部水入口与水出口导管连接。
一旦旁路盘34处于旁路位置，滤筒14就可拆卸，因为闭合件60上的径向延伸的凸耳82目前与头部壳体16的内壁表面52上的平台50脱离接合，允许从过滤器头部12拉出滤筒以进行更换。当从过滤器头部12取出滤筒14时，一旦突起42与止回阀68脱离接合，则止回阀被偏压到关闭位置，防止滤筒14在更换时泄漏。
现在参考图5和图6，使用径向延伸的凸耳82来接合头部壳体16上的平台50以将滤筒14保持在头部壳体中，这在过滤器滤筒领域中是众所周知的。在本发明的系统10中，在一个实施例中，凸耳82被构造和布置成使得至少一个这样的凸耳限定多边形的螺纹轨迹84(图5和图6)。
虽然这里已经描述了本发明的具有键接接合的水过滤器滤筒和头部的特定实施例，但是本领域技术人员将会理解，可以对其进行改变和修改，而不脱离本发明的更广泛的方面以及如所附权利要求所阐述的。
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