專利名稱：流體過濾系統的旋轉閥門組件的制作方法
技術領域：
本發明涉及一種流體過濾裝置，更具體地，本發明涉及過濾器組件以及旋轉閥組件，該過濾器組件具有用以保證替換濾筒相容性的帶鍵閉鎖系統；該旋轉閥組件構造為當濾筒安裝于該帶鍵閉鎖系統中時在過濾模式下進行操作，當濾筒從該帶鍵閉鎖系統中拆除時在旁通模式下進行操作。
背景技術：
用于配制例如咖啡或軟飲料等液體的商用售貨機在我們身邊廣泛分布。通常在配制例如水等液體之前，通過使水循環通過適當的過濾器，在這些售貨機中過濾這些液體。通常也會在諸如用于過濾飲用水和用于制冰的冰箱等消費器具中使用過濾裝置。這種類型的商用和家用過濾裝置具有有限的使用壽命，并需要頻繁更換。在如下共同轉讓的專利中披露了這種類型的現有技術可更換過濾裝置的實例Petrucci等人的美國專利No.4,735,716和Giordano等人的美國專利No.4,806,240。
在大多數情況下，商用和消費器具中采用的可更換過濾器是根據由器具制造商提供的具體設計規范和性能參數制造的。在許多情況下，用于這種過濾器中的過濾介質由專有材料構成或利用專有工藝制造。這樣，器具制造商經常推薦從原始設備供應商購買替換濾筒，從而便于保證過濾系統的完整性和正確操作。
時常，家用器具的所有人或維護商用售貨機的維修人員并不了解過濾系統的替換過濾器規范和操作參數。從而，他們會因為用由零部件制造商提供的劣質或不相容的替換過濾器更換廢過濾器而無意中危害過濾系統的完整性。當在不告訴車輛所有人或駕駛員的情況下，在車輛中頻繁安裝劣質替換燃油過濾器時，汽車過濾器制造商也會遇到這樣的問題。
在Janik的美國專利No.5,035,797中披露了對于這種問題的一種解決方法，其中，提供帶鍵系統，以保證替換濾筒與具有螺紋擋圈的軸向安裝燃油過濾器的相容性。該帶鍵系統采用在用于軸向接納濾筒的基座中形成的軸向凸出鍵的獨特陣列和在相容的濾筒中形成的插槽的相應陣列，因此對于給定的相容濾筒和基座來說，鍵可在插槽中互相鎖定，以將濾筒可靠地鎖定在基座中。對于每個不相容的濾筒和基座來說，基座鍵不與濾筒插槽配合，并且妨礙將濾筒安裝到基座上。在Janik的美國專利No.5,186,829中披露了相似的帶鍵系統，該帶鍵系統包括一組按一定角度隔開的弧形凸出部，這些凸出部從燃油過濾器的濾筒的圓柱形側壁沿徑向突出，以便當濾筒沿軸向推入基座中時，與該基座中的相應隔開的凹進部配合。Janik的美國專利No.5,837,137還披露了用于具有螺紋擋圈的軸向安裝燃油過濾器的另一帶鍵系統。
雖然這樣的現有技術中的帶鍵系統適合與具有螺紋擋圈的可軸向安裝的汽車燃油過濾器一起使用，但是現有技術的帶鍵系統并不容易適宜與消費和工業用水過濾系統一起使用，在消費和工業用水過濾系統中，濾筒設有一組構造為便于將該濾筒可旋轉地安裝到基座或支撐結構的凸輪耳柄。在上文討論的Petrucci等人和Giordano等人的專利，以及在Thomsen等人的美國專利No.4,857,189和No.4,956,086中，披露了具有凸輪耳柄接合部分的現有技術的濾筒的實例。提供用于具有凸輪耳柄安裝系統的可更換濾筒的帶鍵系統會是有益的。
發明內容
本發明提供一種用于在過濾系統中保證替換濾筒相容性的獨特的過濾器組件，該過濾器組件具有可更換的濾筒，該濾筒具有帶耳柄的安裝系統。根據本發明的一個典型優選實施例，過濾器組件包括濾筒構件，該濾筒構件具有用于封閉過濾介質的本體部分和從該本體部分懸伸的頸部。所述頸部包括至少一個引入口和至少一個引出口，所述引入口用于將未過濾流體引導至所述本體部分中，所述引出口用于將已過濾流體引導離開所述本體部分。所述頸部還具有至少兩個沿其徑向向外懸伸的耳柄，其中，至少一個耳柄限定帶鍵接合表面、前傾斜凸輪表面和后傾斜凸輪表面。所述帶鍵接合表面優選地位于所述至少一個耳柄的軸向面對表面上。
在另一典型優選實施例中，所述濾筒構件的所述頸部包括第一和第二軸向面對表面。所述第一軸向面對表面具有至少一個在其中形成的引入口，并且所述第二軸向面對表面具有至少一個在其中形成的引出口。
更進一步，可以設想，各耳柄限定帶鍵接合表面、前傾斜凸輪表面和后傾斜凸輪表面。更進一步，可以設想，在所述濾筒構件的各耳柄上限定的所述帶鍵接合表面基本上相似。或者，在所述濾筒構件的各耳柄上限定的所述帶鍵接合表面可以是不相同的。
典型過濾器組件還可以包括頭部構件，該頭部構件限定軸向室，并包括與所述軸向室連通的引入通道和引出通道。閥門構件可旋轉地布置在所述頭部構件的軸向室內，并限定軸向腔，該軸向腔用于接納所述濾筒構件的所述頸部，從而便于所述頭部構件的所述引入通道和引出通道與所述頸部的所述引入口和引出口之間的連通。在所述閥門構件中形成的所述軸向腔限定至少一個接納槽，所述至少一個接納槽包括用于與在所述耳柄(多個)上形成的所述帶鍵接合表面配合的表面。所述接納槽(多個)還限定用于與在所述耳柄(多個)上形成的所述后傾斜凸輪表面相互作用的至少一個傾斜表面，從而便于所述濾筒構件與所述閥門構件的所述軸向腔的接合和/或脫離。
典型過濾器組件還可以包括支撐構件，該支撐構件布置在所述頭部構件和所述濾筒構件之間，并包括用于接納所述濾筒構件的所述頸部的孔。所述孔具有內表面，所述內表面限定至少兩個凸輪斜面，所述至少兩個凸輪斜面用于與在所述耳柄(多個)上形成的所述前傾斜凸輪表面相互作用，從而便于所述濾筒構件的所述耳柄(多個)與所述支撐構件的接合。
在本發明的另一典型優選實施例中，所述濾筒構件的所述頸部具有一對沿直徑相對的耳柄。或者，所述濾筒構件的所述頸部具有三個沿周向隔開的耳柄。在更進一步的典型實施例中，所述濾筒構件的所述頸部具有第一和第二對沿直徑相對的耳柄，其中，所述第一對耳柄布置在所述頸部上的第一高度，并且所述第二對耳柄布置在所述頸部上的第二高度。
本發明還提供一種包括本體部分和頸部的典型濾筒。所述濾筒的本體部分封閉用于過濾穿過該本體部分的流體的過濾介質。所述頸部與所述本體部分連通，并包括引入口和至少一個引出口，所述引入口用于將未過濾流體引導至所述本體部分中，所述引出口用于將已過濾流體引導離開所述本體部分。現在優選所述頸部具有至少兩個從其沿徑向向外懸伸的耳柄，其中，至少一個耳柄限定帶鍵接合表面、前傾斜凸輪表面和后傾斜凸輪表面，所述帶鍵接合表面使所述濾筒能夠與相容的接納組件配合，并且所述后傾斜凸輪表面便于所述濾筒與所述接納組件之間的配合。
在本發明的備選典型實施例中，每個耳柄限定帶鍵接合表面、前傾斜凸輪表面和后傾斜凸輪表面。更進一步，可以設想，在所述濾筒構件的每個耳柄上限定的所述帶鍵接合表面可以基本上相似，或者可以是不相同的。
現在優選所述濾筒構件的所述頸部具有一對沿直徑相對的耳柄。或者，所述濾筒構件的所述頸部具有三個沿周向隔開的耳柄。在更進一步的典型實施例中，所述濾筒構件的所述頸部具有第一和第二對沿直徑相對的耳柄，其中，所述第一對耳柄布置在所述頸部上的第一高度，所述第二對耳柄布置在所述頸部上的第二高度。
本發明還提供一種包括本體部分和頸部的濾筒，所述本體部分用以封閉用于過濾流體的過濾介質，所述頸部與所述本體部分連通。所述頸部包括至少一個軸向引入口和至少一個軸向引出口，所述引入口用于將未過濾流體引導至所述本體部分中，所述引出口用于將已過濾流體引導離開所述本體部分，所述頸部具有至少兩個從其沿徑向向外懸伸的耳柄。
現在優選所述至少一個耳柄限定帶鍵接合表面、前傾斜凸輪表面和后傾斜凸輪表面，所述帶鍵接合表面使所述濾筒能夠與相容的接納組件配合。
可以設想，所述頸部具有在其中形成的第一和第二周向溝槽，所述周向溝槽適于并構造為接納O形密封圈。所述第一周向溝槽定位在所述頸部的所述至少一個引入口和所述本體部分之間，所述第二周向溝槽定位在所述至少一個引入口和所述至少一個引出口之間。或者，可以理解，所述至少一個引入口和所述至少一個引出口的位置可以顛倒，而所述濾筒仍然保持其可操作性。
本發明還提供一種包括可更換濾筒、頭部構件、閥門和支撐結構的典型過濾器組件。所述濾筒具有本體部分和頸部，所述本體部分用于封閉過濾介質，所述頸部包括至少一個軸向延伸引入口和至少一個軸向延伸引出口，所述引入口用于將未過濾流體引導至所述本體部分中，所述引出口用于將已過濾流體引導離開所述本體部分。所述頸部具有至少兩個從其沿徑向向外懸伸的耳柄，至少一個耳柄限定帶鍵接合表面、前傾斜凸輪表面和后傾斜凸輪表面。
本發明還提供一種與可替換濾筒一起使用的獨特的閥門組件。所述閥門組件包括頭部構件，其具有限定中心軸線的內閥門室，以及具有平行地延伸并且與所述內閥門室連通的引入通道和引出通道。所述閥門組件還包括具有引入路徑和引出路徑的閥門構件，并且適于在所述頭部構件的內閥門室內在過濾位置和旁通位置之間旋轉。在所述過濾位置，所述閥門構件的引入路徑與所述頭部構件的引入通道流體連通，所述閥門構件的引出路徑與所述頭部構件的引出通道流體連通。在所述旁通位置，所述閥門構件的引入路徑與所述頭部構件的引入通道不流體連通，所述閥門構件的引出路徑與所述頭部構件的引出通道不流體連通。但是，當所述閥門構件在所述旁通位置時，所述頭部構件的引入通道和引出通道保持連通，以允許未處理流體在所述引入通道和所述引出通道之間流動。
所述閥門組件還包括密封構件，所述密封構件承座于所述閥門構件的上表面，并且定位成抵靠所述內閥門室的相對表面以形成密封。所述密封構件包括第一密封部分和第二密封部分，所述第一密封部分和第二密封部分的尺寸構造為當所述閥門構件處于過濾位置時，所述第一密封部分和第二密封部分分別密封地隔離所述閥門構件的引入路徑和引出路徑。所述閥門構件還包括第三密封部分和第四密封部分，所述第三密封部分和第四密封部分的尺寸構造為當所述閥門構件處于旁通位置時，所述第三密封部分和第四密封部分分別將所述頭部構件的引入通道和引出通道密封地與大氣隔離。
通過參照附圖進行的下列說明以及對典型優選實施例所做的詳細說明，將更清楚理解本發明的這些和其它獨特特征及其構造方法。
本發明所屬領域的普通技術人員參照下列附圖，將會更容易地理解如何構造和使用本發明的濾筒組件，其中，圖1為根據本發明的典型優選實施例而構造的過濾器組件的透視圖；圖2為圖1的典型過濾器組件的分解透視圖，為便于說明將部件相互分離；圖3為圖1的典型過濾器組件的典型上部的放大透視圖，其中包括典型濾筒、典型支撐托架和典型頭部構件；圖4為沿圖3的線4-4截取的圖3中示出的典型支撐托架的橫截面視圖，示出了在支撐托架上形成的典型傾斜凸輪表面；圖5為沿圖3的線5-5所看到的圖3中示出的典型閥門構件的底部端視圖；
圖6為圖3的典型閥門構件的立視圖，其中截去外壁的典型部分以示出其典型內部表面特征；圖7為圖3的典型閥門構件的立視圖，其中截去外壁的典型部分，并從圖6中示出的位置旋轉180°以示出其典型內部表面特征；圖8為圖3的濾筒和閥門構件的典型上部的立視圖，其中沿軸向對準它們的典型相互鎖定特征，從而便于它們之間的接合；圖9為從圖8中示出的位置旋轉180°之后圖3的典型濾筒和典型頭部構件的典型上部的立視圖，其中沿軸向對準它們的典型相互鎖定特征，從而便于它們之間的接合；圖10為本發明的典型過濾器組件的典型上部的透視圖，截去典型頭部和典型閥門構件的典型壁，以示出典型過濾器的典型帶鍵凸輪耳柄相對于典型托架構件的典型傾斜凸輪表面的初始位置，其中，與典型頭部構件相關聯的典型閥門組件對流體關閉；圖11為本發明的典型過濾器組件的典型上部的透視圖，截去典型頭部構件的典型壁，以示出典型過濾器的典型帶鍵凸輪耳柄相對于典型托架構件的典型傾斜凸輪表面的最終位置，其中，與典型頭部構件相關聯的典型閥門組件對流體打開；圖12為本發明的典型濾筒的典型圓柱形頸部的透視圖，該頸部包括具有骨架(skeleton)鍵構型的凸輪耳柄；圖13至17示出了在本發明的典型濾筒的典型圓柱形頸部上形成的凸輪耳柄上設置的多種不同的鍵結構；圖18至20示出了用于具有最多為四個齒位置的典型凸輪耳柄的每個可用鍵樣式；圖21至27示出了用于具有最多為五個齒位置的典型凸輪耳柄的每個可用鍵樣式；圖28至40示出了用于具有最多為六個齒位置的典型凸輪耳柄的每個可用鍵樣式；圖41為根據本發明的優選典型實施例構造的典型濾筒的頸部的俯視圖，該頸部包括三個沿周向隔開的典型凸輪耳柄，每個耳柄在其上具有不同的鍵構型；
圖42為沿線42-42截取的圖41的典型濾筒的典型頸部的側視圖；圖43為圖41的典型濾筒的典型頸部的側視圖，其從圖42中示出的視圖旋轉了120°；圖44為圖41的典型濾筒的典型頸部的側視圖，其從圖43中示出的視圖旋轉了120°；圖45為根據本發明的優選典型實施例構造的典型濾筒的典型頸部的俯視圖，該頸部包括兩組沿直徑相對的凸輪耳柄，這兩組凸輪耳柄分別定位在該濾筒的典型頸部上的兩個不同高度；圖46為沿線46-46截取的圖45的典型濾筒的典型頸部的側視圖；圖47為圖45的典型濾筒的典型頸部的側視圖，其從圖46中示出的視圖旋轉了90°；圖48為圖45的典型濾筒的典型頸部的側視圖，其從圖47中示出的視圖旋轉了90°；圖49為圖45的典型濾筒的典型頸部的側視圖，其從圖48中示出的視圖旋轉了90°；圖50為根據本發明的優選典型實施例構造的另一種典型過濾器組件的沿橫截面的側視圖，其中，典型球閥定位在該組件內，以便當從該組件拆除濾筒時阻止流體從以上系統流出，該球閥示出為處于打開位置；圖51為圖50的典型過濾器組件的沿橫截面的側視圖，當從該組件拆除典型濾筒時，球閥示出為處于閉合位置；圖52為根據本發明的典型優選實施例構造的另一種典型過濾器組件的分解透視圖，為便于說明將部件相互分開，該過濾器組件包括采用鍵環形式的環狀插入件，該鍵環具有設計為與替換濾筒的帶鍵凸輪耳柄上的相應表面特征配合的凹槽；圖53為圖52的典型過濾器組件的透視圖，并且顯示頭部的橫截面以示出其內部結構；圖54為根據本發明的優選實施例構造的另一種典型過濾器組件的分解透視圖，為便于說明將部件相互分開，該過濾器組件包括可以在打開位置和旁通位置之間相對于典型過濾器組件的典型頭部旋轉的閥門構件，在該打開位置，允許流體流經典型過濾器組件，在該旁通位置，未受到限制的流體從入口到出口流經該過濾器頭部；圖55為圖54的組裝的典型過濾器組件的透視圖；圖56為圖54至55中示出的可更換濾筒的上部的放大透視圖，示出了其頸部的結構；圖57為圖54中用附圖標記4標明的區域的放大透視圖，示出了在閥門構件的內腔中形成并構造為接納凸輪耳柄的接納結構；圖58為圖54的典型過濾器組件的上部的放大透視圖，示出了典型可更換濾筒插入在中間支撐凸緣中形成的中央孔內的狀態；圖59為圖54的典型過濾器組件的上部的放大透視圖，為便于說明，截去了典型頭部和典型閥門構件的一部分，其中，該典型閥門構件處于“過濾”位置；圖60為圖54的典型過濾器組件的上部的放大透視圖，為便于說明，截去了頭部和閥門構件的一部分，其中，該閥門構件處于“旁通”位置；圖61為圖54至60的典型過濾器組件的上部的橫截面視圖，其中，可更換典型濾筒組件示出為接合在閥門構件內，而該閥門構件又接合在頭部內；圖62至64為圖54的典型過濾器組件的上部的放大透視圖，示出了可更換典型濾筒組件從閥門構件脫離的狀態；圖65為另一個根據本發明的典型優選實施例而構造的過濾器組件的透視圖，該過濾器組件包括新穎的旋轉閥門構件；圖66為圖65的過濾器組件的分解透視圖，為便于說明將部件相互分離；圖67為圖66所示的閥門構件頂視圖，示出了本發明的新穎的密封構件，該密封構件容納于限定于閥門構件的上表面的凹進承座內；圖68為以局部橫截面方式示出的圖65的過濾器組件的透視圖，示出了當閥門構件處于過濾模式時，閥門構件的位置和相關的密封構件，其中，流經閥門構件的引入路徑的未處理流體流和流經閥門構件的引出路徑的已處理流體流彼此密封地隔離；圖69為沿線69-69截取的側立視圖，示出了當閥門構件處于過濾模式時，未處理流體和已處理流體通過閥門組件和濾筒的流動路徑；圖70為以局部橫截面方式示出的圖65的過濾器組件的透視圖，示出了當閥門構件處于旁通模式時，閥門構件的位置和相關的密封構件，其中，頭部構件的引入通道和引出通道密封地與大氣隔離；以及圖71為當閥門構件處于旁通模式時沿線70-70截取的側立視圖，其中，頭部構件的引入通道和引出通道保持流體連通，以使未處理流體可以繼續在引入通道和引出通道之間流動。
通過下面對典型優選實施例的詳細說明，對于所屬領域的普通技術人員來說，可以更清楚理解本發明的典型過濾器組件的這些和其它特征。
具體實施例方式
現在參照附圖對本發明的實施例進行說明，在附圖中，相似的附圖標記標識本發明過濾器組件的相似的結構元件，在圖1中示出了根據本發明的優選典型實施例來構造的過濾器組件，并統一用附圖標記10來標明。過濾器組件10構造為與流體處理系統一起使用，該流體處理系統包括用于將未過濾的處理流體(process fluid)輸送到過濾器組件中的引入管道12和用于從過濾器組件10輸送已過濾的處理流體的引出管道14。過濾器組件10優選通過托架16安裝到與流體處理系統相關聯的支撐結構上。
參照圖2，過濾器組件10包括由頭部20構成的獨特的旋轉閥門組件18，該頭部限定了具有用于與引入管道12連通的引入口22和用于與引出管道14連通的引出口24的內室。旋轉閥門組件18還包括閥門構件26，該閥門構件26構造為以這樣的方式接納于頭部20的內室中，即使得該閥門構件便于在打開位置和關閉位置之間相對于該頭部旋轉，在該打開位置，允許流體流經過濾器組件，在該關閉位置，限制流體流經該過濾器組件(見圖10至11)。
閥門構件26包括用于與頭部20的引入口22連通的引入孔32和用于與頭部20的引出口24連通的引出孔34(見圖6至7)。閥門構件26的本體包括用于容納上、下O形密封圈36和38的凹槽36a和38a。在操作過程中，O形密封圈36用于在頭部20的內室中將引入流(輸入流)與引出流(輸出流)密封隔離，而O形密封圈38用于防止流體泄漏到大氣中。
繼續參照圖2，過濾器組件10還包括根據本發明的優選典型實施例構造的可更換濾筒40。過濾器組件10適于并構造為即，保證替換濾筒40與流體處理系統相容，其中該流體處理系統與該濾筒相關聯。此外，如在下文所討論的，濾筒40和閥門構件26設有保證它們之間相容性的帶鍵配合結構，這樣可以防止無意或有意安裝可能危害流體處理系統的完整性的不相容或劣質替換濾筒。
參照圖3，可更換濾筒40包括通常為圓柱形的本體部分42，該本體部分封閉用于過濾處理流體的過濾介質。所屬領域的技術人員容易理解，包括例如打褶(折疊)介質、微纖維或炭介質的任何一種不同類型的過濾介質都可以封閉在本體部分內。端蓋44封閉本體部分42，并且圓柱形頸部46從端蓋44懸伸。所屬領域的技術人員容易理解，可以通過聲波焊接、旋轉焊接或所屬技術領域中公知的其它類似方法，將端蓋44和本體部分42結合在一起。濾筒40的頸部46適于并構造為接納于閥門構件26的內腔中(見圖6-9)，并且包括上部46a和下部46b。所屬領域的技術人員會理解，多個可能備選典型實施例之一可以包括這樣的可更換濾筒40，即在圓柱形本體部分42和圓柱形頸部46的直徑上不存在差異，這樣，在圓柱形本體部分42和圓柱形頸部46之間不存在區別，因而，只需要將凸輪耳柄62和64可操作地定位在可更換濾筒40上，以便使得濾筒40可操作地連接到從安裝托架16懸伸的中間支撐凸緣70上。
上部46a限定了徑向引入通道52，該引入通道用于接納通過引入孔32進入閥門構件26的未過濾處理流體，并引導該流體進入濾筒40的本體部分42。上部46a還限定了軸向引出通道54，該引出通道用于從本體部分42的內部將已過濾處理流體輸送到閥門構件26的內腔，以便該流體經過引出孔34流入頭部20的內室中。所屬領域的技術人員會容易地理解，頸部中的引入通道和引出通道可以顛倒，這樣引入流為軸向并且引出流為徑向。通過定位在頸部46的上端的上O形密封圈56，引入通道52和引出通道54彼此密封隔離。第二下O形密封圈58定位在徑向引入通道52的下方，以使頸部46密封接合在閥門構件26的內室中，并在操作的同時防止未過濾處理流體從過濾器組件10泄漏。
參照圖2以及圖3，現在優選的是，一對沿直徑相對的傾斜凸輪耳柄62和64從頸部46的下部46b沿徑向向外凸出。凸輪耳柄62和64的尺寸構造為即，便于濾筒在從安裝托架16懸伸的中間支撐凸緣70內旋轉接合。如同在圖3中更好地看到的，中央孔75貫穿支撐凸緣70，用于接納濾筒40的頸部46。一對沿直徑相對的凸輪斜面72和74沿徑向凸出到中央孔75中，用于與凸輪耳柄62和64的傾斜下表面相互作用。如圖4中所示，凸輪斜面72和74彼此隔開，以允許在組裝過程中當頸部貫穿中央孔75時，凸輪耳柄62和64裝配在凸輪斜面72和74之間，并且凸輪斜面72和74沿它們的弧線長度傾斜，從而便于濾筒與支撐凸緣70的旋轉接合。
參照圖2和圖3，支撐凸緣70還包括由環狀擋壁78限定的、構造為接納和保持過濾器組件10的頭部20的凹進承座區域76。沿直徑相對的弧形止動肋82和84從擋壁78向內凸出，以便在組裝過程中當頭部20可旋轉地接合在凹進承座區域76中時，與從頭部20的下部區域沿徑向向外凸出的相應的傾斜接合撐條92和94摩擦接合。止動表面82a和84a分別與止動肋82和84相關聯，用于限制頭部20在承座區域76中的移動。在備選典型實施例中，頭部20和支撐凸緣70可以適于并構造為這樣即，按照在下文中說明的、在圖52-53中示出并與過濾器組件800有關的方式彼此配合和接合。
如同在圖1和圖2中更好地看到的，支撐凸緣70的環狀擋壁78也構造為容納和支撐防護罩90，該防護罩構造為容納和保護過濾器組件10的旋轉閥門組件18。如圖所示，防護罩90包括側孔，即孔92，用于容納引入管道12和引出管道14。所屬領域的技術人員會容易地理解，防護罩的結構以及其結合到支撐凸緣70的方式可以根據其中采用以上系統的操作環境的性質而改變。
參照圖5，根據本發明的現有優選典型實施例，凸輪耳柄62和64適于并構造為這樣即，接納于形成在閥門構件26的內腔25中沿直徑相對的一對相應的接納區域102和104中。更具體來說，每個凸輪耳柄62和64的上表面設有獨特的鍵構型，在這種情況下，該鍵構型具有多個隔開的軸向凸出齒，這些凸出齒適于并構造為這樣即，與在閥門構件26的接納區域內形成的相應一組隔開的凹槽接合并配合。這種配合配置設計為通過只允許更換具有與閥門構件中的接納區域的表面特征一致的帶鍵表面構型的濾筒，來保證替換濾筒相容性。
在圖3至9中示出的本發明的示例性典型實施例中，每個凸輪耳柄(62，64)上的鍵構型包括三個隔開的齒(62a-62c，64a-64c)，并且閥門構件26中的每個接納區域(凹進區域)(102，104)包括三個用于在由閥門構件26接納濾筒40的頸部46時容納該齒的相應的凹槽(102a-102c，104a-104c)。
如在下文更加詳細地討論的，如同鍵構型的表面幾何形狀(例如見圖13至圖17)一樣，在每個凸輪耳柄上限定鍵構型的齒數可以在本公開內容的范圍內變化(例如見圖18至圖40)。在各種情況下，旋轉閥門構件中的接納區域具有相應的配合結構，以容納在凸輪耳柄上形成的鍵構型。此外，可以設想，在一個耳柄上的鍵結構可以不同于相對的耳柄上的鍵結構。對過濾器制造商來說，這會顯著增加可用的可能的鍵組合的數量。
參照圖10，當將相容的濾筒置入本發明的過濾器組件10中時，濾筒40的頸部46插入穿過支撐凸緣70的中央孔75，凸輪耳柄62和64定位在沿直徑相對的凸輪斜面72和74之間。此時，閥門構件26處于“關閉”位置，以接納頸部46。這樣，閥門構件26的引入孔32和引出孔34不與頭部20的引入口22和引出口24對準。隨即，形成凸輪耳柄62和64的帶鍵接合表面的齒(62a-62c，64a-64c)延伸到接納區域102和104的相應凹槽(102a-102c，104a-104c)中，并與相應凹槽配合。
如圖11中所示，一旦濾筒40的頸部46緊密接合在閥門構件26的內室中，該濾筒和該閥門構件就可以沿逆時針方向相對于支撐凸緣70和頭部20旋轉。當旋轉濾筒40以及閥門構件26時，從頸部46凸出的凸輪耳柄62、64頂著凸輪斜面72、74平移，使濾筒40沿軸向向上螺旋移動。因此，閥門構件26旋轉到“接通”或打開位置，即其中閥門構件26的引入孔32和引出孔34與頭部20的引入口22和引出口24對準，以允許流體流經過濾器組件10。
如果置入以上系統中的替換濾筒的凸輪耳柄未構造為與閥門構件的接納區域配合，也就是說，如果該凸輪耳柄不具有帶鍵表面構型(這可以代表使用未經授權的修配用濾筒)，該凸輪耳柄會妨礙或無法接合該閥門構件中的接納區域。從而，由于凸輪耳柄62、64的傾斜凸輪表面將定位在凸輪斜面72、74的傾斜表面的下方，所以該凸輪耳柄將無法橫越該凸輪斜面。因此，凸輪耳柄將無法使閥門構件旋轉到“接通”位置，以允許流體流經所述過濾器組件。這將通過防止使用劣質或未經授權的替換濾筒來保證替換濾筒相容性。
在圖3至11的示例性典型實施例中示出的鍵構型對應于在圖22中示出的鍵構型，該鍵構型選自一組具有五個可用齒位置的鍵構型。在該示例性典型實施例中，第一、第四和第五個齒存在，而不存在第二和第三個齒。使用這樣的約定，即其中數字“1”代表在鍵構型的位置處存在齒，數字“0”代表在鍵構型的位置處缺少齒，在圖3至11和圖22中示出的鍵構型可以用數值表達式(1，0，0，1，1)來表示。
根據本發明的優選典型實施例，存在這樣的設有凸輪耳柄的替換濾筒即，不管在旋轉閥門構件中形成的凹進區域內限定的凹槽數目如何，該凸輪耳柄具有與該旋轉閥門構件相容的表面構型。在圖2和圖12中示出這樣的濾筒，即其具有頸部，該頸部具有沿直徑相對的凸輪耳柄，該凸輪耳柄包括在此稱為骨架鍵構型的構型，分別統一用附圖標記40和140來標明以上濾筒。
參照圖12，濾筒140的凸輪耳柄162和164包括由其中僅有第一和第五個齒位置處有齒(即齒162a、162b)的齒構型限定的骨架鍵構型。這種骨架鍵構型用數值表達式(1，0，0，0，1)來表示。應該理解，在五個位置的鍵構型中，第一和第五個位置總是有齒。相反，閥門構件的凹進區域總是具有定位在互補位置處的凹槽。
以下表2列出了與濾筒140的相對凸輪耳柄162和164相關聯的、并在圖3至11和圖21至27中示出的五位置鍵構型的可用齒組合。除去圖12的骨架鍵構型，對于五位置鍵構型，總共有七種可用的齒結構。以下表1列出了在圖18至20中示出的、與濾筒240的相對凸輪耳柄262和264相關聯的四位置鍵構型的可用齒結構。除去未示出的并用數值表達式(1，0，0，1)表示的骨架鍵構型，對于四位置鍵構型，總共有三種可用的齒結構。表3列出了如圖28至41中所示的與可更換濾筒340的相對凸輪耳柄362和364相關聯的六位置鍵構型的可用齒結構。除去未示出的并用數值表達式(1，0，0，0，0，1)表示的骨架鍵構型，對于六位置鍵構型，總共有十五種可用的齒結構。
表1
表2
表3
總之，對于具有n個齒位置的給定齒結構，可獲得的齒組合的數目N可以在數學上表示如下N＝2n-2-1通過本發明的帶鍵系統可獲得的較大數量的鍵結構將使得原始設備制造商能夠為其各個器具提供定制的過濾器。這樣，各個制造商可以提供一組獨特的替換濾筒，該組中的每個濾筒具有在其凸輪耳柄上設置的不同帶鍵表面構型，用于與支撐在特定類型的器具內的閥門構件中的相應接納區域配合。
參照圖13至17，圖中示出了一系列根據本發明的優選典型實施例而構造的替換濾筒，每個替換濾筒具有與其相關聯的不同的帶鍵表面構型。例如，圖13、14、16和17分別示出具有凸輪耳柄463、464、466和467的濾筒403、404、406和407，這些凸輪耳柄具有帶鍵表面構型，這些帶鍵表面構型具有從該耳柄沿徑向向外以及沿軸向凸出的部分。例如，圖13中的凸輪耳柄463包括從該耳柄沿軸向和徑向凸出的兩個齒463a、463b。圖14中的凸輪耳柄464包括兩個軸向凸出齒464a和464c和一個沿徑向和軸向凸出的齒464b。圖16示出了具有增大的徑向和軸向凸出齒466a和較小的軸向凸出齒466b的凸輪耳柄466。圖17中的凸輪耳柄467包括兩個軸向凸出齒467a和467b，并且該凸輪耳柄本身的主要部分從濾筒407的頸部沿徑向向外凸出。根據本發明，由此可見，相容的旋轉閥門構件應該具有凹進區域，該凹進區域具有與凸輪耳柄463、464、466和467的沿徑向和軸向延伸的帶鍵表面構型對應的配合特征。
圖15示出了根據本發明的優選典型實施例而構成的另一種替換濾筒405，其中，由曲面465a限定在濾筒405的凸輪耳柄465上設置的帶鍵表面構型。根據本發明，用于濾筒405的相容的閥門構件應該具有這樣的接納區域即，該接納區域具有相應的彎曲凹槽，以保證與濾筒405的相容性。
參照圖41至44，圖中示出另一種替換濾筒，該濾筒根據本發明的優選典型實施例而構造，并統一用附圖標記540來標明。濾筒540包括圍繞頸部546的周邊沿周向隔開的三個凸輪耳柄561、562和563。每個凸輪耳柄在其上具有用于與相容的旋轉閥門構件26的相應凹進區域配合的帶鍵表面構型。如圖42至44中所示，凸輪耳柄561-563的帶鍵表面構型源于五齒結構(見表2)，并且每個凸輪耳柄具有在其上形成的不同鍵樣式。具體來說，凸輪耳柄561具有可以用數值表達式(1，0，1，0，1)表示的第一帶鍵表面構型，凸輪耳柄562具有可以用數值表達式(1，0，0，1，1)表示的第二帶鍵表面構型，并且凸輪耳柄563具有可以用數值表達式(1，1，0，0，1)表示的第三帶鍵表面構型。同樣可以設想，凸輪耳柄561-563可以每個具有在其上設置的相同的帶鍵表面構型。
參照圖45至49，圖中示出另一種替換濾筒，該濾筒根據本發明的優選典型實施例而構造，并統一用附圖標記640來標明。濾筒640包括兩組沿直徑相對的凸輪耳柄，即凸輪耳柄661-664。第一組相對的凸輪耳柄661、663定位在頸部646上的第一軸向高度，第二組相對的凸輪耳柄662、664定位在頸部646上的第二軸向高度。另外，每個凸輪耳柄在其上具有用于與相容的旋轉閥門構件26的相應凹進區域配合的帶鍵表面構型。如圖46至49中所示，凸輪耳柄661-664的帶鍵表面構型源于五齒結構(見表2)。凸輪耳柄661和664在其上具有可以用數值表達式(1，0，0，1，1)表示的相同的帶鍵表面構型，而凸輪耳柄662和663均在其上具有可以用數值表達式(1，1，0，0，1)表示的另一種帶鍵表面構型。同樣可以設想，凸輪耳柄661-664可以每個具有在其上設置的相同的帶鍵表面構型，或者作為選擇，每個凸輪耳柄可以具有在其上設置的不同的帶鍵表面構型。
參照圖50至51，圖中示出另一種過濾器組件，該過濾器組件根據本發明的優選典型實施例來構造，并統一用附圖標記700來標明。過濾器組件700包括封閉旋轉閥門構件726的頭部720，該旋轉閥門構件具有用于在濾筒更換過程中使泄漏最小化的機構。以上機構包括浮動止回球728和相關聯的閥座730。如圖50中所示，在正常使用過程中，當處理流體流經以上系統時，已過濾流體的引出流的流動壓力使止回球728停留在離座位置(離開閥座)。相比之下，如圖51中所示，當從閥門構件726的內孔取出替換濾筒40的頸部46時，引出流的流動壓力消失，止回球728回到閥座730中。因此，限制頭部720內的流體從閥門構件726中流出。
現在參照圖52至53，圖中示出另一種過濾器組件，該過濾器組件根據本發明的優選典型實施例來構造，并統一用附圖標記800來標明。過濾器組件800在以下方面與前面所述的本發明的典型實施例不同，即該組件不包括例如過濾器組件10的閥門構件18等的旋轉閥門構件。而是如同在圖53中更好地看到的，過濾器組件800包括具有內孔825的頭部820，該內孔具有構造為支撐采用鍵環818形式的環狀插入件的下部區域825a。鍵環818限定了沿直徑相對的接納區域802、804，該接納區域用于與例如在替換濾筒40的頸部46上形成的凸輪耳柄62、64的相應帶鍵表面構型配合。根據本發明，為保證與過濾器組件800相關聯的系統的完整性，相容替換濾筒必須具有凸輪耳柄，該凸輪耳柄具有與鍵環818的凹進區域配合的帶鍵表面構型。
參照圖52，過濾器組件800還包括安裝托架816，該安裝托架816具有從其懸伸的支撐凸緣870，以有利于替換濾筒40與頭部820以及相關聯的鍵環818的旋轉接合。中央孔875貫穿支撐凸緣870，以接納濾筒40的頸部46，并且一對沿直徑相對的凸輪斜面872和874沿徑向凸出到中央孔875中，用于當濾筒40與頭部820接合時與凸輪耳柄62、64的傾斜下表面可操作地相互作用。支撐凸緣870還包括由環狀擋壁878限定并構造為接納和保持頭部820的凹進承座區域876。更具體來說，頭部820包括一對沿徑向相對的傾斜凸輪撐條882和884，用于可操作地接合一對沿直徑相對并從擋壁878沿徑向向內凸出的止動凸緣892和894。另外，棘齒尖882a和884a從頭部820的下部區域向外凸出，用于分別在止動凸緣892和894中形成的相應缺口892a和894a中接合。所屬領域的技術人員會容易地理解，可以在上文中說明的過濾器組件10中采用頭部820和支撐凸緣870相互作用和接合的方式，從而頭部20和支撐凸緣70適于并構造為以基本上相似的方式相互作用和接合。
為組裝本發明的過濾器組件800，首先將具有特定凹槽結構的鍵環818插入頭部820的內孔825的下部區域825a中，該鍵環可以選自一組每個具有不同凹槽結構的鍵環。然后將頭部可旋轉地接合在支撐凸緣870的承座區域876中。此后，通過將濾筒的頸部46插入穿過支撐凸緣870的中央孔875，使濾筒40接近頭部820，從而允許凸輪耳柄62、64在沿徑向凸出到中央孔875中的相對凸輪斜面872、874之間經過。此時，凸輪耳柄62、64的帶鍵表面構型與鍵環818中的相應凹進區域802、804配合，當然這是以濾筒和該鍵環彼此相容為前提。一旦凸輪耳柄62、64與凹進區域82、84配合，濾筒40旋轉經過大致為90°的圓弧，這樣使得凸輪耳柄62、64的傾斜下表面相對于凸輪斜面872、874平移。這種相對運動使鍵環818在下部區域825a中旋轉，并使濾筒40的頸部46沿軸向移動到頭部820的內孔825的上部區域825b中，直到將濾筒的頸部密封接納于內孔825內為止。
應該注意到，采取必要措施，以便當濾筒40旋轉到與頭部820接合時，鍵環818相對于頭部820旋轉經過有限的行程范圍。此外，由于旋轉閥門構件未用于頭部820，所以內孔825的上部區域825b的尺寸和構造被設計為與濾筒40的頸部46直接配合，這樣，頸部46中的引入口52與頭部820的徑向引入口812直接流體連通，并且頸部46中的軸向引出口54與頭部820的徑向引出口814直接流體連通。
現在參照圖54至64，圖中還示出了另一種過濾器組件，該過濾器組件根據本發明的優選典型實施例來構造，并統一用附圖標記900來標明。與過濾器組件10相似，過濾器組件900構造為與流體處理系統一起使用，該流體處理系統包括用于將未過濾的處理流體輸送到過濾器組件中的引入管道912和用于從過濾器組件900輸送已過濾的處理流體的引出管道914。過濾器組件900優選通過托架916安裝到與流體處理系統相關聯的支撐結構上。
參照圖54，過濾器組件900包括獨特的旋轉閥門組件918，該旋轉閥門組件包括頭部920，該頭部限定了具有用于與引入管道912連通的引入口922和用于與引出管道914連通的引出口924的內室。旋轉閥門組件918還包括構造為以這樣的方式接納于頭部920的內室中的閥門構件926，即使得閥門構件926便于在打開位置和旁通位置之間相對于頭部920旋轉，在該打開位置，允許流體流經過濾器組件，在該旁通位置，未受到限制的流體從入口到出口流經該過濾器頭部(見圖59至60)。
閥門構件926包括用于與頭部920的引入口922連通的引入孔932和用于與頭部920的引出口924連通的引出孔934(見圖61)。閥門構件926的本體包括在圖61中示出的環繞引入孔932的凹槽931a，該凹槽用于容納同樣在圖61中示出的O形密封圈931，該O形密封圈931用于方便引入孔932和引入口922的流體密封結合。閥門構件926還具有圖61中示出的環繞引出孔934的凹槽933a，該凹槽用于容納O形密封圈933，該O形密封圈933用于方便引出孔934和引出口924的流體密封結合。閥門構件926的本體還包括用于容納O形密封圈938的凹槽938a(見圖61至64)。O形密封圈938用于方便閥門構件926在頭部920的內室中的密封接合，并用于防止處理流體泄漏到大氣中。
繼續參照圖54，過濾器組件900還包括根據本發明的優選典型實施例構造的可更換濾筒940。過濾器組件900適于并構造為保證替換濾筒940與流體處理系統相容，其中該濾筒與該流體處理系統相關聯。此外，如在下文所討論的，濾筒940和閥門構件926設有保證它們之間相容性的帶鍵配合結構，這樣可以防止無意或有意安裝可能危害流體處理系統的完整性的不相容或劣質替換濾筒。
參照圖54至56和圖61，可更換濾筒940包括通常為圓柱形的本體部分942，該本體部分封閉用于過濾處理流體的過濾介質。所屬領域的技術人員容易理解，包括例如打褶介質、微纖維或炭介質等的任何一種不同類型的過濾介質都可以封閉在本體部分內。本體部分942包括頂蓋944，該頂蓋優選地與本體部分942一體形成。或者，所屬領域的技術人員容易理解，可以分別形成頂蓋944和本體部分942，然后通過聲波焊接、旋轉焊接或所屬技術領域中公知的其它類似方法將它們結合在一起。頂蓋944具有從其懸伸的頸部946。濾筒940的頸部946適于并構造為接納于閥門構件926的內腔中(見圖54、56、58至61)，并包括上部946a和下部946b。
再次參照圖54，頸部946限定了多個軸向通道952。上部946a也優選限定多個傾斜的軸向排列突起951，這些突起從上部946a沿徑向向外凸出，用于分開進入軸向通道952的流體。這樣，在本發明的示例性優選典型實施例中，未過濾的處理流體通過引入孔932進入閥門構件926的內室，在突起951之間流過，并流經軸向通道952，然后進入濾筒940的本體部分942(見圖55)。上部946a還限定了軸向引出通道954，該引出通道用于從本體部分942的內部將已過濾的處理流體輸送到閥門構件926的內腔，以便該流體經過引出孔934和引出口924從頭部920流出。
所屬領域的技術人員會容易地理解，頸部946中的引入通道和引出通道的方向/定向可以顛倒。通過定位在頸部946的上端的上O形密封圈956，將引入通道952和引出通道954彼此密封隔離(見圖61)。第二下O形密封圈958定位在軸向通道952的入口的下方，用以使頸部946密封接合在閥門構件926的內室中，并在操作的同時防止未過濾處理流體從過濾器組件900泄漏。
參照圖54以及圖56和58，一對沿直徑相對的凸輪耳柄962和964從頸部946的下部946b沿徑向向外凸出。凸輪耳柄962和964的尺寸和構造設計為這樣即，便于濾筒在從安裝托架916懸伸的中間支撐凸緣970內旋轉接合。如同在圖54中更好地看到的，中央孔975貫穿支撐凸緣970，用于接納濾筒940的頸部946。一對沿直徑相對的凸輪斜面972和974沿徑向凸出到中央孔975中，用于與凸輪耳柄962和964的下表面相互作用。凸輪斜面972和974彼此隔開，以允許在組裝過程中當頸部貫穿孔975時，凸輪耳柄962和964裝配在凸輪斜面972和974之間。如在圖56中更好地示出的，每個凸輪耳柄962和964包括前傾斜表面963。如圖58至60和圖62至64所示，前傾斜表面963適于并構造為便于濾筒與支撐凸緣970的凸輪斜面972和974旋轉接合。
參照圖54和圖61，支撐凸緣970還包括由環狀擋壁978限定并構造為接納和保持過濾器組件900的頭部920的凹進承座區域976。沿直徑相對的弧形止動肋982和984從擋壁978向內凸出，以便在組裝過程中當頭部920可旋轉地接合在凹進承座區域976中時，與從頭部920的下部區域沿徑向向外凸出的相應的接合撐條992和994摩擦接合(見圖61)。在本發明的備選典型實施例中，頭部920和支撐凸緣970可以適于并構造為按照在此說明的、在圖52至53中示出并與過濾器組件800有關的方式彼此配合和接合。
與如圖1和圖2中所示的過濾器組件10相似，支撐凸緣970的環狀擋壁978也可以構造為容納和支撐防護罩(未示出)，例如防護罩90，用于容納和保護過濾器組件900的旋轉閥門組件918。同樣以類似于過濾器組件10的凸輪耳柄62和64的方式(例如見圖2和圖3)，凸輪耳柄962和964(見圖54和圖56)可以適于并構造為接納于形成在閥門構件926的內腔925中的一對沿直徑相對的相應接納區域1002和1004(在圖57中更好地示出)。如與本發明的其它優選典型實施例一起討論的，每個凸輪耳柄962、964的上表面設有獨特的鍵構型，在本示例性典型實施例中，該鍵構型具有多個隔開的軸向凸出齒，這些軸向凸出齒適于并構造為與在閥門構件926的接納區域1002和1004中形成的一組相應隔開的凹槽接合并配合。這種配合配置設計為通過只允許更換具有與閥門構件中的接納區域的表面特征對應的帶鍵表面構型的濾筒，來保證替換濾筒的相容性。
在圖54至64中示出的本發明的示例性典型實施例中每個凸輪耳柄(962，964)上的鍵構型包括三個隔開的齒(962a-962c，964a-964c)。也可以使用鍵構型的其它結構，例如在此說明的那些結構。參照圖57和在圖54至64中示出的示例性典型實施例，接納區域1002和1004還包括肋構件1006。如關于過濾器組件10更詳細地討論的，兩個相應的接納區域通常包括與在凸輪耳柄上形成的各個隔開的齒相對應的相應凹槽。在本發明的本示例性典型實施例中，只有單個凹槽設有肋構件1006。這種用于接納區域的結構更能代表骨架鍵構型的特征。然而，所屬領域的技術人員會容易地理解，前面參照本發明的備選實施例披露的接納區域結構也可以適用于過濾器組件900。
如在上文中更詳細地討論的，如同鍵構型的表面幾何形狀(例如見圖13至17)一樣，在每個凸輪耳柄(962，964)上限定鍵構型的齒數可以在本公開內容的范圍內變化(例如見圖18至40)。在各種情況下，旋轉閥門構件926中的接納區域(1002，1004)具有相應的配合結構，以容納在凸輪耳柄上形成的鍵構型。此外，可以設想，在一個耳柄上的鍵結構可以不同于相對的耳柄上的鍵結構。對過濾器制造商來說，這會顯著增加可用的可能的鍵組合的數量。
參照圖54至61，當將相容的濾筒置入過濾器組件900中時，濾筒940的頸部946插入穿過支撐凸緣970的中央孔975，凸輪耳柄962和964定位在沿直徑相對的凸輪斜面972和974之間(見圖54)。此時，閥門構件926應該處于旁通位置處，以接納頸部946(見圖60)。在此位置處，閥門構件926的引入孔932和引出孔934不與頭部920的引入口922和引出口924對準。在此結構中，進入引入口922的處理流體流入頭部920的內室中，并環繞閥門構件926的外表面。例如通過O形密封圈938，閥門構件926便于密封接合在頭部920中，從而防止環繞閥門構件926流動的處理流體泄漏到大氣中。
參照圖56、58和圖62至64，隨即，形成凸輪耳柄962和964的帶鍵接合表面的齒(962a-962c，964a-964c)定位到相應的接納區域1002和1004中，并與接納區域配合。在頸部946的插入過程中，與凸輪耳柄962和964相關聯的后傾斜表面965(見圖56)適于并構造為與在接納區域1002和1004中形成的傾斜表面1008接合。在凸輪耳柄962和964上形成前傾斜表面963和后傾斜表面965便于濾筒940與支撐凸緣970的旋轉接合，以及便于打開閥門構件926。
一旦濾筒940的頸部946緊密接合在閥門構件926的內腔925中，該濾筒和該閥門構件就可以沿例如現在優選的逆時針方向，相對于支撐凸緣970和頭部920從圖59中示出的過濾位置旋轉到圖60中示出的旁通位置。當旋轉濾筒940以及閥門構件926時，從頸部946凸出的凸輪耳柄962、964頂著凸輪斜面972、974平移，使濾筒940沿軸向向上螺旋移動。因此，閥門構件926旋轉到“接通”或打開位置處，即其中閥門構件926的引入孔932和引出孔934分別與頭部920的引入口922和引出口924對準，以允許流體流經過濾器組件900。圖61示出了根據本發明的示例性優選典型實施例的組裝過濾器組件，其中，濾筒940與支撐凸緣970接合，并且閥門構件926處于打開位置。
如果置入以上系統中的替換濾筒的凸輪耳柄未構造為與閥門構件的接納區域配合，也就是說，如果該凸輪耳柄不具有帶鍵表面構型(這可以代表使用未經授權的修配用濾筒)，則該凸輪耳柄會妨礙或無法接合該閥門構件中的接納區域。這樣，由于凸輪耳柄962、964將定位在凸輪斜面972、974的傾斜表面的下方，所以該凸輪耳柄將無法橫越該凸輪斜面。因此，凸輪耳柄將無法使閥門構件旋轉到“接通”位置，以允許流體流經以上組件。這將通過防止使用劣質或未經授權的替換濾筒來保證替換濾筒相容性。
現在參照圖62至64，這些附圖示出了凸輪耳柄962、964(相對側未示出)與在閥門構件926的內腔中形成的相應接納區域1002和1004的相互作用。在圖62中，濾筒940的頸部946完全插入閥門構件926的內腔925中，并且凸輪耳柄962、964定位在接納區域1002和1004中。如圖63至64中所示，當使濾筒940順時針旋轉時，后傾斜表面965接觸在接納區域1002、1004中形成的傾斜表面1008，并沿傾斜表面1008滑動，因此迫使濾筒940沿向下方向移動，直到其從閥門構件926的內腔925中脫離為止。同時，閥門構件926在頭部920中從打開位置旋轉到“旁通”位置。相反，當濾筒940插入閥門構件926的內腔中時，后傾斜表面965接觸在接納區域1002中形成的傾斜表面1008。當濾筒940沿逆時針方向旋轉時，傾斜表面965沿傾斜表面1008滑動，因此迫使濾筒940沿向上方向移動，這樣便于與支撐凸緣970進行接合。
現在參照圖65，圖中示出另一種過濾器組件，該過濾器組件根據本發明的優選典型實施例來構造，并統一用附圖標記1100來標明。過濾器組件1100與流體處理系統一起使用，該流體處理系統包括引入管道1112，其用于將未處理或者未過濾的流體輸送至可替換過濾/處理濾筒1115；以及引出管道1114，其用于將已處理或者已過濾的流體輸送出可替換濾筒1115。過濾器組件1100通過安裝托架1116相對于與其相關聯的流體處理系統支撐，該托架可以通過鉸鏈方式連接以便于使用。引入管道1112和引出管道1114彼此平行地定向，因此，如以下將要詳細描述的，過濾器組件1100特別地適于并且構造為容納該構造。
參照圖66，過濾器組件1100包括具有引入通道1120和引出通道1122的頭部構件1118。在引入管道1112的末端設置有連接器1124，該連接器1124用于可操作地與頭部構件1118的引入通道1120接合，在引出管道1114的末端設置有連接器1126，該連接器1126用于可操作地與頭部構件1118的引出通道1122接合。頭部構件1118包括相對的弧形凸輪斜面1128a和1128b，這些弧形凸輪斜面與相應的傾斜凸輪表面配合，這些傾斜凸輪表面限定在形成于支撐過濾器組件1100的安裝托架1116中的接合孔1130之內。在使用中，頭部構件1118相對于接合孔1130旋轉，以便于凸輪斜面和凸輪表面之間的相互配合作用，從而將頭部構件1118可脫離地接合或者其它方式安裝于托架1116上。
過濾器組件1100還包括閥門構件1132，該閥門構件容納于形成在頭部構件1118內的閥門室1134內(見圖69和圖71)。類似地，閥門構件1132包括中央接納孔1133，該中央接納孔用于容納可替換濾筒1115的頸部1135(見圖69和圖71)。閥門構件1132適于并且構造為在閥門室1134中在過濾模式/位置(見圖68和圖69)和旁通模式/位置(見圖70和圖71)之間旋轉，在該過濾模式/位置下，將未處理流體引導至濾筒1115，在該旁通模式/位置下，阻擋或者堵住流體流向濾筒1115。在旁通模式下，濾筒1115可以方便地從過濾器組件上拆除、丟棄和替換。這時，因為頭部構件1118的引入通道1120和引出通道1122保持流體連通，未處理的處理流體將繼續在引入通道1120和引出通道1122之間流動。
閥門構件1132包括引入路徑1136和引出路徑1138。在過濾模式下，閥門構件1132的引入路徑1136與頭部構件1118的引入通道1120連通，閥門構件1132的引出路徑1138與頭部構件1118的引出通道1122連通。這時，如以下將要更詳細地描述的，流體可以流向濾筒1115和從濾筒1115流出。相反，在旁通模式下(通過手動地將閥門構件1132從圖68和圖69所示的位置旋轉四分之一周或者90°至圖70和圖71所示的位置而實現)，閥門構件1132的引入路徑1136從與頭部構件1118的引入通道1120連通的位置移開，閥門構件1132的引出路徑1138從與頭部構件1118的引出通道1122連通的位置移開。這時，將阻止流體流向濾筒1115和從濾筒1115流出。
密封構件1140與閥門構件1132可操作地相關聯，更具體而言，該密封構件1140承座于與其一致或者在尺寸上與其相對應的承座區域1142上，該承座區域1142形成于閥門構件1132的上表面1132a上或者之內。密封構件1140定位成抵靠閥門室1134的相對表面以提供水密/氣密密封，并且該密封構件1140由諸如氯丁橡膠等彈性材料或類似材料一體地形成。
如同在圖67中更好地看到的，密封構件1140包括多個單獨的密封區域(密封部分)1140a-1140d。具體而言，密封構件1140包括基本上為圓形構造的第一密封部分1140a，確定該第一密封部分的尺寸以使其在閥門構件處于圖68和圖69所示的過濾模式/位置時，密封地隔離閥門構件1132的引入路徑1136。密封構件1140包括基本上為橢圓形構造的第二密封部分1140b，確定該第二密封部分的尺寸以使其在閥門構件處于過濾位置時，密封地隔離閥門構件1132的引出路徑1138。穩定撐條1145用于連接基本上為圓形的密封部分1140a和基本上為橢圓形的密封部分1140b，以增加密封構件的剛度。穩定撐條1145的厚度小于其所連接的密封部分的直徑(厚度)。密封構件1140包括基本上為三角形構造的第三密封部分1140c和基本上為三角形構造的第四密封部分1140d。當閥門構件1132處于圖70和圖71所示的旁通位置時，密封部分1140c、1140d將頭部構件1118的引入通道1120和引出通道1122密封地與大氣隔離。另外，密封部分1140c、1140d形成允許引入通道1120和引出通道1122保持彼此流體連通的旁通流動路徑或者槽。從而，使未處理的處理流體繼續在頭部構件1118的引入通道1120和引出通道1122之間流動。
回頭參照圖66，可替換濾筒1115包括基本上為圓柱形的貯水罐1150，該貯水罐的尺寸和構造被設計為能夠支撐濾芯(過濾器元件)1152。在這種情況下，濾芯1152是擠壓成型的炭塊元件。但是，在不背離本發明的精神和范圍的情況下，也可以采用其它類型的濾芯。例如，可以采用折疊濾芯或者纏繞式濾芯。可以進一步設想，濾筒1115不需要采用過濾器的形式，而是作為選擇，可以采用向流體流中提供添加劑或者調整流體流狀態的濾筒的形式。濾芯1152具有中央孔1153，已處理流體流入該中央孔1153。封閉的或者封口的端蓋1154定位在濾芯1152的底端，開口端蓋1156定位在濾芯1152的頂端。由封閉式泡沫(closed cell foam)材料形成的防凍墊1157與端蓋1154相關聯。
端蓋1156包括與中央孔1153連通的引出管1158。貯水罐蓋1160封閉貯水罐1150，并且用旋轉焊接或者其它方法固定或者安裝在貯水罐1150的上端。貯水罐蓋1160包括基部1162，濾筒1115的頸部1135從該基部1162處延伸。頸部1135具有階梯狀構造，該階梯狀構造由下徑向外頸部1135a和上徑向內頸部1135b限定。外O形密封圈1137a環繞下徑向外頸部1135a，內O形密封圈1137b環繞上徑向內頸部1135b。在外頸部1135a和內頸部1135b之間形成有流體引入口1164。流體引入口1164將未處理流體輸送至貯水罐1150的內部。流體引出口1166由內頸部1135b限定。流體引出口1166通過端蓋1156的引出管1158輸送來自濾芯1152的中央孔1153的已處理流體。
如上所述，如同在圖69中更好地看到的，濾筒1115的頸部1135容納在閥門構件1132的中央接納孔1133內。具體而言，閥門構件1132的中央接納孔1133包括徑向內孔部分1168，其用于密封地隔離濾筒1115的引出口1166；以及徑向外孔部分1170，其用于密封地隔離濾筒1115的引入口1164。
如同在圖66中更好地看到的，一對沿直徑相對的帶鍵凸輪耳柄1172a、1172b從外頸部1135a沿徑向向外懸伸，該帶鍵凸輪耳柄1172a、1172b以與如上所述的本發明的其它典型實施例相同的方式與相對應的帶鍵接合凹進部1174a、1174b配合，其中，這些凸輪耳柄與凹進部具有配合表面以防止在過濾組件1100內使用不相容的濾筒。
現在參照圖69，當閥門構件1132在頭部構件1118的閥門室1134內布置于過濾位置時，未處理流體從引入管道1112流入頭部構件1118的引入通道1120。隨后，未處理流體流經閥門構件1132的與引入通道1120連通的引入路徑1136并且流入濾筒1115的外頸部1135a中的引入口1164。隨即，未處理流體填充入濾筒1115的貯水罐1150內，并且通過炭塊濾芯1152沿徑向向內地流到中央孔1153內。已過濾的流體隨后從濾芯1152的中央孔1153通過引出管1158流到濾筒1115的內頸部1135b內的引出口1166。然后，已過濾的流體通過閥門構件1132的引出路徑1138流入頭部構件1118的與引出路徑1138連通的引出通道1122，并且通過引出管道1114流出過濾器組件1100。這時，密封構件1140的第一密封部分1140a密封地隔離閥門構件1132的引入路徑1136，密封構件1140的第二密封部分1140b密封地隔離閥門構件1132的引出路徑1138。
現在參照圖71，當閥門構件1132(與濾筒1115一起)在頭部構件1118的閥門室1134內旋轉到或者布置于旁通位置時，可以防止或者堵住未處理流體從頭部構件1118的引入通道1120流到閥門構件1132的引入路徑1136。類似地，閥門構件1132的引出路徑1138從與頭部構件1118的引出通道1122的連通狀態移開。這時，密封構件1140的第三密封部分1140c和第四密封部分1140d將頭部構件1118的引入通道1120和引出通道1122密封地與大氣隔離。另外，在頭部構件1118的引入通道1120和引出通道1122之間設置有允許未處理流體在它們之間流動的流動路徑。這時，可以將可替換濾筒1115從閥門構件1132上拆除而不會造成處理流體的損失。
盡管參照示例性的典型現有優選實施例說明了所披露的流體過濾裝置，但是顯然在未背離所附的權利要求書限定的本發明的宗旨和保護范圍的情況下，可以對本發明做出修改和變更。
權利要求
1.一種與可替換濾筒一起使用的閥門組件，包括a)頭部構件，其具有限定中心軸線的內閥門室，以及具有平行地延伸并且與所述內閥門室連通的引入通道和引出通道；b)閥門構件，其具有引入路徑和引出路徑，并且適于在所述頭部構件的內閥門室內在過濾位置和旁通位置之間旋轉，其中，在所述過濾位置，所述閥門構件的引入路徑與所述頭部構件的引入通道連通，在所述旁通位置，所述閥門構件的引入路徑與所述頭部構件的引入通道不連通；以及c)密封構件，其承座于所述閥門構件的上表面，并且定位成抵靠所述內閥門室的相對表面以形成密封，其中，所述密封構件的尺寸構造為當所述閥門構件處于所述過濾位置時，所述密封構件分別密封地隔離流經所述閥門構件的引入路徑的未處理流體流和流經所述閥門構件的引出路徑的已處理流體流，并且當所述閥門構件處于所述旁通位置時，所述密封構件將所述頭部構件的引入通道和引出通道密封地與大氣隔離，以允許流體在所述引入通道和所述引出通道之間流動。
2.根據權利要求1所述的閥門組件，其中，所述閥門構件限定有中央接納孔，所述中央接納孔構造為容納可替換濾筒的頸部，所述頸部具有引入口和引出口。
3.根據權利要求2所述的閥門組件，其中，所述閥門構件的中央接納孔包括徑向內孔部分，所述徑向內孔部分用于隔離形成于所述可替換濾筒的頸部的所述引出口。
4.根據權利要求2所述的閥門組件，其中，所述閥門構件的中央接納孔包括徑向外孔部分，所述徑向外孔部分用于隔離形成于所述可替換濾筒的頸部的所述引入口。
5.根據權利要求2所述的閥門組件，其中，所述可替換濾筒包括至少兩個從其沿徑向向外懸伸的凸輪耳柄，每個凸輪耳柄具有帶鍵接合表面，其中，所述閥門構件的中央接納孔包括至少兩個接納凹進部，所述至少兩個接納凹進部具有限定于其中的配合表面，所述配合表面用于與每個凸輪耳柄的帶鍵接合表面相配合。
6.根據權利要求1所述的閥門組件，其中，所述密封構件包括第一密封部分，所述第一密封部分的尺寸構造為當所述閥門構件處于所述過濾位置時，所述第一密封部分密封地隔離所述閥門構件的引入路徑；以及第二密封部分，所述第二密封部分的尺寸構造為當所述閥門構件處于所述過濾位置時，所述第二密封部分密封地隔離所述閥門構件的引出路徑。
7.根據權利要求1所述的閥門組件，其中，所述密封構件包括第三密封部分和第四密封部分，所述第三密封部分和所述第四密封部分的尺寸構造為當所述閥門構件處于所述旁通位置時，所述第三密封部分和第四密封部分密封地隔離所述頭部構件的引入通道和引出通道。
8.根據權利要求1所述的閥門組件，其中，所述密封構件為一體形成的彈性結構。
9.根據權利要求1所述的閥門組件，其中，所述閥門構件的上表面包括承座區域，所述承座區域的尺寸構造為容納所述密封構件。
10.根據權利要求6所述的閥門組件，其中，在所述密封構件的第一密封部分和第二密封部分之間延伸設有穩定撐條。
11.根據權利要求1所述的閥門組件，其中，所述頭部構件適于并且構造為與支撐結構可脫離地接合。
12.一種與可替換濾筒一起使用的閥門組件，包括a)頭部構件，其具有限定中心軸線的內閥門室，以及具有平行地延伸并且與所述內閥門室連通的引入通道和引出通道；b)閥門構件，其具有引入路徑和引出路徑，并且適于在所述頭部構件的內閥門室內在過濾位置和旁通位置之間旋轉，其中，在所述過濾位置，所述閥門構件的引入路徑與所述頭部構件的引入通道流體連通，所述閥門構件的引出路徑與所述頭部構件的引出通道流體連通，在所述旁通位置，所述閥門構件的引入路徑與所述頭部構件的引入通道不流體連通，所述閥門構件的引出路徑與所述頭部構件的引出通道不流體連通；以及c)密封構件，其承座于所述閥門構件的上表面，并且定位成抵靠所述內閥門室的相對表面以形成密封，所述密封構件包括第一密封部分和第二密封部分，所述第一密封部分和第二密封部分的尺寸構造為當所述閥門構件處于所述過濾位置時，所述第一密封部分和第二密封部分分別密封地隔離所述閥門構件的引入路徑和引出路徑，并且所述閥門構件還包括第三密封部分和第四密封部分，所述第三密封部分和第四密封部分的尺寸構造為當所述閥門構件處于所述旁通位置時，所述第三密封部分和第四密封部分將所述頭部構件的引入通道和引出通道密封地與大氣隔離，以允許流體在所述引入通道和所述引出通道之間流動。
13.根據權利要求12所述的閥門組件，其中，所述閥門構件限定有中央接納孔，所述中央接納孔構造為容納可替換濾筒的頸部，所述頸部具有引入口和引出口。
14.根據權利要求13所述的閥門組件，其中，所述閥門構件的中央接納孔包括徑向內孔部分，所述徑向內孔部分用于隔離形成于所述可替換濾筒的頸部的所述引出口。
15.根據權利要求13所述的閥門組件，其中，所述閥門構件的中央接納孔包括徑向外孔部分，所述徑向外孔部分用于隔離形成于所述可替換濾筒的頸部的所述引入口。
16.根據權利要求13所述的閥門組件，其中，所述可替換濾筒的頸部包括至少兩個從其沿徑向向外懸伸的凸輪耳柄，每個凸輪耳柄具有帶鍵接合表面，其中，所述閥門構件的中央接納孔包括至少兩個接納凹進部，所述至少兩個接納凹進部具有限定于其中的配合表面，所述配合表面用于與每個凸輪耳柄的帶鍵接合表面相配合。
17.根據權利要求12所述的閥門組件，其中，所述密封構件為一體形成的彈性結構。
18.根據權利要求12所述的閥門組件，其中，所述閥門構件的上表面包括承座區域，所述承座區域的尺寸構造為容納所述密封構件。
19.根據權利要求12所述的閥門組件，其中，所述頭部構件適于并且構造為與支撐結構可脫離地接合。
20.一種閥門組件，包括a)頭部構件，其具有限定中心軸線的內閥門室，以及具有平行地延伸并且與所述內閥門室連通的引入通道和引出通道；b)閥門構件，其具有引入路徑和引出路徑，并且適于在所述頭部構件的內閥門室內在第一位置和第二位置之間運動，其中，在所述第一位置，所述閥門構件的引入路徑與所述頭部構件的引入通道連通，在所述第二位置，所述閥門構件的引入路徑與所述頭部構件的引入通道不連通；以及c)密封構件，其承座于所述閥門構件的上表面，并且定位成抵靠所述內閥門室的相對表面以形成密封，其中，當所述閥門構件處于所述第一位置時，所述密封構件密封地隔離所述閥門構件的引入路徑和引出路徑，當所述閥門構件處于所述第二位置時，所述密封構件將所述頭部構件的引入通道和引出通道密封地與大氣隔離，以允許流體在所述引入通道和所述引出通道之間流動。
全文摘要
本發明公開一種與可替換濾筒系統一起使用的閥門組件，包括頭部構件，其具有限定中心軸線的內閥門室，以及平行地延伸且與內閥門室連通的引入通道和引出通道；具有引入路徑和引出路徑的閥門構件，其適于在頭部構件的內閥門室內在過濾位置和旁通位置之間旋轉，在過濾位置，閥門構件的引入路徑與頭部構件的引入通道連通，在旁通位置，閥門構件的引入路徑與頭部構件的引入通道不連通；密封構件，其承座于閥門構件的上表面。當閥門構件處于過濾位置時，密封構件分別密封地隔離流經閥門構件的引入路徑和引出路徑的未處理和已處理流體流，當閥門構件處于旁通位置時，密封構件將頭部構件的引入通道和引出通道密封地與大氣隔離，以允許流體在其間流動。
文檔編號B01D35/147GK101052451SQ200580037543
公開日2007年10月10日 申請日期2005年10月27日 優先權日2004年10月29日
發明者勞倫斯·W·巴賽特, 威廉·孔塔西斯三世, 布萊恩·塔比 申請人:3M創新有限公司