用于重力进给水处理装置的滤筒 【发明领域】
本发明涉及用于重力进给水处理装置的滤筒。具体而言，本发明涉及一种具有新型过滤介质的滤筒。
【发明背景】
民用水处理装置在现有技术中是已知的。其中有分批处理水的配套设备。分批处理装置的实例是水罐/水瓶或较大的贮槽，要处理的水从接口处注入其中。上述配套设备通常包括由一滤筒分隔的上箱和下箱。依靠重力使水从上箱经滤筒进入下箱，借此进行水处理。
在水中，特别是食用水中，存在不合要求和潜在的有害污染物，对于民众而言，事关重大。该利害关系将对家庭和其它处所的水处理装置产生需求。现已开发研制出许多处理水的装置和方法，以便除去或中和化学污染物和颗粒状污染物。上述装置和方法中的一些加入了水处理的化学活性材料。例如，活性碳可以从水中除去难闻的气味和异常的口味以及氯气和其它易反应的化学物质。离子交换树脂可用于从水中除去金属和其它离子。然而，未曾发现任一种单独的材料或化学物质可将所有的污染物除去。
除化学污染物和粒状污染物之外，水中经常含有生物污染物。采用活性碳，离子交换树脂或其它化学上有效的水净化器通常不可能完全清除上述污染物。这些生物污染物可能易受较严格的化学处理，但是通常这些化学物质本身就是污染物，或者难以加入重力进给的水处理装置，特别是家用的水处理装置。除难以用普通的化学装置清除之外，许多种上述生物污染物，如类似潜藏孢子囊的原生物孢囊，其粒度仅有几微米。
由于其粒度很小并且很难寻求到适用于上述生物污染物地化学净化方法；所以一直难以开发出一种既能除去原生物孢囊又仍能维持所需流量的重力进给水处理装置。现有的滤除水中孢囊的过滤装置需要或者靠水龙头，或者靠人工抽吸进行加压，以便达到所需的流速。然而，上述装置比较复杂和昂贵；并且如果采用手动增压装置，较难操作。因此，需要一种重力进给的水处理装置，该装置即可以除去类似潜藏孢子囊的孢囊，与此同时还能保证合格的流速。
发明概述
按照本发明，提供一种用于重力进给的水处理装置的滤筒。本发明的一方面是所述的滤筒包括一多孔颗粒过滤器，该过滤器有一上开口端，一封闭的下端和两端之间的侧壁。借助一联接件，将多孔颗粒过滤器与一部分滤筒封接。随着水流入多孔颗粒过滤器的上开口端并通过其侧壁，则对该水进行处理。过滤器内空气随着水的进入而移动，从过滤器的上开口端排出。
本发明另一方面是该滤筒包括一带有侧壁和进液口的多孔颗粒过滤器。在该过滤器的侧壁内装有粒状介质。当水经过进口穿过粒状介质并径向向外通过过滤器侧壁时，则对该水进行处理。
本发明又一方面是该滤筒包括一多孔颗粒过滤器，该过滤器包括玻璃纤维和一亲水粘合剂。该多孔颗粒过滤器借助于一联接元件与一部分滤筒相封接。采用该过滤器处理的水将使99.95％以上的3-5微米的孢囊颗粒除去。
本发明特征所在的创造性的诸多优点和特点，在所附权利要求书中将就此逐一指出。然而，为更好地理解本发明及其优点，应参照构成本文件另一部分的附图，并参照相关的说明，在说明中例证并详述了本发明的一较佳实施例。
附图简介
将参照附图详述本发明的较佳实施例，附图中相同序号标注相同的零件：
图1是本发明滤筒的一实施例的展开透视图；和
图2是图1所示滤筒的部件剖视图。
较佳实施例详述
在此所述的滤筒20可用于各种重力进给水处理装置。参照图1和图2，该较佳实施例的滤筒20包括一个在此过滤器24内装有粒状介质26的多孔颗粒过滤器24。滤筒20还包括一外壳22，该外壳设在上述过滤器24的周围，为该颗粒过滤器提供机械支承。外壳22包括一卡圈36，该卡圈将过滤器24，和滤筒20相封接，以便流经滤筒的水务必通过多孔颗粒过滤器24并借此对其进行处理。
多孔颗粒过滤器24是用机械方法从水中滤除颗粒和生物污染物，如原生物孢囊。为有效地滤除生物污染物，多孔颗粒过滤器24其孔径应小于将要过滤的污染物的粒径。生物孢囊，如潜藏的孢子囊，其粒径仅为几微米。一种有效的潜藏孢子囊过滤器，其滤孔孔径务必小于约5微米，而且，最好小于约2微米。因此，多孔颗粒过滤器24最好是微孔；这意味着颗粒过滤器具有孔径约为1至3微米或者更小的滤孔。
优选的多孔颗粒过滤器24将从采用该滤筒处理的水中除去99.95％以上的3-4微米的孢囊颗粒。在此，孢囊过滤标准是参照NSF(美国国家科学基金会)53规程的条款§6.5和6.12确定的。
多孔颗粒过滤器24最好加工成具有侧壁25和一上开口端的形状。多孔颗粒过滤器24的侧壁25基本是筒形。然而，其它形状的侧壁也包括在本发明范围内。另外，颗粒过滤器24的侧壁25可以是平的或者如图1所示是褶皱式的。在过滤器其它结构完全相同的前提下，与平面侧壁相比，褶皱式的侧壁将提供更大的过滤面积。然而，褶皱的间距不应过密，否则，穿过褶皱的流速将要降低。
颗粒过滤器24的上端，至少部分开口，以便水能流入颗粒过滤器24，并且过滤器24内部的空气可以随水移动排出。多孔颗粒过滤器的底端可以是封闭的(图中未示)，或者是开口的(见图1和2)。如果底端是开口的，那么多孔颗粒过滤器24应固定在一物体上，如外壳22的底罩29上，这将防止水从颗粒过滤器24的开口底端流出。
多孔颗粒过滤器24可以由各种材料制成。多孔颗粒过滤器24的侧壁25最好用一种亲水的微孔过滤介质制作。可选择地，如果多孔颗粒过滤器24的底部是封闭的，那么该底部也可以用亲水的微孔过滤介质制作。适用的亲水微孔过滤介质的一个实例是已经挖成中空并形成侧壁和一上开口端的碳素构件。
用于制造多孔颗粒过滤器24的较佳的亲水微孔介质是纤维片过滤介质。该过滤片介质的纤维可以或者是天然的，如纤维素或纤维素衍生物组成的纤维，或者是合成的，如聚合物或玻璃制成的纤维。最好，纤维是合成纤维，并且以玻璃纤维毛更佳。通常，天然纤维，如纤维素纤维，比合成纤维粗，从而使孔数较少，相应流速减慢。
就重力进给水处理装置而言，穿过一指定的多孔颗粒过滤器的水的流速，对于确定该多孔过滤器24的合格性至关重要。一般而言，该流速取决于滤孔孔径，作用于水使其穿过滤孔的压力和过滤器材质成份。在重力进给水处理装置中，如水瓶或家用贮水容器中，仅仅是靠水本身的重力作为作用于水使其穿过滤筒20的压力。就家用重力进给水处理装置，如水瓶而言，作用于水上的压力一般小于约0.51b/in2(磅/英寸2)。其结果，穿过一普通微孔颗粒过滤器，重力所产生的流速非常慢，而且对重力进给水处理装置而言是不实用的。
为克服上述局限，本发明较佳的多孔颗粒过滤器24含有亲水材料。对本发明目的而言所限定的亲水材料是这样一些材料，在干燥时，这些材料将迅速被润湿(即它们能迅速吸收水滴)。这些材料的亲水性是由于亲水材料和水之间的吸力大于在水/过滤界面处的水的表面张力(即在界面处两个单独的水分子之间的吸引力)。
多孔颗粒过滤器24的亲水性可以来自于多孔颗粒过滤器的纤维或其它材料的亲水特性。换言之，纤维的亲水性可借助于过滤器材料的添加剂。即使过滤器含有非亲水或亲水材料，所述的添加剂可以能够制造出一亲水的颗粒过滤器。
在过滤器材料中，亲水添加剂还可以具有其它功能。上述添加剂的一个实例是加入介质的一种亲水粘合剂，该添加剂不仅使粘合剂具有亲水性而且还将介质的纤维毛粘合成一体形成一片。具有上述性能的亲水滤片介质可以从Alhstrom，Mt，Holly Springs，PA(牌号2194-235)获取。用于粘合玻璃纤维毛的适用亲水粘合剂可以从Goodrich(牌号26450)获取。
从上述指定货源获得滤片介质。这些滤片介质的平均孔径约1.2mm，厚度约为0.024in.(英寸)。该多孔颗粒过滤器的高度约3in.，外径约1.75in.。该多孔颗粒过滤器是褶皱式，围绕过滤器均匀分布40个褶，褶皱深度约0.25in.，过滤器内径为1.25in.。
为防止多孔颗粒过滤器24损坏，可以将外壳22设在过滤器24周围。如图1和2所示外壳22包括三个可互联的零件，顶罩28，底罩29和壳体30。这种结构便于更换滤筒20中的颗粒过滤器24。可以采用其它的外壳结构，并且包括在本发明范围之内。
外壳22还可以具有一个或更多的进液孔32和一个或更多的出液孔34，水将分别穿过上述孔进入滤筒20或从滤筒20排出。进液孔32位于外壳22的上段，或者在顶罩28上(见图1和图2)，或者在壳体30的上段(图中未示)。
出液孔34通常位于底罩29上，但也可设在壳体30的侧面。进液孔32和出液孔34位于外壳22内部，以便流入进液孔32的水在从出液孔34排出之前，穿过粒状介质26和多孔颗粒过滤器24。
多孔颗粒过滤器24与底罩29粘合联接，以便形成密封，防止水围绕过滤器24的底部流动。底罩29还包括一个或更多的凸棱台31，当底罩29放入壳体30时，凸棱台31将与壳体30内部的凹槽35的凸边接触，以便使罩29保持稳定定位。罩29的凸棱台31之间有间距，以便使水穿过底罩29上的出液孔34流出滤筒20。
外壳22还包括一作为联接件的卡圈36，该卡圈在多孔颗粒过滤器24和滤筒20之间形成封接，以便流经进液孔32的水务必先穿过多孔颗粒过滤器24，然后再从出液孔34排出。卡圈36具有一由一圆筒37和一底座39组成的环座。多孔颗粒过滤器24粘合固定在圆筒37和底座39组成的环座内部，以便与卡圈36形成水封联接。多孔颗粒过滤器24与滤筒20的其它封接方法也包括在本发明的范围之内。
外壳22通常是由塑料或聚合材料制成。最好是采用一种模压的塑料制作外壳22。
由于多孔颗粒过滤器24附近存在空气，常常将减小穿过多孔颗粒过滤器24的水流速度。在过滤器24附近夹带的空气与颗粒过滤器24中的水形成一界面。与该界面相关，将存在一表面张力。除非有足够的压力克服该表面张力，否则水将不能流动。因此，当流入滤筒20的水使空气移动时，需要有一条通道使空气排出。图1和2所示的过滤器结构的一个优点是成型的多孔过滤器24内部的空气可以从多空过滤器24的上开口端逸出并穿过进液孔32排出滤筒20。
当外壳22围绕多孔颗粒过滤器29设置时，在外壳22和颗粒过滤器24之间的间隙38中，也可能夹带空气。随着间隙38中的水位升高，夹带空气的存在可能降低穿过过滤器24的流速。
在外壳22上设有排气孔40，从而空气可以从间隙38排出，特别是当出液孔34低于水处理装置的液位时。通常，排气孔40是设在最贴近外壳22和多孔颗粒过滤器24之间封接的间隙38的上端附近。由于水中空气的浮力，空气将自然升至可能达到的最高液位，所以这种结构将使大部分或全部空气排出滤筒。除提供排出空气的通道之外，排气孔道38也可作为排水的孔道。
粒状介质26通常装在外壳22之内，以便为水提供附加的净化。如图2所示，粒状介质26最好装在多孔颗粒过滤器24内部。由于颗粒过滤器24将防止粒状介质26从滤筒20中漏出，上述结构则很有利。此外，粒状介质可装在外壳22的一个单独的粒状介质保存区41内(见图2)。
粒状介质26包括适于水处理用的化学物质或材料。粒状介质26通常包括的化学物质或其它材料将可以清除、减少或钝化下述缺陷之一或若干：难闻的气味，异常口味，有机污染物，化学污染物和金属离子或其它有害的离子，如氯气。适用的粒状介质26包括碳粒，沸石，离子交换树脂，或其组合物。用做粒状介质的较佳的碳的形式是粒状活性碳。本发明滤筒用的较佳的粒状介质26是一种弱酸性的阳离子交换树脂和粒状活性碳的混合物。
在本发明的一实施例中，至少一部分粒状介质26是亲水的。粒状亲水介质包括粒状活性碳。装在多孔颗粒过滤器24内部的粒状亲水介质可能有利于水流穿过多空颗粒过滤器24。与多孔颗粒过滤器24接触的粒状亲水介质可以提供一阻力更小的通道，适用于水进入并穿过多孔颗粒过滤器24的(最好是亲水的)侧壁25。
显而易见，本发明不局限于仅以例证为目的的上述较佳实施例。在根据表达所附权利要求书所用述语的广泛含意确定的本发明的最大限度保护范围内，可以在局部，特别是零件的形状，规格，配置，或者元件的材料上进行更改。