一种净水器滤芯更换装置的制作方法

本发明属于净水器领域，具体涉及到一种净水器滤芯更换装置。

背景技术：

目前净水器多采用pp棉、活性碳以及分子筛、重金属滤料做为净水器中的组件与过滤膜组合使用。但是由于pp棉、活性炭因为使用时间较长后，易存留污垢、吸附能力降低、滋生细菌，因此需要定期更换。分子筛、重金属滤料等因为在长期吸收水内的重金属等有害物质后失效，也需要定期更换。而净水器过滤组件中的主要部件为模式过滤器：超滤、纳滤和反渗透膜，这些膜组件通过反冲洗等方式设计，可以实现长期免清洗、多达3年以上的更换周期，因此目前净水器的维护成本主要为定期更换的pp棉、活性炭滤芯。当需要人工安装时，上门服务导致成本增加，而更换下来的单个滤芯由于单位价值不高，往往会被抛弃，造成浪费。虽然部分用户具有自己动手的能力，但多数用户还需要滤芯物流配送等服务，增加用户成本，造成净水器后期维护成本较高及不便，用户易忽视净水器的维护，反而造成净水器变为污水器。净水器用户类型众多，造成净水器单位时间净水量相差悬殊，可能出现3个月内仅净化100升，也可能达到近千升以上，因此面对不同用户时，就会出现一方面净水器滤芯净化能力浪费，增加单位净化成本，另一方面有的用户用量已超过了净化能力，导致水质出现问题。而每次仅更换下1、2个滤芯的回收价值接近或低于回收运输成本时，导致滤芯回收意愿低，回收不畅造成浪费。虽然专利申请号201410144802x一种便于维护的净水机，通过采用备用滤芯与滤芯通过输水管道连接，延长短周期滤芯部分的使用周期，保障用户可以长时间稳定的得到饮水机正常工作时产出的直饮水，也减少售后人员的负担，提高售后服务效率，使得售后人员一次登门解决多级滤芯的维护工作，大大延长维护周期。但其采用的具体方法是将输水管道依次连接pp棉、前置颗粒活性炭、超滤膜滤芯、后置活性炭；前置颗粒活性炭与备用前置颗粒活性炭通过输水管线并联，后置活性炭与备用后置活性炭通过输水管线并联，通过手动球阀进行控制。该方法虽然解决了活性炭的临时更换问题，但是没有解决活性炭等滤芯在超过净水器流量，以及使用过的活性炭在不能长期存放，无法解决使用过的活性炭因长期存放过程中微生物繁殖存在的气体膨胀，可能诱发的管路污染、溢流问题。而采用手动球阀分别控制的方式，即存有管道死水端，水在该处不流通，形成细菌的滋生地。仅有2个活性炭滤芯，仅能增加活性炭不足1倍的时间，不能同主滤芯的清洗时间同步，增加了人工服务的次数，单个的滤芯回收价值低。专利申请号2009100040614家用净水机，采用多个滤芯在机座上双排设置，各滤芯均按序依次串联接在机座过滤通道中的方式，主要目的为主滤芯反冲洗提供冲洗净水。常见的多滤芯置于同一容器内，通常是采用并联方式以增加净水通量。

技术实现要素：

如何使净水器减少后期人工维护和操作，避免管路死端污染，减少净化能力浪费，满足不同类型用户，延长更换周期，提高滤芯回收价值，是本发明要解决的目的。

本发明所采用的技术方法是：由2个以上含有相同组分滤料和独立进出水口的滤芯组成滤芯组，滤芯通过滤壳与阀体机械连接；阀芯上的进水管路和出水管路通过动态密封方式分别与滤芯组中的1个滤芯进水口和1个滤芯出水口经过阀体管路或直接连通；阀芯同动力源机械连接，动力源采用手动、机械方式中至少一种方式驱动，阀芯的进水管路和出水管路随动力源驱动，与不同的滤芯进水口和出水口连通或断开；为准确的提供更换时间点，还可增加控制组件，通过对水质、净水量、工作总时间等参数进行处理，输出信号到动力源处，驱动阀芯变更与新的滤芯连通。

阀芯进出水管路可与净水器中其它类型滤芯串联或直接连入净水器管路中构成完整的净水器。

所采用的多个滤芯可以是有独立滤壳和独立进出水口的常规滤芯，也可以是多个滤芯共同使用1个或多个滤壳。滤芯的最佳数量为单个滤芯所使用周期与数量之乘积恰好等于主滤芯清洗的周期内，可适当增减1、2个滤芯。例如活性炭滤芯的使用周期为6个月，主滤芯人工清洗或更换周期为3年，则活性炭滤芯的总数为6至7个为最佳选择。由于净水器使用过程中，净水量存在较少或超量的现象，采用小体积的活性炭滤芯可以应对用量较少时的需求，避免活性炭在有效期内未能充分利用，但是面对净水量较大或超量时，可通过流量计的信号，根据净水量计算，在不足6个月时更换活性炭滤芯，此时滤芯数量需要增加以应对需求，具体数量需要根据净水器标注的最大净水量以及滤芯性能以及净水器空间大小进行选择。多个滤芯共用一个滤壳的方式，在降低滤芯制造成本，增加整体滤芯的回收价值，也就增加了在抵消回收成本后的残余价值，使滤芯商业回收的可行性增加。

当采用多滤芯共用滤壳的方式时，滤壳内至少有2个及以上的空腔，带有独立的滤芯进出水口，填充相同组分滤料的空腔构成的滤芯，以行列、圆周、螺旋方式排列。空腔填充可填充的滤料，例如pp棉、活性炭、重金属滤料、功能性陶粒、离子交换树脂等净水用材料，以及它们之间的按照一定组分比制成的复合滤料，例如所有的滤芯中均有200克kdf和500克活性炭。每个空腔都有独立的进出水口，位于滤壳的一端或两端，当位于滤壳的一端时，滤芯进出水口可以在滤壳同一平面、曲面处或不同的平面、曲面处。常规滤芯或共用滤壳的滤芯采用螺旋、卡接或插接方式与阀体活动连接，也可通过滤壳与阀体焊接、粘接等一体化固定连接。共用的滤壳每个空腔的滤芯进出水口均有密封结构，如密封环、密封用凹槽凸起，用于防止相邻空腔密封失效引发的污染现象。

每个滤芯的进出水口，即每个滤芯位于滤壳处的进出水口可经过阀体上的进出管路与阀芯上的进出水管路连接，也可直接与阀芯上的进出水管路连接，从减少管路长度、缝隙和泄漏角度，优选滤芯的进出水口与阀芯上的进出水管路直接连接。转换阀芯与不同滤芯连接的方式，避免了死水管路的存在。

阀芯上也可有交错的流道与不同滤芯的进水口和出水口相连形成多个滤芯串联，所需要经过的滤芯数量可根据滤芯阻力和净化效果选择，通过阀芯上的交错流道数量进行设定。阀芯上的进水管路与出水管路分别与所串联不同滤芯的进水口和出水口连通。当多个滤芯串联时，第一级滤芯过滤吸附净化大量的杂质，第二级滤芯过滤吸附净化剩余少量的杂质，当人为判断或控制组件判断第一级滤芯吸附饱和、寿命到达时，人工或控制组件经动力源驱动阀芯与滤芯做相对运动，第一级滤芯脱离管路，原来的第二级滤芯成为新的第一级滤芯，新进入的滤芯成为新的第二级滤芯。由于新的第一级滤芯已经过滤吸附有部分杂质，净化能力下降，但仍然可过滤吸附部分杂质，此时即使达不到90％以上，也可以通过后续的新的第二级滤芯吸附剩余的大部分杂质。该方法利用了串联滤芯中，位于首段的滤芯剩余过滤吸附能力无需达到单独滤芯过滤吸附标准，使用尾端新加入的滤芯做为满足净化要求的保证，提高了滤芯的利用率。

滤芯串联越多，去除率越高，但阻力越大，可根据需要串联多个滤芯。当滤芯存在较多截留物时，应当注意在变换滤芯时，可能存在的流向变换问题，可通过调整串联进出水口位于两端的滤芯数量为奇数，或采用进出水口位于一端的滤芯解决。

阀芯和阀体连接滤芯的管路或与滤芯的进出水口直接相连的接触面采用动态密封，包括并不局限下列材料，如：橡胶、硅橡胶、含氟聚合物、石墨等密封材料。滤芯、阀体和滤芯接触面采用耐磨的陶瓷、玻璃、金属、高分子聚合物材料、碳单质或碳化合物之中至少一种材质，并采用阀芯进水口和出水口位于同一平面，如阀芯与阀体之间为平面滑动式；同一曲面上，如阀芯为圆柱形与阀体配合；两个平行的不同平面，如阀芯的进水口和阀芯的出水口均为沿阀体直线滑动或转动，阀芯的进水口所位于的平面高于阀芯的出水口所位于的平面；相交的平面，阀芯的进水口和阀芯的出水口所各自位于的平面相交；不同的曲面，如阀芯的进水口和阀芯的出水口，分别位于同一轴心的不同直径的圆柱表面。其中采用不同的两个平行面或相交的平面，以及不同曲面时有助于动态密封，增加密封圈数，减少因某一处密封失效而造成的污染现象。

由于滤芯在使用前和使用后，进出水口均存在暴露导致的污染现象，因此至少未使用的滤芯有密封或遮掩部件。可采用下列方式解决或降低污染可能性：阀芯与所有滤芯的进出水口同时有密封圈做动态密封；阀体内空间密封，所有滤芯的进出水口均在密封空间内；采用每个滤芯进出水口处均有一个一次性的可穿破的膜，在使用时由阀芯戳破，阀芯位于移动前进方向有锐角凸起用于戳破膜；采用阀芯的与每一个滤芯的进出水口密封接触，仅阀芯的进出水口与工作中的滤芯进出水口相连接，阀芯、阀体上可有额外的污水排放管路与用过的滤芯的出水口相连。

滤芯、阀芯、阀体上的进出水管路以及污水排放管路上可有单向阀，优选至少每个滤芯的进出水口处有至少一个单向阀。当滤芯处于待使用、已使用完的状态时，进水口处的单向阀可防止污水回流外溢，出水口的单向阀可排气防止滤芯中的物质因微生物等原因产气导致的滤芯内压力增大，破坏滤芯结构，导致污染发生的现象。而正在使用的滤芯处的出水口单向阀可以避免回流现象，防止回流可能造成的污染现象。为进一步避免污染，可在所有滤芯的出水口处集中有一个出水口，该出水口有单向阀，用于排出使用过的滤芯中的污水并防止外部污物进入造成的污染，该出水口的水平高度低于滤芯的出水口的水平高度，便于排出污水。

当需要更换过滤滤芯时，使用者可通过手动、机械驱动滤芯与阀芯之间做相对运动，如滑动、转动或弹跳移动，使阀芯的进出水口与不同的滤芯进出水口连通，由于机械驱动方式众多，电机转动、直线电机、气动、液压等方式。可在阀芯上增加动力源，如采用手轮、手柄手动驱动，也可以采用齿轮、链轮、皮带轮、转轴、连杆、管路同电动机、直线电机、气缸、液压活塞、液压马达电机相连接。

滤芯更换装置还可有控制组件用于自动更换滤芯或提示人工更换，控制组件包括信号输入、信号输出元件和数据处理器。信号输入元件是通过记录净水器工作时间的计时器、流量计、水质、水压传感器进行监控，例如在净水器进水口和出水口均有一个压力传感器，当两处的压力传感器差值达到设定值时，发送信号到控制组件中数据处理器中，数据处理器输出信号到动力源或净水器自带的显示装置中，进行自动或提示人工驱动阀芯断开现有滤芯的连接，与另外新的滤芯连通。净水器自带的显示装置为指示灯、机身屏幕。同时也可有蓝牙、wifi、红外、nfc等无线网络模块、有线网络与互联网进行信息交换，提供更换信号。可通过手机、智能电视、电脑显示使用状态并提示进行人工更换、或询问自动更换确认。

本发明的有益效果是：提高了净水器后期维护的便利性，降低更换滤芯所产生的人工及物流成本，采用滤壳多个独立腔体集成滤芯的方式，延长了整体滤芯更换周期，提高滤芯回收价值促进了滤芯的环保回收，采用交错流道可适度提高滤芯净化利用率。

附图说明

图中10、滤料，11、滤芯，12、滤壳，13滤芯进水口，14、滤芯出水口，15、密封垫，20、阀体，21、阀体管路，201、滑槽，22、阀芯，23阀芯进水口，24、阀芯出水口，25、密封圈，26、交错流道，27、弹簧，28、正时皮带轮，3、单向阀，31、硅胶管，32、排污口，33、卡扣，34、凸轮，35、限位键，36、限位凸起，4、膜式过滤器，41、净水器进水管，42、净水器出水管，5、电机，52、转轴，53垫片，54、螺帽，55、直线电机，56、齿条，6、控制组件。

图1表示本发明的实施案例1的剖视示意图

图2表示本发明的实施案例1的剖视示意图

图3表示本发明的实施案例2的剖视示意图

图4表示本发明的实施案例2的剖视示意图

图5表示本发明的实施案例3的局部剖视示意图

具体实施方式

为了使本发明所解决的技术问题、技术方案及有益效果更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。

具体实施案例1，如图1、图2所示，阀体20为长方体，2侧各有2个插入口，用于插入滤芯，滤芯形成2行2列的的结构，滤芯的滤壳12为椭圆形，限制滤芯插入方向。滤壳内有烧结活性碳棒滤料10，滤料10被密封垫15密封在滤壳12内，滤壳12上的滤芯进水口13与阀芯进水口23经过阀体20上的阀体管路21相对应连接。滤芯出水口14与阀芯出水口24经过阀体20上的阀体管路21相对应连接。阀芯22为多层圆柱形，阀芯上有1个阀芯出水口24和1个阀芯进水口23，3个排污口32。其中阀芯出水口24和阀芯进水口23位于不同的曲面上，3个排污口32与1个阀芯出水口以阀芯轴心为中心均匀分布，且均有单向阀3，其中阀芯出水口的出口处有突出的管口与净水器管路连接。阀芯22采用陶瓷烧制，通过硅胶制成的密封圈25与塑料制成的阀体25动态密封。阀芯22底部有正时皮带轮28可与步进电机机械连接。

具体实施案例2，如图3、图4所示，圆柱形的阀体20同时也是滤芯的滤壳12，阀体20内部有10个空腔，每个空腔内均有滤料10，形成10个滤芯共用一个滤壳的结构，每个滤芯均有独立的滤芯进水口13和滤芯出水口14。圆盘形的阀芯22分为上阀芯和下阀芯，上阀芯22与阀体20的顶部接触，通过密封圈25动态密封。上阀芯22的阀芯进水口23和阀芯出水口24分别与滤芯进水口13和滤芯出水口14相连通。滤芯出水口14通过阀体20内的管道与滤料10的底部连通，并在阀体20底部经过硅胶管31通过开启卡扣33与排污口32相连通。下阀芯22与阀体20底部接触，通过密封圈25与阀体20动态密封。阀体20下方，位于阀体20管道底部，每个滤芯结构的底部均有硅胶管31，10个硅胶管被固定在阀体20上的卡扣33夹紧锁定。阀芯22有一个凸轮34，在转动时，可将卡扣33逐次打开，释放同已经用过的滤芯相连通的硅胶管31，形成与下阀芯22底部的排污口32相连通的通道。下阀芯22边缘有限位凸起36，在阀芯转动300度后与位于阀体20底部的限位键35相碰撞，限制阀体20与阀芯22之间的转动，使阀体20停止转动。阀体20与阀芯22通过转轴52、53垫片和螺帽54机械连接。位于下阀芯22外周的圆盘电机5驱动阀体20做相对阀芯22的转动。

具体实施案例3，参见图5，位于净水器中的滤芯更换装置，阀体20为c形结构与净水器其它部件机械连接，阀体20上下两边均有滑槽201、丝杠56和直线电机55。2个滑槽201内各有2个边缘有倒角且内部有管路的阀芯22通过丝杠56与直线电机55机械连接，阀芯22之间的间距同位于阀体20中间的4个活性炭滤芯11之间的间距相同。阀芯22均通过弹簧27紧密贴合在滑槽201内，阀芯22可滑动后沿滤芯进水口13和滤芯出水口14的凸起做弹跳运动，并嵌入配合连接。位于阀体20上部的2个阀芯22，1个阀芯22上有阀芯进水口23与净水器进水管41连接，另一个阀芯22上有阀芯出水口24，经由控制组件6内的流量计与膜式过滤器4相连。位于阀体20底部滑槽201的2个阀芯22之间通过交错流道26相连通。控制组件6内有单片机，与直线电机55电连接。滤壳12内填充吸附性滤料10。

以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。