专利名称：水处理介质的再生的制作方法
本申请是1998年2月18日提出的申请系列号09/025,231的部分继续申请。
本发明涉及了水处理介质的再生，尤其是涉及了一种水处理设备，设备具有一种或几种介质，用阀门来有选择地再生介质，以及涉及了再生介质的方法。
在过去已经应用了采取一种或几种液体处理介质的液体处理系统，来处理如水之类的各种液体，以去除其中的杂质和污染物。在其中某些系统中，以相互串联关系采用了各种不同的处理介质，从而一种介质可对接续的下游介质产生有利的影响。例如，在Heskett的美国专利号5,415,770中公开了采用如铜锌合金的某些细切金属作为上游的处理介质，可在水经过如活性炭或离子交换介质的其它下游水处理介质之前，去除如剩余氯气的某些化学成分。去除氯气不仅有利于最终产物的质量，而且也改进了介质的作用，所存在的后两种介质的寿命可以得到改进和延长。
在以前的系统中经常把几种相关介质放在实际上相互分开的几个不同设备内，液体以串联方式通过这些不同的设备。可以单独地使用这些单个设备，但它们需要空间和材料。如果把几种相关的介质包含在单个容器或贮箱内，则它们很难保持相互分开，特别是由于相关介质颗粒的重量和/或尺寸差别很悬殊。即使能把它们相互分开保持，由于它们相互的位置关系，把每种介质放在在同一个容器内，实际上将使得很难使用，或者很难只置换一种介质而不置换其它的介质。另一个缺点是，特别是在计数器顶部或安装了水龙头的小型处理设备，如安装淋浴喷头的设备中，通常没有办法容许介质作漂洗或回洗，而如有这种可能，将大大延长系统及其有关介质的寿命。
在许多水处理设备中的另一个缺点是通过处理介质的水在使用时一般沿着会使介质塞紧的方向流动。因此，由介质去除的污物或其它污染物将夹在介质中，积累到最终堵塞介质或影响到它的处理功能。如果产生这种情形，介质的寿命结束并需要更换。
本发明的目的是避免或消除上述缺点。在本发明中，提供了一种多介质的液体处理设备，它具有一个成为设备一部分的有效的控制阀门，设备紧凑，使用方便，并在设备中可利用许多不同的介质。在本发明中，由于采用几种介质相互有选择的布局来去除对某些介质可能有害的成分，由于对处理介质提供了定期的漂洗和/或回洗，以及/或者由于在正常液体流动开始时介质的自动再生，可以显著地延长设备的寿命和降低有效的介质数量。此外，仅需要简单地用手转动包含介质的设备部分，就可产生这种漂洗和回洗。如果需要，在本发明的液体处理设备中，很容易随意置换和使用设备和其中的任何处理介质。
在本发明的一个主要方面中，设备包括了一个可转动阀门，阀门具有基本上为盘形的阀板、在盘形阀板一侧的表面、以及从表面中开口延伸到板中的许多通道，至少某些通道延伸通过阀板的厚度，与对着上述表面的板的另一侧连通。盘形阀板可绕着与表面成很大角度延伸的轴线转动。一个阀室具有与阀板表面靠近的表面，阀室中也具有许多通向阀室表面的通道。阀室的第一条通道与液体源连通，阀室的第二条通道与阀室的液体排出口连通，第三条通道与阀室的排泄口连通。阀板可在第一位置和第二位置之间绕其轴线作转动，在第一位置中，从阀室中的第一条通道把液体供应到经过阀板的通道之一，并从经过阀板的另一条通道通到阀室中的第二条通道，第二条通道与阀室的排出口连通，在第二位置中，从阀室中的另一条通道把液体供应到经过阀板的另一条通道，并从经过阀板的另一条通道通到阀室中的第三条通道，第三条通道与阀室的排泄口连通。
在本发明的另一个主要方面中，表面基本上是平面，并且相互平行，板的轴线基本上垂直于平的表面。
在本发明的又一个主要方面中，当阀板转动时，如果相对于至少一个表面来转动另一表面，则至少在一个表面上的许多密封件可有选择地对准通到另一表面的通道之一。
在本发明的又一个主要方面中，密封件可以包括O形圈和/或弹簧加载的垫片。
在本发明的又一个主要方面中，设备结合可转动的阀门，还包括一个至少包含一种液体处理介质的外壳。如果阀板位于第一位置，则从阀室中的液体源第一通道把液体供应到经过阀板的通道之一和液体处理介质，并且从液体处理介质通到经过阀板的另一条通道和阀室中的第二条通道，第二条通道与阀室的排出口连通，把已被液体处理介质处理过的液体通过排出口。如果阀板处于第二位置，则从阀室中的另一条通道把液体供应到经过阀板的另一条通道和液体处理介质，并且从液体处理介质通到经过阀板的另一条通道和阀室中的第三条通道，第三条通道与阀室的排泄口连通，以便回洗液体处理介质。
在本发明的又一个主要方面中，阀板还可转动到至少一个或几个附加的位置，它们包括漂洗位置、关闭位置或旁路位置，在漂洗位置中，液体从液体源通过液体处理介质来漂洗介质，并从那里通到排泄口，在关闭位置中，关闭了经过设备的液体流动，在旁路位置中，液体绕过液体处理介质，从液体源经过阀板并通到阀室的液体排出口。
在本发明的又一个主要方面中，如果阀板处于第二位置，把液体从液体源供应到液体处理介质来回洗液体处理介质。
在本发明的又一个主要方面中，阀室包括一个与盐水源连通的通道，以再生液体处理介质，并且如果阀板处于第二位置，通过上述通道把液体从盐水源供应到液体处理介质来再生液体处理介质。
在本发明的又一个主要方面中，包含液体处理介质的外壳固定到阀板上，由此转动外壳，可使阀板在第一和第二位置之间转动。
在本发明的又一个主要方面中，液体处理设备包括一个外壳，外壳中具有一个给定体积的室，以及在室中切细的松散液体处理介质，当待处理的液体没有流过介质时，介质占有的体积明显小于室的给定体积。室具有一个入口，它用于把待处理的液体引入室，并位于室中液体处理介质之下，以及具有一个室的出口，它位于液体处理介质的下游，用于把已处理的液体排到室外。把设备构造和布置成当入口的待处理液体开始流动时，为了从介质上冲洗和去除污染物，在可控状态下使松散的液体处理介质升高；当液体继续流动时使介质悬浮；以及当液体流动已停止时容许介质下沉到室的底部。
在本发明的又一个主要方面中，室的高度大于其最大宽度，在室的中间高度上至少包括一个区域，其宽度显著小于最大宽度，以便在液体流动开始时降低介质在室中升高的速率。
在本发明的又一个主要方面中，该区域的截面积约为室在其最大宽度处的截面积的5-50％，最好是约10％。
在本发明的又一个主要方面中，沿着室的长度，许多其区域相互隔开。
在本发明的又一个主要方面中，一个附加的进入口位于室的中间长度上，它与较小宽度的区域连接，把附加的待处理液体引到靠近较小宽度区域的室中。
在本发明的又一个主要方面中，较小宽度区域包括一个位于室中的套。
在本发明的又一个主要方面中，介质是一种颗粒金属，它从主要由铜、锌及其混合物组成的一组介质中选择，并且最好是铜锌合金。
在本发明的又一个主要方面中，一种在液体处理开始时可迅速再生切细松散液体处理介质的方法，它包括停止或减少液体流动到不足以使介质悬浮的程度，使得在先前的液体处理之后，容许切细的松散液体处理介质下沉成为一层；在切细的松散液体处理介质层之下的待处理液体开始流动，开始的流动有充分力量把切细的松散液体处理介质从介质层上升高，同时限制介质升高的速率，以便彻底分离和冲除可能先前积累在介质层上的污染物；以及继续保持待处理液体在这样的状态在液体处理时足以继续保持松散液体处理介质悬浮在流动的液体中。
在本发明的又一个主要方面中，方法包括在液体流动开始时，至少在沿着流动路线的一到二个位置上，有选择地限制介质升高的速率。
在本发明的又一个主要方面中，在该方法中，使被升高的液体处理介质通过约为介质层最大截面积5-50％，最好是10％的截面积，由此来限制介质升高的速率。
在本发明的又一个主要方面中，方法包括在液体流动开始时，至少在沿着流动路线的一个位置上，引入附加的待处理液体。
在本发明的又一个主要方面中，介质是一种颗粒金属，它从主要由铜、锌及其混合物组成的一组介质中选择，并且最好是铜锌合金。
在本发明的又一个主要方面中，待处理的液体是水。
通过对以下详细描述的研究，将会更加清楚地理解本发明的这些和其它目的、特性和优点。
在以下描述过程中将经常参照附图，其中
图1是一个水处理设备优选实施例的总剖视图，它包含了本发明的原理，同时设备处于静止状态，它接在先前一次液体处理之后，并在下一次处理的液体流动开始之前，图2是大致沿着图1中线2-2观察的没有处理介质的设备平面剖视图；图3是图1所示设备和阀门的总剖视图，但其中待处理的液体已开始流动；图4是图3所示设备和阀门的总剖视图，但其中待处理的液体在开始流动后继续流动；图5A-5E是本发明控制阀门优选实施例的按顺序的分离透视图，在图5A的使用位置，在图5B的回洗位置，在图5C的冲洗位置，在图5D的关闭位置和在图5E的旁路位置中表示了阀门部件；图6是大致在图3的圈6内观察的O形密封圈实施例的部分剖视图；图7是弹簧加载密封垫片实施例的部分剖视图。
一种多介质液体处理设备10如图1-4所示。在优选的应用中，设备10可以是一个计数器顶部或计数器下面的设备，或者是安装了水龙头的设备，如淋浴喷头设备，用于处理城市或其它饮用水源。
设备10最好包括一个外壳12，外壳中具有两个室14和16，在相关室内最好包含不同的水处理介质18和20。最好由垂直的内圆柱侧壁来确定内室14。相邻于内室14的底部设置了一个带穿孔的板24，它又为网筛26提供了支承板，在很少或没有液流通过设备时，网筛支承着处理介质18。
在侧壁22的顶部设置了许多垂直狭缝28。最好通过侧壁厚度并沿着朝向室16的正常液体使用流动方向，狭缝的宽度逐渐减少，这在图2中可很好地看出，从而在从室14到室16的正常使用状态下，最小的狭缝宽度位于狭缝的液流排出一侧。狭缝28的最小宽度选择成稍窄于室14中切细的水处理介质18的最小尺寸和在室16中介质20的最小尺寸。这防止了在使用状态下介质18通过室14，并且尽量减少介质永久留在狭缝中的可能性，因为在回洗时，可能塞在狭缝中的任何介质18可被回冲到室14中。这也防止了在回洗时介质20流到室14和介质18中的损失。
外部圆环室16环绕着内室14，并由侧壁22和外侧壁30所确定。底板32最好在外侧壁30之间沿着整个宽度作延伸，并与外侧壁成为整体。底板32包括一个开口34，它确定了设备的液体入口，如图3和4中箭头所示。底板32还确定了室14的底部，用于容纳待处理的液体，并使液体通过液体处理介质18。此外，在内侧壁22和外侧壁30之间的底板32包括了许多向外延伸的狭缝36，它们相似于垂直狭缝28，由于与内侧壁22顶部上垂直狭缝28有关的上述原因，在面对液体处理介质20一侧比较宽，而在液体排出的一侧比较窄。
设备10还包括一个大致为盘形的阀板38，它固定安装在外侧壁30的底部，在图1、3和4中可很好地看出。阀板38最好形成如图中所示的向上杯状，以容纳一个带穿孔的支承板40。支承板40最好位于肩部41上，如图1、3和4所示，并且它支承了细网筛42，其网眼最好比室14底部上筛26的网眼更细。例如约为0.5微米的筛42网眼尺寸具有保持任何极小微粒的用途，这些微粒可能通过相关的介质，或者可能成为颗粒介质中最小的尺寸，能随着已处理的液体通过介质和狭缝36。这些极小的微粒将被保持在细网42上，直到在以下所述的冲洗期间，从系统中被冲掉为止。
杯形阀板38的平盘形底部44包含数条通道，在图1、3和4中仅可看到其中几条，而所有通道可在图5中看出。在阀板38的平盘形底部中的这些通道均通向其底面46。它们包括全部表示在图5中均通过阀板38的通道48、39和50，以及U形旁路通道52。旁路通道52不通过阀板38。其两端均通向阀板的底面46。
设备10还包括一个阀室54，它装在外壳12的底部，并在阀板38的下面，在图1、3和4中可很好地看出。阀室54也最好是面朝上的杯形体，可在其中容纳杯形的阀板38，并且在杯的顶部包括了面向外的螺纹56。
具有螺纹60的连接环58螺接在阀室54的螺纹56上，把阀室连接到外壳12的底部，而使阀板38位于其中。外壳12的底部最好包括一个增大的环形肩部62，当把连接环安装成与设备的部件连接在一起时，肩部被夹在阀室54上端和连接环58之间。这种连接布局容许外壳12和阀室54的顶部相互作相对转动。但是，阀板38固定在外壳上，因此阀板38随着外壳12一起并相对于阀室54作转动。在这种连接处均设置了适当的O形圈61、62和63，以保证相互配合的零件被密封而防止泄漏。
阀室54包括许多通道、开口和密封件，这一切在图5中可很好地看出，用于把液体导入和导出设备的外壳12及其中的处理介质。在专门讨论这些开口和通道之前，应参照图5总的指出，用粗黑线表示了没有开口或没有通道(它与开口连接而通过阀室54)的密封件，也就是说是“盲”密封件。这与“开口”密封件相反，“开口”密封件在图5中仅用轮廓线表示，并与开口连接，例如在图6中所示开口通道P顶部的开口。如图6所示，盲密封件和开口密封件S均最好位于阀室54的朝上面64中环形浅凹槽内。在另一种替代方式中，可采用弹簧L向上对着阀板38的底面46来弹性加载一个垫片G，如图7所示。当转动阀板38通过如以下所述的各种工作模式时，图7所示的垫片构造特别有利于补偿面46和64之间不太理想的公差，因为弹簧加载的垫片提供了更好、更一致的密封。
一个液体入口66，例如从城市水源来的液体入口，把水供应到阀室54的隔间68中，如在图1、3和4中可很好地看出。几条通道中的任一条均与隔间68连接，以便从隔间68接受水，并且把水通过阀板38引向介质18和20，来与介质相互作用，或者把水绕过介质。这些在阀室54中的通道和开口与从隔间68来的液体源连通，它们包括(a)通道70及其开口71，它们在使用工作模式时，把待处理的液源与阀板38中的通道48和介质连通，如图5A所示；(b)通道72及其开口73，它们在回洗工作模式时，把液源与阀板38中的通道49和介质连通，如图5B所示；(c)通道74及其开口75，它们在冲洗工作模式时，把液源与阀板38中的通道48和介质连通，如图5C所示；以及(d)通道72及其开口73，它在旁路工作模式时，对准阀板38中的U形旁路通道52，如图5E所示。仍参照图5，从介质排出的液体通过以下通道排出(a)在使用工作模式时，对于从阀室54出来的已处理液体，通过阀板38中的通道49排到开口78和排出通道79，如图5A所示；(b)在回洗工作模式时，通过阀板38中的通道48到阀室54中的开口80及其通道81而被排泄掉，如图5B所示；(c)在冲洗工作模式时，通过阀板38中的通道50到阀室54中开口82及其排泄通道83，如图5C所示；(d)在旁路工作模式时，从阀板38中的U形旁路通道52，并通过开口84和旁路通道85，如图5E所示。
除了与阀室54表面64中上述开口连接的开口密封件以外，各种盲密封件86-90均位于表面64上如图5所示的各种位置。在阀板38中的各种通道将在某种工作模式时对准这些盲密封件。但是，通过这些阀板通道的流动将被阻止，因为这些密封件是盲的。为了简化相关的图5A-5E，在工作模式图中仅编号了这些相关的盲密封件86-90，其中阀板38中的通道实际上已经定位成对准特定的盲密封件。
在介质之一为离子交换介质的情形下，可能希望用盐水溶液而不是单纯的水来再生介质。此时，与适当盐水源(图中未示)连接的盐水通道可被分接在通道72中。此时，在盐水通道72A和隔间出口处均设有适当的止回阀V，以防止使用的水源回流到盐水源中，以及/或者防止盐水源回流到隔间68的使用水源中。
除了采用回洗和漂洗(它们已简短地提到，并将在以下作更详细的讨论)来造成液体处理介质的再生之外，还把本发明的设备制造和布置成在每次起动设备时，可产生处理介质18的经常和即时的再生。如果设备是用于处理城市或其它饮用水源的计数器顶部或计数器下面的设备，则这是很有利的，如果设备是淋浴喷头则更加有利，因为在这种用途中，开始的水流通常是被排泄掉的。此时，通常多次打开和关闭待处理的水。当关闭时，水不作处理，当打开时，所消耗的水接受处理。特别是，如果处理介质是切细的铜锌金属，如在前面提到的美国专利号5,415,770中所述，则这有利于在开始起动时简单和经常地再生介质，以去除在设备关闭时可能落在介质上的任何轻的固体污染物。这种轻的污染物通常在关闭时落在处理介质层18的上表面，因为它们轻得多，从而在重力下比较重的金属颗粒下沉得慢。相反，如果再开始一股有力的液流，如本发明中那样，这些较轻的固体污染物从介质18上离开的速率将比较的重金属颗粒介质18快得多，因此轻污染物将从系统中被冲走。
特别有利的是冲洗介质表面来去除氧化物，如由氯形成的氯盐，它们可能在水处理之前包在介质表面上，从而使表面再次最充分地露出来与新到达的氧化污染物起反应。从金属颗粒表面去除氧化物将大大提高颗粒金属介质的寿命期，少到6个月至一年，多到二至三年。同时，经常再生可减少完成同样处理所需金属颗粒介质的量高达30-50％。
为了完成这种重要的初始再生，室14作得很高，并在其最大宽度上相当窄。这保证了从支承板24上输入端到通过狭缝28的液体排出，通过室的流率足以容许介质18逐渐地悬浮和搅动，如图3和4所示的在设备起动时的情形，从而颗粒介质将侵蚀性地相互研磨，以去除包在其上面的氧化物。
为了在起动时使颗粒的早期磨蚀和扰动达到最大，要减慢和压制颗粒的升高。在本发明中采用装在室14中的一个或几个套91、92和93来达到。底套91最好是一个简单的圆柱，它的顶部多少有点锯齿形，以便在室14的较高高度上产生进入口94，来引进待处理的进入液体，提高水处理介质18的扰动效果，如图3和4中的箭头所示。套91的外径最好稍小于室14内侧壁22的内径，以便提供一个从板24之下液体入口的环形通道96，并向上绕着套91到进入口94。
次上套92也最好是外径略小于内侧壁22的内径，从而也提供一个环形通道97，进一步在室内把进入液体向上引到套92顶部和最上面套93底部之间的进入口98。
套92和93的主要用途是提供一个或几个相隔开的搁架99，它们从室的侧壁22向内延伸。在沿着室的高度的相隔开位置上，由于开孔100(如图1、3和4所示)比室14的最大截面窄得多，搁架99提供了在室14内大大减少的截面积。没有这些开孔100，颗粒介质18在开始时将迅速悬浮在室14的顶部，因而没有最大的能力在密切接触条件下相互充分研磨。但是，截面积小得多的开孔100降低了颗粒介质上升的速率，在开始时产生了颗粒之间密切得多的关系。这些窄的开孔100，与在开孔附近喷出液体的进入口94和98一起，将在液流中形成明显的扰动，以及颗粒水处理介质18的悬浮，如图3所示。
室14的最大直径可以有很大的变化，但通常总是在几分之一英寸到一英尺或更多之间。重要的是开孔100截面积与室14最大截面积的关系。开孔面积应约为室14最大截面积的5-50％，最好是10％，以达到所希望的再生。
在外室16中的介质20可采用许多形式中的任一种。可以采用离子交换树脂来去除不希望的离子，例如用阳离子树脂来去除水中的硬度或用阴离子树脂来去除不希望的硝酸盐或有机污染物。它也可以是颗粒活性炭，用于去除各种臭气、味道或其它有机污染物，这在现有技术中已经熟知。实际上，如果水处理介质20是一种离子交换树脂或活性炭，采用颗粒的切细金属作为上游介质18，由于从水中去除了剩余的氯，实际上能够延长后面被接触介质的寿命，因为氯对离子交换介质或活性炭均有有害的影响。
虽然可以相信，根据以上的描述，本发明水处理设备的工作对于熟悉该技术的人员来说将很明显，但仍详细描述如下。
特别参照图1，液体处理设备10表示在静止的状态，它在先前处理工作之后，并等待开始作下一次处理工作。在此状态下，设备处于如图5A所示的使用工作模式中，从而一旦再次开始液体流动，例如城市水源的流动，设备已准备了它的下一次处理工作。在这种静止状态下，没有水流通过设备，水处理介质18，例如在上述美国专利号5,415,770中发布和描述的切细颗粒金属，已沉在室14的底部，在室的底部形成相当紧密、浓缩的层，如图1所示。如果设备在先前处理工作之后处于静止状态，则相当重的颗粒金属将迅速沉到室14的底部，形成如图1所示的层。但是，大多数固体污染物比金属颗粒轻，并且可能在先前处理工作结束时已存在，它们将以较慢的速率下沉，并落在金属颗粒层的顶部。
在设备处于使用工作模式的这种静止状态中，已把阀板38转到图5A中的位置A，使得在再开始液流时它处于使用位置。在这个使用位置A中，阀板38中的通道48对准阀室54中的通道70及其开口71，准备在再次开始流动时把待处理的使用液体引到处理介质。阀板38中的通道49也对准阀室54中的开口78和通道79，以便把已处理的液体从介质引出，再从阀室54排出。
如果液流准备开始处理，液体将从液体供应源(图中未示)，例如城市使用水源，进入供应管路66，水将在压力下充满阀室54底部的隔间68。如在图3中可很好地看出，这种待处理的液体将向上流经阀室54中的通道70和开口71，经过在室14中底板32上面的空间，以及向上经过支承板24和网筛26而进入液体处理介质18。
这个初始的流动将开始如上所述的介质18自动清洁，冲洗掉可能先前已落回到介质层表面上任何松散的较轻固体污染物，向上并经过室14顶部上的垂直狭缝28，最终从设备排出。如图3所示，初始的流动也会把层中切细的颗粒介质18从如图1所示的先前下沉的静止位置向上移动。这个向上的流动，结合了进入水(它通过环形通道96和97并经过搁架99附近的进入口94和95喷出)的喷射作用，以及还结合由于搁架和窄开口100对颗粒介质18向上流动的限制，在介质中将产生如图3中箭头所示的明显扰动，以及颗粒相互的研磨。如果没有搁架99的限制，颗粒介质18会立即流到室14的顶部，从而大大减小扰动和研磨程度。
在开始时颗粒介质18中的大量搅动和扰动将去除大部分氧化污染物，例如氯形成的氯化盐，它们可能先前积累在颗粒金属介质的表面上。这造成了自动的清洁作用，在每次起动开始时从系统冲洗掉这些先前去除的污染物，并在颗粒介质18上提供了一个新鲜的金属表面，它在下一次待处理的液体中，最大程度地去除了不希望的氧化物。例如已经发现，先前包在颗粒金属介质18表面上的50-90％氧化物在开始后几秒钟内就被去除。这在淋浴喷头之类的设备中是特别希望的，因为开始几秒钟的水流总是被废弃的。
当水流继续时，所有颗粒介质18将最终悬浮在室14的上部，如图4所示，在那里继续处理连续通过室的水流。一旦被悬浮的颗粒介质18处理，水将流经侧壁22顶部上的垂直狭缝28，并向下通过室16的介质20。如上所述，介质20可采用许多所希望形式中的任一种，包括各种离子交换树脂和/或活性炭。
在如图4箭头所示通过介质20之后，已处理的水将通过在底板32中的狭缝开口36，然后通过网筛42和支承板40，在阀板38中的通道49，以及在阀室中的开口78和通道79而从阀室排出，如图5A所示。也可能通过狭缝36的任何极细污染物将积累在极细的网筛42上，留待以后冲洗，将在以下描述。没有液体经过阀板38中的通道50，因为它对准了在阀室54表面64上的盲密封件86，如图5A所示。此外，没有液体经过U形旁路52，如图5A所示，因为它被转到非工作位置，其中它的开口对准了阀室54表面64上不起作用的无效位置，如图5A所示。
不管上述本发明的自动再生特性有还是没有，很容易会希望在延长使用期之后，还能定期地再生一种或所有两种介质，并且采用在上述自动清洁特性之外的不同方式。
如果希望回洗介质，所有需要做的仅是转动外壳12和固定在其底部的阀板38，从图5A所示的使用位置A转到图5B所示的回洗位置B。在这些工作模式之间简单转动外壳期间，阀室54保持不动。如果外壳12和阀板38已定位在如图5B所示的回洗位置B，则液体源将继续流经入口66并进入隔间68，如图1、3和4所示。但是，现在阀板38中的通道49将对准阀室54中的通道72和开口73，而阀板38中的通道48现在将对准阀室54中的开口80和通道81。因此，液源将从隔间68通过通道72及其开口73和通过通道49向上流动。该液体将继续相反地向上流经支承板40和网筛42，去除积累在该网筛上的任何微粒，由此可在以后通过通道50把它们冲走。回洗的水流将继续向上经过狭缝36和室16中的介质20，经过室14顶部上的狭缝28，并向下经过介质层18，网筛26和支承板24，经过如图5B所示的阀板中的通道48，开口80和通道81而到达排泄口，在那里它被排出和废弃。
当介质20是采用去除水硬度、硝酸盐或其它不希望的污染物的离子交换树脂情形时，回洗液体最好是用钠盐或钾盐之类的盐水来再生离子交换介质，而不是就用城市供应水源的单纯水。此时，将从适当的盐水源(图中未示)通过通道72A把盐水引入通道72，在那里盐水流继续如上述回洗情形那样流动，如图5B所示。设备在那里还包括了引入盐水的措施，在通道72和72A中将包括适当的止回阀V，如图5B和5E所示，以阻止液体在水源和盐水源之间不适当的液体流动，或者相反情形。
进一步参照图5B所示的回洗位置B，可以看出，阀板38中的通道50被有效地阻止流通，因为它对准了阀室54表面64上的盲密封件87。在阀板38中的U形旁路通道52也被有效地阻止流通，因为它对准了阀室54表面64上不起作用的无效区，如图5B所示。
如果希望冲洗液体处理介质，则进一步把外壳12及固定在其上面的阀板38简单地转动到如图5C所示的冲洗位置C。在该位置上，阀板38中的通道48对准阀室54中的开口75和通道74。通道74与阀室54中隔间68连通。阀板38中的通道50对准阀室54中的开口82和通到排泄口的通道83，如图5C所示。因此在该冲洗位置C中，供应的液体流经入口66、隔间68和流经阀室54中的通道74和开口75，流经阀板38中的通道48，以及到达介质来冲洗介质。流经介质的液流具有与上述使用模式期间相同的方向。然后在冲洗之后离开介质的液体流入底板32之下的室内，以冲洗已从网筛42上去除的任何微粒，通过阀板38中的通道50和阀室54中的开口82和通道83，被排出到排泄口。
如图5C所示，阀板38中的通道49被阻止流通，因为它对准了阀室54表面64上的盲密封件88。U形旁路通道52也被阻止流通，因为其一端对准了阀室54表面64上的盲密封件89，另一端对准了不起作用的无效区，如图5C所示。
如果需要，可以进一步转动外壳12和固定在其上面的阀板38到如图5D所示的关闭位置D，来简单地关闭整个设备。在该位置中，阀板38中的所有通道均对准阀室54表面64上的不起作用的无效区，或者对准排泄口。更具体地说，如果阀板38处于关闭位置D，阀板38中的通道48和49以及U形旁路通道52对准阀室54表面64上不起作用的无效区。在阀板38中只有另一条通道50对准了旁路排出口84和通道85。因此，在该关闭位置D中没有液体从设备流出或流入设备。
如果需要使液体绕过处理介质，可转动外壳12和阀板38到旁路位置E，如图5E所示。在该位置中，阀板38中的U形旁路通道52的一条腿对准阀室54中的通道72和开口74，而U形旁路通道52的另一条腿对准阀室54中的开口84和通道85。因此，在旁路位置E中，液源将从隔间68的入口66流入，经过阀室54中的通道72和开口73，经过阀板38中的旁路通道52，并向外经过阀室54中的开口84和通向旁路排出口的通道85。到盐水通道72A的任何流动将被止回阀V阻塞。
如果阀板38处于如图5E所示的旁路位置E，通过阀板38的其余通道均被阻止流通。阀板38中的通道49对准了盲密封件90，通道50对准了目前不起作用和无效的排泄通道81，阀板38中的通道48对准了阀室54表面64上的盲密封件89。
虽然参照图5A-5E已经描述了多达5种工作模式，但可以理解到，可以消除一种或几种所述的工作模式来简化本发明的设备，而不会背离本发明的精神。在研究了已参照图5A-5E充分说明和描述的较复杂的多模式情形之后，为了消除工作模式而对阀板38和/或阀室54所作的任何修改，均完全在熟悉该技术人员的能力范围之内。
也应该理解到，已经描述的本发明优选实施例仅是用来举例说明本发明的原理。熟悉该技术的人员可以作出无数的修改而不背离本发明的真实精神和范围。
权利要求
1.一种设备包括了一个可转动阀门，阀门具有一个基本上为盘形的阀板，在盘形阀板一侧的表面，以及从上述表面中上述开口延伸到上述板中的许多通道，至少某些上述通道延伸通过上述阀板的厚度，与对着表面的上述板的另一侧连通，上述盘形阀板可绕着与上述表面成很大角度延伸的轴线转动；以及一个阀室具有与上述阀板表面靠近的表面，上述阀室中也具有许多通道和通向上述阀室表面的开口，上述阀室的第一条通道与液体源连通，上述阀室的第二条通道与上述阀室的上述液体的排出口连通，上述阀室的第三条通道与上述阀室的排泄口连通；上述阀板可在第一位置和第二位置之间绕其上述轴线作转动，在第一位置中，从阀室中的上述第一条通道把液体供应到经过阀板的通道之一，并从经过阀板的另一条通道通到上述阀室中的上述第二条通道，第二条通道与上述阀室的排出口连通，在第二位置中，从阀室中的另一条通道把液体供应到经过阀板的另一条通道，并从经过阀板的另一条通道通到上述阀室中的上述第三条通道，第三条通道与上述阀室的排泄口连通。
2.权利要求1的设备，其中，上述表面基本上是平面，并且相互平行，板的轴线基本上垂直于平的表面。
3.权利要求2的设备，至少在一个表面上包括许多密封件，当上述阀板转动时，如果相对于至少一个上述表面来转动另一表面，则上述许多密封件可有选择地对准通到另一表面的通道之一。
4.权利要求3的设备，其中，上述密封件可以是O形圈。
5.权利要求3的设备，其中，上述密封件是弹簧加载的垫片。
6.权利要求1的设备，至少在一个上述表面上包括许多密封件。当上述阀板转动时，如果相对于至少一个上述表面来转动另一表面，则上述许多密封件可有选择地对准通到另一上述表面的通道之一。
7.权利要求6的设备，其中，上述密封件可以是O形圈。
8.权利要求6的设备，其中，上述密封件是弹簧加载的垫片。
9.权利要求1的设备，其中，设备结合可转动的阀门，还包括一个至少包含一种液体处理介质的外壳；其中，如果上述阀板处于上述第一位置，则从阀室中的液体源的第一通道把液体供应到经过阀板的通道之一和液体处理介质，并且从上述液体处理介质通到经过阀板的另一条通道和上述阀室中的上述第二条通道，第二条通道与上述阀室的排出口连通，把已被上述液体处理介质处理过的液体通过上述排出口，如果上述阀板处于上述第二位置，则从阀室中的另一条上述通道把液体供应到经过阀板的另一条通道和上述液体处理介质，并且从上述液体处理介质通到经过阀板的另一条通道和阀室中的上述第三条通道，第三条通道与上述阀室的排泄口连通，以便回洗液体处理介质。
10.权利要求9的设备，其中，上述阀板还可转动到至少一个或几个附加的位置，它们包括漂洗位置、关闭位置或旁路位置，在漂洗位置中，液体从液体源通过液体处理介质来漂洗介质，并从那里通到排泄口，在关闭位置中，关闭了经过设备的液体流动，在旁路位置中，液体绕过液体处理介质，从液体源经过阀板并通到阀室的液体排出口。
11.权利要求9的设备，其中，如果上述阀板处于上述第二位置，把液体从液体源供应到上述液体处理介质来回洗上述液体处理介质。
12.权利要求9的设备，其中，上述阀室包括一个与盐水源连通的通道，以再生液体处理介质，并且如果上述阀板处于第二位置，通过上述通道把液体从盐水源供应到上述液体处理介质来再生液体处理介质。
13.权利要求9的设备，其中，包含介质的上述外壳固定到上述阀板上，由此转动上述外壳，上述阀板可在第一和第二位置之间转动。
14.权利要求13的设备，其中，由于上述外壳转动，上述阀板也可转动到至少一个或几个附加的位置，附加位置包括漂洗位置、关闭位置或旁路位置，在漂洗位置中，液体从液体源通过液体处理介质来漂洗介质，并从那里通到排泄口，在关闭位置中，关闭了经过设备的液体流动，在旁路位置中，液体绕过液体处理介质，从液体源经过阀板并通到阀室的液体排出口。
15.权利要求13的设备，其中，如果上述阀板处于上述第二位置，把液体从液体源供应到上述液体处理介质来回洗上述液体处理介质。
16.权利要求13的设备，其中，上述阀室包括一个与盐水源连通的通道，以再生液体处理介质，并且如果上述阀板处于第二位置，通过上述通道把液体从盐水源供应到上述液体处理介质来再生液体处理介质。
17.一种液体处理设备包括一个外壳，外壳中具有一个给定体积的室；在室中切细的松散液体处理介质，当待处理的液体没有流过介质时，介质占有的体积明显小于室的给定体积；一个室的入口，它用于把待处理的液体引入室，并位于室中液体处理介质之下；一个室的出口，它位于液体处理介质的下游，用于把已处理的液体排到室外；以及其中，把上述设备构造和布置成当上述入口的待处理液体开始流动时，为了从上述介质上冲洗和去除污染物，在可控状态下使上述松散的液体处理介质升高，当液体继续流动时使上述介质悬浮，以及当液体流动已停止时容许介质下沉到室的底部。
18.权利要求17的液体处理设备，其中，上述室的高度大于其最大宽度，在上述室的中间高度上至少包括一个区域，其宽度显著小于上述最大宽度，以便在液体流动开始时降低介质在室中升高的速率。
19.权利要求18的液体处理设备，沿着室的长度，包括许多相互隔开的上述区域。
20.权利要求18的液体处理设备，其中，上述区域的截面积约为上述室在其上述最大宽度处的截面积的5-50％。
21.权利要求18的液体处理设备，其中，上述区域的截面积约为上述室在其最大宽度处的截面积的10％。
22.权利要求17的液体处理设备，包括一个附加的进入口位于上述室的中间长度上，它与上述较小宽度的区域连接，把附加的待处理液体引到靠近上述较小宽度区域的室中。
23.权利要求22的液体处理设备，其中，上述区域的截面积约为上述室在其上述最大宽度处的截面积的5-50％。
24.权利要求22的液体处理设备，其中，上述区域的截面积约为上述室在其最大宽度处的截面积的10％。
25.权利要求17的液体处理设备，其中，上述较小宽度区域包括一个位于室中的套。
26.权利要求17的液体处理设备，其中，上述介质是一种颗粒金属，它从主要由铜、锌及其混合物组成的一组介质中选择。
27.权利要求26的液体处理设备，其中，上述金属是铜锌合金。
28.权利要求17的液体处理设备，包括了一个可转动阀门，阀门具有一个基本上为盘形的阀板，在盘形阀板一侧的表面，以及从上述表面中上述开口延伸到上述板中的许多通道，至少某些上述通道延伸通过上述阀板的厚度，与对着表面的上述板的另一侧连通，上述盘形阀板可绕着与上述表面成很大角度延伸的轴线转动；以及一个阀室具有与上述阀板表面靠近的表面，上述阀室中也具有许多通道和通向上述阀室表面的开口，上述阀室的第一条通道与液体源连通，上述阀室的第二条通道与上述阀室的上述液体的排出口连通，上述阀室的第三条通道与上述阀室的排泄口连通；上述阀板可在第一位置和第二位置之间绕其上述轴线作转动，在第一位置中，从阀室中的上述第一条通道把液体供应到经过阀板的通道之一和液体处理介质，并从经过阀板的另一条通道和液体处理介质通到上述阀室中的上述第二条通道，第二条通道与上述阀室的排出口连通，在第二位置中，从阀室中的另一条通道把液体供应到经过阀板的另一条通道和液体处理介质，并从经过阀板的另一条通道通和液体处理介质到上述阀室中的上述第三条通道，第三条通道与上述阀室的排泄口连通。
29.权利要求28的液体处理设备，其中，上述表面基本上是平面，并且相互平行，板的轴线基本上垂直于平的表面；至少在一个表面上包括许多密封件，当上述阀板转动时，如果相对于至少一个上述表面来转动另一表面，则上述许多密封件可有选择地对准通到另一表面的通道之一。
30.权利要求28的液体处理设备，其中，上述密封件可以是O形圈。
31.权利要求28的液体处理设备，其中，上述密封件是弹簧加载的垫片。
32.权利要求28的液体处理设备，其中，上述阀板也可转动到至少一个或几个附加的位置，附加位置包括漂洗位置、关闭位置或旁路位置，在漂洗位置中，液体从液体源通过液体处理介质来漂洗介质，并从那里通到排泄口，在关闭位置中，关闭了经过设备的液体流动，在旁路位置中，液体绕过液体处理介质，从液体源经过阀板并通到阀室的液体排出口。
33.权利要求28的液体处理设备，其中，如果上述阀板处于上述第二位置，把液体从液体源供应到上述液体处理介质来回洗上述液体处理介质。
34.权利要求28的液体处理设备，其中，上述阀室包括一个与盐水源连通的通道，以再生液体处理介质，并且如果上述阀板处于第二位置，通过上述通道把液体从盐水源供应到上述液体处理介质来再生液体处理介质。
35.权利要求28的液体处理设备，其中，包含介质的上述外壳固定在上述阀板上，由此由于上述外壳的转动，使得上述阀板在上述第一和第二位置之间转动。
36.权利要求35的液体处理设备，其中，由于上述外壳的转动，上述阀板也可转动到至少一个或几个附加的位置，附加位置包括漂洗位置、关闭位置或旁路位置，在漂洗位置中，液体从液体源通过液体处理介质来漂洗介质，并从那里通到排泄口，在关闭位置中，关闭了经过设备的液体流动，在旁路位置中，液体绕过液体处理介质，从液体源经过阀板并通到阀室的液体排出口。
37.一种在液体处理开始时可迅速再生切细松散液体处理介质的方法，它包括停止或减少液体流动到不足以使介质悬浮的程度，使得在先前的液体处理之后，容许切细的松散液体处理介质下沉成为一层；在切细的松散液体处理介质层之下的待处理液体开始流动，开始的流动有充分力量把切细的松散液体处理介质从介质层上升高，同时限制介质升高的速率，以便彻底分离和冲除可能先前积累在介质层上的污染物；以及继续保持待处理液体在这样的状态在液体处理时足以继续保持松散液体处理介质悬浮在流动的液体中。
38.权利要求37的方法包括在液体流动开始时，至少在沿着流动路线的一个位置上，有选择地限制介质升高的速率。
39.权利要求38的方法，其中，至少在二个相隔开的位置上，有选择地限制介质升高的速率。
40.权利要求37的方法，其中，使被升高的液体处理介质通过约为介质层最大截面积5-50％的截面积，由此来限制介质升高的速率。
41.权利要求37的方法，其中，使被升高的液体处理介质通过约为介质层最大截面积10％的截面积，由此来限制介质升高的速率。
42.权利要求37的方法包括在液体流动开始时，至少在沿着流动路线的一个位置上，引入附加的待处理液体。
43.权利要求42的方法，其中，使被升高的液体处理介质通过约为介质层最大截面积5-50％的截面积，由此来限制介质升高的速率。
44.权利要求42的方法，其中，使被升高的液体处理介质通过约为介质层最大截面积10％的截面积，由此来限制介质升高的速率。
45.权利要求37的方法，其中，上述介质是一种颗粒金属，它从主要由铜、锌及其混合物组成的一组介质中选择。
46.权利要求45的方法，其中，上述金属是铜锌合金。
47.权利要求37的方法，其中，上述液体是水。
48.权利要求47的方法，其中，上述介质是一种颗粒金属，它从主要由铜、锌及其混合物组成的一组介质中选择。
49.权利要求48的方法，其中，上述金属是铜锌合金。
全文摘要
公开了水处理介质的再生方法和设备,它包括一个具有一种或几种介质的水处理设备,在水开始流动时,对处理介质施加扰动和磨损,来自动地从介质上清除掉轻的固体污染物和包在介质上的污染物。这大大改进了介质的工作状态和延长了它的寿命。此外,可以通过使用、回洗、冲洗、关闭和/或旁路的许多工作模式中的任一个,简单地转动所说明的水处理设备,来进一步再生处理介质。
文档编号B01D24/00GK1250748SQ9912053
公开日2000年4月19日 申请日期1999年9月29日 优先权日1998年10月2日
发明者周耀周 申请人:佳宝水处理股份有限公司