專利名稱：用于流體處理系統(tǒng)的控制閥的制作方法
用于流體處理系統(tǒng)的控制閥
優(yōu)先權(quán)
本申請(qǐng)主張2007年10月2日提交的美國(guó)臨時(shí)申請(qǐng)No. 60/997,317的優(yōu)先
權(quán)及權(quán)益。
背景技術(shù)：
本發(fā)明通常涉及流體處理系統(tǒng)，如包括水質(zhì)軟化器的水處理系統(tǒng)，并且更 具體地，涉及用于水質(zhì)軟化系統(tǒng)的控制閥。應(yīng)當(dāng)意識(shí)到，本發(fā)明的許多方面都 可以被用于其它類型的流體處理系統(tǒng)中，如過(guò)濾或去離子系統(tǒng)。
"硬水"指出現(xiàn)在某些水源中的硬性離子或金屬離子。金屬離子在水中會(huì) 引起三種主要類型的不期望效果。首先，該金屬離子與肥皂發(fā)生反應(yīng)從而阻礙 肥皂形成泡沫的能力。第二，該金屬離子抑制去垢劑的清潔效果。第三，"硬 水"中的鈣離子和鎂離子趨于粘附在管道和熱交換器的表面。在管道表面聚集 離子(即水垢)等可以顯著地限制管道中的水流并且降低熱交換器的加熱效率。 水質(zhì)軟化器減少了溶解的鈣、鎂離子，并且在一定程度上減少"硬水"中的錳 和亞鐵離子的濃度，從而顯著地降低硬水的不期望效果。
傳統(tǒng)的水質(zhì)軟化器包括生水水源、包含離子交換樹(shù)脂的處理罐、包含鹵水 溶液的鹵水罐、以及用于在所述水源、罐以及排水管或其它出口之間導(dǎo)引流體 的控制閥。通過(guò)使水流過(guò)離子交換樹(shù)脂發(fā)生水質(zhì)軟化，其用鈉離子將水中的f5 和鎂離子置換出來(lái)。隨著離子交換過(guò)程的繼續(xù)，所述樹(shù)脂由于金屬離子而變成 飽和并且最終失去其軟化水質(zhì)的能力。因此，所述樹(shù)脂必須通過(guò)使用被稱為再 生的過(guò)程來(lái)補(bǔ)充鈉離子。再生期間，鈣離子和鎂離子被去除，而鈉離子被添加 回所述樹(shù)脂中以恢復(fù)樹(shù)脂軟化水質(zhì)的能力。
再生期間，鹵水，即濃縮或飽和的鹽溶液流經(jīng)離子交換樹(shù)脂，在那里樹(shù)脂 中的離子被鈉離子置換。再生是多步驟過(guò)程，其結(jié)合了許多循環(huán)，尤其是回流、 鹵水的抽取、漂洗和再填充循環(huán)。
傳統(tǒng)的水質(zhì)軟化系統(tǒng)通常設(shè)置用于控制通過(guò)該系統(tǒng)的水流和多種再生循環(huán)的操作的控制閥。所述控制閥在生水入口、調(diào)節(jié)罐和鹵水罐的各個(gè)入口和出 口、向住宅或商業(yè)建筑供水的出口、以及排水管道之間導(dǎo)引水的流動(dòng)。為了沒(méi) 有滲漏地操作閥，需要適當(dāng)?shù)拿芊狻?br>
為了提供這種密封，傳統(tǒng)的水質(zhì)軟化系統(tǒng)典型地包括密封包裝組件，其具 有設(shè)置在控制閥中的單一的活塞。但是，由于所述單一的活塞通常在密封包裝 中的若干O-形圈密封之間往復(fù)，因此在持續(xù)使用一段時(shí)間后O-形圈會(huì)被磨損。
由于所有的閥端口都是由單一的活塞控制，因而當(dāng)僅需要更換一個(gè)o-形圈時(shí)，
整個(gè)組件都必須從所述閥上取下，因此增加了用戶的成本并且降低了系統(tǒng)的效
另外，傳統(tǒng)的控制閥中的所述單一密封包裝活塞需要精確地定位，以相對(duì) 于每個(gè)流動(dòng)通道正確地控制流動(dòng)。如果活塞未能在閥中的適當(dāng)位置停止，則流 動(dòng)路徑不能被充分地打開(kāi)或關(guān)閉，從而降低了在所期望的路徑中的流速和系統(tǒng) 的工作效率。
此外，傳統(tǒng)的控制閥通常僅被構(gòu)造為進(jìn)行特定類型的再生順流(即，卣 水以與軟化后的水相同的流動(dòng)方向進(jìn)入處理罐中)；逆流(即，鹵水和軟化后 的水以相反的流動(dòng)方向進(jìn)入處理罐中)；或者在商業(yè)應(yīng)用中的循序漸進(jìn)的流動(dòng) (即，將許多水質(zhì)軟化器聯(lián)接在一起)。特別的，由于流動(dòng)路徑都利用相同的 單一密封包裝活塞，因此傳統(tǒng)控制閥中的流動(dòng)路徑以固定關(guān)系聯(lián)接在一起。因 此，例如，用戶不能在不移除和更換某些內(nèi)部閥部件(如活塞)的情況下將水 質(zhì)軟化系統(tǒng)從順流再生變更為逆流再生。
發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的控制閥組件包括單獨(dú)的活塞組件，其被構(gòu)造用于獨(dú)立地運(yùn)動(dòng)，以 便各個(gè)O-形圈僅在需要密封或打開(kāi)各自流動(dòng)路徑時(shí)滑動(dòng)。另外，本發(fā)明的控 制閥組件中的活塞組件被構(gòu)造成整體打開(kāi)或整體關(guān)閉，這樣做來(lái)提高流速。此 外，本發(fā)明的控制閥組件包括用于驅(qū)動(dòng)所述活塞的齒輪箱，所述齒輪箱可以在 水質(zhì)軟化系統(tǒng)中被很容易地移除和重新裝配以在逆流、順流和循序流動(dòng)再生之 間轉(zhuǎn)換。
特別地，本發(fā)明的用于流體處理系統(tǒng)的控制閥組件包括限定多個(gè)分隔室的 閥殼體和與每個(gè)所述分隔室結(jié)合的活塞組件。每個(gè)活塞組件被構(gòu)造為可在每個(gè)所述分隔室中獨(dú)立地移動(dòng)。所述控制閥組件還包括與^f述殼體結(jié)合的齒輪箱并 且包括多個(gè)由電t幾驅(qū)動(dòng)的凸輪，其中每個(gè)凸輪被構(gòu)造為驅(qū)動(dòng)活塞組件中與其相 對(duì)應(yīng)的一個(gè)。
圖1是本發(fā)明的控制閥組件的后部透視圖2是圖1中的閥組件的分解的俯視透視圖，其示出了齒輪箱與閥殼體的 附接；
圖3是沿圖1中的直線3-3在通常如圖所示的方向上截取的閥殼體的橫截 面視圖4是圖1中的閥組件的齒輪箱的分解的仰視透視圖； 圖4a是圖4中所示的凸輪組件的俯視透視圖4b是圖4a中的凸輪組件的局部俯視透視圖，其示出所述凸輪的對(duì)準(zhǔn)指 示符；
圖5是水質(zhì)軟化器在服務(wù)循環(huán)期間的閥組件的示意圖； 圖6是水質(zhì)軟化器在回流循環(huán)期間的閥組件的示意圖； 圖7是水質(zhì)軟化器在鹵水抽取循環(huán)期間的閥組^^的示意圖； 圖8是水質(zhì)軟化器在漂洗循環(huán)期間的閥組件的示意圖； 圖9是水質(zhì)軟化器在填充循環(huán)期間的閥組件的示意圖； 圖IO是水質(zhì)軟化器在旁通條件下的閥組件的示意圖；和 圖11是示出在逆流、順流以及循序漸進(jìn)的流動(dòng)再生期間，所述單獨(dú)的活 塞的位置的流動(dòng)圖和附表。
具體實(shí)施例方式
現(xiàn)在參考圖l-3和5，提供一種用于水質(zhì)軟化系統(tǒng)的控制閥組件，其普遍 地以10標(biāo)明，所述控制閥組件包括限定多個(gè)末端開(kāi)口的、通常為膠囊狀的分 隔室14的閥殼體12，所述分隔室每個(gè)都被構(gòu)造用于容納活塞組件16。所述閥 殼體12優(yōu)選地由通過(guò)聲波焊接或其它適當(dāng)?shù)倪B接方式連接在一起的三個(gè)部分 構(gòu)成，每個(gè)部分均由諸如Nory產(chǎn)樹(shù)脂的增強(qiáng)樹(shù)脂制造。但是也可以預(yù)期到使用 具有相似特性的其它材料。特別地，所述殼體12包括前部部分12a、中間部分12b和后部部分12c，當(dāng)三者連接在一起時(shí)形成多個(gè)膠囊狀分隔室14。應(yīng)當(dāng) 意識(shí)到，根據(jù)應(yīng)用，殼體12的其它構(gòu)造也可能是適合的。
每個(gè)活塞組件16包括被構(gòu)造并設(shè)置用于在其對(duì)應(yīng)的一個(gè)分隔室14中滑動(dòng) 的活塞18。特別地，本發(fā)明的組件10提供有六個(gè)活塞18A-18F，如下文中詳 細(xì)地描述，每個(gè)活塞獨(dú)立地操作以分別控制從所述水質(zhì)軟化系統(tǒng)(93,74)的 入口和出口的流入和流出。每個(gè)活塞18A-18F還包括至少一個(gè)并且優(yōu)選為三 個(gè)密封元件20，所述密封元件20被構(gòu)造用于在活塞的移動(dòng)期間，在所述活塞 和與其相結(jié)合的分隔室14的相鄰的壁之間提供密封。優(yōu)選地，如現(xiàn)有技術(shù)所 知，所述密封元件20為圓形的O-形圈，但是應(yīng)當(dāng)意識(shí)到其它傳統(tǒng)的密封元件 也可能是適合的。
如從圖3可見(jiàn)，所述密封元件20與外殼12的后部部分12c中的各自的分 隔室14滑動(dòng)地接觸?？梢灶A(yù)期到，通過(guò)在所述后部部分12c中提供每個(gè)密封 表面，可以保證在密封元件20和它們的密封表面之間的同心性。換句話說(shuō)， 所述密封元件20在外殼的后部部分12c中彼此同心地對(duì)準(zhǔn)，以保證活塞 18A-18F在各自的分隔室14中垂直地對(duì)準(zhǔn)。當(dāng)流動(dòng)路徑打開(kāi)時(shí)，這種垂直對(duì) 準(zhǔn)對(duì)于正確地密封流動(dòng)路徑非常關(guān)鍵。
此外，由于密封元件20被設(shè)置在單獨(dú)的活塞18A-18F上并且其僅僅密封 各自的分隔室14，因此與傳統(tǒng)的控制閥組件相比，所述密封元件的滑動(dòng)距離 減小。特別地，傳統(tǒng)的密封包裝組件中的密封元件每次循環(huán)通常滑行的總距離 為兩英寸(向上期間滑行一英寸，返回期間滑行一英寸)，這使得密封元件隨 時(shí)間很快地被磨損。相反，本發(fā)明的控制閥組件10中的密封元件20每次循環(huán) 只滑行大約0.22英寸的總距離，從而減小了密封元件總計(jì)大約90%的磨損， 并且使其具有更長(zhǎng)的密封壽命。
為了能夠使活塞18A-18F在各自的分隔室14中有效地滑動(dòng)，每個(gè)活塞組 件16包括設(shè)置在后部部分12c中的套筒22，所述套筒22包圍所述分隔室的 上部?jī)?nèi)側(cè)壁24。優(yōu)選地，每個(gè)套筒22為圓柱形以補(bǔ)充基本上為圓柱形的活塞 18A-18F。此外，所述套筒22的尺寸被設(shè)計(jì)為有利于活塞18A-18F在各自的 分隔室14中密封的往復(fù)運(yùn)動(dòng)同時(shí)防止橫向運(yùn)動(dòng)。每個(gè)套筒22包括從該套筒的 上邊緣28徑向延伸的唇緣26。為將套筒22正確地密封在其各自的殼體分隔 室14中，唇緣26被構(gòu)造用于嚙合限定在殼體12的后部部分12c中的底座30，所述底座30鄰近分隔室側(cè)壁24。
套筒22優(yōu)選地通過(guò)聲波焊接到各自的側(cè)壁24上，以保證與分隔室14的 穩(wěn)定附接，但是應(yīng)當(dāng)意識(shí)到其它合適的附接方式也可能是適當(dāng)?shù)?，如將套?22通過(guò)螺釘固定到各自的側(cè)壁24上以輕易地更換。為了使活塞18A-18F能夠 容易滑動(dòng)，套筒22優(yōu)選地由非增強(qiáng)型Nory產(chǎn)樹(shù)脂制造，該樹(shù)脂是比用于制造 殼體12的Noryf樹(shù)脂磨損小并因此更光滑的材料?？梢灶A(yù)期到，通過(guò)利用光 滑的無(wú)磨損材料制造所述套筒可以增加密封元件20的壽命。在活塞18A-18F 的往復(fù)運(yùn)動(dòng)期間，套筒22的光滑材料還提供自清掃(self-wiping)功能，該功 能將那些在工作期間可能累積在所述密封元件20上的碎片移除。
可以預(yù)期到所述的單獨(dú)的活塞18A-18F因?yàn)樗鼈儽舜霜?dú)立地工作，所以 比包括單一密封包裝組件的傳統(tǒng)控制閥組件有優(yōu)勢(shì)。因此，如果發(fā)生活塞 18A-18F之一的一個(gè)密封元件20損壞，可以在無(wú)需更換其余活塞的條件下完 成更換。這與利用單一密封包裝組件的傳統(tǒng)控制閥相比有明顯優(yōu)勢(shì)，因?yàn)閭鹘y(tǒng) 控制閥中的一個(gè)密封元件的損壞需要移除整個(gè)組件，從而顯著地增加成本。同 時(shí)，與傳統(tǒng)控制閥組件中利用的單一活塞相比，本發(fā)明的控制閥組件的單獨(dú)的 活塞18A-18F導(dǎo)致工作期間穿過(guò)控制閥的更小的壓力下降，這顯著地增加了 水質(zhì)軟化系統(tǒng)的效率。
現(xiàn)在參考圖4、 4a、 4b，所述閥組件10進(jìn)一步包括齒輪箱32，該齒輪箱 具有由蓋36和底部38構(gòu)成的齒輪箱殼體34。所述齒輪箱32的蓋36通過(guò)多 個(gè)緊固件40或其它適合的緊固件可移除地連至閥殼體后部部分12c上(圖2)， 并且在底部38處連至電機(jī)42上。如從圖3所見(jiàn)，齒輪箱32中裝有多個(gè)凸輪 44A-44F,每個(gè)凸輪對(duì)應(yīng)于活塞18A-18F中的一個(gè)并且被構(gòu)造用于驅(qū)動(dòng)它，這 將在下文中進(jìn)一步詳細(xì)地描述。
所述齒輪箱32包括電機(jī)驅(qū)動(dòng)齒輪46，其被直接地或通過(guò)內(nèi)部電機(jī)齒輪箱 49從電機(jī)42延伸出來(lái)的電機(jī)軸47驅(qū)動(dòng)，所述電機(jī)軸47被構(gòu)造并被設(shè)置用于 在水質(zhì)軟化系統(tǒng)工作期間驅(qū)動(dòng)凸輪44A-44F。在齒輪箱32中還設(shè)置有位置反 饋齒輪48，并且其被構(gòu)造用于通知用戶或服務(wù)提供者該水質(zhì)軟化器的階段。 工作期間，反饋齒輪48與水質(zhì)軟化控制器(未示出)連通，以指示水質(zhì)軟化 器處于那個(gè)階段。
特別地，反饋齒輪48包括多個(gè)并且優(yōu)選地是72個(gè)相等間隔的狹縫50 (圖4a)，其中每組12個(gè)狹縫對(duì)應(yīng)于水質(zhì)軟化器的單個(gè)循環(huán)(即回流、鹵水抽取、 漂洗等)。在實(shí)施例中，所述狹縫中的一個(gè)被阻擋并且指示"復(fù)原(home)" 或"服務(wù)(service)"位置。齒輪傳感器51 (圖4)在齒輪箱34中鄰近反饋 齒輪48設(shè)置，并且其被構(gòu)造用于向控制器發(fā)送表示凸輪44A-44F的位置的信 號(hào)。優(yōu)選地，所述傳感器51為貫通光束式傳感器(thru-beam sensor)，其與 狹縫50相互進(jìn)行光學(xué)作用并且產(chǎn)生一系列被所述傳感器檢測(cè)到的光脈沖，并 將所述光脈沖送到所述控制器。
所述傳感器51對(duì)狹縫50的數(shù)目進(jìn)行計(jì)數(shù)，并且其被安排為每12個(gè)狹縫 就實(shí)現(xiàn)水質(zhì)軟化器循環(huán)中的一個(gè)新的步驟。當(dāng)齒輪48旋轉(zhuǎn)以致傳感器51檢測(cè) 到所述阻擋或"服務(wù)"位置時(shí)，狹縫的計(jì)數(shù)被重置為零，并且向控制器發(fā)送信 號(hào)以指示所述水質(zhì)軟化器已經(jīng)循環(huán)經(jīng)過(guò)所有的步驟(即服務(wù)、回流、鹵水抽取、 漂洗、再填充和旁通)。但是應(yīng)當(dāng)理解，用于正確地定位所述電機(jī)42和凸輪 44A-44F的其它方法也可能是適合的，如磁性盤(pán)/拾取組件，或機(jī)械開(kāi)關(guān)。
為保證凸輪44A-44F與齒輪46、 48在齒輪箱32中正確地放置，形成包 括多個(gè)凹形52的蓋36，每種凹形52被構(gòu)造為與凸輪或齒輪中的一種相對(duì)應(yīng)。 可以預(yù)期到，所述凹形52的數(shù)目可以與凸輪或齒輪中的一種的數(shù)目相對(duì)應(yīng)以 進(jìn)一步保證正確地放置。此外，如從圖4b可見(jiàn)，凸輪44A-44F中的每個(gè)包括 對(duì)準(zhǔn)標(biāo)記54 (圖4b)以使得所述凸輪相對(duì)于彼此正確對(duì)準(zhǔn)。凸輪44A-44F中 的每個(gè)還包括多個(gè)齒56，所述齒被設(shè)置用于防止凸輪錯(cuò)位。所述位置反饋齒 輪48還可以包括指示阻擋或"服務(wù)"起始位置的標(biāo)記(未示出)，以便所述 齒輪將與其各自的凸輪44A-44F正確地對(duì)準(zhǔn)而獲得精確的循環(huán)軌跡。但是， 應(yīng)當(dāng)理解，其它對(duì)準(zhǔn)方法也可能是合適的，如編號(hào)、箭頭記號(hào)等。
為了在各水質(zhì)軟化步驟中驅(qū)動(dòng)活塞18A-18F，流經(jīng)分隔室14的水壓典型 地提供足夠的力以偏壓所述活塞。但是，當(dāng)分隔室14中的水壓小于40psi時(shí)， 則需要額外的偏壓力來(lái)驅(qū)動(dòng)所述活塞18A-18F。因此，如從圖3可見(jiàn)，每個(gè)分 隔室14進(jìn)一步包括設(shè)置在分隔室底部的封閉部分60中的偏壓元件或彈簧58。
所述彈簧58被構(gòu)造用于通過(guò)由套筒22限定的開(kāi)口 62來(lái)偏壓活塞 18A-18F，以便所述活塞和凸輪44A-44F中與之相對(duì)應(yīng)的一個(gè)凸輪嚙合。特別 地，如圖4a所示，凸輪44A-44F中的每個(gè)包括頂部外周邊緣64,所述邊緣限 定峰66和谷68。優(yōu)選地，所述峰66和谷68圍繞各自的外周邊緣64的周長(zhǎng)以60°增量等間隔地隔開(kāi)，每個(gè)峰或谷代表水質(zhì)軟化過(guò)程一服務(wù)、回流、鹵 水抽取、漂洗、再填充和旁通中的單一的步驟。
隨著電機(jī)驅(qū)動(dòng)齒輪46驅(qū)動(dòng)凸輪44A-44F，水壓與對(duì)應(yīng)彈簧58的結(jié)合偏壓 活塞18A-18F，使得活塞在各自的分隔室14中垂直地運(yùn)動(dòng)。每個(gè)活塞18A-18F 包括從活塞的頂端72延伸的節(jié)結(jié)70，并且其被構(gòu)造并設(shè)置用于與凸輪 44A-44F的外周邊緣64中與之相對(duì)應(yīng)的一個(gè)嚙合。在工作期間，節(jié)結(jié)70沿凸 輪外周邊緣64的峰66和谷68行進(jìn)，以使得活塞18A-18F打開(kāi)和關(guān)閉位于閥 殼體12中的各自的流動(dòng)路徑，這將在下文中更詳細(xì)^k描述。
例如，當(dāng)活塞節(jié)結(jié)70沿凸輪44A的峰66行進(jìn)時(shí)，活塞18A的行程受到 限制，并且所述活塞處于關(guān)閉位置，阻止水從旁通閥74流出(圖1和2)。 同樣地，當(dāng)活塞節(jié)結(jié)70沿凸輪44A的谷68行進(jìn)時(shí)，活塞18A的行程被最大 化，并且所述活塞處于打開(kāi)位置，以允許水流過(guò)所述旁通閥74。這種結(jié)構(gòu)與 傳統(tǒng)的控制閥相比更有優(yōu)勢(shì)，原因是在單一密封包裝組件中，活塞必須停止在 精確的適當(dāng)位置以保證水正確地流過(guò)所述閥。相反，通過(guò)利用單獨(dú)的活塞 18A-18F和凸輪44A-44F，流動(dòng)路徑根據(jù)凸輪外周邊緣64上的活塞的位置或 者被打開(kāi)或者被關(guān)閉。因此，當(dāng)活塞18A-18F處于打開(kāi)位置時(shí)流速保持一致， 從而增加了在每個(gè)循環(huán)中的工作效率。
在閥殼體12中還設(shè)置有用于使水流入或流出鹵水罐閥78的鹵水活塞76 (圖5-9)，這將在下文中更詳細(xì)地描述。所述鹵水活塞76還包括在殼體12 內(nèi)輔助水壓的偏壓元件或鹵水彈簧(未示出)，所述偏壓元件件或鹵水彈簧朝 著在凸輪44F中同心設(shè)置的鹵水凸輪80偏壓鹵水活塞(圖4和4a)，從而鹵 水活塞節(jié)結(jié)82與鹵水凸輪的外周邊緣84嚙合，與凸輪44A-44F的設(shè)置相似， 所述外周邊緣包括峰66和谷68。
如前所述，所述凸輪44A-44F的每個(gè)峰66和谷68和80代表水質(zhì)軟化過(guò) 程的六個(gè)步驟中的一個(gè)?？梢灶A(yù)期，本發(fā)明的峰66、谷68和節(jié)結(jié)70、 82的 結(jié)構(gòu)比過(guò)去的控制閥密封包裝組件更精確，因?yàn)橥馆?4A-44F的峰和谷繞各 自的凸輪周長(zhǎng)以+/-大約2.5°的距離延伸。換句話說(shuō)，只要活塞18A-18F和76 中的每一個(gè)停止在其理想的停止位置(即峰/谷的中心位置處)的2.5。范圍內(nèi)， 則所述活塞將位于正確的峰66或谷68上。這與目前的控制闊組件相反，因?yàn)?存在單一的流動(dòng)路徑，所以要求活塞停止在精確的期望位置處，這增加了在水質(zhì)軟化期間滲漏以及小于最佳流速的機(jī)會(huì)。
如從圖5-9可見(jiàn)，活塞18A-18F在對(duì)應(yīng)的分隔室14中滑動(dòng)以影響閥組件 10中的流動(dòng)變化。圖5-9中示出和描述的階段涉及順流再生，其中鹵水以與軟 化后的水相同的流動(dòng)方向進(jìn)入處理罐中?；钊?8A-18F中的每個(gè)打開(kāi)或關(guān)閉 單個(gè)的流動(dòng)路徑或闊。特別地，如前面所提及，活塞18A打開(kāi)和關(guān)閉旁通閥 74，而活塞18B允許旁通的水或處理過(guò)的水從處理罐出口 86通過(guò)旁通閥74 返回到用戶的家中。
活塞18C確定引入的生水是否將進(jìn)入處理罐入口 88。當(dāng)活塞18D處于打 開(kāi)位置時(shí)，水從所述罐出口 86流到排水管90，而當(dāng)活塞18E處于打開(kāi)位置時(shí)， 來(lái)自所述罐入口 88的水可以通過(guò)排水管離開(kāi)?；钊?8F使得水從所述罐出口 86流經(jīng)鹵水罐閥78。最后，鹵水活塞76允許來(lái)自鹵水罐的水進(jìn)入所述罐入口 88。
在所述服務(wù)階段(即正常工作階段)，如圖5所示，生水進(jìn)入生水入口 92，流經(jīng)連接活塞18A和18C的第一通道94，并流經(jīng)限定在活塞18C和處理 或樹(shù)脂罐97的罐入口 88之間的第一流動(dòng)路徑96 (圖ll)，從而使得生水進(jìn) 入所述罐中。在所述處理罐97中被軟化后，該軟化后的水離開(kāi)所述罐出口 86， 流經(jīng)限定在活塞18B和所述罐出口之間的第二流動(dòng)路徑98，流經(jīng)限定在活塞 18B和旁通閥74之間的第三流動(dòng)路徑100，并且通過(guò)旁通閥離開(kāi)，由此水離 開(kāi)閥殼體12并且可以被消費(fèi)者使用。
圖6示出了回流階段，其中水以反向方向流過(guò)處理罐97以沖洗沉淀物和 其它來(lái)自閥組件IO和所述處理罐的碎片。特別地，在回流期間，生水通過(guò)生 水入口 92進(jìn)入所述組件10，流經(jīng)連接活塞18A和18B的第二通道102，分別 流過(guò)第三和第二流動(dòng)路徑100和98，并且通過(guò)罐出口 86進(jìn)入處理罐97。水通 過(guò)罐入口 88將沉淀物沖洗出處理罐97，流經(jīng)限定在罐入口和活塞18E之間的 第四流動(dòng)路徑104，并且通過(guò)排水管90離開(kāi)所述閥組件10。通過(guò)生水入口92 進(jìn)入的一部分生水也被轉(zhuǎn)向以通過(guò)限定在活塞18A與旁通閥74之間的第五流 動(dòng)路徑106離開(kāi)閥殼體12而被用戶使用。
在圖7中所示的鹵水抽取階段中，生水通過(guò)生水入口 92進(jìn)入閥殼體12 中，流經(jīng)限定在活塞18A與罐入口 88之間的第六流動(dòng)路徑108，并進(jìn)入所述 處理罐97。沿第六流動(dòng)路徑108的中途設(shè)置有文氏管結(jié)構(gòu)107，其向限定在所述鹵水活塞76和罐入口 88之間的第七流動(dòng)路徑110產(chǎn)生較小的負(fù)壓。這個(gè)負(fù) 壓位于靠近罐入口 88的流動(dòng)路徑110的端部，并且為鹵水溶液提供動(dòng)力，使 鹵水首先通過(guò)鹵水罐閥78從鹵水罐109中抽出(圖ll)，隨后經(jīng)過(guò)第七流動(dòng) 路徑110，并進(jìn)入處理罐97。在流經(jīng)處理罐97后，水流經(jīng)限定在罐出口 86 和活塞18D之間的第八流動(dòng)路徑112，經(jīng)過(guò)連接活塞18D和18E的第三通道 114，并通過(guò)排水管90離開(kāi)所述閥殼體12。因此水在再生期間就能被用戶使 用，進(jìn)入生水入口 92的一部分水通過(guò)限定在活塞18A與旁通閥74之間的第 六流動(dòng)路徑106被轉(zhuǎn)向離開(kāi)殼體12。
圖8示出了水質(zhì)軟化系統(tǒng)的漂洗階段。特別地，在所述漂洗階段，生水通 過(guò)生水入口 92進(jìn)入閥殼體12，流經(jīng)限定在活塞18A和18C之間的第一通道 94，經(jīng)過(guò)限定在活塞18C與罐入口 88之間的第一流動(dòng)路徑96，并進(jìn)入所述處 理罐97。生水將卣水沖洗出處理罐97，鹵水通過(guò)罐出口86離開(kāi)，流經(jīng)由罐出 口和活塞18D限定的第八流動(dòng)路徑112，經(jīng)過(guò)第三通道114，并離開(kāi)排水管90。 為了能使水在漂洗期間被消費(fèi)者使用，通過(guò)生水入口 92進(jìn)入殼體12的一部分 生水流經(jīng)限定在活塞18A與旁通闊74之間的第五的流動(dòng)路徑106，并且通過(guò) 旁通閥離開(kāi)所述殼體。
圖9中示出所述填充步驟。在填充期間，生水通過(guò)生水入口 92進(jìn)入所述 閥殼體，流經(jīng)限定在活塞18A與18C之間的第一通道94，經(jīng)過(guò)限定在活塞18C 與罐入口 88之間的第一流動(dòng)路徑96，并且進(jìn)入所述處理罐97。水流過(guò)所述罐 后，通過(guò)罐出口 86離開(kāi)處理罐97。離開(kāi)所述處理罐97的一部分水流經(jīng)限定 在罐出口 86與活塞18F之間的第九流動(dòng)路徑116，經(jīng)過(guò)在活塞18F與鹵水活 塞76之間連接的第四通道118，并通過(guò)鹵水罐閥78進(jìn)入鹵水罐109以重新填 充所述鹵水罐。進(jìn)入閥組件10的剩余的水從罐出口 86流經(jīng)限定在所述罐出口 和活塞18B之間的第二流動(dòng)路徑98，經(jīng)過(guò)限定在活塞18B和旁通閥74之間的 第三流動(dòng)路徑100，并且離開(kāi)所述旁通閥為消費(fèi)者所用。
如圖IO所示，本發(fā)明的閥組件10還包括旁通步驟，其使得消費(fèi)者在任何 需要的時(shí)候獲得旁通的水。在所述旁通步驟中，生水進(jìn)入生水入口 92，流經(jīng) 限定在活塞18A與旁通閥74之間的第五流動(dòng)路徑106，并且離開(kāi)旁通閥74為 消費(fèi)者所用。
圖11示出了在逆流、順流以及循序流動(dòng)再生中的每個(gè)前面已確定的軟化步驟期間的活塞18A-18F的位置(即打開(kāi)、關(guān)閉或未使用)。如從圖11可見(jiàn)， 活塞18A-18F和鹵水活塞76彼此獨(dú)立地打開(kāi)和關(guān)閉，以使得在水質(zhì)軟化期間 更有效的密封以及改進(jìn)的水流速度。
如前所述，本發(fā)明組件IO使用戶或操作者無(wú)需移除閥殼體12或更換或改 變活塞組件16而在順流、逆流以及循序流動(dòng)再生之間轉(zhuǎn)換。為此，齒輪箱32 被構(gòu)造成可互換的。特別地，齒輪箱32通過(guò)如圖2中所示的多個(gè)緊固件40 被附接到閥殼體12上。
為使所述水質(zhì)軟化器從順流再生(如前所述)變成逆流再生，用戶只需簡(jiǎn) 單地通過(guò)移除緊固件40就可將齒輪箱32從閥殼體12中移除，并且將被構(gòu)造 用于順流再生的新的齒輪箱(未示出)附接到所述殼體中。逆流齒輪箱中的凸 輪具有特別為逆流再生構(gòu)造的不同的峰和谷。同樣地，用于循序流動(dòng)再生的齒 輪箱也可以通過(guò)控制凸輪的峰和谷而產(chǎn)生。這種互換性與那些需要旋轉(zhuǎn)排放閥 并移除密封包裝組件以從順流變?yōu)槟媪髟偕膫鹘y(tǒng)的水質(zhì)軟化器相比具有明 顯的改進(jìn)。所述傳統(tǒng)的過(guò)程是非常耗時(shí)的，并且會(huì)降低所述閥的工作效率。
本發(fā)明的控制閥組件IO包括單獨(dú)的活塞組件16，其被獨(dú)立地構(gòu)造用于運(yùn) 動(dòng)，以便使各自的密封元件20僅在需要時(shí)進(jìn)行滑動(dòng)以密封或打開(kāi)各自的流動(dòng) 路徑。此外，本發(fā)明組件中的活塞18A-18F完全打開(kāi)或完全關(guān)閉，并且因此 無(wú)需處于相對(duì)于流動(dòng)路徑的精確位置。此外，當(dāng)前的控制閥組件IO包括齒輪 箱32，其可以被很容易地移除并且可以被重新裝配以在逆流、順流和循序流 動(dòng)再生之間改變所述水質(zhì)軟化系統(tǒng)。
雖然在此描述了本發(fā)明的控制閥組件的具體實(shí)施方式
，但是本領(lǐng)域技術(shù)人 員應(yīng)當(dāng)意識(shí)到，可以在不背離本發(fā)明的更廣的方面以及如以下權(quán)利要求所提到 的范圍內(nèi)的情況下對(duì)本發(fā)明進(jìn)行改變和改進(jìn)。
權(quán)利要求
1、一種用于流體處理系統(tǒng)的控制閥組件，包括閥殼體，其限定多個(gè)分隔室；活塞組件，其與每個(gè)所述分隔室相結(jié)合，每個(gè)所述活塞組件被構(gòu)造為在每個(gè)所述分隔室內(nèi)獨(dú)立地移動(dòng)；和齒輪箱，其與所述殼體相結(jié)合，并且包括多個(gè)由電機(jī)驅(qū)動(dòng)的凸輪，每個(gè)所述凸輪被構(gòu)造為可驅(qū)動(dòng)其對(duì)應(yīng)的一個(gè)所述活塞組件。
2、 根據(jù)權(quán)利要求1所述的控制閥組件，其中每個(gè)所述活塞組件包括具有 至少一個(gè)密封元件的活塞，所述密封元件位于所述活塞及所述活塞對(duì)應(yīng)的一個(gè) 所述分隔室中與所述活塞相鄰的壁之間。
3、 根據(jù)權(quán)利要求2所述的控制闊組件，其中每個(gè)所述活塞組件進(jìn)一步包 括圍繞所述壁的套筒，并且所述套筒被構(gòu)造并被設(shè)置用于在往復(fù)期間容納所述 活塞。
4、 根據(jù)權(quán)利要求2所述的控制閥組件，其中每個(gè)所述分隔室包括偏壓元 件，所述偏壓元件被構(gòu)造并被設(shè)置用于偏壓所述分隔室對(duì)應(yīng)的一個(gè)所述活塞。
5、 根據(jù)權(quán)利要求1所述的控制閥組件，其中每個(gè)所述活塞組件包括具有 多個(gè)密封元件的活塞，所述密封元件位于所述活塞及所述活塞對(duì)應(yīng)的一個(gè)所述 分隔室中與所述活塞相鄰的壁之間，所述密封元件彼此同心地對(duì)準(zhǔn)，并且沿所述活塞軸向地間隔，以在所述活塞和所述壁之間提供多個(gè)密封表面。
6、 根據(jù)權(quán)利要求1所述的控制閥組件，其中所述齒輪箱進(jìn)一步包括由所 述電機(jī)驅(qū)動(dòng)的電機(jī)驅(qū)動(dòng)齒輪，并且其被構(gòu)造為用于驅(qū)動(dòng)所述凸輪。
7、 根據(jù)權(quán)利要求1所述的控制閥組件，其中所述齒輪箱進(jìn)一步包括傳感 器和具有多個(gè)狹縫的位置反饋齒輪，每個(gè)所述狹縫被構(gòu)造為用于與所述傳感器 光學(xué)地相互作用，其中所述傳感器被構(gòu)造用于與流體處理系統(tǒng)控制器相聯(lián)系。
8、 根據(jù)權(quán)利要求2所述的控制閥組件，其中每個(gè)所述凸輪包括上部外周 邊緣，所述上部外周邊緣被構(gòu)造并被設(shè)置用于與其所對(duì)應(yīng)的一個(gè)所述活塞接合。
9、 根據(jù)權(quán)利要求8所述的控制閥組件，其中所述凸輪的每個(gè)所述上部外 周邊緣限定圍繞所述上部外周邊緣的周長(zhǎng)以等距離間隔的峰和谷的組合，每個(gè) 所述活塞沿其相對(duì)應(yīng)的一個(gè)所述外周邊緣行進(jìn)，從而當(dāng)每個(gè)所述活塞位于一個(gè)所述峰時(shí)，所述殼體中的各自的流動(dòng)路徑被關(guān)閉，而當(dāng)每個(gè)所述活塞位于一個(gè) 所述谷時(shí)，所述流動(dòng)路徑被打開(kāi)。
10、 根據(jù)權(quán)利要求2所述的控制閥組件，其中每個(gè)所述活塞包括從所述活 塞的頂端延伸的節(jié)結(jié)，所述節(jié)結(jié)用于在所述活塞的往復(fù)運(yùn)動(dòng)期間接合所述凸輪 中的一個(gè)。
11、 根據(jù)權(quán)利要求IO所述的控制閥組件，其中每個(gè)所述凸輪包括上部外 周邊緣，其中在所述上部外周邊緣等間隔地限定峰與谷的組合，每個(gè)所述峰和 谷被構(gòu)造為與所述節(jié)結(jié)接合，從而當(dāng)所述節(jié)結(jié)位于一個(gè)所述峰時(shí)，所述殼體中 的各自的流動(dòng)路徑被關(guān)閉，而當(dāng)所述節(jié)結(jié)位于一個(gè)所述谷時(shí)，所述流動(dòng)路徑被 打開(kāi)。
12、 一種用于流體處理系統(tǒng)的控制閥組件，包括閥殼體，其具有多個(gè)活塞組件，每個(gè)所述活塞組件包括活塞、至少一個(gè)與 所述活塞接合的密封元件、以及偏壓元件； 電機(jī)，其具有驅(qū)動(dòng)軸；和齒輪箱，其包括多個(gè)凸輪和至少一個(gè)由所述驅(qū)動(dòng)軸驅(qū)動(dòng)的位置反饋齒輪， 每個(gè)所述凸輪被構(gòu)造并被設(shè)置用于驅(qū)動(dòng)與其對(duì)應(yīng)的一個(gè)所述活塞，所述齒輪箱 進(jìn)一步包括傳感器，所述傳感器被構(gòu)造用于與所述位置反饋齒輪光學(xué)地相互作 用以將流體處理系統(tǒng)的狀況傳達(dá)至控制器。
13、 根據(jù)權(quán)利要求12所述的控制閥組件，其中所述閥殼體包括多個(gè)開(kāi)口 的分隔室，每個(gè)所述分隔室被構(gòu)造用于容納所述活塞組件中的一個(gè)，所述活塞 組件被構(gòu)造并被設(shè)置用于彼此獨(dú)立地工作。
14、 根據(jù)權(quán)利要求13所述的控制閥組件，其中每個(gè)所述分隔室進(jìn)一步包 括包圍與所述分隔室相鄰的壁的套筒，所述套筒被構(gòu)造并被設(shè)置用于容納與其 相對(duì)應(yīng)的一個(gè)所述活塞。
15、 根據(jù)權(quán)利要求12所述的控制闊組件，其中每個(gè)所述凸輪包括上部外 周邊緣，所述上部外周邊緣被構(gòu)造用于與所述活塞中的一個(gè)接合，并且其具有 峰和谷的組合。
16、 根據(jù)權(quán)利要求15中所述的控制閥組件，其中每個(gè)活塞包括從所述活 塞的頂部邊緣延伸的節(jié)結(jié)，所述節(jié)結(jié)被構(gòu)造用于沿所述上部外周邊緣行進(jìn)，從 而當(dāng)所述節(jié)結(jié)與所述峰中的一個(gè)接觸時(shí)，所述活塞往復(fù)運(yùn)動(dòng)，從而各自的流動(dòng)路徑被關(guān)閉，而當(dāng)所述節(jié)結(jié)與所述谷中的一個(gè)接觸時(shí)，所述活塞往復(fù)運(yùn)動(dòng)從而 所述各自的流動(dòng)路徑被打開(kāi)。
17、根據(jù)權(quán)利要求12所述的控制閥組件，其中所述位置反饋齒輪包括多 個(gè)狹縫，每個(gè)所述狹縫被構(gòu)造用于與所述傳感器光學(xué)地相互作用。
18、 一種用于流體處理系統(tǒng)的控制闊組件，包括閥殼體，其具有多個(gè)活塞組件，每個(gè)所述活塞組件包括活塞和從所述活塞的頂部邊緣延伸的節(jié)結(jié)；和齒輪箱，其包括多個(gè)凸輪，每個(gè)所述凸輪具有上部外周邊緣，所述凸輪由 電機(jī)驅(qū)動(dòng)，每個(gè)所述節(jié)結(jié)被構(gòu)造并被設(shè)置用于沿與其對(duì)應(yīng)一個(gè)所述外周邊緣行進(jìn)以打開(kāi)和關(guān)閉所述閥殼體中的各自的流動(dòng)路徑。
19、 根據(jù)權(quán)利要求18所述的控制閥組件，其中每個(gè)所述上部邊緣限定等 間隔的峰和谷的組合，每個(gè)所述峰和谷被構(gòu)造并被設(shè)置用于與所述節(jié)結(jié)接合， 從而當(dāng)所述節(jié)結(jié)位于一個(gè)所述峰時(shí)，殼體中的各自的流動(dòng)路徑被關(guān)閉，而當(dāng)所 述節(jié)結(jié)位于一個(gè)所述谷時(shí)，所述流動(dòng)路徑被打開(kāi)。
20、 根據(jù)權(quán)利要求18所述的控制閥組件，其中所述齒輪箱進(jìn)一步包括傳 感器和具有多個(gè)狹縫的位置反饋傳感器，每個(gè)所述狹縫被構(gòu)造用于與所述傳感 器光學(xué)地相互作用，其中所述傳感器被構(gòu)造用于在所述凸輪被所述電機(jī)驅(qū)動(dòng)時(shí) 與流體處理系統(tǒng)相聯(lián)系。
全文摘要
用于流體處理系統(tǒng)的控制閥組件，包括限定多個(gè)分隔室的閥殼體以及與所述分隔室相結(jié)合的活塞組件。每個(gè)活塞組件被構(gòu)造為在每個(gè)分隔室中獨(dú)立地移動(dòng)。所述控制閥組件還包括與殼體相結(jié)合的齒輪箱，并且所述齒輪箱包括多個(gè)由電機(jī)驅(qū)動(dòng)的凸輪，其中每個(gè)凸輪被構(gòu)造為驅(qū)動(dòng)與其對(duì)應(yīng)的一個(gè)活塞組件。
文檔編號(hào)F16K11/00GK101407345SQ20081016169
公開(kāi)日2009年4月15日 申請(qǐng)日期2008年10月6日 優(yōu)先權(quán)日2007年10月2日
發(fā)明者丹·莫里森, 克里·奎因, 肯·里德 申請(qǐng)人:庫(kù)利甘國(guó)際公司