專利名稱：用于水質(zhì)軟化裝置的鹽水平自動監(jiān)測器的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明的技術(shù)領(lǐng)域這項(xiàng)發(fā)明涉及在硬水軟化器中用于鹽的水平的監(jiān)視器。更明確地說，它涉及檢測并指出鹽水儲罐中的鹽水平何時不足以在后來的再生期間使樹脂完全再生的自動監(jiān)視器。
本發(fā)明的現(xiàn)有技術(shù)在處理硬水的時候，硬水軟化器中的離子交換樹脂吸收來自水中的鈣和鎂離子并且用鈉離子取代它們。當(dāng)可利用的鈉的數(shù)量被耗盡的時候，樹脂變成無效的，樹脂處于鈣和鎂飽和狀態(tài)，因此必須定期地再生。在多步驟的程序中當(dāng)樹脂再生的時候水處理被中止以便沖洗來自樹脂的鈣和鎂離子和恢復(fù)鈉水平。樹脂首先通過逆轉(zhuǎn)進(jìn)水的流動被回洗，以便除去沉積物。然后，樹脂床接觸鹽水溶液，借此樹脂從高濃度溶液中吸取鈉離子并且將鈣離子和鎂離子移置到鹽水中。當(dāng)最佳的離子交換量發(fā)生的時候，鹽水溶液和其中不要的硬水離子從樹脂床中流出。在經(jīng)過淋洗除去剩余的鹽水之后，被恢復(fù)的樹脂床返回提供處理硬水服務(wù)。
鹽水溶液的準(zhǔn)備發(fā)生在保持與樹脂儲罐分開的鹽水儲罐中。裝有鹽的供應(yīng)源的鹽水儲罐被裝滿水，形成飽和的鹽溶液。鹽的供應(yīng)源由于重復(fù)的再生造成的消耗必須被定期地更換。如果鹽水平是太低無法制作給定濃度的鹽水溶液，則將沒有足夠的鈉水平來驅(qū)動鈣和鎂離子的交換，因此樹脂在它回到運(yùn)轉(zhuǎn)中的時候?qū)⒉挥行У靥幚碛菜?br> 通常，當(dāng)鹽的數(shù)量不足以將樹脂床恢復(fù)到最佳的離子交換能力的時候沒有自動報(bào)警。通常將通過視覺檢查和估計(jì)儲罐中的鹽水平人工來確定鹽水平留給使用者。任何人工確定鹽水平的方法對于必須時常查看鹽水儲罐的使用者都是不方便的。無經(jīng)驗(yàn)的使用者可能不知道每次再生需要多少鹽，而且由于太頻繁地添加鹽或當(dāng)鹽未被頻繁地添足的時候有硬水而產(chǎn)生較多的工作。
為了避免不得不頻繁地進(jìn)行視覺檢查，使用者往往優(yōu)選鹽容量大的軟水裝置。大裝置比較方便，但是也占據(jù)大量的空間，這在諸如城鎮(zhèn)住房或公寓樓之類的小生活空間中可能是禁止的。就軟水裝置可能看得見的區(qū)域而言，一些模型的外部是用吸引人的櫥柜狀涂飾設(shè)計(jì)的。然而，由于這種類型的外部涂飾比較昂貴，而且因?yàn)樗鼈兺ǔ１挥迷谏悼臻g中，所以這種裝置的尺寸通常很小，需要使用者時常檢查鹽水平。
現(xiàn)有技術(shù)提供類似于直尺的指示棒，其中參考刻度幫助判斷現(xiàn)有的鹽深度。即使采用參考刻度，視覺檢查也是不精確的，尤其是在形成鹽橋的時候。在正在制作鹽水的時候，由于化學(xué)平衡反應(yīng)，鹽被不斷地溶解和再沉積。當(dāng)來自鹽沉積物的鹽塊一起“生長”并且能使鹽的體積變得似乎比實(shí)際存在的大的時候，形成鹽橋。在橋下面的鹽實(shí)質(zhì)上可能被溶解，只有少量的鹽留在儲罐中，即使在從儲罐的頂端進(jìn)行視覺檢查時，看上去鹽床似乎有足夠的深度完成附加的再生。
早先將電子監(jiān)視器并入硬水軟化器的嘗試尚未得到令人滿意的證明。監(jiān)視器是這樣設(shè)計(jì)的，它利用在鹽頂端上的稱重傳感器來確定鹽水平。然而，如果操作員在添加鹽的時候忘記將傳感器移開，傳感器將被掩埋，于是發(fā)出低鹽水平的虛假信號。
利用漂浮物的低鹽水平傳感器是在通過引證在此并入的美國專利第5,239,285號中教導(dǎo)的。在這項(xiàng)發(fā)明中鹽水平是用水的位移確定的。預(yù)定數(shù)量的水被添加到鹽水儲罐中，而且如果水的位移不足以將漂浮物推到給定的水平，則激活缺鹽警報(bào)。然而，這種方法要求裝置的一部分浸沒在鹽水(一種腐蝕性環(huán)境)中，并且把鹽沉積在儀器上。
因此，這項(xiàng)發(fā)明的目的是提供一種在水處理裝置中用于鹽水平的改進(jìn)的監(jiān)視器。
這項(xiàng)發(fā)明的另一個目的是提供一種改進(jìn)的鹽水平監(jiān)視器，它在沒有來自使用者的干預(yù)的情況下自動地檢查鹽水平。
這項(xiàng)發(fā)明的第三個目的是提供一種改進(jìn)的鹽監(jiān)視器，它在鹽的數(shù)量太低無法提供有效的再生的時候?yàn)槭褂谜咛峁┲甘尽?br> 這項(xiàng)發(fā)明的第四個目的是提供一種改進(jìn)的鹽監(jiān)視器，它精確地指出何時應(yīng)該加鹽，即使在形成了鹽橋的時候也是如此。
本發(fā)明的概述本發(fā)明提供一種與水軟化裝置一起使用的自動監(jiān)視器。這種改進(jìn)的監(jiān)視器在沒有操作員干預(yù)的情況下定期地檢查鹽水儲罐中的鹽水平，如果鹽水平太低，無法在下一個再生周期期間使離子交換樹脂有效地再生，則提供報(bào)警。
更明確地說，本發(fā)明提供一種在儲罐中與水溶性軟化劑一起使用的自動監(jiān)視器。監(jiān)視器包括信號發(fā)射器，它產(chǎn)生能夠用信號檢測傳感器陣列檢測的信號。傳感器通常在鹽水儲罐中從軟化劑的最小深度垂直地移位到軟化劑的最大深度。傳感器作為對信號的響應(yīng)產(chǎn)生輸出。
監(jiān)視器還包括用來接收和解釋輸出以及確定隨著軟化劑的供應(yīng)源被消耗是否出現(xiàn)軟化劑欠缺情況的電子裝置。在出現(xiàn)軟化劑欠缺情況的時候，指示器報(bào)警。優(yōu)選的是，傳感器在儲罐內(nèi)被線性地隔開。
本發(fā)明的監(jiān)視器對使用者是有利的，因?yàn)樗婚g斷地監(jiān)視鹽水儲罐中的鹽水平并且當(dāng)鹽水平已降得太低無法成功地完全另一次再生的時候提供報(bào)警指示。如果解釋傳感器輸出的電子裝置是為了連續(xù)地實(shí)時監(jiān)視鹽水平編程的，則連續(xù)地實(shí)時監(jiān)視鹽水平也能用本發(fā)明的監(jiān)視器實(shí)本發(fā)明監(jiān)視器的電子器件也非必選地是可編程的，以便預(yù)定計(jì)算的鹽水平，所以如果實(shí)測水平顯著地不同于計(jì)算的水平，問題能被檢測出來。這種差異可能是鹽橋、有故障的傳感器或發(fā)射器、離析損失或鹽水儲罐的超量填充的指示。這些特征大大提高了使用者的方便性和所報(bào)告的鹽水平的準(zhǔn)確性兩者。采用視覺檢查鹽水儲罐，使用者往往沒有辦法知道諸如鹽橋之類的問題出現(xiàn)在鹽床表面以下。本發(fā)明的電子監(jiān)視系統(tǒng)消除了因?yàn)橐谟菜浕髦芯S持適當(dāng)?shù)柠}水平所引起的重復(fù)檢查的不便和猜測。
附圖簡要說明

圖1是依照本發(fā)明的原則構(gòu)成的水軟化處理系統(tǒng)的程式化圖表；圖2是有本發(fā)明的鹽水平自動監(jiān)視器的硬水軟化器的透視圖，其中一部分櫥柜被移開以便展示鹽床中的傳感器；圖3是用來確定光電管的電阻的電路的電路圖；圖4是附著在內(nèi)表面上的頂蓋的俯視平面圖5是安裝在加長構(gòu)件上并且插入頂蓋的傳感器和屏蔽罩的透視圖；圖6是底蓋的透視圖；圖7是頂蓋的透視圖；圖8是安裝在加長構(gòu)件上的傳感器的分解透視圖，展示加長構(gòu)件怎樣裝配在有頂蓋和底蓋的保護(hù)裝置內(nèi)部；圖9是有指示器陣列和顯示器的櫥柜模型的蓋子的俯視平面圖；而圖10是蓋子被移開的櫥柜型軟水器的頂部的透視圖。
本發(fā)明的詳細(xì)描述現(xiàn)在參照圖1和2，通常被指定為10的本發(fā)明的軟化劑監(jiān)視器被用在通常被指定為12的硬水軟化器中，以便確定艙室16中的軟化劑14的數(shù)量。監(jiān)視器10適合在以固體形態(tài)使用軟化劑14的大多數(shù)的硬水軟化器12中使用。諸如呈小球、硬塊或顆粒形式的氯化鈉之類的鈉鹽是最通用的軟化劑14，但是任何固體軟化劑的使用都是被考慮與這項(xiàng)發(fā)明一起使用。為了延長每次添加鹽之間的時間間隔和減少在硬水軟化器12的底部累積的雜質(zhì)數(shù)量，使用高純度的鹽是被推薦的，但是不直接影響在本文中描述的監(jiān)視器10的操作。
參照圖1，在軟化處理期間，裝置控制器18操作閥門允許來自供應(yīng)源20的新鮮的硬水通過入口24流入樹脂儲罐22，經(jīng)過處理的軟水通過出口26流出。在入口24和出口26之間，硬水接觸富含鈉離子的交換樹脂28，在那里存在于硬水中的鈣離子和鎂離子被樹脂28保留，而鈉離子被釋放到軟水中。經(jīng)過軟化處理的水通過經(jīng)過處理的水的出口30從軟水器中排出。
當(dāng)樹脂28處于硬水離子飽和狀態(tài)，而鈉離子被耗盡的時候，樹脂被再生。在再生期間，鹽水溶液31通過鹽水閥門離開鹽艙室16并且通過入口24進(jìn)入樹脂儲罐22。鹽水井33在允許鹽水溶液自由地流向閥門的同時防止所述的軟化劑14的顆粒阻塞鹽水閥門。硬水離子在來自鹽水的鈉離子被樹脂吸收時從樹脂28釋放到鹽水溶液32中。失去效能的鹽水32通過出口26離開樹脂儲罐22并且通過廢水排放34從裝置中清除。
在再生周期結(jié)束時，水被這樣添加到鹽艙室16中，以致軟化劑14溶解，制成飽和的鹽水溶液32以便在下一個再生周期中使用。在發(fā)生軟化處理的時候鹽水溶液32保持與水源20、30和樹脂28分開，以致鹽水52不污染淡水源，因?yàn)闃渲?8和硬水之間的離子交換在有鹽水存在的情況下將不會有效地發(fā)生。僅僅在再生周期期間鹽水溶液32才與離子交換樹脂28接觸。
參照圖1，在必需有不間斷的軟水供應(yīng)的場合，多個樹脂儲罐22可以被這樣使用，以致一個裝置進(jìn)行軟化處理，而其余的一個或多個裝置正在再生。就家用而言，整個硬水軟化器往往被裝在櫥柜35中，如圖2所示。一些硬水軟化器設(shè)計(jì)利用櫥柜35作為鹽艙室16，從而允許軟化劑14被放進(jìn)櫥柜并且占據(jù)在軟水器12的其它元素周圍和其間的空間。如圖10所示，利用單一櫥柜35的模型往往有覆蓋大部分櫥柜頂部的平臺36?？卓?7是在平臺上提供的用于添加軟化劑14。
樹脂儲罐22將離子交換樹脂與軟化劑14分開。優(yōu)選的是，樹脂儲罐22是比較小的儲罐，因?yàn)樗徊卦谟菜浕?2的櫥柜35內(nèi)部。然而，鹽艙室16和樹脂儲罐22兩者可能是被櫥柜內(nèi)部的隔板或隔膜彼此分開的櫥柜35的兩個部分，或者鹽艙室16和樹脂儲罐22可能是完全分開的儲罐。任何安排都可能被用于鹽艙室16和樹脂儲罐22以避免正在進(jìn)行軟化處理的水與軟化劑14接觸。
監(jiān)視器10包括至少一個信號發(fā)射器38、信號接收器或傳感器40的陣列，控制器42和指示器44(圖1)。信號發(fā)射器38在鹽艙室16內(nèi)作為對在適當(dāng)?shù)臅r間來自控制器42的請求的響應(yīng)產(chǎn)生信號，下面將予以討論。信號的發(fā)射在持續(xù)時間方面足夠長，以致每個傳感器40都有機(jī)會對它作出響應(yīng)并且將響應(yīng)轉(zhuǎn)移到控制器42。對于大多數(shù)諸如光或聲音之類的信號，很少需要超過一分鐘的持續(xù)時間，持續(xù)時間往往是相當(dāng)短的。優(yōu)選的信號是光，由于它的合理費(fèi)用、易于使用和可靠性，使燈泡即光源46成為優(yōu)選的信號發(fā)射器38，并且在圖2中展示。諸如聲音之類其它類型的信號也是適當(dāng)?shù)模灰盘柕哪承┛蓹z測的特性與在軟化劑的水平已落到傳感器以下時收到的信號相比在它通過軟化劑14到傳感器40時有所改變即可。
一個或多個發(fā)射器38的位置被限制在允許每個傳感器40都能收到來自至少一個發(fā)射器的信號的區(qū)域。發(fā)射器38也被放置在鹽水32的最高水平的上方，以便消除信號在它經(jīng)過鹽水和空氣-液體界面時的反射和折射。優(yōu)選的是，發(fā)射器38被這樣放置，以致來自發(fā)射器到達(dá)傳感器40的信號是來自不同于并非起源于發(fā)射器38的背景信號的方向。例如，在使用燈46的時候，室內(nèi)光線是即使在軟化劑14中的傳感器40未收到來自發(fā)射器38的信號時也能引起光電管40輸出變化的背景信號的來源。當(dāng)發(fā)射器的信號和背景信號來自不同方向的時候，使用方向使傳感器40免受來自背景信號的影響是比較容易的。
發(fā)射的信號是用為了檢測正在發(fā)射的信號的類型和作為對該信號的響應(yīng)產(chǎn)生可測量的輸出信號而設(shè)計(jì)的信號檢測傳感器40的陣列檢測的。當(dāng)信號發(fā)射器38是燈的時候，優(yōu)選的傳感器40是光電管。作為對光的響應(yīng)，光電管40將它的電阻率(resistively)減少10倍以上。這種變化是電阻率，是可從光電管40測量的，而且被優(yōu)選用來檢測信號在光電管40處的接收是否被鹽床14阻斷。放在鹽艙室16內(nèi)部的時候，光電管40將在不存在光信號時正常地寄存大約1MΩ的高電阻，與在接收光信號時的大約10kΩ到100kΩ的低電阻相比較。如果軟化劑14覆蓋著光電管40，包含光電管的電路對高電阻信號作出響應(yīng)。然而，當(dāng)軟化劑14被耗損到在光電管40下面的水平的時候，它暴露在來自發(fā)射器28的光線之下，于是光電管的電阻下降。
圖3是通常用50表示的控制電路，它展示光電管在4×2的矩陣中是如何接線的。當(dāng)光電管40的電阻變化時，通常用50表示的控制電路在可用控制器42測量的電壓或電流方面產(chǎn)生變化。光電管40起可變電阻的作用。依照歐姆定律V＝I*R在不變的電流(I)下，電壓(V)和電阻(R)成正比。當(dāng)控制器42(見圖2)測量電壓時，它通過光電管40發(fā)送小的但不變的電流。如果通過光電管40的電阻是高的，返回控制器42的電壓將也是高的。如果通過光電管40的電阻下降，電壓也將降低。因此，電壓提供來自光電管40的輸出，它通知控制器42特定的傳感器40是否被鹽14覆蓋。非必選的是控制器42能通過在不變的電壓下測量電路中的電流來檢測在光電管40的電阻方面的改變。
來自被軟化劑14覆蓋的傳感器40的和來自位于軟化劑上方的傳感器的輸出的差異在這兩種情況之間的輸出變化被最大化時最容易地被確定。優(yōu)選的是，背景信號被消除，以使來自傳感器40的歸屬于信號發(fā)射器38的輸出差異最大化。例如，在使用光電管40的時候，監(jiān)視器非必選地包括將在評估軟化劑14的深度期間在硬水軟化器12上就位將室內(nèi)光線從產(chǎn)生來自光電管40的響應(yīng)中消除掉的需要互鎖的蓋子54(圖9)。這保證被光電管40察覺的光線是由發(fā)射器38產(chǎn)生的。
現(xiàn)在翻到圖5，通過用諸如套管56之類阻斷并非起源于發(fā)射器38的方向的信號的裝置屏蔽傳感器40，背景信號也是可減少的。套管56有至少一個壁面58是用對于發(fā)射器38產(chǎn)生的那種類型的信號不透明的材料制成的。優(yōu)選的是，壁面58的位置應(yīng)該最大限度地阻斷背景信號，同時允許來自一個或多個發(fā)射器38的信號到達(dá)傳感器40。在背景信號可能來自許多來源的情況下，只要發(fā)射器38的信號能到達(dá)傳感器40，可以非必選地使用多個壁面58。當(dāng)套管壁58的長度增加的時候，信號將接觸傳感器40的角度范圍減少。優(yōu)選的是，套管58包括諸如夾子62或其它已知的緊固件之類用來將它附著到傳感器40上的支撐結(jié)構(gòu)。
現(xiàn)在參照圖2，連續(xù)地監(jiān)視軟化劑14的水平是通過使用兩個以上通常在鹽艙室16中垂直移位的傳感器40的陣列實(shí)現(xiàn)的。單一的傳感器40只能指出在傳感器40的定位深度是否存在軟化劑14。通常在鹽艙室16內(nèi)垂直排列的多個傳感器40每個都將給出關(guān)于在那個深度軟化劑14存在與否的輸出。傳感器40的位置從軟化劑14的最小深度垂直移位到最大的床深度為在任何傳感器水平測知床深度創(chuàng)造條件。
隨著軟化劑14被耗盡，連續(xù)的傳感器40逐漸減少它們暴露在發(fā)射器38之下的電阻。在軟化劑14的最大深度的上方添加非必選的基準(zhǔn)傳感器64在與床被填滿而且所有的傳感器40都被軟化劑覆蓋的時候相比較識別何時發(fā)射器38失靈方面是有用的。優(yōu)選的是，四個以上傳感器40位于軟化劑14的床內(nèi)，而且使用非必選的基準(zhǔn)傳感器64。
人們將理解傳感器40是不必呈直線放置，傳感器之間通常垂直的位移也不必是不變的。優(yōu)選傳感器40在整個床深度上被垂直地線性隔開，然而任何有用的間隔安排都適合與本發(fā)明一起使用，包括但不限于交錯放置。在一些應(yīng)用中，在鹽或軟化劑14的床的底部有間隔比較近的傳感器40從而在鹽的底部附近提供附加的準(zhǔn)確性可能是優(yōu)選的。在某些情況下，有水平移位和垂直移位的傳感器40可能也是有利的。在傳感器40水平移位的場合，多個發(fā)射器38對于有信號到達(dá)所有的傳感器40可能是必要的。一些傳感器40相對于另一些傳感器的水平移位可能允許監(jiān)視器10即使在位于床的某個部分中的傳感器不起作用的時候也繼續(xù)適當(dāng)?shù)匕l(fā)揮作用，因?yàn)樗鼈儾恢喂手袛鄟碜园l(fā)射器38的信號的接收。
傳感器40的特定的數(shù)目是不重要的，然而，增加傳感器的數(shù)目將通過減少傳感器之間的垂直距離提高軟化劑14的測量精度。至少一個臨界傳感器66優(yōu)選位于在或略微低于沒有足夠的鹽或軟化劑14在下一次再生時使樹脂28完全恢復(fù)的水平的位置。當(dāng)來自臨界傳感器66的輸出表明軟化劑14的水平已下降到這個傳感器以下的時候，出現(xiàn)缺軟化劑的情況，于是警報(bào)優(yōu)選通過指示器44傳送給操作員。
鹽艙室16是用50-100磅以上的軟化劑14定期地再次補(bǔ)給的。這個程序?qū)е略诔蓧K的軟化劑跳離壁面和落到地板上時由軟化劑14的重量造成的對艙室16的壁面68和地板70施加的力。優(yōu)選的是，傳感器40被封閉在保護(hù)裝置72中(在圖8中看得最清楚)，該保護(hù)裝置使它們免受在再次補(bǔ)給軟化劑14期間產(chǎn)生的力或來自位于傳感器上方的床的重量的壓力的影響。保護(hù)裝置72可以是形狀和構(gòu)型對于來自發(fā)射器38的信號是透明的任何裝置，但將避免軟化劑14的下落塊或重量造成的傳感器40的損傷或移動。
如同在圖8中最清楚地看到的那樣，最優(yōu)選的是保護(hù)裝置72是對于發(fā)射器38發(fā)送的那種類型的信號透明的管子。單一的保護(hù)裝置72優(yōu)選被用來封閉所有的傳感器40，但是使用許多裝置，每個封閉一個或多個傳感器也被考慮作為本發(fā)明的一部份。在使用燈的時候，直徑略大于傳感器40的最大尺寸的透明的塑料管72是優(yōu)選的。許多類型的保護(hù)裝置72都是可能的，例如用于每個傳感器的安裝在儲罐壁68、鹽艙室16上的金屬絲網(wǎng)籠、小盒子和類似的東西。
為了提供一致的關(guān)于軟化劑14的水平的信息，傳感器40每個都在床內(nèi)保持在不變的深度。優(yōu)選的是傳感器40如圖4所示安裝在諸如櫥柜壁68、鹽艙室16或樹脂儲罐22之類固定的物體上。另一種優(yōu)選的安排是保護(hù)裝置72保持在適當(dāng)?shù)奈恢茫覀鞲衅?0在該裝置內(nèi)保持在穩(wěn)定的位置。
參照圖6、7和8，頂蓋76和底蓋77適合密封管子72，同時允許在需要時為了維護(hù)的目的訪問管子內(nèi)部的東西。兩個蓋在76、77優(yōu)選在非必選的徑向突肋78的協(xié)助下與塑料管72摩擦配合將它們保持在管內(nèi)適當(dāng)?shù)奈恢谩Ｕ澈蟿┤缤夹g(shù)上已知的將蓋子固定到管子上的任何其它方法(例如，使用O形圈79)那樣也適合將蓋子76、77固定到塑料管72上。優(yōu)選的頂蓋76和底蓋77在下面予以描述，然而，許多這樣的蓋子可以是為了完成同樣的功能而設(shè)計(jì)的。
兩個優(yōu)選的蓋子76，77(在圖6和7中看得最清楚)都包括三個同心的、圓筒形橫截面的部分80、81和82。第一個圓筒形部分80是最狹窄的并且被最大限度地裝配到塑料管72之內(nèi)。接下來，第二個圓筒形部分81具有適合與塑料管72的一端緊配合的尺寸。肋78優(yōu)選位于第二個圓筒形部分81上面并且徑向向外突起，以保證塑料管72和底蓋77之間的良好的摩擦配合。第三個圓筒形部分82通常是最寬的部分，它保持在塑料管72的外面。當(dāng)O形圈79被用來密封管子72的時候，它被適當(dāng)?shù)胤旁诘谝粋€圓筒形部分80附近而且頂在將第一部分與第二部分81連接起來的突出部分85上。雖然圓筒形的形狀是優(yōu)選的，但是第三部分82的形狀是可變的，取決于將塑料管72附著到硬水軟化器12上的方法。優(yōu)選的是，底蓋77保持在位于軟水器12的地板70上的非必選的淺盤83中。底蓋77將最一般地?cái)R在凹陷84中以防止它從一邊滑到另一邊。
如同在圖7中最清楚地看到的那樣，優(yōu)選的頂蓋76通常也是圓筒形的。法蘭部分86擱在塑料管72的頂端上。當(dāng)軟水器12安裝在櫥柜35中時，頂蓋76優(yōu)選穿過平臺36附著并用扭轉(zhuǎn)鎖定裝置87固定到平臺上。在平臺36上的鹽傳感器訪問孔88為容納頂蓋76具有這樣的尺寸和構(gòu)型，以致法蘭86擱在平臺的頂面上。頂蓋76還有手指把手89和下唇90，后者向下朝櫥柜35的地板70方向至少與法蘭86隔開平臺36的厚度。當(dāng)頂蓋76通過對手指把手89施加旋轉(zhuǎn)力被扭轉(zhuǎn)的時候，平臺36在法蘭85和下唇90之間楔入，將蓋子保持在適當(dāng)?shù)奈恢谩?br> 頂蓋76還以一個或多個孔口91為特征，在傳感器40和控制器42之間的導(dǎo)線將穿過這些孔口。在這些元素之間的通信通過使用傳統(tǒng)的配線92最容易實(shí)現(xiàn)(在圖2中看得最清楚)，然而，信息或指令可以非必選地用其它方法轉(zhuǎn)移，諸如采用紅外光束、光纖和對于熟悉這項(xiàng)技術(shù)的人顯而易見的其它技術(shù)。
再一次參照圖2和3，控制器42啟動來自發(fā)射器38的信號的產(chǎn)生，接收和解釋來自傳感器40的輸出，并且激活一個或多個指示器44。最現(xiàn)代化的硬水軟化處理系統(tǒng)包括在電子裝置控制器18中的微處理器94。裝置控制器18的一些職責(zé)包括安排軟化處理和再生周期的時間和在適當(dāng)?shù)臅r候打開和關(guān)閉閥門。人們應(yīng)該領(lǐng)會到微處理器94的功能除了在這份申請中明確地描述的那些之外不是這項(xiàng)發(fā)明的一部份而且不與控制器42的功能混淆，即使在用相同的或相似的設(shè)備執(zhí)行時也如此。如果在本文中描述的功能存在并且可用來監(jiān)視傳感器40并指出何時出現(xiàn)缺鹽情況，控制器42作為與裝置控制器18物理上分開的裝置也不是預(yù)期的。雖然本發(fā)明的監(jiān)視器10如同所描述的那樣是為了與現(xiàn)代化的硬水處理系統(tǒng)一起使用設(shè)計(jì)的最有利的方案，但是本發(fā)明的監(jiān)視器和程序也可以與較不復(fù)雜的系統(tǒng)一起使用或者改裝比較陳舊的硬水軟化裝置12。
為了在鹽艙室16中沒有液體時啟動來自發(fā)射器38的信號，控制器42被設(shè)計(jì)成一旦在再生周期期間達(dá)到適當(dāng)?shù)臅r間就產(chǎn)生信號?，F(xiàn)代化的裝置控制器18是為了在任何預(yù)期的時間啟動來自發(fā)射器38的信號編程的。在較不復(fù)雜的軟化處理裝置12中，關(guān)于再生周期的時間安排的信息可以依據(jù)(例如)在再生期間打開和關(guān)閉閥門的凸輪(未示出)的位置來確定。無論控制機(jī)制是否被采用，為了提供有定時信息的控制器42，控制再生都被開發(fā)利用。
在啟動來自發(fā)射器38的信號之后，信號的持續(xù)時間和終止優(yōu)選由控制器42確定。然而，在簡單的裝置中，獨(dú)立的定時器或其它裝置適合產(chǎn)生預(yù)定時間周期的信號，然后把它關(guān)掉。
優(yōu)選的控制器42包括完成數(shù)學(xué)計(jì)算和檢測來自傳感器40的輸出從而允許比較復(fù)雜的輸出分析的電路板96。電路板96是利用熟悉這項(xiàng)技術(shù)的人已知的任何技術(shù)設(shè)計(jì)和建造的。用于這個控制器42的電路包括簡單的算術(shù)函數(shù)、數(shù)值比較和一個或多個指示器44的激活(圖1和9)。
優(yōu)選的是，控制器42還包括利用現(xiàn)代的電子器件的非必選的功能。例如，電路板96非必選地包括關(guān)于每次再生將使用大約多少軟化劑14的存儲數(shù)據(jù)。然后，電路板基于早先的床水平計(jì)算預(yù)期的床水平并且對它們進(jìn)行比較。有計(jì)算的床水平和實(shí)測的床水平之間極差用信號表明在床水平測量中的問題，例如鹽橋的形成、失靈的或不工作的傳感器40、鹽艙室16的離析或超量裝填的損失。如果傳感器40的輸出表明它是軟化劑床的間隙，鹽橋也是可發(fā)現(xiàn)的，但是在它上面的傳感器仍然被軟化劑14覆蓋。
當(dāng)控制器42確定需要注意軟水器12的時候，它為了警告操作員激活一個或多個指示器44。這定期地發(fā)生在臨界傳感器66所確定的出現(xiàn)缺軟化劑14的情況或控制器42計(jì)算出軟化劑14被耗盡的時候。如果非必選的基準(zhǔn)傳感器64在場并且未被來自發(fā)射器38的信號激活，控制器也應(yīng)該發(fā)出關(guān)于那種情況的警告。參照圖9，任何指示器44都適合告知操作員需要注意的情況，例如顯示的信息、指示燈44或一系列燈98、報(bào)警聲和類似的東西。優(yōu)選的是，如果指示器44被用于許多報(bào)警情況，為了區(qū)分它們要做一些準(zhǔn)備。
與簡單的開/關(guān)指示器44相比較，當(dāng)電路板96被采用的時候，指示器44非必選地采取諸如LCD之類的顯示裝置100的形式來交付附加的信息。顯示器100可以通過計(jì)算由傳感器40的輸出確定的床水平來展示床水平。例如，如果傳感器40在50％和60％的床深度之間從有檢測信號的情況變化到無檢測信號的情況，這個信息可能用顯示器100傳達(dá)給操作員，從而提供軟化劑14的水平的實(shí)時指示。如果全然沒有來自傳感器40的輸出被檢測到，顯示器100可以顯示請求特定的傳感器對故障進(jìn)行檢查的信息。顯示器100對于許多熟悉這項(xiàng)技術(shù)的人顯而易見的其它的信息和指示也是有用的。優(yōu)選的是顯示器100位于櫥柜35的外面，以致它是操作員看得見的，不必打開儲罐蓋54。顯示器100的適當(dāng)位置在軟水器12的頂端上位于控制閥門102上或在其附近。
顯示器100采取技術(shù)上已知的任何類型的顯示裝置的形式。當(dāng)燈98可能被用來指示軟化劑水平的時候，優(yōu)選的顯示器100是一系列的發(fā)光二極管(LED)。LED98的這種陣列非必選地有刻度或參考標(biāo)記，以致一個或多個被激活的二極管能輕易地與鹽艙室16中鹽的數(shù)量相關(guān)。LED98的數(shù)目并不重要，因?yàn)榭刂破?2能夠完成算術(shù)計(jì)算，以便在LED的數(shù)目與傳感器40的數(shù)目不匹配時轉(zhuǎn)化信息。另一種適當(dāng)?shù)娘@示器100包括能夠顯示多重錯誤代碼或信息的數(shù)字顯示器，以便區(qū)分許多需要使用者干預(yù)的情況。
現(xiàn)在參照圖1、5和8，控制器42用技術(shù)上已知的任何方法接收來自傳感器40的輸出。優(yōu)選的是，信息是用裝配在有傳感器40插入的塑料管72內(nèi)部的加長的條狀構(gòu)件104轉(zhuǎn)移的。這種安排有許多優(yōu)點(diǎn)。配線92和傳感器40得到保護(hù)，免受鹽艙室16中的水和鹽的影響。
加長的構(gòu)件104優(yōu)選是允許傳感器直接插入電路控制器板96的傳感器電路板，尤其是在傳感器40安裝在塑料管72內(nèi)的情況下。許多其它的方法可用來將輸出傳送給控制器42，包括但不限于在管子72下面鋪設(shè)電線、沿著管子的長度傳送紅外線信號和其它對于熟悉這項(xiàng)技術(shù)的人顯而易見的技術(shù)。
進(jìn)入底蓋77中的非必選的狹槽或?qū)к?08的加長構(gòu)件104的摩擦配合這樣校直加長構(gòu)件104，以致傳感器40處于接收來自發(fā)射器38的信號的穩(wěn)定位置。狹槽108還將加長構(gòu)件104和傳感器40保持在床中一致的深度。
為了固定可能作為控制器42電路的一部份的到把握非必選地電子元件(例如，二極管110)在加長構(gòu)件104上有位于傳感器40之間的空間(在圖3中展示)。如圖所示，每個傳感器40之間的二極管110允許電流僅僅在一個方向上流動。通過在每個傳感器40處測量電導(dǎo)線112之間的電壓電流，單一方向上的電流流動使控制器42能夠確定每個個別的傳感器的輸出，因此能夠確定恰好位于鹽床頂端的上面和下面的兩個傳感器。
優(yōu)選的是，包括塑料管72、將傳感器40、二極管110和其它的元件安裝在它上面的加長構(gòu)件104、頂蓋76和底蓋77的傳感器組件114是作為密封裝置制造的。蓋子76、77對管子72的密封保證組件114的完整性而且將強(qiáng)腐蝕性的鹽水溶液漏入保護(hù)管的可能性減到最小。最優(yōu)選的是O形圈79將每個蓋子76、79密封到管子上。除了O形圈79或其它密封裝置之外還可以使用粘合劑。密封保護(hù)傳感器40免受由于存在腐蝕性鹽水32或鹽沉積物覆蓋傳感器造成的損害。如果組件變成不起作用的，優(yōu)選將整個組件114從櫥柜35中取出，然后更換。
使用塑料管72作為保護(hù)裝置可以非必選地提供用于傳感器40的維修口，即使在那些傳感器位于軟化劑的水平下面時也如此。例如，如果傳感器40故障是斷開，需要被重新設(shè)定，或在其它方面變成不起作用的，那么它可以通過保護(hù)管72從艙室16中抽出，而不是為了訪問壞的傳感器需要倒空整個軟化劑14床。然而，在移開蓋76、79的時候，諸如O形圈79之類密封件有可能被損壞，不正確地安裝，或全然未安裝。如果發(fā)生這種情況，鹽水漏進(jìn)管子72可能損害任何電器元件。
再一次參照圖2，監(jiān)視器10讀取床水平讀數(shù)的時間安排也是重要的。諸如光或聲音之類的某些信號在通過水時被反射或被改變。在整個軟化處理周期中，在一段時間里水出現(xiàn)在鹽艙室16中，允許在軟化劑14暴露在水中時形成飽和溶液32。在鹽水溶液32被泵送到樹脂儲罐22中用于再生之后，在最后一個步驟再一次給儲罐注滿水之前，鹽艙室16中沒有水。床水平的測定最好發(fā)生在樹脂再生期間，那時在鹽艙室16中沒有水干擾信號?？刂破?2優(yōu)選是可編程的，以便僅僅在再生周期中的某個適當(dāng)?shù)臅r間而且蓋子54處在適當(dāng)?shù)奈恢玫臅r候才檢查床水平，以及如果這些判據(jù)當(dāng)中有兩個得不到滿足則顯示適當(dāng)?shù)男畔ⅰ?br> 在使用期間，控制器在鹽艙室16中沒有液體的時候通過請求發(fā)射器38產(chǎn)生信號啟動床水平檢查。然后，發(fā)射器38產(chǎn)生持續(xù)時間足夠長的信號，以便信號被每個傳感器40接收。
在信號發(fā)出的同時，傳感器40接收它。所有的傳感器40只要它們未被軟化劑14的床覆蓋就應(yīng)該收到無變化的信號。如果在床表面下面的那些傳感器40收到信號，信號將以某種方式被改變的，如同在頻率或強(qiáng)度方面的改變。在使用光電管40的場合，光的強(qiáng)度是這樣減少的，以致光電管保持在高電阻狀態(tài)。如果有基準(zhǔn)傳感器64在場但無法接收信號，那么控制器優(yōu)選激活出錯報(bào)警燈或聲音，警告操作員監(jiān)視器10的某些部分未適當(dāng)?shù)匕l(fā)揮作用。
來自傳感器40的輸出是用控制器42評估的，以便確定它們是否正在接收信號和那個信號是否由于軟化劑14的床的出現(xiàn)而被修改。在光電管40的情況下，控制器42測量電路的電壓或安培數(shù)以確定光電管的電阻。在評估傳感器40的輸出時，控制器42確定哪個傳感器40在軟化劑14的床的表面上面和哪個傳感器在該表面下面。如果臨界傳感器66指出它暴露在信號之中，或控制器42通過計(jì)算確定軟化劑14的數(shù)量不以完成下一次再生，控制器則激活指示器44，警告操作員出現(xiàn)軟化劑14欠缺情況。在軟水器12連續(xù)顯示床深度的場合，控制器42把適當(dāng)?shù)男畔l(fā)送給指示器44。
雖然本發(fā)明的鹽水平監(jiān)視器10已被展示和描述成對單一的發(fā)射器38作出響應(yīng)的傳感器40的陣列，但是熟悉這項(xiàng)技術(shù)的人將承認(rèn)使用單一的傳感器40和發(fā)射器38的陣列可獲得類似的結(jié)果。例如，燈的陣列可能沿著陣列的長度被順次點(diǎn)燃，而光電管40的輸出在按該順序在接通一個燈和激活下一個燈之間評估。雖然優(yōu)選的監(jiān)視器10是作為現(xiàn)代的電子控制的軟水器12的一部份描述的，但是監(jiān)視器的基本型適合改裝型號比較陳舊的軟水劑。盡管本發(fā)明的特定的實(shí)施方案已被展示和描述，但是熟悉這項(xiàng)技術(shù)的人應(yīng)該領(lǐng)會如同在權(quán)利要求書陳述的那樣在其比較寬廣的方面不脫離本發(fā)明可以對該實(shí)施方案進(jìn)行各種各樣的變化和修改。
權(quán)利要求
1.一種在有水溶性軟化劑(14)的儲罐(16)中使用的自動監(jiān)視器(10)，其中包括作為對請求的響應(yīng)產(chǎn)生信號的信號發(fā)射器(38)；在儲罐(16)中從軟化劑(14)的最小深度向軟化劑(14)的最大深度移位的信號檢測傳感器(40)的陣列，所述的每個傳感器(40)作為對依據(jù)所述的傳感器是否被軟化劑覆蓋而發(fā)生變化的所述信號的響應(yīng)產(chǎn)生輸出；為了發(fā)出所述的請求、接收和解釋所述的輸出以及確定何時軟化劑(14)的水平被消耗到預(yù)定水平的軟化劑欠缺情況而配置的控制器；以及為了在出現(xiàn)所述的軟化劑欠缺情況的時候發(fā)出警報(bào)而配置的指示器。
2.根據(jù)權(quán)利要求1的監(jiān)視器(10)，其中所述的軟化劑是鹽。
3.根據(jù)權(quán)利要求1的監(jiān)視器(10)，其中所述的傳感器(40)在儲罐(16)中被垂直地線性地隔開。
4.根據(jù)權(quán)利要求1的監(jiān)視器(10)，其中所述的傳感器(40)是燈電管，而所述的發(fā)射器(38)是燈。
5.根據(jù)權(quán)利要求4的監(jiān)視器(10)，其中所述的光電管(40)被固定到與所述的控制器(42)電子連接的延伸電路板(104)上。
6.根據(jù)權(quán)利要求1的監(jiān)視器(10)，進(jìn)一步包括內(nèi)藏所述的傳感器(40)的保護(hù)裝置(72)。
7.根據(jù)權(quán)利要求6的監(jiān)視器(10)，其中所述的保護(hù)裝置(72)是透明的管子。
8.根據(jù)權(quán)利要求6的監(jiān)視器(10)，進(jìn)一步包括用來封閉所述的管子并且在儲罐(16)中將它固定在操作位置的頂蓋(76)和底蓋(72)。
9.根據(jù)權(quán)利要求8的監(jiān)視器，其中所述的頂蓋進(jìn)一步包括當(dāng)所述的頂蓋(76)被放置在安裝表面(36)的孔口中旋轉(zhuǎn)的時候與所述的安裝表面(36)接合的鎖定裝置(87)。
10.根據(jù)權(quán)利要求1的監(jiān)視器(10)，其中所述的指示器包括用來傳達(dá)軟化劑(14)的水平的實(shí)時指示的顯示器(100)。
11.根據(jù)權(quán)利要求1的監(jiān)視器(10)，其中所述的控制器(42)是為了確定無輸出情況而配置的。
12.根據(jù)權(quán)利要求1的監(jiān)視器(10)，其中所述的控制器(42)僅僅在所述的儲罐(16)中沒有鹽水的時候才發(fā)信號。
13.一種硬水軟化器(12)，其中包括內(nèi)藏離子交換樹脂(28)的主儲罐(22)；內(nèi)藏軟化劑(14)的鹽艙室，所述的軟化劑(14)溶解在水中時形成鹽水溶液(31)，所述的樹脂(28)按周期性的時間間隔被所述的鹽水(31)再生；作為對請求的響應(yīng)產(chǎn)生信號的信號發(fā)射器；通常在儲罐(16)中垂直地從所述軟化劑(14)的最小深度向軟化劑(14)的最大深度移位的信號檢測傳感器(40)的陣列，所述的傳感器(40)作為對所述信號的響應(yīng)產(chǎn)生輸出；用來發(fā)出所述的請求、接收和解釋所述的輸出以及當(dāng)所述的軟化劑(14)的水平被消耗到預(yù)定水平的時候確定軟化劑(14)欠缺情況的控制器(42)；以及當(dāng)出現(xiàn)所述的軟化劑(14)欠缺情況的時候發(fā)出警報(bào)的指示器。
14.根據(jù)權(quán)利要求13的硬水軟化器(12)，其中所述的發(fā)射器(38)僅僅當(dāng)所述鹽水儲罐(16)中沒有所述的鹽水溶液(31)的時候才產(chǎn)生信號。
15.根據(jù)權(quán)利要求13的硬水軟化器(12)，其中所述的發(fā)射器(38)是燈。
16.根據(jù)權(quán)利要求13的硬水軟化器(12)，進(jìn)一步包括塑料管(72)。
17.根據(jù)權(quán)利要求16的硬水軟化器(12)，其中信號檢測傳感器(40)的所述陣列被密封在所述的塑料管(72)之內(nèi)，而所述的塑料管(72)被可移動地安裝在所述的鹽艙室(16)之中。
18.一種用來監(jiān)視硬水軟化器(12)中軟化劑(14)的水平的程序，其中包括控制器(42)請求發(fā)射器(38)發(fā)送信號；所述的發(fā)射器(38)將所述的信號發(fā)送給傳感器(40)的陣列；當(dāng)所述的信號通過所述的軟化劑(14)床的時候至少改變其一種性質(zhì)；每個所述的傳感器(40)作為對所述信號的響應(yīng)改變輸出，所述的輸出隨著對通過所述的軟化處理床時被改變的所述信號的所述性質(zhì)發(fā)生變化；所述的控制器(42)解釋所述的輸出并且確定軟化劑欠缺情況是否出現(xiàn)；以及當(dāng)出現(xiàn)軟化劑欠缺情況的時候，所述的控制器(42)產(chǎn)生指示。
19.根據(jù)權(quán)利要求18的程序，其中所述的指示步驟包括激活至少一個發(fā)光二極管(38)。
20.根據(jù)權(quán)利要求18的程序，其中所述的控制器(42)解釋由光電管(40)的電阻變化引起的電路電壓變化。
21.根據(jù)權(quán)利要求18的程序，其中所述的請求步驟包括為所述的發(fā)射器(38)供電。
22.根據(jù)權(quán)利要求18的程序，其中所述的發(fā)射步驟包括點(diǎn)亮燈。
23.根據(jù)權(quán)利要求22的程序，其中所述的傳感器(40)包括作為對燈(38)的響應(yīng)改變電阻的光電管。
全文摘要
這項(xiàng)發(fā)明提供一種在儲罐(16)中與鹽水溶液一起使用的自動監(jiān)視器(10)。這種監(jiān)視器(10)包括信號發(fā)射器(38)，它產(chǎn)生能夠用信號檢測傳感器(40)的陣列檢測的信號。傳感器(40)在鹽水儲罐中通常從鹽水的最小深度垂直地向鹽水溶液的最大深度移位。輸出是作為對所述信號的響應(yīng)產(chǎn)生的。監(jiān)視器(10)還包括用來接收和解釋輸出并且確定隨著鹽水的供應(yīng)被消耗是否出現(xiàn)鹽水欠缺情況的控制器(42)。指示器(44)在出現(xiàn)鹽水欠缺情況時發(fā)出警報(bào)。優(yōu)選的是，傳感器(40)在儲罐(16)內(nèi)被線性地隔開。
文檔編號C02F1/00GK1503900SQ02808300
公開日2004年6月9日 申請日期2002年4月9日 優(yōu)先權(quán)日2001年4月16日
發(fā)明者賈斯廷·布萊爾·比瑞克, 賈斯廷 布萊爾 比瑞克 申請人:Usf用戶和商業(yè)水集團(tuán)公司