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)
本申請主張2007年10月2日提交的美國臨時申請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 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。通過使水流過離子交換樹脂發(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。隨著離子交換過程的繼續(xù)，所述樹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，所述樹脂必須通過使用被稱為再 生的過程來補(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 回所述樹脂中以恢復(fù)樹脂軟化水質(zhì)的能力。
再生期間，鹵水，即濃縮或飽和的鹽溶液流經(jīng)離子交換樹脂，在那里樹脂 中的離子被鈉離子置換。再生是多步驟過程，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。為了沒 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)使用一段時間后O-形圈會被磨損。
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o-形圈時，
整個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 于每個流動通道正確地控制流動。如果活塞未能在閥中的適當(dāng)位置停止，則流 動路徑不能被充分地打開或關(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 (即，將許多水質(zhì)軟化器聯(lián)接在一起)。特別的，由于流動路徑都利用相同的 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，以 便各個O-形圈僅在需要密封或打開各自流動路徑時滑動。另外，本發(fā)明的控 制閥組件中的活塞組件被構(gòu)造成整體打開或整體關(guān)閉，這樣做來提高流速。此 外，本發(fā)明的控制閥組件包括用于驅(qū)動所述活塞的齒輪箱，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分隔室的 閥殼體和與每個所述分隔室結(jié)合的活塞組件。每個活塞組件被構(gòu)造為可在每個所述分隔室中獨(dú)立地移動。所述控制閥組件還包括與^f述殼體結(jié)合的齒輪箱并 且包括多個由電t幾驅(qū)動的凸輪，其中每個凸輪被構(gòu)造為驅(qū)動活塞組件中與其相 對應(yīng)的一個。


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)的流動再生期間，所述單獨(dú)的活 塞的位置的流動圖和附表。
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末端開口的、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)選地由通過聲波焊接或其它適當(dāng)?shù)倪B接方式連接在一起的三個部分 構(gòu)成，每個部分均由諸如Nory產(chǎn)樹脂的增強(qiáng)樹脂制造。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)三者連接在一起時形成多個膠囊狀分隔室14。應(yīng)當(dāng) 意識到，根據(jù)應(yīng)用，殼體12的其它構(gòu)造也可能是適合的。
每個活塞組件16包括被構(gòu)造并設(shè)置用于在其對應(yīng)的一個分隔室14中滑動 的活塞18。特別地，本發(fā)明的組件10提供有六個活塞18A-18F，如下文中詳 細(xì)地描述，每個活塞獨(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。每個活塞18A-18F還包括至少一個并且優(yōu)選為三 個密封元件20，所述密封元件20被構(gòu)造用于在活塞的移動期間，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)意識到其它傳統(tǒng)的密封元件 也可能是適合的。
如從圖3可見，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滑動地接觸?？梢灶A(yù)期到，通過在所述后部部分12c中提供每個密封 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， 所述密封元件20在外殼的后部部分12c中彼此同心地對準(zhǔn)，以保證活塞 18A-18F在各自的分隔室14中垂直地對準(zhǔn)。當(dāng)流動路徑打開時，這種垂直對 準(zhǔn)對于正確地密封流動路徑非常關(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?；械目偩嚯x 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，每個活塞組 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 上部內(nèi)側(cè)壁24。優(yōu)選地，每個套筒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)動同時防止橫向運(yùn)動。每個套筒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)意識到其它合適的附接方式也可能是適當(dāng)?shù)?，如將套?22通過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，套筒22優(yōu)選地由非增強(qiáng)型Nory產(chǎn)樹脂制造，該樹脂是比用于制造 殼體12的Noryf樹脂磨損小并因此更光滑的材料。可以預(yù)期到，通過利用光 滑的無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。因此，如果發(fā)生活塞 18A-18F之一的一個密封元件20損壞，可以在無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，因?yàn)閭鹘y(tǒng) 控制閥中的一個密封元件的損壞需要移除整個組件，從而顯著地增加成本。同 時，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通過多 個緊固件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，齒輪箱32中裝有多個凸輪 44A-44F,每個凸輪對應(yīng)于活塞18A-18F中的一個并且被構(gòu)造用于驅(qū)動它，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)動齒輪46，其被直接地或通過內(nèi)部電機(jī)齒輪箱 49從電機(jī)42延伸出來的電機(jī)軸47驅(qū)動，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 器處于那個階段。
特別地，反饋齒輪48包括多個并且優(yōu)選地是72個相等間隔的狹縫50 (圖4a)，其中每組12個狹縫對應(yīng)于水質(zhì)軟化器的單個循環(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。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對狹縫50的數(shù)目進(jìn)行計(jì)數(shù)，并且其被安排為每12個狹縫 就實(shí)現(xiàn)水質(zhì)軟化器循環(huán)中的一個新的步驟。當(dāng)齒輪48旋轉(zhuǎn)以致傳感器51檢測 到所述阻擋或"服務(wù)"位置時，狹縫的計(jì)數(shù)被重置為零，并且向控制器發(fā)送信 號以指示所述水質(zhì)軟化器已經(jīng)循環(huán)經(jīng)過所有的步驟(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/拾取組件，或機(jī)械開關(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)目相對應(yīng)以 進(jìn)一步保證正確地放置。此外，如從圖4b可見，凸輪44A-44F中的每個包括 對準(zhǔn)標(biāo)記54 (圖4b)以使得所述凸輪相對于彼此正確對準(zhǔn)。凸輪44A-44F中 的每個還包括多個齒56，所述齒被設(shè)置用于防止凸輪錯位。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正確地對準(zhǔn)而獲得精確的循環(huán)軌跡。但是， 應(yīng)當(dāng)理解，其它對準(zhǔn)方法也可能是合適的，如編號、箭頭記號等。
為了在各水質(zhì)軟化步驟中驅(qū)動活塞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， 則需要額外的偏壓力來驅(qū)動所述活塞18A-18F。因此，如從圖3可見，每個分 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)造用于通過由套筒22限定的開口 62來偏壓活塞 18A-18F，以便所述活塞和凸輪44A-44F中與之相對應(yīng)的一個凸輪嚙合。特別 地，如圖4a所示，凸輪44A-44F中的每個包括頂部外周邊緣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的周長以60°增量等間隔地隔開，每個峰或谷代表水質(zhì)軟化過程一服務(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)動齒輪46驅(qū)動凸輪44A-44F，水壓與對應(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。每個活塞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中與之相對應(yīng)的一個嚙合。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打開和關(guān)閉位于閥 殼體12中的各自的流動路徑，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，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，活塞18A的行程被最大 化，并且所述活塞處于打開位置，以允許水流過所述旁通閥74。這種結(jié)構(gòu)與 傳統(tǒng)的控制閥相比更有優(yōu)勢，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所述閥。相反，通過利用單獨(dú)的活塞 18A-18F和凸輪44A-44F，流動路徑根據(jù)凸輪外周邊緣64上的活塞的位置或 者被打開或者被關(guān)閉。因此，當(dāng)活塞18A-18F處于打開位置時流速保持一致， 從而增加了在每個循環(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的每個峰66和谷68和80代表水質(zhì)軟化過 程的六個步驟中的一個?？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 自的凸輪周長以+/-大約2.5°的距離延伸。換句話說，只要活塞18A-18F和76 中的每一個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。
如從圖5-9可見，活塞18A-18F在對應(yīng)的分隔室14中滑動以影響閥組件 10中的流動變化。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方向進(jìn)入處理罐中?；钊?8A-18F中的每個打開或關(guān)閉 單個的流動路徑或闊。特別地，如前面所提及，活塞18A打開和關(guān)閉旁通閥 74，而活塞18B允許旁通的水或處理過的水從處理罐出口 86通過旁通閥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 開位置時，水從所述罐出口 86流到排水管90，而當(dāng)活塞18E處于打開位置時， 來自所述罐入口 88的水可以通過排水管離開?；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 或樹脂罐97的罐入口 88之間的第一流動路徑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路徑98，流經(jīng)限定在活塞 18B和旁通閥74之間的第三流動路徑100，并且通過旁通閥離開，由此水離 開閥殼體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處理罐97以沖洗沉淀物和 其它來自閥組件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 流過第三和第二流動路徑100和98，并且通過罐出口 86進(jìn)入處理罐97。水通 過罐入口 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 第四流動路徑104，并且通過排水管90離開所述閥組件10。通過生水入口92 進(jìn)入的一部分生水也被轉(zhuǎn)向以通過限定在活塞18A與旁通閥74之間的第五流 動路徑106離開閥殼體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之間的第六流動路徑108，并進(jìn)入所述 處理罐97。沿第六流動路徑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之間的第七流動路徑110產(chǎn)生較小的負(fù)壓。這個負(fù) 壓位于靠近罐入口 88的流動路徑110的端部，并且為鹵水溶液提供動力，使 鹵水首先通過鹵水罐閥78從鹵水罐109中抽出(圖ll)，隨后經(jīng)過第七流動 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之間的第八流動路徑112，經(jīng)過連接活塞18D和18E的第三通道 114，并通過排水管90離開所述閥殼體12。因此水在再生期間就能被用戶使 用，進(jìn)入生水入口 92的一部分水通過限定在活塞18A與旁通閥74之間的第 六流動路徑106被轉(zhuǎn)向離開殼體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)過限定在活塞18C與罐入口 88之間的第一流動路徑96，并進(jìn)入所述處 理罐97。生水將卣水沖洗出處理罐97，鹵水通過罐出口86離開，流經(jīng)由罐出 口和活塞18D限定的第八流動路徑112，經(jīng)過第三通道114，并離開排水管90。 為了能使水在漂洗期間被消費(fèi)者使用，通過生水入口 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之間的第五的流動路徑106，并且通過 旁通閥離開所述殼體。
圖9中示出所述填充步驟。在填充期間，生水通過生水入口 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)過限定在活塞18C 與罐入口 88之間的第一流動路徑96，并且進(jìn)入所述處理罐97。水流過所述罐 后，通過罐出口 86離開處理罐97。離開所述處理罐97的一部分水流經(jīng)限定 在罐出口 86與活塞18F之間的第九流動路徑116，經(jīng)過在活塞18F與鹵水活 塞76之間連接的第四通道118，并通過鹵水罐閥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之間的第二流動路徑98，經(jīng)過限定在活塞18B和旁通閥74之間的 第三流動路徑100，并且離開所述旁通閥為消費(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之間的第五流動路徑106，并且離開旁通閥74為 消費(fèi)者所用。
圖11示出了在逆流、順流以及循序流動再生中的每個前面已確定的軟化步驟期間的活塞18A-18F的位置(即打開、關(guān)閉或未使用)。如從圖11可見， 活塞18A-18F和鹵水活塞76彼此獨(dú)立地打開和關(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通過如圖2中所示的多個緊固件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 單地通過移除緊固件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，用于循序流動再生的齒 輪箱也可以通過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)的過程是非常耗時的，并且會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，以便使各自的密封元件20僅在需要時進(jìn)行滑動以密封或打開各自的流動 路徑。此外，本發(fā)明組件中的活塞18A-18F完全打開或完全關(guān)閉，并且因此 無需處于相對于流動路徑的精確位置。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，其限定多個分隔室；活塞組件，其與每個所述分隔室相結(jié)合，每個所述活塞組件被構(gòu)造為在每個所述分隔室內(nèi)獨(dú)立地移動；和齒輪箱，其與所述殼體相結(jié)合，并且包括多個由電機(jī)驅(qū)動的凸輪，每個所述凸輪被構(gòu)造為可驅(qū)動其對應(yīng)的一個所述活塞組件。
2、 根據(jù)權(quán)利要求1所述的控制閥組件，其中每個所述活塞組件包括具有 至少一個密封元件的活塞，所述密封元件位于所述活塞及所述活塞對應(yīng)的一個 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應(yīng)的一個所述活塞。
5、 根據(jù)權(quán)利要求1所述的控制閥組件，其中每個所述活塞組件包括具有 多個密封元件的活塞，所述密封元件位于所述活塞及所述活塞對應(yīng)的一個所述 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)動的電機(jī)驅(qū)動齒輪，并且其被構(gòu)造為用于驅(qū)動所述凸輪。
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 器和具有多個狹縫的位置反饋齒輪，每個所述狹縫被構(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)置用于與其所對應(yīng)的一個所述活塞接合。
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所述上部外 周邊緣限定圍繞所述上部外周邊緣的周長以等距離間隔的峰和谷的組合，每個 所述活塞沿其相對應(yīng)的一個所述外周邊緣行進(jìn)，從而當(dāng)每個所述活塞位于一個所述峰時，所述殼體中的各自的流動路徑被關(guān)閉，而當(dāng)每個所述活塞位于一個 所述谷時，所述流動路徑被打開。
10、 根據(jù)權(quán)利要求2所述的控制閥組件，其中每個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)動期間接合所述凸輪 中的一個。
11、 根據(jù)權(quán)利要求IO所述的控制閥組件，其中每個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)位于一個所述峰時，所述殼體中 的各自的流動路徑被關(guān)閉，而當(dāng)所述節(jié)結(jié)位于一個所述谷時，所述流動路徑被 打開。
12、 一種用于流體處理系統(tǒng)的控制閥組件，包括閥殼體，其具有多個活塞組件，每個所述活塞組件包括活塞、至少一個與 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)動軸；和齒輪箱，其包括多個凸輪和至少一個由所述驅(qū)動軸驅(qū)動的位置反饋齒輪， 每個所述凸輪被構(gòu)造并被設(shè)置用于驅(qū)動與其對應(yīng)的一個所述活塞，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開口 的分隔室，每個所述分隔室被構(gòu)造用于容納所述活塞組件中的一個，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 相對應(yīng)的一個所述活塞。
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)與所述峰中的一個接觸時，所述活塞往復(fù)運(yùn)動，從而各自的流動路徑被關(guān)閉，而當(dāng)所述節(jié)結(jié)與所述谷中的一個接觸時，所述活塞往復(fù)運(yùn)動從而 所述各自的流動路徑被打開。
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 個狹縫，每個所述狹縫被構(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，其具有多個活塞組件，每個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，其包括多個凸輪，每個所述凸輪具有上部外周邊緣，所述凸輪由 電機(jī)驅(qū)動，每個所述節(jié)結(jié)被構(gòu)造并被設(shè)置用于沿與其對應(yīng)一個所述外周邊緣行進(jìn)以打開和關(guān)閉所述閥殼體中的各自的流動路徑。
19、 根據(jù)權(quán)利要求18所述的控制閥組件，其中每個所述上部邊緣限定等 間隔的峰和谷的組合，每個所述峰和谷被構(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)位于一個所述峰時，殼體中的各自的流動路徑被關(guān)閉，而當(dāng)所 述節(jié)結(jié)位于一個所述谷時，所述流動路徑被打開。
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 感器和具有多個狹縫的位置反饋傳感器，每個所述狹縫被構(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)動時 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。每個活塞組件被構(gòu)造為在每個分隔室中獨(dú)立地移動。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由電機(jī)驅(qū)動的凸輪，其中每個凸輪被構(gòu)造為驅(qū)動與其對應(yīng)的一個活塞組件。
文檔編號F16K11/00GK101407345SQ20081016169
公開日2009年4月15日 申請日期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 申請人:庫利甘國際公司