CN101407346A - 用于流体处理系统的电子旁通系统 - Google Patents

Abstract

一种具有生水入口和旁通出口、用于水质软化器的电子旁通系统，其具有与包括至少一个活塞的水质软化器相结合的阀组件，以及与该至少一个活塞相联系的控制器。所述至少一个活塞被构造用于响应从所述控制器发送的信号来控制生水入口与旁通出口之间的管路中的水流。

Description

用于流体处理系统的电子旁通系统

优先权

本申请主张2007年10月2日提交的美国临时申请No.60/997,353的优先权及权益。

背景技术

本发明通常涉及流体处理系统，如包括水质软化器的水处理系统，并且更具体地，涉及用于水质软化系统的电子旁路系统。应当意识到，本发明的许多方面都可以被用于其它类型的流体处理系统中，如过滤或去离子系统。

水质软化器是本领域众所周知的并且通常包括生水水源、包含离子交换树脂的处理罐，包含卤水溶液的卤水罐，以及用于在所述水源、罐以及排水管或其它出口之间导引流体的控制阀。

通过使水流过离子交换树脂发生水质软化，其用钠离子将水中的钙和镁离子置换出来。随着离子交换过程的继续，该树脂最终失去其软化水质的能力，并且必须补充钠离子。将钙离子和镁离子被去除、离子交换树脂软化水质的能力得到恢复以及钠离子得到补充的过程称为再生。

再生期间，卤水，即浓缩或饱和的盐溶液流经离子交换树脂，且树脂中的阳离子被钠离子置换。再生是一个多步骤过程，其结合了许多循环，尤其是回流、卤水的抽取、漂洗和再填充循环。

但是，水质软化器的所有者有时需要使用未软化的水或生水用于诸如洗车或灌溉草坪。为了从目前的水质软化系统获得生水，使用者必须走到水质软化器处并且手动地转动旁通阀，这样做重新构造所述控制阀以致于所有引入的生水立即被重新定向到旁通出口而不在处理罐中被软化。

传统的手动系统的一个问题是，使用者必须亲自走到水质软化器处将软化器从软化模式转换为旁通模式，而这样非常不方便。此外，为了将软化器转换为旁通模式，使用者必须手动地转动位于水质软化器控制器上的阀，而这通常需要很大的臂力/力量来进行转动。如果使用者没有正确地转动该阀，那么流向处理罐的流动路径可能不被完全关闭，这降低水从所述旁通出口流出的流速，并且允许一些生水进入处理罐。

当使用者完成其使用经旁通的水的意图后，会产生其它问题。目前，使用者必须回到该水质软化器处并且手动地将旁通阀转回服务位置，而这非常不方便地使该过程增加另一个步骤。另外，如果使用者忘记将旁通阀转回服务位置，该单元将保持旁通的构造，并且该单元将继续供应生水或未处理的水。

另外，由于成本的原因，消费者通常租借水质软化器。当出租者没有收到他们的月租费时，服务提供者/技术人员必须能够进入租赁者的家以在收到费用前，使软化器永久地设置于旁通模式下。这趟出行对服务提供者来说是耗时、不方便的，并且会在租赁者的住处产生很尴尬的情形。

发明内容

本发明用于水质软化器的电子旁通系统允许使用者或者从软化器上的控制器或者从使用者家中的遥控位置自动地将软化器从软化模式转换为旁通模式。本发明的系统还使得服务提供者从遥控位置控制租赁者的水质软化器。

特别地，本发明的电子旁通系统包括与具有生水入口和旁通出口的水质软化器相结合的阀组件，该阀组件包括至少一个活塞和与所述至少一个活塞相联系的控制器。所述至少一个活塞被构造用于自动地响应由所述控制器发送的信号来控制生水入口与旁通出口之间的管路中的水流。

在另一个实施方式中，本发明的电子旁通系统包括：包括多个活塞的阀组件，包括多个凸轮的齿轮箱，每个凸轮包括与多个活塞中与该凸轮相对应的活塞相接触的至少一个峰和至少一个谷，并且至少一个活塞被构造用于当该活塞处于至少一个谷时自动地打开生水入口与旁通出口之间的管路，而当活塞处于至少一个峰时关闭所述管路。控制器与至少一个所述活塞相联系并且其被构造用于控制所述管路的自动打开和关闭。

在另一个实施方式中，本发明的电子旁通系统包括多个活塞，多个凸轮，其中每个所述凸轮与其所对应的一个活塞接触并且包括至少一个峰和至少一个谷，与所述凸轮中的一个配对接合的位置反馈齿轮，其中所述位置反馈齿轮被构造为指示水质软化器的循环，以及靠近所述位置反馈齿轮定位的齿轮传感器，并且所述齿轮传感器被构造为基于反馈齿轮的位置产生信号，其中至少一个活塞被构造用于当活塞处于谷时打开生水入口和旁通出口之间的管路，而当所述活塞处于峰时关闭所述管路。控制器与所述至少一个活塞相联系并且被构造用于基于齿轮传感器产生的信号来控制所述管路的自动打开和关闭。

附图说明

图1是根据本发明的电子旁通系统的阀组件的透视图；

图2是图1中的组件的分解透视图；

图3是沿图1中的直线3-3在大体示出的方向上的组件的局部横截面视图；

图4是根据本发明电子旁通系统的齿轮箱组件的分解透视图；

图4a是图4中所示的凸轮组件的透视图；

图5是图1的阀组件处于旁通模式下的示意图；和

图6是示出本发明的电子旁通系统的示意图。

具体实施方式

现在参考图1-3和5，提供一种用于水质软化系统的控制阀组件，其普遍地以10标明。该控制阀组件10包括限定至少一个和优选多个末端开口的分隔室14的阀壳体12，每个分隔室被构造用于包括往复运动的活塞组件16。

每个活塞组件16包括被构造并被设置用于在与其对应的一个分隔室14中进行滑动的活塞18。

特别地，本发明的组件10中提供六个活塞18A-18F(附图5)，每个活塞独立地操作以控制从所述水质软化系统(未示出)的入口/出口的流入/流出。为了所述水质软化器的电子旁通的目的，下面将仅对活塞18A进行详尽的描述。其余的活塞18B-18F以及阀组件10的其它方面在2007年10月2日提交的名称为“CONTROL VALVE FOR A FLUID FTRATMENT SYSTEM(代理案号No.0308.78999)”的共同拥有且共同未决的美国专利申请No.60/997,317中更全面地描述，该申请通过引用结合于此。

如图3所示，活塞18A包括至少一个并且优选三个被构造用于在活塞的运动期间，在活塞与分隔室14之间提供密封的密封元件20，以及被构造用于朝分隔室14的开口端偏压所述活塞的弹簧22。优选地，如本领域已知，该密封元件20为圆形的O-形圈，但是应当意识到可能应用其它密封元件。

为了提高活塞18A在分隔室14中的滑动，设置套筒24包围分隔室的上部内侧壁26。优选地，套筒24为圆柱形以补偿基本上为圆柱形的活塞18A，并且其尺寸有利于在密封往复运动的同时防止活塞18A在分隔室中的侧向运动。为了将套筒24正确地密封在分隔室14中，唇缘28径向地从所述套筒的上部边缘延伸，并且其被构造用于与内侧壁26中限定的座32接合。

现在参考图4和4a，所述阀组件10进一步包括齿轮箱34，所述齿轮箱34具有由盖38和底部40构成的齿轮箱外壳36。所述齿轮箱34通过多个紧固件42等在盖38处可移动地连接到所述阀壳体12上(图2)，而且在底部40处连接到电机44。如从图3、4和4a可见，齿轮箱34罩住多个并且优选六个凸轮46A-46F，每个凸轮对应于活塞18A-18F的其中之一并且被构造用于驱动它，该活塞将在名为“CONTROL VALVE FOR A FLUID FTRATMENT SYSTEM”的共同拥有且共同未决的美国专利申请No.60/997,317中进一步详细描述。对于所述电子旁通系统来说尤其重要的是凸轮46A，该凸轮46A驱动活塞18A并将在下文中进一步描述。

所述齿轮箱34还包括电机驱动齿轮48，该齿轮被从电机44直接延伸或通过内部电机齿轮箱51延伸出来的电机轴50所驱动，并被构造及被设置用于在水质软化器工作期间驱动凸轮46A-46F。在齿轮箱34中还设置有位置反馈齿轮52，并且其被构造用于当所述系统处于旁通阶段时通知使用者/服务提供者。特别地，该反馈齿轮52包括多个并且优选72个等间隔隔开的狭槽54，其中每组12个狭槽对应于水质软化器的单个循环(即回流、卤水抽取、漂洗等)。所述狭槽54中的一个被阻挡并且指示“复原(home)”或“服务(service)”位置。所述狭槽54的数目和功能分配可变化以适应所述形式。

在齿轮箱34中靠近反馈齿轮52设置齿轮传感器56，并且该齿轮传感器被构造用于向控制器58发送指示凸轮46A-46F位置的信号(图6)。特别地，所述传感器56优选地为贯通光束式传感器(thru-beam sensor)，其与狭槽54进行光学相互作用，产生被所述传感器检测到并被送至控制器58的一系列光脉冲。所述传感器56对狭槽54的数目进行计数，并且其被设计为每12个狭槽就启动水质软化器循环中的一个新步骤。当齿轮52转动以致传感器56检测到所述阻挡或“服务”位置时，狭槽的计数被重置为零，并且向控制器58发送信号以指示所述水质软化器已经循环经过所有的步骤(即服务、回流、卤水抽取、漂洗、再填充和分流)。下面将对关于本发明的电子旁通系统的反馈齿轮52的特定功能进行进一步地详细描述。

所述弹簧22被构造用于穿过由套筒24限定的开口60偏压所述活塞18A，以便所述活塞与凸轮46A接合。特别地，凸轮46A包括顶部外周边缘62，所述边缘62限定优选围绕外周边缘以60°增量等间隔隔开的峰64和谷66，从而使得所述凸轮上具有总共六个峰/谷。每个峰64或谷66代表水质软化过程一服务、回流、卤水抽取、漂洗、填充和分流的单个步骤。此外，每个峰64或谷66对应于设置在位置反馈齿轮52上的一组12个狭槽54。

当电机驱动齿轮48驱动凸轮46A-46F时，活塞18A-18F被由水压和该活塞所对应的弹簧22结合偏压，使得活塞在各自的分隔室14中垂直地运动。为了与其所对应一个凸轮46A-46F的外周边缘62接合，每个活塞18A-18F包括从活塞的顶端70延伸的凸轮从动件68。因此，通过操作，凸轮从动件68紧靠凸轮边缘62的接合将克服弹簧22的偏压力。

尤其参考活塞18A，在工作时，凸轮从动件68沿凸轮外周边缘62的峰64和谷66行进，使得活塞18A打开和关闭壳体12的生水入口74和旁通阀出口76之间的水流动路径或管路72。特别地，当凸轮46A-46F被驱动时，活塞18A的凸轮从动件68沿凸轮46A的外周边缘62行进。当凸轮从动件68位于峰64时，生水入口74与旁通阀出口76之间的流动路径72被关闭。但是，当活塞18A沿外周边缘62行进以致凸轮从动件68处于凸轮谷66时，活塞往复运动，打开流动路径72并且允许生水流出旁通阀出口76从而为消费者所用。

当使用者希望将软化器从软化模式转换为旁通模式时，则可以启动附接到软化器的控制器58(图6)上的按钮或类似的控制设备(未示出)。如本领域已知，控制器58包括主电路板(未示出)，其从按钮向电机44(其通过电缆等连接到控制器上)传送信号，以激活所述电机。所述电机44驱动所述驱动齿轮48，旋转所述凸轮46A-46F，从而使该凸轮驱动活塞18A-18F。

位置反馈齿轮52也在这个时刻被驱动，并且如前所述，当反馈齿轮移动时，齿轮传感器56通过狭槽54发送光束，产生一系列发送到控制器58的光脉冲。这些光脉冲在水质软化器的工作期间被连续不断地输送，并且控制器58计算光脉冲的数量直至该位置反馈齿轮到达对应于旁通循环的狭槽54处。所述控制器58驱动电机44直到反馈齿轮52移动经过对应于旁通的所述12个狭槽54。例如，在目前的水质软化器系统中，当反馈齿轮52在狭槽十二处(即从零或“阻挡”狭槽经过十二个狭槽)时，所述旁通循环开始。但是，应该理解，用于为了旁通而正确定位电机44和凸轮46A-46F的其它方法也可能是合适的，如磁性盘/拾取组件，或机械开关。

因此，当按钮被按下时，控制器58计算光脉冲数量或反馈齿轮52在其到达旁通步骤前必须移动经过的狭槽54的数目，并且驱动电机44直至到达这个旁通位置。如前所述，当在反馈齿轮52上到达狭槽十二并且旁通循环已经开始时，打开流动路径72并且允许水从生水入口74流至旁通阀出口76并为消费者所用。

活塞18A还可以在使用者住宅中的遥控定位控制显示器或遥控显示器78(图6)上操作或者当服务提供者在使用者住宅外时在使用者提供者的手提设备上进行操作。当旁通功能被使用者启动时，信号无线地或通过硬连线网络被传送指控制器58上的电路板上，以显示旁通已经被选择。如果信号来自无线遥控，则控制器58将信号发送回遥控显示器78以确认接受到了信号。如果经过预定的一段时间(如10秒)遥控显示器78没有接收到来自控制器58的确认，例如，遥控显示器向控制器58重新发送旁通信号。一旦确认被发送到遥控显示器78，控制器58信号通知电机44开始工作，重复与前面相同的步骤。

软化器的这种遥控控制对服务提供者处理水质软化器系统的违法租赁者是非常有利的。通常，提供者必须获得租赁者的允许并且直接关闭水质软化器。但是，通过本发明系统中提供的遥控控制，提供者可以从遥控位置通过从手提无线设备启动旁通功能而永久地将租赁者的软化器设置在旁通模式下。

还可以预料到控制器58和遥控显示器78均配备有计时器功能，使得消费者可以选择在自动转换回正常软化模式之前他们需要系统保持的时间。

因此，使用当前的阀组件10，所述水质软化器可以从软化模式电子地转换为旁通模式，而无需很大力气进行手动地转动阀甚至在水质软化器所处的相同位置。这种电子旁通系统与目前的手动系统相比，其耗时更少并且更易于操作。同时本发明的电子旁通系统与目前的手动系统相比更有效，因为活塞18A或者处于打开位置或者处于关闭位置，从而不提供流动或提供提高的流速。在目前的系统中，如果手动阀没有被完全旋转，则水仍然可以流向处理罐，并且水进入旁通阀出口的流速比理想的流速要小。

虽然本文描述了本发明的电子旁通系统的具体实施方式，但是本领域技术人员将理解可在不背离本发明的更宽的方面的情况下进行改变或改进。

Claims (20)

1、一种用于水质软化器的电子旁通系统，具有生水入口和旁通出口，其包括：

阀组件，其与包括至少一个活塞的水质软化器相结合；以及

控制器，其与所述至少一个活塞相联系，所述至少一个活塞被构造用于响应从所述控制器发送的信号而自动地控制在生水入口与旁通出口之间的管路中的水流。

2、根据权利要求1所述的电子旁通系统，进一步包括用于驱动所述至少一个活塞的至少一个凸轮。

3、根据权利要求2所述的电子旁通系统，其中所述至少一个凸轮包括至少一个峰和至少一个谷，它们与所述至少一个活塞接触，其中当所述至少一个活塞与所述至少一个谷接触时，生水入口与旁通出口之间的所述管路被自动地打开，而当所述至少一个活塞处于所述至少一个峰时，所述管路被自动地关闭。

4、根据权利要求2所述的电子旁通系统，进一步包括连接到电机驱动齿轮上的电机，所述电机驱动齿轮被构造用于驱动所述至少一个凸轮。

5、根据权利要求1所述的电子旁通系统，其中所述控制器包括遥控显示器。

6、根据权利要求1所述的电子旁通系统，其中所述控制器包括无线遥控显示器。

7、根据权利要求1所述的电子旁通系统，其中所述控制器包括用于设定控制所述管路条件的时间间隔的计时器。

8、一种用于水质软化器的电子旁通系统，具有生水入口和旁通出口，其包括：

阀组件，其包括多个活塞；

齿轮箱，其包括多个凸轮，每个所述凸轮包括同所述多个活塞中与所述凸轮对应的活塞相接触的至少一个峰和至少一个谷；

至少一个所述活塞，其被构造用于当所述活塞位于至少一个谷时，自动地打开生水入口与旁通出口之间的所述管路，而当所述活塞位于至少一个峰时关闭所述管路；以及

控制器，其与至少一个所述活塞相联系并且被构造用于控制所述管路的自动打开和关闭。

9、根据权利要求8所述的电子旁通系统，其中当所述至少一个活塞与所述至少一个谷接触时，生水入口与旁通出口之间的所述管路被自动地打开，而当所述至少一个活塞与所述峰接触时，所述管路自动地关闭。

10、根据权利要求8所述的电子旁通系统，进一步包括电机和至少一个电机驱动齿轮，所述电机驱动齿轮连接到所述电机并被构造为驱动至少一个所述凸轮。

11、根据权利要求8所述的电子旁通系统，进一步包括定位于靠近一个所述凸轮的位置反馈齿轮。

12、根据权利要求11所述的电子旁通系统，进一步包括齿轮传感器，所述齿轮传感器与所述位置反馈齿轮相联系并且被构造用于向所述控制器发送信号。

13、根据权利要求12所述的电子旁通系统，其中所述位置反馈齿轮包括多个等间隔的狭槽，其中每一指定数量的所述狭槽对应于水质软化器的单个循环，并且所述齿轮传感器被构造并被设置用于监控所述狭槽。

14、根据权利要求8所述的电子旁通系统，其中所述控制器包括遥控显示器。

15、根据权利要求14所述的电子旁通系统，其中所述遥控显示器是手提设备。

16、根据权利要求14所述的电子旁通系统，进一步包括计时器，其与所述遥控控制显示器相联系并被构造用于在指定时间内自动地控制所述管路中的水流。

17、根据权利要求8所述的电子旁通系统，其中所述控制器包括无线遥控显示器。

18、根据权利要求8所述的电子旁通系统，包括计时器，所述计时器与所述遥控控制显示器相联系并被构造用于在指定时间内自动地控制所述管路中的水流。

19、一种用于水质软化器的电子旁通系统，具有生水入口和旁通出口，其包括：

多个活塞；

多个凸轮，每个所述凸轮与其所对应的一个所述活塞相接触并且具有至少一个峰和至少一个谷；

位置反馈齿轮，其与一个所述凸轮配对地接合并且被构造用于指示所述水质软化器的循环；

齿轮传感器，其被靠近所述位置反馈齿轮定位并且被构造为根据所述位置反馈齿轮的位置产生信号；

至少一个所述活塞，其被构造用于当所述活塞位于所述谷时，自动地打开生水入口与旁通出口之间的所述管路，而当所述活塞位于所述峰时关闭所述管路；以及

控制器，其与所述至少一个活塞相联系并且被构造用于根据所述齿轮传感器产生的所述信号控制所述管路的自动打开和关闭。

20、根据权利要求19所述的电子旁通系统，其中所述位置反馈齿轮包括多个被分为不同组的等间隔设置的狭槽，每个所述组代表水质软化器的不同循环。

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