CN106104014A - 多端口流体切换阀门 - Google Patents
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Abstract
在此提供一种用于控制流体流动的阀门组件。所述的阀门组件包括壳体，所述壳体包括第一腔室和第二腔室，启动器组件，其配置用于在所述第一和第二腔室内的第一位置和第二位置之间移动，与所述第一腔室流体连通的多个流体端口，和与所述第二腔室流体连通的多个流体端口。所述的启动器组件的第一位置限定通过所述第一和第二腔室的多个流体端口的第一系列流体路径。所述启动器组件的第二位置限定通过所述第一和第二腔室的多个流体端口的第二系列流动路径。
Description
发明背景
技术领域
该技术领域一般涉及用于控制流体流动的阀门组件，更为具体的，涉及的是配置用于在电化学水处理系统内限定一个或多个流体流动路径的阀门组件。
背景技术
在工业，商业和家庭应用的一些用途中，含有硬化物质的水，如钙和镁，可能不是所期望的。一种水硬度的分类的典型准则是：零到60毫克每升(mg/l)的碳酸钙被归分类为软水；61至120毫克/升为中度硬水；121至180毫克/升为硬水；超过180毫克/升为非常硬水。
通过去除硬化离子物质，硬水可以被软化或处理。去除这些物质的系统的实施例包括使用离子交换床的那些系统。在这样的系统中，硬化离子成为离子键合的带相反电荷的离子物质，其在离子交换树脂表面混合。离子交换树脂最终成为饱和的离子键合硬性离子物质，并且必须再生。再生通常涉及用更具可溶性的离子物质，如氯化钠，替换键合的硬性物质。所述键合在所述离子交换树脂上的硬性物质被钠离子替换，离子交换树脂可以再次用于随后的水软化步骤。
电去离子(EDI)可以用来软化水。EDI是从液体中去除电离物质的过程，这是采用电活性介质和电势来影响离子迁移实现的。电活性介质可以用于交替的收集和排出电离的物质，或者通过离子或电子取代装置促使离子持续地迁移。EDI装置可以包括具有永久性或者临时性带电的介质，并且其可操作的用于引起电化学反应，其设计用于实现或提升性能。这些装置还包括电活性膜，如半渗透离子交换或双极膜。
连续电去离子(CEDI)是一种依靠透过电活性介质(electrically active media/electroactive media)的离子迁移过程。典型的连续电去离子装置包括交变电活性半渗透阴阳离子选择膜。在所述的膜之间的空间被配置用于创建具有入口和出口的液体流动隔室。外部电源通过在所述隔室边界上的电极施加横向直流电场。在一些配置中，提供电极隔室，以使来自所述电极的反应产物可以从其他的流动隔室分离出来。当所述电场施加时，所述液体中的离子将在一个隔室中进行处理，即离子消耗隔室，离子被吸附到各自的吸引电极。透过选择性渗透膜，所述的离子迁移进入相邻的隔室，使在相邻的离子浓缩隔室内的液体变得高离子化。所述消耗隔室的体积，以及在一些实施方案中的浓缩隔室的体积包括电活性介质(electrically active media/electroactive media)。在连续去离子装置中，电活性介质可能包括紧密混合的阴阳离子交换树脂。这种电活性介质通常会增加隔室内的离子迁移，为了控制电化学反应，可能作为酶参与反应。
发明内容
本发明的一个或多个方面涉及的是针对用于控制流体流动的阀门组件的实施方案。所述的阀门组件可以包括外壳，所述外壳包括第一腔室和第二腔室，配置用于在所述第一和第二腔室内的第一位置和第二位置之间移动的启动器组件，与所述第一腔室流体连通的多个流体端口，与所述第二腔室流体连通的多个流体端口，其中所述启动器组件的第一位置限定了通过所述第一腔室的多个流动端口和通过所述第二腔室的多个流动端口的第一系列流动路径，以及所述启动器组件的第二位置限定了通过所述第一腔室的多个流动端口和通过所述第二腔室的多个流动端口的第二系列流动路径。
根据一个或多个进一步的方面，所述与所述第一腔室连通的多个流体端口进一步包括多个流体入口端口和多个流体出口端口，与所述第二腔室连通的多个流体端口进一步包括多个流体入口端口和多个流体出口端口，所述启动器组件的第一位置限定了在流体入口端口和流体出口端口之间的第一组对，以及所述启动器组件的第二位置限定了在流体入口端口和流体出口端口之间的第二组对。
根据一个或多个进一步的方面，与所述第一腔室流体连通的第一组对包括与所述第一流体出口端口流体连通的第一流体入口端口和与第二流体出口端口流体连通的第二流体入口端口，以及与所述的第一腔室流体连通的第二组对包括与第二流体出口端口流体连通的第三流体入口端口。
根据一个或多个进一步的方面，与所述的第二腔室流体连通的第一组对包括与所述第一流体出口端口流体连通的第一流体入口端口和与第二流体出口端口流体连通的第二流体入口端口，以及与所述第二腔室流体连通的第二组对包括与第一流体出口端口流体连通的第三流体入口端口。
根据一个或多个进一步的方面，所述的阀门组件进一步包括启动器腔室，其与所述的第一腔室和第二腔室流体连通。
根据一个或多个进一步的方面，所述的启动器组件包括一个阀杆，所述阀杆具有延伸进入所述第一腔室的第一部分和延伸进入所述第二腔室的第二部分。
根据一个或多个进一步的方面，所述的第一腔室包括具有扩大直径的台阶墙配置，所述的第二腔室包括具有扩大直径的台阶墙配置。
根据一个或多个进一步的方面，相比于与所述第一腔室流体连通的其他流体端口，与所述的第一腔室流体连通的至少一个流体端口具有不同的直径，相比于与所述第二腔室流体连通的其他流体端口，与所述的第二腔室流体连通的至少一个流体端口具有不同的直径。
本发明的一个或多个方面涉及的是针对处理系统的实施方案。所述的处理系统可以包括：电化学装置，其包括第一隔室和第二隔室，阀门组件，其配置用于在第一位置和第二位置操作，当所述的阀门组件被配置为处于所述第一位置时，与所述阀门组件和所述电化学装置的第一隔室和第二隔室的至少其中之一流体连通的第一系列流动路径，以及当所述的阀门组件被配置为处于所述第二位置时，与所述阀门组件和所述的电化学装置的第一隔室和第二隔室的至少其中之一流体连通的第二系列流动路径。
还有其他方面、实施方案和示范性的方面和实施方案的优点，这将在下文进行更为详细的讨论。此外，应该可以理解的是，上述信息以及下文的详细说明仅是本发明不同的方面和实施方案的示范性的实施例，其旨在提供了解本申请各方面和实施方案的性质和特性的概述或框架。此处公开的实施方案可与其他实施方案结合，并参考“一个实施方案(anembodiment)，”“一个实施例，”“一些实施方案，”“一些实施例，”“可替换的实施方案，”“不同的实施方案，”“一个实施方案(one embodiment)，”“至少一个实施方案，”“这个和其他实施方案，”或者类似的不一定相互排斥，旨在表明所描述的特定特征、结构或特性可以包含在至少一个实施方案中。这些术语的出现并不一定都是指同一项实施方案。
附图说明
下面讨论的至少一个实施方案的各方面参考所附的附图，其并非按照比例绘制。所包括的附图用于提供本发明各方面和实施方案的说明和进一步理解，其被并入并构成本说明书的一部分，但并不构成本发明所限定的定义。图中所述的技术特征、细节描述或任何权利要求都附图参考标记，所述的参考标记仅用于一个目的，即增加附图和说明书的可理解性。在附图中，相同或近乎相同的组件在不同的附图中使用了相同的标号来表示。为了清楚的目的，并不是每个组件在每个附图中都被标记。在附图中：
附图1是根据一个实施例的具有电化学装置的处理系统的示意图；
附图2是显示在第一位置(左)和第二位置(右)的四通阀门的功能的示意图；
附图3是根据一个实施例的阀门组件的截面侧视图；
附图4a是通过附图3中的阀门组件的流体流动路径的第一流动示意图；
附图4b是通过附图3中的阀门组件的流体流动路径的第二流动示意图；
附图5是根据一个实施例，通过阀门组件的多个流体流动路径的示意图；
附图6是根据第二实施例，通过阀门组件的多个流体流动路径的示意图；
附图7是根据第三实施例，通过阀门组件的多个流体流动路径的示意图；以及
附图8是根据一个实施例的阀门组件的截面侧视图的一部分。
具体实施方式
根据一个或多个实施方案，提供了一种用于控制流体流动的阀门组件。所述的阀门组件可用于水处理系统，所述系统包括至少一个EDI装置并可配置用于通过所述的阀门的主体控制一个或多个流体流动路径。在某些实施方案中，所述的阀门组件可用于替代至少两个其他阀门或阀门组件。所述的阀门组件可以减少处理系统所需阀门的数量，从而减少与所述系统相关的资本成本。此外，所述的阀门组件可能比先前的阀门更有效率，因此可减少和所述系统相关的能量消耗。
根据本发明在此公开的方面，其并非在本申请在以下的描述或所附附图中示出的结构的细节和部件的布置中限定。这些方面能够用于其他实施方案中并且以各种方式实施或进行。在此提供具体实施方式的实施例仅用于示范的目的，并非意味限制。具体的说，所讨论的行为、组件、元件和特征与任何一个或多个实施方案的结合不会在任何其他实施方案中被排出在类似的作用之外。
同时，在此使用的措辞和术语用于描述的目的，不应视为限制。此处所述系统和方法的实施例、实施方案、组件、元件或行为的任何引用可视为以单数形式存在，也可以包括多个实施方案，任何实施方案、组件、元件或行为的以复数形式的任何引用也可以包括仅包括特定性的实施方案。单数或复数形式的参考并非旨的所述的系统或方法、其组件、行为或元件进行限制。术语“包括(include)”、“包括(comprise)”、“具有(have)”、“含有(contain)”、“涉及(involve)”及其变形形式意味着包括其后所列项目、等同物以及附加项目。“或(or)”可能被解释为包含，因此任何所描述的术语使用“或”可能表明单一的、多个和所描述的术语的全部中的任何一个。此外，在本申请和本申请通过引证并入的文件之间的术语的不一致的用法，在所并入的参考文献中的术语的应用补充限定到本文中；对于不一致的不可协调的术语，由本申请的术语作为控制。再者，说明书中使用的标题或副标题仅是为了方便阅读，其将不会对本发明的保护范围造成任何影响。
本发明的一个或多个方面针对的是水净化或处理系统和方法，其配置用于提供工业、商业和住宅应用中的处理后的水。所述的处理系统提供处理后的水或者，在某些情况下，提供软化水，通过从水源中去除任何不期望的物质的至少一部分来达到使用的点，其中所述的不期望的物质包括，例如，硬度引起物质，水源包括，例如，市政水、净水、淡盐水以及其他水源。可操作所述的处理系统用于减少任何生水垢或污垢的形成的可能性，其中所述的生水垢或污垢通常是在生产处理后的水时产生的。在所述处理系统中的生水垢或污垢的形成，包括其部件，例如任何的泵、阀门和管道，可通过从一个具有形成生水垢的高倾向性到具有产生生水垢的低的或没有倾向性的液体的逆向或取代所述流动的流体，例如水具有低的朗格利尔饱和指数(LSI)。朗格利尔饱和指数可以通过，例如，ASTM D 3739来计算。
所述的处理系统可以从所述水源或入口点接收水并净化可能含有不期望物质的水。所述的处理系统也提供或传递所述的处理后的水到达使用点，通常通过水分配系统。所述的处理系统可以包括与电化学装置，例如电去离子装置，线路连通的贮水罐系统。所述的处理系统，在一些实施方案中，也包括用于测量水或所述系统的操作条件的至少一个属性的传感器。根据其他的实施方案，所述的处理系统也可以包括控制器，用于调整或调节所述处理系统的至少一个操作参数或所述处理系统的部件，包括但不限于，启动阀门、电泵或所述系统的其他组件。
附图1是根据一个或多个实施方案中的处理系统的示意图。所述的处理系统10可以包括电去离子装置12，其与贮水罐系统14流体连接，所述的贮水罐系统14可以与水源或进入点16流体连接。所述的处理系统10可以包括使用点18，其可与所述的贮水罐系统14流体连接。根据一些实施方案，处理系统10可以包括泵20a和20b，其用于泵送来自所述贮水罐系统14的流体，并且在一些情况下，通过循环线路32来循环来自所述电去离子装置12的出口到入口的液体。在某些实施方案中，处理系统10可以包括阀门22a、22b、22c和22d，其用于引导向电去离子装置12流动和来自电去离子装置12的流动以及向贮水罐系统14流动或来自贮水罐系统14的流动，也通过泵20a、20b和预处理过滤器24a和24b。在所述附图中，并不是所有阀门因为清晰的目的都被示出；例如，用于控制水流流动到排水管30的阀门就没有显示出来。在进一步的实施方案中，处理系统10可以包括控制系统，其可以控制控制器26和传感器28。传感器28可以测量在处理系统10中流动的流体的任何一种或多种的操作参数或属性。所述的传感器28可以将所述测量的参数发送或传送给控制系统26。
根据一些实施方案，控制系统26可以启动任何一个阀门从而引导在所述水净化中的液体的流动。在某些情况下，控制系统26可以激发所述处理系统内的泵的电机。因此，所述控制系统26可以检测和控制所述处理系统的操作。
电去离子模块或装置12可以包括离子消耗(消耗)隔室和离子浓缩(浓缩)隔室。相邻的隔室可以具有位于其间的离子选择膜。所述浓缩隔室和消耗隔室的装配，可以称之为堆栈，可以被交换顺序或者以任何需要的各种安排布置从而满足设计和性能需求。所述的堆栈布置为在一端与电极室相邻而在相反端与另外一个电极室相邻。所述的断块可以被放置到与端板相邻，其在各自的电极室容纳阳极和阴极。所述的浓缩隔室和消耗隔室可以由补偿或支撑离子选择膜或选择性渗透膜的隔片或结构限定。依照下文解释的操作条件，所述的隔片，与粘合在其上的选择性膜一起，限定一个腔室，其可作为浓缩隔室或消耗隔室。
所述的浓缩隔室和消耗隔室可以被阳离子交换树脂或阴离子交换树脂或二者的混合物填充。所述的阳离子和阴离子交换树脂可以作为混合物布置或者作为在所述消耗隔室、浓缩隔室和电极室内的层布置，以使各种安排中的多个层可被组装。在所述消耗隔室、浓缩隔室和电极室内的混合床离子交换树脂的使用可以包括在阴阳离子交换树脂床的层之间惰性树脂的使用，以及各种类型的阴阳离子交换树脂的使用。
在操作中，待处理液体，通常来自在进入点16处进入所述处理系统10的上游水源，具有溶解的阳离子和阴离子物种，包括硬度离子物种，可被引入到贮水罐系统14。然后，待处理液体可以在所述电去离子装置12中被处理或软化，如下所述。然后，所产生的处理后的液体被转移和存储在所述贮水罐系统14中。在所述贮水罐系统14中的处理后的液体，或者其至少一部分，可以通过连接的水分配系统(未示出)被转移到使用点18。
待处理液体可以进入电去离子装置12的消耗隔室内的电去离子装置或者堆栈12中。通过电极，电场可以被施加到所述的堆栈。所施加的电场产生了电位，其吸引阳离子和阴离子物种到达其各自的电极。以这种方式，所述的阳离子和阴离子物种迁移到其各自的吸引电极从所述的消耗隔室到相邻的隔室，其中，在一些实施方案中，相邻的隔室是浓缩隔室。在隔室之间的选择性渗透膜可作为屏障，放置离子物种进一步迁移到下一个隔室。因此，来自消耗隔室中流动的液体的所述的离子物种可以被困在相邻的或附近的浓缩隔室，以此产生处理后的液体排出所述的前一个隔室，而浓缩流从后一个隔室中排出。合适的离子选择膜的代表包括，例如，使用苯乙烯-二乙烯基苯与苯磺酸或季铵官能团担载的网、使用在聚偏氟乙烯粘合剂中的苯乙烯-二乙烯基苯担载的网，以及移植到聚乙烯板材上的未担载的磺化苯乙烯和季铵化乙烯基苄基胺片。
在本发明的一些实施方案中，所述施加的电场可以产生极化现象，这可能引起水的解离，尤其是当水作为待处理液体使用时，其被解离为羟基和氢离子。在所述的消耗隔室和浓缩隔室中，所述的羟基和氢离子可以再生所述的离子交换树脂，使得所解离的离子物质的去除可在实质上的离子中性条件下发生，并且可以连续的进行而无需单独的步骤用于耗尽的离子交换树脂的再生。
所述的电场可以是通过所述电去离子装置12施加的直流电场。但是，任何应用的电流可以创建在一个电极和另一个用于促进离子物质的迁移的电极之间的偏差或电位差。因此，可以使用交流电，提供足以吸引阴、阳离子到其各自的吸引电极之间的电位差。例如，交流电可以被整流，例如，用二极管或桥式整流器来将交流电转换为脉动电流，所述的脉动电流具有足够的潜力吸引带电的离子物种。
所述的电活性介质，例如，阳离子和阴离子交换树脂，在所述消耗隔室中使用，并且在某些情况下，在浓缩隔室中使用，可以在其表面区域具有多样化官能团，包括但不限于，叔烷基氨基基团和二甲基乙醇胺。其也可以与其他具有不同官能团的离子交换树脂材料结合使用，例如但不限于，季铵基团。正如本领域技术人员所意识到的，其他的修改和等同物落入本发明的保护范围内。例如，在所述消耗隔室、浓缩隔室以及电极室的任何隔室内，分层的离子交换树脂床的使用等。
贮水罐系统14可用于存储或积累来自进入点16的液体，也可以用于存储来自电去离子装置12的处理后的液体。贮水罐系统14也可以提供处理后的水或者至少部分处理后的水到达使用点18。在一些实施方案中，贮水罐系统14包括容器，例如，压力容器，其包括用于流体流动的入口和出口。本文所使用的压力是指压差大于2psi的任何单元操作。因此，压力容器是这样一种容器，其具有压差，例如通过其壁使其压差大于大约2psi。
根据另外一个实施方案，贮水罐系统14包括多个容器或贮水罐。每个容器可以具有设置在每个容器的不同位置的多个入口。每个容器可以具有一个或多个出口，其可以根据使用点18的需求和流速、电去离子装置12的容量和效率以及所述贮水罐系统的容量或保存上限设置在不同的位置。贮水罐系统14可以进一步包括多种组件或元件，从而实现所需功能或避免不期望的后果。例如，贮水罐系统14可以具有容器，其含有内部组件，例如，挡板，其被布置用于减少任何内部流动的电流。在某些情况下，贮水罐系统14可以具有辅助或外部组件，包括但不限于，压力释放阀门，其设计用于释放不期望的内部压力并且避免或者至少减少破裂的可能性。进一步的，贮水罐系统14可以具有容器，其含有膨胀系统，用于容纳与温度变化相关的体积变化，例如，热膨胀罐，其设计用于保持所需的操作压力。热膨胀罐的大小和容量可能取决于几个因素，包括但不限于，水的总容积、所述贮水罐系统的操作温度和压力。
根据另外一个实施方案，处理系统10可以包括循环线路，其与电去离子装置12的至少一个出口流体连接。例如，循环线路32可以连接到歧管出口(未示出)，其收集存在于一个或多个隔室的液体，包括消耗隔室或浓缩隔室。循环线路32也可以连接到电去离子装置12的入口上，如附图1所示，通过泵20b以及阀门22a和22b。
电去离子装置12也可以包括一个或多个电去离子阶段。在每个阶段，消耗隔室和浓缩隔室的堆栈可以被置于第一和第二电极之间。电去离子装置12的每个阶段可以包括多个隔室，其中，每个隔室部分由在其任一端的外部膜限定。至少一个隔室的膜可以与相邻隔室的膜广泛地联合接触；在某些情况下，所述堆栈中的所有隔室可以被安排为相互相邻，其相邻隔室的膜相互广泛地联合接触。
如附图1的实施方案中所示，电去离子装置12可以包括第一隔室34和相邻隔室36。所述的第一隔室34和第二隔室36可以由置于其间的离子选择性膜38隔离。根据一个实施方案，第一隔室34可作为消耗隔室，而第二隔室36可作为浓缩隔室。值得注意的是，电去离子装置12示意性地示出了单一的消耗隔室和单一的浓缩隔室，其仅作为示意示出。因此，根据一个实施方案，多个消耗隔室和单一的浓缩隔室也可以限定一个阶段，其可以布置在所述电去离子装置的电极之间。
第一隔室34可以包括第一端口40和第二端口42。同样的，第二隔室36可以包括第一端口44和第二端口46。根据一些实施方案，第一端口40和第二端口42可以被放置到第一隔室34的相对端，第一端口44和第二端口46可以布置到第二隔室36的相对端。第一端口40和44可作为液体入口进入各自的隔室。相对应地，第二端口42和46可作为液体出口从各自隔室排出液体。
根据另外一个实施方案，所述的电去离子装置12可以包括多个第一和第二隔室。所述第一隔室的每一个包括第一端口和第二端口。所述的多个第一端口通常可以流体连接到第一端口歧管48，所述多个第二端口通常可以流体连接到第二端口歧管50。同样的，所述第二隔室的每一个包括第一端口和第二端口。所述的第二隔室的多个第一端口通常可以流体连接到第一端口歧管52，所述第二隔室的多个第二端口通常可以流体连接到第二端口歧管54。
第一隔室34和第二隔室36可被连接到液体回路网，其具有多个流体路径或回路，由导管、歧管和阀门限定。在一个实施方案中，如附图1所示，第一液体回路可以包括从贮水罐系统14到第一隔室34或第二隔室36的流体连接，通过泵20a、过滤器24a、阀门22a和22b以及歧管48和52。所述的第一流体回路可以进一步包括从第一隔室34和第二隔室36到贮水罐系统14的流体连接，通过歧管50和54以及阀门22c和22d。在另外一个实施方案中，处理系统10可以包括通过第一隔室34或第二隔室36和循环线路32的第二液体回路。在某些情况下，所述的第二流体回路可以将循环线路32与第一隔室34或第二隔室36流体连接，通过泵20b、过滤器24b以及任何阀门22a或22b。所述的第二流体回路可以进一步包括通过歧管48和52的流体连接。此外，所述的第二液体回路可以进一步包括通过歧管50或歧管54到达任一阀门22c和22d的流体连接。
在此使用的术语“液体回路(liquid circuit)”是为了限定阀门和线路的特定的连接和布局从而允许液体流在其中流动。
根据一些实施方案，贮水罐系统14可以包括压力容器或具有入口和出口的容器，所述的入口和出口用于流体流动，例如入口58和出口60。入口58可以与进入点16流体连接，出口60可以与水分配系统或使用点18流体连接。贮水罐系统14可以包括多个容器，每个容器可以具有设置与不同位置的多个入口。根据一些实施方案，贮水罐系统14可以包括热交换器，用于加热或冷却所述流体。举例来说，贮水罐系统14可以包括具有加热线圈的容器，相比于在容器中的流体的温度，其可以具有在升高的温度的加热流体。所述的加热流体可以是在具有加热单元操作(例如，加热炉)的闭环流动中的热水，使所述加热的流体温度在所述的加热炉中升高。反过来，所述的加热流体可以通过热量转移升高所述容器流体温度。
在操作中，贮水罐系统14可以被置于进入点16的下游并采用内嵌式流体连接，例如在一个循环回路中，具有电化学装置12，例如电去离子装置。例如，来自进入点16的水可以流动进入入口58并可以与贮水罐系统14内含有的重力水混合。重力水可以通过出口60排出贮水罐系统14并可以被引导到使用点18或通过泵20a和20b进入电化学装置12用于净化或移除任何不期望物质。处理后的水离开电化学装置12，可以与来自进入点16的水混合并通过入口60进入贮水罐系统14。以这种方式，可以在贮水罐系统14和电去离子装置12之间形成回路，从进入点16给水可以满足由使用点18产生的补水需求以及可以将补水流动到使用点18。
所述的电化学装置可以包括任何处理设备或系统，其净化或处理流体，例如水，通过去除，至少部分地去除，任何不期望的物质，例如导致硬度的物种。这种电化学装置的实施例包括电去离子装置、电渗析装置和电容去离子装置。正如本领域技术人员所知，在此公开的系统和技术可以使用其他的处理设备或系统。例如，所述的处理系统可以使用反渗透装置作为处理装置等。
进入点16可以将来自水源的水提供给所述的处理系统10或者将来自水源的水连接到所述的处理系统10。所述的水源可以是饮用水源，例如市政水源或井水，或者其也可以是非饮用水源，例如咸水或盐水源。在这样的情况下，在水到达进入点16之前，中间净化或处理系统可以净化水用于人类消耗。所述的水可以包含溶解的盐或离子的或可电离的物种，包括钠、氯化物、氯、钙离子、镁离子、碳酸盐、硫酸盐或其他不溶性的或者半可溶性的物种或溶解的气体，例如，二氧化硅和二氧化碳。此外，所述的水可以含有添加剂，例如，氟、氯酸盐和溴酸盐等。
在一些实施方案中，处理系统10可以包括水分配系统，其可以连接到使用点。所述的水分配系统可以包括与流体连接的部件，用于将水，例如处理后的水，从贮水罐系统14提供到使用点18。所述的水分配系统可以包括任意排列的管道、阀门、球座、泵和歧管，用于将来自贮水罐系统14的水提供给一个或多个使用点18，或者提供给处理系统10的任何部件。在一个实施方案中，所述的水分配系统包括家用或住宅用水分配网，包括但不限于，连接到洗涤槽的水龙头、喷头、洗衣机和洗碗机等。例如，系统10可以连接到家用的冷水分配系统、热水分配系统或二者均连接。
根据另外一个实施方案，处理系统10也可以包括传感器28，例如水属性传感器，其测量在处理系统10中的至少一个物理属性。例如，传感器28可以是一个装置，其可以测量浊度、碱度、水电导率、pH值、温度、压力、成分、总溶解固体(TDS)或者流量等。传感器28可以安装或放置在处理系统10内部从而测量特定优选的水的属性。例如，传感器28可以是安装到贮水罐系统14中的水电导率传感器，其测量所述存储的水的电导率，这可能是所述水的质量可用于在使用点18的服务的指示。在另外一个实施方案中，所述的传感器28可以包括一系列或一组传感器。所述一组传感器可以构造、布置或连接到控制器26，使控制器26可以间断地或连续地监测水的质量。在这样的安排中，处理系统10的性能可以被优化，具体如下所述。其他的实施方案可以包括在整个处理系统10的各个位置上的传感器组的组合。例如，传感器28可以是流量传感器，用于测量到达使用点18的流量，并且可以进一步包括浊度、pH值、成分、温度和压力传感器的任何一个，从而监测处理系统10的操作条件。
根据一些实施方案，处理系统10可以进一步包括预处理系统24，其设计用于在水被引入到，例如贮水罐系统14或所述处理装置(例如，电化学装置)之前，用于去除水中的任何不期望物种的一部分。预处理系统的实施例包括，但不限于，反渗透装置，其可用于淡化咸水或盐水。在某些情况下，可以包括碳或碳过滤器来去除任何氯或任何可能阻断或干扰电化学装置的操作的物种的至少一部分。
根据一些实施方案，预处理系统24可放置在处理系统10的任何位置。例如，预处理系统24可放置到贮水罐系统14的上游或者贮水罐系统14的下游但位于电去离子装置12的上游，使至少一些氯物种被保留在贮水罐系统14中但在液体进入电去离子装置12之前被去除。预处理系统24可以包括过滤器或过滤器的排列。如附图1所示，预处理系统24可以包括过滤器24a和24b，其位于隔室34和36的上游。在其他情况下，预处理系统24可以包括位于贮水罐系统14上游的过滤器以及在泵20a和20b以及隔室36和34之间的过滤器24a和24b。过滤器24a和24b可以是任何微粒、碳、铁过滤器或其组合。
根据其他的实施方案，所述的处理系统可以进一步包括预处理或后处理设备或者系统，其可被置于所述处理系统的任何部分，从而允许在所述处理系统的任何部件上累积的任何微生物，例如细菌，净化或失活。例如，预处理设备可以与所述处理系统的分配系统流体连接。在其他实施方案中，在流体被递送到使用点之前，后处理装置可以处理所述流体。这样可以破坏或者灭活微生物的设备或系统的实施例可以包括那些提供光化辐射，或者紫外线辐射和/或臭氧的设备或系统。该装置的其他实施例包括那些通过超滤或者微滤除菌的装置。根据其他实施方案，所述的处理系统可以进一步包括一个或多个化学输送系统，其可以对所述处理系统的一个或多个部件进行消毒。例如，化学处理系统可以与所述的处理系统的任何部件流体连接从而递送化学品来破坏或提供任何细菌活动。这种化学品的实施例包括，但不限于，酸、碱或者其他消毒化合物，例如醇。在进一步的实施方案中，热水消毒设备可以与所述的处理系统流体连接。所述的热水消毒系统可以提供热水用于破坏或使在所述处理系统的任何部件上累积的任何细菌失活。
根据一些实施方案，处理系统10可以进一步包括控制器26，其能够监测和调节处理系统10的操作条件，包括所述控制器26的组件。控制器26可以是基于微处理器的装置，例如可编程逻辑控制器(PLC)或者分布式控制系统，其从处理系统10的组件接收输入和输出信号或者向处理系统10的组件发送输入和输出信号。在一个实施方案中，控制器26可以是向电源(未示出)发送信号的PLC，其对电去离子装置12供电或向马达控制中心提供信号，所述的马达控制中心向泵20a和20b的马达提供能量。在某些实施方案中，控制器26可以以开环或闭环控制方案调节处理系统10的操作条件。例如，在开环控制中，控制器26可以向处理系统提供信号使水被处理而无需测量任何操作条件。相反，在闭环控制中，控制器26可以控制所述的操作条件，依赖于所测量的操作条件，例如由传感器28测量的操作条件，调整操作参数。在另外一个实施方案中，控制器26可以进一步包括通信系统，例如远程通信装置，用于传送或发送所测量的操作条件或操作参数到远程基站。
根据一些实施方案，控制器26可以提供信号来启动阀门22a、22b、22c和22d，使液体流基于各种参数被引导，所述的参数包括，但不限于，来自与进入点16的水的质量、到达使用点18的水的质量、到达使用点18的水的要求或数量、电去离子装置12的运行效率或容积、或者任何不同的操作条件，例如浊度、碱度、水的电导率、pH值、成分、温度、压力、TDS以及流量等。根据一些实施方案，控制器26可以接收来自传感器28的信号，使控制器26能够监测处理系统10的操作参数。例如，传感器28可以是放置到贮水罐系统14内部的水的电导率传感器，使在贮水罐系统14内的水的电导率可以由控制器26监测。在传感器28测量的水的质量的基础上，控制器26可以控制电源，所述电源可以为电去离子装置12提供电场。在操作中，控制器26可以增加或减少或者调整电源24提供给，例如，电去离子装置16的电压和电流。
在一些实施方案中，调整操作参数，例如，排放到排水管30的速率或者排放周期，可以是至少一个测量的参数(例如所述系统的操作压力)的函数。例如，在附图1中，一个阀门(未示出)被启动期间开启排水管30，其可以在供应到使用点18的液体的测量压力的基础上被调整。在某些情况下，当所述测量的压力低于预定值时，所述的阀门可以被启动打开从而减小所述测量的压力，或者其可以被微小的启动，这取决于阀门的类型。这样的二级控制方案可以被并入或者嵌入任何已存在的控制回路，启动上述公开的阀门。
根据另外一个实施方案，所述的阀门可以作为压力控制回路的一部分以及集中排放控制回路的一部分。例如，当测量的浓缩流的电导率到达设定点时，所述的阀门可以由控制器26启动。包含所述阀门的单独的压力控制回路可以叠加或嵌入在一个现有的控制回路中，以缓解系统10的压力。在上述任何控制方案中，所述的控制回路可以包括反馈，以及任何比例、积分、微分或其组合。在本发明的其他实施方案中，引导浓缩流排放到排水管30的控制回路可以具有嵌入的控制回路参数，所述的控制回路参数取决于递送到使用点18的液体的压力或者以递送到使用点18的液体的压力为因素，从而提供控制信号。
在另外一个实施方案中，控制器26可以根据预定方案或者根据操作条件，例如所述水的质量或任何其他操作参数，施加从电源到电去离子装置12的反向电流。
控制器26可被配置或者可通过编程配置或者可以自我调节，使得其能够处理系统的任何服务寿命和效率最大化以及降低操作成本。例如，控制器26可以包括微处理器，其具有用户可选的设定点或自我调节设定点，其调节施加到电化学装置(例如，电去离子装置)上的电压或电流、通过所述电去离子装置的浓缩和消耗隔室的流速，或者从所述电去离子装置、所述预处理系统或这二者到排水管30的排放流速等。在多种输入条件的基础上，例如，水使用的速率或水使用的时间等，所述的控制器也可以包含任何一个或多个有适应能力的、自我调节的或者自我诊断的技术，能够改变所述的操作参数。控制器26可以包括死区控制(dead band control)从而减少不稳定的开/关控制或抖动的可能性。死区是指传感器提供的无触发相应的控制信号的必要的信号输出的范围。所述的死区可能本质上留在所述的传感器中，或者可以作为所述控制系统的部分编程，或者二者兼有。死区控制可以避免又平滑的测量偏移造成的不必要的间歇性操作。这种控制技术可以延长处理系统10的组件的操作寿命和平均故障时间。可使用的其他技术包括投票的使用、时间平滑或时间平均测量，或者其接合。
在另外一个实施方案中，来自废水流的水可以提供附加或二级益处。例如，废水流，而不是流到排水管30，可以用于提供灌溉水到达任何住宅、商业或工业用途，例如，用于灌溉，用于收集的或者浓缩的盐的回收。
根据不同的实施方案，所述的处理系统可以包括流体回路，在某些情况下，其提供处理后的或者软化的水到电化学装置的电极室。所述的流体回路可以包括将处理后的水源与所述电化学装置的电极室流体连接。所述的流体回路也可以包括预处理单元，例如碳过滤器，其可以去除任何物种，例如氯，这可能干扰电化学装置的操作。所述的流体回路也可以包括，例如，与电去离子装置的至少一个消耗隔室和浓缩隔室流体连接，并被置于，例如所述与处理单元的下游。所述的流体回路连接可以提供连接，以使排出所述的电极室的流体可能，例如，混合到一起或者与所述消耗隔室内的待处理流体混合。所述的流体回路也可以包括泵和阀门，其可以引导流体流动到所述的电化学装置或从所述电化学装置中流出，以及引导流体流动到所述的贮水罐系统或从所述的贮水罐系统中流出。在某些情况下，所述的流体回路可以被布置从而提供流体连接，以此创建平行的流动路径通过所述的电去离子装置的电极室。其他的安排和配置可视为落入本发明的保护范围，包括，例如，从一个电极室到另一个电极室的串行流动路径、单一的、多个的或者专用的预处理单元的使用，以及多个或分段处理单元，其包括但不限于，在所述流体回路内的反渗透、离子交换和电去离子装置，或者其组合。
所述的处理系统可以包括流体回路，用于将消耗隔室流体连接到所述电去离子装置的电极室。这样的安排可以向所述的电极室提供处理后的水，优选为具有低LSI的水。所述的流体回路可以被设置使所述的流体流动路径与所述电极室串联或平行于所述的电极室。所述的流体回路可以进一步包括流体连接，从而允许将从所述电极室中退出的流体将被递送到使用点，通过，例如，水分配系统。在一些安排中，所述的流体回路可以包括流体连接，使未处理的流体可以与将从任何电极室中退出的流体混合，所述的混合物可以被递送到使用点。在另外一个实施方案中，所述的流体回路可以进一步包括与所述贮水罐系统流体连接或流体连接到所述的贮水罐系统，从而使，例如，退出所述消耗隔室的处理后的水可被转移到所述的贮水罐系统并与来自进入点的未处理流体混合，所述的混合物可以被递送到所述的使用点，以及可选地，递送到与所述电去离子装置的电极室平行或串联的流动路径。其他的安排和组合包括，例如，处理和未处理的水的混合产生混合电极室冲洗流体，其被认为落入本申请的保护范围内。
置于处理系统10内的在一个或多个位置的可以是启动阀门22。例如，离开所述电去离子装置的浓缩流可以通过启动阀门22e被部分地循环并部分地废弃进入排水管30。来自进入点16的组成水，可以提供给所述的循环流中从而补偿任何废弃排出到排水管30的水。
根据一个实施方案，在一个流动方向，来自于压力容器14的水在被引入到所述电去离子装置12的消耗隔室之前，由泵20a泵送通过阀门22a到达与处理单元24a。来自于电去离子装置12的处理后的水可由阀门22a引导从而存储在压力容器14中。收集去除的离子物种的流体可以通过泵20b循环通过预处理单元24b和通过启动阀门22d和22b在所述电去离子装置12的浓缩隔室和电极室中循环。当施加的电场的极性相反时，所述流动方向可以因此被调节使泵22a、预处理单元24a和阀门22a循环所述的液体积聚离子物种。同样，在待处理的水被引入电去离子装置12的消耗隔室并在其中处理之前，所述待处理的水可以使用泵20b从压力容器14泵送通过阀门22d到达预处理单元24。处理后的水也可以由阀门22d引导到达压力容器14。
包括在处理系统10中的一个或多个阀门22a-22d可以组合或构造为包括四通阀提供的功能，例如在附图2中示出的阀门。根据一些实施方案，阀门200可以是四通电磁阀。所述的阀门200配置用于使用在所述处理系统内的流切换。要做到这一点，所述的阀门200配置为具有两个入口(A和B)以及两个出口(E和P)。如图所示，所述的阀门在第一位置(左)配置用于允许一对流体流动路径(202和204)通过所述阀门。流体流动路径202穿过入口A到达出口E，流体流动路径204穿过入口B到达出口P。当所述的阀门处于第二位置(右)时，流体以与所述第一位置不同的配置流动通过所述的阀门。在第二而是，流体流动路径202通过入口A到达出口P，流体流动路径204通过入口B到达出口E。特定入口与出口的配对可以在第一位置和第二位置之间切换，这意味着与特定入口相关联的出口可以从第一位置切换为第二位置。
在一个实施方案中所述阀门200的所述第一位置可以与所述处理系统内的第一液体回路相关联，所述的第二位置可以与第二液体回路相关联。在另外一个实施方案中，所述阀门200的第一位置可以限定两个流动路径，其中每个流体流动路径与EDI装置的消耗隔室或浓缩隔室流体连通。当所述阀门200被放在第二位置时，所述的流动路径可被逆转。因此，所述的四通阀200可以在两个不同的流动路径中互换，允许与EDI装置的消耗隔室连通的消耗流变为与EDI装置的浓缩隔室连通的浓缩流。
根据一个或多个实施方案，两个或两个以上的单独的四通阀(如附图2所示)可组合形成八通阀。例如，一个单独的八通阀可用于代替两个四通电磁阀。相比于两个四通阀的使用，所述的八通阀可提供几个优点。例如，相比于使用两个单独的阀门，单一阀门可能更为紧凑。这是可以完成的，例如，通过使用单一的启动器并因此可以减少与构建和维持所述阀门以及与所述阀门有关的任何管道或基础设施的成本。此外，相比于两个单一的阀门，所述的阀门可以使用较少的能量，以此增加所述阀门和整个系统的效率。所述阀门的寿命也可以延长。这可以通过减少存在于电磁线圈中的水或其他流体的量来实现，否则会引起生锈和结垢。所述的阀门也可以提供设计的灵活性。例如，所述阀门可以由两个阀装配而成，其使用单独的启动器布置为头对头、尾对尾或者头对尾。所述的阀门也可以配置为提供大约0.25到大约2.0的流量系数(Cv)。在至少一个实施方案中，所述的流量系数Cv可以是1.0或更高的值。所述的阀门也可以配置用于允许在处理系统内的流切换。
附图3是根据一个或多个实施方案中的阀门组件300的截面侧视图。根据某些方面，所述的阀门组件300可以作为一个八通阀。所述的阀门组件300可以包括壳体305，其包括第一腔室310a和第二腔室310b。所述的壳体305通常在形状上为圆柱体，其可以由一种或多种材料构成从而允许流体密封配件，例如，金属、金属合金或者高分子材料。例如，所述的壳体可以由不锈钢或者NSF批准的塑料材料构成。所述的壳体305可以由一种或多种制造技术构成，包括冲压、加工、铸造或者成型制造技术的使用。在一些实施方案中，所述的壳体305可以由两个独立的件构成，其由一个或多个启动器组件325的部件在中间连接，进一步在下文中讨论。
所述的第一腔室310a和第二腔室310b在尺寸上可以大致相等，并且每一个腔室的形状通常为圆柱形。所述第一腔室310a和310b的每一个可以包括多个流体端口315，其布置通过所述壳体305的外表面的至少一部分。例如，第一腔室310a可以包括五个流体端口315a-315e，第二腔室310b可以包括五个流体端口315f-315j。此外，如参考附图4a和4b在下文中的讨论，所述的流体端口315可以作为用于一个或多个流体流动路径移动通过所述阀门组件300的入口端口和出口端口。例如，一个或多个流体端口315a-315c可以作为入口端口，流体端口315d和315e中的一个或两个可以作为出口端口，这取决于所述启动器组件325的位置，如下文进一步讨论。同样的，一个或多个流体端口315f-315h可以作为入口端口，而流体端口315i和315j中的一个或两个可以作为出口端口，这取决于所述启动器组件325的位置。流体入口端口315a-315c可以布置在所述第一腔室310a的流体出口端口315d和315e的相对侧，流体入口端口315f-315h可以布置在所述第二腔室310b的流体出口端口315i和315j的相对侧。另外，入口端口315a-315c可以布置在入口端口315f-315h在壳体305上的相对侧。出口端口315d和315e可以布置在出口端口315i和315j在壳体305上的相对侧。
正如本领域普通技术人员可以认识到的那样，任何一个流体端口315都可以作为入口端口或出口端口。例如，在上述可替换的布置中，一个或多个流体端口315a-315c可以作为出口端口，而流体端口315d和315e中的一个或两个可以作为入口端口，而一个或多个流体端口315f-315h可以作为出口端口，流体端口315i和315j中的一个或两个可以作为入口端口。
根据至少一个实施方案，所述阀门组件的至少一个流体端口，例如至少一个或多个流体端口315a-315j，可以作为排放阀门，如上所述，参考附图1中的排水管30。例如，在任何一个或多个操作参数的基础上，例如，浊度、碱度、水的电导率、pH值、温度、压力、TDS、进入成分、流量或时间等，所述的启动器组件325可以移动到一个位置使得流体端口315允许流体排出所述的阀门组件300并通过排水管，例如附图1所示的排水管30，从所述系统中排出。在某些情况下，如上所述，控制器可以排放浓缩流到排水管30，因此，作为排放阀门的所述的流体端口315可以与流体流动路径有关或者可以以其他方式与浓缩流流体连通。
所述的阀门组件300也可以包括一个或多个柔性连接器(未示出)，其附着到一个或多个流体端口315上。所述的柔性连接器可以进一步附着到一个或多个歧管上。在某些配置中，所述的柔性连接器可以允许所述的流体端口315被关闭，从而防止流体进入或排出所述的流体端口315。所述的柔性连接器也可以允许阀门的易于拆除或安装。在某些情况下，所述的柔性连接器也可以用于吸收在所述端口和所述歧管之间的任何变化或未对准。
每个流体端口315可以包括入口320，其允许流体流动进入所述的第一腔室310a或者所述的第二腔室310b。所述的入口320可以被构造为所述壳体305的部分，所述入口320的一端可以与所述的流体端口315流体连通，而另外一端可以与所述腔室310流体连通，这取决于所述启动器组件325的位置。
根据一个或多个实施方案，与各自的流体端口315a-315e相关的各自入口320a-320e的每一个的形状可以是圆柱形并且具有不同大小的直径。例如，入口320a的直径可以大于入口320b的直径，入口320b的直径可以大于入口320c的直径。同样的，与各自的流体端口315f-315j相关的各自入口320f-320j的每一个的形状可以是圆柱形并且具有不同大小的直径。在一些实施方案中，与所述第一腔室310a相关的至少一个入口320可以具有比与所述第一腔室310a相关的至少一个其他入口不同的直径。与所述第二腔室310b相关的至少一个入口320可以具有比与所述第二腔室310b相关的至少一个其他入口不同的直径。在某些实施方案中，与流体端口315d和315e相关的入口320可以彼此具有不同的直径。在其他实施方案中，与流体端口315d和315e相关的入口320可以具有相同尺寸的直径。同样的，与流体端口315i和315j相关的入口可以彼此具有不同的直径，或者具有相同尺寸的直径。根据至少一个实施方案，与每个入口320相关的所述流体端口315可以都具有相同尺寸的直径，或者这个尺寸可以与各自流体端口315的每个相关的每个入口320不同。根据另外一个实施方案，流体端口315a-315j可以具有相同尺寸的直径。所述流体端口315的直径可以是允许一种或多种过程流体通过所述阀门组件的流动的任何尺寸。在至少一个实施方案中，流体端口315a-315j可以具有0.5英寸的直径。
所述的第一腔室310a和第二腔室310b可以每个都配置包括阶梯墙360，其配置用于具有扩大的直径。如附图3所示，第一腔室310a的阶梯墙的第一部分布置为接近所述阀门组件300的一端并且与入口320a相邻，所述的第一部分可以具有比布置为邻近入口320e的阶梯墙360的第二部分小的直径。所述阶梯墙360的第三部分可以包括入口320b并且具有比所述第一和第二部分大的直径。所述阶梯墙360的第四部分可以包括入口320d并具有比所述第一、第二和第三部分大的直径。第五部分可以包括入口320c并且具有相比所述第一、第二、第三和第四部分大的直径。其他部分也落入本发明的保护范围，本领域技术人员可以很容易地认识到少于四个部分也是落入本发明的保护范围内。所述的第一腔室310a可以由所述的阶梯墙360限定并具有扩大的直径，即，接近所述阀门组件300的一端具有较小的直径，接近所述阀门组件300的中心具有较大的直径，在期间可以具有一个或多个阶梯部分从而增加直径。所述的第二腔室310b也可以由阶梯墙360限定，具有与入口320f相关的第一部分并具有比与入口320h相关的第五部分小的直径。
使用所述的阶梯墙360构成所述的阀门组件300可以在所述阀门的制造和组装阶段防止与每个流体端口315和入口320相关的一个或多个密封的破坏。举例来说，每个流体端口315和入口320的交叉点与所述的阶梯墙360可以形成边缘。如上所述，一个端口入口可以与每个阶梯孔大小相关联。所述的端口入口可以放置在其各自的孔的阶梯的一段附近。例如，流体端口315i和315j(以及各自的入口320i和320j)被放置在其各自的阶梯的最右端，而流体端口315b和315c(以及各自的入口320b和320c)被放置到其特兹的阶梯的最左端。在一些实施方案中，所述的流体端口可以被放置在接近其各自孔的阶梯的较小直径端。在流体端口315(和入口320)的周围和其上可以围绕密封保持架，在所述第一和第二腔室310的内部和沿着所述第一和第二腔室310的阶梯墙。每个密封保持架与其相邻的密封保持架的交叉形成一对O-型密封圈槽，一个槽的直径可以比其他槽的直径小。在所述的安装位置上，较大的外部保持架密封圈与相邻的较小孔尺寸的阶梯墙孔的边缘接触。然后，所述较小孔尺寸的外部保持架密封圈与其相邻的较小尺寸的阶梯墙孔的边缘接触，以此类推。因此，每一个外部保持架密封圈在所述阶梯孔的边缘处与阶梯墙接触，其目的是用于密封。这种阶梯孔的设计确保了密封保持架的外部O-型密封圈不能对在所述腔室的端口和墙之间的交叉点的锋利边缘定位，所述的锋利边缘会在组装和服务期间导致潜在的破坏。
尽管在附图3中示出的阀门组件包括内部具有阶梯墙的配置，但不具有阶梯墙配置的其他实施方案也落入本发明的保护范围内。例如，所述阀门组件的内部的墙壁具有线性的或者光滑的配置，其在形状上可以基本为圆柱形。
所述的阀门组件300可以进一步包括启动器组件325。所述的启动器组件325可以包括启动腔室330，其与所述第一腔室310a和第二腔室310b连通。所述的启动器组件可以包括杆335，其具有延伸进入所述第一腔室310a的第一部分335a和延伸进入所述第二腔室310b的第二部分335b。所述杆335的第一部分335a可以配置用于在所述第一腔室310a内移动并选择性地阻断或允许流体通过所述第一腔室310的流动，这是通过阻断或允许流体从一个或多个流体端口320a-320c到流体端口320d和320e的流动实现的。以类似的方式，所述杆335的第二部分335b可以配置用于在所述第二腔室310b内移动，从而选择性地阻断或允许流体从一个或多个流动端口315f-315h向一个或多个流动端口315i和315j的移动。
所述的启动器组件325可以进一步包括连接器350，其连接所述杆335的第一部分335a和第二部分335b。如附图3所示，所述的启动腔室330一般可以为圆柱形，由两个相对的墙限定。滑动部件340可以置于所述的启动腔室330内并在所述两个相对的墙之间延伸，从而形成流体紧密连接。所述的滑动部件340可以被附着到所述的连接器350上，如下文进一步讨论，其可以被配置为在所述启动器腔室330内的第一位置和第二位置之间移动。
所述的阀门组件300可以进一步包括一个或多个启动端口345，其与所述的启动腔室330流体连通。例如，所述的启动腔室330可以包括与所述第一腔室310a连通的第一隔室和与所述第二腔室310b连通的第二隔室。此外，第一启动端口345a可以与所述启动腔室330的第一隔室流体连通，第二启动端口345b可以与所述启动腔室330的第二隔室流体连通。每个启动端口可以与液压流体源流体连通，从而允许液压流体进入或排除所述的启动腔室330，从而在所述第一和第二位置之间移动所述滑动部件340。例如，第一启动端口345a可以设置在所述启动腔室330的一侧，第二启动端口345b可以设置在所述启动腔室330的相对侧。所述的滑动部件340可设置在所述第一驱动端口345a和所述第二启动端口345b之间，这样其将所述启动腔室330分为两部分，同时其在所述第一和第二位置之间移动并使与所述第一启动端口345a流体连通的液压流体和与所述第二启动端口345b流体连通的液压流体保持接触。在一些实施方案中，所述的第一启动端口345a和所述第二启动端口345b可以共用一个公用液压流体源(未示出)并被配置为单独的液压系统的一部分。当所述滑动部件340处于第一位置或者处于移动到第一位置的过程中时，启动端口345a可以作为液压流体的入口从而进入所述的启动腔室330。同时，启动端口345b可以作为液压流体的出口从而排出所述的启动腔室330。可替换的，当所述滑动部件340处于第二位置或者处于移动到第二位置的过程中时，启动端口345a可以作为液压流体的出口从而排出所述的启动腔室330。同时，启动端口345a可以作为液压流体的出口从而排出所述的启动腔室330。
根据一些实施方案，启动端口345a和345b可以具有不同于流体端口315a-315j的直径。例如，启动端口345a和345b可以具有小于流体端口315a-315j的直径。所述启动端口345的直径可以是任何尺寸，从而允许一种或多种类型的启动流体流动进入或排除所述的启动腔室330。在至少一个实施例中，启动端口345a和345b可以具有0.25英寸的直径，流体端口315a-315j可以具有0.5英寸的直径。
每个启动端口345a和345b可以进一步包括入口部分347a和347b，其构成所述壳体305的部分。所述的入口部分347可以包括一个或多个流体路径，其引导流体进入所述的启动腔室330以及从所述启动腔室330排出。此外，一个或多个密封件可用于阻断流体进入或排出通过所述的入口部分347。
当所述的液压流体从启动端口345b进入启动腔室330时，所述的液压流体迫使所述的滑动部件340移动到第一位置，例如，移动到所述阀门组件300的左侧，如附图3所示。由于所述的滑动部件连接到所述的连接器350上，所述的连接器350被连接到所述杆335的每个部分，所述滑动部件340的移动引起所述350与所述滑动部件340的相同的方向移动。如附图3所示，所述杆335的第一部分335a的位置允许流体从流体端口315b流动通过所述的第一腔室310a到达流体端口315e，允许流体从流体端口315c流动通过所述的第一腔室310a到达流体端口315d。同时，通过流体端口315a的流体的流动被所述的杆335阻断。在所述的第二腔室310b中，所述杆335的第二部分335b的位置允许流体从流体端口315g流动到流体端口315i以及从流体端口315f流动到流体端口315j，同时阻断流体端口315h的流动。
根据一些实施方案，所述启动器组件325的一个或多个部件可配置用于连接所述壳体305的一个或多个部分。例如，所述的启动腔室330可以设置在所述壳体305的两部分之间并被配置用于牢固地连接到每个部分上从而允许流体密封。所述启动器组件325的连接器350可以作为活塞并具有配套栓，在每端形成。所述的配套栓可配置用于与在所述杆335的每个的驱动端形成的狭缝接合。在所述杆335的每端形成的所述狭缝可以在一侧是开放式的，从而允许所述的连接器350快速且容易地置于其位置上。此外，所述的狭缝可被配置具有足够的空隙从而允许在所述壳体305的一个或多个部分和所述启动器组件325之间的对准。例如，如附图3所示，所述阀门组件300的左右部分可以使用U型针形式连接固定到所述的启动器组件上。附图8也示出了密封保持架保持器865，其用于握住在所述阀门的主题的每侧的密封保持架和杆组件。附图8还示出了连接器850。所述的密封保持架保持器865可以包括一个或多个O型密封圈，其用于隔离所述的流体流动路径流动通过所述阀门。例如，所述的O型密封圈可以区分消耗流体路径和浓缩流体路径以及启动流体流动通过在所述连接器350的每端的启动端口345，允许启动流体流入所述的启动端口345a和345b以及从所述启动端口345a和345b流出。所述的密封保持架保持器865可以通过挂钩870固定在其位置上，例如塑料挂钩。所述的挂钩可以被塑造成所述密封保持架保持器865的一个或多个外部墙并可以与所述阀门主体的内部强上形成的突出部接合。这种配置允许所述的密封保持架保持器865快速安装到所述阀门的主体，而无需单独紧固件的使用。所述阀门组件包括的一个或多个密封保持架可以包括这些定位和配合特征。此外，其他部件，例如，所述阀门组件的每个部分、所述的连接器以及所述的杆可以每个都配置为具有连接器，其允许所述阀门组件的易于组装和维修。
尽管附图3示出了所述阀门组件300的一种配置，但是其他配置也落入到本申请的保护范围内。例如，流体端口315a-315c可以设置为与流体端口315g-315h在所述阀门组件300的相同侧。此外，一个或多个附加流体端口也可以添加在所述组件中，这取决于所述相关处理系统的设计和性能规格。所述的阀门组件300也可以配置用于允许任何一个或多个流体端口315a-315j作为入口，任何一个或多个流体端口315a-315j作为出口。当设置在所述第一或第二位置时，所述驱动器组件325的杆335也可以配置用于阻断流动到一个或多个流体端口以及阻断来自所述一个或多个流体端口的流动。除此之外，所述阀门的设计可以调整从而允许翻新为预先存在的处理系统。在某些实施方案中，与移动所述滑动组件330从所述第一位置到第二位置(反之亦然)相关的压力可以处于从大约5psi到大约500psi的范围。
根据至少一个实施方案，如上所述，至少一个传感器可以设置在一个或多个流体端口315a-315j内部。例如，至少一个传感器可以设置在流体端口315a-315e的一个流体端口和流体端口315f-315j的一个流体端口的至少其中之一内。根据一些实施方案，所述的传感器可配置用于测量浊度、碱度、水的电导率、pH值、温度、压力、TDS进入水的成分以及流量的至少其中之一。根据进一步的实施方案，一个或多个传感器可设置在所述阀门组件300的壳体305内的一个或多个位置上，例如，在腔室310a和310b、启动腔室330、启动端口345a和345b以及所述启动器组件325的任何其他部件中。
在附图3中示出的所述启动器组件325可配置用于在第一位置(附图4a)和第二位置(附图4b)之间移动。如附图4a所示，所述启动器组件425的第一位置可以通过液压流体通过启动端口445b进入启动腔室430的流动以及抵住活动部件440的一侧来建立，从而迫使滑动部件440移动到所述第一位置，在附图4a中是在左侧。同时，存在于滑动部件440的另外一侧的液压流体退出所述的启动腔室430通过启动端口445a。所述的滑动部件440移动到所述第一位置也使连接到所述杆435的第一部分435a和第二部分435b的连接器450向左侧移动。在一些实施方案中，所述的液压流体可以是水，例如由市政府提供的供水，并且可以以一定的压力提供。在其他实施方案中，所述的液压流体可以由商业获得并被集成到可监测和控制的独立的液压系统。
参考附图4a中示出的所述阀门组件400的第一腔室410a，所述杆的第一部分435a配置用于允许在流体端口415b和415c之间的第一组对，其作为入口，流体端口415d和415e，其作为所述第一腔室410a的出口。例如，流体端口415b与流体端口415e配对以允许流体流动通过所述的第一腔室410a，流体端口415c与流体端口415d配对以允许流体流动通过所述的第一腔室410a。进一步的，流体端口415b和流体端口415e的配对可以形成或可以成为流体路径的一部分，其与EDI装置的浓缩隔室流体连通，流体端口415c和流体端口415d的配对可以与EDI装置的消耗隔室流体连通。与每一对流体端口相关的流体路径可以保持独立，因此当其流动通过所述的第一腔室410a时，彼此并不流体连通。同时，所述杆的第一部分435a可以阻断流动通过流体端口415a的流体。
如上所述以相同的方式参考所述的第一腔室410a，当所述启动器组件435处于所述的第一位置，所述杆的第二部分435b配置用于允许在流体端口415f和415g之间的第一组对，其作为入口，流体端口415i和415j，其作为所述第二腔室410b的出口。流体端口415g与流体端口415i配对以允许流体流动通过所述的第二腔室410b，流体端口415f与流体端口415j配对以允许流体流动通过所述的第二腔室410b。当所述的启动器组件处于所述的第一位置时，所述杆的第二部分435b可以阻断流动通过流体端口415h的流体。根据一个或多个实施方案，流体端口415g和流体端口415i的配对可以形成或可以成为流体路径的一部分，其与EDI装置的消耗隔室流体连通，流体端口415f和流体端口415j的配对可以形成或可以成为流体路径的一部分，其与EDI装置的浓缩隔室流体连通。
由所述启动器组件425的第一位置限定的流体流动路径可以形成或成为第一液体回路，如上所述的在附图1中所描述的处理系统10。此外，由所述第一位置限定的流体流动路径可以允许每个流动路径与EDI装置中的消耗隔室或浓缩隔室连通。所述的第二位置可能意味着EDI装置的极性反转，因此，与各自隔室相关的流动路径也被反转。例如，与消耗流相关的流动路径可能变成与浓缩流相关的流动路径，反之亦然。
用于阀门组件400的启动器组件425的第二位置在附图4b中示出。所述的第二位置可以通过液压流体流动通过启动端口445a进入启动腔室430并抵住滑动部件440的一侧来建立。这迫使滑动部件440移动到所述的第二位置，在附图4b中是右侧。由于液压流体流动进入所述的启动腔室430抵住所述滑动部件430的一侧，液压流体在滑动部件430的另外一侧通过启动端口445b流动退出。以相同的方式，如上所述，所述滑块部件440到所述第二位置的移动使连接到所述杆435的第一部分435a和第二部分435b的连接器450向右移动。
所述的第二位置可以建立在流体端口415a和415b之间的第二组对，其作为所述第一腔室410a的入口，流体端口415d和415e，其作为所述第一腔室410a的出口。例如，流体端口415a与流体端口415e配对，限定的流动路径可以与EDI装置的消耗隔室流体连通。流体端口415b可以与流体端口415d配对，限定的流体路径可以与EDI装置的浓缩隔室流体连通。从流体端口415c进入的流体流动可由所述杆的第一部分435a阻断。
In参考附图4b中的第二腔室410b，所述的第二位置可以建立在流体端口415g和415h之间的第二组对，其可作为入口，流体端口415i和415j，其可作为出口。例如，流体端口415h和流体端口415i可以配对，限定的流体流动路径可以与EDI装置的消耗隔室流体连通。此外，所述杆的第二部分435b可以阻断来自与流体端口415f的流体。流体端口415g可以与流体端口415j配对，限定的流体流动路径可以与EDI装置的浓缩隔室流体连通。
所述启动器组件425的第二位置限定的流体流动路径可以限定或成为第二液体回路的一部分，如上所述关于在附图1中所描述的处理系统10。此外，由所述第二位置限定的流体流动路径可以允许每个流体流动路径与EDI装置中的消耗隔室或浓缩隔室连通。如上所述，所述的第二位置可能意味着EDI装置的极性反转，因此，与各自隔室相关的流动路径也被反转。
根据一个实施方案，所述的启动器组件可配置用于移动到在所述第一位置和第二位置之间的至少一个空隙位置。例如，所述的阀门组件可由电动阀或电磁阀启动，以允许所述的启动器组件移动到所述的空隙位置。所述的空气位置可以限定第三系列流体流动路径通过所述第一腔室的多个流体端口和第二腔室的多个流体端口。根据一些实施方案，所述第三系列流体流动路径可以允许所述阀门组件的多个流体端口彼此流体连通。在某些情况下，这可以缓解所述阀门组件中存在的任何压力差。参考附图3，空隙位置的一个实施例可以允许在流体端口315a-315e之间彼此流体流通，也允许在流体端口315f-315j之间彼此流体连通。
根据至少一个实施例，流体端口415a可以作为重复的流体端口。例如，消耗流可以与流体端口415a和415c流体连通。这种配置和流体端口415a的位置允许消耗流通过流体端口415d或415e排出所述的阀门组件400。当所述的启动器组件处于一个位置时，然后所述的消耗流进入流体端口415a并从流体端口415e排出，而流体端口415c空闲。当所述的启动器组件处于不同的位置时，然后所述的消耗流进入流体端口415c并从流体端口415d排出，而流体端口415a空闲。同样的情况适用于所述阀门组件400的其他侧，其中流体端口415f可以作为重复的流体端口。例如，消耗流可以与流体端口415f和415h流体连通。当所述的启动器组件处于一个位置时，然后所述的消耗流通过流体端口415h进入且通过流体端口415i流出，而流体端口415f空闲。当所述的启动器组件处于不同位置时，然后所述的消耗流通过流体端口415f流入且通过流体端口415j流出，而流体端口415h空闲。
上述的阀门组件可以与控制器连通，正如先前所述的参考所述的处理系统。所述的控制器可以连接或以其他方式与所述阀门组件的一个或多个部件连通。例如，所述的控制器可配置用于控制所述滑动部件的位置，这是通过允许电信号到达所述的滑动部件实现的，用以表示所述滑动部件应该处于哪个位置。切换所述滑动部件的位置可以由所述系统内的一个或多个事件或测量的参数触发。例如，调节所述处理系统的定时周期可以反转所述EDI装置的极性，并因此触发所述滑动部件位置的改变，从而允许流的反转。
尽管参考附图4A和4B上述的实施方案描述的启动器组件利用的是液压流体，启动的其他方法或配置也落入本发明的保护范围内。例如，所述的阀门可配置用于具有所述杆的每个部分，其每部分都连接器自己的启动器，代替公用启动器。此外，所述的启动器可由液压(如所描述的)驱动或者可由电力驱动，或者可由液压和电力同时驱动。根据另外一些实施方案，所述的阀门可由空气压力、齿轮电机、或者电磁阀启动。例如，所述启动器组件325向左侧或右侧的启动可由电磁阀启动，其中所述启动腔室330的一侧是由水压启动而另一侧是由大气压力启动。为了在相反方向上的移动，所述腔室的另一次是由水压启动，而第一侧被抽空。根据另外一个实施例，齿轮电机可以使用带或链驱动的活塞，其移动所述的启动器组件325。例如，当所述的电极逆时针方向旋转时，所述的启动器组件325可以在一个方向上移动，而当所述电机以顺时针方向旋转时，所述的启动器组件325以相反方向移动。
除此之外，所述的阀门组件可以配置用于提供多余一种流体流动配置。例如，附图5示出的是与阀门组件相关的一系列流体流动路径，所述的阀门组件配置用于提供八个二通阀从而实现与两个四通阀相似的功能。附图5的上半部分示出的是在第一位置或方向的阀门功能，下半部分示出的是在第二位置或方向的功能。附图6示出的是第二中不同的配置，其中所述的阀门组件配置用于提供四个三通阀，其可以实现与两个四通阀相似的功能。附图6的上半部分示出的是阀门组件的第一方向，而下半部分示出的是第二方向。附图7示出的是第三配置，其中两个四通阀可以重新配置在一个单独的歧管中，其同时降低成本和相对于使用两个单独的阀门的尺寸需求。附图7的上半部分示出了通过所述阀门的流体流动路径的第一方向，而附图7的下半部分示出了第二方向。
根据不同的实施方案，所述的阀门组件可以与再生水处理设备有关，例如，反渗透(RO)装置，和/或水软化装置，例如再生离子交换型的水软化装置和以钠形式的阴离子交换树脂和以氯化钠形式的阳离子交换树脂的水软化装置。如上所述，所述的离子交换树脂通过离子键合硬度离子物种变饱和，其必须被再生。因此，当所述的装置操作用于从应税中移动离子物种时，所述的阀门组件可以启动与一个或多个流体流动路径有关的第一位置，流动通过所述的水软化装置，以及启动与一个或多个流体流动路径有关的第二位置，其与再生所述的离子物种相关联。
实施例
根据在表1中所列的内容，示出与阀门组件的一个实施例有关的一个或多个性能特性或属性。
表1-示范性阀门组件的性能和物理属性的非限制性实施例
因此，至少一个实施例描述的几个方面，值得欣赏的是各种变化、改变以及改进对于本领域技术人员来说很容易发生。例如，在此公开的实施例也可以用于其他的上下文中。这种变化、改变和改进旨在本发明的一个部分，并视为落入本发明的保护范围内。因此，上述描述和附图仅是通过实施例的方式示出。
Claims (25)
1.一种用于控制流体流动的阀门组件，其包括：
壳体，其包括第一腔室和第二腔室；
启动器组件，其配置用于在所述第一和第二腔室内的第一位置和第二位置之间移动；
与所述第一腔室流体连通的多个流体端口；
与所述第二腔室流体连通的多个流体端口；
其中所述的启动器组件的第一位置限定通过所述第一腔室的多个流体端口和通过所述第二腔室的多个流体端口的第一系列流体流动路径，以及所述的启动器组件的第二位置限定了通过所述第一腔室的多个流体端口和通过所述第二腔室的多个流体端口的第二系列流体流动路径。
2.根据权利要求1所述的阀门组件，其中与所述第一腔室连通的多个流体端口进一步包括多个流体入口端口和多个流体出口端口，
与所述第二腔室连通的多个流体端口进一步包括多个流体入口端口和多个流体出口端口，以及
所述启动器组件的第一位置限定在所述流体入口端口和所述流体出口端口之间的第一组对，以及
所述启动器组件的第二位置限定在所述流体入口端口和所述流体出口端口之间的第二组对。
3.根据权利要求2所述的阀门组件，其中与所述第一腔室流体连通的所述的第一组对包括与第一流体出口端口流体连通的第一流体入口端口和与第二流体出口端口流体连通的第二流体入口端口，与所述第一腔室流体连通的第二组对包括与所述第二流体出口端口流体连通的第三流体入口端口。
4.根据权利要求2所述的阀门组件，其中与所述第二腔室流体连通的第一组对包括与第一流体出口端口流体连通的第一流体入口端口和与第二流体出口端口流体连通的第二流体入口端口，与所述第二腔室流体连通的第二组对包括与所述第一流体出口端口流体连通的第三流体入口端口。
5.根据权利要求1所述的阀门组件，进一步包括启动腔室，其与所述的第一腔室和第二腔室连通。
6.根据权利要求5所述的阀门组件，其中所述的启动腔室包括与所述第一腔室连通的第一隔室和与所述第二腔室连通的第二隔室。
7.根据权利要求6所述的阀门组件，进一步包括与所述第一腔室流体连通的第一启动端口和与所述第二腔室流体连通的第二启动端口，当液压流体排出所述的第一启动端口并进入所述的第二启动端口时，所述的启动组件配置用于移动到所述的第一位置，当所述的液压流体进入所述的第一启动端口并排出所述的第二启动端口时，用于移动到所述的第二位置。
8.根据权利要求1所述的阀门组件，其中所述的启动器组件包括杆，其具有延伸进入所述第一腔室的第一部分和延伸进入所述第二腔室的第二部分。
9.根据权利要求1所述的阀门组件，其中所述的第一腔室包括具有扩大的直径的阶梯墙配置，以及所述的第二腔室包括具有扩大的直径的阶梯墙配置。
10.根据权利要求9所述的阀门组件，其中所述第一腔室和第二腔室的所述阶梯墙配置的至少一个台阶包括流体端口。
11.根据权利要求1所述的阀门组件，其中与所述第一腔室流体连通的至少一个流体端口具有不同于与所述第一腔室流体连通的其他流体端口的直径，和与所述第二腔室流体连通的至少一个流体端口具有不同于与所述第二腔室流体连通的其他流体端口的直径。
12.根据权利要求1所述的阀门组件，其中所述的启动器组件配置用于移动到在所述第一位置和第二位置之间的至少一个空隙位置，其中所述的空隙位置限定通过所述第一腔室的多个流体端口和所述第二腔室的多个流体端口的第三系列流体流动路径。
13.根据权利要求1所述的阀门组件，进一步包括至少一个传感器，其置于所述第一腔室的多个流体端口的一个流体端口和所述第二腔室的多个流体端口的一个流体端口的至少其中之一上。
14.一种处理系统，其包括：
电化学装置，其包括第一隔室和第二隔室；
阀门组件，其配置用于在第一位置和第二位置操作；
当所述的阀门组件配置处于所述的第一位置时，与所述阀门组件和所述电化学装置的第一隔室和第二隔室的至少其中之一流体连通的第一系列流体流动路径；以及
当所述的阀门组件配置处于所述的第二位置时，与所述阀门组件和所述电化学装置的第一隔室和第二隔室的至少其中之一流体连通的第二系列流体流动路径。
15.根据权利要求14所述的处理系统，其中所述的阀门组件进一步包括多个流体入口端口和流体出口端口，所述的第一系列流体流动路径包括流体入口端口和流体出口端口组对，以及所述的第二系列流体流动路径包括流体入口端口和流体出口端口组对。
16.根据权利要求15所述的处理系统，其中所述的电化学装置是电去离子装置，所述的第一隔室是消耗隔室，并且所述的第二隔室是浓缩隔室，以及
所述阀门组件的第一位置配置用于允许所述浓缩隔室与流体入口端口和流体出口端口的第一组对的流体连通，
所述阀门组件的第一位置配置用于允许所述消耗隔室与流体入口端口和流体出口端口的第二组对的流体连通，
所述阀门组件的第二位置配置用于允许所述浓缩隔室与流体入口端口和流体出口端口的第三组对的流体连通，以及
所述阀门组件的第二位置配置用于允许所述消耗隔室与流体入口端口和流体出口端口的第四组对的流体连通。
17.根据权利要求14所述的处理系统，其中至少一个流体出口端口作为流体排出阀门。
18.根据权利要求14所述的处理系统，进一步包括与所述电化学装置和所述阀门组件连通的控制器，所述的控制器配置用于启动在所述第一位置和第二位置之间的所述阀门组件。
19.根据权利要求18所述的处理系统，其中所述的阀门组件配置为由液压、电力、空气压力、齿轮电机和电磁阀的至少一种启动。
20.根据权利要求18所述的处理系统，进一步包括与所述控制器连通和与所述第一系列流体流动路径和第二系列流体流动路径的至少其中之一流体连通的传感器，其配置用于测量浊度、碱度、水的电导率、pH值、温度、压力、TDS和流量的至少其中之一，以及在所测量的压力、所测量的流量以及所测量的水的电导率的基础上，所述阀门在所述第一位置和第二位置之间启动。
21.根据权利要求18所述的处理系统，其中所述的阀门组件基于时间周期启动。
22.根据权利要求14所述的处理系统，其中所述的阀门组件配置用于使用单独的启动机制在所述第一位置和第二位置操作。
23.根据权利要求14所述的处理系统，其中所述的阀门组件与再生的水处理装置相关联。
24.根据权利要求23所述的处理系统，其中所述的再生水处理装置是包括离子交换树脂的水软化装置。
25.根据权利要求24所述的处理系统，其中当所述的水软化装置操作用于移除离子化物种时，所述阀门组件的第一位置配置用于与流动通过所述水软化装置的一个或多个流体流动路径相关联，以及所述阀门组件的第二位置配置用于与一个或多个流体流动路径相关联，其中所述的一个或多个流体流动路径与再生所述的离子化物种相关联。
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