CN1226844A - 控制水处理设备再生的方法和采用该方法的水处理设备 - Google Patents

Abstract

一种控制水处理设备的方法,更确切地说是控制如水软化设备的水处理设备(1),它包括两个或两个以上处理装置(2—3—4),以及可能包括再生这些处理装置(2—3—4)的再生器(7—8—9),其特征在于:由于在上述第一个处理装置(2)上自动执行再生循环(C1),在这些处理装置中的第一个完成再生循环(C1)之后,接着完成其它处理装置(3—4)的再生循环(C2—C3),因此在每次再生循环(C1—C2—C3)完成之后,有关的处理装置(2—3—4)回到使用状态,并依靠液压信号开始下一个再生循环。

Description

控制水处理设备再生的方法和采用该方法的水处理设备

本发明关于控制水处理设备再生的方法，以及采用该方法并为此包括了所需控制装置的水处理设备。

更详细地说，本发明关于一种引导水通过处理介质的水处理设备。

首先关于水软化设备，其中引导水通过阳离子交换树脂，它保证钙盐和镁盐被钠盐置换。更一般说，本发明也可用于其它水处理设备，如过滤设备，则其中处理介质由过滤元件组成。

在某些应用中，这种处理介质必须作定期再生。

在水软化设备的情形中，采用如盐水的再生剂来漂洗树脂。在过滤设备中，这种再生可包括水的逆流洗涤，此时最终可把如消毒剂之类的清洁剂或其它辅助剂添加到上述水中。

在简单的水处理设备情形中，这种设备在再生期间必须中断使用。

在需要连续操作的情形中，对于水软化设备，已经知道可作成两套处理装置，一套处理装置经常不使用，但保持准备状态，一旦另一套处理装置需要再生时，保持准备状态的处理装置投入运行，反过来也一样。这种设备已在US 3 891 552中描述。

这种技术的缺点在于：一套处理装置经常不用，即使其中的处理介质已经再生时也这样。这种技术的另一个缺点是如果容量增加，则必须添加两套处理装置，使得设备十分庞大。

本发明设想了一种控制水处理设备再生的方法，可排除上述缺点。同时本发明设想的控制几乎只用液压，最好是完全液压，因而不需要连接外界能源。

为此本发明设想了一种控制水处理设备的方法，更确切地说是控制这样的水处理设备，它包括两个或两个以上处理装置，以及可能包括再生上述处理装置的再生器，其特征在于：由于在上述第一个处理装置上自动执行再生循环，在这些处理装置中的第一个完成再生循环之后，接着完成其它处理装置的再生循环，因此在每次再生循环完成之后，有关的处理装置回到使用状态，并依靠液压信号开始下一个再生循环。

由于采用该方法，各个处理装置的再生循环均系统地顺序进行，并且每个处理装置在完成它的处理介质再生之后就回到使用状态，一方面决不会同时再生两个处理装置，另一方面总是使用最佳数量的水处理装置，因而可从最小量的处理介质得到最大的容量。

本发明也关于具有两个或两个以上处理装置的水处理设备，其处理装置连接成这样方式：在需要再生的任何时候，均可自动重复上述方法。

为了更好地说明本发明的特性，以下描述本发明的一个优选实施例作为非限制性例子，其中采用水软化设备为例，并参照以下附图：

图1简略表示了本发明的水软化设备；

图2用许多曲线表示图1水软化设备的处理装置是如何顺序进行工作循环和再生循环；

图3更详细地表示了图1中的水软化装置；

图4表示了图3中F4所示部分的另一种表示方式；

图5表示了沿图4中Ⅴ-Ⅴ线的剖面图；

图6以较大比例表示了图5中F6所示的控制盘的底视图；

图7以较大比例表示了沿图6中Ⅶ-Ⅶ线的剖视图，但呈装配状态；

图8是图3中F4所示部分的又一种表示方式；

图9到图11简略表示了图5中F9所示部分的各种状态。

图1简略表示了本发明的水软化设备1，它由三个处理装置2-3-4组成，它们与公用的给水管路5连接，并可通过公用的输出管路6向用户供水。每个处理装置2-3-4中设有再生器7-8-9，由此可再生出处理介质，它们用编号10、11和12简略表示。

如图2简略所示，每个处理装置2-3-4分别具有使用状态U1-U2-U3，以及相应处理装置不使用的再生状态R1-R2-R3。

在图2曲线表示的图形中，状态“0”表示在程序中不处理或不再生，而状态“1”表示在程序中作处理或再生。

从图2的图形可推断，本发明的方法以如下方式提供再生的控制：由于自动执行循环C1，在第一个处理装置2上完成了再生循环C1之后，在接着的处理装置3-4上完成以C2和C3循环表示的连续再生，因此在每个再生循环C1-C2-C3终结时，相关的处理装置2-3-4回到使用状态。

根据厂家选择的参数定期地进行再生循环C1。按照本发明，当每次以一定水量流经第一处理装置2或可能流经给水线5时，最好重复该再生循环C1。

如图1简略表示，为了进行上述再生循环C1-C2-C3，处理装置2-3-4中设有调节器13-14-15，它们由计数器16-17-18液压驱动，更确切地说，由位于水流中的水量计驱动。

在调节器13-14-15中装有控制机构19-20-21，它们可被启动成脱离不活动状态，并顺序地通过一个循环，在此循环期间进行相应的再生循环，并在这个再生循环结束时回到不活动状态。

第一处理装置2的控制机构19最好由与计数器16连接的启动机构22来启动，它与计数器16连接成这样方式：在一定水量流经处理装置2的任何时间，均可对控制机构19给出启动指令。

控制机构20和21由液压信号23-24来启动，信号由控制机构19-20在再生循环C1或C2结束时提供。为此控制机构20-21中设有启动机构25-26，它们响应上述压力信号，并使控制机构20-21投入运行。

水软化设备1的工作如下。当三个处理装置2-3-4均在使用时，从给水管路5把水分配到三个处理装置2-3-4中。分别与处理介质10-11-12接触，水被软化并通过公用输出管路6送到用户中。

在一定水量流经计数器16之后，上述启动机构22保证控制机构19开始动作，并进行第一个再生循环C1。

在再生循环C1结束时，控制机构19发出压力信号23，由此发动启动机构25，并使控制机构20投入运行，从而开始再生循环C2。在该时刻处理装置2回到使用状态，如图2曲线所示。

此后对处理装置4重复同样的方式，当再生循环C2一结束，就立即自动开始其再生循环C3。在再生循环C3结束之后，处理装置4也回到使用状态，从而又重新达到初始状态。

在某些时间之后，或在已确定的时间间隔之后，但最好在已确定的水量流经水软化设备1之后，计数器16保证重新开始再生循环C1。

在图3中表示了图1水软化设备的一个实际实施例。

此时每个处理装置2-3-4分别具有：具有需软化水入口28的管路27，出口29，保存在处理容器30中分别为10-11-12的处理介质量，在入口28和处理容器30入口32之间的第一阀31，在处理容器30入口32和下水道排出口34之间的第二阀33，在通到该排出口34的管道部分中可具有一个流率调节器35，位于处理容器30出口37和上述出口6之间的第三阀36，以及位置与第三阀36平行的管路38，它用于供应最好是为盐水的再生介质39，在上述管路38中最好还有第四阀40。

应注意到，流率调节器35也可放在其它位置上，如放在通到相关计数器16-17-18的管路上，此时需要只在再生期间对流率作限制，而在使用期间由与上述流率调节器35平行安装的单向阀来终止对流率的限制。

上述计数器16-17-18装在管路中的方式可使得水在设备使用期间和再生期间均可流经上述计数器16-17-18。

再生器7-8-9包括了通过第三阀36连接的盐水设备。

控制机构19-20-21包括这样的机构：它们可处于不活动状态，并可依靠启动它们而在一个循环中被激活。

所有控制机构19-20-21均可表示成同样的构造，唯一的区别在于第一控制机构19可由上述启动机构22启动，而其余的控制机构20-21由压力信号23-24启动。最好对所有的处理装置2-3-4进行统一设计，每个表示了启动机构22和启动机构25-26，而根据布局，把启动机构22或启动机构25-26作为可工作的机构。

在有些应用中，第一控制机构19也通过与启动机构25-26相似的启动机构来启动，容许根据压力信号，例如操作人员给出的信号来开始第一循环C1。也可用手转动控制盘42来开始再生循环。

如图4简略所示，处理装置2装在外壳41中，外壳的下部包括了处理容器30，上部形成调节器13。对处理装置3和4具有相似的构造。

如图5所示，控制机构19-20-21最好采用分别由相应计数器16-17-18驱动的控制盘42。依靠由棘爪45形成的棘轮驱动机构43来产生控制盘42的驱动，棘爪偏心地位于轴44上，与控制盘42圆周上的小锯齿46配合。此时轴44通过图中未示的传动系统与相应计数器16-17-18的轴连接。一个弹性件47把棘爪45压在小锯齿46上，弹性件46在张力状态下保持在固定导向件48上。

控制盘42上设有容许它处于静止位置的装置，在所示实施例中，它由无齿部分49形成。

显然，按照一种变化方式，棘轮驱动机构也可与一个棘轮配合，该棘轮通过传动系统或轴与实际的控制盘42连接。

最好完全液压地采用控制着阀门31-33-36-40的伺服阀来产生控制盘42的控制。如图3,5,7所示，最好仅采用两个伺服阀50和51，它们基本上包括开口52和53，根据作为控制盘42位置函数的控制盘的转动，来关闭开口，或者分别释放开口并与空腔54形成开放连接，在空腔54中的水保持在供水压力状态。

如图7所示，对于伺服阀50-51，采用由弹性材料制成的阀密封件55-56，它们依靠弹性张力来保证相对于控制盘42底侧的密封。更确切地说，这些阀密封件由O形圈57-58组成，它们装在围绕开口52-53的阀座59-60中。

如图6或7所示，在必须实现密封的位置上，由加厚区62-63来提供控制盘42的关闭表面61。在必须实现不密封的位置上，提供了槽64-65，它们容许压力从空腔54容易地传到开口52-53中。

图8所示的阀31和33最好由弹性加载薄膜阀组成，它们通过第一伺服阀50来控制。第三阀36是可通过第二伺服阀51操作的弹性加载薄膜阀，第四阀40是由第三阀51上的压降来控制的薄膜阀，或者在另一种方式中，它由另外部件上的压降，如流率调节器35的压降来控制。

在图中未表示的变化方式中，第四阀40应由第一伺服阀50来控制。

启动机构22最好包括由计数器16驱动的盘66。仅在图4中简略表示的盘66上设有凸爪67，它保证每次盘66进行了一定位移时，使盘42至少转动一个小的距离。此后可由重置机构使盘66回到开始位置。

启动机构25-26最好由这样的构件组成，它可被驱动构件前后驱动，并可把相应的控制盘42推出静止位置。机构25-26是完全相同的。

在图5和图9到11中，这个可移动的构件是由棘爪68形成，它也起到限制控制盘42反转的作用。

如这些图中所示，驱动构件最好由可在两个位置之间移动的构件组成，更确切地说，是一个可移动的柱塞69，它主要具有四个主动压力表面，即，第一压力表面70，该表面上作用着在空腔54中占主要地位的供水压力，第二压力表面71，该表面比第一压力表面大，并且也作用着供水压力，但与作用在第一压力表面上的压力方向相反，第三压力表面72，大气压力对该表面施加一个力，力与第一压力表面上供水压力施加力的方向相反，以及第四压力表面73，可通过入口74在该表面作用一个控制压力，压力与施加在第二压力表面上的供水压力方向相反，使得在相关脉冲上升一侧75时脉冲状控制信号23-24造成柱塞向前移动，在下降一侧76时造成柱塞向后移动。

显然，也可采用一个或几个具有压力表面的薄膜来代替柱塞完成同样的功能。

最好是，除了最后的处理装置4，每个处理装置2和3的第一伺服阀50提供的信号被利用来分别启动下一个处理装置3-4的控制机构20-21。这意味着把第一处理装置2的调节器13的出口77与处理装置3中启动机构25的入口74连接，以及把调节器14的出口77与启动机构26的入口74连接。

水软化设备的操作和由此采用的程序如下：

开始时，所有控制盘42均处于静止位置。

当消耗水时盘66转动。在消耗了一定水量后，由凸爪67转动调节器13的控制盘42。显然，应以以下方式驱动盘42：仅在大量水已经流过设备而需要再生之后，才转动控制盘42。

由于控制盘42的转动，它把它的小锯齿放置到一直在运动的棘爪45前面，因而从该时刻起，它直接被计数器16驱动。

此时，调节器13的控制盘42以其加厚区62-63沿着伺服阀50-51运动，从而处理装置2进入再生状态。

此时应注意到，在使用状态时两个伺服阀50-51均被关闭，图8所示的控制管路78-79不充压。因而阀门31-33-36-40也均处于图8所示的状态。水按照箭头A流过管路。

由于提供了具有如图6所示形状的加厚区62-63的控制盘42，在开始再生期间，第一阀31关闭和第二阀33打开，而阀36和40关闭保持打开和关闭，结果造成如图8箭头B表示的逆流洗涤。

在接着的步骤中，两个伺服阀50-51均打开，结果使得第一阀31保持关闭，第二阀33保持打开，第三阀36关闭，以及第四阀40因响应第三阀36的压降而打开。这造成了如图8中箭头C表示的流动，此时处理介质从再生器7中流出，并被迫通过处理容器30。这样，使处理介质得到再生。

在接下去的步骤中，仍提供如箭头B所示的逆流洗涤。

最后，控制盘42回到两个伺服阀50-51均关闭的位置，又造成图8的状态，此时处理装置2回到其正常的工作状态。

当无齿部分49转到棘爪45的前面，控制盘42回到静止位置。

按照本发明，在伺服阀50上存在的压力信号23用于开始下面处理装置3的再生。该压力信号23在图2中用曲线S1表示。

由于压力信号23作用到启动机构25上，更确定地说，由于压力施加在第四压力表面73上，将产生以下描述的后续状态。

只要伺服阀50关闭，柱塞69处于图5和图9的状态。

一旦调节器13的第一伺服阀50开口52被充压，柱塞69在上述压力的影响下移到图10所示的位置。

如果在再生循环C1终了时压力信号23也下降，柱塞69移回到图11所示的位置，这是因为空腔54中供水压力在第二压力表面71上施加的力比在第一压力表面70上大。

在此返回运动中，棘爪68使调节器14的控制盘42转动一个小的距离，结果使得调节器14的棘爪45与上述控制盘42的小锯齿46啮合。然后调节器14的控制盘42开始再生循环，它与调节器13的控制盘42情形相似。

在再生循环C2终了时，压力信号24以相同方式开始再生循环C3。

在最后处理装置4的再生终止时，没有信号送到第一处理装置上。当确定的水量流过处理装置2时，自动恢复第一处理装置的再生，此后由上述凸爪67来重新启动控制盘42。

在一个变化的方式中，最后处理装置4可把信号送到第一处理装置2，但不是采取再生指令的形式，而是容许再生的形式，以防止两个处理装置同时进入再生状态。

处理装置2-3-4和相应的调节器13-14-15最好设计成模块形式，从而把这种模块相互连接就可提高处理容量，容许安装偶数或奇数的处理装置2-3-4来扩大容量。

在单独使用一个处理装置的情形中，可提供如图8所示的第五阀80，它保证了在再生期间的水源。

显然按照本发明，提供了以全液压方式控制各种处理装置再生的特别有效的方法。

本发明决不限于附图中例子所示的各种方式，可把这种水处理设备作成各种方式，而不背离本发明的范围。

例如，不排除各种阀31-33-36-40可采取不同的方式来工作。按照一种变化的方式，也可以用另外的压力信号，例如采用从第二伺服阀51或第三个附加伺服阀来的信号控制再生循环C2和C3。

也很显然，可以与至今描述的实施例不同的其它形式来实现各个部分。例如，可用齿轮驱动机构来代替棘轮驱动机构，它一方面与计数器16-17-18连接，另一方面可与启动机构22和控制机构19-20-21连接和脱开，由此凸爪67的功能成为多余。

此外，也可采用其它数量的处理装置2-3-4来实现水的软化。每个处理装置2-3-4也可分别包括两个或两个以上的平行连接的局部装置，此时每个局部装置包含一个处理容器30。

在各个循环C1-C2-C3之间可提供一定的时间延迟。

再生器7-8-9也可由一个公用的设备组成，以及具有或不具有一个公用的配料系统。在附图的例子中，这意味着采用了一个公用的盐水设备。

虽然参照一个水软化设备详细地专门描述了本发明，显然，控制再生的方法也可被采用于其它水处理设备，为此目的可提供相似的构造。

Claims (13)

1．一种控制水处理设备的方法，更确切地说是控制如水软化设备的水处理设备(1)，它包括两个或两个以上处理装置(2-3-4)，以及可能包括再生这些处理装置(2-3-4)的再生器(7-8-9)，其特征在于：由于在上述第一个处理装置(2)上自动执行再生循环(C1)，在这些处理装置中的第一个完成再生循环(C1)之后，接着完成其它处理装置(3-4)的再生循环(C2-C3)，因此在每次再生循环(C1-C2-C3)完成之后，有关的处理装置(2-3-4)回到使用状态，并依靠液压信号开始下一个再生循环。

2．按照权利要求1的方法，其特征在于：一定水量流经上述处理装置(2)的任何时候，就可开始上述第一处理装置(2)的再生循环(C1)。

3．按照权利要求1或2的方法，其特征在于：在处理装置(2-3)上再生循环(C2-C3)的终止信号用作下一个处理装置(3-4)的开始信号。

4．按照上述权利要求中任一个的方法，其特征在于：在最后处理装置(4)再生循环(C3)终止时，把容许再生的信号送到第一处理装置(2)。

5．采用上述权利要求中任一个方法的水处理设备，它包括两个或两个以上处理装置(2-3-4)，以及可能包括再生处理装置(2-3-4)中再生介质(10-11-12)的再生器(7-8-9)，其特征在于：在处理装置(2-3-4)中设有用于指挥再生循环的调节器(13-14-15)，以及这些调节器(13-14-15)采用了控制机构(19-20-21)，机构被启动来脱离不活动状态，顺序地通过一个循环，并在该循环终止时回到不活动状态。

6．按照权利要求5的水处理设备，其特征在于：控制机构(19-20-21)被计数器(16-17-18)驱动的棘轮驱动机构(43)或齿轮驱动机构所驱动，计数器由流水驱动，依靠保证使上述棘轮驱动机构(43)的棘爪(45)不具啮合效应的装置，或者依靠保证防止齿轮驱动机构啮合的装置，来得到不活动状态。

7．按照权利要求5或6的水处理设备，其特征在于：第一处理装置(2)的调节器(13)上设有启动机构(22)，它由位于水流中的计数器(16)驱动，上述启动机构(22)中设有凸爪(67)，在一定水量流经上述处理装置(2)之后，它启动第一处理装置(2)的控制机构(19)。

8．按照权利要求5,6或7的水处理设备，其特征在于：在第一处理装置(2)之后的每个处理装置(3-4)的调节器(14-15)中，设有一个由压力信号驱动的往复构件，由此可使相应的控制机构(20-21)进入活动状态。

9．按照权利要求8的水处理设备，其特征在于：上述控制机构(20-21)中设有启动机构(25-26)，以移动上述往复构件，每个构件由可在两个位置之间运动的构件组成，如一个柱塞(69)，它主要具有四个主动压力表面，即，第一压力表面(70)，在该表面上作用着供水压力，第二压力表面(71)，该表面比第一压力表面大，并且也作用着供水压力，但与作用在第一压力表面(70)上的压力方向相反，第三压力表面(72)，大气压力对该表面施加的力与第一压力表面(70)上供水压力施加力的方向相反，以及第四压力表面(73)，在该表面上可作用一个控制压力，压力与施加在第二压力表面(71)上的供水压力方向相反，使得在上升一侧(75)时脉冲状压力信号(23)造成柱塞向前移动，在下降一侧(76)时造成柱塞向后移动。

10．按照权利要求5到9的水处理设备，其特征在于：处理装置(2-3-4)采用阀(31-33-36-40)，它们由伺服阀(50-51)控制，而伺服阀为上述控制机构(19-20-21)所控制，根据上述伺服阀(50-51)或附加伺服阀之一的信号导出压力信号(23-24)，来启动第一处理装置(2)之后的处理装置(3-4)的再生循环(C2-C3)。

11．按照权利要求10的水处理设备，其特征在于：每个处理装置(2-3-4)主要包括：具有需软化水入口(28)的管路(27)，出口(29)，保存在处理容器(30)中的处理介质量(10-11-12)，在管路(27)的入口(28)和处理容器(30)的入口(32)之间的第一阀(31)，在处理容器(30)入口(32)和下水道排出口(34)之间的第二阀(33)，位于处理容器(30)出口(37)和上述出口(6之)间的第三阀(36)，以及位置与第三阀(36)平行的管路(38)，它用于供应再生介质(39)，在上述管路(38)中最好还有第四阀(40)。

12-按照权利要求5到11任一个的水处理设备，其特征在于：处理装置(2-3-4)作成模块设计，从而把模块相互连接就可提高处理容量，该容量扩大容许安装偶数或奇数的处理装置(2-3-4)。

13．按照权利要求5到12任一个的水处理设备，其特征在于：处理装置(2-3-4)包括水软化器，它具有由阳离子交换树脂形成的处理介质，以及再生器(7-8-9)包括一个或几个盐水设备。

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