CN1326524A - 供水方法与装置 - Google Patents

Abstract

一种可改善水质或防止供水饮用性恶化的将水供给到用户出口装置上的供水方法,所述供水方法包括:使龙头可控水流在一个循环管路中流动,所述循环管路中包含的部件包括:一个用于建立和维持所述水流、同时向所述循环管路中的水供给热能的水泵,所述水泵的结构功能可在用水量变动的较大范围内提供相对稳定的供水压力;一个由所述水泵到所述用户出口装置的供水管路;一个由所述用户出口装置到所述水泵的回流管路;用于改善所述循环管路中供水饮用性并向其提供热能的水处理装置;在所述循环管路中的一个或多个所述部件曝露在温度低于冰点环境中较长时间时,所述水泵的工作流量足以防止供水在所述循环管路中冻结;通过龙头控制部分所述水流使其流过所述用户出口装置,即由一个同所述循环管路相连的用水进口供水到用水出口,同时使所述水流中未经龙头控制的其余部分流入所述回流管路。

Description

供水方法与装置

本发明涉及供水系统，更具体地说，涉及可在广泛外部环境条件下保障供水并改善水质的供水系统。

到目前为止，已发展了各种各样的供水系统；其中，包括单向直通式的供水系统，即在用户需要时可将水箱或其它水源的水供给到水龙头等一类用户的出口装置上。供水管道中可包括过滤器、净化器等设备，以便改善管道中供水的水质。

在现有的供水系统中，有的系统也包含使水箱蓄水进行循环的装置，以便进行曝气通风和防止因滞流而带来的问题。例如，在1991年6月16日公开的专利权人为Yamagata等人的美国专利NO.5,032,290和1994年9月27日公开的专利权人为Deutsch的美国专利NO.5,351,337中，就介绍了这类系统。在Deutsch专利公开的系统中，对水箱中的水可有选择地进行控制，或者通过直通管路将水供给到用户的出口装置上或者使水在一个较短的旁路管道中进行循环。采用旁路循环的优点在于供水可以在水箱中存储较长的时间，防止藻类的形成或出现其它因滞流所带来的问题；即使在水箱中蓄水冻结的情况下，通过起动旁路循环和解冻也可恢复供水。但是，Deutsch系统没有解决供水系统在冰冻环境中可能产生的供水冻结问题。Yamagata等人主要是使蓄水进行循环，以免出现蓄水长期静止和滞流所引起的一些问题。上述等人的系统都没有解决供水冻结的问题。

Deutsch认识到供水冻结可能带来的一些问题，但仅仅是在某种程度上；更全面认识到这一问题的是Eligoth等人，他们作为专利权人在1994年4月19日和1994年5月10日公开的美国专利NO.5,303,739和N0.5,309,938中都谈及到这个问题。Eligoth等人描述了一种飞机用洁净水供水系统，其中考虑到供水管线有可能暴露在冰冻环境条件下。Eligoth等人注意到，解决冻结问题的传统方法是对供水管道进行加热，但这样做既增加了系统的复杂性又会提高成本。他们进一步提出，采用一个水泵使水进行更有效的循环，以防止可能出现的冻结问题。但是，他们在专利文件中没有对拟采用的水泵进行详细说明；同时，虽然希望尽量避免对供水管道进行加热，可他们的系统仍需对部分管道进行一定程度的加热并在这一部分同管路的其它部分之间进行了热绝缘。

上述各系统都没有充分认识或充分利用水循环的潜力。

本发明的一个目的，是提供一种可减少系统对外部环境温度敏感性的供水方法和装置。

本发明的另一个目的，是提供一种无须外源加热并可在环境温度低于冰点的条件下长期工作的供水方法和装置。

本发明的再一个目的，是提供一种可改善供水系统供水水质或减少供水水质恶化的供水方法和装置，包括向系统中补充水和空气从而可大大减少有机和无机污染的方法和手段。

概括说来，本发明方法可使循环管道中的水通过龙头供给到用户的出口装置，所述循环管道包括：一个使水在所述循环管道中流动并对管道中的水供给热能的水泵；一个由所述水泵到所述用户出口装置的供水管道；一个由所述用户出口装置返回到所述水泵的回流管道；以及一个或多个用于改善供水的饮用性和向循环管道中的水提供热能的水处理装置。所述水泵的结构和功能应满足两方面要求，一方面可在用水量变动的范围内提供比较稳定的排水压力，另一方面可使所述循环管道中的水维持一定流量，即在所述循环管道有一个或多个部分较长时间曝露于温度低于冰点的外界环境中时，所维持的水流量也能保障管道中的水不产生冻结。为使系统能够适应用水量的可能变动，所述水泵最好采用恒速电机驱动的离心泵。

用户可通过在所述出口装置上的龙头对所述循环管道中水的流动情况进行控制。水流中不受龙头控制的水流流入所述回流管道。

所述供水系统可以仅包括一个用户出口装置，但更普遍的设计是包括多个沿所述循环管道间隔配置的用户出口装置。在这种情况下，除了最后一个出口装置外，所述循环管道中一个出口装置的回流管道同时也是另外一个或多个出口装置的供水管道。

使水在循环管道中循环流动，可直接带来两个方面的好处。首先，循环流动可避免因滞流带来的一些问题，可防止细菌菌落的形成，从而可防止供水饮用性的恶化。其次，以一定流量进行循环流动，可使所述循环管道及管道中的水大大减少对环境温度的敏感性。在此应当了解，水泵在工作时向所述系统不断供给热能，可使整个系统保持基本一致的一定热量水平。所提供的热量可平衡系统对外部环境的热损失。因此，当非循环系统曝露在冰冻环境中较长时间时，系统中的水可能会冻结；但是，本系统循环管道中的供水管道、回流管道或其它部分即使长期曝露在冰冻环境中，管道中的水仍可保持液体状态。

在循环管道中配置一个或多个适当的水处理装置也有两方面的作用。这些水处理装置不仅可保持和改善水质，同时也可进一步向系统供给热能。这类水处理装置可能包括紫外线光源等净水装置，它们在消除有机杂质的同时向系统补充热量，从而有助于降低供水在恶劣环境中冻结的可能性。这些水处理装置最好配置在供水管道中，并且位于所有用户出口装置的上游。众所周知这些装置本身的水处理功能，但在本发明系统中，相当数量的供水在用户使用前多次流过这些水处理装置，因此可大大提高水处理的效果。

在无须对供水管道或回流管道进行外加热的条件下，本发明系统可避免供水冻结的问题。当然，这取决于所述水泵能够维持的水循环流量。环境条件越恶劣，则要求水泵可向系统补充更多的热能。

在本发明的最佳实施例中，水循环管道中还包括一个事先蓄有存水的蓄水箱。这一实施例特别适用于在运载工具上使用，例如在飞机上使用，在飞机飞行过程中，供水系统可能曝露在温度变化很大的环境之中。在系统应用于飞机的情况下，当飞机飞行时，系统动力可取自飞机的电力系统，当飞机着地和发动机停止运转时，系统动力可来自地面的支持设施。在此值得注意的是，由于所述蓄水箱无须像通常水箱那样承受压力，因此所述蓄水箱的形状和结构可以更适应于飞机机舱的不规则空间。

在本发明的另一个实施例中，通过由外部补给相应水量以补偿用户用水的办法，保持循环管道中的水流量。这一实施例适用于在静止设施中使用，此时可由自来水等外部水源获得水的补给。

图1为按本发明供水系统的结构简图，其中系统用水由蓄水箱供给。

图2为按本发明供水系统的结构简图，其中系统用水由外部水源供给。

图1所示供水系统特别适用于在运载工具上使用，但并不仅仅局限于应用在运载工具中。如图所示，所述供水系统包括一个蓄水箱10，事先由外部水源(图中未画出)通过进水管道11使所述蓄水箱10蓄水。蓄水量由阀门12控制。蓄水箱10还包括一个通气管13，可使外部新鲜空气通过作为通气管道一部分的滤气装置(图中未画出)进入到所述蓄水箱中，以平衡蓄水箱内外的压力。

蓄水箱10中的蓄水通过出水管道14和T型三通结构15进入排水管道16和供水管道18，供水管道18的后部同水泵20相连并向其供水。排水管道16包括一个泻水阀17，它在通常情况下是关闭的，以防水的渗漏，在需要放空蓄水箱中的蓄水时使其开通。

水泵20为一离心泵，由基本恒速的恒速电机驱动而连续工作，其结构可使系统在用水量可能变动的范围内保持相对稳定的供水压力。例如，具有所述功能的水泵中包括位于美国加州Santa Barbara的Howden FluidSystems公司生产的Model No.2242型离心泵。这种水泵在压差为35psid下的输出流量为每秒3。5加仑，其中包括的基本恒速电机的工作条件为三相、400HZ、115VAC。上述电气参数使得所述水泵适用于从许多飞机常用的机载电力系统中获得工作动力。

如图所示，水泵20通过电缆80与电源81相连。在所述系统应用于飞机上的情况下，图中电源81即为飞机的机载电力系统。

当然，熟悉本门技术的人们都会了解，也可选用其它动力驱动的适当水泵，例如由气体或液体的压缩燃料、或者由内燃或外燃发动机进行驱动等等。

水泵20的排水进入供水管道21。供水管道21首先连接可去除无机杂质的第一个水处理装置滤水器30；然后连接第二个水处理装置洁水器31，例如一个紫外线光源，它向流过的水辐射紫外线以消除水中包含的有机物；再同一个储水罐32相连；最后连接三个供水用户出口装置41、42、43中的第一个出口装置41。三个用户出口装置之间通过管道22和23相连。每个出口装置中都包括一个可由用户进行控制的相应的龙头阀门44、45和46，以及相应的防逆流阀门(抑制阀)47、48和49。回流管道24由三个用户出口装置的最后一个用户出口装置43连回到蓄水箱10。

如图所示，回流管道24中包括一个隔板50。隔板的作用是维持系统压力和提供预期压降，它的这种功能是众所周知的。就水流回流到蓄水箱10来说，在很多情况下可通过回流管道本身的结构尺寸获得所需压降，但在不能靠管道结构本身获得这种压降时，就需要采用所述隔板50这类节流装置。在实际应用中，是否在系统中配置隔板取决于系统的总体设计，熟悉本技术领域的人都知道在进行设计时应遵循的一些原则。

从供水管路的定义上说，管道21及通过管道21相连的滤水器30、净水器31和储水罐32等部件共同构成由水泵20到第一用户出口装置41的供水管路。上述管路加上第一出口装置41中的管道和连接第一出口装置41和第二出口装置42之间的管道22共同构成了由水泵20到第二出口装置42的供水管路。依次类推，上述管路加上第二出口装置42中的管道和连接第二出口装置42和第三用户出口装置43之间的管道一起构成了由水泵到第三出口装置43的供水管路。

对水泵20经过各个出口装置的回流管路可用同上类似的模式进行定义。就第一用户出口装置41来说，其回流管路包括连接管道22、出口装置42、连接管道23、出口装置43、回流管道24(带有或不带隔板节流器件50)、蓄水箱10、排水管道14和供水管道18。对另外两个用户出口装置的回流管路可按上述模式进行类推。

在系统进行工作时，首先对蓄水箱10进行蓄水。在阀门17关闭的情况下，水泵20进行运转，由水源81进行抽水，并维持水流在由上述定义所规定的供水管路和回流管路所组成的循环管路中连续流动。在供水保持连续流动的同时，供水由水泵20送到供水管路沿线各个用户出口装置41、42和43上。用户可通过打开龙头阀门44、45和46分别由一个或多个出口装置获得用水。在任何一个住口装置中，未经龙头取出的水全部流入与该出口装置相应的回流管路。当有一个或多个龙头阀门被全部或部分开通时，抑制阀47、48和49可用于防止系统受到外部环境的污染，即防止水或空气经过龙头阀门流入循环管路。

一般说来，任何一个出口装置的用水量具有偶然性。但对总的用水量而言，总会有出现峰值用水的情况。如果这种情况出现的时间不长，储水罐32可对水泵20的泵水能力起到补偿作用，从而使出口装置的供水压力不至于产生较明显的降低。解决这一问题的另外一个办法是采用更大功率的水泵，但仅仅为供给偶然出现的峰值用水而配备一个大水泵并不是人们所愿意的。

由图1和以上描述清楚可见，只要水泵20保持连续工作，所述系统中的供水基本不可能出现滞流。其次，由于所述系统中的供水反复流经滤水器30和净水器31，供水的饮用性得到更大改善。此外，由于所述系统在工作中可向系统中的水供给热量，本系统在滞流水可能冻结的环境中也可正常运行。

图2所示供水系统与图1所示系统大体类似，它与后者之间的根本区别在于系统中没有蓄水装置，而采用对上述循环管路进行补给水的方式。更具体地说，在这一实施例中没有图1所示的蓄水箱10。在图2所示系统中，回流管道25取代了图1中的回流管道24、蓄水箱10和排水管道14。补给水通过进水管60、T型三通结构70和管道19进入系统，并在T型三通结构15处同循环管路中的水汇合。进水管60同外部水源(图中未画出)相连，管道中包括一个用于控制补给水量的阀门61。此外，进水管道60还包括一个用于防止逆流的抑制阀62。

图2所示系统在工作时，水在循环管路中循环流动的模式同图1所示系统基本相同；与图1系统不同之处在于，新水不断地由T型三通结构15流入，以补充在用户出口装置45、46和47取用的水量。大体说来，图2所示系统具有与图1系统相同的优点。

毫无疑问，对于熟悉本门技术的人们来说，在不超出本发明的范围和要义下，对上述本发明实施例作出增添、减少和修改是可能的。应当了解，本发明不仅仅局限于以上所述的具体实施例，而是包括所有符合以下权利要求所述范围和要义的一切实施例。

Claims (20)

1、一种可改善水质或防止供水饮用性恶化的将水供给到用户出口装置上的供水方法，所述供水方法包括：

(A)使龙头可控水流在一个循环管路中流动，所述循环管路中包含

的部件包括：

(1)一个用于建立和维持所述水流、同时向所述循环管路中

的水供给热能的水泵，所述水泵的结构功能可在用水量变

动的较大范围内提供相对稳定的供水压力；

(2)一个由所述水泵到所述用户出口装置的供水管路；

(3)一个由所述用户出口装置到所述水泵的回流管路；

(4)用于改善所述循环管路中供水饮用性并向其提供热能的

水处理装置；

(B)在所述循环管路中的一个或多个所述部件曝露在温度低于冰点

环境中较长时间时，所述水泵的工作流量足以防止供水在所述

循环管路中冻结；

(C)通过龙头控制部分所述水流使其流过所述用户出口装置，即由

一个同所述循环管路相连的用水进口供水到用水出口，同时使

所述水流中未经龙头控制的其余部分流入所述回流管路。

2、如权利要求1所述供供水方法，其中所述循环管路中的所述部件中进一步包括一个蓄水箱，所述供水方法进一步包括事先使所述蓄水箱蓄水的步骤。

3、如权利要求2所述供水方法，其中所述蓄水箱作为所述回流管路的一个部件配置在所述出口装置和所述水泵之间。

4、如权利要求1-3所述任何一种或多种供水方法，其中所述水处理装置为一种可向所述供水管路中水流辐射紫外线以消除水中有机物的装置。

5、如权利要求1-3所述任何一种或多种供水方法，其中所述水处理装置为一种可对所述供水管路中水流进行过滤以去除水中无机物的装置。

6、如权利要求1-5所述任何一种或多种供水方法，其中所述用户出口装置和所述循环管路是安装在运载工具上供乘客使用的供水系统中的部件。

7、如权利要求1-5所述任何一种或多种供水方法，其中所述用户出口装置和所述循环管路是安装在飞机上供飞机乘客使用的供水系统中的部件。

8、如权利要求1所述供水方法，进一步包括向所述循环管路增添补给水以补偿通过所述用户出口装置的用水量。

9、如权利要求8所述供水方法，其中所述补给水通过所述回流管路中配置在所述用户出口装置和所述水泵之间的三通接头处添加到所述循环管路。

10、一种供水装置，包括：

(A)使水用户出口装置；

(B)一个水循环管路，所述循环管路中包含的部件包括：

   (1)一个用于建立和维持所述循环水流、同时向所述循环管路

  中的水供给热能的水泵，所述水泵的结构功能可在用水量变动

  的较大范围内提供相对稳定的供水压力；

(2)一个由所述水泵到所述用户出口装置的供水管路；

(3)一个由所述用户出口装置到所述水泵的回流管路；

(4)用于改善所述循环管路中供水饮用性并向其提供热能的水

  处理装置；

(C)一个向所述水泵供电的电源，使所述循环管路中的一个或多个所述部件曝露在温度低于冰点环境中较长时间时，所述水泵的工作流量足以防止供水在所述循环管路中冻结；所述用户出口装置包括：

(1)一个与所述供水管路相连的用水进口；

(2)一个由所述用水进口到用水出口的用水管道；

(3)一个配置在所述回流管路中可由用户控制的龙头阀门，

通过所述龙头控制阀门可控制部分所述水流使其流过所述用户

  出口装置，即由一个同所述循环管路相连的用水进口供水到用

  水出口，同时使所述水流中未经龙头控制的其余部分流入所述

  回流管路。

11、如权利要求10所述供水装置，其中所述用户出口装置进一步包括一个抑制阀，用于防外部空气或水通过所述龙头阀门流入所述循环管路而使所述循环管路中的水流受到污染。

12、如权利要求10所述供水装置，其中所述循环管路进一步包括一个蓄水箱部件。

13、如权利要求12所述供水装置，其中所述蓄水箱作为所述回流管路的一个部件配置在所述出口装置和所述水泵之间。

14、如权利要求10-13所述任何一种或多种供水装置，其中所述蓄水箱包括一个可使外部环境中的空气进入所述蓄水箱的进气管道。

15、如权利要求10-13所述任何一种或多种供水装置，其中所述水处理装置包括一个净水器，用于向所述供水管路中水流辐射紫外线以消除水中包含的有机物。

16、如权利要求10-13所述任何一种或多种供水装置，其中所述水处理装置包括一个滤水器，用于对所述供水管路中水流进行过滤以去除水中包含的无机物。

17、如权利要求10-16所述任何一种或多种供水装置，其中所述水泵为一由恒速电机驱动的离心泵。

18、如权利要求10-16所述任何一种或多种供水装置，所述供水装置安装在运载工具上供乘客使用，其中：

(A)所述水泵为由电机驱动的离心泵；并且

(B)所述电源为所述运载工具上的电源。

19、如权利要求10-16所述任何一种或多种供水装置，所述供水装置安装在飞机上供飞机乘客使用，其中：

(A)所述水泵为由恒速电机驱动的离心泵；并且

(B)所述电源为所述飞机上的电源。

20、如权利要求10所述供水装置，进一步包括一个配置在所述用户出口装置和所述水泵之间的三通接头，用于向所述循环管路添加补给水。

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