CN1384306A - 用于致冷机的水输送系统 - Google Patents
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Abstract
本发明提供了一种用在致冷机中的具有改进流率特性的水输送系统。该水输送系统包括一个给水过滤器供水的导向电磁阀。过滤后的水流出过滤器到第二导向电磁阀。第二导向电磁阀具有一个将水输送到冷却水分配器的第一输出端和一个将水输送到制冰机的第二输出端。
Description
发明领域
本发明通常涉及水过滤器，尤其涉及一种用于具有水过滤系统的致冷机的阀结构。
背景技术
近些年来，对制造可用于家用致冷机的水过滤系统的需求在增加。水过滤系统与安装有水分配器和自动制冰机的致冷机的集成已经变得越来越流行了。由于这种需求，已经产生了许多系统以提供具有在家用致冷机内进行水分配和自动制冰能力的水过滤装置。
传统的家用致冷机配备有一种阀结构，其包括直动式阀的使用。与制冰机和水分配器相关的水流率需求较低(.25gpm～.5gpm)。用于这种系统的水源需要提供20psi的压力以满足这种需采由于过滤系统已经被引入致冷机的水输送系统，所以这些参数已经改变了。过滤器给水输送系统提供了不利地影响流量的压降。压力降低导致需要延长水分配应用的时间。另外，这导致激励电磁阀的普通线圈或场绕组上的磨损加剧。或者，必须使用较贵的线圈以经得住延长的水分配时间。为了解决这个问题，致冷机制造厂商要求系统的额定最小压力的增加量在35psi左右。
发明概述
本发明提供了一种用于致冷机的改进的水过滤和分配系统。水输送系统构造包括设置在水过滤器上游和/或下游的先导阀装置。第一控制阀构成接收家用水源的先导操作阀并与水过滤器装置流体连接。过滤水流出过滤装置到第二控制阀。第二控制阀具有构成流体连接到制冰装置的直动式阀的第一出口和构成流体连接到水分配装置的先导操作阀或直动式阀的第二出口。
设置在水过滤器上游和/或下游的先导操作阀装置在水分配器和制冰机处提供增大流率的过滤水。这种结构将使致冷机制造厂商需要与具有水过滤系统和水分配器的致冷机起初所需要的相比较低的系统最小额定压力。
与先导操作阀相关的增加的流量容许电磁致动时间的减小，而且因此降低了线圈和场绕组的磨损。
下面的详细描述可以使本发明的进一步应用领域变得更清楚。但是应该理解，该详细描述和特定例子，虽然描述了本发明的优选实施例，但仅是用于解释的目的，对于本领域的技术人员而言，根据下面的详细描述，在本发明的精神和范围内可以进行各种改变和变型。
附图的简更描述
从下面的详细描述和附图中，可以更全面地理解本发明，其中：
图1是根据本发明第一实施例构造的水输送系统的简化示意流程图；
图2是根据本发明第二和第三实施例构造的水输送系统的简化示意流程图；
图3是以剖面形式示出的适于用在本发明第一实施例中的双电磁阀的前视图；
图4是以剖面形式示出的适于用在本发明第二实施例中的单电磁阀的侧视图；
图5是以剖面形式示出的适于用在本发明第三实施例中的双电磁阀的前视图；
图6表示在开启位置的膜插件，先导阀关闭；
图7表示在关闭位置的膜插件，先导阀开启；
图8表示在关闭位置的膜插件，先导阀也关闭。
优选实施例的详细描述
根据第一实施例的示意结构见图1。图中显示，致冷机10包括第一和第二阀装置112、146。第一阀装置112包括先导操作阀118和直动式阀114。第二阀装置146包括先导操作阀150和直动式阀148。水过滤器130和冷却水箱138设置在第一阀装置112和第二阀装置146之间。致冷机通过普通水管110接收家用自来水。水在口116处进入第一阀装置112。
先导操作阀118、150的致动由水分配器164的致动决定。因此，直动式阀114、148随制冰机166的致动而工作。直动式阀114、148用在阀装置112、146的制冰机侧，这是由于制冰机的流率需要容许一个减小的输入流率。先导阀118、150在水分配器164的致动下协同工作以容许流率比直动式阀所提供的流率大。这样，在水分配器164处实现了冷却水的足够流率。
阀装置112的出口120和122在相交处124汇合。水过滤器130通过管道126从入口128接收水。
过滤后的水在出口132处排出水过滤器130并经过管道134到容纳箱138的入口136。容纳箱138用作冷却水的蓄存器并用来给水分配器提供预冷却的水。本领域的技术人员将认识到容纳箱138也可以被设置在水过滤器130的上游。
冷却水在出口140处排出容纳箱138并经过管道142在入口144处进入第二阀装置146。先导阀150通过管道156在入口160处释放水到水分配器164。直动式阀148在出口154处通过管道158释放水到入口162处的制冰机166。
参照图4，用阀20详细地说明先导阀的结构。类似的结构公布在美国专利No.5,269,333中，该专利于1993年12月14日颁布给了本发明的受让人，即Emerson E1ectric Co.。图4中先导操作阀的构造和描述等效于用在本发明所有实施例中的先导操作阀。先导操作阀20包括：阀体22、主阀24、先导阀26、释放通道28、流量减小结构30、真空减速孔32以及反锤肋34。
阀体22典型地是聚丙烯，其包括一个入口36、一个出口38、一个阀腔40、一个阀面42、一个膜固位槽44及一个导管48或衔铁壳体。入口36包括一个入口屏50，用以防止大的颗粒污染物进入水阀20。入口屏50通常是一种编制网状布。根据场合网格尺寸通常从40到80网格/英尺范围变化。工作压力为每平方英寸20～125磅(138～861.9kPa)范围的住宅水管通常用螺纹普通软管接头52或螺纹管接头(未示出)连接到入口端36，以产生通过水阀20每分钟约0.7～10加仑(2.58～37.86升)或更高的流率。出口端通常是一个管接头，一个设备填充管(未示出)连接到其上。
阀体22包括设置在入口36和出口38之间并与它们相连的阀腔40。阀面42包含在邻近出口38的该阀腔40中。阀腔40还包含一个固位槽44，用以固定主阀24(先导操作机构)。导管48用于与固位槽44配合以固定主阀24。
主阀24包括一个膜54和一个膜插件56。主阀24将阀腔40分为一个致动室58和一个主室60。主阀24可以移动到远离阀面42的开启位置以容许水从入口36通过阀腔40流到出口38，并且可以移到与阀面接触的关闭位置以阻止水从入口36通过阀腔40流出。膜54是弹性的并通常由乙烯丙烯(EP)橡胶制成，其包括一个固位脊62、膜释放孔64和一个膜阀座66。固位脊62装在阀体22中的膜固位槽44中，而且导管48设置在固位脊62上以将膜54固定在阀体22中并产生密封。
膜插件56包括固位肋68并承载先导阀26和释放通道28。主阀24、膜插件56是硬的并通常由聚丙烯制成。膜插件56、固位肋68配装在膜槽70中以将膜播件56固定在膜54中。
先导阀26包括场绕组72、偏置弹簧74、电磁衔铁76、先导阀座78、先导阀面80、先导阀出口延伸件82及先导阀通道83。先导阀座78连接导衔铁76。衔铁76可滑动地承载在导管48中并可移动到远离先导阀面80的开启位置以容许水从致动室58流到出口38，而且可移动到接触先导阀面80的关闭位置以防止水从致动室58流到出口38。先导阀通道83约为0.033英寸(0.084cm)，其比释放通道28大。先导阀出口延伸件82可滑动地与出口38接合以提供从致动室58经先导阀通道83到出口38的水流通道。
当激励场绕组72时，衔铁76回退以将先导阀密封78从先导阀面80抬起，从而打开先导阀26以容许水从致动室58流入出口38。当场绕组72被去激励时，衔铁76由偏置弹簧74延伸而且先导阀座78接触先导阀面80，从而关闭先导阀26以中止水从致动室58经过先导阀26进入出口38的流动。先导阀出口延伸件82通过膜54延伸进入出口38。
先导阀出口延伸件82包括位于先导阀出口延伸件82外部上的一个反锤肋34，其用于延迟主阀24的关闭，从而减少当主阀24关闭太快时所产生的压力峰值所引起的内阀噪音和管撞击。反锤肋34还可以叫做环形肋、脊、唇、带或珠。反锤肋34当其进入出口38时通过限制出口38而延迟主阀24的关闭。反锤肋34还通过在进入出口38的水流中产生涡流和在接合出口38时产生反压而延迟阀24的关闭。反锤肋34延迟主阀关闭降低了内部水阀20的噪音和管撞击。反锤肋34是连续或中断肋，并通过导向顶端85与先导阀出口延伸件82的下游端86隔开。导向顶端85具有一个成锥形的下游端86，用以在主阀24从开启位置移动到关闭位置时将先导阀出口延伸件82导入出口38。
反锤肋34邻近真空减速孔88，该孔从反锤肋34延伸到先导阀出口延伸件82的下游端86。尽管反锤肋34的宽度可以变化，但反锤肋34最好不宽于约0.025英寸(0.0635厘米)以减少污染物进入反锤肋34和出口38之间而干扰水阀工作的可能性。反锤肋34下游边缘90的一部分被倒角30度以便于出口38中的顺流运动，并增加结构强度。
释放通道28包括一个主室口98、一个急剧加宽的孔100和一个逐渐加宽的孔102，释放通道28的作用是交替地提供压降或平衡致动室58和主室60之间的压力。主室口98的直径约为0.029英寸(0.074cm)，比先导阀通道83的小，其厚度约为1英寸的0.005(0.0127cm)，以便于制造并减小被腐蚀的可能性。主室口98可以延伸通过膜释放孔64(图8)。由于主室口98直接通向主室60，所以主室口98和膜释放孔64之间的污染物被消除了(图8)。释放通道28的急剧加宽孔100在主室孔98之后紧接就开始并延伸到释放通道28的逐渐加宽孔102。急剧加宽孔100用于降低污染物干扰或留在主室口98中的可能性，逐渐加宽孔102用于降低污染物干扰或留在其内的可能性。
流量减小结构30包括一个释放阀106和一个真空减速孔88。流量减小结构30在主阀24打开时减少了带有附随污染物的水流进入释放通道28，从而降低了污染物沉积在水阀20中的可能性。释放阀106具有一个座108，用于在主阀24打开以基本关闭释放阀106时与导管48配合。当水流通过释放通道28减小时，释放阀106基本关闭，但容许足够的水流通过，因此当先导阀26初始关闭时，足够的水能流过释放通道28朝出口38移动主阀24，从而打开释放阀106。
释放阀座108和导管48都是塑料的，因此当释放阀座108与导管48配合时，形成不完全的密封以容许一个最小量的水流。水阀20需要最小量的水，因此当先导阀26一关闭时，就会有足够的水流进入致动室58以增大压力而足以移动主阀24，从而打开释放阀106，容许水流过释放阀106。
真空减速机构32包括四个位于先导阀出口延伸件82中的真空减速孔88。该真空减速孔88可以以各种方式构造并实现相同的结果例如：利用镗孔或镗水平槽。四个真空减速孔88在先导阀出口延伸件82的下游孔86处开始并向上延伸到反锤肋34。真空减速机构32的目的是当主阀24开启时减小先导阀出口延伸件82的文氏管效果，从而减小了通过先导阀出口延伸件82从出口38抽入到致动室58的真空。如果当主阀打开时将低真空抽入致动室58，那么主室60和致动室58之间的压差减小，并且因此伴有附随污染物的通过释放通道28流入致动室58的水减少。
当先导阀26打开时，衔铁场绕组72被激励，因此衔铁偏置弹簧74被压缩，衔铁76被拉离先导阀孔83。先导阀26打开的情况下，致动室58中的压力比主室60中的压力低。这是由于由流入出口38的水产生的部分真空经过先导阀出口延伸件82被传递到致动室58中。
图6表示主阀24全打开，先导阀26刚关闭，释放阀106继续到基本关闭的情况。由于先导阀26刚关闭，则主阀24开始从打开位置移动到关闭位置。当衔铁绕组72被去激励时，先导阀26关闭而且偏置弹簧74延伸衔铁76，使先导阀座78接触先导阀阀面80。
由于先导阀26关闭，所以流经基本关闭的释放阀106的水不能排出致动室58，而且不会再从出口38通过先导阀出口延伸件82抽真空。致动室58中的压力迅速等于主室60中的压力，使主阀24朝着低压力出口38移动以关闭主阀24。当主阀24向阀面42移动时，释放阀106全打开，容许水自由地流过释放通道28。
图7继续表示关闭位置的主阀24，但先导阀26打开的情况。由于释放阀106打开，所以水可以通过释放通道28自由流动，进入致动室58，经过先导阀26并进入出口38。衔铁场绕组72被激励以使衔铁76回退并打开先导阀26。一旦先导阀26被打开，水从致动室58自由流经先导阀26并进入出口38。替换水经过释放通道28流入致动室58，该释放通道28具有比先导阀通道83小的释放通道主室口98。口尺寸的差值导致致动室58中的压力较低。该较低压力使主阀24移动到打开位置。
图8表示处于关闭位置的主阀24，主阀座66接触阀面42以防止水从主室60流入出口38，而且先导阀26也被关闭的情况。由于水压使主室60的压力比出口38的高，所以主室60和出口38之间的压差将主阀24保持在关闭位置。尽管释放阀106打开，由于先导阀26关闭，则很少或没有水流经释放通道28。
衔铁场绕组72继续被去激励，因此偏置弹簧74继续延伸衔铁76以关闭导向阀26。反锤肋34配装到出口38中。随着主阀24从打开位置移动到关闭位置，当反锤肋34接合出口38时，反锤肋34通过临时减小主室60和出口38之间的压差来延缓主阀24关闭。
参照图3和5，现在将描述直动式阀114。类似的结构公布在美国专利No.6,076,801，该专利于2000年6月20日颁布给了本发明的受让人，即EmersonElectric Co.，其内容引入在这里作为参考。直动式阀114包括一个电磁线圈168、一个衔铁172、一个弹簧170和一个导管176。衔铁172和弹簧170设置在导管176中，弹簧170作用在衔铁172上以将衔铁172偏向阀座178，从而挡住阀座孔180并防止水流过阀体192。当电磁线圈168被电激励时，产生一个磁场，其抬起衔铁172到开启位置，在该开启位置，衔铁172从阀座178上间隔开，从而容许水流通过阀体192前行。此后，水流通过阀腔前行，经过阀座孔180并通过出口120排出阀体192。衔铁172包括一个衔铁顶端174，该衔铁顶端接触阀座178并挡住阀座孔180。
直动式阀114还包括一个流量控制元件184和一个流量控制垫圈186。设置在阀座178和流量控制垫圈186之间的流量控制元件184由弹性材料如乙烯丙烯(EP)橡胶制成并具有一个限定在其中的中央通道188。流量控制元件184与表面182上的流入水压响应而弯曲或变形。具体地说，表面182上的较高入口水压引起流量控制元件184的较大弯曲或变形，从而减小了中央通道188的直径。作用在上游表面182上的较低入口水压使流动控制元件的弯曲或变形减小，从而增大中央通道188的直径。
为了参考，图3中先导阀118和图5中先导阀118的相同元件用和图4中先导阀20相同的标号标记。因此，图5中直动式阀114的相同元件用和图3中直动式阀114相同的标号标记。
参照图1，根据本发明的技术和优选实施例的结构，需要来自水分配器的水的用户致动第一和第二先导操作阀118和150。进一步解释，阀装置112的先导阀118从管道110接收水并通过管道124将它输送到水过滤器130。阀装置146的先导阀150从冷却水箱138通过管道142接收冷却水并通过管道156将它输送给水分配器164处的用户。同时，过滤水离开过滤器130通过管道134补充从冷却水箱138中流出的水。
当冰的供应量减少到预定水平时，直动式阀114和148被致动。阀装置112的直动式阀114从管道110接收水并通过管道124将它输送到水过滤器130。阀装置146的直动式阀148从冷却水箱138通过管道142接收水并通过管道158将它输送给制冰机166。同时，过滤水离开过滤器130通过管道134补充从冷却水箱138中流出的水。
现在参照图2，表示根据本发明第二实施例的阀布置方案。第一阀装置包括一个单向电磁先导操作阀20。其余结构和优选实施例的相同。水分配器264的致动或制冰机266的致动使先导操作阀装置20致动。当先导阀20被激励时，水通过入口36进入并在出口38处经过管道226释放到过滤器230的入口228。然后，水根据请求元件流到冷却水箱238和先导致动阀250及水分配器264或直动式阀248和制冰机266。
第三实施例包括引入具有单向输出的双电磁阀。具有单向输出的双电磁阀(见图5)可以视作是图2中的阀20。元件及操作与第一实施例中的相同(见图3)，除了两个相异的输出端在阀壳体内部汇合并导向一个单出口46之外。
第四实施例和第一实施例中的装置相同，除了第一阀装置包括两个先导操作阀之外。如图1所示，第一阀装置112包括先导操作阀118和114。
第五实施例和第四实施例中的结构相同，除了第二阀装置包括两个直动式阀。如图1进一步解释的，第二阀装置146包括直动式阀148和150。
本发明可以以多种方式实现。这种变形不偏离本发明的精神和范围，而且对于本领域的技术人员而言所有这些变化都将包含在所附权利要求的范围中。
Claims (10)
1.一种用于致冷机的水输送和过滤系统，包括：
第一阀装置，该装置包括一个入口、具有一个出口的第一先导操作阀和具有一个出口的第一直动式阀；
第二阀装置，该装置包括一个入口、具有一个出口的第二先导操作阀和具有一个出口的第一直动式阀；
一个水过滤器，具有一个入口和一个出口，所述水过滤器设置在所述第一阀装置的下游和所述第二阀装置的上游；
一个水分配器，其流体连接到所述第二先导操作阀的所述出口上；
一个制冰机，其流体连接到所述第二直动式阀的所述出口上；以及
一个家用水管，其流体连接到所述第一阀装置的所述入口上。
2.根据权利要求1所述的水输送和过滤系统，还包括一个设置在所述第一阀装置下游和所述第二阀装置上游的冷却水箱。
3.一种用于致冷机的水输送和过滤系统，包括:
第一阀装置，该装置包括一个入口和具有一个出口的第一先导操作阀；
第二阀装置，该装置包括一个入口、具有一个出口的第二先导操作阀和具有一个出口的直动式阀；
一个水过滤器，具有一个入口和一个出口，所述水过滤器没置在所述第一阀装置的下游和所述第二阀装置的上游；一个水分配器，其流体连接到所述第二先导操作阀的所述出口上；
一个制冰机，其流体连接到所述直动式阀的所述出口上；以及
一个家用水管，其流体连接到所述第一阀装置的所述入口上。
4.根据权利要求3所述的水输送和过滤系统，还包括一个设置在所述第一阀装置下游和所述第二阀装置上游的冷却水箱。
5.一种用于致冷机的水输送和过滤系统，包括:
第一阀装置，该装置包括一个入口、第一先导操作阀、第一直动式阀和一个出口；
第二阀装置，该装置包括一个入口、具有一个出口的第二先导操作阀和具有一个出口的第一直动式阀；
一个水过滤器，具有一个入口和一个出口，所述水过滤器设置在所述第一阀装置的下游和所述第二阀装置的上游；
一个水分配器，其流体连接到所述第二先导操作阀的所述出口上；
一个制冰机，其流体连接到所述第二直动式阀的所述出口上；以及
一个家用水管，其流体连接到所述第一阀装置的所述入口上。
6.根据权利要求5所述的水输送和过滤系统，还包括一个没置在所述第一阀装置下游和所述第二阀装置上游的冷却水箱。
7.一种用于致冷机的水输送和过滤系统，包括：
第一阀装置，该装置包括一个入口、具有一个出口的第一先导操作阀和具有一个出口的第二先导操作阀；
第二阀装置，该装置包括一个入口、具有一个出口的第三先导操作阀和具有一个出口的直动式阀；
一个水过滤器，具有一个入口和一个出口，所述水过滤器设置在所述第一阀装置的下游和所述第二阀装置的上游；
一个水分配器，其流体连接到所述第三先导操作阀的所述出口上；
一个制冰机，其流体连接到所述直动式阀的所述出口上；以及
一个家用水管，其流体连接到所述第一阀装置的所述入口上。
8.根据权利要求5所述的水输送和过滤系统，还包括一个设置在所述第一阀装置下游和所述第二阀装置上游的冷却水箱。
9.一种用于致冷机的水输送和过滤系统，包括：
第一阀装置，该装置包括一个入口、具有一个出口的第一先导操作阀和具有一个出口的第二先导操作阀；
第二阀装置，该装置包括一个入口、具有一个出口的第一直动式阀和具有一个出口的第二直动式阀；
一个水过滤器，具有一个入口和一个出口，所述水过滤器设置在所述第一阀装置的下游和所述第二阀装置的上游；
一个水分配器，其流体连接到所述第一直动式阀的所述出口上；
一个制冰机，其流体连接到所述第二直动式阀的所述出口上；以及
一个家用水管，其流体连接到所述第一阀装置的所述入口上。
10.根据权利要求5所述的水输送和过滤系统，还包括一个设置在所述第一阀装置下游和所述第二阀装置上游的冷却水箱。
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