CN2163808Y - 带平面多功能集成阀的全自动钠离子交换器 - Google Patents

Abstract

本实用新型系采用离子交换的原理，以钠离子置 换原水中的钙、镁离子，从而使原水达到软化目的的 全自动单阀钠离子交换器。目的是以多功能平面集 成阀取代传统的多阀(截止阀)而实现全自动控制，使 交换器持续正常运行。其结构为包括底座上装配了 交换柱、盐柱、管路、控制器及平面集成阀。集成阀由 上下阀体、阀芯片、电机以及齿轮构成。优点是实现 全自动控制，软水水质高，设备使用寿命长，节电、节 水、节盐、节树脂，运行经济性好。

Description

本实用新型属于使原水除去钙、镁离子得到软化水的全自动钠离子交换器，包括连续出水交换器。为了能清楚的说明本实用新型，故将不连续出水型交换器一并说明，其中不连续出水交换器作为分案后的专利申请。不连续出水型有单通道及双通道两种，连续出水型仅有双通道一种。

在原有技术中，销售一种组合式自动钠离子交换器，其结构为组合式，由时间继电器控制电机，电机通过皮带轮带动丝杠，通过丝杆传动改变阀芯旋转角度而达到自动改变工况的目的。其不足之处是，①因采用时间继电器控制，控制时间随着原水硬度改变而无法调节，低硬度原水则浪费盐多，高硬度原水因软化不够而达不到标准；②因电机通过皮带轮和丝杠传动来改变阀位，故传动效率低，耗能高；③又因其多路阀结构形式为锥阀，阀壳及阀芯均为锥体，其相互接触为曲面接触，故易发生阀体卡死现象，长期使用时，壳与芯间磨损形成间隙，使原水、盐溶液和软水孔间互相渗漏以至串水，致使软化水质降低，不符标准要求。

本实用新型的目的是：①以多功能平面集成阀取代传统的多阀（截止阀），运用控制器实现全自动控制，使不连续出水型全自动钠离子交换器中有1个或2个盐柱7，N个或2N个树脂交换柱2（N为自然数1、2……），每N个树脂交换柱串联连接一个盐柱7和N个串联连接的交换柱2组合为一组，两组软化处理的工艺流程均处于一种状态，其工况程序为：

，反复循环进行；使连续出水型全自动钠离子交换器中，有2个盐柱7，2N个树脂钠离子交换柱2（N为自然数1、2……），一个盐柱7和N个串联连接的交换柱2组合为一体，分为两组Ⅰ和Ⅱ，其软化处理的工艺流程分别进行，其工况程序为：

如此循环往复，使两组交换柱2轮流再生、置换、出水，达到整机在宏观上连续产生软水的目的。②由于采用全自动控制，所以避免因人工误操作所引起的各种问题，保证了软水质量，提高设备的工作效率。③采用平面型多功能集成阀3作为设备的执行机构，彻底解决球阀、柱阀、锥阀等传统曲面阀门所带来的运行寿命短、磨损快、串水等一系列问题，以一级平面单阀控制改变传统多阀或曲面单阀控制的传统控制结构。④采用密封盐柱7，代替原敞开式溶盐池和盐泵，解决盐泵易腐蚀损坏的难题，也达到了自动供盐的目的。⑤解决原有设备盐耗高、水耗高、电耗高及树脂耗量高的问题。

本实用新型的技术解决方案是：

在不连续出水和连续出水两种钠离子交换器中，底座1上装配树脂交换柱2、盐柱7、管路5及流量计8，主要特点是，电脑或电子控制器6用导线分别与平面多功能集成阀3中的霍尔元件46和电机16连接，霍尔元件46和可转动表示工位的磁钢35对应配合，能够实现正洗、再生、置换、止洗、软化和全停六种工况或者实现：^再生 _出水→^置换 _出水→^{出 水} _小出水→^出水 _再生→^出水 _置换→^小出水 _{出 水}

六种工况的平面多功能集成阀3中，由上阀体31、下阀体20和外圈21组成阀体，阀体中装配的阀芯片22与齿轮轴24啮合，装在齿轮轴24下端的中齿轮19与连接在电机16上的小齿轮15啮合，上下阀体31和20上有阀门通孔和凹形槽，能够有序的开闭这些阀门通孔的阀芯片22上有4个或8个通孔，上下阀体31和20上装配有活接头12、置换流量调节阀和再生流量调节阀，使全密封式的盐柱7内压和进水（自来水）压力相等。

本实用新型的技术解决方案还包括：

在不连续出水钠离子交换器中，密封盐柱7上（输入）下（输出）端、N个（N为自然数1、2……）交换柱2上（输出）下（输入）端均有机的联结平面集成阀3，具有完成将盐柱7中25％浓度饱和盐溶液稀释为5％的再生液后、自动注入交换柱2内的平面集成阀3上，圆形工位盘26上半周装有6个霍尔元件46，彼此间隔30°角，静止不动的工位盘26固定在上阀体31上，随阀芯片同步转动的指针27装配在中轴28上端，指示工位的指针27两端各装配一个磁钢35，指针27每转动30°角，磁钢35与霍尔元件46位置对应配合，使控制器6得到霍尔元件46导通的反馈信息并控制电机16动作。

在不连续出水钠离子交换器中，平面集成阀3内的上阀体31上表面，大半径弧形台阶凹形流槽内，分布有K1、K1、K6、K6、K6、K6通孔，及分离台阶凹形流槽内的K9、K2、K3、K4、K8通孔，小半径弧形台阶凹形流槽内，对称分布K5和K7通孔，其凹形流槽与上述的分离流槽相连，上下阀体31和20中标号相同的各孔均一一相互对应，在下阀体20下表面，大半径二个弧形台阶凹形流槽内，各自分布K6、K6、K6、K9通孔和K1、K1、K8、K4、K3通孔，分离的K2通孔与其中K1通孔对称，小半径弧形上，对称分布K7和K5通孔，其中K5通孔台阶凹形流槽与K4通孔台阶凹形流槽相连，转动每30°角可改变一个工况的阀芯片22上，经圆心的一条直线上对称分布四个通孔。

在连续出水钠离子交换器中，二个密封盐柱7和2N（N为自然数1、2……）个树脂交换柱2，其中每N个（或2N个）交换柱2彼此串联形成一组，以实现多级软化，解决高硬度原水（硬度＞8毫克当量／升）的软化，每组交换柱的两出口连结平面集成阀3，两组交换柱2交替产出软化水，两组交换柱2的最终软水出口交换柱端间用管路5相连，此连接管5又与两个封闭盐柱7下端输出口用塑料软管连接，盐柱7上端和平面集成阀3排水出口端均分别连结流量计8。自动将盐柱7中25％浓度饱和盐溶盐洗释为5％的再生液并自动注入再生工况下的交换柱2。

在连续出水钠离子交换器中，霍尔元件46埋入平面集成阀3中的下阀体20内，与嵌于中齿轮19中的磁钢35位置对应配合，使控制器6得霍尔元件46导通的反馈信号并控制电机16。

在连续出水钠离子交换器中，平面集成阀3内，上阀体31一面上，大半径四个均布的弧形台阶凹形流槽内，分别均布通孔K1、K1、K1，K10、K10、K10，K2、K2、K2及K11、K11、K11，较小的半径上有四个通孔，其中K6、K6通孔台阶凹形流槽与上述K1通孔凹形流槽相连，K13、K13通孔与上述K10的凹形流槽相连，K4通孔与一直线凹形流槽相连，K12通孔与另一对应的直线凹形流槽相连，上下阀体31和20中标号相同的各孔均一一相互对应，在下阀体20一面，大半径二个对称分布的弧形台阶凹形流槽内，分别均布通孔K1、K1、K1、K10、K10、K10和K2、K2、K2、K11、K11、K11，较小半径弧形台阶凹形流槽内，布有K13、K13、K6、K6通孔，小半径弧形台阶凹形流槽内，布有通孔K12和K4，转动每30度角能改变一个工况的阀芯片22上，大半径弧上对称分布二对通孔，经圆心的一条直线上有均布的另外二对通孔。

本实用新型的附图说明如下：

图1是不连续出水单通道全自动钠离子交换器主视图。

图2是不连续出水单通道全自动钠离子交换器俯视图。

图3是不连续出水单通道全自动钠离子交换器原理图。

图4是不连续出水全自动钠离子交换器多功能集成阀阀门分解工作示意图。

图5是单通道多功能平面集成阀主视图，也是图6中A－A剖视图。

图6是单通道平面集成阀俯视图。

图7是单通道平面集成阀仰视图。

图8是单通道平面集成阀中阀芯片传动图。

图9是图6中D－D置换流量调节阀剖视图。

图10是单通道平面集成阀上阀体主视图。

图11是单通道平面集成阀上阀体俯视图。

图12是单通道平面集成阀下阀体主视图。

图13是单通道平面集成阀下阀体俯视图。

图14是单通道平面集成阀芯片主视图。

图15是连续出水双通道全自动钠离子交换器主视图。

图16是连续出水双通道全自动钠离子交换器俯视图。

图17是连续出水双通道全自动钠离子交换器原理图。

图18是连续出水双通道全自动钠离子交换器多功能平面集成阀门分解示意图。

图19是双通道交换器多功能平面集成阀主视图，也是图20中C－C剖视图。

图20是图19的俯视图。

图21是图19的仰视图。

图22是双通道平面集成阀上阀体主视图。

图23是图22中E－E左剖视图。

图24是图19中L－L剖视后的下阀体主视图。

图25是图24中F－F剖视图。

图26是图19中阀芯21主视图。

图27是图26中B－B剖视图。

图28是控制器6和平面集成阀3之间联结控制图。

为上图中标号说明如下：

1－底座，2－树脂钠离子交换柱，3－多功能平面集成阀，4－控制柜，5－管道，6－电子（或电脑）控制器，7－盐柱，8－流量计，9－压力表，10－水表，11－阀门，12－活接头，13－软管接头，14－接头螺母，15－小齿轮，16－电机，17－电机定高管，18－键，19－中齿轮，20－下阀体，21－外圈，22－阀芯片，23－“O”形圈，24－小齿轮轴，25－摇把，26－工作盘，27－指针，28－中轴，29－螺钉，30－管口加强套，31－上阀体，32－阀口密封圈，33－螺母，34－上盖板Ⅱ，35－磁钢，36－上盖板Ⅰ，37－标牌，38－电机罩，39－下盖板Ⅰ，40－端盖，41－下盖板Ⅱ，42－调节阀外壳，43－调节阀芯，44－调节阀座，45－泄漏（浅）槽，46－霍尔元件。

下面是本实用新型依附图作进一步的详述：

实施例1：

参看图1至图14所示，是不连续出水单通道全自动钠离子交换器，底座1上固定交换柱2密封盐柱7和控制柜4，控制柜4内固定平面集成阀3和控制器6，整个管道5有机的将集成阀3和交换柱2和盐柱7及自来水进口有机的联系起来。在平面集成阀3中，上阀体31上表面用管口加强套30装配活接头12，用于连接树脂交换柱2上下口和盐柱7上口，上阀体31上还装配置换流量调节阀、上盖板34和36、标牌37、手动摇把25，摇把25下端与装配阀体中的小齿轮轴24连接，小齿轮轴24与阀芯片22外齿相啮合，小齿轮轴24下端部用键18、端盖40、螺钉29固定中齿轮19，与电机16上的小齿轮15相啮合，参看图5和图8所示。下阀体外表面上同样装配活接头12，作为进水口、软水出口、排出口以及再生流量调节、流量计接口，其中流量计接口经流量计8联结盐柱7下口，下阀体表面还用螺钉装配下盖板39和41。阀芯片22顺时针旋转，依次转动30°角就能实现反洗－再生－置换－正洗－软化－全停六种工况，由于指针27上装配有磁钢35，与工位盘26上每30角度中的霍尔元件46对应配合，使每30度角工位转变信息输送给控制器6，使控制器6按各工况进行不同的运行时间和转换控制。一旦停电，可人工手摇手把25操作即可。

对于连续出水双通道全自动钠离子交换器，参看图15～图27，同理，底座1上固定二个树脂钠离子交换柱2和二个盐柱7及控制柜4，在控制柜4中装配控制器6和多功能平面集成阀3，同非连续出水单通道钠离子交换器一样，参看图3和图17，自来水进水经阀门11、水表10、压力表9、电磁阀连接平面集成阀3。参看图20，上阀体31表面上的四个活接头12分别连接，左边交换柱2上口和下口，右边交换柱2上口和下口，二个流量计接口是由螺钉29、螺母33组成，经流量计8分别连接二个盐柱7上口，参看图17。盐柱7下口串联，共与自来水进口相通，盐柱7下口与交换柱2上口相连，两交换柱上口相连。二个盐柱7下口各有溢盐水口，为了便于装盐时，放出部分盐水。在集成阀3下面，即下阀体20表面，参看图17和图21，软水出口经阀门11输出软化了的水，其管道中可有一个取样口，进水口经电磁阀、压力表9、水表10与自来水管连接，排水口经阀门11、流量计8将污水排出。在集成阀3中，包括有电机16、齿轮15、19及小齿轮轴24、手摇把25。

整个设备工作原理如下：

实施例1中，当自来水通过交换柱2时，水中的钙镁离子与树脂交换柱2中钠型树脂的钠离子进行离子交换反应，使原水除去了钙镁离子而得到软化，经一定时间，树脂失效，再向交换柱2注入5％浓度的盐溶液，进行再生处理，再生后经置换反应、正洗，又能进入软化水工况，如此反复，持续进行。其单通道交换器中平面集成阀3的工作是这样，参看图11至14，及图4和图6所示，当指针27指向全停，即图11中指针27指向K2和K3的中间，当指针27指向反洗工况，即图11中指向K3，则阀芯片4个通孔对应K3和K6通孔，（以下类似），K3、K6阀门（通孔）开启相通，参看图4，自来水进水→电磁阀→K3→交换柱2→K6→排出。当指针27指向再生工况，即对应的K4、K5、K7和K6阀门（通孔）开启相通，图4中，自来水进水

→电磁阀→

交换柱2→K6→排出，这是采用逆流再生处理方式。当指针27指向置换工况，对应的K8、K6开启相通，自来水进水→电磁阀→K8→交换柱2→K6→排出。当指针27指向正洗工况，则K1、K9开启，自来水进水→电磁阀→K1→交换柱2→K9→排出。当指针指向软化工况，则K1、K2开启，自来水→电磁阀→K1→交换柱2→K2→软化水出口。依此循环，完成整个软化水工作，其中流量计8是进行控制再生盐量。

实施例2中，参看图17、图18、图22至图26，以图17中左右两边对称的盐柱7、交换柱2为例说明，其六个工况及动作原理。

开启K1、K2、K12、K13通孔，

开启K1、K2、K13通孔，

开启K1、K2、K10、K11通孔，

开启K4、K6、K10、K11通孔，

开启K6、K10、K11通孔，

开启K1、K2、K10、K11通孔。

如此循环，能够连续出软化水。

整个工作程序中，调节三个流量计8能自动将盐柱中25％浓度的饱和盐溶液稀释为5％的再生液后自动注入树脂交换柱2，同时还控制再生液和置换水的用量。

本实用新型的优点是：

1、本设备采用浮床逆流再生处理方式，再生液从树脂层顶部自上而下通过，因此树脂交换柱中上层树脂的再生度高，软化水自下向上经过树脂层，出水质量高；其自耗水率仅为1.1～1.2％，仅为老产品的1／20～1／25。本实用新型的盐耗仅为64～84g／g－N，为现有产品的50％～12％；其树脂一次装量少，树脂流失量也少；采用密封盐罐，用自来水压力供盐，省去盐泵，解决了其腐蚀问题，延长了设备的使用寿命。

2、由于采用高抗干扰能力的电子（或电脑）控制器控制低速微电机，驱动多功能集成阀芯片旋转，故实现了软水处理工况的自动转换控制，并具有时间记忆功能，整个交换器工作可靠，性能稳定。

3、由于采用独特的多功能平面集成阀，故避免了运行磨损间隙带来的泄漏及串水现象，使用寿命可达十年以上，同时因集成阀中阀芯片旋转每30°时，即改变软水处理的各个工况通路，旋转180°，为一个软水处理过程；其中还有合理的泄漏槽，以便使原水、盐溶液及软水间不能有任何渗漏，保证了软水水质。该阀将传统十四个阀集成为一体，以能实现自动控制。

4、用密封盐罐的自来水平供给阀的25％浓度的饱和盐溶液自动稀释为5％的再生稀盐溶液。在平面集成阀内，具有再生调节，可调节再生流量以及调节合理的置换流量。

5、由于可采用手动摇把操作，故避免了因无电造成工况不能转换的缺点，人工操作方便准确。

6、由于设备可运用多个交换柱，实现多级软化，所以解决了硬度＞8毫克当量／升的原水的软化问题，提高了设备软化水的能力。

总的说来，本实用新型的优点为：单级全自动控制钠离子交换器的软化处理过程，其六工况工作性能稳定可靠，改变了以往软水处理人工操作的局面，保证了锅炉进水水质，避免以往锥阀、球阀等曲面多路阀由于磨损造成的串水及漏水现象，更避免了由于加工偏差造成阀体与阀芯卡死的现象，保证了锅炉软水水质；工作交换容量高、盐耗低；密封盐柱自来水压及射流供盐的方式避免了传统交换器用盐泵、溶盐池供盐而盐泵常腐蚀损坏的问题；节电、节水、节盐及节约树脂，运行经济性高。

Claims (4)

1、带平面多功能集成阀的全自动钠离子交换器，包括：在连续出水钠离子交换器中，底座(1)上装配钠离子交换柱(2)、盐柱(7)、管路(5)及流量计(8)，其特征在于：电脑或电子控制器(6)用导线分别与平面多功能集成阀(3)中的霍尔元件(46)和电机(16)连接，霍尔元件(46)和可转动表示工位的磁钢(35)对应配合，能够实现：

^再生 _出水→^置换 _出水→^出水 _小出水→^出水 _再生→^出水 _置换→^小出水 _出水

六种工况的平面多功能集成阀(3)中，由上阀体(31)、下阀体(20)和外圈(21)组成阀体，阀体中装配的阀芯片(22)与齿轮轴(24)啮合，装在齿轮轴(24)下端的中齿轮(19)与连接在电机(16)上的小齿轮(15)啮合，上下阀体(31)和(20)上有阀门通孔和凹形槽，能够有序的开闭这些阀门通孔的阀芯片(22)上有8个通孔，上下阀体(31)和(20)上装配有活接头(12)、置换流量调节阀和再生流量调节阀，使全密封式的盐柱(7)内压和进水(自来水)压力相等。

2、根据权利要求1所述的带平面多功能集成阀的全自动钠离子交换器，其特征在于：在连续出水钠离子交换器中，有对称的二个密封盐柱（7）和2N（N为自然数1、2……）个树脂交换柱（2），其中每N个交换柱（2）串联形成一组，以实现多级软化，解决高硬度原水（硬度＞8毫克当量／升）的软化，每组交换柱的两出口联结平面集成阀（3），两组交换柱（2）交替产出软化水，而两组交换柱（2）的软水出口交换柱（2）端间用管路（5）相连，此连接管（5）又与两个封闭盐柱（7）下端输出口用塑料软管连接，盐柱（7）上端和平面集成阀（3）排水出口端均分别连结流量计（8）。自动将盐柱（7）中25％浓度饱和盐溶盐洗释为5％的再生液并自动注入再生工况下的交换柱（2）。

3、根据权利要求1所述的带平面多功能集成阀的全自动钠离子交换器，其特征在于：在连续出水钠离子交换器中，霍尔元件（46）埋入平面集成阀（3）中的下阀体（20）内，与嵌于中齿轮（19）中的可转动的磁钢（35）位置对应配合，使控制器（6）采得霍尔元件（46）导通的反馈信号并控制电机（16）工作。

4、根据权利要求1所述的带平面多功能集成阀的全自动钠离子交换器，其特征在于：在连续出水钠离子交换器中，平面集成阀（3）内，上阀体（31）一面上，大半径四个均布的弧形台阶凹形流槽内，分别均布通孔K1、K1、K1；K10、K10；K10，K2、K2、K2及K11、K11、K11，较小的半径上有四个通孔，其中K6、K6通孔台阶凹形流槽与上述K1通孔凹形流槽相连，K13、K13通孔与上述K10的凹形流槽相连，K4通孔与一直线凹形流槽相连，K12通孔与另一对应的直线凹形流槽相连，上下阀体（31）和（20）中标号相同的各孔均一一相互对应，在下阀体（20）一面，大半径二个对称分布的弧形台阶凹形流槽内，分别均布通孔K1、K1、K1、K10、K10、K10和K2、K2、K2、K11、K11、K11，较小半径弧形台阶凹形流槽内，布有K13、K13、K6、K6通孔，小半径弧形台阶凹形流槽内，布有通孔K12和K4，转动每30度角能改变一个工况的阀芯片（22）上，大半径弧上对称分布二对通孔，经圆心的一条直线上有均布的另外二对通孔。

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