用於流體處理系統的電子旁通系統的製作方法

2023-09-18 23:00:45

專利名稱：用於流體處理系統的電子旁通系統的製作方法
用於流體處理系統的電子旁通系統
優先權
本申請主張2007年10月2日提交的美國臨時申請No. 60/997, 353的優 先權及權益。
背景技術：
本發明通常涉及流體處理系統，如包括水質軟化器的水處理系統，並且更 具體地，涉及用於水質軟化系統的電子旁路系統。應當意識到，本發明的許多 方面都可以被用於其它類型的流體處理系統中，如過濾或去離子系統。
水質軟化器是本領域眾所周知的並且通常包括生水水源、包含離子交換樹 脂的處理罐，包含滷水溶液的滷水罐，以及用於在所述水源、罐以及排水管或 其它出口之間導引流體的控制閥。
通過使水流過離子交換樹脂發生水質軟化，其用鈉離子將水中的鈣和鎂離 子置換出來。隨著離子交換過程的繼續，該樹脂最終失去其軟化水質的能力， 並且必須補充鈉離子。將鈣離子和鎂離子被去除、離子交換樹脂軟化水質的能 力得到恢復以及鈉離子得到補充的過程稱為再生。
再生期間，滷水，即濃縮或飽和的鹽溶液流經離子交換樹脂，且樹脂中的 陽離子被鈉離子置換。再生是一個多步驟過程，其結合了許多循環，尤其是回 流、滷水的抽取、漂洗和再填充循環。
但是，水質軟化器的所有者有時需要使用未軟化的水或生水用於諸如洗車 或灌溉草坪。為了從目前的水質軟化系統獲得生水，使用者必須走到水質軟化 器處並且手動地轉動旁通閥，這樣做重新構造所述控制閥以致於所有引入的生 水立即被重新定向到旁通出口而不在處理罐中被軟化。
傳統的手動系統的一個問題是，使用者必須親自走到水質軟化器處將軟化 器從軟化模式轉換為旁通模式，而這樣非常不方便。此外，為了將軟化器轉換 為旁通模式，使用者必須手動地轉動位於水質軟化器控制器上的閥，而這通常 需要很大的臂力/力量來進行轉動。如果使用者沒有正確地轉動該閥，那麼流向處理罐的流動路徑可能不被完全關閉，這降低水從所述旁通出口流出的流 速，並且允許一些生水進入處理罐。
當使用者完成其使用經旁通的水的意圖後，會產生其它問題。目前，使用 者必須回到該水質軟化器處並且手動地將旁通閥轉回服務位置，而這非常不方 便地使該過程增加另一個步驟。另外，如果使用者忘記將旁通閥轉回服務位置， 該單元將保持旁通的構造，並且該單元將繼續供應生水或未處理的水。
另外，由於成本的原因，消費者通常租借水質軟化器。當出租者沒有收到 他們的月租費時，服務提供者/技術人員必須能夠進入租賃者的家以在收到費 用前，使軟化器永久地設置於旁通模式下。這趟出行對服務提供者來說是耗時、 不方便的，並且會在租賃者的住處產生很尷尬的情形。

發明內容
本發明用於水質軟化器的電子旁通系統允許使用者或者從軟化器上的控 制器或者從使用者家中的遙控位置自動地將軟化器從軟化模式轉換為旁通模 式。本發明的系統還使得服務提供者從遙控位置控制租賃者的水質軟化器。
特別地，本發明的電子旁通系統包括與具有生水入口和旁通出口的水質軟 化器相結合的閥組件，該閥組件包括至少一個活塞和與所述至少一個活塞相聯 系的控制器。所述至少一個活塞被構造用於自動地響應由所述控制器發送的信 號來控制生水入口與旁通出口之間的管路中的水流。
在另一個實施方式中，本發明的電子旁通系統包括包括多個活塞的閥組 件，包括多個凸輪的齒輪箱，每個凸輪包括與多個活塞中與該凸輪相對應的活 塞相接觸的至少一個峰和至少一個谷，並且至少一個活塞被構造用於當該活塞 處於至少一個谷時自動地打開生水入口與旁通出口之間的管路，而當活塞處於 至少一個峰時關閉所述管路。控制器與至少一個所述活塞相聯繫並且其被構造
用於控制所述管路的自動打開和關閉。
在另一個實施方式中，本發明的電子旁通系統包括多個活塞，多個凸輪， 其中每個所述凸輪與其所對應的一個活塞接觸並且包括至少一個峰和至少一 個谷，與所述凸輪中的一個配對接合的位置反饋齒輪，其中所述位置反饋齒輪 被構造為指示水質軟化器的循環，以及靠近所述位置反饋齒輪定位的齒輪傳感 器，並且所述齒輪傳感器被構造為基於反饋齒輪的位置產生信號，其中至少一個活塞被構造用於當活塞處於谷時打開生水入口和旁通出口之間的管路，而當 所述活塞處於峰時關閉所述管路。控制器與所述至少一個活塞相聯繫並且被構 造用於基於齒輪傳感器產生的信號來控制所述管路的自動打開和關閉。


圖1是根據本發明的電子旁通系統的閥組件的透視圖； 圖2是圖1中的組件的分解透視圖3是沿圖1中的直線3-3在大體示出的方向上的組件的局部橫截面視
圖4是根據本發明電子旁通系統的齒輪箱組件的分解透視圖4a是圖4中所示的凸輪組件的透視圖5是圖1的閥組件處於旁通模式下的示意圖；和
圖6是示出本發明的電子旁通系統的示意圖。
具體實施例方式
現在參考圖卜3和5，提供一種用於水質軟化系統的控制閥組件，其普遍 地以10標明。該控制閥組件IO包括限定至少一個和優選多個末端開口的分隔 室14的闊殼體12，每個分隔室被構造用於包括往復運動的活塞組件16。
每個活塞組件16包括被構造並被設置用於在與其對應的一個分隔室14 中進行滑動的活塞18。
特別地，本發明的組件10中提供六個活塞18A-18F (附圖5)，每個活塞 獨立地操作以控制從所述水質軟化系統(未示出)的入口/出口的流入/流出。 為了所述水質軟化器的電子旁通的目的，下面將僅對活塞18A進行詳盡的描 述。其餘的活塞18B-18F以及閥組件10的其它方面在2007年10月2日提交 的名稱為"CONTROL VALVE FOR A FLUID FTRATMENT SYSTEM (代理案號No. 0308.78999)"的共同擁有且共同未決的美國專利申請No. 60/997， 317中更 全面地描述，該申請通過引用結合於此。
如圖3所示，活塞18A包括至少一個並且優選三個被構造用於在活塞的運 動期間，在活塞與分隔室14之間提供密封的密封元件20，以及被構造用於朝 分隔室14的開口端偏壓所述活塞的彈簧22。優選地，如本領域已知，該密封元件20為圓形的0-形圈，但是應當意識到可能應用其它密封元件。
為了提高活塞18A在分隔室14中的滑動，設置套筒24包圍分隔室的上部 內側壁26。優選地，套筒24為圓柱形以補償基本上為圓柱形的活塞18A，並 且其尺寸有利於在密封往復運動的同時防止活塞18A在分隔室中的側向運動。 為了將套筒24正確地密封在分隔室14中，唇緣28徑向地從所述套筒的上部 邊緣延伸，並且其被構造用於與內側壁26中限定的座32接合。
現在參考圖4和4a，所述閥組件10進一步包括齒輪箱34，所述齒輪箱 34具有由蓋38和底部40構成的齒輪箱外殼36。所述齒輪箱34通過多個緊固 件42等在蓋38處可移動地連接到所述閥殼體12上(圖2)，而且在底部40 處連接到電機44。如從圖3、 4和4a可見，齒輪箱34罩住多個並且優選六個 凸輪46A-46F，每個凸輪對應於活塞18A-18F的其中之一併且被構造用於驅動 它，該活塞將在名為"CONTROL VALVE FOR A FLUID FTRATMENT SYSTEM"的共 同擁有且共同未決的美國專利申請No. 60/997,317中進一步詳細描述。對於 所述電子旁通系統來說尤其重要的是凸輪46A，該凸輪46A驅動活塞18A並將 在下文中進一步描述。
所述齒輪箱34還包括電機驅動齒輪48，該齒輪被從電機44直接延伸或 通過內部電機齒輪箱51延伸出來的電機軸50所驅動，並被構造及被設置用於 在水質軟化器工作期間驅動凸輪46A-46F。在齒輪箱34中還設置有位置反饋 齒輪52，並且其被構造用於當所述系統處於旁通階段時通知使用者/服務提供 者。特別地，該反饋齒輪52包括多個並且優選72個等間隔隔開的狹槽54， 其中每組12個狹槽對應於水質軟化器的單個循環(即回流、滷水抽取、漂洗 等)。所述狹槽54中的一個被阻擋並且指示"復原(home)"或"服務 (service)"位置。所述狹槽54的數目和功能分配可變化以適應所述形式。
在齒輪箱34中靠近反饋齒輪52設置齒輪傳感器56,並且該齒輪傳感器 被構造用於向控制器58發送指示凸輪46A-46F位置的信號(圖6)。特別地， 所述傳感器56優選地為貫通光束式傳感器(thru-beam sensor)，其與狹槽 54進行光學相互作用，產生被所述傳感器檢測到並被送至控制器58的一系列 光脈衝。所述傳感器56對狹槽54的數目進行計數，並且其被設計為每12個 狹槽就啟動水質軟化器循環中的一個新步驟。當齒輪52轉動以致傳感器56 檢測到所述阻擋或"服務"位置時，狹槽的計數被重置為零，並且向控制器58發送信號以指示所述水質軟化器己經循環經過所有的步驟(即服務、回流、 滷水抽取、漂洗、再填充和分流)。下面將對關於本發明的電子旁通系統的反 饋齒輪52的特定功能進行進一步地詳細描述。
所述彈簧22被構造用於穿過由套筒24限定的開口 60偏壓所述活塞18A， 以便所述活塞與凸輪46A接合。特別地，凸輪46A包括頂部外周邊緣62，所 述邊緣62限定優選圍繞外周邊緣以60°增量等間隔隔開的峰64和谷66，從 而使得所述凸輪上具有總共六個峰/谷。每個峰64或谷66代表水質軟化過程 一服務、回流、滷水抽取、漂洗、填充和分流的單個步驟。此外，每個峰64 或谷66對應於設置在位置反饋齒輪52上的一組12個狹槽54。
當電機驅動齒輪48驅動凸輪46A-46F時，活塞18A-18F被由水壓和該活 塞所對應的彈簧22結合偏壓，使得活塞在各自的分隔室14中垂直地運動。為 了與其所對應一個凸輪46A-46F的外周邊緣62接合，每個活塞18A-18F包括 從活塞的頂端70延伸的凸輪從動件68。因此，通過操作，凸輪從動件68緊 靠凸輪邊緣62的接合將克服彈簧22的偏壓力。
尤其參考活塞18A，在工作時，凸輪從動件68沿凸輪外周邊緣62的峰64 和谷66行進，使得活塞18A打開和關閉殼體12的生水入口 74和旁通閥出口 76之間的水流動路徑或管路72。特別地，當凸輪46A-46F被驅動時，活塞18A 的凸輪從動件68沿凸輪46A的外周邊緣62行進。當凸輪從動件68位於峰64 時，生水入口 74與旁通閥出口 76之間的流動路徑72被關閉。但是，當活塞 18A沿外周邊緣62行進以致凸輪從動件68處於凸輪谷66時，活塞往復運動， 打開流動路徑72並且允許生水流出旁通閥出口 76從而為消費者所用。
當使用者希望將軟化器從軟化模式轉換為旁通模式時，則可以啟動附接到 軟化器的控制器58 (圖6)上的按鈕或類似的控制設備(未示出)。如本領域 已知，控制器58包括主電路板(未示出)，其從按鈕向電機44 (其通過電纜 等連接到控制器上)傳送信號，以激活所述電機。所述電機44驅動所述驅動 齒輪48，旋轉所述凸輪46A-46F，從而使該凸輪驅動活塞18A_18F。
位置反饋齒輪52也在這個時刻被驅動，並且如前所述，當反饋齒輪移動 時，齒輪傳感器56通過狹槽54發送光束，產生一系列發送到控制器58的光 脈衝。這些光脈衝在水質軟化器的工作期間被連續不斷地輸送，並且控制器 58計算光脈衝的數量直至該位置反饋齒輪到達對應於旁通循環的狹槽54處。所述控制器58驅動電機44直到反饋齒輪52移動經過對應於旁通的所述12 個狹槽54。例如，在目前的水質軟化器系統中，當反饋齒輪52在狹槽十二處 (即從零或"阻擋"狹槽經過十二個狹槽)時，所述旁通循環開始。但是，應 該理解，用於為了旁通而正確定位電機44和凸輪46A-46F的其它方法也可能 是合適的，如磁性盤/拾取組件，或機械開關。
因此，當按鈕被按下時，控制器58計算光脈衝數量或反饋齒輪52在其到 達旁通步驟前必須移動經過的狹槽54的數目，並且驅動電機44直至到達這個 旁通位置。如前所述，當在反饋齒輪52上到達狹槽十二並且旁通循環已經開 始時，打開流動路徑72並且允許水從生水入口 74流至旁通閥出口 76並為消 費者所用。
活塞18A還可以在使用者住宅中的遙控定位控制顯示器或遙控顯示器78 (圖6)上操作或者當服務提供者在使用者住宅外時在使用者提供者的手提設 備上進行操作。當旁通功能被使用者啟動時，信號無線地或通過硬連線網絡被 傳送指控制器58上的電路板上，以顯示旁通已經被選擇。如果信號來自無線 遙控，則控制器58將信號發送回遙控顯示器78以確認接受到了信號。如果經 過預定的一段時間(如10秒)遙控顯示器78沒有接收到來自控制器58的確 認，例如，遙控顯示器向控制器58重新發送旁通信號。 一旦確認被發送到遙 控顯示器78，控制器58信號通知電機44開始工作，重複與前面相同的步驟。
軟化器的這種遙控控制對服務提供者處理水質軟化器系統的違法租賃者 是非常有利的。通常，提供者必須獲得租賃者的允許並且直接關閉水質軟化器。 但是，通過本發明系統中提供的遙控控制，提供者可以從遙控位置通過從手提 無線設備啟動旁通功能而永久地將租賃者的軟化器設置在旁通模式下。
還可以預料到控制器58和遙控顯示器78均配備有計時器功能，使得消費 者可以選擇在自動轉換回正常軟化模式之前他們需要系統保持的時間。
因此，使用當前的閥組件10，所述水質軟化器可以從軟化模式電子地轉 換為旁通模式，而無需很大力氣進行手動地轉動閥甚至在水質軟化器所處的相 同位置。這種電子旁通系統與目前的手動系統相比，其耗時更少並且更易於操 作。同時本發明的電子旁通系統與目前的手動系統相比更有效，因為活塞18A 或者處於打開位置或者處於關閉位置，從而不提供流動或提供提高的流速。在 目前的系統中，如果手動閥沒有被完全旋轉，則水仍然可以流向處理罐，並且水進入旁通閥出口的流速比理想的流速要小。
雖然本文描述了本發明的電子旁通系統的具體實施方式
，但是本領域技術 人員將理解可在不背離本發明的更寬的方面的情況下進行改變或改進。
權利要求
1、一種用於水質軟化器的電子旁通系統，具有生水入口和旁通出口，其包括閥組件，其與包括至少一個活塞的水質軟化器相結合；以及控制器，其與所述至少一個活塞相聯繫，所述至少一個活塞被構造用於響應從所述控制器發送的信號而自動地控制在生水入口與旁通出口之間的管路中的水流。
2、 根據權利要求l所述的電子旁通系統，進一步包括用於驅動所述至少 一個活塞的至少一個凸輪。
3、 根據權利要求2所述的電子旁通系統，其中所述至少一個凸輪包括至 少一個峰和至少一個谷，它們與所述至少一個活塞接觸，其中當所述至少一個 活塞與所述至少一個谷接觸時，生水入口與旁通出口之間的所述管路被自動地 打開，而當所述至少一個活塞處於所述至少一個峰時，所述管路被自動地關閉。
4、 根據權利要求2所述的電子旁通系統，進一步包括連接到電機驅動齒 輪上的電機，所述電機驅動齒輪被構造用於驅動所述至少一個凸輪。
5、 根據權利要求l所述的電子旁通系統，其中所述控制器包括遙控顯示器o
6、 根據權利要求l所述的電子旁通系統，其中所述控制器包括無線遙控 顯不器。
7、 根據權利要求l所述的電子旁通系統，其中所述控制器包括用於設定 控制所述管路條件的時間間隔的計時器。
8、 一種用於水質軟化器的電子旁通系統，具有生水入口和旁通出口，其包括閥組件，其包括多個活塞；齒輪箱，其包括多個凸輪，每個所述凸輪包括同所述多個活塞中與所述凸 輪對應的活塞相接觸的至少一個峰和至少一個谷；至少一個所述活塞，其被構造用於當所述活塞位於至少一個谷時，自動地 打開生水入口與旁通出口之間的所述管路，而當所述活塞位於至少一個峰時關 閉所述管路；以及控制器，其與至少一個所述活塞相聯繫並且被構造用於控制所述管路的自 動打開和關閉。
9、 根據權利要求8所述的電子旁通系統，其中當所述至少一個活塞與所 述至少一個谷接觸時，生水入口與旁通出口之間的所述管路被自動地打開，而 當所述至少一個活塞與所述峰接觸時，所述管路自動地關閉。
10、 根據權利要求8所述的電子旁通系統，進一步包括電機和至少一個電 機驅動齒輪，所述電機驅動齒輪連接到所述電機並被構造為驅動至少一個所述 凸輪。
11、 根據權利要求8所述的電子旁通系統，進一步包括定位於靠近一個所 述凸輪的位置反饋齒輪。
12、 根據權利要求ll所述的電子旁通系統，進一步包括齒輪傳感器，所 述齒輪傳感器與所述位置反饋齒輪相聯繫並且被構造用於向所述控制器發送 信號。
13、 根據權利要求12所述的電子旁通系統，其中所述位置反饋齒輪包括 多個等間隔的狹槽，其中每一指定數量的所述狹槽對應於水質軟化器的單個循 環，並且所述齒輪傳感器被構造並被設置用於監控所述狹槽。
14、 根據權利要求8所述的電子旁通系統，其中所述控制器包括遙控顯示器。
15、 根據權利要求14所述的電子旁通系統，其中所述遙控顯示器是手提 設備。
16、 根據權利要求14所述的電子旁通系統，進一步包括計時器，其與所 述遙控控制顯示器相聯繫並被構造用於在指定時間內自動地控制所述管路中 的水流。
17、 根據權利要求8所述的電子旁通系統，其中所述控制器包括無線遙控 顯示器。
18、 根據權利要求8所述的電子旁通系統，包括計時器，所述計時器與所 述遙控控制顯示器相聯繫並被構造用於在指定時間內自動地控制所述管路中 的水流。
19、 一種用於水質軟化器的電子旁通系統，具有生水入口和旁通出口，其包括多個活塞；多個凸輪，每個所述凸輪與其所對應的一個所述活塞相接觸並且具有至少一個峰和至少一個谷；位置反饋齒輪，其與一個所述凸輪配對地接合併且被構造用於指示所述水質軟化器的循環；齒輪傳感器，其被靠近所述位置反饋齒輪定位並且被構造為根據所述位置反饋齒輪的位置產生信號；至少一個所述活塞，其被構造用於當所述活塞位於所述谷時，自動地打開 生水入口與旁通出口之間的所述管路，而當所述活塞位於所述峰時關閉所述管 路；以及控制器，其與所述至少一個活塞相聯繫並且被構造用於根據所述齒輪傳感器產生的所述信號控制所述管路的自動打開和關閉。
20、根據權利要求19所述的電子旁通系統，其中所述位置反饋齒輪包括 多個被分為不同組的等間隔設置的狹槽，每個所述組代表水質軟化器的不同循 環。
全文摘要
一種具有生水入口和旁通出口、用於水質軟化器的電子旁通系統，其具有與包括至少一個活塞的水質軟化器相結合的閥組件，以及與該至少一個活塞相聯繫的控制器。所述至少一個活塞被構造用於響應從所述控制器發送的信號來控制生水入口與旁通出口之間的管路中的水流。
文檔編號C02F1/42GK101407346SQ20081016169
公開日2009年4月15日 申請日期2008年10月6日 優先權日2007年10月2日
發明者克裡·奎因, 艾倫·康諾利 申請人:庫利甘國際公司