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用于处理再生阶段的系统和方法

阅读:16发布:2023-02-24

专利汇可以提供用于处理再生阶段的系统和方法专利检索,专利查询,专利分析的服务。并且本 发明 的 实施例 提供了一种用于在 水 处理 系统中提供再生阶段的方法和系统。该方法包括:进入第一放气状态,以允许 增压 除 氧 空气排出水处理系统;进入第二放气状态,以使水处理系统内部的剩余除氧空气的第一空气压 力 与水处理系统外部的第二空气压力相等;进入 反冲 状态,以从水处理系统内部排出剩余除氧空气和颗粒;和进入吸气状态,以允许含氧空气进入水处理系统。,下面是用于处理再生阶段的系统和方法专利的具体信息内容。

1.一种在处理系统中提供再生阶段的方法,该方法包括:
进入第一放气状态第一时间周期,以允许增压空气排出水处理系统;
进入第二放气状态第二时间周期,以使水处理系统内部的剩余除氧空气的第一空气压与水处理系统外部的第二空气压力相等;
进入反冲状态第三时间周期,以从水处理系统内部排出剩余除氧空气和颗粒;和进入吸气状态第四时间周期,以允许含氧空气进入水处理系统。
2.如权利要求1所述的方法,还包括:提供组件和动力头,以在第一放气状态、第二放气状态、反冲状态和吸气状态操作水处理系统。
3.如权利要求1所述的方法,其中,第一时间周期约为2分钟。
4.如权利要求1所述的方法,其中,第二时间周期约为1分钟。
5.如权利要求1所述的方法,其中,第一时间周期、第二时间周期、第三时间周期和第四时间周期中的每一个都是能够调节的。
6.如权利要求1所述的方法,还包括:利用水处理系统,去除、硫化物和锰中的至少一种。
7.一种用于从水中去除铁、硫化物和锰中的至少一种的水处理系统,该水处理系统包括:
箱;
头部,其与所述箱耦合,并包括流体端口;
位于所述头部中的阀门组件,所述阀门组件包括位于一隔离组件内部的活塞组件;和头部中的动力头,所述动力头包括编码器控制器、光学传感器达,编码器耦合于活塞组件,并由马达提供动力以控制活塞组件在隔离组件内部的位置,从而提供
启用状态,在该启用状态中从水中去除铁、硫化物和锰中的至少一种,第一放气状态,在该第一放气状态中从所述箱中释放第一量的空气,第二放气状态,在该第二放气状态中从所述箱中释放第二量的空气,第二量大于第一量,
反冲状态,和,
吸气状态,
光学传感器电气连接于控制器,以传达活塞组件在隔离组件内部的位置。
8.如权利要求7所述的水处理系统,其中,活塞组件的位置调节增量约为0.013英寸。
9.如权利要求7所述的水处理系统,其中,光学编码器包括大约85个槽/肋对。
10.如权利要求7所述的水处理系统,其中,编码器通过一偏心轴耦合于活塞组件,所述偏心轴耦合于编码器和活塞组件上的球形把手。
11.如权利要求7所述的水处理系统,其中,活塞组件在隔离组件内部的位置禁止或允许一个或更多个流体端口之间的流体连通。
12.如权利要求7所述的水处理系统,其中,所述流体端口包括流体入口、流体出口、分配器流体端口、顶部流体端口和排泄流体端口。
13.一种水处理系统,其包括:
箱;
头部,其与所述箱耦合,并包括流体端口;
阀门组件,其包括位于一隔离组件内部的活塞组件,活塞组件包括多个部分,隔离组件包括接合所述多个部分的多个活塞密封部;和
动力头,用以控制活塞组件在隔离组件内部的位置,
所述动力头控制所述多个部分之一与所述多个活塞密封部之一之间的第一距离,第一距离为约0.01英寸到约0.02英寸,以形成用于第一放气状态的第一通气流道,在第一放气状态,空气以低噪音从箱中释放。
14.如权利要求13所述的水处理系统,其中,动力头控制活塞组件在隔离组件内部的位置,使得所述多个部分之一与所述多个活塞密封部之一之间的开放面积约为0.05平方英寸,以形成用于第一放气状态的第一通气流道。
15.如权利要求13所述的水处理系统,其中,动力头控制活塞组件在隔离组件内部的位置,使得所述多个部分之一与所述多个活塞密封部之一之间的第二距离大于或等于约
0.05英寸,以形成用于第二放气状态的第二通气流道。
16.如权利要求13所述的水处理系统,其中,动力头控制活塞组件在隔离组件内部的位置,使得所述多个部分之一与所述多个活塞密封部之一之间的开放面积约为0.05平方英寸,以形成用于第二放气状态的第二通气流道。
17.如权利要求13所述的水处理系统,其中,动力头包括控制器、马达、编码器和光学传感器,用以控制活塞组件在隔离组件内部的位置。
18.如权利要求13所述的水处理系统,其中,活塞组件在隔离组件内部的位置禁止或允许一个或更多个流体端口之间的流体连通。
19.如权利要求13所述的水处理系统,其中,流体端口包括流体入口、流体出口、分配器流体端口、顶部流体端口和排泄流体端口。
20.如权利要求13所述的水处理系统,其中,水处理系统从水中去除铁、硫化物和锰中的至少一种。

说明书全文

用于处理再生阶段的系统和方法

[0001] 相关申请
[0002] 根据35 U.S.C.§119,本申请要求2009年1月30日提交的美国临时专利申请No.61/148,865的优先权,该申请的全部内容在此引入作为参考。

背景技术

[0003] 水处理系统,诸如矿物质(例如、硫化物和锰)去除系统和/或软水系统,用来对商业、工业以及家庭使用的水进行处理。传统水处理系统包括箱,未处理的水流到该箱中,并被强制与含空气混合。未处理水中的离子被含氧空气氧化,形成固体颗粒。未处理水可以流过一树脂层。树脂层允许已处理的水流过,同时捕集固体颗粒。该过程在箱内部形成压积聚。因此,当该箱敞开到大气里时,除氧空气可以快速排空该箱。空气的这种快速排空会震动管道及其他部件,导致水处理系统嘈杂。发明内容
[0004] 本发明的一些实施例提供了一种用于在水处理系统中提供再生阶段的方法和系统。该方法包括:进入第一放气状态第一时间周期,以允许增压除氧空气排出水处理系统;和进入第二放气状态第二时间周期,以使水处理系统内部的剩余除氧空气的第一空气压力与水处理系统外部的第二空气压力相等。该方法还可以包括:进入反冲状态第三时间周期,以从水处理系统内部排出剩余的除氧空气和颗粒;和进入吸气状态第四时间周期,以允许含氧空气进入水处理系统。在有些实施例中,该方法可用于设计成从水里去除铁、硫化物和/或锰的水处理系统中。
附图说明
[0005] 图1是依照本发明一个实施例的水处理系统在启用状态时的剖视图。
[0006] 图2是图1中水处理系统的组件的分解图。
[0007] 图3是图2中阀门组件的活塞组件和隔离组件的分解图。
[0008] 图4是依照本发明一个实施例的图1中水处理系统的运行流程图
[0009] 图5是图1中水处理系统在放气状态时的剖视图。
[0010] 图6是图1中水处理系统在反冲状态时的剖视图。
[0011] 图7是图1中水处理系统在吸气状态时的剖视图。
[0012] 图8是图1中水处理系统的动力头的分解图。
[0013] 图9是图8中动力头的电路板的后透视图。
[0014] 图10是用于依照本发明一个实施例的水处理系统的用户控制方法的方框图

具体实施方式

[0015] 在详细解释本发明的所有实施例之前,应当明白,本发明在下面应用时不局限于下面说明书中所阐明的或下面附图中所示的详细构造和部件布置。本发明还具有其他实施例,并且能够以各种方式实施或实现。而且,应当明白,在此使用的措辞和术语仅是为了描述,不应认为是限制。在此所使用的″包括″、″包含″或″具有″及其变形是指涵盖后面所列的项目及其等效物以及补充项目。除非另有说明或限定,广泛使用了术语″安装″、″连接″、″支撑″和″耦合″及其变形,它们既包含直接地、又包含间接地安装、连接、支撑和耦合。此外,″连接″和″耦合″不局限于物理或机械连接或耦合。
[0016] 下面的叙述能够使本领域技术人员制造和使用本发明的实施例。所示实施例的各种修改对本领域技术人员来说是显而易见的,这里的一般原理在没有脱离本发明的实施例的情况下可以用于其他实施例和应用。因而,本发明的实施例不在于对所示实施例的限制,而是符合与在此披露的原理和特征一致的最宽范围。参照附图阅读下文的详细说明,其中不同附图中同样的元件具有相同的参考标记。这些附图不一定按照比例,它们描绘了所选择的实施例,不意味着对本发明实施例范围的限制。有经验的技术人员应当认识到在此所提供的例子具有许多有效的变形,都落入本发明实施例的范围内。
[0017] 图1示出了依照本发明一个实施例的水处理系统10。水处理系统10可用于商业或住宅,从水中去除铁、硫化物和/或锰以及其他可氧化的矿物质。水处理系统10可包括箱12和头部14。头部14可包括动力头16(如图8所示)、阀门组件18和流体端口20-28。流体端口可包括一排泄口20、箱12的顶部22、入口24、出口26和分配器28。头部14还可包括用于将头部14耦合于箱12的螺纹部分30。在某些运行状态时,箱12可包括空气层
32、介质层34和水层36。
[0018] 图2示出了依照本发明一个实施例的阀门组件18。阀门组件18可包括阀体38、活塞组件40、隔离组件42、涡轮计组件44、喷咀组件46和旁通组件48。在有些实施例中,水处理系统10可用于水软化处理,阀门组件18还可包括盐水阀门组件50和盐水管线流量控制(BLFC)组件52。
[0019] 阀门组件18还可包括分别与排泄口20、入口24、出口26和分配器28分别流体连通的排泄流道54、入口流道56、出口流道58和分配流道60。排泄流道54通过排泄壳体62或带有排泄保持夹66的替换排泄壳体64连接于管系(未显示)。入口流道56和出口流道58通过H型夹68耦合于旁通组件48。旁通组件48又经由O形环72和H型夹68耦合于连接件70。在有些实施例中,可使用备用连接件74或弯管接头76(通过O形环72和H型夹68)替换连接件70。分配流道60可通过适配器80和O形环72耦合于第一收集器78。
另外,喷咀组件46可包括喷射器帽82、喷射器喷嘴84、喷射器喉部86、滚珠88、滚珠定位装置90、喷射器筛网92和O形环72。喷咀组件46可用于允许空气进入阀门组件18,并且可以通过H型夹68耦合于阀体。
[0020] 图3示出了活塞组件40和隔离组件42。如图3所示,隔离组件42可包括由隔离件96分开的活塞密封部94。活塞密封部94可定位在阀体38中的流体端口18-26之间。活塞组件40可包括联杆98、活塞杆100、端塞102、O形环72、方形环104、端塞密封件106、活塞杆保持器108和活塞110。活塞110可以包括大直径部分112和小直径部分114。大直径部分112可以接合活塞密封部94,以根据活塞110在隔离组件42中的位置,基本上密封一个或更多个流体端口18-26之间的流体路径。另外,小直径部分114可以容许一个或更多个流体端口18-26之间的流体路径连通。活塞110的位置可以影响水处理系统10的运行状态,如下所述。
[0021] 图4是依照本发明一个实施例的水处理系统10的运行流程图。水处理系统10可以在步骤116以启用状态启动,在该步骤,活塞110位于第一位置。如果在步骤118触发再生阶段,则活塞110在步骤120重新定位,使得水处理系统10处于步骤122的第一放气状态。水处理系统10一直处于第一放气状态(步骤122),直到在步骤124达到某一时间限度。活塞110则在步骤126重新定位,使得水处理系统10处于步骤128的第二放气状态。经过步骤130的另一时间限度之后,活塞110在步骤132重新定位,使得水处理系统10处于步骤134的反冲状态。水处理系统10可以一直处于反冲状态(步骤134),直到在步骤
136达到另一个时间限度。一旦在步骤136达到该时间限度,活塞110就在步骤138再次重新定位,使得水处理系统10处于步骤140的吸气状态直到另一时间限度(步骤142)。然后活塞110在步骤144返回第一位置,水处理系统10又处于步骤116的启用状态。这些时间限度可以预先确定,并且可以彼此不同(如下所述)。
[0022] 图1示出了处于备用状态的水处理系统10(即在图4的步骤116)。在启用(service)状态,活塞110可以定位到隔离组件42内的最右边,这样,未处理水可以通过入口24进入,然后通过顶部22,流过挡板146,进入箱12的空气层32。挡板146可以将未处理水分散到空气层32中,以允许空气层32中的氧分子与未处理水中的矿物质(例如离子形式的铁、硫化物、锰等等)充分混合。通过与氧分子的混合,矿物质被氧化,由此变成固体分子或颗粒。在流过空气层32以后,未处理水可以到达介质层34。介质层34可包括过滤介质或树脂148,过滤介质或树脂可以过滤中空气层32中形成的固体颗粒以及任何其他颗粒,以允许处理过的水流到水层36。然后处理过的水流过第二收集器150,沿着分布管152向上,通过分配器28,并通过出口26流出。第二收集器150可以充当防止过滤介质148离开箱12的筛网。
[0023] 当在启用状态时,由于矿物质的氧化,空气层32中的氧被耗尽。因此,水处理系统10可以进入再生阶段,以重新充注空气层30。再生阶段可包括第一放气状态(即图4的步骤122)、第二放气状态(即图4的步骤128)、反冲状态(即图4的步骤134)和吸气状态(即图4的步骤140)。在第一放气状态,如图5所示,活塞110可以向左稍微移动,使得顶部22不再与入口24流体连通。活塞110可以设置成稍微偏离其中一个活塞密封部94,这样,在顶部22与排泄口20之间形成小的通气流道154,从而允许空气(即压缩空气)通过排泄口20排出箱12。在第二放气状态下,活塞110再次向左移动,以进一步打开通气流道
154,允许更多的空气离开箱12。在第二放气状态后,仍然在箱12中的任何空气具有与箱
12外部相同的压力(即箱12内部不再具有压缩空气)。在有些实施例中,活塞密封部94和活塞110之间在第一放气期间的距离可以在约0.01英寸到约0.02英寸的范围内,从而建立带有约0.05平方英寸的面积的通气流道154。活塞密封部94和活塞110之间在第二放气期间的距离可以大于或等于约0.05英寸,从而建立带有约0.1平方英寸的面积的通气流道154。已经发现,这些距离和区域能够提供有效的放气,不会造成不良影响,例如噪音和振动。
[0024] 在启用状态时,未处理水的添加能够压缩箱12内的空气,形成压缩空气头。如果活塞110在再生阶段将要完全打开顶部22与排泄口20之间的流体路径,压缩空气将迅速排空箱12。空气的这种快速排空会导致气流本身产生噪音,也可能使管道和部件震动,导致水处理系统嘈杂。通过对第一放气状态使用小的通气流道154一预定时间周期,使压缩空气慢慢放掉,从而减少水处理系统10中的噪音。第一放气状态和第二放气状态的时间周期可以限定成在基本最少的时限内执行放气状态,该最少的时限仍然能够实现最优的放气,不会受到不良影响。
[0025] 反冲状态,如图6所示,可以在第二放气状态之后进行。在反冲状态下,活塞110可以向左边定位得更远,使得入口24与分配器28连通,顶部22与排泄口20连通。水从入口24流过分配器28,经由分配管152和第二收集器150返回到箱12中。水层36因此上升,从而提升并搅动过滤介质148,以将颗粒(即固体分子)通过顶部22至排泄口20而运送到箱12外面。另外,当水层36上升时,留在箱12中的所有空气都被通过排泄口排出来。
[0026] 图7示出了处于吸气状态的水处理系统10。在反冲状态之后,来自大气的空气(即含氧的空气)再次进入箱12,以重新充满空气层32并封装下面的介质层34。空气可以经由喷咀组件46进入阀门组件18。然后空气可以流过文丘里组件156。文丘里组件156可以形成真空,以将空气和未处理水从入口24吸取至顶部22。空气可以与穿过顶部22的未处理水混合,并重新充注箱12中的空气层32。一旦完成吸气(即空气层32具有新的氧源),活塞110就可以重新定位返回到最右边,并且水处理系统10可以返回到启用状态。
[0027] 如图8所示中,活塞组件40可以由动力头16中的编码器158、例如光学编码器操作。编码器158可以包括与偏心轴162耦合或一体形成的编码器轴160。偏心轴162通过接合联杆98(即活塞组件40的联杆98,如图3所示)中的孔164而耦合于活塞110。在一些实施例中,编码器158可以包括约85个用于定位的槽/肋对和一个用于复位的槽/肋对。用于定位的槽/肋的布置允许控制编码器158在约两个度增量内旋转。用于复位的槽/肋对可用于停止编码器158的旋转。活塞110的全部横向运动大约为1.125英寸,运动控制增量约为0.013英寸,这是因为运动从旋转元件(即编码器158)传输至线性元件(即活塞110),形成了旋转控制和线性控制之间的正弦曲线关系。编码器158的精确控制使活塞
110在第一和第二放气状态期间相对于活塞密封部94形成小的通气流道154。
[0028] 通过使用达166、光学传感器167(如图9所示)和控制器169(例如微型控制器,如图9所示)提供对编码器158的位置控制。马达的驱动齿轮168由马达166带动旋转,并接合编码器驱动齿轮170以使编码器158旋转。马达166可以利用固件174耦合到上支撑板172上,并由该上支撑板支撑。马达166还可以通过线束178电气连接到电路板176上。
[0029] 控制器169可以耦合于电路板176的前侧195,如图8所示。光学传感器167可以与编码器158分开形成或一体形成,并可以向控制器169提供与编码器158的位置相关的控制输入。在一个实施例中,光学传感器167可以耦合于电路板176的背侧179,如图9所示。马达166可以从控制器169接收控制输出,以调节或保持编码器158的位置。光学传感器167相对于编码器158可以定位成,使得由马达166带动的编码器158的旋转可以交替地使光学传感器的光程有效和无效。
[0030] 如图8所示,动力头16还可以包括背板180、盖182、显示器184、下支撑板186、开关188、凸轮190、变换器192和计量电缆194。背板180和盖182可以装入动力头16的部件,包括马达166、电路板176、编码器158等等。显示器184可以耦合于电路板176的前侧195,并由控制器169控制。盖182上的孔196允许用户观察显示器184。下支撑板186可以支撑编码器185和编码器驱动齿轮170。开关188和凸轮190可以由上支撑板172支撑。
变换器192可以电气连接到常规出口,以向水处理系统10(例如通过控制器169)提供动力。计量电缆194可用于检测至箱12的水流量,并可以电气连接到控制器169。在有些实施例中,控制器169可以在计量电缆194检测到预定量的水流至箱12之后触发再生阶段。
在其他实施例中,控制器169可以在预定时间之后触发再生阶段。
[0031] 图10示出了用于依照本发明一个实施例的水处理系统10的用户控制方法的方框图。如下所述的步骤可以是控制器169所使用的操作水处理系统10的可调操作控制。这些步骤可以由显示器184显示,并且用户可以穿过盖184上的按钮盖200按压电路板176上的按钮198进行调节。在一个实施例中,这些步骤在水处理系统10的″系统设置″期间显示。在步骤202,用户可以选择系统类型,例如计时系统或计量系统。计时系统可以在预定时长之后触发再生阶段,而计量系统可以在预定量的水流之后触发再生阶段,如上面参照计量电缆194所述的。在步骤204,用户可以选择阀门类型,例如通过进入或选择在水处理系统10中使用的阀门组件的类型。在步骤206,用户可以选择再生流所需的类型。例如,用户可以选择执行5次循环再生阶段。在步骤208,用户可以选择信息是以公制(SI)单位显示还是以美制(US)单位显示。在步骤210,用户可以选择再生超越时间,例如若干天。当再生阶段在预定时长(用户指定)内没有触发时,就会进行再生超越。在步骤212,用户可以选择在一天的什么时间触发再生阶段。在步骤214,用户可以选择水处理系统10在第一循环(例如第一放气状态)运行的时间周期,诸如约2分钟。在步骤216,用户可以选择水处理系统10在第二循环(例如第二放气状态)运行的时间周期,诸如约1分钟。在步骤218,用户可以选择水处理系统10在第三循环(例如反冲状态)运行的时间周期,例如约10分钟。在控制步骤220,用户可以选择水处理系统40在第四循环(例如吸气状态)运行的时间周期,例如约40分钟。在步骤222,用户可以选择水处理系统10在第五循环(例如快速漂洗状态,常用于水软化处理)运行的时间周期,例如约10分钟。在步骤224,用户可以选择使辅助继电器起作用或不起作用,例如报警装置。在控制步骤,用户可以选择允许水处理系统10进入启用状态(例如安装之后第一次)。
[0032] 本领域技术人员应当明白,虽然上文已经结合特定实施例和例子描述了本发明,但是,本发明没必要这样限制,不偏离实施例、例子和使用的各种其他实施例、例子、使用和改变都由在此所附的权利要求书涵盖。在此援引的各个专利和公开的全部内容都在此结合作为参考,就好象各个这样的专利或公开分别在此结合作为参考一样。本发明的各个特征和优点在下面的权利要求书中阐述。
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