诸如水软化器的传统流体处理系统通常包括原水源、处理(conditioning) 槽、盐水槽以及用于在水源、槽和排水口或者其他输出之间引导流体的控制阀。 使用位于处理槽中的塑性树脂颗粒层处理输入的原水以获得软水。该处理集中 从水中去除钙离子和镁离子并将他们替换为钠离子。该接收钙离子和镁离子并 向水中提供钠离子的树脂层需要周期性冲洗并再生以去除沉淀物并向该层再 次进行化学补注(recharge)。通常，在称作离析的工艺中，来自盐水槽的盐 溶液(盐水)流过该树脂层以通过化学方法补注树脂。通常，通过反洗步骤执 行该离析，即，使进入的水反向流动以去除在处理操作期间从水中分离并可能 干扰软化操作的沉淀物。
通常，诸如水软化器的流体处理系统设有用于初始化再生的各种机械装 置。一些机械装置包括时钟操作并且在一天的预定时间被触发而启动，而其他 机械装置则通过处理水的阈值容量进行触发。还有一些装置通过树脂层中的树 脂状态而触发再生。
这些流体处理系统还设有用于在原水入口、处理槽和盐水槽的各种入口和 出口、向住宅或者商业建筑供水的出口以及排水口之间控制水流的控制阀。为 了使所述阀无泄漏的工作，必须提供适当的密封。本实用新型涉及一种改进的 控制阀以及用于该控制阀中的改进的密封组件。
实用新型内容
本实用新型的目的在于提供一种便于维修和更换其包括的密封组段的密 封组件以及包括其的流体处理系统控制阀。
本实用新型的一方面涉及用于流体处理系统的密封组件。具体地说，该密 封组件包括多个密封组段(82)，各所述段(82)包括两个环形件(84，86)， 在各环形件(84，86)之间具有沿轴向延伸以将具体段(82)的环形件(84， 86)连接在一起的多个柱状部分(88)，其中以轴向延伸组的形式将多个所述 段(82)可拆卸地连接在一起，其特征在于，相邻密封段(82)的环形件(84， 86)彼此配合以限定多个外部环形凹槽(100)的至少一部分以及多个内部环 形凹槽(108)的至少一部分，其中设计各外部环形凹槽(100)以容纳外部密 封件(96)并且设计各内部环形凹槽(108)以容纳内部密封件(98)。
本实用新型的另一方面涉及一种包括密封组件的流体处理系统控制阀 (20)，其包括：包含圆柱部分(33)的罩(21，23)，该圆柱部分具有多个用 于允许流体进出所述圆柱部分的口(116，120，124，128，132，136，138， 142)；设置于所述罩(21，23)的圆柱部分(33)内的密封组件(34)，所述 密封组件(34)由多个密封组段(82)构成，各所述密封组段(82)包括两个 环形件(84，86)，并且在所述环形件(84，86)之间具有多个沿轴向延伸以 将具体段(82)的所述环形件(84，86)连接在一起的多个柱状部分(88)； 位于所述密封组件(34)内并且设计用于在密封组件(34)之间轴向运动的主 活塞(38)；以及与所述主活塞(38)的一端连接的导向销(36)，其特征在于， 以轴向延伸组的形式将所述多个段(82)以可拆卸的方式连接在一起，并且相 邻密封段(82)的环形件(84，86)彼此配合以限定多个外部环形凹槽(100) 和多个内部环形凹槽(108)，其中各外部环形凹槽(100)包括设置于其中的 外部密封件(96)并且各内部环形凹槽(108)包括设置于其中的内部密封件 (98)。
本实用新型的密封组件以及包括其的流体处理系统控制阀的优点之一在 于第一和第二终端件以及密封组段均彼此可拆卸的连接以形成单个单元，这便 于向控制阀插入密封组件或者从控制阀上去除密封组件。优选地，通过形成于 相邻部件之间的螺纹连接件彼此连接第一和第二终端件以及该密封组段。由于 该螺纹连接件便于拆卸并重新组装该单元，因此其有利于在密封组件内维修或 者替换单个的密封组段。
附图说明
下面参照附图说明本实用新型的优选实施方式，在附图中：
图1所示为本实用新型控制阀一实施方式的透视图，其位于具有显示器的 控制罩组件后方；
图2所示为图1中控制阀的分解图，其中没有示出控制罩组件；
图3所示为图2中的密封组件的放大透视图；
图4A所示为沿图1中的IV-IV线并按照指定方向提取的控制阀的轴向截 面图；
图4B所示为图4A中的密封组件的放大图；
图5所示为沿图1中的V-V线并按照指定方向提取的控制阀的横向截面图；
图6所示为沿图1中的VI-VI线并按照指定方向提取的控制阀的另一横向 截面图；
图7所示为在服务阶段中图1实施方式的密封组件和活塞的示意图；
图8所示为在反洗阶段中图1实施方式的密封组件和活塞的示意图；
图9所示为在再生吸收(draw)阶段中图1实施方式的密封组件和活塞的 示意图；
图10所示为在慢漂洗阶段中图1实施方式的密封组件和活塞的示意图；
图11所示为在快速漂洗和再填充(refill)阶段中图1实施方式的密封 组件和活塞的示意图；
图12所示为本实用新型控制阀20第二实施方式的轴向截面图，除了该第 二实施方式的特征外其他部分与图4相似；
图13所示为第二实施方式控制阀的横向截面图，除了该第二实施方式的 特征外其他部分与图5相似；
图14所示为第二实施方式控制阀的另一横向截面图，除了该第二实施方 式的特征外其他部分与图6相似。

参照附图1-11给出了本实用新型控制阀第一优选实施方式的说明。所提 供的实施例将具体讨论用于住宅或者商业用途的水软化系统。但是，本实用新 型的多个方面可以应用于诸如过滤或者去离子系统的其他类型的流体处理系 统。
图1所示为第一实施方式控制阀组件10的透视图，该控制阀组件10为用 于水软化系统的控制阀。该控制阀组件10包括控制阀20和由盖14和背板16 构成的面板罩12。盖14包括电路板(未示出)和用于向电路板的电路输入命 令的显示器/键盘部分18，其中所述命令指导水软化系统的操作，这一点对于 熟悉本领域的技术人员是公知的。在该实施方式中，最好如图2所示，该控制 阀20由两个罩部分构成，即优选地由坚硬而耐用的塑料做成的上罩部分21 和下罩部分23。当然，如果需要，可以把该罩分成多于两个部分。
再参照图2，其示出了图1中没有控制罩组件12的控制阀组件10的分解 图。该控制阀组件10的主要部件是控制阀20，该控制阀20包括如下连接件： 原水入口连接件22(还可以参见图5和图6中的截面图)、处理槽连接件24、 处理水出口连接件26(还可以参见图5和6中的截面图)、盐水槽连接件28 和排水口连接件30(具有反洗限流器32)。
在控制阀20的罩的一侧，在图2中可以看到圆柱形孔33。设计该罩的圆 柱形孔33或者圆柱部分以使其容纳与主活塞38(图4A和4B)的导向销 (1eading pin)36连接的密封组件34。主活塞38通过位于静态密封组件34 中的导向销36而运动从而使下述的多个口打开和闭合，从而可以执行系统的 不同操作阶段。
如图4A和4B所示，主活塞38安装于限定在密封组件34内的中心孔39 (如图4B)内部。该主活塞38在轴向上比密封组件34短，并且该主活塞38 包括位于两个外径稍小于密封组件34的中心孔39直径的第二部分48之间的 第一缩小外径部分46(图4B)。此外，在图4B中还可以看到，该主活塞38 还包括位于其一个轴末端的第二缩小外径部分47。轴长度和缩小直径部分的 结构根据主活塞在密封组件34内的轴向位置，允许内部密封组件(诸如以下 要讨论的内部密封件98)在中心孔39的不同部分和第二活塞38的第二部分 48之间形成密封，以引导流体流过中心孔39的各个部分，这在下面将进行更 全面的说明。
参照图2，可以看到控制阀20还包括设计用于容纳位于喷射活塞套内的 第二活塞(喷射活塞42)的第二孔(第二圆柱部分40)。采用该喷射活塞开关 进入喷射口的入口，该喷射口与盐水槽连接件28连接。
下面简单讨论用于控制主活塞38和喷射活塞42操作的机械装置的实施 例。但是，由于这不是本实用新型主要关注的内容，并且由于可以使用适合控 制该活塞的其它公知方法，因此这里仅提供了对流体处理系统方面的简单说 明。
参照图2和图4A，其示出了与电动机拖架组件52连接的驱动电机50。该 驱动电机50旋转上轴54和下轴56(图4A)。上轴54通过齿轮或者其他方式 连接以驱动包括至少一凸角59(图2)的凸轮58，并且其中凸轮58的整个周 缘包括与喷射活塞42上的凹口62连接的凸缘60。当驱动电机50旋转上轴54 时，凸轮58也随之旋转。凸轮58的旋转导致凸缘60(包括凸角59)在凹口 62内滑动，从而将凸轮的旋转运动转化为线性运动以使喷射活塞42往复运动。 套44内喷射活塞42往复运动的适当次数导致喷射活塞42在适当的操作期间 开关进入盐水槽的入口，这在下面将对此进行充分说明。同时定位凸轮58的 上表面以激活用于向电路板通知凸轮58位置的一个或者多个开关64，该凸轮 58的位置向控制电路表示该系统正处于哪种工作状态。
现在转到驱动电机50的下部，将详细说明用于使主活塞38在密封组件 34内往复运动的元件。该驱动电机50的下轴56与钟形曲柄66的一个孔连接， 该钟形曲柄66的其他孔与从动件68连接，设计和设置该从动件68以使其在 扼状物70的弓形狭槽72内滑动，该扼状物70在扼状拖架76内轴向滑动。因 而，由于轴向滑动的扼状物70在扼状物70的连接部分74处与主活塞38的导 向销36连接，所以形成止转棒轭组件以将下轴56的旋转运动转化为用于主活 塞38往复运动的线性运动。通过在密封组件34内移动主活塞38，通过开关 如下所述的各个口而穿过并在阀的圆柱形部分33内形成各种流体通路从而获 得系统操作的不同阶段。
现在参照图3的密封组件34以及图4B的截面图说明密封组件的细节。该 密封组件34包括多个密封组段82(图4B)，在该实施方式中包括6个密封段 82。各密封组段82包括一对环形件84和86，在环形件84和86之间沿轴向 延伸多个柱状部分88以将特定段的成对环形件连接到一起。在优选实施方式 中，在各环形件对84和86之间具有四个柱状部分88。然而，根据需要可以 设计使用更多或者更少的柱状部分。
在某些情况下，由于沿密封组件期望压力的变化，需要使某些环形件84、 86在轴向上比其他环形件具有更大或者更小的厚度。例如，在图4B的优选实 施方式中，第四密封组段82A的环形件84A和86A在轴向上比所述六个密封组 段中的其他五个环形件更厚，这从图4B中可以看出。由于该第四密封组段的 位置靠近排水口128(图4A)而使该密封组段需要承受更大的压力，因此将该 优选实施方式的第四密封组段制造得更厚。
通过配合内外螺纹部分90而可拆卸的彼此连接相邻的密封组段82以在轴 向上形成延伸组(图4B)。更具体地，各密封组段82(如图4B所示)的左侧 包括设置用于与各密封组段右侧的内螺纹部分匹配的外螺纹部分(如图4B所 示)。再次考虑图4B的视图，最左侧的密封组段82在其左侧没有连接到另一 密封组段上。但是，最左侧密封组段82的左侧与第一终端件92连接，该第一 终端件92包括与相邻密封组段的外螺纹部分匹配的内螺纹部分。如图4B所示， 该第一终端件92还包括其中具有支撑面95的销孔93，设计该销孔93以滑动 容纳与主活塞38相连的导向销36。优选地，在用于密封导向销36的第一终 端件92中还设置有密封垫97。
类似地，最右侧密封组段的右侧没有连接到另一密封组段上，而是连接到 第二终端件94上，该第二终端件94包括与相邻密封组段的外螺纹部分匹配的 内螺纹部分。该第二终端件94还包括用于使终端件94与相邻件分离开的柱状 部分89，在该实施方式中所述相邻件为用于关闭所述密封组件一端的盖构件 91(图4A)。
本实用新型的一个优点涉及位于密封组段82、第一终端件92和第二终端 件94之间的螺纹连接。该螺纹连接件90使得整个密封组件34能够作为一个 单元在控制阀20的圆柱形孔33内插入和移出，而不必单独移出各密封组段。 然而，由于螺纹连接件90是可拆卸连接件，因此密封组段82可以彼此分开(在 已经从控制阀上移出密封组件以后)，这样便于在密封组件内维修和替换单个 密封组段。否则，如果这些段彼此固定连接，并且假设其中一段受到破坏，则 必须放弃整个密封组件。
最好参照图3和图4B，密封组件优选地包括多个外部密封件96和多个内 部密封件98(图4B)。各密封件96和98均由弹性材料制成。在所述实施方式 中，具有7个外部密封件96和7个内部密封件98。但是，使用不同流体处理 系统可以需要更多或者更少的每种密封组件。在优选实施方式中，各外部密封 件96由O形环密封垫构成并且各内部密封件98由通常具有T形截面的密封环 构成。当然，外部或者内容密封件也可以使用具有其他结构的密封件。
从图4B可以看出，各外部密封件96均位于外部环形凹槽100内，该凹槽 100通过位于两个径向延伸的侧壁表面104和106之间轴向延伸的外部底座 (seating)表面102限定。密封组件34的相邻件相互配合以限定各外部环形 凹槽100。例如，两个相邻的密封组段82限定一个外部环形凹槽100，其中左 侧的密封组段提供左侧的径向延伸的侧壁表面104和轴向延伸的外部底座表 面102，并且右侧的密封组段提供右侧的径向延伸的侧壁表面106。
对于最左端的外部环形凹槽100，第一终端件92提供左侧的径向延伸的 侧壁表面104以及轴向延伸的外部底座表面102，同时相邻的密封组段82提 供右侧的径向延伸的侧壁表面106。对于最右端的外部环形凹槽100，第二终 端件94提供右侧的径向延伸的侧壁表面106，并且相邻的密封组段82提供左 侧的径向延伸的侧壁表面104以及轴向延伸的外部底座表面102。
各内部密封件98均位于内部环形凹槽108内，该内部环形凹槽108通过 位于两个径向延伸的侧壁表面110和114之间轴向延伸的内部底座表面112 限定。在该优选实施方式中，设计该侧壁表面110和114的形状以容纳T形内 部密封件98。然而，如果该内部密封件98具有不同的形状，则应该设计侧壁 表面110和114以及内部底座表面112的形状以与内部密封件98的形状相对 应。
该密封组件34的相邻件相互配合以限定各内部环形凹槽108。例如，两 个相邻的密封组段82限定一个内部环形凹槽108，其中左侧的密封组段提供 左侧的侧壁表面110，并且右侧的密封组段提供轴向延伸的内部底座表面112 和右侧的侧壁表面114。对于最左端的内部环形凹槽108，第一终端件92提供 左侧的侧壁表面110，并且相邻的密封组段82提供轴向延伸的内部底座表面 112和右侧的侧壁表面114。从而，该第一终端件92包括外部环形凹槽100 其中之一的外部底座表面102其中之一，但是其不包括内部环形凹槽108其中 之一的内部底座表面112其中之一。
对于最右端的内部环形凹槽108，第二终端件94提供右侧的侧壁表面114 和轴向延伸的内部底座表面112，并且相邻的密封组段82提供左侧的侧壁表 面110。因此，该第二终端件包括内部环形凹槽108其中之一的内部底座表面 112其中之一，但是其不包括外部环形凹槽100其中之一的外部底座表面102 其中之一。
从上述讨论可以知道，各密封组段82既包括内部环形凹槽108的内部底 座表面112又包括外部环形凹槽100的外部底座表面102。然而，单个件82 的内部和外部环形凹槽108和100并没有位于同一径向平面内。相反，在各密 封组段82中，内部底座表面112位于环形构件(环形构件84)其中之一上并 且外部底座表面102位于另一环形构件(环形构件86)上，从而使得单个密 封组段的内部底座表面112和外部底座表面102位于不同的轴向位置，这从图 4B中可以看出。
由于通过密封组件34的相邻件的配合而限定内部环形构件108和外部环 形构件100，并且由于螺纹连接件90位于外部环形构件100和内部环形构件 108之间，因此拆卸所述件其中之一就可以既打开外部凹槽又打开与其连接的 内部凹槽从而便于更换相关的内部和外部密封件96和98。因此，位于相邻件 之间的螺纹连接件90的其他优点之一在于允许相邻件分离并重新组装从而便 于替换任何或者全部的密封件96和98。
如图4A所示，控制阀20包括如下通过主活塞38和喷射活塞42开关以在 下述各种不同阶段操作该控制阀的多个口。该多个口包括用于允许未经处理的 水进入控制阀罩21/23的圆柱部分33的第一区域118的第一原水入口、用于 允许来自处理槽的经过处理的水或者旁路经过该处理槽的水流出该罩的圆柱 部分的第二区域122的旁路/经过处理的水出口120、用于允许经过处理的水 流出处理槽并进入该罩圆柱部分的第三区域126的槽出口124、用于从圆柱部 分的第四区域130排放废水的排水口128、用于引导盐水流出盐水槽并进入圆 柱部分的第五区域134的离析盐水口132、用于允许未经处理的水从第五区域 134进入处理槽的槽入口136(其中槽入口136和离析盐水口132到圆柱部分 末端具有同样的轴距)、用于将来自圆柱部分第六区域140的原水引入喷射器 喷嘴139以建立从盐水槽吸收盐水的真空的喷射器口138以及用于允许未经处 理的水进入圆柱部分第七区域144的第二原水入口142。
通过连接到控制阀的显示器/键盘部分18的电路板控制主活塞38和喷射 活塞42以配合密封组件34开关不同口的组合，从而使得该系统可以在如下5 个阶段工作：(1)控制阀引导水流经过处理槽以进行软化或其他处理，并且然 后输出改处理的谁以用于住宅和商务使用；(2)控制阀引导原水以反方向经过 处理槽以去除其中沉淀物的反洗阶段；(3)控制阀引导原水和来自盐水槽的盐 水混合物进入处理槽以对树脂进行化学补注的再生吸收阶段；(4)控制阀引导 原水经过处理槽以漂洗来自树脂的盐水的慢漂洗阶段；(5)控制阀再次引导原 水经过处理槽以去除过剩盐水并将某些来自处理槽的漂洗水引导回盐水槽以 再次填充该槽到适合水位的快速漂洗和再次填充阶段。
具体地说，在图7到图11中示出了在密封组件34中用于使控制阀10中 的内部水流实现所需变化而处于各种操作位置的主活塞38。类似地，示出了 在孔40中用于实现与盐水槽相关的水流而处于各种位置的喷射活塞42。
在图7的示意图中所示的服务阶段(即，正常操作阶段)，原水经由第二 原水入口142进入罩的圆柱部分的第七区域144，经过第七区域144、第六区 域140和第五区域134，在进入要被处理的处理槽以前经由该槽入口136而流 出第五区域。在处理槽中进行软化后，经处理的水从槽出口124流出，并在经 由旁路/经过处理的水出口120流出之前经过罩圆柱部分的第三区域126和第 二区域122。因此，经过处理的(软化)水流出该系统以用于住宅或者商业设 施。
图8为反洗阶段的示意图，在该阶段水以反方向流动以冲洗来自控制阀 20和处理槽的沉淀物以及其他碎片。具体地说，在反洗阶段，原水通过第一 原水入口116进入罩的圆柱部分的第一区域118，并且经过罩的圆柱部分的第 二区域122和第三区域126。部分水经由槽出口124流出该圆柱部分并沿反方 向进入处理槽，而其他未经处理的部分水作为旁路水经过旁路/经过处理的水 出口120流出。以反方向(用于冲洗沉淀物)经过处理槽的水继续经过槽入口 136而进入到该圆柱部分的第五区域134和第四区域130，然后通过排水口128 排出。
图9所示为在处理槽中使用原水和盐水化学补注树脂的再生吸收阶段的 示意图。在该阶段，原水通过第一和第二原水入口116、142同时进入罩的圆 柱部分的第一区域118和第七区域144。这使得水在再生阶段仍然可用，通过 第一原水入口116进入的水经过圆柱部分的第二区域122，然后经由旁路/经 过处理的水出口120作为未处理的旁路水流出。通过第二原水入口142进入的 水经过第六区域140，并且然后经过喷射口138流出从而建立将来自盐水槽的 盐水经由离析盐水口132向圆柱部分的第五区域134喷射盐水的真空。该喷射 盐水经由槽入口136流出第五区域134并流向处理槽。在经过处理槽以后，来 自处理槽的水经由槽出口124进入圆柱部分的第三区域126，通过圆柱部分的 第四区域130，并且然后经过排水口128流出圆柱部分。
图10所示为控制阀引导原水经过处理槽以漂洗来自树脂的盐水的慢漂洗 阶段示意图。在该慢漂洗阶段，原水通过第一和第二原水入口116和142同时 进入第一区域118和第七区域144。与前述情况类似，为了允许用户在该阶段 使用水，经过第一原水入口116进入的水从第一区域118进入第二区域122， 然后经由旁路/经过处理的水出口120作为未处理的水流出。经过第二原水入 口142进入的水从第七区域144进入第六区域140，然后经过喷射口138流出 圆柱部分。在该阶段，所有盐水已经从盐水槽中吸收出，因此不会再有盐水从 盐水槽流向控制阀20。因而，来自喷射口138的流体回流到圆柱部分，并具 体地通过离析盐水口132进入圆柱部分的第五区域134。然后，该流体经由槽 入口136流出圆柱部分并流入处理槽。在经过处理槽并漂洗某些来自树脂的盐 水以后，来自处理槽的流体经由槽出口124流入第三区域126，经过第四区域 130，然后经由排水口128流出该圆柱部分。
图11所示为控制阀20引导更多的水经过处理槽以进一步漂洗来自树脂的 盐水并同时再次填充盐水槽的快速漂洗和再次填充阶段的示意图。在该阶段， 原水通过第一和第二原水入口116、142同时进入罩的圆柱部分的第一区域118 和第七区域144。为了在该阶段向用户提供水，经过第一原水入口116进入的 水从圆柱部分的第一区域118进入第二区域122，然后经由旁路/经过处理的 水出口120作为未处理的水流出。经过第二原水入口142进入的水从第七区域 144进入第六区域140以及第五区域134，并且然后经过槽入口136流出圆柱 部分。此后，该水流流入处理槽，并在经过处理槽以后，来自处理槽的水同时 经由槽出口124进入盐水槽(由于喷射活塞42已经打开该盐水槽)和圆柱部 分的第三区域126。进入盐水槽的水再次将该槽填充到合适水位，这样与该槽 的盐反应从而形成新的盐水。进入第三区域126的水经过第四区域130，然后 经由排水口128流出该系统。
现在参照图12到图14，其示出了本实用新型的第二实施方式。具体地说， 图12所示为本实用新型控制阀20第二实施方式的轴向截面图，除了该第二实 施方式的特征外其他部分与图4相似，图13所示为第二实施方式的横向截面 图，除了该第二实施方式的特征外其他部分与图5相似，并且图14所示为第 二实施方式的另一横向截面图，除了该第二实施方式的特征外其他部分与图6 相似。该第二实施方式实质上包括与第一实施方式相同的部件，并因此使用相 同的附图标记。该第二实施方式和第一实施方式的主要区别在于某些口的位 置。具体地说，在图12到图14的实施方式中有区别地设置槽出口124和槽入 口136。在该第二实施方式中，尽管所述口124和136以与第一实施方式相同 的轴向顺序(axial order)设置，但是他们处于阀的圆柱部分内部周边的不 同位置。然而，由于这些口与其他口的轴向关系和第一实施方式中相同，因此 第二实施方式中引导流体流动的部件(诸如密封组件和主活塞)以及其他组件 部分实质上与图1的实施方式没有区别。因此，这里省略了对该实施方式的进 一步说明。
尽管已经示出并说明了密封组件和控制阀的具体实施方式，但是应该认识 到，熟悉本领域的技术人员在不脱离较宽的并且如下面的权利要求所述范围的 情况下可以对本实用新型进行各种改进和变型。