专利名称：用于水处理系统的两部分阀门本体的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种水处理装置，例如水软化器；更特别涉及一种用于控制 该装置中处理介质的再生的阀门组件。
背景技术：
从井中取出的水通常被认为是"硬"的，这是因为这种水包含从泥土中 的矿物沉积溶解而来的正二^介(di-positive )和正三1^介(tri-positive )离子。 这样的离子与常用清洁剂和肥皂形成难溶性盐而产生沉淀，这增加了用于清 洁目的所需要的清洁剂和肥皂的量。当在锅炉和其他设备中使用硬水时，蒸 发导致难溶性残余物沉淀而积累成水垢，并对设备运行产生不利影响。
标准的做法是在供应有硬水的建筑的管道系统中安装水软化器。最常见 种类的水软化器是离子交换装置，该装置具有包含树脂层的容器，硬水流过 树脂层以去除不希望的矿物质和其他杂质。树脂层中的结合位置(binding site)最初包含正离子，通常是正一价(unipositive )钠或钾离子。当硬水进 入该树脂层时，发生对结合位置的竟争。硬水中的正二价和正三价离子由于 其较高的电荷密度而有利，并置换正一价离子。每个正二价或正三价离子分 别置换两个或三个正一价离子。
树脂层吸收矿物质和杂质的能力是有限的，而且当大部分位置被正二价 和正三价离子占据时，树脂层最终停止对水的软化。当发生这种情况时，必 须补给(recharge)或通过用再生剂(regenerant)沖洗来再生树脂层，典型 的再生剂是氯化钠或氯化钾溶液。再生剂中正一价离子的浓度足够高，以弥 补不利的静电竟争，而结合位置被正一价离子恢复。再生周期之间的时间间 隔称为运行的服务模式(service mode )，在该时间间隔中发生水的软化。
标准再生周期中，水软化器的再生由阀门装置来控制，以沖洗、再生和 漂洗树脂层，该阀门装置由电动机来操作。控制器基于自前次再生以来的时 间长度、处理过的水量或者表明剩余处理能力的树脂层的电导率来启动电动 机。
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阀门装置收容于本体中，本体具有用于进水口、出水口、再生水池和排 水管道的外部连接。本体还包括配件，树脂罐连接到该配件。外部连接和配 件与本体中的多个通道相通，这些通道通过阀门装置的操作而选#^生地相互 连接。迄今，阀门本体包括的多个不同的部分，这多个不同的部分在固定在 一起以形成完整的本体之前分别被模制或机械加工。先前的阀门组件的一种
类型的实例在美国专利No. 5910244中描述。在不增加机械加工步骤从而不 增加本体成本的条件下，外部连接和内部通道的复杂性使得难于减少阀门本 体部分的数目。
因此需要以减少部件数量的方式设计一种阀门本体，同时易于以消除后 继的机械加工的方式来铸造这些部件。
发明内容
一种用于水处理设备的阀门本体，基本上仅由第 一部分和第二部分形 成，该第一部分和第二部分密封地结合在一起以定义多个内部流体腔。该阀 门本体具有主外壁和副外壁，以及在该主外壁和副外壁之间延伸的第一、第 二、第三和第四外侧壁。该阀门本体进一步包括用于入口阀门元件、出口阀 门元件、漂洗阀门元件、回洗(backwash)阀门元件和再生剂阀门元件的多 个开口，这些阀门元件控制通过该阀门本体的流体流。该阀门本体还具有用 于连接到水处理容器的流体配件。
该第一和第二部分在接缝处结合，该接缝成锐角地并优选地沿对角线延 伸通过该第一和第二外侧壁。第一部分包括副外壁以及第一和第二外侧壁各 自的一部分，并进一步包括未处理水入口、处理后水出口、排水出口和再生 剂入口。第二部分包括主外壁以及第一和第二外侧壁各自的另一部分。
该第一和第二部分的构造使得整个岡门本体仅由能够通过常规注射成
形技术(injection molding technique )制造的两个部分形成，该整个阀门本体 具有用于致动阀门元件的所有必须的连接和开口 。
图1是示出结合了根据本发明的阀门本体的水软化器的部件的局部截面
图2是去掉盖之后的水软化器控制阀门组件的正面等轴测视图
(isometric view);
图3是沿图2中线3-3的控制阀门组件的截面图； 图4是示出管道连接器的控制阀门组件的背面等轴测视图； 图5是控制阀门组件的阀门本体的背面部分的等轴测视图； 图6是阀门本体的正面部分的等轴测视图7是其中具有挡板阀元件的阀门本体的正面部分的等轴测视图； 图8是阀门本体的第二实施例的正面部分的等轴测视图； 图9是第二实施例的背面部分的等轴测视图10是根据本发明的阀门本体的第三实施例的背面的等轴测视图；以
及
图11是第三阀门本体实施例的正面的等轴测视图。
具体实施例方式
首先参考图1，水软化器10包括处理罐或容器12，其中包含离子交换 树脂颗粒层14。控制阀门组件16固定于处理容器12顶部，该控制阀门组件 包括下文描述的具有阀门机构的阀门本体18,以及连接到阀门本体正面并包 含用于操作阀门机构的电路的控制板19。在服务模式下，供给到入口管接头 20的要软化的硬水通过阀门本体18流到容器入口 22,该容器入口 22位于 处理容器12顶部的配件25中。该水流经树脂层14，树脂层14去除水中的 矿物质。在树脂层14中处理过的水流入提升管道24，提升管道24从邻近处 理容器12底部的点延伸通过树脂层到达阀门本体18中的容器出口 26。水从 容器出口 26继续流经阀门本体18，并在连接到建筑内的管道的出水口 28 从阀门本体18流出水软化器10。
最终树脂层14耗尽，不再能够使水软化。控制阀门组件16周期性地响 应于计时器或者响应于探测树脂层耗尽的传感器，而启动如以上美国专利所 述的标准再生过程。该过程由回洗步骤开始，其中硬水通过阀门本体18导 入容器出口 26并向上通过树脂层14,最后通过排水管接头30流出水软化器。 回洗步骤之后是盐水浸泡步骤，其中控制器将通常称作"盐水"的再生剂通 过由水管34连接的再生剂连接器32抽到盐水罐36中。盐水罐36包含普通 盐的再生剂溶液38,比如氯化钠或氯化钾。在再生阶段，由硬水流过阀门本 体18造成的部分真空将再生剂溶液从盐水罐36抽入处理容器12。浓缩的再生剂溶液用正一价离子置换树脂层14中的正二价和正三价离子，从而补给 树脂层。
在再生过程的最终阶段，盐水罐36补充水，从而为下一再生过程补充 再生剂溶液。通过将水通过容器12并由排水管接头30流出来清洗树脂层14。 其后，控制阀门组件16将内部阀门装置回复到将水软化器10置于前述服务 模式的状态，在服务模式下用于建筑的水被处理。
图2图示出去除控制板19的控制阀门组件16以显示阀门本体18的正 面以及连接到阀门本体18的阀门致动部件。阀门本体18具有主外壁40、副 外壁41、第一外侧壁44、第二外侧壁45、位于本体顶部的第三外侧壁42 和位于本体底部的第四外侧壁43。由电动机47驱动的凸轮轴46安装在主外 壁40上并在其上具有多个凸轮48。当凸轮轴旋转时，每个凸轮操作阀门本 体18内的不同的挡板阀元件。例如参考图3,凸轮48与挡板阀元件114的 柄49啮合。该动作^使挡^J岡元件114转动以打开和关闭孔100， /人而控制阀 门本体18内的腔84和76之间的流体流。
参考图4，阀门本体18的副外壁41具有多个连接器，流体通过这些连 接器流进或流出阀门本体。未处理水入口 62适合连接到建筑管道系统的供 给管，水软化器10位于该建筑中并接收由该水软化器处理的水。在此种处 理之后，水由处理后水出口 64流出并回到建筑管道系统。在再生时，废水 通过排水出口 66流出阀门本体18并流到建筑的废水系统。再生剂连接器32 也位于阀门本体18的副外壁41上。如图2-4所示，用于连接到处理容器 12的配件25从阀门本体18的第四外侧壁43突出并具有带螺紋的外表面， 以与处理容器开口上的螺紋啮合。
参考图2和4,阀门本体18沿基本对角线平分第一和第二外侧壁44和 45的接缝68而被分成单块的第一部分70和单块的第二部分71，以使得外 侧壁各自的一部分都被包括于每个部分中。在第一和第二外侧壁44和45中 的接缝68的部分相对于第三和第四外侧壁成锐角(小和e)地延伸。接缝68 跨越阀门本体的正面延伸并靠近主外壁40和第三外侧壁42之间的连接处。 这样，除了围绕凸轮轴46和电动机47的凸缘39之外，基本整个第三外侧 壁42都被包括在第二部分71中。接缝68进一步跨越阀门本体18的背面延 伸并靠近副外壁41和第四外侧壁43之间的连接处，从而使基本整个第四外 侧壁都被包括在第一部分70中。如图5和6所示，这种对本体的划分产生 第一和第二部分70和71，第一和第二部分70和71总体来说是楔形的五面 体，在其三角形侧面之间延伸着两个垂直的侧面和一个倾斜的开放的侧面67 或69。阀门本体18的第一和第二部分70和71装配在一起从而使其各自倾 斜的开放的侧面67和69相互邻接以形成接缝68。这些表面被焊接或粘合在 一起以密封本体18的内壁，从而将下文描述的多个内腔封闭起来。
如这里所使用的，基本整个第三外侧壁都被包括在一个部分70或71中， 以及基本整个第四外侧壁都被包括在一个部分71或70中的描述，允许每个 这样的壁的 一个或两个相对窄的条被包括在另 一部分中，只要这样的包括并 不使这些部分的内壁和腔的模制(molding)受到干扰。例如，形成第三外 侧壁42的一部分的凸缘39的部分并没有妨碍模子部件从模制的第 一部分70 的开放侧面69退出。由于类似原因，接缝68并不需要精确平分阀门本体18 的第一和第二外侧壁44和45。
阀门本体18的第二部分71的内部如图5所示，而且未处理水入口 62 通向入口腔72而处理后水出口 64通向出口腔74。入口腔72通过第一孔73 持续地通向桥路(bridge passage) 75，桥路75通过第二孔77通向旁路腔 (bypass chamber) 78。旁路腔78靠近来自出口腔74的支路79，出口腔74 由此被内壁80隔开，内壁80在阀门本体18的几乎全部宽度上延伸。入口 腔72、旁路腔78和出口腔74位于内壁80的第一侧。出口腔支路79通过内 壁80延伸到第二侧面到与旁路腔78相对的位置。漂洗腔82和回洗腔84在 入口腔72和旁路腔78之间彼此并排地设置在内壁80的第一侧上。
排水出口 66与排水腔76相通，排水腔76在内壁80的第二侧并与漂洗 腔82和回洗腔84相对。再生剂连接器32通向再生剂腔86,再生剂腔86 也在内壁80的第二侧。再生剂阀门腔88在与再生剂腔86相对的内壁80的 第一侧并具有支路89,支路89通过内壁延伸并通向容器入口腔90。容器入 口腔90通向容器入口 22，容器入口 22在用于处理容器12的配件25中(同 样参看图l和6)。容器出口 26通过配件25的内部向上突起并通向阀门本体 中的容器出口腔92。
参考图6和7，阀门本体18的第一部分70包含主外壁40,主外壁40 具有用于容纳阀门元件的多个阀门开口。入口腔72具有位于阀门本体的主 外壁40中的第一阀门开口 94，第一阀门开口 94开向入口腔72并容纳入口 挡板阀元件111。入口挡板阀元件111选择性地打开和关闭第一阀门孔93,
第 一阀门孔93通过内壁80从入口腔72到容器入口腔90。出口腔74具有通 过内壁80延伸到容器出口腔92中的第二孔95，并具有位于主外壁40中的 第二开口 96以容纳出口挡板阀元件112，出口挡板阀元件112控制通过第二 孔的水流。第三主外壁开口 98与漂洗腔82相通并容纳漂洗挡板阀元件114， 漂洗挡板阀元件114选择性地打开和关闭通向排水腔76的第三孔97。回洗 腔84具有同样通向排水腔76的第四孔99，通过第四孔99的水流受位于主 外壁40中的第四开口 101中的回洗挡板阀元件115控制。再生剂阀门腔88 具有第五孔IOO，第五孔IOO通过内壁80到再生剂腔86中。第五孔100由 再生剂挡板阀元件113打开和关闭，再生剂挡板阀元件113容纳于主外壁中 的第五开口 103中。最后，旁路腔78具有第六孔102,第六孔102通过内壁 80从出口腔74到支路79中。为旁路挡板阀元件113提供通过主外壁的第六 开口 104,旁路挡板阀元件113在第六孔102之上延伸。这些挡板阀元件111 -116中的每一个都由如图2所示的阀门本体正面的凸轮轴46的不同的凸轮 48来控制。
第 一部分70和第二部分71的每一个都是由单块的材料形成而且这两部 分结合在一起基本完整地形成上述多个内部流体腔。如这里所使用的，术语 "基本完整地形成"的意思是第一部分和第二部分例如包含所有内部流体腔 的壁、腔之间的孔、以及用于诸如管道连接、阀门元件和文丘里喷嘴(venturi nozzle)的部件的外部开口。然而，应当理解，第一部分70和第二部分71 可以具有被插塞关闭的一个或更多孔。
通过将阀门本体18沿对角线接缝68划分成两块，每个腔的部分都由每 个部分70和71来定义，而且这些部分能够通过传统的注射成形技术来制造。 例如，该对角线划分允许两个模制部分沿两条正交轴合在一起以形成阀门本 体中不同的腔和孔。另外的模制部分垂直于第四外侧壁43移动以形成容器 配件25和通过容器配件25的通道。这样，阀门本体18能够仅由两块形成， 这两块完整地定义了阀门孔径、腔和流体通路。尽管阀门本体18优选仅由 两部分70和71构成，但也可以包括其他次要部件比如用于外部或内部开口 的插塞，因此阀门本体18可以是基本仅由两部分构成。
在刚刚描述的实施例中，阀门本体18沿对角线划分，从而使第一部分 70包含主外壁40和处理容器配件25,而第二部分71包括具有流体连接器 62 - 66的副外壁41。可选地，如图8和9所示，阀门本体120被接缝121
划分，接缝121在相对的对角线方向通过第一外侧壁124和第二外侧壁125 延伸从而定义第一部分122和第二部分123。该接缝121靠近主外壁126和 第四外侧壁129之间的接合处而跨越阀门本体的正面延伸，并靠近副外壁 127和第三外侧壁128之间的接合处而跨越阀门本体120的背面延伸。这样， 基本整个第三外侧壁128被包括于第一部分122中而基本整个第四外侧壁 129被包括于第二部分123中。不管对角线接缝以何种方式延伸，都实现了 两部分阀门本体的独特性和益处。
图lO和ll图示出根据本发明的阀门本体150的第三实施例。在该方案 中，阀门本体150的副外壁152包含用于未处理水入口 153、处理后水出口 154、排水出口 155和再生剂入口 156的管道连接。另外，用来操作挡板阀 元件的凸轮轴158及其驱动电动机160安装在副外壁152上。在这种情况中， 挡板阀的柄通过凸轮轴158后面的副外壁152中的开口突出。阀门本体150 沿接缝166而被划分成正面或第一部分162以及背面或第二部分164,接缝 166通过第一外侧壁168和第二外侧壁169的每一个从本体的上后边缘沿对 角线延伸到本体的下前边缘。
前面的描述主要是针对本发明的优选实施例。尽管已经注意到了本发明 范围内的各种替换，仍然预见到本领域技术人员可能认识到从本发明实施例 的公开而明显的另外的替换。因此，本发明的范围应该由权利要求来确定而 不应限于以上的公开。
权利要求
1、一种用于水处理设备的阀门本体，包括:多个外部连接器，包括未处理水入口、处理后水出口、排水出口和再生剂连接器；第一部分，由单块材料形成并具有用于连接到水处理容器的流体配件；以及第二部分，由另一单块材料形成并密封地结合到所述第一部分，其中所述第一部分和所述第二部分基本完整地形成多个内部流体腔；其中所述多个内部流体腔包括入口腔、出口腔、漂洗腔、回洗腔、排水腔和再生剂腔，所述未处理水入口通向所述入口腔，所述处理后水出口通向所述出口腔，所述排水出口通向所述排水腔，以及所述再生剂连接器通向所述再生剂腔。
2、 如权利要求1所述的阀门本体，其中所述多个内部流体腔还包括都 通向所述流体配件的容器入口腔和容器出口腔。
3、 如权利要求1所述的阀门本体，其中所述入口腔具有第 一 阀门开口以容纳入口阀门元件； 所述出口腔具有第二阀门开口以容纳出口阀门元件； 所述漂洗腔具有第三阔门开口以容纳漂洗阀门元件；以及 所述回洗腔具有第四阀门开口以容纳回洗阀门元件。
4、 如权利要求1所述的阅门本体，其中所述入口腔具有第一阀门开口 ，以容纳控制流入所述流体配件的流体的 入口阀门元4牛；所述出口腔具有第二阀门开口 ，以容纳控制流出所述流体配件的流体的 出口阀门元4牛；所述漂洗腔具有第三阀门开口 ，以容纳控制流入所述排水腔的流体的漂 洗阀门元件；以及所述回洗腔具有第四阀门开口 ，以容纳控制流入所述排水腔的流体的回 ;先阀门元4牛。
5、 如权利要求4所述的阀门本体，其中所述多个内部流体腔还包括具 有用于再生剂阀门元件的第五阀门开口的再生剂阀门腔，所述再生剂阀门元 件控制所述再生剂阀门腔和所述再生剂腔之间的流体流。
6、 如权利要求4所述的阀门本体，其中所述多个内部流体腔还包括旁路腔，所述旁路腔连接到所述入口腔和所述出口腔中的一个，并具有用于容 纳旁路阀门元件的另 一个阀门开口 ，所述旁路阀门元件控制所述旁路腔与所 述入口腔和所述出口腔中的另 一个之间的流体流。
7、 一种用于水处理设备的阀门本体，基本由下述部分构成 第一部分；和第二部分，密封地结合到所述第 一部分以形成多个内部流体腔； 其中由所述第一部分和所述第二部分形成的所述阀门本体包括主外壁 和副外壁，并具有都在所述主外壁和所述副外壁之间延伸的第一外侧壁和第 二外侧壁，所述阀门本体还包括用于入口阀门元件、出口阀门元件、漂洗阀 门元件、回洗阀门元件和再生剂阀门元件的多个开口 ，所述入口阀门元件、 出口阀门元件、漂洗阀门元件、回洗阀门元件和再生剂阀门元件用于控制通 过所述阀门本体的流体流，所述阀门本体还包括用于连接到水处理容器的流 体配件；所述第一部分包括所述副外壁，以及所述第一外侧壁和第二外侧壁各自 的一部分，还包括未处理水入口、处理后水出口、排水出口和再生剂连接器； 以及所述第二部分包括所述主外壁，以及所述第一外侧壁和第二外侧壁各自 的另一部分。
8、 如权利要求7所述的阀门本体，其中所述多个开口位于所述第一部 分中。
9、 如权利要求7所述的阀门本体，其中所述多个开口位于所述第二部 分.中。
10、 如权利要求7所述的阀门本体，其中所述流体配件位于所述第一部 分中。
11、 如权利要求7所述的阀门本体，其中所述流体配件位于所述第二部 分中。
12、 如权利要求7所述的阀门本体，还包括都在所述主外壁和所述副外 壁之间延伸的第三外侧壁和第四外侧壁，而且其中所述第一部分基本包括全 部所述第三外侧壁，而所述第二部分基本包括全部所述第四外侧壁。
13、 如权利要求7所述的阀门本体，还包括在所述主外壁和所述副外壁 之间延伸的另一外侧壁，所述流体配件位于所述另一外侧壁上。
14、 如权利要求7所述的阀门本体，其中所述阀门本体还包括用于容纳 旁路阀门元件的另 一个开口 。
15、 如权利要求7所述的阀门本体，其中所述阀门本体具有在所述第一 部分和所述第二部分之间的对角线接缝，所述对角线接缝基本平分所述第一 外侧壁和第二外侧壁。
16、 一种用于水处理设备的阀门本体，包括主外壁和副外壁，在所述主外壁和副外壁之间延伸有第一外侧壁、第二 外侧壁和第三外侧壁；用于连接到水处理容器的流体配件；所述阀门本体具有接缝，所述接缝相对于所述第三侧壁成锐角地延伸通 过所述第一外侧壁和所述第二外侧壁，从而将所述阀门本体分隔为第一部分 和第二部分，所述第一部分和第二部分相互邻接以形成多个内部流体通路；所述第一部分包含所述副外壁，所述副外壁具有未处理水入口、处理后 水出口、排水出口和再生剂连接器；以及所述第二部分包括所述主外壁，通过所述主外壁延伸有用于容纳入口阀 门元件、出口阀门元件、漂洗阀门元件、回洗阀门元件和再生剂阀门元件的 多个开口。
17、 如权利要求16所述的阀门本体，其中所述流体配件位于所述第一 部分中。
18、 如权利要求16所述的阀门本体，其中所述流体配件位于所述第二 部分中。
19、 一种用于水处理i殳备的阀门本体，包括主外壁和副外壁，在所述主外壁和副外壁之间延伸有第一外侧壁、第二 外侧壁和第三外侧壁；流体配件，用于连接到水处理容器；所述阀门本体具有接缝，所述接缝相对于所述第三侧壁成锐角地延伸通 过所述第一外侧壁和所述第二外侧壁，从而将所述阀门本体分隔为第一部分 和第二部分，所述第一部分和第二部分相互邻接以形成多个内部流体通路；所述第一部分包含所述副外壁，所述副外壁具有未处理水入口、处理后 水出口、排水连接器和再生剂连接器，并且所述第一部分具有延伸通过所述 副外壁的多个开口，所述多个开口用于容纳入口阀门元件、出口阀门元件、漂洗阀门元件、回洗阀门元件和再生剂阀门元件；以及 所述第二部分包括所述主外壁。
20、如权利要求19所述的控制阀门组件，其中所述阀门本体还包括用于容纳旁路阀门元件的另 一个开口 。
全文摘要
水软化器的运行由具有进水口(62)、出水口(64)、再生剂连接器(32)和排水出口(6)的本体(18)内的一组阀门来控制。在该本体(18)的外壁(41)中提供开口并通过这些开口容纳多个阀门元件。本体具有相对的外侧壁，接缝沿对角线延伸通过外侧壁，从而将本体分隔为在接缝处密封在一起的两部分(70，71)。该对角线接缝在各部分之间划分内部流体腔以易于模制这些部分，从而整个本体(18)可以仅由两部分(70，71)制造。
文档编号C02F1/42GK101378996SQ200780004993
公开日2009年3月4日 申请日期2007年1月5日 优先权日2006年2月8日
发明者托马斯·杭泽尔卡, 肯尼思·西思 申请人:Ge奥斯莫尼克斯公司