Устройство для очистки жидкости - RU2556923C2
Код документа: RU2556923C2
Чертежи
Описание
НАЗНАЧЕНИЕ
Заявляемое изобретение относится к фильтрующему устройству для очистки жидкости, предназначенному для умягчения и очистки водопроводной воды и других жидкостей бытового назначения.
УРОВЕНЬ ТЕХНИКИ
В настоящее время одним из эффективных методов борьбы с повышенной жесткостью воды является использование автоматических фильтров-умягчителей. Такие устройства в результате обработки жидкости обеспечивают замену "жестких" солей на "мягкие". При этом происходит изменение химического состава обрабатываемой жидкости за счет замены ионов кальция и магния на ионы натрия, которыми обогащена ионообменная смола. Обрабатываемую жидкость подают по входному каналу устройства в емкость, заполненную умягчающим реагентом. После чего умягченная жидкость подается потребителю через выходной канал устройства. Со временем поглощающие свойства смолы снижаются, и поэтому необходимо проводить регенерацию ионообменной смолы. Процесс восстановления ионообменных свойств смолы осуществляется путем подачи раствора поваренной соли в емкость с умягчающим реагентом, в результате чего происходит обратное замещение накопленных ионов кальция и магния на ионы натрия. После чего проводится обратная промывка ионообменной смолы и сброс вымываемых загрязнений в дренаж.
В уровне техники известны устройства для очистки жидкости, используемые для умягчения жидкости и выполненные с различными конструктивными особенностями, в целом работающие по единому алгоритму. Такие устройства в первую очередь отличаются громоздкостью и сложным техническим исполнением. В настоящем описании уровня техники приведены наиболее близкие аналоги по технической сущности, а именно механизмы, сконструированные с использованием клапанно-поршневых систем для распределения жидкости внутри устройства для очистки жидкости.
Известна конструкция устройства для очистки воды по патенту US 5116491 (МПК B01J 49/00, C02F 1/42, B01D 21/30; опубл. 26.05.1992 г.), состоящая из управляющего механизма с двумя поршнями на одном штоке и двух емкостей в одном корпусе, где одна емкость заполнена умягчающим реагентом, а вторая - раствором, способствующим регенерации умягчающего реагента. С целью заданного алгоритма устройства и обеспечения жидкостного взаимодействия узлов в устройстве используется клапанно-поршневая система распределения потоков жидкости с горизонтальным расположением штока с двумя поршнями и управляющим контроллером. Исходная жидкость подается под давлением во входное отверстие корпуса клапанно-поршневой системы и попадает внутрь камеры, в которой расположен шток с жестко закрепленными на нем двумя клапанами. При этом указанный шток соединен с приводным механизмом для горизонтального возвратно-поступательного перемещения указанного штока внутри указанной камеры с возможностью регулировки потоков жидкости внутри устройства для очистки воды. Камера, в которой расположен шток с поршнями, имеет щелевые отверстия, где каждое отверстие - это входное/выходное отверстие для исходной воды, очищенной воды, для сброса воды в дренаж и отверстие для жидкостной связи с емкостью, заполненной раствором, способствующим регенерации умягчающего реагента. При этом расположение поршней в камере обеспечивает прохождение жидкости через емкость, заполненную умягчающим реагентом, и выход умягченной жидкости потребителю. По истечении определенного времени управляющий контроллер включает двигатель, который перемещает шток с поршнями, при этом расположение поршней изменяется, и они перекрывают поток исходной жидкости в емкость с умягчающим реагентом в обратную сторону, и начинается первая стадия обратной промывки, сопровождающаяся сбросом воды в дренаж. На второй стадии обратной промывки происходит одновременное перемещение штока и включение инжектора, что способствует подаче регенерирующего солевого раствора в емкость с умягчающим реагентом. По истечении времени регенерации инжектор отключается благодаря перемещению штока и осуществляется процесс отмывки умягчающего реагента от регенерирующего раствора с последующим смещением штока и переключением потока исходной жидкости в емкость, заполненную умягчающим реагентом. Входной и выходной каналы в данном устройстве обеспечивают подачу исходной жидкости в полость, где расположен шток с поршнями, поэтому данная система не устраняет перепад давлений, который снижает производительность устройства. Устранение этого существенного недостатка возможно путем увеличения межосевого расстояния между входным и выходным каналами, однако это приведет к увеличению хода поршней и, как следствие, увеличит габариты устройства.
В уровне техники известна конструкция по патенту US 6176258 (МПК F16K 31/52, F16K 31/524, F16K 11/06, опубл. 23.01.2001 г.). Это изобретение относится к контролирующему устройству системы очистки жидкости, которая включает в себя две емкости, управляющий механизм с двумя поршнями и преобразователь вращательного движения в возвратно-поступательное движение, где для переключения потоков жидкости используется клапанно-поршневая система распределения потоков жидкости с горизонтальным расположением основного и дополнительного штоков. При этом передвижение поршня осуществляется с помощью следящих элементов, соединенных с кулачковым элементом, взаимосвязанным с приводным механизмом (электродвигатель). По мере вращения кулачкового элемента толкатель кулачка движется по дорожке, нанесенной на боковой поверхности кулачка, а поршень, соответственно, движется в продольном горизонтальном направлении вдоль оси в крайнее правое и левое положения (возвратно-поступательное движение), соединяя потоки жидкости в зависимости от заданного алгоритма работы системы. По мере того как поворотный кулачковый элемент продолжает вращаться, толкатель кулачка проходит по дорожке и в это время, соответственно, продвигает поршень вправо и влево по горизонтальной оси, соединяя и разъединяя потоки жидкости. Движение дополнительного поршня осуществляется в соответствии с заданным алгоритмом и может выполнять различные функции, например контролировать стадию регенерации умягчающего реагента. Основным недостатком конструкции по патенту US 6176258 являются внешние габариты, где горизонтальное расположение поршней (штоков) крайне неудобно для пользователя, т.к. значительно увеличивает габариты изделия.
В уровне техники известен контролирующий механизм устройства для очистки жидкости с двумя емкостями по патенту US 5628899 (C02F 1/42, B01D 24/46, опубл. 13.05.1997 г.). Это устройство включает в себя две емкости, заполненные умягчающим реагентом, и одну емкость с солевым раствором (на фиг. не показано), где взаимосвязь указанных емкостей осуществляется через контролирующий механизм. Контролирующий механизм имеет корпус с впускным и выпускным каналами для обрабатываемой жидкости, клапан переключения баков, включающий в себя ротор, где ротор обеспечивает жидкостную связь между указанными емкостями в соответствии с заданным алгоритмом устройства. Ротор имеет верхний конец и нижний конец, а также верхнюю и нижнюю камеры, разделенные перегородкой. Верхняя камера ротора имеет ряд впускных отверстий в верхнем конце ротора, где впускные отверстия обеспечивают жидкостную связь между выпускным отверстием и верхней камерой, когда ротор находится в первом и во втором положениях. Кроме того, верхняя камера имеет выпускное отверстие, которое обеспечивает жидкостную связь между верхней камерой ротора и входным отверстием емкости с умягчающим реагентом. Когда ротор поворачивается, это выпускное отверстие закрывается. Нижняя камера ротора имеет ряд выпускных отверстий в верхнем конце нижней камеры ротора. Между выпускным и впускным отверстиями ротор имеет прокладки, расположенные по окружности ротора, которые исключают протекание жидкости между впускными и выпускными отверстиями снаружи ротора, между ротором и коробкой, либо корпусом клапана переключения баков. К ротору через вал присоединен кулачковый элемент, который выборочно вращается вокруг оси, что обеспечивает выборочное вращение вала и ротора вокруг оси между первым и вторым положениями в соответствии с заданным алгоритмом устройства. При этом поршень имеет отверстие, расположенное в продольном направлении таким образом, что когда поршень движется в продольном направлении, обеспечивается выборочное открытие и закрытие жидкостных каналов. Согласно измерениям расходомера поворотный кулачковый элемент устанавливается в положение в соответствии с заданным алгоритмом системы, когда толкатель кулачка и поршень переходят в другое положение. Электродвигатель поворачивает кулачковый элемент и, тем самым, вал ротора с целью обеспечения выборочного вращения ротора из первого положения во второе. Преимуществом такой системы очистки жидкости является то, что потребитель за счет того, что система включает две емкости с умягчающим реагентом, всегда получает очищенную воду. Недостаток системы очистки жидкости по патенту US 5628899 следующий. Для осуществления распределения жидкости внутри устройства используется совместное передвижение поршня на штоке в продольном направлении и вращение ротора с отверстиями, что увеличивает габариты и вес устройства для очистки жидкости.
В уровне техники известно устройство по патенту US 3797523 (МПК B01D 29/38, опубл. 19.03.1974), где описана конструкция узла клапана умягчителя воды, в которой используется клапанно-поршневая система для распределения жидкости внутри умягчителя воды. Узел клапана имеет основной корпус, состоящий из нижней и верхней частей, герметично соединенных стандартными крепежами. Верхняя часть корпуса выполнена с двумя камерами и расположенными в них поршнями, где каждая камера имеет верхний конец и нижний конец и соединены с помощью канала с емкостью для умягчающего реагента. Входной канал для исходной жидкости подсоединено непосредственно к одной из указанных камер. Максимально нижнее положение обоих поршней обеспечивает протекание поступающей исходной жидкости через емкость для регенерирующего реагента в соответствии с заданным алгоритмом устройства. На стадии регенерации и обратной промывки исходная жидкость, поступающая во входной канал, направляется прямо к выходному каналу, тем самым предотвращая прерывание потока воды для пользователя, выполняющего регенерацию или обратную промывку. Схожими признаками заявляемого устройства для очистки жидкости и указанного аналога является наличие в конструкции двух управляющих поршней, которые в соответствии с заданным алгоритмом открывают и закрывают соответствующие потоки жидкости, находящейся в устройстве. Перемещение поршней осуществляется посредством гидравлических клапанов, например с помощью электромагнитных клапанов, и пружин. В описании автор ссылается на заявку US 256172 (патент US 3792614), и указывает, что представленная система может быть снабжена автоматическим контроллером. Представленный аналог содержит ряд недостатков. Недостатком указанного аналога является наличие шести гидравлических клапанов, участвующих в распределении жидкости внутри устройства. Неисправность одного клапана может привести как к сбою работы всего узла клапана умягчителя воды, так и к выделению, например, солевого раствора потребителю. Конструкция поршней, включающая в качестве средства, обеспечивающего перемещение указанных поршней - пружины, не является достаточно надежной. Кроме того, наличие пружин в конструкции по патенту US 3797523 может приводить в процессе возвратно-поступательного движения поршней к скоплению нерастворимых загрязнений на уплотнительных элементах в процессе эксплуатации. Этот значительный недостаток будет устранен позднее конструкцией, представленной в патенте US 8302631, где для устранения вышеуказанного недостатка боковые стенки выполняют из мягкого абразивного материала.
В уровне техники известно устройство для очистки жидкости с узлом клапана управления по патенту US 8302631 (МПК F16K 31/48, C02F 1/00, C02F 1/42, F17D 3/00, C02F 5/00, опубл. 06.11.2012 г.), выбранное в качестве прототипа заявляемого изобретения. Устройство для очистки жидкости включает в себя входной и выходной каналы, емкость для умягчающего реагента и емкость для регенерирующего раствора, корпус с проводящими жидкость каналами и шестью отсеками (камерами), предназначенными для размещения в них гильз для обеспечения эффективного перемещения в них шести поршней, привод, снабженный рядом отдельных радиальных кулачков, приводимых в движение с помощью двигателя, где каждый из указанных кулачков способен приводить в действие соответствующий поршень и каждый указанный кулачок имеет торцевую наружную кромку, которая имеет как минимум один выступ и впадину для зацепления с соответствующим поршнем. При этом каждый кулачок взаимосвязан между собой через редуктор, приводимый в движение от двигателя, где поршни перемещаются посредством давления воды и пружины, а перекрытие каналов для жидкости осуществляется поршнями благодаря форме радиальных кулачков в соответствии с заданным алгоритмом. Т.е. местоположение каждого поршня в системе определяется конфигурацией кулачка, а именно конфигурацией торцевой наружной кромки на кулачке, предназначенной для зацепления с одним из указанных поршней. Существенным недостатком известного технического решения является усложнение конструкции за счет введения редуктора и ряда кулачков, соединенных с индивидуальными поршнями, где отдельный поршень выполняет соответствующую алгоритму одну операцию. Кроме того, использование радиального кулачка обеспечивает движение поршня только в одном направлении, где для обратного хода используют дополнительные кинематические элементы, например пружины, что создает дополнительную нагрузку на корпус управляющего механизма.
РАСКРЫТИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ
Задачами, на решение которых направлено заявляемое техническое решение, является создание нового управляющего механизма устройства для очистки жидкости и снижение эксплуатационных затрат.
Технический результат, который может быть получен при осуществлении заявляемого изобретения, заключается в повышении надежности и упрощении конструкции устройства для очистки жидкости, снижении веса устройства для очистки жидкости.
Заявляемый технический результат достигается за счет того, что устройство для очистки жидкости с входным и выходным каналами состоит по меньшей мере из двух емкостей - для умягчающего реагента и для регенерирующего раствора, управляющего механизма, включающего в себя корпус, состоящий по меньшей мере из трех частей, образующих камеры и полости, проводящие жидкость, по меньшей мере два поршня, расположенные в камерах и взаимосвязанные через кулачковый механизм с двигателем, солевой клапан, дренажный клапан, где управляющий механизм выполнен с возможностью одновременного передвижения поршней в камерах в противоположных направлениях и одновременным переменным перекрыванием полостей, проводящих жидкость в корпусе, где по меньшей мере две полости, проводящие жидкость, образованы между указанными частями корпуса и по меньшей мере одна полость образована между ближайшей частью корпуса к верхней части емкости для умягчающего реагента и самой верхней частью емкости для умягчающего реагента, где кулачковый механизм выполнен в виде цилиндрического кулачка с наружным профилем с возможностью обеспечения двустороннего движения двух указанных поршней, где на наружном профиле установлены два ролика, соединенные с указанными поршнями на штоках, где ролики на наружном профиле установлены на равном расстоянии друг от друга, где каждая часть корпуса имеет выступы и впадины, формирующие указанные полости, при этом в аксиальной плоскости полости объединены камерами, где части корпуса выполнены с возможностью герметичного соединения между собой в месте выступов, где каждая часть корпуса выполнена с возможностью вставки друг в друга, где выступы расположены по периметру указанных частей корпуса, где верхняя часть корпуса с входным и выходным каналами герметично соединена с верхней частью емкости для умягчающего материала с возможностью расположения между ними по меньшей мере двух частей корпуса, где один из двух указанных поршней соединен с солевым клапаном с помощью рычажного механизма, а противоположный поршень выполнен за одно целое с дренажным клапаном, где рычажный механизм состоит из толкателя, неподвижно закрепленного на штоке поршня, и рычага, неподвижно закрепленного на солевом клапане, где рычаг имеет фигурный паз для захода в него указанного толкателя, при этом фигурный паз расположен по ходу поршня, и когда толкатель находится в указанном пазе или не соприкасается с рычагом - солевой клапан закрыт, где поршни и клапаны взаимосвязаны между собой через кулачковый механизм, где оно состоит по меньшей мере из двух емкостей для умягчающего реагента и одной емкости для регенерирующего раствора, соединенных между собой с помощью рабочих линий через соответствующий управляющий механизм, где каждая емкость для умягчающего реагента выполнена с управляющим механизмом, где снабжено единым контроллером, где каждый управляющий механизм снабжен индивидуальным контроллером, где снабжено одним дренажным каналом, где каждая емкость для умягчающего реагента снабжена дренажным каналом, где стенка емкости для умягчающего реагента выполнена с зонами, характеризующимися повышенной сопротивляемостью к деформациям, где зоны образованы радиальными и вертикальными элементами, выполненными за одно целое со стенкой емкости для умягчающего реагента, где между радиальными элементами расположено по меньшей мере одно боковое отверстие для загрузки умягчающего реагента, где отверстие для загрузки умягчающего реагента выполнено в нижней части емкости для умягчающего реагента, где радиальные элементы расположены с интервалом преимущественно не менее 1/7 и не более 1/3 от диаметра емкости, предпочтительно 1/5 от диаметра емкости, где по меньшей мере одно боковое отверстие предпочтительно усилено с помощью вертикального элемента, где радиальные и вертикальные элементы расположены относительно входного и выходного средств удержания умягчающего реагента между ними, при этом радиальные и вертикальные элементы расположены относительно входного и выходного средств удержания умягчающего реагента между ними, при этом указанные средства выполнены преимущественно в виде гофрированной сетки и расположены на внутренней поверхности стенки емкости для умягчающего реагента.
Отличительной особенностью заявляемого изобретения является конструктивное исполнение управляющего механизма, взаиморасположение и взаимодействие его узлов. Изобретение позволяет упростить конструкцию управляющего механизма и за счет этого повысить надежность и снизить вес устройства для очистки жидкости.
ПЕРЕЧЕНЬ ФИГУР ЧЕРТЕЖЕЙ
Фиг.1 - изображено устройство для очистки жидкости в аксонометрии, общий вид в разрезе;
Фиг.2 - изображен общий вид сверху управляющего механизма, размещенного на емкости для умягчающего реагента;
Фиг.3 - изображен разрез A-A, разрез B-B и разрез C-C корпуса управляющего механизма (первое положение управляющего механизма);
Фиг.4 - изображен разрез A-A, разрез B-B и разрез C-C корпуса управляющего механизма (второе положение управляющего механизма);
Фиг.5 - изображен разрез A-A, разрез B-B и разрез C-C корпуса управляющего механизма (третье положение управляющего механизма);
Фиг.6 - изображен разрез A-A, разрез B-B и разрез C-C корпуса управляющего механизма (четвертое положение управляющего механизма);
Фиг.7 - изображены части корпуса в разобранном виде в аксонометрии;
Фиг.8 - изображена схема устройства для очистки жидкости, состоящего из четырех емкостей для умягчающего реагента и одной емкости для регенерирующего раствора;
Фиг.9 - изображена емкость для умягчающего реагента устройства для очистки жидкости в аксонометрии.
ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ
Заявляемое устройство 1 для очистки жидкости с входным 2 и выходным 3 каналами состоит по меньшей мере из емкости 4 для умягчающего реагента и емкости 5 для регенерирующего раствора, управляющего механизма 6 (фиг.1), включающего в себя корпус, состоящий по меньшей мере из трех частей 7, 8, 9 (фиг.3) образующих камеры 10, 11 (фиг.4) и полости 12, 13, 14, 15 (фиг.3-6), проводящие жидкость, по меньшей мере два поршня 16, 17 (фиг.4), расположенные в камерах 10, 11 (фиг.4) и взаимосвязанные через кулачковый механизм 18 (фиг.5) с двигателем 19 (фиг.2), солевой клапан 20 (фиг.2, 5), дренажный клапан 21 (фиг.6). Устройство 1 может быть подключено к магистрали, находящейся под давлением, например к хозяйственно-питьевому водопроводу, поэтому входной 2 канал может быть выполнен в виде штуцера (на фиг. не показано) с запорным гидроуправляемым клапаном, например, механическим 22 (Фиг.1). К выходному 3 каналу может быть подключена, например, магистраль водоснабжения жилого сооружения. Емкость 4 для умягчающего реагента и емкость 5 для регенерирующего раствора соединены между собой через управляющий механизм 6, например, с помощью гибкой соединительной трубки 23 (фиг.1). Корпус управляющего механизма 6 выполнен, например, за одно целое с верхней частью емкости 4 для умягчающего реагента (фиг.6) или, например, в виде отдельного корпуса, соединенного с верхней частью емкости 4 для умягчающего реагента, например, с помощью резьбового соединения (на фиг. не показано). Управляющий механизм 6 предназначен для распределения поступающей на очистку жидкости, а также жидкости, находящейся внутри устройства 1 в определенной последовательности в соответствии с заданным алгоритмом устройства 1. Корпус управляющего механизма 6 (фиг. 2) состоит по меньшей мере из трех частей 7, 8, 9 (фиг.3-6), герметично соединенных между собой с использованием уплотнительных элементов 24 (фиг.3), где уплотнительные элементы 24 представляют собой преимущественно круглые уплотнительные кольца. В заявляемой конструкции часть 7 корпуса с входным 2 и выходным 3 (фиг.7) каналами герметично соединяется с верхней частью емкости 4 для умягчающего реагента, например, с помощью хомута 25 (фиг.1), а две другие части 8, 9 корпуса расположены между ними, при этом каждая часть корпуса выполнена с возможностью вставки друг в друга (фиг.3-6). Части 7, 8, 9 (фиг.7) корпуса могут быть изготовлены, например, на инжекционно-литьевой машине, применяемой для изготовления деталей из термопластов методом литья под давлением, что дает возможность использовать полученные детали без дополнительной механической обработки. В качестве исходного материала для изготовления частей 8, 9 корпуса используют, например, полиоксиметилен. Части 7, 8, 9 (фиг.7) корпуса могут быть выполнены, например, в круглой форме или в любой другой форме (на фиг. не показано). Каждая часть 7, 8, 9 (фиг.7) корпуса имеет выступы 26 и впадины 27, формирующие полости 12, 13, 14, 15, проводящие жидкость, при этом в аксиальной плоскости указанные полости объединены камерами 10, 11. Указанные выступы 26 расположены по периметру указанных частей 7, 8, 9 корпуса, причем верхняя часть 7 корпуса с входным 2 и выходным 3 каналами герметично соединена с верхней частью емкости 4 для умягчающего материала с возможностью расположения между ними по меньшей мере двух частей 8, 9 корпуса. Полости 12, 13, 14, 15 (фиг.3) пересекаются с по меньшей мере двумя камерами 10, 11 (фиг.4), при этом указанные полости 12, 13, 14, 15 (фиг.3-6) в заявляемой конструкции выполняют функции проводящих жидкость каналов, перекрывание или соединение которых достигается с помощью по меньшей мере двух поршней 16, 17, расположенных в камерах 10, 11 (фиг.4). Указанные поршни 16, 17 имеют прорези, в которых установлены уплотнительные элементы 28 (фиг.4) с возможностью обеспечения герметичной изоляции соответствующих полостей 12, 13, 14, 15 (фиг.3) между собой. Алгоритм устройства 1 заложен в контроллере (на фиг. не показано) и осуществляется благодаря единой конструкции корпуса управляющего механизма 6 (фиг.1) и возвратно-поступательного перемещения поршней 16,17 в камерах 10,11 (фиг.4). Каждый поршень 16, 17 имеет шток, который через толкатель зафиксирован на кулачковом механизме 18 (фиг.4), который соединен, например, с помощью зубчатой передачи с двигателем 19 (фиг.2). Перемещение поршней 16, 17 в процессе работы устройства 1 достигается за счет конструкции поворотного кулачкового механизма 18, приводимого в движение двигателем 19 (фиг.2). Кулачковый механизм 18 выполнен в виде цилиндрического кулачка 29 с наружным профилем 30 с возможностью обеспечения двустороннего движения двух указанных поршней 16, 17 (фиг.5). На наружном профиле 30 установлены на равном расстоянии друг от друга по меньшей мере два ролика 31 (фиг.3), соединенные с указанными поршнями 16, 17 на штоках. Ход кулачка может быть определен специалистами в данной области техники в зависимости от габаритов устройства для очистки жидкости и ее производительности. Заявляемое устройство 1 для очистки жидкости обеспечивает стадию обратной промывки и регенерации умягчающего реагента. Обратная промывка умягчающего реагента обеспечивает очистку наиболее загрязненных нижних слоев, где оседает загрязнитель, с последующим сбросом промывочной жидкости через дренажный клапан 21 в дренажный канал 32 (фиг.6). Для наилучшего удаления подобных загрязнений из очищаемой жидкости, как правило, в емкость для умягчающего реагента устанавливают входное и выходное средства удержания умягчающего реагента, также выполняющие функции предфильтра и постфильтра соответственно. Эти средства, как правило, размещают и фиксируют на внутренней поверхности стенки емкости для умягчающего реагента. В заявляемом изобретении с целью увеличения площади фильтрующей способности такие средства преимущественно выполнены гофрированными или в виде гофрированной сетки (на фиг. не показано). Регенерация умягчающего реагента осуществляется путем пропускания солевого раствора через слой умягчающего реагента. Солевой раствор готовится и хранится в емкости 5 для регенерирующего раствора, при этом емкость 5 оборудована загрузочным отверстием (на фиг. не показано), предусмотренным для пополнения этой емкости 5 (фиг.1), например, таблетированной солью. Забор солевого раствора на регенерацию умягчающего реагента осуществляется из емкости 5 (фиг.1) с помощью эжектора 33 (фиг.2, 6), расположенного вне корпуса управляющего механизма 6 (фиг.1) и взаимосвязанного с солевым клапаном 20 (фиг.2, 6) и узлом засаливания 34 (фиг.1). Узел засаливания 34 выполнен в виде корпуса с трубкой 35, проводящей солевой раствор, и с фильтром 36, например, в виде сетки для отсечения нерастворенных гранул соли (фиг.1). Узел засаливания 34 может быть снабжен, например, датчиком расхода солевого раствора или датчиком солесодержания (на фиг. не показано), информирующим потребителя о необходимости пополнить емкость 5 для регенерирующего раствора. Солевой клапан 20 (фиг.5) подсоединен с помощью рычажного механизма к ближайшему штоку поршня (в данном случае к штоку поршня 17). Рычажный механизм состоит из толкателя 37, неподвижно закрепленного на штоке поршня 17, и рычага 38, неподвижно закрепленного на солевом клапане 20, где рычаг 38 имеет фигурный паз для захода в него указанного толкателя 37, при этом фигурный паз расположен по ходу поршня 17 и когда толкатель 37 находится в указанном фигурном пазу рычага 38 (фиг.5) или не соприкасается с рычагом 38 (например, в максимально верхнем положении поршня 17, фиг.3), то солевой клапан 20 закрыт. Заявляемое устройство 1 снабжено дренажным клапаном 21 (фиг.6) и дренажным каналом 32 (фиг.6, 9). Дренажный клапан 21 приводится в действие и работает синхронно с ближайшим штоком поршня (в данном случае со штоком поршня 16), как показано на фиг.3-6. Поршни 16, 17 имеют одинаковое назначение, а именно перекрывание одних полостей и объединение других полостей с целью создания заданных направлений потоков жидкости, но они имеют различия в конструктивном исполнении. Шток поршня 17 соединен с солевым клапаном 20 (фиг.5) через рычажный механизм, при этом солевой клапан 20 включается и отключается в соответствии с заданным алгоритмом устройства 1. А противоположный поршень 16 выполнен за одно целое с дренажным клапаном 21, предназначенным для открывания и закрывания дренажного канала 32 (фиг.6), при этом дренажный клапан 21 открывается и закрывается в соответствии с заданным алгоритмом устройства 1 (фиг.1). Для наилучшего понимания алгоритма распределения жидкости, находящейся в устройстве 1 для очистки жидкости, управляющий механизм 6 представлен в продольном разрезе A-A, поперечном разрезе B-B, а также в разрезе C-C (фиг.3-6). Устройство для очистки жидкости может быть выполнено в различных модификациях, в том числе включать дополнительные емкости с умягчающим материалом или, например, емкости, заполненные сорбционным материалом, ультрафиолетовые источники. В рамках заявляемого изобретения устройство 1 для очистки жидкости может состоять по меньшей мере из двух, например из четырех, емкостей 4 для умягчающего реагента и одной емкости 5 для регенерирующего раствора (фиг.8), соединенных между собой, например, последовательно или параллельно с помощью по меньшей мере трех рабочих линий через соответствующий управляющий механизм 6, где каждая емкость 5 для умягчающего реагента оборудована управляющим механизмом 6 (фиг.8). Такая комбинация устройства для очистки жидкости позволяет на всех этапах очистки жидкости получать умягченную воду. При этом такое устройство 1 (фиг.8) может быть снабжено единым контроллером (на фиг. не показано) или каждый управляющий механизм 6 снабжен индивидуальным контроллером (на фиг. не показано), где устройство 1 снабжено одним дренажным каналом (фиг.8) или каждая емкость 4 для умягчающего реагента снабжена дренажным каналом 32 (фиг.9). В заявляемом устройстве 1 для очистки жидкости используется емкость 4 для умягчающего реагента, в которой стенка выполнена с зонами 39 (фиг.9), характеризующимися повышенной сопротивляемостью к деформациям, при этом зоны 39 образованы радиальными 40 и вертикальными 41 элементами, выполненными за одно целое со стенкой емкости 4 (фиг.1) для умягчающего реагента, причем между радиальными 40 элементами расположено по меньшей мере одно боковое отверстие 42 (фиг.9). Это отверстие 42 предназначено для загрузки в емкость 4 умягчающего реагента. Радиальные 40 и вертикальные 41 (фиг.9) элементы в таком случае расположены с интервалом преимущественно не менее 1/7 и не более 1/3 от диаметра емкости 4, предпочтительно 1/5 от диаметра емкости 4. Целью изготовления емкости 4 с радиальными 40 и вертикальными 41 элементами является повышение надежности упрочнения по меньшей мере одного бокового отверстия 42, расположенного между радиальными 40 элементами, где по меньшей мере одно боковое отверстие 42 предпочтительно усилено с помощью вертикального 41 элемента. С целью обеспечить минимальные деформации емкости 4 с умягчающим реагентом радиальные 40 и вертикальные 41 элементы расположены относительно входного 43 и выходного 44 средств удержания умягчающего реагента между ними, при этом указанные средства расположены на внутренней поверхности стенки емкости 4 для умягчающего реагента (фиг.9). Отверстие 42, предназначенное для загрузки в емкость 4 умягчающего реагента, может быть выполнено в нижней части емкости 4 для умягчающего реагента.
Устройство для очистки жидкости работает следующим образом. Жидкость, подлежащая очистке, поступает по входному 2 каналу в устройство 1 (фиг.1) для очистки жидкости и попадает в корпус управляющего механизма 6 (фиг.3). Входной 2 канал в данном случае может быть подключен, например, к системе водоснабжения или другому источнику неочищенной жидкости находящейся под давлением. В корпусе управляющего механизма 6 поток исходной жидкости заполняет внутреннее пространство полости 12, проводящей жидкость, и далее распространяется по открытой камере 10 (фиг.3), где в максимально нижнем положении расположен поршень 16 (фиг.3), в емкость 4 (фиг.1) с умягчающим реагентом, например с ионообменной смолой. Такое положение поршня 16 обеспечивает прохождение исходной жидкости в емкость 4, заполненную умягчающим реагентом. Конструкция емкости 4 с умягчающим реагентом включает в себя корпус, где в центральной части расположена труба 45 (фиг.1) для вывода жидкости, прошедшей через слой умягчающего реагента из внутреннего пространства емкости 4. Труба 45 для вывода обработанной жидкости из емкости 4 с умягчающим реагентом всегда находится в жидкостной связи с полостью 14, проводящей жидкость, что обеспечивает жидкостную связь с выходным 3 каналом устройства 1 для очистки жидкости. Поршень 17 находится в максимально верхнем положении, что обеспечивает выход обработанной жидкости из полости 15, проводящей жидкость по камере 11 (фиг.4) в выходной 3 канал устройства 1. Таким образом, расположение поршней 16, 17 в режиме фильтрации (первое положение управляющего механизма, фиг.3) обеспечивает подачу исходной жидкости в емкость 4 с умягчающим реагентом и последующей подачей обработанной жидкости потребителю. В заявляемом устройстве 1 для очистки жидкости автоматическое переключение режима производится с помощью контроллера (на фиг. не показано), например, по расходу обработанной жидкости, или по времени, или по общему содержанию растворимых веществ в обработанной жидкости. Перемещение поршней 16, 17 осуществляется за счет их взаимосвязи через кулачковый механизм 18 с двигателем 19. Кулачковый механизм 18 поворачивается, обеспечивая перемещение поршней 16, 17, и управляющий механизм 6 занимает промежуточное положение с непродолжительным открытием солевого клапана 20 (второе положение управляющего механизма, фиг.4). В таком положении поршни 16, 17 не изменяют направление основного потока исходной жидкости, описанного выше. Благодаря тому что солевой клапан 20 соединен со штоком поршня 17 через рычажный механизм, происходит кратковременное открытие солевого клапана 20, что в свою очередь обеспечивает заполнение соединительной трубки 23 и трубки 35, проводящей солевой раствор, очищенной водой. Такая опция необходима для удаления застойного воздуха (воздушной пробки), который может образовываться в указанных трубках с момента последнего открывания солевого клапана 20 в режиме подачи солевого раствора в емкость 4 с умягчающим реагентом на стадии регенерации умягчающего реагента и является подготовительной операцией перед регенерацией умягчающего реагента. Такая опция осуществляется во время вращения кулачкового механизма 18 и является промежуточной, когда поршень 17 продолжает опускаться в камере 11, а поршень 16 - подниматься в камере 10. Последующая остановка кулачкового механизма 18 и соответственно двух поршней 16, 17 приводит к перекрыванию солевого клапана 20, соединенного с поршнем 17 (фиг.5), и разделению полостей 12 и 13 (фиг.5), проводящих жидкость, поршнем 16 (фиг.4). Управляющий механизм 6 занимает положение обратной промывки (третье положение управляющего механизма, фиг.5). Исходная жидкость продолжает поступать через входной 2 канал устройства 1 в корпус управляющего механизма 6 по полости 12 (фиг.5), и так как полость 13 (фиг.3) закрыта, а поршень 17 (фиг.5) переместился вниз и создал жидкостную связь между полостью 12 и полостью 15, жидкость поменяла направление в обратную сторону. Такое расположение поршней 16, 17 обеспечивает протекание исходной жидкости по полости 12 в полость 15 и далее по камере 11, в которой размещен поршень 17, в полость 14, которая всегда находится в жидкостной взаимосвязи с трубой 45. Исходная жидкость проходит по всей длине трубы 45 и протекает через слой умягчающего реагента в полость 13. Поршень 16 выполнен за одно целое с дренажным клапаном 21 (фиг.6), перемещение которого вверх в камере 10 обеспечивает жидкостную связь с дренажным каналом 32. Такое положение управляющего механизма 6 обеспечивает обратную промывку содержимого емкости 4. Во время обратной промывки выходной 3 канал устройства 1 для очистки жидкости открыт, потребитель получает исходную неочищенную жидкость, так как расположение поршней 16, 17 обеспечивает жидкостную связь между входным 2 и выходным 3 каналами устройства 1 через полости 12 и 15. По истечении времени обратной промывки в соответствии с заданным алгоритмом устройства 1 контроллер подает сигнал на двигатель 19, который осуществляет поворот кулачкового механизма 18. Поршень 17 перемещается в максимально нижнее положение, а поршень 16 перемещается в максимально верхнее положение. Управляющий механизм 6 (фиг.1) занимает положение регенерации умягчающего реагента (четвертое положение управляющего механизма, фиг.6). В таком положении поршень 17 с помощью рычажного механизма открывает солевой клапан 20 и разделяет между собой полость 14 и 15 таким образом, что исходная жидкость подается в емкость 4 с умягчающим реагентом через эжектор 33, расположенный вне корпуса управляющего механизма 6, и за счет эффекта эжекции солевой раствор из емкости 5 подается в полость 14, взаимосвязанную с трубой 45 емкости 4 с умягчающим реагентом, солевой клапан 20 нормально открыт. Поршень 16 находится в максимально верхнем положении и разделяет полости 12 и 13, при этом создана жидкостная связь между полостью 13 и дренажным каналом 32, дренажный клапан 21 нормально открыт. Стадия регенерации умягчающего реагента продолжается до тех пор, пока не закончится солевой раствор в емкости 5. Во время регенерации выходной 3 канал устройства 1 открыт, потребитель получает исходную неочищенную жидкость, так как расположение поршней 16, 17 обеспечивает жидкостную связь между входным 2 и выходным 3 каналами устройства 1 через полости 12 и 15. Регенерация умягчающего реагента заканчивается отмывкой, при этом промывную воду пропускают в обратном направлении с целью взрыхления умягчающего реагента. Обратная промывка осуществляется по времени и зависит от объема емкости 4 с умягчающим реагентом и проводится с меньшей скоростью, чем обратная промывка перед стадией регенерации. По окончании регенерации управляющий контроллер (на фиг. не показано) подает сигнал на двигатель 19, который приводит в движение кулачковый механизм 6, и поршни 16, 17 совершают соответствующее перемещение. Наружный профиль 30 цилиндрического кулачка 29 обеспечивает двустороннее движение указанных поршней 16, 17, при этом подъем профиля 30 цилиндрического кулачка 29 соответствует ходу поршня 16, 17 из максимально верхнего положения в максимально нижнее положение и наоборот соответственно, за 1/2 оборота кулачкового механизма 18. Перемещение поршней 16, 17 осуществляется в обратной последовательности, управляющий механизм 6 занимает положение обратной промывки (третье положение управляющего механизма, фиг.5). По окончании обратной промывки осуществляется вращение кулачкового механизма 18 с перемещением поршней 16, 17 (второе положение управляющего механизма, фиг.4). Во время набора воды в емкость 5 для регенерирующего раствора кулачковый механизм 18 останавливается. Дальнейшее вращение кулачкового механизма 18 и перемещение поршней 16, 17 приводит устройство 1 для очистки жидкости в состояние фильтрации. При полном повороте (360°) кулачкового механизма 18 управляющий механизм 6 проходит все состояния в соответствии с заданным алгоритмом устройства 1 для очистки жидкости. В заявляемом изобретении все элементы управляющего механизма 6 работают в четкой совокупности с конструкцией корпуса управляющего механизма 6, где по меньшей мере две полости 12 и 15, проводящие жидкость, образованы между частями корпуса и две полости 13, 14 образованы между ближайшей частью корпуса к верхней части емкости 4 для умягчающего реагента и самой верхней частью емкости 4 для умягчающего реагента. Ниже представлена таблица, отражающая алгоритм устройства и положение управляющего механизма относительно состояний устройства для очистки жидкости.
Несмотря на то что настоящее изобретение было описано в связи с тем вариантом его осуществления, который в настоящее время считается наиболее практически выгодным и предпочтительным, следует понимать, что данное изобретение не ограничено описанными вариантами осуществления, а наоборот, оно охватывает различные модификации и варианты в рамках сущности и объема предлагаемой формулы изобретения.
Реферат
Изобретение относится к фильтрующему устройству для очистки жидкости, предназначенному для умягчения и очистки водопроводной воды и других жидкостей бытового назначения. Устройство для очистки жидкости с входным и выходным каналами состоит по меньшей мере из двух емкостей - для умягчающего реагента и для регенерирующего раствора, управляющего механизма, включающего в себя корпус, состоящий по меньшей мере из трех частей, образующих камеры и полости, проводящие жидкость, по меньшей мере два поршня, расположенные в камерах и взаимосвязанные через кулачковый механизм с двигателем, солевой клапан, дренажный клапан, при этом управляющий механизм выполнен с возможностью одновременного передвижения поршней в камерах в противоположных направлениях и одновременным переменным перекрыванием полостей, проводящих жидкость в корпусе, где по меньшей мере две полости, проводящие жидкость, образованы между указанными частями корпуса и по меньшей мере одна полость образована между ближайшей частью корпуса к верхней части емкости для умягчающего реагента и самой верхней частью емкости для умягчающего реагента. Технический результат - повышение надежности и упрощение конструкции устройства для очистки жидкости, снижение веса устройства для очистки жидкости. 22 з.п. ф-лы, 9 ил., 1 табл.
