УСТРОЙСТВО ДЛЯ ОБРАБОТКИ ВОДЫ, СОДЕРЖАЩЕЕ РЕГУЛЯТОР РАСХОДА, И ФИЛЬТР В СБОРЕ
WATER TREATMENT DEVICE WITH FLOW RATE CONTROLLER AND FILTER ASSY

Область техники
Изобретение относится к прибору для воды, содержащему регулятор расхода для регулирования потока воды и фильтр в сборе.
Область техники
Недостаток чистой воды является основной причиной смертности и болезней во многих странах, ежегодно убивающей множество людей и вызывающей различные заболевания. Обработка воды необходима для улучшения здоровья людей и защиты их от неблагоприятных эффектов потребления плохо очищенной или загрязненной воды. Во множестве стран вода является дефицитным и дорогим ресурсом. Способы переработки сточных вод представляют большой интерес, связанный с потреблением энергии в процессе переработки. Хотя сточные воды могут быть возвращены в производственный цикл и использованы повторно, считается важным избегать ненужных потерь воды. Такие потери могут происходить в результате утечек, вызванных, например, плохим техническим обслуживанием вентилей, неисправностью трубных соединений или изношенностью прокладок в различных элементах систем водоснабжения, а также небрежностью при закрывании вентилей, водопроводных кранов и т.д.
Устройства для обработки воды, снабженные регулятором расхода, обычно используются для обработки воды и могут служить для различных целей, связанных с обеспечением необходимых условий, например, для охлаждения, нагрева или очистки воды. Они также могут служить в качестве средства дозирования воды, забираемой из резервуара или коммунальной системы водоснабжения. Устройства для обработки воды могут быть включены в состав коммунальной системы водоснабжения или использованы в домашних условиях в качестве напольных устройств, фильтрующих воду перед попаданием ее в кран, или в качестве оконечного устройства, которое может быть установлено на кран. Устройства для обработки воды могут обрабатывать воду посредством механической фильтрации, для предотвращения прохождения макрочастиц, или посредством химической очистки.
Сущность изобретения
Технической задачей настоящего изобретения является создание устройства для обработки воды упомянутого в предшествующем параграфе типа такого, которое препятствует утечке воды в отсутствие необходимости в ней.
Согласно изобретению, данная задача реализована при помощи того, что регулятор содержит дроссель и противоутечное устройство, последовательно сообщающееся с дросселем и прерывающее поток, когда перепад давлений между впускным и выпускным отверстиями дросселя становится меньше заданной величины.
Регулятор регулирует расход воды. При нормальном потреблении воды поток воды через устройство и через дроссель вызывает падение давления между впускным и выпускным отверстиями дросселя. Общеизвестно, что объемный поток воды, которая не поддается сжатию, через сужение создает эффект падения давления после сужения, т.е. перепад давлений между впускным и выпускным отверстиями элемента, ограничивающего поток. Амплитуда падения давления увеличивается при увеличении расхода и уменьшается при уменьшении или остановке потока, например, в случае, когда пользователь закрывает вентиль при отсутствии потребности в воде. Если расход воды имеет величину, которая меньше заданного минимального значения, можно принять, что пользователю в данный момент не нужна вода; такой малый расход ниже заданного минимального значения указывает на утечку, и заданный минимальный расход воды будет называться границей утечки для данного потока.
Граница утечки соответствует заданному значению перепада давления между впускным и выпускным отверстиями дросселя в регуляторе расхода по изобретению. Когда расход потока через дроссель уменьшается и достигается граница утечки, устанавливается заданная величина перепада давления и противоутечное устройство прерывает поток. Так как противоутечное устройство последовательно сообщается с дросселем, вслед за этим прерывается поток и через дроссель. Следовательно, между впускным и выпускным отверстиями дросселя не будет перепада давления, если перепад давления будет оставаться ниже заданного перепада давления, соответствующего границе утечки. Прерванное состояние потока будет сохраняться, пока регулятор не обнаружит новую потребность в воде и не прекратит перекрывать противоутечное устройство, а с ним и поток воды, например, послав сигнал противоутечному устройству открыть последовательный канал в дроссель. Данное обнаружение регулятором потребности в воде и обеспечение сигнала на открывание может быть выполнено с помощью общеизвестных элементов, по существу, известных специалисту в данной области техники; они не составляют часть изобретения и не являются необходимыми для осуществления вышеупомянутой задачи.
В предпочтительном варианте осуществления устройства для обработки воды согласно изобретению устройство содержит фильтр для воды и сумматор потока для добавления объема воды, прошедшего сквозь фильтр, причем фильтр сообщается с дросселем с целью ограничения потока воды максимальным количеством, которое протекает через фильтр за заданный период времени.
В известных устройствах для обработки воды сумматор потока часто применяется, например, для прогнозирования окончания срока службы фильтра или количества воды, которое было обработано, например, выпущено, нагрето или охлаждено устройством. В таких известных устройствах для обработки воды вода обычно приводит в действие водяную турбину, протекая сквозь устройство. Турбина приводит в движение несколько зубчатых колес и, наконец, средство прерывания потока после того, как заданное количество воды будет обработано устройством для обработки воды, например, фильтром для воды, размещенным в устройстве. Когда расход воды через такое устройство для обработки воды меньше заданного уровня, или, используя употребляемые ниже термины, ниже границы утечки, вращение турбины не может соответствовать количеству воды, протекающей сквозь устройство и обрабатываемой, например, фильтром. В такой ситуации может даже получиться, что в турбине сохраняется ограниченный поток воды, который при этом не вызывает ее вращения и не обнаруживается сумматором потока, например, в ситуации, когда вода просачивается через вентиль. Если данная ситуация продолжается или происходит многократно, например, когда систему часто включают и выключают для фильтрации малого количества воды, поток не прервется, даже если период гарантированной и безопасной эксплуатации фильтра уже истек. Известные устройства для обработки воды часто включают в себя ограничитель расхода. Ограничение расхода гарантирует надежную работу устройства, например, в случае фильтрации, при этом ограничитель расхода обеспечивает, чтобы вода оставалась в фильтре в течение периода времени, достаточного, чтобы гарантировать эффективную очистку воды, и в то же самое время фильтр защищен от повреждений, связанных с избыточным потоком воды. Как описано выше, поток воды через устройство вызывает падение давления на ограничителе расхода. Перепад между давлением во впускном отверстии ограничителя и давлением в выпускном отверстии ограничителя зависит от расхода воды, т.е. количества воды, протекающей через дроссель в течение заданного периода времени. Упомянутый перепад давлений увеличивается при увеличении расхода через ограничитель расхода и уменьшается или даже совсем пропадает при уменьшении или остановке потока через ограничитель соответственно. Ниже критического минимального расхода количество воды, протекающей через фильтр, обнаруживается турбиной сумматора неточно, так как если расход меньше упомянутой критической величины, то вода, по существу, огибает турбину, не заставляя ее приводить в движение зубчатые колеса сумматора. Данный критический минимальный расход соответствует критическому минимальному перепаду давления или критическому минимальному падению давления на ограничителе расхода. При падении давления меньше критического минимального падения давления сумматор не обнаруживает поток правильным образом. Критическое минимальное падение давления зависит от чувствительности сумматора. Характеристики сумматора потока, такие как форма турбины, количество зубчатых колес и трение в передаче между колесами, определяют чувствительность и критический минимальный перепад давления, ниже которого точное обнаружение невозможно. Если привести заданное падение давления между впускным и выпускным отверстиями ограничителя расхода в соответствие с критическим минимальным падением давления в ограничителе расхода, регулятор расхода будет прерывать поток посредством противоутечного устройства в случае, когда расход грозит стать меньше критического минимального уровня. Это позволяет избежать возникновения потока с малым расходом. Сохраняется точность сумматора потока. Можно надежно предсказать конец срока службы фильтра. В устройствах для обработки воды, снабженных фильтрами, индикация конца срока службы фильтра часто обеспечивается клапаном, который прерывает поток сразу после того, как заданный объем был отфильтрован. Хотя механизмы суммирования и перекрытия могут быть относительно дорогими и сложными, они признаны наиболее точным средством индикации конца срока службы, несмотря на их дороговизну и сложность. В особенности при обработке слабого потока воды, т.е. ограниченного количества воды, протекающего через устройство в заданный период времени, точное измерение обработанного количества воды остается затруднительным. Неточное измерение уменьшает надежность прогнозирования конца срока службы картриджа фильтра. Позволяя избежать возникновения потока с малым расходом, настоящее изобретение улучшает точность регистрации общего количества воды, прошедшей через устройство. Снижение стоимости и сложности механизма суммирования и перекрывания потока достигается применением противоутечного устройства, также в виде клапана, который останавливает поток после того, как заданный объем был отфильтрован, или в виде средства перекрывания потока после обработки заданного количества воды. Снижение стоимости и сложности также достигается благодаря тому, что для ограничения расхода воды используется дроссель.
Согласно предпочтительному варианту осуществления изобретения, устройство содержит резервуар для хранения отфильтрованной воды, а регулятор расхода воды имеет регулятор уровня для поддержания заданного уровня воды в упомянутом резервуаре, причем данный регулятор уровня содержит противоутечное устройство.
Большинство систем фильтрации требуют значительного времени для гарантированной очистки воды. Считается удобным, чтобы в течение приемлемого периода времени из устройства можно было слить несколько порций питьевой воды. С этой целью устройство снабжено резервуаром, в котором может храниться соответствующий объем отфильтрованной воды. Когда потребности в воде нет, уровень воды в резервуаре должен восстанавливаться до максимального. Когда максимальный уровень достигнут, т.е. резервуар полностью наполнен, регулятор уровня прерывает поток воды и препятствует переполнению резервуара выше максимального уровня. Если отфильтрованную воду слить из резервуара, уровень воды в резервуаре упадет и станет ниже максимального. Регулятор уровня, входящий в состав регулятора расхода жидкости или регулятора расхода воды, откроется в ответ на понижение уровня, давая возможность входа только что отфильтрованной воды в резервуар. Следовательно, открывание и перекрывание входит в процесс регулирования уровня воды в резервуаре. Предпочтительно, чтобы противоутечное устройство было вовлечено в процесс регулирования уровня воды, в этом случае, так как противоутечное устройство уже присутствует в регуляторе расхода воды, не требуется отдельного устройства для открывания и перекрывания. Существует несколько способов регулирования уровня, например определение уровня воды датчиком и отправление сигнала обратной связи от датчика в регулятор расхода. Датчик может быть оптическим, емкостным или индуктивным. В качестве альтернативы можно предпочтительно использовать механическое средство регулирования уровня, как будет описано далее.
Согласно предпочтительному варианту осуществления, регулятор уровня содержит подвижный элемент, положение которого зависит от уровня воды в резервуаре с водой и рычага, который установлен с возможностью поворота вокруг оси, закрепленной относительно резервуара, причем один конец рычага прикреплен к подвижному элементу, и рычаг зацепляется с противоутечным устройством.
Такое устройство известно как очень надежное, простое в изготовлении и относительно недорогое.
Фильтр в сборе для устройства для обработки воды по изобретению содержит фильтр, дроссель и противоутечное устройство, последовательно сообщающееся с дросселем, для прерывания потока, когда перепад давлений между впускным и выпускным отверстиями дросселя меньше заданной величины.
В DE-A-19706564 раскрыто устройство для обработки воды, содержащее регулятор расхода, снабженный измерительными и останавливающими элементами. Обеспечено электронное устройство управления для обработки данных. Электронное устройство управления дает сигнал блокирования потока.
Краткое описание чертежей
Эти и другие аспекты устройства для обработки воды и фильтра в сборе по изобретению будут более подробно разъяснены и описаны со ссылками на чертежи.
Фиг.1а-1с - схематичные представления вариантов осуществления по изобретению.
Фиг.2а-2b - схематичные представления вариантов осуществления устройств для обработки воды по изобретению.
Фиг.3 - схематичное представление варианта осуществления регулятора расхода по изобретению.
Фиг.4а-4с - схематичные представления варианта осуществления противоутечного устройства по изобретению.
Фиг.5 - схематичное представление варианта осуществления корпуса клапана и седла клапана по изобретению.
Фиг.6 - график расхода воды как функции времени.
Фиг.7 - график расхода воды как функции времени.
Подробное описание вариантов осуществления
На последующих чертежах одинаковые номера ссылочных позиций обозначают одинаковые или подобные элементы.
На фиг.1а и 1b устройство 1 для обработки воды схематично изображено в виде первого пунктирного прямоугольника. Устройство 1 для обработки воды содержит регулятор 2 расхода, показанный в виде второго пунктирного прямоугольника внутри первого пунктирного прямоугольника. Вентиль 4 можно открывать, позволяя потоку воды 100 протекать через устройство 1. Поток воды 100 управляется регулятором 2 расхода. Регулятор 2 расхода включает в себя дроссель 6. При нормальном потреблении воды поток 100 через устройство 1 и через дроссель 6 создает падение давления ΔP между впускным отверстием 9 и выпускным отверстием 10 дросселя 6. Регулятор 2 расхода содержит противоутечное устройство 12. Противоутечное устройство 12 подсоединено к регулятору расхода посредством двух соединений 14 и 16. Противоутечное устройство имеет два положения переключателя. Первое положение переключателя изображено на фиг.1а. В первом положении переключателя жидкостное сообщение установлено между двумя соединениями 14 и 16 таким образом, что поток 100 воды протекает сквозь противоутечное устройство 12. Второе положение переключателя изображено на фиг.1b. Во втором положении переключателя, как изображено на фиг.1b, канал между соединениями 14 и 16 заперт, и вода не может течь через противоутечное устройство 12. Противоутечное устройство 12 представлено на фиг.1а и 1b гидравлическим обозначением, известным как гидравлический клапан 2/2. Два положения переключателя могут быть приведены в действие при совместном воздействии на противоутечное устройство 12. Совместное воздействие осуществляется посредством ручной кнопки 20, давлением жидкости у выпускного отверстия 10 дросселя 6 - посредством линии 22 гидроуправления - и от механического воздействия посредством упругого элемента 18.
Принцип работы противоутечного устройства разъяснен ниже. В первом положении переключателя (фиг.1а) амплитуда падения давления ΔP на дросселе 6 зависит от расхода потока 100 воды. Падение давления ΔP увеличивается при увеличении расхода потока 100 и уменьшается при уменьшении расхода потока 100. Может возникнуть несколько ситуаций, в которых поток 100 воды достигает амплитуды, соответствующей расходу утечки. Например, это может быть случай, когда пользователь закрывает вентиль 4 по окончании потребности в воде, или когда вентиль 4 почти, но не полностью, закрыт, или случай, когда небольшое количество воды непреднамеренно просачивается через устройство 1 для обработки воды. Величина расхода потока 100 воды может быть заданной величиной, при этом принимается, что если величина расхода меньше заданной величины, то пользователю не нужна вода. Такой малый расход воды, меньше заданного минимального расхода, указывает на наличие утечки, и упомянутый заданный минимальный расход воды будет называться границей утечки для данного потока.
Граница утечки соответствует заданной величине перепада давления ΔP между впускным отверстием 9 и выпускным отверстием 10 дросселя 6 регулятора 2. Когда поток 100 через дроссель 6 уменьшается и достигается границы утечки, устанавливается заданное значение перепада давления ΔP на дросселе 6. Так как расход уменьшается, давление жидкости в выпускном отверстии 10 приближается к величине давления жидкости у впускного отверстия 9. Следовательно, давление жидкости в выпускном отверстии 10 поднимается.
Впускное отверстие 9 сообщается с системой 24 водоснабжения, такой как коммунальная система водоснабжения или система хранения воды под давлением. При уменьшении расхода давление жидкости в выпускном отверстии 10 приблизится к величине давления жидкости во впускном отверстии 9. Следовательно, достижение границы утечки будет соответствовать повышению давления в выпускном отверстии 10 дросселя 6. Упомянутое повышение давления передается через линию 22 гидроуправления и стремится переместить клапан 2/2 таким образом, чтобы переключиться в закрытое положение, противодействующее пружине 18. При закрытии клапан 2/2 переключается в положение, представленное на фиг.1b.
На фиг.1b поток 100 воды через устройство 1 для обработки воды и регулятор 2 прерван клапаном 2/2 или противоутечным устройством 12. Если пользователь откроет вентиль 4, чтобы взять воду, противоутечное устройство остается закрытым благодаря взаимодействию между вентилем 4 и противоутечным устройством 12. Чтоб открыть противоутечное устройство 12, пользователь должен нажать рукой на кнопку 20, приводя противоутечное устройство 12 в положение, показанное на фиг.1а, в котором между двумя соединениями 14 и 16 установлено жидкостное сообщение, таким образом, что вода протекает сквозь противоутечное устройство 12. Как только поток 100 воды восстановлен пользователем, давление в выпускном отверстии 10 падает. Падение давления передается через линию 22 гидроуправления и стремится удержать клапан 2/2 или противоутечное устройство 12 в открытом положении, поддерживаемом усилием пружины 18.
Согласно варианту осуществления, представленному на фиг.1а и 1b, поток воды сначала проходит через дроссель 6, а затем - через противоутечное устройство 12, и, наконец, через вентиль 4. Также возможно, чтобы дроссель 6 располагался между противоутечным устройством 12 и вентилем 4, как показано на фиг.1с. Как вариант вентиль может быть расположен таким образом, что поток воды вначале проходит через вентиль, а затем - через другие элементы, что должно быть понятно специалисту в данной области техники.
На фиг.2 устройство 1 для обработки воды и часть регулятора 2 расхода представлены схематично. Обеспечен фильтр 34 для фильтрации потока 100 воды. Фильтр 34 и датчик 28 расположены последовательно. Поток 100 воды приводит в движение водяную турбину 29 датчика 28, протекая через устройство 1 для обработки воды. Вращение турбины передается в виде механических, электрических или гидравлических сигналов 38 в интегратор 30. Интегратор 30 интегрирует сигнал 38. Интегрированный сигнал 30 соответствует количеству воды, которое прошло через фильтр 34. Интегратор 30 сравнивает интегрированное значение сигнала 38 с заданным значением 40. Заданное значение 40 соответствует концу срока службы фильтра 34. В случае если интегрированное значение сигнала 38 превышает заданное значение 40, интегратор 30 выдает сигнал 42 на прерывание потока с помощью противоутечного устройства 12. Противоутечное устройство работает аналогично описанному в связи с фиг.1а-1с и имеет два положения переключателя. Согласно варианту осуществления, представленному на фиг.2, противоутечное устройство 12 показано в открытом положении, т.е. оно пропускает поток 100 воды.
Когда в конце срока службы фильтра 34 ингегратор 30 генерирует сигнал 42, приводится в действие соленоид. Соленоид 35 действует на противоутечное устройство 12, толкая его в положение, препятствующее прохождению потока 100 воды.
Как вариант сигнал 42, 44 можно использовать для воздействия на регулируемый дроссель 36. Регулируемый дроссель 36 имеет впускное отверстие 9 и выпускное отверстие 10. При уменьшении сопротивления дросселя 36 гидравлическое давление у выпускного отверстия 10 возрастет. Данное повышение давление у выпускного отверстия 10 передается через линию 22 гидроуправления противоутечному устройству 12 и стремится переместить клапан 2/2 таким образом, чтобы переключить его в закрытое положение, противодействующее усилию пружины 18. Данная альтернатива показана пунктиром на фиг.2а.
Согласно варианту осуществления, представленному на фиг.2а, противоутечное устройство предпочтительно использовать для перекрывания потока 100 воды по окончании срока службы фильтра 34, без необходимости в отдельном дополнительном элементе для перекрывания потока в конце срока службы фильтра 34.
Очень экономичное решение можно получить, если турбина 29 приводит в действие заслонку 46, например, посредством вспомогательного зубчатого привода 51 (фиг.2b). Зубчатый привод 51 преобразует число оборотов пропеллера 29 датчика 28 в нужное число оборотов шестерни 47. Шестерня 47 воздействует на рейку 49. Заслонка 46 снабжена клапаном 48, который присоединен к рейке 49 и управляется ею. При увеличении числа оборотов турбины 29, т.е. при увеличении количества воды, фильтруемой фильтром 34, клапан 48 опускается под действием воды, протекающей через датчик 28, и это действие передается через зубчатый привод 51 и рейку 49 на поступательно перемещающийся клапан 48.
Трубопровод 54 сообщается с выпускным отверстием 56 фильтра 34. Выпускное отверстие 56 находится под давлением жидкости, превышающим давление жидкости во впускном отверстии 9 и выпускном отверстии 10 дросселя 6. Трубопровод 55 присоединен в качестве линии гидроуправления, аналогичной линии 22 гидроуправления на фиг.2а, к противоутечному устройству 12. Следовательно, если давление жидкости в выпускном отверстии 56 передается трубопроводу 55, т.е. если жидкость может проходить из трубопровода 54 в трубопровод 55, давление у выпускного отверстия 56 будет передаваться в трубопровод 55 и противоутечное устройство 12. Клапан 2/2 переключится в закрытое положение, противодействующее пружине 18.
В ситуации, изображенной на фиг.2b, клапан 48 блокирует прохождение жидкости из трубопровода 54 в трубопровод 55. Следовательно, отфильтрованная вода может быть слита через вентиль 4. Клапан 48 продолжает блокировать прохождение жидкости из трубопровода 54 в трубопровод 55, пока отверстие 52 в клапане 48 расположено между выпускным отверстием 542 трубопровода 54 и впускным отверстием 551 трубопровода 55. Двойная стрелка 53 указывает расстояние, которое может пройти клапан 48, пока отверстие 52 не окажется между выпускным отверстием 542 и впускным отверстием 551. Расстояние 53 соответствует оставшемуся сроку службы фильтра 34. Как только отверстие 52 даст возможность прохождения жидкости из трубопровода 54 в трубопровод 55, станет возможным сообщение между выпускным отверстием 56 фильтра 34 и противоутечным устройством 12. Теперь трубопроводы 54 и 55 действуют аналогично линии 22 гидроуправления. Давление жидкости у выпускного отверстия 56 передается противоутечному устройству 12 и стремится переместить клапан 2/2 таким образом, чтобы переключить его в закрытое положение, противодействующее усилию пружины 18. Данная ситуация сохранится до тех пор, пока фильтр не будет заменен, и заслонка 46 не будет приведена в исходное положение.
На фиг.3 изображено устройство 1 для обработки воды, снабженное резервуаром 60 для хранения определенного количества воды 62. Регулятор 64 уровня обеспечивает, чтобы в резервуаре 60 с водой поддерживался нужный, или заданный, уровень 66 воды. Регулятор 64 уровня имеет поплавок 68, положение которого меняется в зависимости от уровня 66 воды в резервуаре 60. Поплавок 68 расположен в поплавковой камере 70, которая сообщается с резервуаром 60. Поплавок 68 установлен на рычаге 72, который поворачивается вокруг оси 74, закрепленной относительно резервуара 60. Поплавок 68 действует на один конец 76 рычага 72. Другой конец 78 рычага 72 прикреплен к корпусу 80 клапана противоутечного устройства 12. Корпус 80 клапана и седло 82 клапана размещены на дне клапанной камеры 84. Корпус 80 клапана может взаимодействовать с седлом 82 клапана, герметизируя канал прохождения воды из клапанной камеры 84 в поплавковую камеру 10 и резервуар 60. Прилегание корпуса 80 клапана к седлу 82 клапана зависит, в числе прочего, от положения поплавка 68. Поплавковая камера 70 сообщается с резервуаром 60 посредством трубы 86.
Вода может быть слита из резервуара 60 посредством спускной трубы, или вентиля, 88. Уровень 66 воды в резервуаре 60 уменьшится. Так как резервуар 60 сообщается с поплавковой камерой 70, уровень воды в поплавковой камере 70 выравнивается с уровнем 66 воды в резервуаре 60. Поплавок 68 реагирует на уровень воды, и положение поплавка меняется. Поплавок 68 воздействует на рычаг 72, который поворачивается против часовой стрелки при снижении уровня воды в поплавковой камере. Рычаг 72 поворачивается вокруг оси 74. Следовательно, корпус 80 клапана толкается вверх при опускании рычага 68, когда уровень воды падает. Так как седло 82 клапана закреплено в клапанной камере, между корпусом 80 клапана и седлом 82 клапана образуется канал. Так как корпус 80 клапана приподнимается относительно седла 82 клапана, вода проходит из клапанной камеры 84 в поплавковую камеру, а из поплавковой камеры 70 - в резервуар 60 посредством канала 86. Клапанная камера 84 снабжается водой через дроссель 6.
При увеличении уровня поднимающаяся вода толкает поплавок 68 вверх в поплавковой камере 70. В то же самое время корпус 80 клапана опускается под действием рычага 72, пока не будет герметично прилегать к седлу 82 клапана. Теперь уровень воды в резервуаре 60 восстановлен. Корпус 80 клапана имеет удлиненный участок 81, который сцепляется с рычагом, и уплотнительный участок, взаимодействующий с седлом клапана для образования жидкостного уплотнения, при этом седло клапана имеет отверстие, через которое проходит удлиненный участок.
Участок устройства для обработки воды, представленного на фиг.3, показан на фиг.4а-4с в трех разных ситуациях. В ситуации, изображенной на фиг.4, уровень воды в поплавковой камере 70 и в резервуаре 60 значительно ниже нужного уровня 90. Дроссель ограничивает поток 100 до заданной величины, которая, например, препятствует повреждению фильтра (не показан на чертеже). Давление во впускном отверстии 9 дросселя 9 превышает давление в выпускном отверстии 10 дросселя 6, т.е. давление в выпускном отверстии 10 относительно низкое по сравнению с давлением во впускном отверстии 9. Клапанная камера 84 сообщается с выпускным отверстием 10, и относительно низкое давление жидкости в выпускном отверстии 10 передается в гидравлическую камеру 84. С одной стороны, низкое давление жидкости в камере 84 действует на корпус 80 клапана и стремится опустить корпус 80 клапана на седло клапана 82. С другой стороны, поплавок 68 действует на конец 76 рычага 72. Так как уровень воды в поплавковой камере 70 низкий, архимедова сила не действует на поплавок 68. Следовательно, вес поплавка 68 передается через конец 76 рычага 72 на конец 78 и стремится поднять корпус 80 клапана, отодвигая его от седла 82 клапана. В ситуации, изображенной на фиг.4а, канал прохождения воды от клапанной камеры 84 к поплавковой камере 70 работает, и уровень воды в поплавковой камере 70 поднимается. Посредством трубы 86 вода подается в резервуар 60 из поплавковой камеры 70.
10
21
10
10
21
10
В ситуации, изображенной на фиг.4b, уровень воды в поплавковой камере 70 почти соответствует нужному уровню 90. Дроссель все еще пропускает поток 100 воды, однако в умеренном количестве. Корпус 80 клапана приблизился к седлу 82 клапана под действием поднимающейся воды и поплавкового механизма, содержащего поплавок 68 и рычаг 72. Узкий промежуток 91 позволяет воде течь из клапанной камеры 84 в поплавковую камеру 70. Промежуток 91 создает ограничение потока воды из клапанной камеры 84 в поплавковую камеру 70. Благодаря ограничению потока, создаваемому промежутком 91, на корпусе 80 клапана возникает падение давления ΔP, стремящееся опустить корпус 80 клапана и вытолкнуть поплавок 68 из воды на расстояние 94. В то же самое время падение давления на дросселе 6 уменьшается, так как общее падение давления между впускным отверстием 9 дросселя 6 и поплавковой камерой 70 распределено между дросселем (ΔP) и промежутком 91 (ΔP). Следовательно, давление в клапанной камере 84 поднимется, а падение давления ΔP в промежутке 91 увеличится. В результате этого равновесие сил на рычаге 72 нарушается, и корпус 80 клапана прижимается к седлу 82 клапана с ускорением. Таким образом, корпус 80 клапана и седло 82 клапана в клапанной камере 84, последовательно сообщающиеся с выпускным отверстием 10 дросселя 6, образуют противоутечное устройство 12 по изобретению. Ниже заданного уровня перепада давления ΔP между впускным отверстием 9 и выпускным отверстием 10 дросселя 6 перепад давления ΔP на корпусе 80 клапана резко возрастает, толкая корпус клапана в герметичное сцепление с седлом 82 клапана, и поток прерывается.
21
10
На фиг.4с показано, что корпус 80 клапана и седло 82 клапана перекрывают канал прохождения жидкости из клапанной камеры 84 в поплавковую камеру 70. Давление во впускном отверстии 9 передается через дроссель 6 в выпускное отверстие 10 и клапанную камеру 84. Поплавок 68 выталкивается из воды на расстояние 96. Расстояние 96 превышает расстояние 94 (фиг.4с), так как в ситуации, изображенной на фиг.4с, весь общий перепад давления ΔP+ΔP приходится на корпус 80 клапана, в то время как уровень воды практически не изменился по сравнению с ситуацией, изображенной на фиг.4b.
На фиг.5 изображен вариант осуществления корпуса 80 клапана и седла 82 клапана. Корпус 80 клапана имеет сужающуюся часть 801, которая взаимодействует с соответствующей поверхностью седла 82 клапана. Сужение в корпусе 80 и седле 82 увеличивает уплотнительную поверхность между корпусом и клапаном. Увеличенная уплотнительная поверхность делает уплотнение более чувствительным к частицам, которые могут присутствовать в воде, например, после замены фильтра. Для обеспечения полной герметизации корпуса 80 относительно седла 82 предпочтительно, чтобы седло 82 было изготовлено из упругого материала, такого как резина, и чтобы корпус 80 был прижат к седлу 82, например, пружиной 83.
На фиг.6 расход в мл/мин через фильтрующее устройство для воды по изобретению представлен как функция времени (сплошная линия 102). Внизу графика пунктирная прямая линия показывает минимальный предел регистрации регулятора расхода. Поток, величина расхода которого меньше данного предела 104, не записывается сумматором потока, что приводит к использованию фильтра в течение периода времени, превышающего гарантированный срок службы фильтра. Прерывание потока происходит относительно круто, как можно заключить из графика на фиг.6 (по сравнению с графиком на фиг.7). На фиг.7 представлен как функция времени расход в мл/мин через фильтрующее устройство для воды по изобретению, снабженное противоутечным устройством (сплошная линия 103). Расход меняется относительно медленно, как можно заключить, сравнив данный график с графиком 102 на фиг.6. Ниже предела 104 сумматор потока не учитывает довольно значительное количество воды, показанное заштрихованным участком 106. Частое открывание и закрывание приводит к тому, что фильтр фильтрует довольно значительное количество воды в течение времени, превышающего срок службы. Как видно из осмотра фиг.6, неучтенное количество воды очень невелико в случае использования устройства для обработки воды по изобретению.
Хотя изобретение и было подробно описано и проиллюстрировано на чертежах, прилагаемых к описанию, данные иллюстрации и описание нужно рассматривать исключительно как иллюстративные и не носящие ограничительного характера; изобретение не ограничивается раскрытыми вариантами осуществления.
Например, можно применить вариант осуществления изобретения, в котором порядок расположения клапанов и дросселей изменен или в котором линии гидроуправления подсоединены к другим впускным или выпускным отверстиям фильтра или дросселя. Управление клапанами и другими компонентами может осуществляться с помощью электрических, гидравлических, а также механических средств. Такие изменения в раскрытых вариантах осуществления могут понять и осуществить специалисты в данной области техники в процессе практического воплощения заявленного изобретения, на основании изучения чертежей, описания и прилагаемой формулы изобретения.
В формуле изобретения слово «содержит» не исключает наличия других элементов или этапов, а упоминание элемента в единственном числе не исключает наличие множества таких элементов. Сам факт, что определенные меры упомянуты в различных зависимых пунктах, не означает, что они не могут быть использованы совместно для достижения определенных преимуществ. Никакие ссылки не следует рассматривать как ограничивающие объем изобретения.