Распределительный узел управляющего клапана устройства для умягчения воды Российский патент 2025 года по МПК F16K11/74 C02F5/00 

[01] Область техники

[02] Изобретение относится к области очистки воды, а именно к распределительному узлу многоходового управляющего клапана устройства для умягчения (обессоливания воды).

[03] Уровень техники

[04] Из уровня техники широко известны устройства для умягчения воды систем водоподготовки, которые включают управляющий многоходовой клапан, фильтрующую колонну (водоподготовительный резервуар) с фильтрующим материалом, а также солевой бак (рассольный резервуар). Основным элементом управляющего клапана является распределительный узел, который обеспечивает переключение потока воды в клапане для работы устройства умягчения в различных режимах.

[05] Наиболее близким аналогом изобретения является распределительный узел многоходового управляющего клапана устройства для умягчения воды, описанный в заявке Китая CN 110878849 А, 13.03.2020. Указанный узел содержит неподвижный элемент (диск) и подвижный элемент (диск), установленный в контакте с торцевой поверхностью неподвижного элемента с возможностью вращения относительно этого элемента по торцевой поверхности. Неподвижный элемент содержит ряд сквозных отверстий: для входа в колонну, для входа эжектора, для вывода воды, для выхода из колонны и для выхода эжектора. Подвижный элемент имеет фигурные выемки, выполненные с возможностью совмещения с отверстиями неподвижного элемента для обеспечения режимов фильтрации (обессоливания), регенерации, обратной промывки, прямой промывки, и наполнения солевого бака.

[06] В некоторых случаях, для управления жесткостью конечной воды, пользователю необходимо обеспечить частичную фильтрацию (обессоливание) входящего потока, когда одна часть потока сырой воды направляется через фильтрующую колонну, а другая часть не подвергается фильтрации (умягчению) и в неизменном виде смешивается с выходным потоком умягченной воды (далее - режим байпаса). Для реализации данного режима существующее устройство очистки воды необходимо дополнять трактом обходного потока, снабженным отдельным клапаном на впуске. Однако такое решение будет значительно усложнять конструкцию управляющего клапана и устройства умягчения в целом.

[07] Данный недостаток определяет основную техническую проблему, которая решается в заявленном изобретении. Так, представляется целесообразной разработка распределительного узла управляющего клапана, который мог бы обеспечить расширение функциональных возможностей устройства за счет работы в шести режимах (фильтрация, регенерация, обратная промывка, прямая промывка, наполнение солевого бака и байпас) без внесения конструктивных изменений в остальные части клапана и устройства для умягчения.

[08] Раскрытие сущности изобретения

[09] Техническим результатом изобретения является расширение функциональных возможностей устройства за счет обеспечения дополнительного управления жесткостью воды путем примешивания к потоку обессоленной воды исходного потока (режим байпаса) без усложнения конструкции управляющего клапана.

[010] Указанный технический результат достигается в заявленном изобретении за счет того, что распределительный узел многоходового управляющего клапана устройства для умягчения воды, содержащий неподвижный элемент и подвижный элемент, установленный в контакте с неподвижным элементом по торцевой поверхности и с возможностью вращения относительно неподвижного элемента вдоль указанной торцевой поверхности. Неподвижный элемент содержит первое отверстие для входа в фильтрующую колонну, второе отверстие для входа в фильтрующую колонну, отверстие для входа эжектора, отверстие для вывода воды, первое отверстие для выхода из фильтрующей колонны, второе отверстие для выхода из фильтрующей колонны и отверстие для выхода эжектора. Подвижный элемент имеет первую выемку, вторую выемку и третью выемку, выполненные с возможностью совмещения с отверстиями неподвижного элемента для обеспечения пропускания потока воды клапаном в режимах фильтрации, регенерации, обратной промывки, прямой промывки и наполнения солевого бака. При этом первая выемка подвижного элемента выполнена с возможностью одновременного совмещения с отверстием для входа в фильтрующую колонну и с отверстием для выхода из фильтрующей колонны неподвижного элемента с обеспечением дополнительного режима байпаса, в котором одна часть входного потока воды подается в фильтрующую колонну, а другая часть входного потока подается напрямую на выход из фильтрующей колонны в обход фильтрации, после чего указанные части потока смешиваются и подаются в отверстие для вывода воды.

[011] Указанный результат также достигается в частных вариантах реализации изобретения за счет того, что:

[012] - первая выемка выполнена в форме сектора с усеченным по дуге вершиной и с боковым ответвлением у основания сектора, проходящим по краю подвижного элемента, при этом первая выемка выполнена с возможностью совмещения его бокового ответвления со вторым отверстием для выхода из фильтрующей колонны при одновременном совмещении первой выемки с первым отверстием для входа в фильтрующую колонну ля обеспечения указанного режима байпаса;

[013] - отверстия неподвижного элемента выполнены в форме секторов с усеченными по дугам основаниями и вершинам;

[014] - вторая выемка подвижного элемента образован круглым участком в центре подвижного элемента, переходящим в участок в форме сектора с усеченными по дугам вершиной и основанием, и ступенчатым боковым фрагментом у основания сектора.

[015] - третья выемка подвижного элемента имеет форму сектора с усеченными по дугам вершиной и основанием и с боковым ответвлением у вершины сектора.

[016] В заявленном изобретении обеспечено функционирование устройства в дополнительном режиме байпаса за счет изменения конфигурации выемок и отверстий элементов распределительного узла, и конкретно за счет того, что одна из выемок подвижного элемента имеет возможность одновременного совмещения как с отверстием для входа в колонну, так и с отверстием для выхода из колонны, а остальные входные отверстия остаются перекрытыми. При этом режим байпаса достигается только за счет изменения конфигурации уплотнительных элементов (дисков) распределительного узла без изменения остальной конструкции управляющего клапана и устройства (системы) умягчения и в полной мере сохраняются остальные режимы работы устройства. Таким образом, в данной конструкции обеспечивается расширение функциональных возможностей устройства умягчения воды без усложнения его конструкции.

[017] Краткое описание чертежей

[018] Изобретение поясняется чертежами, где:

- на фигуре 1 показана предпочтительная конструкция неподвижного элемента заявленного распределительного узла,

- на фигуре 2 показана предпочтительная конструкция подвижного элемента заявленного распределительного узла,

- на фигуре 3 показано положение элементов распределительного узла в режиме фильтрации,

- на фигуре 4 показано положение элементов распределительного узла в режиме регенерации,

- на фигуре 5 показано положение элементов распределительного узла в режиме обратной промывки,

- на фигуре 6 показано положение элементов распределительного узла в режиме прямой (быстрой) промывки,

- на фигуре 7 показано положение элементов распределительного узла в режиме наполнения солевого бака,

- на фигуре 8 показано положение элементов распределительного узла в режиме байпаса,

- на фигуре 9 показана конструкция управляющего клапана,

- на фигуре 10 показана схема устройства умягчения воды.

[019] Конструктивные элементы обозначены на фигурах следующими позициями:

1 - неподвижный элемент,

2 - подвижный элемент,

3 - входной поток,

4 - выходной поток,

5 - корпус управляющего клапана,

6 - шток,

7 - сливное отверстие для дренажа,

8 - сопло эжектора,

9 - впускное отверстие для рассола,

10 - фильтрующая колонна (резервуар),

11 - фильтрующий материал (состав),

12 - водозаборник,

13 - солевой бак (рассольный резервуар),

14 - клапан солевого бака,

15 - управляющий клапан,

16 - впускное отверстие клапана,

17 - выпускное отверстие клапана.

101 - первое отверстие для входа в фильтрующую колонну;

102 - второе отверстие для входа в фильтрующую колонну,

103 - отверстие для входа эжектора,

104 отверстие для вывода воды,

105 первое отверстие для выхода из фильтрующей колонны,

106 - второе отверстие для выхода из фильтрующей колонны,

107 - отверстие для выхода эжектора,

201 - первая выемка,

202 - вторая выемка,

203 - третья выемка,

204 - ответвление для байпаса первой выемки.

[020] Осуществление изобретения

[021] Устройство для умягчения воды содержит многоходовой управляющий клапан (15), установленный на фильтрующей колонне (фильтрующем резервуаре) (10), а также подключенный к клапану (15) солевой бак (13) (рассольный резервуар).

[022] Фильтрующая колонна (10) выполнена в виде емкости, в которой размещен фильтрующим материал (состав) (11), а также водозаборник (12).

[023] Солевой бак (13) соединен с управляющим клапаном (15) через клапан (14) солевого бака.

[024] Управляющий клапан (15) имеет корпус (5) со впускным отверстием (16) для исходной (сырой) воды, впускным отверстием для рассола (9) (из солевого бака), выпускным отверстием (17) для подачи потребителю и сливным отверстием (7) для дренажа. Возле впускного отверстия для рассола (9) в корпусе (5) клапана (15) размещен эжектор с соплом (8).

[025] Конструкция устройства для умягчения воды и его управлявшего (регулирующего) клапана является широко известной специалистам. В частности, конструкция и работа клапана в различных режимах раскрыты в патенте РФ RU 2349819, 20.03.2009. Заявленный распределительный узел предназначен для использования в управляющих клапанах по существу такой же конструкции. Изменениям подвергнуты лишь элементы уплотнения распределительного узла. В связи с этим подробное описание всего устройства умягчения воды не включено в настоящую заявку.

[026] Распределительный узел многоходового управляющего клапана, который является предметом настоящего изобретения, содержит неподвижный (нижний) элемент (1) и подвижный (верхний) элемент (2), установленный на вращающемся штоке (6). Указанные элементы (1) и (2), предпочтительно, представляют собой диски, которые находятся в контакте своими торцевыми поверхностями, образуя торцевое уплотнение. Также возможно выполнение элементов (1, 2) в форме колец или пластин. Неподвижный элемент (1) может быть выполнен из пластика, а подвижный элемент (2) из керамического материала. При этом подвижный элемент (1) выполнен с возможностью вращения относительно неподвижного элемента (2) вдоль торцевой поверхности контакта. Для этого в управляющем клапане может быть предусмотрен ручной или электрический привод.

[027] Для обеспечения распределения потоков воды в неподвижном элементе (1) выполнен ряд сквозных отверстий (101-107), а в подвижном элементе (2) фигурные выемки (201-203), которые при повороте элемента (2) совмещаются с отверстиями (101-107) неподвижного элемента (1) для обеспечения работы клапана в разных режимах: режим фильтрации (умягчения), режим обратной промывки, режим регенерации, режим прямой (быстрой) промывки, режим наполнения (пополнения) солевого бака и режим байпаса.

[028] Неподвижный элемент (1) включает: первое отверстие для входа в фильтрующую колонну (101), второе отверстие для входа в фильтрующую колонну (102), отверстие для входа эжектора (103), отверстие для вывода воды (104), первое отверстие для выхода из фильтрующей колонны (105), второе отверстие для выхода из фильтрующей колонны (106), отверстие для выхода эжектора (107). В наилучшем варианте реализации изобретения отверстия (101-107) выполнены в форме распределенных по окружности неподвижного элемента (1) секторов с усеченными по дугам вершинами и основаниями (см. фигуру 1). При этом отверстия для входа (103) и выхода (107) эжектора имеют меньший размер по сравнению с остальными отверстиями. Отверстия (101-107), предпочтительно, расположены по окружности неподвижного элемента в следующем порядке: первое отверстие для входа в колонну (101), отверстие для выхода эжектора (107), второе отверстие для входа в колонну (102), отверстие для входа эжектора (103), отверстие для вывода воды (104), первое отверстие для выхода из резервуара (105), второе отверстие для выхода из резервуара (106).

[029] Подвижный элемент (1) включает три фигурных выемки: первая выемка (201), вторая выемка (202) и третья выемка (203). Выемки (201-203) представляют собой глухие отверстия. На фигурах выемки условно показаны в виде сквозных отверстий с целью упрощения иллюстрации схем работы клапана.

[030] Первая выемка (201), в частном случае реализации изобретения, выполнена у края и имеет форму сектора с усеченной по дуге вершиной и с боковым ответвлением (204), проходящем у основания сектора по краю подвижного элемента (2) и образующим зону байпаса для реализации соответствующего режима работы устройства для умягчения воды. Вторая выемка (202), предпочтительно, имеет сложную форму, образованную круглым участком в центре элемента (2), переходящем в участок в виде сектора с усеченными по дугам вершиной и основанием (см. фиг. 2) и с «удаленным» (ступенчатым) боковым фрагментом у основания сектора. Третья выемка (203), предпочтительно, имеет форму сектора с усеченными по дугам вершиной и основанием и с небольшим боковым ответвлением у вершины сектора. При этом указанные выемки (201,202,203) имеют соответствующие размеры и распределены на подвижном элементе (2) таким образом, чтобы при совмещении с отверстиями (101,102,103,104,105,106,107) неподвижного элемента (1) обеспечивались шесть режимов работы клапана: I) режим фильтрации, II) режим обратной промывки, III) режим регенерации, IV) режим прямой (быстрой) промывки, V) режим наполнения солевого бака и VI) режим байпаса.

[031] Ниже приведено описание работы устройства умягчения воды в указанных режимах.

[032] I) Режим фильтрации (умягчения) воды (см. фиг. 3).

[033] В данном режиме первое отверстие для входа в колонну (101) совмещено с первым выемкой (201), а первое отверстие для выхода из колонны (105) и отверстие для выхода воды (104) совмещены с третьей выемкой (203). Остальные входные и выходные отверстия остаются перекрытыми. Исходная (сырая) вода (входной поток 3) поступает во впускное отверстие (16) в полость клапана (15) и через первое отверстие для входа в фильтрующую колонну (101) попадает внутрь колонны (10) с фильтрующим материалом (11) (ионообменная смола). Затем после фильтрации очищенная вода выходит из колонны (10) через водозаборник (12) и через первое отверстие для выхода из фильтрующей колонны (105) клапана (15) попадает в отверстие для вывода воды (104) и далее в выпускное отверстие (17) клапана (15) для подачи потребителю. Таким образом, в режиме I весь поток исходной воды подвергается обессоливанию (умягчению) и далее подается потребителю.

[034] II) Режим обратной промывки (см. фиг. 4).

[035] В данном режиме второе отверстие для выхода из фильтрующей колонны (106) и частично первое отверстие для выхода из фильтрующей колонны (105) совмещены с первой выемкой (201) (ответвление 204 частично открывает отверстие 105), а второе отверстие для входа в фильтрующую колонну (102) совмещено со второй выемкой (202) с небольшим (частичным) перекрытием. Остальные выходные отверстия элемента (2) остаются перекрытыми. Вода поступает через впускное отверстие (16) для исходной (сырой) воды в полость клапана (15) и через отверстия для выхода из фильтрующей колонны (105) и (106) и водозаборник (12) попадает внутрь фильтрующей колонны (10), где происходит промывка фильтрующего материала (11). Далее загрязненная вода через второе отверстие для входа в фильтрующую колонну (102) возвращается в полость клапана и выводится из его сливного отверстия (7) для дренажа.

[036] III) Режим регенерации (см. фиг. 5).

[037] В данном режиме первое отверстие входа в фильтрующую колонну (101) и отверстие для выхода эжектора (107) совмещены с третьей выемкой (203), второе отверстие для выхода из фильтрующей колонны (106) совмещено со второй выемкой (202), а отверстие для входа эжектора (103) совмещено с первой выемкой (201). Вода поступает во впускное отверстие (16) для исходной воды клапана (15), далее через отверстие для входа в эжектор (103) попадает в эжекторное сопло (8) и выбрасывается в виде струи, создавая отрицательное давление на впускном отверстии для рассола (9). В результате этого находящийся в солевом баке (13) рассол начинает течь в полость клапана (15), смешивается с потоком исходной воды и через отверстие для выхода эжектора (107), сообщающееся с первым отверстием для входа в фильтрующую колонну (101) попадает в колонну (10). Данный смешанный поток регенерирует фильтрующий материал (11) и выводится из колонны через второе отверстие для выхода из фильтрующей колонны (106) в сливное отверстие (7) для дренажа клапана (15).

[038] IV) Режим прямой (быстрой) промывки (см. фиг. 6).

[039] В данном режиме первое отверстие входа в фильтрующую колонну (101) совмещено с третьей выемкой (203), первое (105) и второе (106) отверстия для выхода из фильтрующей колонны совмещены со второй выемкой (202), а второе отверстие входа в фильтрующую колонну (102) частично совмещено с первой выемкой (201). Вода поступает во впускное отверстие (16) для исходной воды клапана (15), далее через отверстие (102) поступает в фильтрующую колонну (10), где промывает фильтрующий материал

(11) от остатков рассола. Отверстие 101 при этом перекрыто. Затем поток выходит через отверстия для выхода из фильтрующей колонны (105) и (106) в полость клапана (15) и выводится через сливное отверстие (7) для дренажа клапана.

[040] V) Режим наполнения солевого бака (см. фиг. 7)

[041] В данном режиме отверстие для выхода эжектора (107) совмещено с первой выемкой (201), а первое (105) и второе (106) отверстия для выхода из колонны совмещены с третьей выемкой (203). Вода подается во впускное отверстие (16) для исходной воды в полость клапана, затем через отверстие (107) поступает на выход эжекторного сопла (8). В этот момент вход эжектора перекрыт подвижным элементом, и поток далее поступает через отверстие (9) клапана (15) в солевой бак (13) для пополнения после режима регенерации (III).

[042] VI) Режим байпаса (см. фиг. 8)

[043] В данном режиме первое отверстие для входа в фильтрующую колонну (101) совмещено с первой выемкой (201). При этом небольшая часть второго отверстия (106) для выхода из фильтрующей колонны, совмещено с боковым ответвлением (204) первой выемки (201). Первое отверстие для выхода из колонны (105) и отверстие для выхода воды (104) совмещены с третьей выемкой (203). Вода попадает в полость клапана через впускное отверстия (16) для исходной воды клапана. Часть потока через первое отверстие для входа в фильтрующую колонну (101) попадает внутрь колонны с фильтрующим материалом, после фильтрации выходит из колонны и через первое отверстие для выхода из фильтрующей колонны (105) попадает в отверстие для вывода воды (104). Другая часть потока попадает во второе отверстие для выхода из колонны (106), минуя фильтрующий материал и далее смешивается с первой частью потока умягченной воды, а полученная смесь выводится через выпускное отверстие (17) клапана для подачи потребителю. Изменяя площадь рабочего сечения отверстий (101) и (106) путем их частичного перекрытия подвижным элементом (2), можно менять соотношение потоков умягченной и исходной воды тем самым управляя жесткостью конечного продукта, подаваемого потребителю.

Изобретение относится к области очистки воды, а именно к распределительному узлу многоходового управляющего клапана устройства для умягчения (обессоливания) воды. Распределительный узел содержит неподвижный элемент (1) и подвижный элемент (2), установленный в контакте с неподвижным элементом (1) по торцевой поверхности и с возможностью вращения относительно неподвижного элемента (2) вдоль указанной торцевой поверхности. Неподвижный элемент (1) содержит первое отверстие для входа в фильтрующую колонну (101), второе отверстие для входа в фильтрующую колонну (102), отверстие для входа эжектора (103), отверстие для вывода воды (104), первое отверстие для выхода из фильтрующей колонны (105), второе отверстие для выхода из фильтрующей колонны (106) и отверстие для выхода эжектора (107). Подвижный элемент имеет первую выемку (201), вторую выемку (202) и третью выемку (203), выполненные с возможностью совмещения с отверстиями (101-107) неподвижного элемента (1) для обеспечения пропускания потока воды клапаном в режимах фильтрации, регенерации, обратной промывки, прямой промывки и наполнения солевого бака. Первая выемка (201) подвижного элемента выполнена с возможностью одновременного совмещения с отверстием для входа в фильтрующую колонну (101) и с отверстием для выхода из фильтрующей колонны (106) неподвижного элемента (1) с обеспечением дополнительного режима байпаса, в котором одна часть входного потока воды подается в фильтрующую колонну, а другая часть входного потока подается напрямую на выход из фильтрующей колонны в обход фильтрации, после чего указанные части потока смешиваются и подаются в отверстие для вывода воды (104). Изобретение направлено на расширение функциональных возможностей устройства за счет обеспечения дополнительного управления жесткостью воды путем примешивания к потоку обессоленной воды исходного потока (режим байпаса) без усложнения конструкции управляющего клапана. 4 з.п. ф-лы, 10 ил.

1. Распределительный узел многоходового управляющего клапана устройства для умягчения воды, содержащий неподвижный элемент (1) и подвижный элемент (2), установленный в контакте с неподвижным элементом (1) по торцевой поверхности и с возможностью вращения относительно неподвижного элемента (2) вдоль указанной торцевой поверхности, причем

неподвижный элемент (1) содержит первое отверстие для входа в фильтрующую колонну (101), второе отверстие для входа в фильтрующую колонну (102), отверстие для входа эжектора (103), отверстие для вывода воды (104), первое отверстие для выхода из фильтрующей колонны (105), второе отверстие для выхода из фильтрующей колонны (106) и отверстие для выхода эжектора (107),

а подвижный элемент имеет первую выемку (201), вторую выемку (202) и третью выемку (203), выполненные с возможностью совмещения с отверстиями (101-107) неподвижного элемента (1) для обеспечения пропускания потока воды клапаном в режимах фильтрации, регенерации, обратной промывки, прямой промывки и наполнения солевого бака,

отличающийся тем, что первая выемка (201) подвижного элемента выполнена с возможностью одновременного совмещения с отверстием для входа в фильтрующую колонну (101) и с отверстием для выхода из фильтрующей колонны (106) неподвижного элемента (1) с обеспечением дополнительного режима байпаса, в котором одна часть входного потока воды подается в фильтрующую колонну, а другая часть входного потока подается напрямую на выход из фильтрующей колонны в обход фильтрации, после чего указанные части потока смешиваются и подаются в отверстие для вывода воды (104).

2. Узел по п.1, отличающийся тем, что первая выемка (201) выполнена в форме сектора с усеченной по дуге вершиной и с боковым ответвлением (204) у основания сектора, проходящим по краю подвижного элемента (2), при этом первая выемка (201) выполнен с возможностью совмещения его бокового ответвления (204) со вторым отверстием для выхода из фильтрующей колонны (106) при одновременном совмещении первой выемки (201) с первым отверстием для входа в фильтрующую колонну (101) для обеспечения указанного режима байпаса.

3. Узел по п.1, отличающийся тем, что отверстия (101, 102, 103, 104, 105, 106, 107) неподвижного элемента (1) выполнены в форме секторов с усеченными по дугам основаниями и вершинами.

4. Узел по п.1, отличающийся тем, что вторая выемка (202) подвижного элемента (2) образована круглым участком в центре подвижного элемента (2), переходящим в участок в форме сектора с усеченными по дугам вершиной и основанием, и ступенчатым боковым фрагментом у основания сектора.

5. Узел по п.1, отличающийся тем, что третья выемка (203) подвижного элемента (2) имеет форму сектора с усеченными по дугам вершиной и основанием и с боковым ответвлением у вершины сектора.