ES2822230T3 - Conjunto de válvula y método para ablandar agua - Google Patents

Abstract

Un conjunto de válvula de control para un sistema de tratamiento de agua de un solo depósito del tipo en el que el depósito de tratamiento requiere regeneración periódica, que comprende: a) una carcasa de válvula (14) que tiene múltiples niveles (14a, 14b, 14c); b) un mecanismo de medición del uso de agua (54) ubicado dentro de dicha carcasa y operativo para monitorear la cantidad de agua tratada por dicho depósito de tratamiento (10), incluyendo dicho mecanismo de medición una turbina de medición (50a) que está acoplada operativamente a un disco de medición (80a) mediante un tren de engranajes que tiene una pluralidad de engranajes (336, 338), girando al menos uno de dichos engranajes sobre un eje común con dicha turbina medidora; c) una válvula de entrada/desviación (34) ubicada dentro de dicha carcasa y operativa para comunicar, o bien una fuente de agua con una entrada de depósito (20) de dicho depósito de tratamiento, o bien para comunicar dicha fuente de agua con una salida de tratamiento del sistema (24) mediante la cual se evita dicho depósito; d) una válvula de salida operada por presión de fluido (64) para controlar la comunicación de una salida de dicho depósito con dicha salida de tratamiento del sistema; e) un mecanismo de control de regeneración (80) que coopera con dicho mecanismo de medición para iniciar y controlar la regeneración de un depósito agotado, funcionando dicho mecanismo de control de regeneración para comunicar señales de fluido a los componentes de válvula asociados montados dentro de dicha carcasa de válvula, siendo uno de dichos componentes de válvula una válvula de control (70) que se abre por una señal de fluido procedente de dicho mecanismo de control de regeneración y controla la comunicación de agua a una turbina de control de regeneración (76a) y a un tubo Venturi (68), por lo que se comunica la disolución de salmuera procedente de un depósito de salmuera (60) con dicho depósito de tratamiento; f) dicha turbina de control de regeneración gira en una dirección opuesta a la dirección de rotación de dicha turbina medidora; g) una válvula de control de salmuera (120) para controlar la comunicación de la disolución de salmuera a dicho tubo Venturi que se comunica con dicho depósito de tratamiento, cuando dicha válvula de control (70) se abre mediante señales de fluido generadas por dicho mecanismo de control de regeneración; y h) una válvula de drenaje operada por presión de fluido (102) para controlar la comunicación de un conducto de entrada del depósito de tratamiento (40) con un drenaje ambiental (106).

Description

DESCRIPCIÓN

Conjunto de válvula y método para ablandar agua

Campo técnico

La presente invención se refiere en general al tratamiento de agua y, en particular, a un sistema de control y un dispositivo de control mejorados para controlar un aparato de tratamiento de agua.

Antecedentes de la invención

La patente de EE.UU. No. 4.298.025, que es propiedad del presente cesionario, describe una válvula de control para su uso en ablandadores de agua que tienen dos depósitos de resina. Uno de los depósitos de resina normalmente está en línea mientras que el otro depósito se regenera y se coloca en estado de espera hasta que el primer depósito requiera regeneración. La válvula de control descrita controla el depósito que está en línea y controla la secuencia de regeneración de un depósito agotado. La cantidad de agua tratada por un depósito dado es monitoreada por un mecanismo que incluye una turbina de uso en agua impulsada por agua cuando sale del depósito de resina en línea. Cuando se trata una determinada cantidad de agua, que produce un número predeterminado de revoluciones en la turbina, se inicia una secuencia de regeneración en la que se coloca en línea el depósito que está en espera y se aísla el depósito agotado.

Una segunda turbina, operativamente conectada a un elemento de control de la secuencia de regeneración (en forma de disco) es rotada por una corriente de agua que se activa al comienzo del ciclo de regeneración. La corriente de agua impulsa físicamente el disco de control de regeneración (a través de la turbina y el tren de transmisión asociado) a través de su secuencia. Como se describió anteriormente, la frecuencia de regeneración del sistema de ablandador de agua está determinada por la turbina de uso que mide directamente la cantidad de fluido tratado por un depósito dado.

En la patente de EE.UU No. 4.427.549 que también es propiedad del presente cesionario, se describe un método y aparato de desionización. El aparato descrito incluye una válvula de control similar a la válvula de control descrita en la patente de EE.UU. No. 4.298.025 porque incluye una turbina de uso para monitorear la cantidad de agua de origen tratada por un depósito dado y una turbina de control de regeneración para impulsar un elemento de control a través de una secuencia de regeneración.

Las válvulas de control descritas en las patentes de EE.UU Nos. 4.298.025 y 4.427.549 son ejemplos de válvulas de control de tratamiento de fluidos de regeneración iniciada a demanda (DIR), impulsadas por medidor y no eléctricas. En ambos casos se han diseñado para funcionar en una configuración de "Depósito doble". Es decir, un recipiente de medios en servicio, y un depósito de medios en modo de espera. Estas unidades en virtud de las características de diseño integradas en la válvula de control les han permitido poseer beneficios operativos a diferencia de productos similares actualmente en el mercado. Los ejemplos incluyen: un suministro ininterrumpido de agua tratada, regeneración a contracorriente, alta eficiencia mediante el uso medido del agua, y regeneración con agua tratada, por nombrar algunos.

La solicitud de patente de EE.UU No. 2010/0040454 A1 ilustra un ejemplo de una válvula de control que se puede usar para regenerar resina en un sistema de tratamiento de un solo depósito. La válvula de control descrita es de gran tamaño y está destinada a aplicaciones industriales. La válvula de control no incluye medios para monitorear la cantidad de agua tratada por el depósito único y requiere una señal externa para iniciar la regeneración.

Estas características, aunque a menudo deseables, tienen un precio. La complejidad de la válvula en términos de partes móviles y sincronización, la capacidad de reconfigurar los cambios en la composición química del agua, la facilidad de servicio, el impacto medioambiental, y el coste han contribuido a una menor aceptación universal. Por lo tanto, se reconoce la necesidad de una válvula de control con mucha menos complejidad y mayor facilidad de servicio, al tiempo que conserve los elementos beneficiosos clave.

Sumario de la invención

La presente invención proporciona una válvula de control y un método nuevos y mejorados para controlar un aparato de tratamiento de fluidos que incluye un depósito de tratamiento que contiene un material de tratamiento dispuesto en una trayectoria de flujo. El depósito define una trayectoria de flujo de fluido a través del cual pasa el agua a tratar. El depósito de tratamiento puede formar parte de un descalcificador o filtro. La válvula de control descrita, aunque similar a las válvulas de control descritas en las patentes de EE.UU. Nos. 4.298.025 y 4.427.549, controla la comunicación del agua a tratar con la entrada del depósito y controla la comunicación del agua tratada desde una salida del depósito y un conducto o salida del sistema. Un aparato de determinación de la regeneración que incluye una turbina accionada por agua determina cuándo el medio de tratamiento requiere regeneración.

Se describe un sistema de tratamiento de agua que incluye un conjunto de válvula de control y un solo depósito de tratamiento de agua que incluye un material de tratamiento que requiere regeneración periódica. La válvula de control incluye una carcasa de válvula que tiene múltiples niveles. Un mecanismo de medición del uso de agua está ubicado dentro de la carcasa y está operativo para monitorear la cantidad de agua tratada por el depósito de tratamiento. Una válvula de entrada/desviación también forma parte del conjunto de la válvula de control y es operativa para comunicar el agua de origen con una entrada del depósito o una salida del sistema de tratamiento por lo que se evita el depósito. El conjunto de válvula de control también incluye una válvula de salida operada por presión de fluido que controla la comunicación de la salida del depósito con la salida del sistema. Un mecanismo de control de regeneración que coopera con el mecanismo de medición del uso de agua inicia y controla la regeneración de un depósito agotado. El mecanismo de control de regeneración es operativo para comunicar señales de fluido a los componentes asociados de la válvula montados dentro de la carcasa de la válvula, siendo uno de los componentes de la válvula una válvula de control que se abre mediante una señal de fluido procedente del mecanismo de control de regeneración para comunicar el agua con una turbina de control de regeneración que acciona el mecanismo de control de regeneración. La válvula de control también comunica el agua con un tubo Venturi por lo que la disolución de salmuera procedente de un depósito de salmuera se comunica con un depósito de tratamiento, preferiblemente comunicada a través de la salida del depósito. Se proporciona una válvula de seguridad de salmuera que controla la comunicación del tubo Venturi con el depósito de tratamiento. Una válvula de drenaje operada por presión de fluido controla la comunicación de la entrada del depósito de tratamiento con un drenaje ambiental de modo que cuando la disolución de salmuera se transporta al depósito de tratamiento a través de la salida del depósito, la disolución de salmuera se descarga a través de la entrada del depósito y se envía al drenaje.

El mecanismo de medición de agua también incluye una turbina que es impulsada por agua tratada cuando sale del depósito. Según una característica de esta invención, la turbina está acoplada operativamente a un disco medidor mediante un tren de engranajes que tiene una pluralidad de engranajes, girando al menos uno de los engranajes sobre un eje común con la turbina. En una realización más preferida, una pluralidad de trenes de engranajes giran sobre el eje común para reducir el volumen ocupado por la turbina/tren de engranajes, dando como resultado una carcasa de válvula más compacta.

Una turbina de control de regeneración forma parte del mecanismo de control de regeneración y gira en una dirección opuesta a la dirección de rotación de la turbina medidora. Esta característica también contribuye a reducir el volumen de la carcasa de la válvula.

En la realización preferida e ilustrada, el conjunto de válvula de control se muestra como parte de un sistema de ablandamiento de agua. Sin embargo, debe tenerse en cuenta que el conjunto de válvula de control se puede utilizar en otras aplicaciones de tratamiento/filtrado de agua.

Según otra característica de la invención, el conjunto de válvula de control incluye una tapa fijada a la carcasa de la válvula. La carcasa de la válvula preferida tiene múltiples niveles separables y, en esta realización preferida, la tapa se fija a la carcasa de la válvula, utilizando las mismas sujeciones que sujetan entre sí los múltiples niveles de la carcasa de la válvula. En la realización ilustrada, la tapa incluye preferiblemente una ventana de visualización para ver los componentes de medición dentro de la carcasa de la válvula o, alternativamente, toda la tapa o partes de la tapa se forman a partir de un material sustancialmente transparente para ver el interior de la carcasa de la válvula y, en particular, las posiciones de varios componentes de medición de agua.

En la realización preferida, se describe un tubo Venturi que se puede quitar del conjunto de válvula de control sin requerir el desmontaje de la carcasa de la válvula. Según otra característica de esta realización mejorada, un elemento de purga que se comunica con una cámara de turbina de regeneración, mantiene un nivel de agua predeterminado en la cámara de turbina y está preferiblemente integrado en la carcasa de la válvula. Más preferiblemente, una válvula de retención anti-sifón está ubicada entre el elemento de purga y el drenaje para evitar que el agua de drenaje sea sifonada hacia dicha cámara de turbina.

Según la invención, se describe un método para regenerar un ablandador de agua u otros sistemas de tratamiento que tienen una resina que requiere regeneración periódica usando una disolución de regeneración tal como salmuera que se almacena en un depósito. Según el método preferido, se proporciona un depósito que contiene un ablandador de agua u otra resina para el tratamiento del agua, teniendo el depósito una entrada y una salida. El agua a tratar se comunica con la entrada y se deja viajar a través de la resina y luego se descarga por la salida.

Cuando la resina en el depósito de tratamiento se agota, ésta se regenera mediante el siguiente método. El agua de origen en la entrada se comunica directamente con la salida mediante un canal de desviación. Una parte del agua en la entrada se comunica con una cámara de control regenerada que incluye una turbina que acciona un mecanismo de control de regeneración. El agua de entrada también se comunica con un tubo Venturi y luego con la entrada del depósito, de modo que a medida que el agua fluye a través del tubo Venturi, se extrae una disolución de regeneración (tal como salmuera) de un depósito de disolución de regeneración y se comunica con la salida del depósito, después de lo cual pasa a través de la resina y se descarga en la entrada del depósito. La entrada del depósito se comunica simultáneamente con el drenaje, descargando así la disolución de regeneración. En el método preferido, la disolución de regeneración se extrae del depósito de regeneración hasta que el depósito descargue una cantidad predeterminada de disolución de regeneración, después de lo cual se bloquea el flujo adicional de disolución de regeneración procedente del depósito. De acuerdo con el método, se deja que el agua continúe fluyendo hacia el tubo Venturi y hacia la salida del depósito de tratamiento para realizar un enjuague lento. Después de que una cantidad predeterminada de agua de enjuague lento pase a través del depósito de tratamiento o después de un período de tiempo predeterminado, la comunicación del tubo Venturi con la salida del depósito se bloquea para terminar la etapa de enjuague lento. Se deja que el agua continúe fluyendo a través del tubo Venturi hacia el depósito de disolución de regeneración para rellenar el depósito. El agua en la salida del sistema se comunica luego con la salida del depósito de tratamiento y se deja pasar a través de la resina y salir por la entrada del depósito y luego drenar para realizar un enjuague rápido. La secuencia de regeneración se concluye bloqueando el canal de desviación y comunicando el agua de entrada con la entrada del depósito, mientras que al mismo tiempo se interrumpe la comunicación de la entrada del depósito con el drenaje del sistema.

Las características adicionales de la invención resultarán evidentes y se obtendrá una comprensión más completa leyendo la siguiente descripción detallada realizada con referencia a los dibujos anexos.

Breve descripción de los dibujos

Las características y ventajas anteriores y otras de la presente invención resultarán evidentes para los expertos en la técnica a la que se refiere la presente invención al leer la siguiente descripción con referencia a los dibujos adjuntos, en los que:

La Figura 1 es una representación esquemática de un sistema de tratamiento de agua construido de acuerdo con una realización preferida de la invención;

La Figura 2 es una vista detallada de un conjunto de tapa que forma partes del conjunto de válvula de control mostrado esquemáticamente en la Figura 1;

La Figura 3 es una vista detallada de una parte superior del conjunto de válvula de control mostrado esquemáticamente en la Figura 1;

La Figura 4 es una vista detallada de turbinas de regeneración y uso de agua y trenes de engranajes reductores asociados que forman parte del conjunto de válvula de control mostrado esquemáticamente en la Figura 1;

La Figura 5 es una vista detallada del conjunto de válvula de control que muestra un subconjunto de tubo Venturi que forma parte del conjunto de válvula de control.

La Figura 6 es una vista detallada de una parte del conjunto de válvula de control;

Las figuras 7 y 8 son vistas detalladas de otras partes del conjunto de válvula de control mostrado esquemáticamente en la Figura 1;

La Figura 9A es una vista en alzado lateral del conjunto de válvula de control mostrado esquemáticamente en la Figura 1;

La Figura 9B es una vista en sección del conjunto de válvula de control según se ve desde el plano indicado por la línea 9B-9B y la Figura 9A;

La Figura 10A es una vista en planta superior del conjunto de válvula de control.

La Figura 10B es una vista en sección fragmentaria del conjunto de válvula de control según se ve desde el plano indicado por la línea 10-10B en la Figura 10A;

La Figura 10C es una vista en sección del conjunto de válvula de control según se ve desde el plano indicado por la línea 10C-10C en la Figura 10A;

La Figura 11A es una vista en sección del conjunto de válvula de control según se ve desde el plano indicado por la línea 11A-11A en la Figura 10A;

La Figura 12A es otra vista en planta del conjunto de válvula de control; y,

La Figura 12B es una vista en sección del conjunto de válvula de control según se ve desde el plano indicado por la línea 12B-12B en la Figura 12A.

Mejor modo de llevar a cabo la invención

La Figura 1 ilustra esquemáticamente un sistema de tratamiento de agua construido de acuerdo con una realización preferida de la invención. El sistema incluye un depósito de tratamiento 10 que puede contener una resina de intercambio iónico u otro material de filtrado o tratamiento que periódicamente requiera regeneración. Un conjunto de válvula de control 14 se monta preferiblemente en la parte superior del depósito y controla la comunicación del agua de origen que va ser tratada en una entrada 20 en el depósito de tratamiento 10 y/o con una salida 24. La salida 24 está típicamente conectada a un sistema de distribución de agua en una casa o establecimiento comercial. El conjunto de válvula de control 14 también controla la regeneración del depósito de tratamiento 10 cuando se agota.

El conjunto de válvula de control 14 incluye una pluralidad de válvulas operadoras por presión de agua, cuya apertura y cierre son controlados por un sistema de control de señal de fluido indicado generalmente por la denominación de referencia 30.

En particular, el conjunto de válvula incluye una válvula 34 de entrada/desviación operada por presión de fluido que, en una primera posición (mostrada en la Figura 1), permite que el agua de origen en la entrada 20 fluya hacia el depósito de tratamiento a través del conducto o canal 40. En otra posición denominada posición de "desviación", la válvula 34 bloquea la comunicación de la entrada 20 con el conducto del depósito 40 y en su lugar permite la comunicación entre la entrada 20 y un conducto de derivación o canal 44 que permite que el agua de origen en la entrada 20 fluya directamente a la salida 24, evitando así el depósito de tratamiento 10. Cuando se está regenerando el depósito de tratamiento, la válvula de entrada/desviación 24 se mueve a su posición de desviación para que el agua sin tratar se suministre al sistema de distribución de agua y, por lo tanto, el flujo de agua a la casa o establecimiento comercial no se interrumpa durante la regeneración.

Cuando se trata el agua, es decir, la válvula de entrada/desviación 34 está en la posición que se muestra en la Figura 1, el depósito de tratamiento 10 descarga el agua tratada en un conducto de salida 46 y fluye hacia y a través de una cámara de turbina 50 por medio de los conductos 46a,46b. Desde la cámara de la turbina, el agua tratada viaja a la salida 24. El agua que fluye a través de la cámara de la turbina 50 provoca la rotación de una turbina 50a que forma parte de un mecanismo 54 de monitorización del agua de uso, que monitoriza la cantidad de agua tratada por el depósito de tratamiento 10. Esta información monitorizada se usa para activar la regeneración del depósito de tratamiento 10 cuando se ha tratado una cantidad predeterminada de agua.

Para facilitar la explicación, el sistema mostrado en la Figura 1 se describirá como funcionaría como un sistema de ablandamiento de agua. Como se sabe, en un sistema de ablandamiento de agua, el agua de origen pasa a través de un depósito de tratamiento que elimina los iones duros del agua. Los iones capturados deben eliminarse de la resina de intercambio iónico periódicamente. Esto se logra mediante un proceso de regeneración que implica hacer pasar una disolución de salmuera a través de la resina de intercambio iónico. La disolución de salmuera se suministra desde un depósito de salmuera 60 que incluye un conducto de salmuera 62 conectado a un tubo Venturi 66.

Cuando se necesita la regeneración del intercambio de iones o el depósito de resina 10, el mecanismo de monitorización del agua de uso 54 inicia una secuencia de regeneración. La secuencia de regeneración incluye el cambio de la válvula de entrada/desviación 34 a su posición de desviación en la que el agua de entrada se bloquea desde el conducto 40 y, en cambio, se comunica directamente con el conducto de desviación 44 y, por tanto, directamente a la salida 24. Simultáneamente con el desplazamiento de la válvula de entrada/desviación 34, se cierra una válvula de salida 64 presurizando una cámara de presión asociada 64a para accionar un elemento de válvula 64b hacia abajo de modo que se acople a un asiento asociado 65 y así bloquee la comunicación entre el conducto de salida 46a y el conducto de salida de desviación 46b. También se abre una válvula de control de regeneración 70 para permitir que el agua de origen de una cámara de entrada 72 viaje a través de un limitador 74 a una cámara de turbina de control de regeneración 76. La corriente de agua que pasa a través de la cámara provoca la rotación de una turbina de control de regeneración 76a. La turbina 76a forma parte de un mecanismo de control de regeneración 80. En particular, la rotación de la turbina 76a efectúa la rotación de un disco de control de regeneración 80a que se monta sobre un disco de puerto fijo 80b. A medida que gira un disco de control de regeneración, se cubren y descubren varios puertos para comunicar agua presurizada o para proporcionar un canal de drenaje despresurizante a las cámaras de las diversas válvulas de control, abriendo y cerrando así las válvulas. Los detalles del mecanismo de control de regeneración se pueden encontrar en la patente de EE.UU. No.4,298,025. La apertura de la válvula de control también suministra el agua de alimentación (impulsión) al tubo Venturi 66.

Después de que la válvula de entrada/desviación 34 se cambia a su posición de desviación, una válvula de seguridad de salmuera 90 se mueve a su posición abierta (mostrada cerrada en la Figura 1) cuando el disco de control de regeneración 80a muestra un puerto definido por el disco de puertos 80b y presuriza la línea de alimentación 92 superando así un resorte 90a para hacer que un elemento de válvula 90b de la válvula de seguridad de salmuera 90 se mueva desde la posición mostrada en la Figura 1 a una posición abierta. Cuando las válvulas 70 y 90 se abren, el agua de entrada se alimenta al tubo Venturi 66 a través del conducto/canal 94 y el conducto/canal secundario 94a. El conducto secundario 94a incluye un limitador 96 opcional para controlar el caudal a través del tubo Venturi 66. A medida que el agua fluye a través del tubo Venturi 66, la disolución de salmuera se extrae del conducto de salmuera 62 y se mezcla con el agua que fluye por el conducto secundario 94a. Esta disolución de salmuera se transporta a través de la válvula de seguridad de salmuera 90 hasta la salida 46 del depósito de tratamiento. Durante esta etapa, también se abre una válvula de drenaje 102 que comunica el conducto de entrada 40 con un drenaje 106 a través del conducto secundario 108 y el conducto de drenaje 110. El conducto de drenaje 110 incluye un limitador 112. En la configuración ilustrada, la disolución de salmuera fluye en una dirección aguas abajo desde la salida 46 del depósito y se descarga en el conducto 40 de entrada del depósito y finalmente en el drenaje 106.

Cuando se pasa suficiente disolución de salmuera a través del depósito de tratamiento 10, el nivel de disolución de salmuera en el depósito de salmuera 60 disminuirá y un interruptor de flujo o una válvula de retención de aire 120 cerrará el conducto de salmuera 62, inhibiendo así el flujo adicional de disolución de salmuera o aire al tubo Venturi. Mientras la válvula de control de regeneración 70 permanezca abierta, el agua procedente de la cámara de entrada 72 fluirá a través del tubo Venturi 66, a través de la válvula de seguridad de salmuera 90 y hacia la salida 46 del depósito de tratamiento 10. Esto enjuagará eficazmente el depósito de tratamiento con agua de origen. Cuando se ha producido un aclarado suficiente, el disco de control de regeneración 80a se moverá a una posición que permitirá que la señal de presión de agua presurizada presurice la cámara de la válvula de salida 64a. Esto hará que la válvula de salida 64 se abra permitiendo que un mayor volumen de agua de salida pase a través del conducto 46a y el conducto 46 a través del depósito de tratamiento 10, a través del conducto 108, a través de la válvula de drenaje abierta 102, a través del limitador 112, a través del conducto 110 hasta el drenaje. Este mayor volumen proporciona un enjuague rápido o retrolavado al medio. El volumen de enjuague/retrolavado rápido se controla mediante el limitador 112. La fuente del enjuague/retrolavado rápido es el agua de salida que pasa en dirección inversa a través de la cámara de turbina 50. De manera similar, después de un tiempo predeterminado o un movimiento predeterminado en el disco de control de regeneración 80a, el depósito de tratamiento volverá a estar en servicio al abrir la válvula 34. Posteriormente, la válvula 90 se cerrará seguida por la válvula de control de regeneración 70. Esto detiene el flujo de agua a la turbina de regeneración 76, deteniendo así el movimiento del disco de control de regeneración 80 y aísla el depósito de salmuera 60 y el conducto 62 de cualquier fuente presurizada. Cabe señalar en este punto que mientras la válvula de control de regeneración 70 permanezca abierta, sin embargo, el agua fluirá al tubo Venturi 66 y bajará por la línea de suministro de salmuera 62, llenando así el depósito de salmuera 60. Sin embargo, durante esta parte de la secuencia de regeneración, la válvula de seguridad de salmuera 90 está cerrada para bloquear la comunicación de la disolución de salmuera con el depósito.

El disco de uso 54 que monitoriza la cantidad de agua tratada por el sistema de tratamiento y que se utiliza para activar la regeneración de un depósito agotado puede adoptar la forma del mecanismo mostrado en las patentes de EE.UU. Nos. 4.298.025 y 6.214.214 y/o patente de EE.UU No. 4.427.549. Alternativamente, el mecanismo de disco de uso puede comprender el mecanismo de monitoreo de uso ilustrado en el documento de patente WO 2012/075406 A1.

Las figuras 2-12B incluyen vistas detalladas y en alzado del conjunto de válvula de control 14 que se muestra esquemáticamente en la Figura 1. Para facilitar la explicación, los componentes ilustrados en las figuras 2-11B recibirán las mismas denominaciones de referencia que se utilizaron en la Figura 1 para señalar sus contrapartes esquemáticas.

Las figuras 9A y 10A son vistas en alzado lateral y en planta superior, respectivamente, del conjunto de válvula de control 14. El conjunto de válvula de control ilustrado es similar en apariencia a los conjuntos de válvula de control de la técnica anterior fabricados y comercializados por el cesionario de la solicitud en cuestión y que se ilustran, por ejemplo, en las patentes de EE.UU. Nos. 4.298.025 y 6.214.214. Como es convencional, el conjunto de válvula de control 14 incluye un cuello roscado 15 dependiente que es recibido por una abertura roscada en el depósito de resina 10 (mostrado en la Figura 1). Un filtro 300 inhibe la descarga de resina o material de filtro desde el depósito 10. Como se ve mejor en la Figura 10A, el conjunto de válvula de control 14 incluye un accesorio de entrada 20 para recibir agua de origen y un accesorio de salida 24 para descargar agua desde la válvula de control 14. El accesorio 24 está normalmente conectado a un suministro de agua doméstico. El conjunto de válvula de control 14, al igual que sus válvulas predecesoras, es una válvula de varios niveles. Sin embargo, el conjunto de válvula de control 14 de la presente invención es más compacto y de menor tamaño y tiene un volumen de no más de 1,15 L (70 pulgadas cúbicas) (en comparación con 2 L (122 pulgadas cúbicas) de la válvula anterior) y puede sostener un caudal de agua a través del conjunto de válvula de control de más de 0,57 L/s (9 galones por minuto) a una caída de presión de menos de 1 bar (15 psi).

Haciendo referencia a las figuras 2 y 3, se ilustra un nivel superior 14a del conjunto de válvula de control 14. En el nivel 14a se monta el sistema de control de válvula 30 que incluye el mecanismo de disco de medición o uso 54 y el mecanismo de control de regeneración 80. El mecanismo de control de regeneración incluye el disco de control de regeneración giratorio 80 que gira la parte superior, el disco de puerto 80b. Los mecanismos de trinquete/rueda dentada accionados por turbina indicados generalmente por las denominaciones de referencia 310, 312 indexan o giran los respectivos discos de uso 54 y el disco de control de regeneración 80a. Los detalles de cómo funcionan los mecanismos de trinquete/rueda dentada se pueden encontrar en el documento de patente WO 2012/075406 A1.

El sistema de control de señal de fluido 30 y el mecanismo de monitoreo de uso de agua 54 y el mecanismo de control de regeneración 80 están alojados dentro de un rebajo o cámara 320 formada en el nivel superior 14a de la carcasa de la válvula de control. Una tapa 322 sella la cámara 320 y se muestra mejor en la Figura 2. Debería observarse que la tapa 322 se mantiene en su lugar mediante los mismos tornillos 322b que mantienen juntos los múltiples niveles o partes del conjunto de válvula de control. La tapa en diseños anteriores se mantenía en su lugar mediante tornillos o sujeciones separados. Esta característica facilita el montaje y reduce los costes y la cantidad de piezas.

La tapa 322 incluye un botón de ajuste 326 montado de forma giratoria para ajustar la frecuencia de regeneración. El botón está acoplado operativamente a un eje o vástago 328 que se puede acoplar con un anillo de medición superior 330a que forma parte del mecanismo de uso de agua 54. El botón se usa para ajustar la posición relativa del anillo superior 330a con respecto a un anillo o disco de medición inferior 330b. La tapa incluye una ventana de visualización 332 que permite ver las posiciones relativas de los discos de medición superior e inferior 330a, 330b. Al limitar el tamaño de la ventana de visualización, se reducen sustancialmente los problemas de crecimiento de algas, etc., cuando la unidad se monta en el exterior. En el Apéndice 1 se puede encontrar una explicación completa del funcionamiento de este mecanismo. En una realización alternativa, la tapa 322 completa o partes de la tapa pueden estar hechas de un material transparente eliminando la ventana 332 de visualización separada.

La Figura 4 ilustra un segundo nivel 14b del conjunto de válvula de control 14 e ilustra las turbinas de uso y de control de regeneración 50a, 76a, sus trenes de engranajes reductores asociados que están acoplados a los mecanismos de trinquete asociados 310, 312 mostrados en la Figura 3. El nivel 14b incluye las cámaras de turbina de regeneración y de uso 76, 50.

Según la invención, los mecanismos de control de uso de agua y regeneración 54, 80 están configurados para minimizar el volumen que necesitan ocupar dentro del conjunto de válvula 14. Para lograr esta característica, al menos algunas de las ruedas dentadas, por ejemplo, las ruedas dentadas 336, 338, 340, 342 giran sobre el mismo eje que sus respectivas turbinas 50a, 76a, en lugar de sobre ejes separados.

La Figura 5 ilustra un tercer nivel 14c del conjunto de válvula de control y se monta de forma desmontable el tubo Venturi 66, lo que permite que el tubo Venturi se pueda reparar fácilmente sin desmontar la válvula. El limitador 74 para el canal de alimentación de la turbina de regeneración está montado dentro de un canal formado en el nivel de válvula 14c. También debe observarse en este punto que, en la realización preferida, las conexiones del conducto de fluido, tal como la conexión 344 (que conecta la línea de drenaje 106 al conjunto de válvula de control) se hacen a la válvula utilizando un conector de liberación rápida, que está disponible en Parker Hannifin y se denomina ''conector de empuje para conectar".

La Figura 6 ilustra la válvula de desviación 34, así como la válvula de salida 64, la válvula de control de regeneración 70, la válvula de seguridad de salmuera 90 y la válvula de drenaje 102. La Figura 10b ilustra la válvula de desviación 34, junto con sus servocámaras 34a. 34b, que están presurizadas y despresurizadas para mover la válvula de desviación desde una primera posición, donde permite que el agua de origen fluya hacia el conducto de entrada 40 (mostrado en las figuras 1 y 10B). En esta posición, un asiento o cabezal de válvula 350 está espaciado por encima de su superficie de sellado asociada 350a y permite la comunicación del agua de origen con un conducto de alimentación 356 centrado dentro del depósito 10. Cuando está en esta posición, un asiento o cabezal de válvula superior 358 (como se ve en la Figura 10b) se acopla a su superficie de sellado asociada 358a y bloquea la comunicación con el conducto de salida/desviación 44 (mostrado en la Figura 1).

Con referencia a la Figura 11b, se muestra la válvula de salida 64 e incluye una servocámara 64a y un elemento de válvula 64b, que se puede acoplar a un asiento asociado 65. En la posición mostrada en la Figura 11B, la válvula de salida está cerrada y bloquea el canal de salida del depósito 46.

Haciendo referencia a las figuras 1,5 y 10C, un elemento de purga 76b, que mantiene un nivel de agua predeterminado en la cámara de la turbina de regeneración 76a, comprende preferiblemente un tubo moldeado en el tercer nivel 145c del conjunto de válvula de control 14 (el tubo se muestra mejor en la Figura5).

La función del elemento de purga 76b se ilustra mejor en la Figura 1. Con referencia tanto a la Figura 1 como a la Figura 5, en la realización preferida e ilustrada, se emplea una válvula de retención polarizada 77 para inhibir el sifonado. Como se ve mejor en la Figura 1, la válvula de retención es preferiblemente una válvula de retención polarizada y bloquea el flujo desde el drenaje a la cámara de turbina de regeneración 76a. La válvula de retención de polarización 77 inhibe el flujo de agua desde la cámara de regeneración 76a al drenaje hasta que se supera una fuerza de polarización (indicada esquemáticamente por la denominación de referencia 77a), permitiendo que la válvula de retención de bola se abra y luego permita que el flujo vaya de la cámara 76a al drenaje. Una válvula de retención adecuada para esta aplicación está disponible en Neoperl Inc.

Con referencia a la Figura 6, la válvula de entrada/desviación 34 incluye un pistón 360 de doble efecto desde el que se extienden los vástagos 360a, 360b. Los vástagos 360a, 360b reciben los correspondientes asientos o cabezas de válvula de entrada y desviación 350, 358 en los que se montan elementos de sellado 370. Los asientos 350, 358 se mueven hacia las superficies de sellado asociadas 350a, 358a y se alejan de ellas, respectivamente. En particular, cuando la cámara de presión superior 34a está presurizada, la válvula de desviación 34 se mueve hacia abajo hasta que el asiento de entrada 350 entra en contacto de sellado con la superficie de sellado asociada 350a y bloquea el flujo de agua hacia el depósito 10. Cuando la cámara de presión inferior 34b está presurizada, la válvula de entrada de desviación/de desviación 34 se mueve hacia arriba hasta que su asiento superior 358 se acopla herméticamente con la superficie de sellado asociada 358a, bloqueando así el flujo de agua de origen al canal de desviación 44. De manera similar, la válvula de salida 64 incluye el asiento 64b y la servocámara 64a. Cuando se presuriza la servocámara 64a, la válvula de salida se mueve hacia abajo, como se ve en las figuras 1 y 10B, hasta que su asiento o cabezal 64b asociado se acople a la superficie 65 de sellado asociada, bloqueando así el flujo de agua hacia adentro o hacia afuera del canal 46 de salida del depósito.

Con referencia a la Figura 9B, se ilustran los mecanismos de turbina de regeneración y uso. La turbina de uso de agua 50a gira sobre un eje 400 que comparte con algunos de los engranajes en su tren de engranajes de reducción asociado (que se ve mejor en la Figura 4). El agua que sale del conjunto de control 14 debe pasar a través de una cámara de boquilla 402 formada como parte del tercer nivel 14c y que se ve mejor en la Figura 5. Una abertura colocada adecuadamente en una pared lateral de la cámara de boquilla 402 dirige el flujo de agua que hace que el agua incida contra las palas de la turbina 50a, produciendo así la rotación. La rotación de la turbina 50a acciona el mecanismo de trinquete 310 (mostrado en la Figura 3) para hacer girar el disco de uso de agua 54. Para reducir los requisitos de espacio, la rotación de la turbina 50a es opuesta a la de la turbina de regeneración 76a que, como se puede ver en la Figura 9B, está debajo de la turbina 50a de uso de agua. Al configurar la turbina de uso de agua para que gire en el sentido de las agujas del reloj (como se ve en la Figura 9B), se realizó un diseño compacto. Como reconocerán los expertos en la técnica, si la turbina de uso de agua 50a se diseñó para girar en sentido antihorario como es el caso de diseños anteriores, o bien la turbina 50a tendría que cambiarse de la ubicación mostrada en la Figura 9B, o bien la cámara de boquilla 402 tendría que cambiarse de ubicación y hacerse más pequeña y más restringida para dirigir el agua contra la turbina. Cambiar la ubicación de la turbina 50a y/o el canal 402 aumentaría el tamaño total del conjunto de válvula de control 14.

La turbina de regeneración 76a, como se ve en la Figura 9B, está destinada a girar en sentido antihorario y es impulsada por una corriente de agua que se descarga mediante una boquilla de control de regeneración 410. El agua de origen a presión se suministra a la turbina de control de regeneración durante un ciclo de regeneración controlado por la válvula de control de regeneración 70. Debido a que el disco o anillo de uso de agua 54 es impulsado por un mecanismo de trinquete/rueda dentada, la dirección de rotación del trinquete (según el impulso de la turbina de uso 50a) no afecta la dirección de rotación del propio anillo de uso de agua.

Con la invención descrita, se realiza un conjunto de válvula de control no eléctrico compacto para un sistema de tratamiento de agua de un solo depósito, tal como un ablandador de agua. El conjunto de válvula de control permite un fácil mantenimiento del conjunto de tubo Venturi y no afecta negativamente el caudal que se puede mantener a través de la válvula durante su funcionamiento.

A partir de la descripción anterior de la invención, los expertos en la técnica percibirán mejoras, cambios y modificaciones.

Claims (10)

REIVINDICACIONES

1. Un conjunto de válvula de control para un sistema de tratamiento de agua de un solo depósito del tipo en el que el depósito de tratamiento requiere regeneración periódica, que comprende:

a) una carcasa de válvula (14) que tiene múltiples niveles (14a, 14b, 14c);

b) un mecanismo de medición del uso de agua (54) ubicado dentro de dicha carcasa y operativo para monitorear la cantidad de agua tratada por dicho depósito de tratamiento (10), incluyendo dicho mecanismo de medición una turbina de medición (50a) que está acoplada operativamente a un disco de medición (80a) mediante un tren de engranajes que tiene una pluralidad de engranajes (336, 338), girando al menos uno de dichos engranajes sobre un eje común con dicha turbina medidora;

c) una válvula de entrada/desviación (34) ubicada dentro de dicha carcasa y operativa para comunicar, o bien una fuente de agua con una entrada de depósito (20) de dicho depósito de tratamiento, o bien para comunicar dicha fuente de agua con una salida de tratamiento del sistema (24) mediante la cual se evita dicho depósito;

d) una válvula de salida operada por presión de fluido (64) para controlar la comunicación de una salida de dicho depósito con dicha salida de tratamiento del sistema;

e) un mecanismo de control de regeneración (80) que coopera con dicho mecanismo de medición para iniciar y controlar la regeneración de un depósito agotado, funcionando dicho mecanismo de control de regeneración para comunicar señales de fluido a los componentes de válvula asociados montados dentro de dicha carcasa de válvula, siendo uno de dichos componentes de válvula una válvula de control (70) que se abre por una señal de fluido procedente de dicho mecanismo de control de regeneración y controla la comunicación de agua a una turbina de control de regeneración (76a) y a un tubo Venturi (68), por lo que se comunica la disolución de salmuera procedente de un depósito de salmuera (60) con dicho depósito de tratamiento;

f) dicha turbina de control de regeneración gira en una dirección opuesta a la dirección de rotación de dicha turbina medidora;

g) una válvula de control de salmuera (120) para controlar la comunicación de la disolución de salmuera a dicho tubo Venturi que se comunica con dicho depósito de tratamiento, cuando dicha válvula de control (70) se abre mediante señales de fluido generadas por dicho mecanismo de control de regeneración; y

h) una válvula de drenaje operada por presión de fluido (102) para controlar la comunicación de un conducto de entrada del depósito de tratamiento (40) con un drenaje ambiental (106).

2. El aparato de acuerdo con la reivindicación 1, en el que dicha turbina medidora es impulsada por agua tratada procedente de dicho depósito.

3. El aparato de acuerdo con la reivindicación 1, en el que dicho conjunto de válvula de control forma parte de un sistema de ablandamiento de agua.

4. El aparato de acuerdo con la reivindicación 1, en el que dicho conjunto de válvula de control incluye una tapa (322) que se sujeta a dicha carcasa de válvula, en el que dichos múltiples niveles son separables, y dichos niveles separables y dicha tapa se sujetan entre sí mediante sujeciones comunes (322a) y dicha tapa incluye una ventana de visualización (332) que permite visualizar las posiciones de los componentes que forman parte de dicho mecanismo medidor de agua.

5. El aparato de acuerdo con la reivindicación 1, en el que dicho tubo Venturi (66) es extraíble de dicho conjunto de válvula de control sin requerir el desmontaje de dicha carcasa de válvula.

6. El aparato de acuerdo con la reivindicación 1, en el que dicha turbina de control de regeneración gira dentro de una cámara de turbina de control de regeneración (76) y dicha cámara incluye un elemento de purga (76b) para mantener un nivel de agua predeterminado en dicha cámara de turbina de regeneración y dicho elemento de purga incluye una válvula de retención (77) que bloquea el flujo desde dicho drenaje a dicha cámara de turbina de regeneración.

7. El aparato de acuerdo con la reivindicación 6, en el que dicha válvula de retención (77) es una válvula de retención polarizada y restringe adicionalmente el flujo entre dicha cámara de control de regeneración y dicho drenaje hasta que se establece suficiente presión en dicho elemento de purga para superar una fuerza de polarización ejercida sobre dicha válvula de retención.

8. El aparato de acuerdo con la reivindicación 6, en el que dicho elemento de purga es un tubo moldeado en uno de dichos niveles de dicha carcasa de válvula.

9. Un método para ablandar el agua, que comprende las etapas de:

a) proporcionar un depósito (10) que contiene una resina de ablandamiento de agua, teniendo dicho depósito una entrada (40) y una salida (46);

b) comunicar el agua de origen (20) que se va a tratar con dicha entrada (40) y dejar que el agua pase a través de dicha resina y descargar dicha agua tratada en dicha salida del depósito (46);

c) monitorear la cantidad de agua tratada suministrada a dicha salida usando una turbina medidora (50a);

d) al determinar que se ha tratado una cantidad predeterminada de agua, regenerar dicha resina en dicho depósito cuando se agote comprende:

i) proporcionar un mecanismo de control de regeneración (50) que incluye una turbina de control de regeneración (76a) que gira en una dirección opuesta a la dirección de rotación de dicha turbina medidora y desviar dicha agua de origen desde dicha entrada (20) directamente a dicha salida (24) evitando así dicha resina ablandadora de agua en dicho depósito;

ii) comunicar dicha entrada con un tubo Venturi (66);

iii) aspirar una corriente de agua a dicho tubo Venturi para extraer la disolución de salmuera de un depósito de salmuera (60) y permitir que dicha disolución de salmuera fluya a través de dicha resina de ablandamiento de agua durante un tiempo predeterminado;

iv) bloquear el flujo de dicho depósito de salmuera para permitir que el agua procedente de dicho tubo Venturi enjuague dicha resina suavizante de agua;

v) terminar la comunicación de dicho tubo Venturi con dicho depósito mientras se permite que el agua fluya a través de dicho tubo Venturi para comunicar el agua con dicho depósito de salmuera (60); y,

vi) comunicar dicha agua de origen con dicha salida de depósito mientras se comunica dicha entrada de depósito (108) con un desagüe (110) con el fin de enjuagar dicha resina ablandadora de agua.

10. El método de acuerdo con la reivindicación 9, que comprende además la etapa de proporcionar una válvula de seguridad de salmuera (90) para bloquear la comunicación entre dicho tubo Venturi y dicha salida del depósito.