專利名稱：用于致冷機的水輸送系統的制作方法
技術領域：
本發明通常涉及水過濾器，尤其涉及一種用于具有水過濾系統的致冷機的閥結構。
背景技術：
近些年來，對制造可用于家用致冷機的水過濾系統的需求在增加。水過濾系統與安裝有水分配器和自動制冰機的致冷機的集成已經變得越來越流行了。由于這種需求，已經產生了許多系統以提供具有在家用致冷機內進行水分配和自動制冰能力的水過濾裝置。
傳統的家用致冷機配備有一種閥結構，其包括直動式閥的使用。與制冰機和水分配器相關的水流率需求較低(.25gpm～.5gpm)。用于這種系統的水源需要提供20psi的壓力以滿足這種需采由于過濾系統已經被引入致冷機的水輸送系統，所以這些參數已經改變了。過濾器給水輸送系統提供了不利地影響流量的壓降。壓力降低導致需要延長水分配應用的時間。另外，這導致激勵電磁閥的普通線圈或場繞組上的磨損加劇。或者，必須使用較貴的線圈以經得住延長的水分配時間。為了解決這個問題，致冷機制造廠商要求系統的額定最小壓力的增加量在35psi左右。
發明概述本發明提供了一種用于致冷機的改進的水過濾和分配系統。水輸送系統構造包括設置在水過濾器上游和/或下游的先導閥裝置。第一控制閥構成接收家用水源的先導操作閥并與水過濾器裝置流體連接。過濾水流出過濾裝置到第二控制閥。第二控制閥具有構成流體連接到制冰裝置的直動式閥的第一出口和構成流體連接到水分配裝置的先導操作閥或直動式閥的第二出口。
設置在水過濾器上游和/或下游的先導操作閥裝置在水分配器和制冰機處提供增大流率的過濾水。這種結構將使致冷機制造廠商需要與具有水過濾系統和水分配器的致冷機起初所需要的相比較低的系統最小額定壓力。
與先導操作閥相關的增加的流量容許電磁致動時間的減小，而且因此降低了線圈和場繞組的磨損。
下面的詳細描述可以使本發明的進一步應用領域變得更清楚。但是應該理解，該詳細描述和特定例子，雖然描述了本發明的優選實施例，但僅是用于解釋的目的，對于本領域的技術人員而言，根據下面的詳細描述，在本發明的精神和范圍內可以進行各種改變和變型。
附圖的簡更描述從下面的詳細描述和附圖中，可以更全面地理解本發明，其中

圖1是根據本發明第一實施例構造的水輸送系統的簡化示意流程圖；圖2是根據本發明第二和第三實施例構造的水輸送系統的簡化示意流程圖；圖3是以剖面形式示出的適于用在本發明第一實施例中的雙電磁閥的前視圖；圖4是以剖面形式示出的適于用在本發明第二實施例中的單電磁閥的側視圖；圖5是以剖面形式示出的適于用在本發明第三實施例中的雙電磁閥的前視圖；圖6表示在開啟位置的膜插件，先導閥關閉；圖7表示在關閉位置的膜插件，先導閥開啟；圖8表示在關閉位置的膜插件，先導閥也關閉。
先導操作閥118、150的致動由水分配器164的致動決定。因此，直動式閥114、148隨制冰機166的致動而工作。直動式閥114、148用在閥裝置112、146的制冰機側，這是由于制冰機的流率需要容許一個減小的輸入流率。先導閥118、150在水分配器164的致動下協同工作以容許流率比直動式閥所提供的流率大。這樣，在水分配器164處實現了冷卻水的足夠流率。
閥裝置112的出口120和122在相交處124匯合。水過濾器130通過管道126從入口128接收水。
過濾后的水在出口132處排出水過濾器130并經過管道134到容納箱138的入口136。容納箱138用作冷卻水的蓄存器并用來給水分配器提供預冷卻的水。本領域的技術人員將認識到容納箱138也可以被設置在水過濾器130的上游。
冷卻水在出口140處排出容納箱138并經過管道142在入口144處進入第二閥裝置146。先導閥150通過管道156在入口160處釋放水到水分配器164。直動式閥148在出口154處通過管道158釋放水到入口162處的制冰機166。
參照圖4，用閥20詳細地說明先導閥的結構。類似的結構公布在美國專利No.5,269,333中，該專利于1993年12月14日頒布給了本發明的受讓人，即Emerson E1ectric Co.。圖4中先導操作閥的構造和描述等效于用在本發明所有實施例中的先導操作閥。先導操作閥20包括閥體22、主閥24、先導閥26、釋放通道28、流量減小結構30、真空減速孔32以及反錘肋34。
閥體22典型地是聚丙烯，其包括一個入口36、一個出口38、一個閥腔40、一個閥面42、一個膜固位槽44及一個導管48或銜鐵殼體。入口36包括一個入口屏50，用以防止大的顆粒污染物進入水閥20。入口屏50通常是一種編制網狀布。根據場合網格尺寸通常從40到80網格/英尺范圍變化。工作壓力為每平方英寸20～125磅(138～861.9kPa)范圍的住宅水管通常用螺紋普通軟管接頭52或螺紋管接頭(未示出)連接到入口端36，以產生通過水閥20每分鐘約0.7～10加侖(2.58～37.86升)或更高的流率。出口端通常是一個管接頭，一個設備填充管(未示出)連接到其上。
閥體22包括設置在入口36和出口38之間并與它們相連的閥腔40。閥面42包含在鄰近出口38的該閥腔40中。閥腔40還包含一個固位槽44，用以固定主閥24(先導操作機構)。導管48用于與固位槽44配合以固定主閥24。
主閥24包括一個膜54和一個膜插件56。主閥24將閥腔40分為一個致動室58和一個主室60。主閥24可以移動到遠離閥面42的開啟位置以容許水從入口36通過閥腔40流到出口38，并且可以移到與閥面接觸的關閉位置以阻止水從入口36通過閥腔40流出。膜54是彈性的并通常由乙烯丙烯(EP)橡膠制成，其包括一個固位脊62、膜釋放孔64和一個膜閥座66。固位脊62裝在閥體22中的膜固位槽44中，而且導管48設置在固位脊62上以將膜54固定在閥體22中并產生密封。
膜插件56包括固位肋68并承載先導閥26和釋放通道28。主閥24、膜插件56是硬的并通常由聚丙烯制成。膜插件56、固位肋68配裝在膜槽70中以將膜播件56固定在膜54中。
先導閥26包括場繞組72、偏置彈簧74、電磁銜鐵76、先導閥座78、先導閥面80、先導閥出口延伸件82及先導閥通道83。先導閥座78連接導銜鐵76。銜鐵76可滑動地承載在導管48中并可移動到遠離先導閥面80的開啟位置以容許水從致動室58流到出口38，而且可移動到接觸先導閥面80的關閉位置以防止水從致動室58流到出口38。先導閥通道83約為0.033英寸(0.084cm)，其比釋放通道28大。先導閥出口延伸件82可滑動地與出口38接合以提供從致動室58經先導閥通道83到出口38的水流通道。
當激勵場繞組72時，銜鐵76回退以將先導閥密封78從先導閥面80抬起，從而打開先導閥26以容許水從致動室58流入出口38。當場繞組72被去激勵時，銜鐵76由偏置彈簧74延伸而且先導閥座78接觸先導閥面80，從而關閉先導閥26以中止水從致動室58經過先導閥26進入出口38的流動。先導閥出口延伸件82通過膜54延伸進入出口38。
先導閥出口延伸件82包括位于先導閥出口延伸件82外部上的一個反錘肋34，其用于延遲主閥24的關閉，從而減少當主閥24關閉太快時所產生的壓力峰值所引起的內閥噪音和管撞擊。反錘肋34還可以叫做環形肋、脊、唇、帶或珠。反錘肋34當其進入出口38時通過限制出口38而延遲主閥24的關閉。反錘肋34還通過在進入出口38的水流中產生渦流和在接合出口38時產生反壓而延遲閥24的關閉。反錘肋34延遲主閥關閉降低了內部水閥20的噪音和管撞擊。反錘肋34是連續或中斷肋，并通過導向頂端85與先導閥出口延伸件82的下游端86隔開。導向頂端85具有一個成錐形的下游端86，用以在主閥24從開啟位置移動到關閉位置時將先導閥出口延伸件82導入出口38。
反錘肋34鄰近真空減速孔88，該孔從反錘肋34延伸到先導閥出口延伸件82的下游端86。盡管反錘肋34的寬度可以變化，但反錘肋34最好不寬于約0.025英寸(0.0635厘米)以減少污染物進入反錘肋34和出口38之間而干擾水閥工作的可能性。反錘肋34下游邊緣90的一部分被倒角30度以便于出口38中的順流運動，并增加結構強度。
釋放通道28包括一個主室口98、一個急劇加寬的孔100和一個逐漸加寬的孔102，釋放通道28的作用是交替地提供壓降或平衡致動室58和主室60之間的壓力。主室口98的直徑約為0.029英寸(0.074cm)，比先導閥通道83的小，其厚度約為1英寸的0.005(0.0127cm)，以便于制造并減小被腐蝕的可能性。主室口98可以延伸通過膜釋放孔64(圖8)。由于主室口98直接通向主室60，所以主室口98和膜釋放孔64之間的污染物被消除了(圖8)。釋放通道28的急劇加寬孔100在主室孔98之后緊接就開始并延伸到釋放通道28的逐漸加寬孔102。急劇加寬孔100用于降低污染物干擾或留在主室口98中的可能性，逐漸加寬孔102用于降低污染物干擾或留在其內的可能性。
流量減小結構30包括一個釋放閥106和一個真空減速孔88。流量減小結構30在主閥24打開時減少了帶有附隨污染物的水流進入釋放通道28，從而降低了污染物沉積在水閥20中的可能性。釋放閥106具有一個座108，用于在主閥24打開以基本關閉釋放閥106時與導管48配合。當水流通過釋放通道28減小時，釋放閥106基本關閉，但容許足夠的水流通過，因此當先導閥26初始關閉時，足夠的水能流過釋放通道28朝出口38移動主閥24，從而打開釋放閥106。
釋放閥座108和導管48都是塑料的，因此當釋放閥座108與導管48配合時，形成不完全的密封以容許一個最小量的水流。水閥20需要最小量的水，因此當先導閥26一關閉時，就會有足夠的水流進入致動室58以增大壓力而足以移動主閥24，從而打開釋放閥106，容許水流過釋放閥106。
真空減速機構32包括四個位于先導閥出口延伸件82中的真空減速孔88。該真空減速孔88可以以各種方式構造并實現相同的結果例如利用鏜孔或鏜水平槽。四個真空減速孔88在先導閥出口延伸件82的下游孔86處開始并向上延伸到反錘肋34。真空減速機構32的目的是當主閥24開啟時減小先導閥出口延伸件82的文氏管效果，從而減小了通過先導閥出口延伸件82從出口38抽入到致動室58的真空。如果當主閥打開時將低真空抽入致動室58，那么主室60和致動室58之間的壓差減小，并且因此伴有附隨污染物的通過釋放通道28流入致動室58的水減少。
當先導閥26打開時，銜鐵場繞組72被激勵，因此銜鐵偏置彈簧74被壓縮，銜鐵76被拉離先導閥孔83。先導閥26打開的情況下，致動室58中的壓力比主室60中的壓力低。這是由于由流入出口38的水產生的部分真空經過先導閥出口延伸件82被傳遞到致動室58中。
圖6表示主閥24全打開，先導閥26剛關閉，釋放閥106繼續到基本關閉的情況。由于先導閥26剛關閉，則主閥24開始從打開位置移動到關閉位置。當銜鐵繞組72被去激勵時，先導閥26關閉而且偏置彈簧74延伸銜鐵76，使先導閥座78接觸先導閥閥面80。
由于先導閥26關閉，所以流經基本關閉的釋放閥106的水不能排出致動室58，而且不會再從出口38通過先導閥出口延伸件82抽真空。致動室58中的壓力迅速等于主室60中的壓力，使主閥24朝著低壓力出口38移動以關閉主閥24。當主閥24向閥面42移動時，釋放閥106全打開，容許水自由地流過釋放通道28。
圖7繼續表示關閉位置的主閥24，但先導閥26打開的情況。由于釋放閥106打開，所以水可以通過釋放通道28自由流動，進入致動室58，經過先導閥26并進入出口38。銜鐵場繞組72被激勵以使銜鐵76回退并打開先導閥26。一旦先導閥26被打開，水從致動室58自由流經先導閥26并進入出口38。替換水經過釋放通道28流入致動室58，該釋放通道28具有比先導閥通道83小的釋放通道主室口98。口尺寸的差值導致致動室58中的壓力較低。該較低壓力使主閥24移動到打開位置。
圖8表示處于關閉位置的主閥24，主閥座66接觸閥面42以防止水從主室60流入出口38，而且先導閥26也被關閉的情況。由于水壓使主室60的壓力比出口38的高，所以主室60和出口38之間的壓差將主閥24保持在關閉位置。盡管釋放閥106打開，由于先導閥26關閉，則很少或沒有水流經釋放通道28。
銜鐵場繞組72繼續被去激勵，因此偏置彈簧74繼續延伸銜鐵76以關閉導向閥26。反錘肋34配裝到出口38中。隨著主閥24從打開位置移動到關閉位置，當反錘肋34接合出口38時，反錘肋34通過臨時減小主室60和出口38之間的壓差來延緩主閥24關閉。
參照圖3和5，現在將描述直動式閥114。類似的結構公布在美國專利No.6,076,801，該專利于2000年6月20日頒布給了本發明的受讓人，即EmersonElectric Co.，其內容引入在這里作為參考。直動式閥114包括一個電磁線圈168、一個銜鐵172、一個彈簧170和一個導管176。銜鐵172和彈簧170設置在導管176中，彈簧170作用在銜鐵172上以將銜鐵172偏向閥座178，從而擋住閥座孔180并防止水流過閥體192。當電磁線圈168被電激勵時，產生一個磁場，其抬起銜鐵172到開啟位置，在該開啟位置，銜鐵172從閥座178上間隔開，從而容許水流通過閥體192前行。此后，水流通過閥腔前行，經過閥座孔180并通過出口120排出閥體192。銜鐵172包括一個銜鐵頂端174，該銜鐵頂端接觸閥座178并擋住閥座孔180。
直動式閥114還包括一個流量控制元件184和一個流量控制墊圈186。設置在閥座178和流量控制墊圈186之間的流量控制元件184由彈性材料如乙烯丙烯(EP)橡膠制成并具有一個限定在其中的中央通道188。流量控制元件184與表面182上的流入水壓響應而彎曲或變形。具體地說，表面182上的較高入口水壓引起流量控制元件184的較大彎曲或變形，從而減小了中央通道188的直徑。作用在上游表面182上的較低入口水壓使流動控制元件的彎曲或變形減小，從而增大中央通道188的直徑。
為了參考，圖3中先導閥118和圖5中先導閥118的相同元件用和圖4中先導閥20相同的標號標記。因此，圖5中直動式閥114的相同元件用和圖3中直動式閥114相同的標號標記。
參照圖1，根據本發明的技術和優選實施例的結構，需要來自水分配器的水的用戶致動第一和第二先導操作閥118和150。進一步解釋，閥裝置112的先導閥118從管道110接收水并通過管道124將它輸送到水過濾器130。閥裝置146的先導閥150從冷卻水箱138通過管道142接收冷卻水并通過管道156將它輸送給水分配器164處的用戶。同時，過濾水離開過濾器130通過管道134補充從冷卻水箱138中流出的水。
當冰的供應量減少到預定水平時，直動式閥114和148被致動。閥裝置112的直動式閥114從管道110接收水并通過管道124將它輸送到水過濾器130。閥裝置146的直動式閥148從冷卻水箱138通過管道142接收水并通過管道158將它輸送給制冰機166。同時，過濾水離開過濾器130通過管道134補充從冷卻水箱138中流出的水。
現在參照圖2，表示根據本發明第二實施例的閥布置方案。第一閥裝置包括一個單向電磁先導操作閥20。其余結構和優選實施例的相同。水分配器264的致動或制冰機266的致動使先導操作閥裝置20致動。當先導閥20被激勵時，水通過入口36進入并在出口38處經過管道226釋放到過濾器230的入口228。然后，水根據請求元件流到冷卻水箱238和先導致動閥250及水分配器264或直動式閥248和制冰機266。
第三實施例包括引入具有單向輸出的雙電磁閥。具有單向輸出的雙電磁閥(見圖5)可以視作是圖2中的閥20。元件及操作與第一實施例中的相同(見圖3)，除了兩個相異的輸出端在閥殼體內部匯合并導向一個單出口46之外。
第四實施例和第一實施例中的裝置相同，除了第一閥裝置包括兩個先導操作閥之外。如圖1所示，第一閥裝置112包括先導操作閥118和114。
第五實施例和第四實施例中的結構相同，除了第二閥裝置包括兩個直動式閥。如圖1進一步解釋的，第二閥裝置146包括直動式閥148和150。
本發明可以以多種方式實現。這種變形不偏離本發明的精神和范圍，而且對于本領域的技術人員而言所有這些變化都將包含在所附權利要求的范圍中。
權利要求
1.一種用于致冷機的水輸送和過濾系統，包括第一閥裝置，該裝置包括一個入口、具有一個出口的第一先導操作閥和具有一個出口的第一直動式閥；第二閥裝置，該裝置包括一個入口、具有一個出口的第二先導操作閥和具有一個出口的第一直動式閥；一個水過濾器，具有一個入口和一個出口，所述水過濾器設置在所述第一閥裝置的下游和所述第二閥裝置的上游；一個水分配器，其流體連接到所述第二先導操作閥的所述出口上；一個制冰機，其流體連接到所述第二直動式閥的所述出口上；以及一個家用水管，其流體連接到所述第一閥裝置的所述入口上。
2.根據權利要求1所述的水輸送和過濾系統，還包括一個設置在所述第一閥裝置下游和所述第二閥裝置上游的冷卻水箱。
3.一種用于致冷機的水輸送和過濾系統，包括:第一閥裝置，該裝置包括一個入口和具有一個出口的第一先導操作閥；第二閥裝置，該裝置包括一個入口、具有一個出口的第二先導操作閥和具有一個出口的直動式閥；一個水過濾器，具有一個入口和一個出口，所述水過濾器沒置在所述第一閥裝置的下游和所述第二閥裝置的上游；一個水分配器，其流體連接到所述第二先導操作閥的所述出口上；一個制冰機，其流體連接到所述直動式閥的所述出口上；以及一個家用水管，其流體連接到所述第一閥裝置的所述入口上。
4.根據權利要求3所述的水輸送和過濾系統，還包括一個設置在所述第一閥裝置下游和所述第二閥裝置上游的冷卻水箱。
5.一種用于致冷機的水輸送和過濾系統，包括:第一閥裝置，該裝置包括一個入口、第一先導操作閥、第一直動式閥和一個出口；第二閥裝置，該裝置包括一個入口、具有一個出口的第二先導操作閥和具有一個出口的第一直動式閥；一個水過濾器，具有一個入口和一個出口，所述水過濾器設置在所述第一閥裝置的下游和所述第二閥裝置的上游；一個水分配器，其流體連接到所述第二先導操作閥的所述出口上；一個制冰機，其流體連接到所述第二直動式閥的所述出口上；以及一個家用水管，其流體連接到所述第一閥裝置的所述入口上。
6.根據權利要求5所述的水輸送和過濾系統，還包括一個沒置在所述第一閥裝置下游和所述第二閥裝置上游的冷卻水箱。
7.一種用于致冷機的水輸送和過濾系統，包括第一閥裝置，該裝置包括一個入口、具有一個出口的第一先導操作閥和具有一個出口的第二先導操作閥；第二閥裝置，該裝置包括一個入口、具有一個出口的第三先導操作閥和具有一個出口的直動式閥；一個水過濾器，具有一個入口和一個出口，所述水過濾器設置在所述第一閥裝置的下游和所述第二閥裝置的上游；一個水分配器，其流體連接到所述第三先導操作閥的所述出口上；一個制冰機，其流體連接到所述直動式閥的所述出口上；以及一個家用水管，其流體連接到所述第一閥裝置的所述入口上。
8.根據權利要求5所述的水輸送和過濾系統，還包括一個設置在所述第一閥裝置下游和所述第二閥裝置上游的冷卻水箱。
9.一種用于致冷機的水輸送和過濾系統，包括第一閥裝置，該裝置包括一個入口、具有一個出口的第一先導操作閥和具有一個出口的第二先導操作閥；第二閥裝置，該裝置包括一個入口、具有一個出口的第一直動式閥和具有一個出口的第二直動式閥；一個水過濾器，具有一個入口和一個出口，所述水過濾器設置在所述第一閥裝置的下游和所述第二閥裝置的上游；一個水分配器，其流體連接到所述第一直動式閥的所述出口上；一個制冰機，其流體連接到所述第二直動式閥的所述出口上；以及一個家用水管，其流體連接到所述第一閥裝置的所述入口上。
10.根據權利要求5所述的水輸送和過濾系統，還包括一個設置在所述第一閥裝置下游和所述第二閥裝置上游的冷卻水箱。
全文摘要
本發明提供了一種用在致冷機中的具有改進流率特性的水輸送系統。該水輸送系統包括一個給水過濾器供水的導向電磁閥。過濾后的水流出過濾器到第二導向電磁閥。第二導向電磁閥具有一個將水輸送到冷卻水分配器的第一輸出端和一個將水輸送到制冰機的第二輸出端。
文檔編號F16K31/40GK1384306SQ02121879
公開日2002年12月11日 申請日期2002年4月18日 優先權日2001年4月20日
發明者邁克爾·杜哈克 申請人:愛默生電氣公司