專利名稱：水管理系統(tǒng)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及在使用地點的水管理系統(tǒng)，例如，監(jiān)視和/或管理諸如住宅、大廈、酒店、汽車旅館、辦公樓、學(xué)校、工廠的建筑里或周圍的水消耗，及管理和節(jié)約水供應(yīng)并控制水的使用。相關(guān)申請本發(fā)明的水管理系統(tǒng)使用一種閥，該閥在我的于2008年9月30日提交的新西蘭專利申請?zhí)?71667及關(guān)于閥的新西蘭臨時后的完整說明書及PCT申請中被分別地描述，關(guān)于閥的新西蘭臨時后的完整說明書及PCT申請與本申請同時提交。關(guān)于閥的臨時和臨時后的完整內(nèi)容及PCT說明書都包括在此以作參考。
背景技術(shù)：
水是全球范圍內(nèi)的稀缺和寶貴的資源。通過在房產(chǎn)上提供測量由住戶在給定的時間內(nèi)消耗的水量的水表，城鎮(zhèn)供水可提供某種形式的由例如住戶、酒店、辦公樓或公寓大廈消耗的水測量。然而，水表不能提供使用戶能夠控制在不同的房間、或不同的出口、或不同的電器的用水的任何重要信息，就此而言，水表僅提供用于成本核算目的的體積測量。這種水表不區(qū)分水池中滴水的開關(guān)(tap)、用于飲用目的的水消耗、或用于洗衣機或其他電器的水消耗、或?qū)嶋H上通過在閘門和住戶之間的管道網(wǎng)絡(luò)中的水的泄漏的消耗或流失。由于健忘(例如，讓水龍頭(faucet)無人看守)，從泄漏的開關(guān)、破裂或泄漏的管道，及以無數(shù)的方式，從大量淋浴的使用，或例如使水龍頭或淋浴器在開的位置以通過管道流水直到出口達到所需要的溫度，或通過沒有密封好和漏水的電器浪費，而房主不知道該電器壞了，損失了大量的水。需要提供一種關(guān)于用水的更有效的信息，及通過了解哪個電器或哪個用戶消耗太多，或在一天中的哪個時間段存在過量的水消耗，水管理使住戶最小化不必要的用水并控制他們自己的消耗，由于信息是功率，正確的信息能夠使用戶以更加成本有效的方式控制其用水。
現(xiàn)有技術(shù)以下專利說明書涉及水管裝置系統(tǒng)的控制，尤其是住宅內(nèi)的水管裝置系統(tǒng)的控制，更具體地關(guān)注泄漏檢測。Larry K. Acker 的美國專利 6，962，162，題目為 “Method for operating a multi family/commercial plumbing system，，美國專利6，769，443美國專利6，M9, 816美國專利7，306，008美國專利7，174，771美國專利7，114，516這些文獻都沒有提供用于管理和節(jié)約建筑內(nèi)的用水的全面的系統(tǒng)。
發(fā)明目標(biāo)本發(fā)明的目的是提供一種改進的水管理系統(tǒng)，或至少為公眾提供有用的選擇的水管理系統(tǒng)。發(fā)明陳述在一個方面，本發(fā)明提供了一種適用于從水源到使用點的供應(yīng)線路的水管理系統(tǒng)，所述系統(tǒng)包括至少一個位于供應(yīng)線路中的電操作閥，每個所述閥具有一個進水口和一個通到由該閥控制的區(qū)域的出水口，所述區(qū)域具有一個或多個使用點，每個閥能夠允許從全閉位置到全開位置的許多不同的流速，其也包括具有最小流速的感測位置，每個閥具有一個位于閥內(nèi)或閥出口的下游的壓強傳感器，以檢測由該閥供應(yīng)的區(qū)域的水壓，每個閥具有一個位于閥內(nèi)或閥出口的下游的流量傳感器，以測量由該閥供應(yīng)的區(qū)域的水流的流量； 控制器，其與所述或每個壓強傳感器、所述或每個流量傳感器、和所述或每個電操作水閥通過接口連接，控制器在以下事件中可操作地終止或改變到一個區(qū)域或使用點的水流(a) 流速超過最大允許值，或(b)總流量超過最大允許的配額，或(c)在線路中檢測到壓強改變。優(yōu)選地，控制器具有顯示屏和用戶操作的控制部件，以使用戶能夠監(jiān)視水的使用情況和/或改變使用參數(shù)。 優(yōu)選地，閥包括關(guān)閉閥和計量閥。優(yōu)選地，關(guān)閉閥和計量閥由電動機的旋轉(zhuǎn)位置來控制。優(yōu)選地，對控制器進行編程來控制閥，以允許軟啟動，在軟啟動中，閥逐漸打開以允許小于在使用點的需求水流的初始水流。優(yōu)選地，控制器記錄每個區(qū)域的用水情況并在其顯示屏上報告使用情況和任何故障。優(yōu)選地，控制器向遠程站點報告水的使用情況和任何故障。在另一個方面，本發(fā)明提供了一種管道設(shè)備，其包括連接到或可連接到干線水供應(yīng)的進水口、連接在進水口和通向諸如開關(guān)、淋浴器、廁所、電器等的不同出口的供水管道之間的可調(diào)節(jié)的閥，供水管道連接到多個支路，服務(wù)于一個或多個出口，其中壓強傳感器和流量傳感器連接到可調(diào)節(jié)的閥或供水管道(或其的任何支路)，以感測供水管道內(nèi)的壓強和/或水流和/或消耗的體積，其中具有顯示器和輸入裝置的控制器可操作地連接到可調(diào)節(jié)的閥，以響應(yīng)于來自壓強傳感器和/或流量傳感器的信號及響應(yīng)于控制供水管道或其支路內(nèi)的壓強或水流的程序，來控制閥的操作。優(yōu)選地，控制器具有多個預(yù)置的能夠操作在管道設(shè)備上的自檢的程序，至少一個程序能夠檢測開關(guān)或水龍頭是否被置于打開位置，且如果打開，則關(guān)閉可調(diào)節(jié)的閥以防止浪費水。優(yōu)選地，其中一個程序能夠檢測供水管道和/或其支路內(nèi)的一個或多個點處的泄漏?？傊景l(fā)明提供了一種管理和節(jié)約在使用點的用水的方法。其通過安裝具有顯示器的控制器(優(yōu)選微處理器)使得用戶能夠觀察到他們每天的水消耗情況，并被通知任何故障(尤其是在管道設(shè)備檢測到泄漏)，來實現(xiàn)該目的。該控制器連接到安裝在供水系統(tǒng)和使用點之間的水中的至少一個電操作閥并從其接收輸入。閥優(yōu)選地包括傳感器，這樣能夠監(jiān)視壓強和流速，因此允許計算特定的線路在一段時間使用的水的總體積。該閥由控制器進行控制，所述控制器被編程以通過監(jiān)視在特定線路的壓強和流速以檢測和阻止在控制參數(shù)之外的水消耗，且如果該系統(tǒng)檢測到未控制的水流，諸如水龍頭處于打開狀態(tài)、或泄漏的廁所水箱，或在某個區(qū)域的水流量超過預(yù)定額，則通過關(guān)閉閥，來防止水流失。在一個類似的方面，本發(fā)明提供了一種管道設(shè)備，其包括連接到或可連接到干線水供應(yīng)的進水口，連接在進水口和通向諸如開關(guān)、淋浴器、廁所、電器等的不同出口的供水管道之間的可調(diào)節(jié)的閥，供水管道連接到的多個支路，服務(wù)于一個或多個出口，其中壓強傳感器和流量傳感器連接到可調(diào)節(jié)的閥或供水管道(或其的任何支路)以感測供水管道內(nèi)的壓強和/或水流和/或消耗的體積，其中具有顯示器和輸入裝置的控制器可操作地連接到可調(diào)節(jié)的閥，以響應(yīng)于來自壓強傳感器和/或流量傳感器的信號及響應(yīng)于控制供水管道或其支路內(nèi)的壓強或水流的程序，控制閥的操作。優(yōu)選地，管道設(shè)備包括一個控制器，該控制器具有多個預(yù)置的能夠操作在管道設(shè)備上的自檢的程序，至少一個程序包括檢測在供水管道和/或其支路內(nèi)的一個或多個點的泄漏的能力。優(yōu)選地，該控制器具有顯示這些程序測試的結(jié)果的顯示器，且具有輸入數(shù)據(jù)的裝置。雖然用于輸入數(shù)據(jù)的裝置優(yōu)選為觸摸屏，但其可為鍵盤、數(shù)字小面板等，使得用戶能夠從顯示在屏幕上的多個選項中進行選擇。在另一個方面，本發(fā)明提供了一種水管理系統(tǒng)，其具有能夠控制位于進水口(通常連接到干線水供應(yīng)，但其可連接到水箱、地下管道、或任何其他自由水的供應(yīng))之間的閥的控制器，所述閥連接到第一區(qū)域供給管道，該第一區(qū)域供給管道具有多個支路，每個支路通向一個或多個出口，所述控制器能夠接收來自與第一區(qū)域供給管道相關(guān)的壓強和流量傳感器的信號，所述控制器具有多個預(yù)置的允許閥設(shè)置在不同的條件以控制第一區(qū)域供給管道內(nèi)的水的壓強和流量的功能，使控制器能夠檢測泄漏或控制水的使用情況。在第三方面，本發(fā)明提供了一種管理和節(jié)約住宅內(nèi)的水的方法，其通過監(jiān)視住宅內(nèi)的水管內(nèi)的壓強，或監(jiān)視供應(yīng)到住宅內(nèi)的特定區(qū)域或管道的集合點的水管的壓強，并使用壓強的變化來檢測泄漏，并適當(dāng)?shù)厥褂迷撔畔碜詣雨P(guān)閉到特定的水管或區(qū)域或水管的集合點的水供應(yīng)。在另一個方面，本發(fā)明提供了一種管理和節(jié)約住宅內(nèi)的水的方法，其通過安裝如上所述的水管理系統(tǒng)，來運行檢查水的使用情況的程序，且如果檢測到泄漏就將關(guān)閉閥，以阻止到檢測到泄漏的區(qū)域的供給管道的水流。該方法也可包括許多不同的控制部件，其在優(yōu)選實施方式的描述中將解釋得更為詳細(xì)，但實例包括分配一定體積的水到淋浴器、浴室等的用戶，因此一旦供給了總體積的水，則流入特定的區(qū)域供給管道或支路的水可被切斷；或控制器可被編程以當(dāng)房子空出時完全關(guān)閉水流，或控制器可被編程以保持在某個時間某個區(qū)域供給管道內(nèi)的流量和壓強，例如，如果有人選擇在早上7點淋浴，則通向淋浴器出口的區(qū)域供給管道可被編程為優(yōu)先于其他出口，這樣洗衣機或洗碟機將接收減小的壓強或減小的流量，而不是中斷淋浴器和/或改變熱水和冷水的混合比例，因為通向淋浴器的區(qū)域的供給管道的壓強產(chǎn)生波動。
從本發(fā)明的方法和水管理系統(tǒng)可得到的變換數(shù)目很多且是可變的，這些中的一部分將在優(yōu)先實施方式中詳細(xì)描述。在另一個方面，提供了一種方法，其通過發(fā)送來自開關(guān)或噴嘴出口的可識別的壓強信號(其可被與區(qū)域供給管道相關(guān)聯(lián)的壓強傳感器檢測)來控制在特定的區(qū)域供給管道的水流，且壓強變化可用于以信號通知控制器，以改變在所述區(qū)域供給管道的水流或水壓。 該特征通過一個具體實例的描述能夠很好地理解，且通過學(xué)習(xí)壓強和流速圖將變得明顯。 根據(jù)參考附圖僅作為實例給出的以下描述，均被認(rèn)為是其新穎方面的這些和其他方面將變得顯而易見，附圖中

圖1圖解了尤其適用于本發(fā)明的水管理系統(tǒng)的閥體的透視圖。該圖示出了壓強傳感器、電動機及從閥體的前側(cè)延伸的軸角編碼器的一部分。圖2示出了連接在一起的一對閥體的前視圖，每個閥體均具有連接到其各自的出口的流量計。圖3是穿過閥體的第一截面圖，其示出了曲柄銷與閥部件的關(guān)系。圖4圖解了圖1的閥體的前透視圖，其詳細(xì)示出了壓強傳感器和軸角編碼器的位置。圖5圖解了穿過閥體的第二截面圖，其示出了計量閥體和關(guān)閉閥體的關(guān)系。圖6是部分剖面圖，其圖解了閥體的內(nèi)部以圖解計量閥和其溢流(telltale)槽的形狀及其與曲柄銷、關(guān)閉閥的相對位置。圖7-11示出了穿過閥體和曲柄銷的中心的截面圖，其示出了當(dāng)曲柄銷在其定位器內(nèi)旋轉(zhuǎn)時其位于不同位置，也示出了關(guān)閉閥和計量閥在不同的控制位置。由于其將曲柄銷的位置與不同流速相關(guān)聯(lián)，從閥設(shè)置的表格將明顯看出這些不同的位置。圖7示出了曲柄銷在上止點位置，計量閥完全打開，關(guān)閉閥完全閉合。
圖8示出了曲柄銷旋轉(zhuǎn)到西北位置(曲柄是軸的左側(cè)的圓圈)。
圖9示出了曲柄銷在西的位置。
圖10示出了曲柄銷在西南位置。
圖11示出了曲柄銷在南的位置。
圖12圖解了由步進電動機控制的曲柄銷位置。
圖13是示出閥位置(來自圖12)和流速的關(guān)系的圖。
圖14是穿過實例2的閥的截面圖，其示出了曲柄銷與閥體內(nèi)的各種部件的關(guān)系。
圖15是實例2的閥體的前透視圖，其示出了印制電路板的位置，但省去了電動機。
圖16是圖15的閥體的后透視圖。
圖17是圖16的裝配閥的后透視圖，但包括用于電動機和變速箱的外殼。
圖18圖解了具有連接到一對閥的主入口管道的部分管道設(shè)備的示意圖，其中每
個閥控制到其自己的區(qū)域供給管道的水供應(yīng)。圖19是電控閥以及位于各個閥的出口的壓強和流量傳感器的展開圖。圖20示出了閥1的一對圖，上圖畫出了壓強隨時間變化的情況，下圖示出了流速隨時間變化的情況，其中兩幅圖的時間軸相同。圖21示出了閥1的一對圖，閥處于不同的條件。圖22是控制器內(nèi)的用于控制流量限制的程序的流程圖。
圖23是控制線路測試的程序。圖M是控制泄漏檢測的程序。圖25是控制自檢的流程圖。圖沈是控制防止泄漏的程序。圖27是控制關(guān)閉泄漏的流程圖。圖觀是集中管理的多個住宅的示意圖。圖四是示出了單獨管理用水的多個住宅的示意圖。圖30是示出了具有多個水區(qū)域的單個住宅的設(shè)備的示意圖。圖31是使用單個閥的單個住宅的示意圖。圖32是示出了在單個住宅內(nèi)的設(shè)備安裝的示意圖，但使用專門控制冷水供應(yīng)和熱水供應(yīng)的兩閥對。圖33是系統(tǒng)如何連接到互聯(lián)網(wǎng)的示意圖，也示出了作為控制器的用戶界面的觸摸屏。圖34是示出了水管理系統(tǒng)的電子試運轉(zhuǎn)的流程圖。圖35是示出了水管理系統(tǒng)的水試運轉(zhuǎn)(管道工作)的流程圖。圖36是示出了水管理系統(tǒng)的維修程序所包括的步驟的流程圖。圖37是圖18的設(shè)備的硬件概覽，但還包括用于測試目的的個人計算機。圖38示出了具有4個觸摸區(qū)域或按鈕的觸摸屏形式的用戶控制。圖39示出了同樣的觸摸屏，但具有示出了流速和壓強的不同顯示。圖40是示出了“手語(talk to hand) ”概念的圖，該圖示出了壓強、流速和閥門開度(Xioo )。圖41示出了“泄漏檢測”程序的圖，再次示出了以巴(bar)為單位的壓強、數(shù)分鐘內(nèi)每分鐘的流速、及閥門開度(χιο° )。圖42示出了流速限制程序的圖，再次顯示了壓強、流速和閥的開角。優(yōu)選實施方式術(shù)語“你在那嗎？ ”-這指用戶打開淋浴器、或到浴室或一些其他地點的水時，尤其是他們希望使淋浴器流水直到水達到所需要的溫度的情景。這是住戶中的特殊問題，其中淋浴器頭距離熱水缸有一定距離。通過在淋浴器頭提供溫度傳感器和/或在淋浴器頭提供切斷閥，該系統(tǒng)能夠允許水流動，直到淋浴器頭達到所需要的溫度，然后立即關(guān)掉到淋浴器頭的水流。在本說明書中描述的電控制閥或在淋浴器頭的單獨的關(guān)閉閥可做到這點。在任何一種情況中，用戶將使淋浴器控制處于打開位置，但水不再流過淋浴器頭。如果用戶在那， 則用戶需要關(guān)掉淋浴器控制，能夠設(shè)置為每30秒左右進行操作的時隱時現(xiàn)(peek a boo) 功能將檢測淋浴器控制現(xiàn)在關(guān)閉了，且將允許閥打開或發(fā)送信號以打開淋浴器頭中的關(guān)閉閥?！癇AS”-指“建筑自動化系統(tǒng)”?！翱刂破鳌?控制器指基于計算機的微處理器，其控制閥的電動機的運動和位置。在本說明書中，控制器被描述為微處理器，可互換地，微處理器控制器或PLC。在第一原型中我們使用PLC (可編程邏輯控制器)，但在生產(chǎn)中我們更喜歡使用基于計算機的為特定目的設(shè)計的微處理器?！八堫^”-在水出口處用戶操作的閥，在英語術(shù)語中這指“開關(guān)”。在本說明書中， 術(shù)語“開關(guān)”和術(shù)語“水龍頭”可互換使用?！案摇?這指需要對某種出口，且尤其是家用淋浴器，給予唯一的控制，因此可對系統(tǒng)進行編程，使得當(dāng)淋浴器運行時，到電器及其他水龍頭和其他出口的水供應(yīng)將限制到低流量，以致不會對到淋浴器頭部的壓強或水供應(yīng)產(chǎn)生不利的影響。在淋浴器運行時，諸如洗碟機、洗衣機的電器不會由于一段時間內(nèi)流量低于正常流量而受到不利的影響，但相反卻不行?！傲髁肯拗啤?系統(tǒng)允許各個區(qū)域接受“流量限制”，這指定允許該區(qū)域接收持續(xù)不斷的水流的最大時間。如果超過該時間，閥會移向閉合位置，且必須從控制面板重置。然而， 如果水流在計時器到期之前不是一直連續(xù)地，則計時器將被重置?！凹磿r熱水”-這指軟起動流速的修改，其允許在通過冷水龍頭的水流變回冷水流之前，冷水龍頭供應(yīng)例如40°C的熱水，使用戶能夠洗手例如20秒。這將在下面更詳細(xì)地描述。“泄漏檢測”-為了執(zhí)行“泄漏檢測”，控制器將關(guān)閉閥并監(jiān)視它以尋找壓強的下降。 如果檢測到壓強下降，則系統(tǒng)將提醒用戶出現(xiàn)泄漏。“線路測試”-這是特定線路的壓強測試。其允許控制器檢測主泄漏的出現(xiàn)，或例如處于打開位置的水龍頭，而不使系統(tǒng)丟棄或浪費大量的水。如下所述，控制器將閥從閉合位置移到“線路測試”位置，如果線路中保持恒定的壓強，則“線路測試”視為通過。該線路測試將在下面詳細(xì)描述。"PCB"-附接到實例2中描述的閥的印制電路板。其包括板上的微控制器處理器?！皶r隱時現(xiàn)”-這指查看水龍頭是否處于打開狀態(tài)的線路的間歇性壓強測試。通過打開閥，檢查供應(yīng)那個區(qū)域的線路內(nèi)建立的壓強，系統(tǒng)能夠間歇性測試每個區(qū)域，且如果壓強沒有快速建立，因為線路中存在泄漏或水龍頭處于打開狀態(tài)，則系統(tǒng)檢測到線路存在故障并將關(guān)閉閥，并將此作為問題報告?！笆褂玫攸c”-這指消耗水的地點，例如，在住戶、公寓、酒店、商業(yè)樓宇中，不管水經(jīng)由水龍頭、淋浴器頭、或閥離開管道系統(tǒng)到諸如洗衣機或洗碟機的電器。使用地點是指直接由人類使用所消耗的水，對于供水系統(tǒng)來說損失的水?！爸悄芙ㄖ?具有連接到典型控制太陽能輸入或氣體排放的自動化系統(tǒng)的多個傳感器的建筑。其包括使用“BAS”的“智能家居”和“智能辦公室”?！败浧饎印?這指用于限制初始水流的方式，這樣當(dāng)首次打開開關(guān)或水龍頭時，用戶不會遇到噴涌而出的水。系統(tǒng)控制閥的打開，這樣其最初位于部分計量位置(在下文描述)，然后被允許逐步移到為特定區(qū)域配置的流速。這個過程稱為“軟起動流速”?！白佑嬃俊?用于在主建筑測量儀表的區(qū)域的或較小的級別，例如，公寓、辦公樓、酒店等計量/計費的工業(yè)術(shù)語。“手語”-這指檢測一個或多個由用戶發(fā)起的迅速切換水龍頭開或關(guān)的迅速的壓強變化?！耙缌魑恢谩?它是實例1和2中閥的位置，其中僅有細(xì)流或溢流量的水通過。“時間到”-這指定時器和流量控制功能，尤其用于可使用大量的水的淋浴器或其他出口。如果系統(tǒng)被配置為限制在淋浴器中使用的水的總量，其可檢測流速和時間，且當(dāng)用完預(yù)置量的水時，系統(tǒng)可將閥移到較小的水流位置，使得使用淋浴器的人將注意到流速的突然減小，并意識到，到該淋浴器的供水即將關(guān)閉。為了引起用戶的注意，可提供任何數(shù)目的不同信號給用戶，例如，改變流速以致其波動，或關(guān)閉一兩秒鐘然后再起動。“區(qū)域”-在本說明書中我們使用術(shù)語“區(qū)域”表示地理位置、或一組類似的開關(guān)或閥、或類似的出水口。作為例子，“區(qū)域”提供了控制到房屋的特定部分的水流的裝置。它包括閥、發(fā)動機組件和用于控制閥位置的傳感器。該區(qū)域?qū)⒕哂凶约旱呐漕~和用戶具體的設(shè)置，允許軟件監(jiān)管者控制個人的用水需求。預(yù)期一個住宅每個臥室將需要一個區(qū)域。例如， 4個臥室的住戶可包括4個區(qū)域?！皡^(qū)域配額” _基于總的日配額，每個區(qū)域?qū)⒎峙湟粋€受限的供應(yīng)量。如果超過了用于那個區(qū)域的配額，系統(tǒng)可被編程以仍然允許水流到那個區(qū)域，但是流速減小。實例-前兩個實例將描述用于該水管理系統(tǒng)的最好的閥，該描述取自我的共同待決的標(biāo)題為閥、提交為NZ專利申請571667的專利申請，及在相關(guān)的共同待決的PCT申請中。實例3(和圖18)向前將描述各種使用本發(fā)明的水管理系統(tǒng)的管道設(shè)備，其中實例 1或2中的閥由控制器和適當(dāng)?shù)挠脩艚缑孢M行控制。實例1-從圖3和5的截面圖能夠最佳地理解用于本發(fā)明的水管理系統(tǒng)的原型閥體。觀察圖1，顯然，閥體100連接到電動機111和軸角編碼器112，使得電動機使曲柄銷 131旋轉(zhuǎn)。曲柄銷以合適的角度穿過閥體的中心到閥體的主矩形軸。在閥體的底部有吸入多支管113，入口連接器114在圖1的左手側(cè)，連接器115在圖1的右手側(cè)。這些連接使多個閥體能夠一起連接到公共的入口管道。圖2示出了連接在一起的一對閥體，入口連接器114在圖2的右手側(cè)，端部單元打孔的插頭121位于最左邊閥體的左手側(cè)。在圖2中，水經(jīng)由入口連接器114從入口水管流入多支管113，然后向上穿過各個閥體的中心，這樣當(dāng)計量閥132和關(guān)閉閥133都在打開位置時，水將流出閥體的頂部，且在圖2的情況中，通過流量計122到各自的出口 123。出口 123和流量計122表示為區(qū)域1和區(qū)域2。本發(fā)明的閥具有特殊的水節(jié)約和管理的應(yīng)用，這將從以下描述中明顯看出，但其不限于這種應(yīng)用?，F(xiàn)在觀察圖3和5的橫截面圖，可以明顯看出，閥電動機111 (優(yōu)選為步進電動機) 使其軸在接收命令時旋轉(zhuǎn)，并將使軸經(jīng)過多步移動。軸連接到曲柄銷，曲柄銷保持在中空的定位器中，而定位器反之又連接到關(guān)閉閥133并也連接到計量閥132。穿過多支管模塊113 的孔以合適的角度連接到孔，該孔經(jīng)由單向閥134向上延伸到錐形的孔頸，其形成用于計量閥的可移動部分的閥座135。計量閥132形成為能夠移進或移出與孔頸的銜接的錐形體的形式，當(dāng)完全降低時，其錐形側(cè)將與孔頸的上部的錐形側(cè)方向匹配以使計量閥關(guān)閉通過孔頸的水流。實際中由于在圖6中詳細(xì)示出的溢流槽的存在，它不完全關(guān)閉水流。在圖3的中央部也示出了電動機過速擋塊136、電動機聯(lián)軸器137和裝配支架138。在閥體的下面有保持環(huán)116，計量閥座135形成了單向閥外殼的一部分。包圍曲柄銷的是定位器，其將在圖7-11中詳細(xì)示出，示出當(dāng)曲柄在不同的位置之間旋轉(zhuǎn)時閥的操作。
在定位器的上方是連接到關(guān)閉閥的閥孔插頭117。關(guān)閉閥在圖7-11中詳細(xì)示出， 其在圖6的剖面圖中可見。關(guān)閉閥133具有被設(shè)計為密封關(guān)閉閥座139a的密封物139。在圖3的右上方有經(jīng)由小孔連接到位于關(guān)閉閥座的上方的出口通道的壓強傳感器118。閥體的頂部具有出口連接器119、連接器保持器119a和保持螺釘119b。在圖3的右側(cè)，軸角編碼器112連接到電動機，這樣步進電動機的位置被準(zhǔn)確控制。圖4示出了圖1的后透視圖，其示出了連接到閥體的頂部的出口連接器119的流量計122。這是在圖2中示出的流量計，其也在圖1中示出 (但在該圖中沒有標(biāo)出)。圖5示出了對于圖3以適當(dāng)角度的截面圖。其更加詳細(xì)地示出了入口多支管113 的結(jié)合體連接器115和入口連接器114，其示出了連接器保持器119a、定位銷、和位于計量閥132的孔頸下方的單向閥134。其示出了可移動的定位器的形狀，該定位器具有含有曲柄銷131的中心孔。在保持器上方的是關(guān)閉閥密封物139和關(guān)閉閥座139a。在閥體的頂部有連接器保持器119a，且出口連接器119被示出具有到適當(dāng)?shù)墓艿琅浼耐獠柯菁y連接。由于閥被設(shè)計為用于管道配件，它可利用標(biāo)準(zhǔn)的螺紋連接。圖6示出了軸角編碼器112，電動機111及其聯(lián)軸器137、161，及閥體的內(nèi)部部件 (為了解釋目的，將閥體完全移除)。圖6的關(guān)鍵點是圖解存在至少一個溢流槽162，其為在計量閥體的下錐形部向下延伸的小槽。該槽足夠小以便即使當(dāng)計量閥裝置完全按下且另外與計量閥座的孔頸密封接觸時，允許非常小的水流通過計量閥132。在圖6中僅示出了一個這樣的槽。在實踐中我更喜歡使用兩個間隔180°的這樣的槽。但是可以提供任何數(shù)目的槽，以在關(guān)閉閥位于“0ΡΕΝ(打開)”位置時允許小的水流通過計量閥。易于看出的圖6的其他特征是具有中心軸的曲柄銷131的形狀，且位于定位器體內(nèi)部的偏移曲柄另外稱為“閥曲柄” 152。定位器體為具有近似卵形的孔的實質(zhì)上矩形塊。 如圖所示，其具有上下平面，在各端部為半圓形部分以匹配圓形的曲柄銷的形狀。從該定位器體的底部延伸的是軸或桿，其形成頂錐形的計量閥體的一部分。從定位器體的上方延伸的是又一個軸，其形成密封關(guān)閉閥座139a的表面的關(guān)閉閥139的閥桿。現(xiàn)在轉(zhuǎn)向圖7-11 它們示出了步進電動機的旋轉(zhuǎn)使得曲柄銷131經(jīng)過多個不同的位置移動。在這些位置，我們使用了指南針位置以示出曲柄銷131相對于定位器體內(nèi)的孔的位置。在該系列的圖中，當(dāng)從圖7看去，曲柄銷看上去逆時針旋轉(zhuǎn)，(曲柄銷位于北的位置開始，然后移到圖8的西北位置，圖9的西位置，圖10的西南位置及向下到圖11的南位置。在圖7到11，我們示出了曲柄銷131移動了 160° (也見圖12的運動范圍)，移過了圖的西半部。由于定位器的對稱性質(zhì)，步進電動機可以旋轉(zhuǎn)穿過圖的東半部，且仍然實現(xiàn)相同的打開和關(guān)閉布置。在設(shè)計該具有對稱的定位器的該閥時，我設(shè)想控制器和步進電動機能夠被編程，這樣步進電動機在第一個一百萬圈運行在西側(cè)象限，然后按照預(yù)置在下一個一百萬圈運行在東側(cè)象限?？刂破骺砂ㄒ粋€計數(shù)器，以對閥的打開和關(guān)閉次數(shù)進行計數(shù)，以允許曲柄銷內(nèi)和定位器內(nèi)部的任何磨損?？蛇x地，代替計數(shù)一個象限的固定數(shù)目的圈數(shù)然后切換到另一個象限，閥可包括檢測使用的象限的傳感器，且可選地為了延長閥的運行壽命切換到相反的象限。
在另一種變化中，可期望在設(shè)定的時間段從西部象限切換到東部象限，以最小化在定位器的任何一半或暴露在定位器的內(nèi)部的曲柄銷的部分的磨損。當(dāng)然，如果從圖4的方向觀察閥體，則閥電動機111看上去從角編碼器112的位置以順時針方向旋轉(zhuǎn)，但是從圖7-11的角度觀察它，發(fā)現(xiàn)曲柄銷131在逆時針方向旋轉(zhuǎn)。電動機的方向和曲柄銷131是否看上去在順時針方向運動是無關(guān)緊要的，重要的是曲柄銷相對于計量閥和關(guān)閉閥的位置。例如，在圖7中，曲柄銷131在北位置(見閥位置表)，關(guān)閉閥133完全閉合，但計量閥132完全打開。在圖8中，曲柄銷131在西北位置，關(guān)閉閥133現(xiàn)在打開，計量閥132近似3/4打開。在圖7和8的計量閥的表面上可見溢流槽。在圖9，當(dāng)曲柄銷131移到西位置時，關(guān)閉閥133現(xiàn)在幾乎完全打開，但計量閥132 現(xiàn)在部分閉合以控制通過閥的流速。在圖10，當(dāng)曲柄銷移到西南位置時，關(guān)閉閥133現(xiàn)在完全打開，但計量閥132現(xiàn)在幾乎完全閉合。在圖11，曲柄銷131移到最南的位置，計量閥132完全閉合(除了溢流槽162的作用外)，且關(guān)閉閥133現(xiàn)在移向閥座。在這個點，其仍然完全打開，進一步旋轉(zhuǎn)將導(dǎo)致它移回閥座。圖12和表A示出了曲柄銷的相對位置及通過閥的流速。表 A
權(quán)利要求
1.一種水管理系統(tǒng)，適用于從水源到使用地點的供應(yīng)線路，所述系統(tǒng)包括位于所述供應(yīng)線路內(nèi)的至少一個電操作閥；每個所述閥具有入水口和到一區(qū)域的出水口，該出水口由所述閥控制，所述區(qū)域具有一個或多個使用地點，每個所述閥能夠允許從全閉位置到全開位置的、也包括具有最小流速的感測位置的多個不同流速；每個閥具有位于所述閥內(nèi)或所述閥的出口的下游的壓強傳感器，以檢測由所述閥供應(yīng)的、所述區(qū)域中的水的壓強；每個閥具有位于所述閥內(nèi)或所述閥的出口的下游的流量傳感器，以測量由所述閥供應(yīng)的、所述區(qū)域中的流動的水的流速；控制器，其與所述或每個壓強傳感器、所述或每個流量傳感器及所述或每個電操作水閥通過接口連接，且如果(a)所述流速超過最大允許值，或(b)總流量超過最大允許配額，或(c)檢測到所述線路內(nèi)的壓強改變，則所述控制器可操作來終止或改變到區(qū)域或使用地點的水的流量。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的水管理系統(tǒng)，其中所述控制器具有顯示屏和用戶操作的控制部件，以使所述用戶能夠監(jiān)視用水和/或改變使用參數(shù)。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的水管理系統(tǒng)，其中所述閥包括關(guān)閉閥和計量閥。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的水管理系統(tǒng)，其中所述關(guān)閉閥和所述計量閥由電動機的旋轉(zhuǎn)位置來控制。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的水管理系統(tǒng)，其中所述控制器被編程為控制所述閥以允許軟起動，在該軟起動中所述閥逐漸打開以允許小于在所述使用地點處的需求水流的初始水流。
6.根據(jù)權(quán)利要求4所述的水管理系統(tǒng)，其中所述控制器記錄每個區(qū)域的用水情況，并將使用情況和任何故障報告在它的顯示屏上。
7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的水管理系統(tǒng)，其中所述控制器將用水情況和任何故障報告給遠程站點。
8.一種管道設(shè)備，包括連接到或可連接到干線水供應(yīng)的進水口、連接在所述進水口和通向諸如開關(guān)、淋浴器、廁所、電器等的不同出口的供水管道之間的可調(diào)節(jié)的閥，所述供水管道連接到多個支路，服務(wù)于一個或多個所述出口，其中壓強傳感器和流量傳感器連接到所述可調(diào)節(jié)的閥或所述供水管道(或其任何所述支路)，以感測所述供水管道內(nèi)的壓強和/ 或水流量和/或消耗的體積，且其中具有顯示器和輸入裝置的控制器可操作地連接到所述可調(diào)節(jié)的閥，以響應(yīng)于來自所述壓強傳感器和/或所述流量傳感器的信號及響應(yīng)于控制所述供水管道或其支路內(nèi)的壓強或流量的程序，控制所述閥的操作。
9.根據(jù)權(quán)利要求7所述的管道設(shè)備，其中所述控制器具有能夠操作所述管道設(shè)備上的自檢的多個預(yù)設(shè)程序，至少一個所述程序能夠檢測是否開關(guān)或水龍頭已經(jīng)處于打開位置， 且如果是這樣，則能夠關(guān)閉所述可調(diào)節(jié)的閥以阻止水的浪費。
10.根據(jù)權(quán)利要求8所述的管道設(shè)備，其中所述程序中的一個程序能夠檢測在所述供水管道和/或其支路內(nèi)的一個或多個地點處的泄漏。
全文摘要
一種通過在管道線路中安裝控制面板和至少一個電操作閥來管理和節(jié)約在使用地點的用水的方法，所述閥能夠監(jiān)視至少壓強和流速，并允許計算在特定線路的水流的總體積。所述閥由控制器控制，所述控制器被編程以通過監(jiān)視在特定線路的壓強和流速以檢測和阻止在控制參數(shù)之外的水消耗，如果系統(tǒng)檢測到未控制的水流，諸如水龍頭開著，或泄漏的廁所水箱，或在一個區(qū)域的水流量超過預(yù)定的配額，則通過關(guān)閉閥來阻止水損失。
文檔編號E03C1/02GK102171398SQ200980138726
公開日2011年8月31日 申請日期2009年9月29日 優(yōu)先權(quán)日2008年9月30日
發(fā)明者大衛(wèi)·約翰·皮克頓 申請人:大衛(wèi)·約翰·皮克頓