CN100430655C - 具有双隔膜的膨胀水箱 - Google Patents
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Abstract
本发明揭示一种双隔膜囊。所述囊包含一具有一外围边缘的非柔性隔膜和一具有一外围边缘的柔性隔膜。所述非柔性隔膜具有一经调适并经建构以连接到一液体端口的孔，且所述非柔性隔膜和所述柔性隔膜的所述外围边缘密封在一起。所述囊适合用于一膨胀水箱中。
Description
本专利申请要求2003年7月22号提交的第60/489,061号、2003年7月22号提交的第60/489,056号和2003年7月24号提交的第60/489,644号美国临时专利申请案的优先权，所述专利申请案的每一者的内容以引用的方式并入本文中。
技术领域
本发明是关于一隔膜膨胀水箱和用于此的示范性流通连接器。
背景技术
已知膨胀水箱用于流动系统中以在变化的压力下控制液体的流动。通常，膨胀水箱包含一含有一囊类型隔膜的实质上为圆柱形或球形的外壳，所述囊类型隔膜划分一液体区域和一加压气体区域。对于膨胀水箱和囊类型隔膜的概括性讨论，请参阅Hilverdink的题为“Expansion Tank with a Bladder-Type Diaphragm”的第4,784,181号美国专利。
膨胀水箱通常具有一个喷嘴，液体根据由内部隔膜的收缩和膨胀而控制的压力水平而通过所述喷嘴流入和流出。许多机构要求用于饮用水的膨胀水箱包括这样一个设备，即其确保水能通过所述水箱循环，且当水箱“空”时在水箱中起码实际上没有滞留的水。
发明内容
一方面，本发明是一种囊。所述囊包括一非柔性隔膜，所述非柔性隔膜具有一外围边缘和一经调适并经建构以接收一流通连接器的孔；和一具有一外围边缘的柔性隔膜。所述非柔性隔膜和柔性隔膜的所述外围边缘彼此密封以形成一环绕接缝。所述非柔性隔膜和所述柔性隔膜的所述外围边缘可互相热密封。所述囊可进一步包括一扣销垫圈。在使用扣销垫圈处，所述非柔性隔膜的所述外围边缘包括一环绕凹陷，且所述柔性隔膜的所述外围边缘包括一环绕肋。所述环绕凹陷与所述环绕肋啮合，且所述非柔性隔膜和所述柔性隔膜的所述外围边缘由所述扣销垫圈夹在一起。
另一方面，本发明是一种膨胀水箱。所述膨胀水箱包括：一外壳，其具有一侧壁和相对的端壁；一流通连接器；和一安置于所述外壳内的囊。所述囊包括：一具有一外围边缘的非柔性隔膜和一具有一外围边缘的柔性隔膜。所述非柔性隔膜位于所述流通连接器与所述柔性隔膜之间，且所述非柔性隔膜具有一连接到所述外壳或所述流通连接器的孔，使得所述流通连接器在所述膨胀水箱的外部与所述囊的内部之间提供流体流通。所述非柔性隔膜和所述柔性隔膜的所述外围边缘彼此密封以形成一环绕接缝，且所述囊内的空间和所述囊与所述外壳之间的空间是流体隔离的。
所述流通连接器可包括具有第一和第二末端的接头。所述第一末端具有复数个突出部，所述突出部在一插入位置与一紧固位置之间可操作以将所述接头紧固到所述囊。所述流通连接器可进一步包括：一第一固定环，其固定地附接到所述接头且安置于所述囊与所述外壳之间；一第二固定环，其安置于所述接头周围且在所述囊内；一第一O形环，其安置于所述第一固定环与所述囊之间；和一第二O形环，其安置于所述第二固定环与所述囊之间。在所述紧固位置处，所述突出部将所述第二固定环压向所述第一固定环以产生一密封，所述密封防止所述囊的内部和所述囊与所述外壳之间的空间之间具有流体流通。
在一替代实施例中，所述流通连接器包括：一非旋转导流元件，其界定一中心高压流入通道；一低压流出通道，其以同心的方式安置在所述中心流入通道周围；和一周线路径，水穿过所述周线路径从所述流入通道流出到所述囊内，且含有复数个进入所述低压流出通道的入口，所述低压流出通道具有一小于或等于所述流入通道的总横截面面积的总横截面面积。当所述柔性隔膜与所述盖相抵时，所述囊实质上是空的，且所述水箱经调适并经建构以使水循环，使得在进入水箱的水的第一部分之后进入所述水箱的水的第二部分离开所述水箱之前，水的第一部分离开所述水箱。所述高压流入通道的进入开口的平面定向为垂直于所述流入通道的流出开口。
视情况，在其中所述囊包括一扣销垫圈的实施例中，其中所述扣销垫圈将所述柔性隔膜和所述非柔性隔膜的所述外围边缘夹在一起，由所述扣销垫圈形成的平面可垂直于所述膨胀水箱的中心线。所述水箱的外壳可包括向内的凸起，所述凸起位于垂直于所述膨胀水箱的中心线的平面中，且其与液体端口相隔一定距离，使得所述囊的所述扣销垫圈在所述液体端口与所述向内的凸起所处的所述平面之间。通常，所述向内的凸起向内凸到防止所述扣销垫圈沿着所述膨胀水箱的中心线移动，但其并不向内凸到明显防止所述第二隔膜的膨胀。
附图说明
本发明参考图中所示的特定实施例而进行描述。图中的实施例以实例的方式展示且并不意味着以任何方式进行限制。
图1是本发明的囊的一特定实施例的图。
图2是图1的一部分的放大图。
图2A是图1的一部分的放大图。
图3是根据本发明的一实施例的一膨胀水箱的示意性说明。
图4A是图1中所示的囊的一部分的示意性说明。
图4B是图1中描绘的囊在其坍缩状态时的示意性说明。
图5是根据本发明的一实施例的用于将一接头附接到一隔膜的流通喷嘴附件的横截面说明。
图5A是图5中所示的流通喷嘴附件的放大图。
图6是根据本发明的一实施例的一流通分流器设备的示意图。
具体实施方式
图1中展示在膨胀状态下的囊10。囊10包括一第一非柔性隔膜12和一第二柔性隔膜14。所述囊也具有一孔16。第一隔膜和第二隔膜的外围边缘18与20分别互相连接以形成一密封。在展示凸出到外部的外围边缘18和20的实施例(也可参阅图2)中，外围边缘18和20彼此相抵且被扣销垫圈22夹在一起。如图2A中所示，柔性隔膜14的外围边缘20具有一环绕肋24，环绕肋24与非柔性隔膜12的外围边缘18上的环绕凹陷26啮合以获得一密封。
在一替代实施例中，非柔性隔膜12与柔性隔膜14的外围边缘热封在一起。在此实施例中，不需要使所述隔膜的外围边缘夹在一起或具有一环绕肋或凹槽。
所述非柔性隔膜可由一相对较硬的聚合物制成。当囊10用于容纳饮用水时，所述聚合物优选经批准而可用于食物，或其为无毒、非致癌和非诱变的，且其不使此等材料留在水中。用于制造非柔性隔膜12的示范性材料包括(但不限于)聚丙烯、特富龍、尼龙、聚(亚烃基)对苯二酸酯、聚甲醛、聚苯乙烯、聚甲基丙烯酸甲酯、聚碳酸酯和聚己基异氰酸酯。
所述第二柔性隔膜可由一弹性的柔性聚合物制成。当囊10用于容纳饮用水时，所述聚合物优选地经适当的政府机构批准而可用于食物，或其为无毒、非致癌性且非诱变的，且其不使此等材料留在水内。用于制成柔性隔膜14的示范性材料包括(但不限于)异丁烯、聚丁二烯、聚二甲基硅氧烷、聚(顺-1，4-异戊二烯)，聚(反-1，4-异戊二烯)和热塑弹性体。
本发明的囊10适合用于膨胀水箱中。一示范性水箱110包括一中心部分40，所述中心部分40界定水箱110的侧壁。中心部分40被第一圆顶42和第二圆顶44盖住以形成一外壳46(图3)。所属领域的技术人员也将了解外壳46可由焊接在一起的两个圆顶形成或具有其它配置。囊10位于外壳46内。当其为空的时，外壳46与囊10之间的气体压力使柔性隔膜14与非柔性隔膜12相抵而坍缩。
在一实施例中，当液体自囊10排出时，为防止柔性隔膜14完全封住非柔性隔膜12的孔16，则使柔性隔膜14在与孔16相对的内部具有许多凸起的衬垫28(图4A)，在所述衬垫之间液体可从孔16通过凹槽29流入囊中。衬垫28防止在两个隔膜之间产生真空。图4B展示图1中描绘的囊10的压缩状态。当液体进入囊10时，其在囊10的内部上施加压力，且使柔性隔膜14膨胀。此膨胀将气体压缩到柔性隔膜14与外壳46之间的空间中。当囊10内的液体压力小于气体压力时，气体膨胀并推动柔性隔膜14，使得抵着非柔性隔膜12而坍缩并排出液体。所属领域的技术人员已知隔膜膨胀水箱的操作且在第4,784,181号美国专利中描述有此操作。
为进入囊10中，水必须通过外壳46中的开口和非柔性隔膜12的孔16。一通过外壳46(例如，通过第二圆顶44)，且其一端以密封的方式附接到非柔性隔膜12且另一端以密封的方式附接到一管或其它装置的流通喷嘴附件允许水从所述管流入或流出囊10而不会进入囊10与外壳46之间的空间。与囊10一起使用的示范性流通喷嘴附件在第4,784,181号美国专利中具有描述，且所属领域的技术人员将熟悉适合与本发明一起使用的其它流通附件。在一替代性实施例中，可利用图5中描绘的流通喷嘴附件120。
如图5中所示，且在放大的图5A中，接头50延伸穿过非柔性隔膜12以允许液体进入囊10中。如图5A中所示，接头50经定位以延伸穿过外壳46。在外壳46内，接头50进一步延伸穿过将囊10紧固在其之间的第一固定环52和第二固定环54。O形环56用作具有第一固定环52和第二固定环54的囊10的接口处的密封设备。接头50的最靠近外壳46的侧焊接到第一固定环52。在一实施例中，O形环由Viton制成，且接头50和固定环52和54由不锈钢制成。
接头50在其一端包括至少一个突出部60，突出部60可由与制成接头50的材料相同的材料制成。突出部60可为接头50的一整合部分。图5说明三个所述突出部60，第四个突出部未图示。突出部60经设计成可操作而将接头50的末端紧固在适当的位置。在穿过第一固定环52、囊50和第二固定环54插入接头50时，突出部60折叠在一位置中以接触第二固定环54的外缘，且抵着第二固定环54而紧固接头50。一旦接头50在适当的位置，液体就可通过其进入囊10中而不会渗漏到外壳46与囊10之间的空间内。
所属领域的技术人员将了解，流通喷嘴附件120也可与现有技术的囊和隔膜水箱一起使用，而不是仅与本文所述的发明性囊一起使用。流通喷嘴附件120可用于将一膨胀水箱(例如，利用囊10的膨胀水箱)连接到一其中存在一定数量液体的系统中，诸如水管系统或热水供应系统。
在囊用于容纳饮用水处，需要促进水穿过囊10的循环，使得水基于先进先出(FIFO)而不是基于后进先出(LIFO)而进入和离开囊。即使水的流通具有缺陷，即，水以FIFO和LIFO的某些组合进入和离开囊，所增加的循环仍减少水驻留在囊中的时间，且防止水变得停滞。可用于促进水循环的示范性分流器包括由第6,343,622号美国专利揭示的分流器和其它所属领域的技术人员熟悉的分流器。
在一替代性实施例中，囊10与图6中所示的分流器130一起使用。流通分流器设备130的导流元件70位于一主液体流路径中以面向一上流方向。在一实施例中，导流元件70类似于一汲取设备。
导流元件70建立入口流通路72以将液体从所述主液体流路径转向到囊10内。入口流通路72为沿着流通分流器设备130的纵轴运动的内部圆柱形通路。导流元件70和入口流通路72的设计允许一高压水流进入囊10内。
水穿过排出流通路76经由排出入口74流出囊10。在一实施例中，排出流通路76以环绕的方式配置在入口流通路72周围。在另一实施例中，流通分流器130具有围绕入口流通路72的单个环形排出流通路76。复数个排出入口74皆将水导入所述单个排出流通通路76内。水从排出流通路76进入主液体流路径内。排出流通通路76不需要延伸到作为入口流通路72的主液体流路径内。
如图6中所示，入口流通路72的上部和支撑排出入口74的流通分流器130的部分可根据“蜂窝冠”设计成形。当囊10为空时，此圆形形状辅助柔性隔膜14符合囊10的相对表面。当柔性隔膜14受压而抵住非柔性隔膜12时，所述两个隔膜的相符有助于当囊为空时确保所有水从囊排出。同样，“蜂窝冠”形状有助于最初进入空囊10的水将柔性隔膜14移动远离非柔性囊12。
所属领域的技术人员将了解，流通分流器130除了与本文所揭示的双隔膜水箱一起使用外也可与其它双隔膜水箱一起使用。此外，流通分流器130也可与单隔膜水箱一起使用。
如图6中所示，流通分流器130替代性流通机制提供给流通喷嘴120。固定元件80和82将流通分流器130紧固到非柔性隔膜12上。
考虑到本文所揭示的本发明的说明书或实践，其它实施例对于所属领域的技术人员来说是显而易见的。希望仅将所述说明书和实例视为示范性的，本发明的真正范畴和精神由以上权利要求书指定。
Claims (8)
1.一种用于一膨胀水箱的囊，其包含：
一非柔性隔膜，其具有一外围边缘和一经调适并经建构以接收一流通连接器的孔；和
一柔性隔膜，其具有一外围边缘，
其中所述非柔性隔膜和柔性隔膜的所述外围边缘彼此密封以形成一环绕接缝。
2.根据权利要求1所述的囊，其中所述非柔性隔膜和所述柔性隔膜的所述外围边缘彼此热密封。
3.根据权利要求1所述的囊，其进一步包含一扣销垫圈，其中所述非柔性隔膜的所述外围边缘包含一环绕凹陷，且所述柔性隔膜的所述外围边缘包含一环绕肋，且其中所述环绕凹陷与所述环绕肋啮合，且所述非柔性隔膜和所述柔性隔膜的所述外围边缘被所述扣销垫圈夹在一起。
4.一种膨胀水箱，其包含：
一外壳，其包含一侧壁和相对端壁；
一流通连接器；和
一囊，其安置于所述外壳内，所述囊包含：
一具有一外围边缘的非柔性隔膜和一具有一外围边缘的柔性隔膜，所述非柔性隔膜位于所述流通连接器与所述柔性隔膜之间，且所述非柔性隔膜连接到所述外壳和所述流通连接器中的一者，使得所述流通连接器在所述水箱的一外部与所述囊的一内部之间提供流体流通，其中所述非柔性隔膜和所述柔性隔膜的所述外围边缘彼此密封以形成一环绕接缝，且其中所述囊内的一空间和所述囊与所述外壳之间的一空间是流体隔离的。
5.根据权利要求4所述的膨胀水箱，其中所述流通连接器包含：
一接头，其具有第一端和第二端，所述第一端包含复数个突出部；
其中所述突出部在一插入位置与一紧固位置之间可操作以将所述接头紧固到所述囊。
6.根据权利要求5所述的膨胀水箱，其中所述流通连接器进一步包含：
一第一固定环，其固定地附接到所述接头且安置于所述囊与所述外壳之间；
一第二固定环，其安置于所述接头周围且在所述囊内；
一第一O形环，其安置于所述第一固定环与所述囊之间；和
一第二O形环，其安置于所述第二固定环与所述囊之间，
其中，在所述紧固位置中，所述突出部将所述第二固定环压向所述第一固定环以产生一密封，所述密封防止所述囊的一内部和所述囊与所述外壳之间的一空间之间具有流体流通。
7.根据权利要求4所述的膨胀水箱，其中所述流通连接器包含：
一中心高压流入通道，其由一非旋转导流元件界定；
至少一个低压流出通道，其以环绕的方式安置在所述导流元件周围；和
一周线路径，水穿过所述周线路径从所述中心高压流入通道流出到所述囊内，且含有复数个进入所述低压流出通道的入口，所述低压流出通道具有一小于或等于所述流入通道的总横截面面积的总横截面面积，
其中，当所述柔性隔膜与所述路径相抵时，所述囊实质上是空的，且所述水箱经调适并经建构以使水循环，使得在进入所述水箱的水的一第一部分之后进入所述水箱的水的一第二部分离开所述水箱之前，水的所述第一部分离开所述水箱。
8.根据权利要求7所述的膨胀水箱，其中所述流入通道的一入口开口的平面定向为垂直于所述流入通道的一出口开口的平面。
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|---|---|
| CN1846098A (zh) | 2006-10-11 |
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