CN1039256C - 水力设备的消振消音装置 - Google Patents

Abstract

一种用来消除产生在水力设备中的振动和噪声的装置，包括至少一个形成气袋的柔性材料的封套，该封套位于一与水流流过的空间相通的衍生空间中，但并无很大水量流到该衍生空间，从而该封套不被水流直接涉及。该封套所在的衍生空间可通过水力设备的端部之一或一独立部件的通道或孔而通向水力设备。总之，该封套由于不受水流不断变动的作用力，可包括很薄的部分，在不损坏的条件下能起到特别有效的消振作用。

Description

水力设备的消振消音装置

本发明的主题是用来消除产生在水力设备中的振动和噪声的一种装置。

水力设施、特别是冷热水混合水龙头在使用中主要由于气穴现象以及水流急转弯而有时会产生振动，该振动由水通过供水管传导到该水力设施的主水管，并最终以噪声形成传导到环境中，该振动是有害的，噪声应被限制在某一最大值之下，在某些情况下，该最大值由法规规定。

如不采取措施，由于水的实际不可压缩性，该振动就会无所阻挡地进行传导。因此，水力设备中限制噪声通常所采用的办法是沿水流流轨设置弹性变形区，以补偿水的不可压缩性，这些弹性变形区由封闭在柔性、通常是高弹体材料制成的封套中的气袋形成。例如，按照意大利专利NO.1,141,569，这些气袋由具有C形截面的环状封套构成，插入在水龙头体的进水口和一控制给水量的固定板之间的水流通道中。按照德国专利NO.3,000,990，气袋由翼形管状封套构成，其形状比上述封套更复杂，也插入在水龙头体的进水口和一控制给水量的固定板之间的水流通道中。此外，按照德国专利NO.2,421,372，气袋由位于水龙头体的进水口通道中的管状封套构成。现有消音装置还有一些，它们或是设置在水龙头体中，或是设置在通常用来把水龙头连接到受禁进水口的S形接头中。所有这些装置的一个共同特征是，封成气袋的封套位于振动应加以消除的水流流轨中，因此这些封套被水流直接搭接。事实上，在此之前，人们总是认为，这类封套与水流之间的直接接触是必不可少的。

在这些装置中，消振作用是由封装在气袋中的空气的弹性回能产生的，形成该气袋的高弹体材料封套把空气与水相隔离。封套的存在有碍于气袋的消振作用，但为了避免空气最终被水流排出气袋，该封套又是必不可少的。因此，为了降低由封套造成的阻碍从而增强消振作用，封套应具有很大的变形性，即应做得较薄。但位于水流通道中的封套若太薄，搭接其上的水流就会在其上产生不断变化的作用力，从而造成振动，这一振动是有害的，并会损坏该封套。因此不可能把这些封套的厚度并因而刚性降低到某一限度之下，这样就大大限制了现有消振装置的有效性。而且，在某些情况下，由于空间有限，很难把形成气袋的管状封套插入水流流轨中，例如，对于用刚性水管或水龙带供水的水龙头来说，情况就是如此。为了把消振封套插入这类水龙头，须加长水龙头体，从而成本提高。

本发明的主要目的是使由柔性材料封套形成的、用来消除水力设备中的振动和噪声的气袋的使用合理化。本发明的第一个目的是获得比通常所能获得的消振作用更为有效的消振作用。另一个目的是即使在空间非常有限的情况下也能安装形成气袋的封套。本发明的又一个目的是为形成气袋提供种种可能的封套装置，使受到消振作用的水流既无法造成封套的振动，也无法损坏封套。

本发明基于如下意想不到的观察事实：封在柔性材料封套中的气袋所造成的消振作用当然要求与该封套接触的水与形成有待消振的水流的水相通，但并不要求该封套被该水流直接搭接。

因此，本发明的主旨是一种用来消除水力设备中所产生的振动和噪声的装置，这类装置包括至少一个由柔性材料制成的封套，该封套形成一气袋并与水力设备的水接触，其特征在于，所述封套位于与水流流经空间相通的一衍生空间中，但并无多大水量流入该衍生空间，从而该封套不被水流直接搭接，从而不受水流的不断变化的作用。

在这种情况下，水力设备中产生的振动传导到占据着消振装置所在衍生空间的水块上，而由气袋产生的在与形成气袋的封套发生直接接触的水块上的消振作用由于水的大体不可压缩性而一直传导到不直接接触封套的水块上、即水力设备的水流上，从而获得消振作用；但是，由于封套不与该水流搭接而不受其不断变化的力的作用，因此其厚度可非常小，大大小于直接被水流搭接的封套所能容许的最小厚度；因此，即使使用尺寸大为减小的气袋也能获得特别有效的消振作用；并且避免了封套本身发生振动。而且，不存在封套因水流作用而损坏的危险。虽然形成气袋的封套所在的衍生空间应与水力设备的水流流经的空间相通，但它并不是该水流的一部分，它也不必位于任何指定的位置，这一衍生空间可位于相对于水流通道的任何位置上，从而在因空间有限而无法安装现有消振装置的场合照样能安装本发明装置。

只要采用上述主导思想，本发明装置可用完全不同的形状体现出来。为了更好地显示出本发明的特征、目的和优点，下面结合附图对作为非限制性例子的本发明某些实施例进行说明。附图中：

图1为装有本发明消振装置、具有刚性供水管的筒式水龙头的主体的剖面图，其中，筒体的大部分为外观图，仅其底部用剖面图表示；

图2表示装入在水力设备的接头件中的本发明消振装置；

图3到图7表示装有本发明消振装置的接头件的其它实施例；

图8表示安装在一段管子的支路中的本发明消振装置；

图9为沿图8中线IX-IX剖取的剖面图；

图10为对图8所示装置作出的一种改进；

图11为装有两个本发明消振装置的中间部件的仰视图；

图12以沿图11中线XII-XII剖取的剖面图表示出图11所示的插入在一水龙头体的底部与相应筒体之间的中间部件；

图13为使用在本发明不同实施例中的单个盒式封套的剖面图；

图14表示一安装在筒体底部中的图12所示那样的装置；

图15表示一安装在控制水流的固定板中的图12所示那样的装置。

参看图1，该图为水龙头体1的剖面图，其包括底部2，底部2上有冷热水入口孔3和4，顶部由盖5封住，该盖5把筒体6保持在水龙头体1内的正确位置上，该筒体6装有控制杆7。该筒体6包括这样的机构，在由使用者手动的杆7的控制下，调节冷热水的混合比例以及给水量。所述机构可以是任何已知类型，因此这里不再说明和图示。筒体6用外观表示，仅其冷热水进口8和9用剖面表示。该筒体还包括给水通道(未画出)，它用合适密封件10安装在水龙头体1中，以确保与底部2之间的密封。

图1所示那类水龙头1是以终止在底部2的刚性管供水的。在图示实施例中，两个本发明的消振装置与供水管11和12部分相联。供水管11和12的尺寸做成伸展到底部2的孔3和4的顶端附近，并分别装有带有螺纹的环13和14，从而连接到底部2上。管子11和12的端部穿越孔3和4中的环13和14，其上分别啮合有柔性材料或最好是高弹体材料制成的封套15和16，在封套15和16的壁与管11和12的壁之间分别形成气袋17和18。这些封套15和16的外径至少稍稍小于孔3和4的直径，从而围绕封套15和16分别形成空间19和20。

从图1可知，流过供水管11和12的水流只流经进水孔3和4端部很短一段距离，并多多少少直接指向筒体入口8和9。在图示情况中，入口8和9与供水管11和12同轴，但是当然，即使筒体入口8和9与供水管11和12不对准，上述情况也不会有所改变。水流并不流经从水流通道衍生出来的空间19和20。因此，水流并不搭接封套15和16，从而封套15和16因不受水流的直接作用而可做得很薄。水力设备中引起水压周期性变动的振动由管11和12中的水通过进水孔3和4的顶端部传导到衍生空间19和20，而在衍生空间19和20中，气袋17和18通过薄封套15和16，发生消振作用。因此，水压的周期性变动在衍生空间19和20中受到有效抑制，这一消振作用通过实际上是不可压缩的水传导到作为有待消振的水流的一部分的水块上。这样就获得了非常有效的消振，同时又保护薄封套15和16完全不受损害。

利用一可插入在水力设备的任何两部件之间的接头件，图2到图6示出了与此相似的消振装置。但是本专业人士一眼就可看出，这些图所示的结构也可用在图1装置中。

在图2中，接头件包括一空心件21，它包括用来与水力设备一部件相连的车有螺纹的底部22以及用来与该水力设备另一部件相连的也车有螺纹的盖25；因此，水流经过接头21-25。该接头内部形成一小室23，一与底部22制成一体的管部24穿过该小室直达其端部附近，一空心环状封套26套在管部24上，从而在其内部形成气袋27。围绕着管部24和封套26、并且在其中因气袋27而产生消振作用的空间29与管部24内水流流经的空间相通，但却又是由该空间所衍生，水流并不流过该衍生空间；因此水流并不涉及封套26。可以看出，这一装置的消震、消音作用方式与图1所述相同。该接头可插在水力设备的任意两个部件之间，当然，其连接方式可以与底部22和盖25的螺纹连接不同。应该指出，水流可毫无差别地以如图示的从底部到顶部方向或以从该顶部到底部的方向流过该接头。

图3示出一与图2类似的接头，其中，封套26’为具有C形截面的环状物，并在其表面与管部24之间形成气袋27。这一封套的端部最好有一扩张部24’，用来使封套26’正确定位。该装置的工作情况与图2所示装置相同。

图4示出与图2类似的另一接头，其中，封套26”为具有C形截面的环状物，并在其表面与接头件21的壁之间形成气袋27。盖25最好有一向下伸出的管状部25’，用来使封套26”正确定位。此装置的工作情况也与图2所示装置相同。

图5和图6所示接头与图3相似，但管部24”不是与底部制成一体，而是分开制造而装到所述底部22上。这使得车制管部24”更为容易，并且特别是，可以在其上做出一些凹座，以与封套26”顶部和底部的突缘啮合。其工作情况仍与图2相同。

图7示出一与图4类似的实施例，但在该实施例中，管部24换成一从该接头的底部22一直伸展到盖25的带孔管34。利用薄封套26”起消振作用的气袋27所在的衍生空间29，通过管34上的孔与水流流过的水力设备相通。由于该管从底部22一直伸展到盖25，因此流过衍生空间29的水量很小。因此在此种情况下，其工作情况仍与图2相同。当然，管34不必全部打孔，只要有一个或几个孔即可。为使制造实际可行，部件26”-34可装入一筒体31中，而该筒体31插入在接头件21的空腔中。

图8和图9表示本发明消振装置装在水力设备任意管路的一支路中的情况。管路35有一由塞头37封住的支路36，该塞头37借助桥塞38支撑住内底39。底39上装有形成气袋40的封套41。封套41与塞头37之间的衍生空间通过桥塞38之间的自由空间与(有水流流过的)管路35的内部空间相通。因此，气袋40可通过封套41把消振作用加到衍生空间45中的水上，而另一方面，封套41又不被水流搭接。在此例中，尽管该实施例与图1完全不同，但此装置的工作情况仍与参照图1所阐明的相同。标号为41的整个封套最好如图13剖面所示那样为盒状，包括薄膜状薄部42(它是起消振作用的部分)、支撑周壁43(可以是合适的任意厚度)以及向里弯曲的凸缘44。这种装在相应凹座中的封套以其周壁43保持与其凹座间的密封，而凸缘44在薄膜部42因水压作用而变形时确保并加强这一密封作用。

图10表示对图8所示装置作出的一种改进，在此例中，柔性盒式封套41装在塞头37上而朝向水流流过的管路35的内部空间。封套41作用其上的衍生空间45用一带孔隔板46与管路35的内部空间隔开。在此例中与图7一样，在其中气袋40通过盒式封套41起作用的衍生空间45通过隔板46上的孔与水流流过的水力设备相通，但流过该衍生空间45的水流分量并不大。因此，即使在此例中，其工作情况仍与上述的相同。当然不必在整个隔板上打孔，只须有一个或几个孔即可。

图11和12表示一插入在一水龙头体1的底部2与一筒体6的底部之间、以便消除该水龙头产生的振动和噪声的中间部件。该中间部件50包括通道51和52，它们与终止在水龙头体1底部2处的管子11和12以及筒体的进水通道8和9对齐，并且这些通道51和52与其中装有图13所示那样的盒式封套41和41’的衍生空间59和60相通。一合适形成的密封件61限定并隔开空间51、59与52、60。从图12中可知，盒式封套41、41’分别在其相应的衍生空间59、60中并从而在与所述衍生空间相通的管子11、12中起到消振作用。其工作情况仍与参照图1所阐明的相同，尽管此两实施例的结构有很大不同。应该指出，把衍生空间59和60置于通道51和52边上的结构毋需增加水龙体1的长度便可安装消振装置，因此，如前文所述，即使在现有技术中无法安装消振装置的场合也可安装本发明消振装置。

还可看到，中间部件50可用来连接互相不对齐的供水管11、12和筒体进水口8、9；实际上，可毫困难地设计这样的中间部件50，它把互相错开的通道连接起来。

图14表示可把图12那样的装置设置在筒体6的底部56中。这一底部对于每一水流流轨(即热水和冷水流轨)都包括一与供水管11对应的通道51’和一与筒体6的固定板6’的通道6”对应的通道51”；通道51’和51”互相相通并与衍生空间59相通，而形成气袋40的盒式封套41即位于衍生空间59中。其工作情况与上述的相同。在说明图11和图12实施例时，说到过也可把不互相对齐的供水管和筒体进水口(在图14中是固定板的通道)连接起来，图14即给出这样一实例。

最后，图15表示甚至可把图12那样的装置设置在筒体6的固定板6’中。此时，图14中装在筒体6的底部56中的诸部件被装在筒体的固定板6’中。从而通道51”成为设在固定板6’上的诸通道中的一个，而固定板6’与筒体6的可动板6°相配合。

在图8到图15所示各例中，形成气袋的盒式封套被插入对应凹座中。但应指出，这类盒式封套也可用其它方法装到一支撑件上，例如用粘接、焊接、或把它作为一帽盖插到支撑件或管接头上。而且，该盒式封盖也可做成图2所示圆柱形封套那样的形状，此时它围成一气袋而毋需与任何其它部件相配合而形成气袋。

上面说明，形成气袋的封套应用柔性材料制成，因为这是该种材料应该显示出的基本特征。不过，有关材料最好也具有弹性，特别是，它是一种高弹体材料。

上面所图示和说明的各例表明如何以若干实施例实现本发明，尽管这些实施例互相很不相同。当然，设计者也可选用其它实施例，只要形成气袋的封套装在与水流流过的空间相通的衍生空间中，但该水流不流过该衍生空间，从而使该封套不被很大的水流搭接。因此，其中装有封套的衍生空间可设置在水龙头或水龙头的筒体的任何部位、或设置在接头的或管部处或其它任何位置，一般来说，可在水力设备中与有待消振或消音的水流流过的空间相通的任何部位，利用该封套形成用来起到消振作用的气袋。

只要不脱离后附权利要求书限定的本发明的范围，可对上述通过举例图示和说明的内容作出修正或换成技术上相当的装置。

Claims (21)

1、一种用来消除产生在水力设备中的振动和噪声的装置，包括至少一个用柔性材料制成的封套(15，16，26，41)，该封套形成一气袋(17，1827，40)并与水力设备的水接触，其特征在于，所述封套(15，16，26，41)位于一与水流流过的空间(3，4，23，35，51)相通的衍生空间(19，20，29，45，59)中，但并无大量的水流流到该衍生空间中，从而封套(15，16，26，41)不被水流直接涉及，因此它不受水流的不断变动的作用力。

2、按权利要求1所述的装置，其特征在于，所述柔性材料封套(15，16，26)主要为管状圆柱形并插入在一有水流流过的管状内件(11，12，24，34)与一圆柱形外壁(2，21，31)之间，所述气袋(17，18，27)形成在所述封套的一边，而所述衍生空间(19，20，29)形成在所述封套的另一边。

3、按权利要求2所述的装置，其特征在于，所述柔性材料封套(15，16，26)与该封套插到其上的所述管状内件(11，12，24)相配合而形成所述气袋(17，18，27)。

4、按权利要求2所述的装置，其特征在于，所述柔性材料封套(26)与该封套插入其中的所述圆柱形外壁(21，31)相配合而形成所述气袋(27)。

5、按权利要求2所述的装置，其特征在于，所述柔性封套(26)为空心环状以其本身的内部空间形成气袋(27)。

6、按权利要求2所述的装置，其特征在于，所述管状内件(11，12，24)在一稍短于所述圆柱形外壁(2，21)长度的长度上伸展，从而在其端部，在有水流流过的管状内件与位于所述管状内件与所述外壁之间的空间之间形成一相通通道(3，4，23)，该空间包括水流不流过的所述衍生空间(19，20，29)。

7、按权利要求6所述的装置，其特征在于，所述管状内件是水力设备一部件(11，12，21)的一部分，其中有水流流过。

8、按权利要求6所述的装置，其特征在于，所述管状内件(24”)为一装到有水流流过的水力设备的一部件(12)上的独立部件。

9、按权利要求2所述的装置，其特征在于，所述管状内件(34)上有一个或多个横向穿孔，从而该穿孔在所述有水流流过的管状件的内部空间与位于所述管状内件(34)与所述外壁(31)之间的空间之间形成相通通道，该空间包括所述衍生空间，该衍生空间没有很大水量流过。

10、按权利要求1所述的装置，其特征在于，所述柔性材料封套(41)大体为盒状，包括一用作薄膜的薄壁(42)和一周壁(43)。

11、按权利要求10所述的装置，其特征在于，所述盒状封套(41)还包括从所述周壁(43)的与用作薄膜的薄壁(42)相对的一端向里伸出的一凸缘(44)。

12、按权利要求10所述的装置，其特征在于，所述盒状封套呈封闭状，从而以其自身内部形成气袋。

13、按权利要求10所述的装置，其特征在于，所述封套装在管路(35)的支路(36)中，该支路确定水流不流过的所述衍生空间(45)的位置。

14、按权利要求13所述的装置，其特征在于，所述盒状封套(41)在与所述管路(35)相对一侧上安装到一板(39)上，该板限定了所述衍生空间的界线，并具有横向通道(38)。

15、按权利要求13所述的装置，其特征在于，所述盒状封套(41)装到一封住所述支路(36)的塞头(37)上，该封套面向管路(35)并用一带孔隔板(46)与管路(35)隔开。

16、按权利要求10所述的装置，其特征在于，所述盒状封套(41)位于一衍生空间中，该空间位于一形成在一中间部件中的通道(51)旁，该中间部件可插入在一水龙头体(1)的底部(2)与一筒体(6)的底部之间。

17、按权利要求10所述的装置，其特征在于，所述盒状封套(41)位于一形成在筒体(6)底部的通道(51’)旁的衍生空间(59)中。

18、按权利要求10所述的装置，其特征在于，所述盒状封套(41)位于筒体(6)的固定板(6’)中一通道(51’)旁的衍生空间(59)中。

19、按上述任一权利要求所述的装置，其特征在于，在水流流过的水力设备的一部件与所述衍生空间(59)之间的一相通通道(51)也可用来把水力设备的不同部件的通孔相互错开。

20、按权利要求10所述的装置，其特征在于，它包括两个装置，每一装置包括一在水流不流过的一衍生空间(59，60)中形成一气袋的柔性封套，此两装置之一连接到热水供水管路(51)，另一个连接到冷水供水管路(52)。

21、按权利要求10所述的装置，其特征在于，用来制造形成气袋的封套(41)的上述柔性材料是一种作为弹性材料的高弹体材料。

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