CN107923182B - 用于水流入口的盖 - Google Patents

Abstract

公开了一种用于屋顶和建筑物的雨水排放的水流入口的盖。所述入口盖包括：形成多个脊状翅片的外部结构，用以避免夹带雨水的涡流形成并且保护盖以防碎屑材料影响；以及中心板构件(300)。所述中心板构件(300)具有成型下表面。所述板构件(300)具有与下表面上的多个脊状结构或通道倒置的形状，以进一步消除引入空气和涡流的形成，因此促进进入排放系统入口管的水大量层流。

Description

用于水流入口的盖

技术领域

本发明涉及一种改进的雨水收集系统。

背景技术

水流入口主要被设计成将屋顶和建筑物的雨水引导至各种排水系统以避免积聚大量的水，这可能导致水淹以及水损害建筑物和屋顶材料。

本领域公知各种类型的入口系统。图1描绘了本领域已知的最简单形式的一种雨水排放系统。天沟包括狭窄的开口槽101，开口槽收集来自建筑物屋顶的雨水。天沟被构造成在附接有落水管103的第一端102处具有水入口，顺着落水管转移水以远离建筑物，通常进入排水装置(未示出)。

在如图1所示的常规天沟系统中，水流速率取决于经由降雨落在屋顶上的雨水量，并且通过重力顺着排水管牵引水。在许多天沟系统中，槽是倾斜的，使得水通过重力流动，通过将槽的第一端定位在较低位置而流向第二端，从而使得水流被引向排水管103。

这样的雨水系统已被改造成整合多个排放出口，这进一步增强了可以在给定时间内由排放系统收集的水容积。然而，可以插入到给定长度的天沟通道中的排放出口的数目存在固有的限制。这样还导致对多个落水管的需要，这是不利因素，因其可能导致其他结构建筑工程和接入点的阻塞问题。

另一个主要问题在于，由于引力的约束，流动速率只能增加至一定的水平。这在暴雨期间尤其是一个问题。如果雨水系统的流动速率不等于或大于进入天沟系统的水流动速率，则天沟系统将溢出。

上述问题已导致已知的虹吸排放系统的发展。虹吸排放系统通常用在具有大表面积屋顶的建筑物中，例如机场、仓库、体育场馆等。

参照本文中的图2，示出有包括多个虹吸入口和连接收集管的已知虹吸排放系统的一个实例。虹吸系统由具有基本封闭的管系统来运作，由此进入系统的水位受到水系统110，114，112的大小和/或在水入口111处的挡板使用的操纵，用以限制进入排放系统的空气。当系统充满水并因此空气不足时，水顺着落水管112落下的动作将导致在落水管113的顶端处形成负压。可以利用这种负压沿着水平装设的水管114“抽吸”水，在较高高度处连接水出口。

通过使用虹吸排放过程，水流速率相对于依赖重力的简单系统显著增加，并且对多个落水管的需要减少，因为每个落水管以更高的流动速率运送水。

虹吸系统中的管道定位在邻近屋顶或屋顶下方的建筑物内侧。对于大型建筑物，建筑物的一个表面可以跨越300米长。排放系统需要在这样的建筑物表面的整个长度上延伸。

US 7,891,907 B2公开了一种具有入口的简单排放装置，入口具有至少三个大致笔直的侧面，以圆角链接至少三个大致笔直的侧面。侧面和角部渐缩以形成圆形出口。圆角是装置的通道的上边缘，并且通道是侧面中的凹陷。排放装置简单并且减轻涡流的形成而无需防涡板。

US 2003/0141231 A1公开了一种用于将重力排水装置转化为虹吸排水装置的挡板插入件。挡板插入件放置到重力排水装置的进水池槽斗中并被设计成将排水装置中的水力状态改变为虹吸状态。挡板包括挡板和联接到挡板底部的多个翅片延伸部。挡板被设计成消除空气的侵入并试图实现排放系统的落水管内的全孔流动。

GB 2 269 402 A公开了一种排水装置出口，其包括用于收集水的槽斗。槽斗具有格栅和一组叶片，用以防止在槽斗中形成水的涡流。设置在槽斗出口上方的挡板防止空气侵入水流。

上述排放系统存在许多缺点。

然而，尽管涡流几乎被多个翅片延伸部消除，但是气泡仍可能积聚在挡板下方。然后，气泡将进入水流中并导致流动速率降低。

发明内容

本发明的实施方式旨在提供一种改进的入口雨水系统，该入口雨水系统可以具有基本上无翅片的入口以避免碎屑材料的潜在阻塞。可利用提出的系统来整合虹吸过程以相对于基于重力的简单雨水系统实现整体增加的流动速率。此外，单元由具有抗UV涂层等的金属材料制造，以避免UV降解。

根据第一方面，提供了一种用于雨水入口的盖，该盖包括：

板构件；和

格栅，所述格栅围绕所述板构件的周边联接；

所述格栅具有多个间隔开的构件，在所述间隔开的构件之间具有孔；

所述格栅形成为围绕所述板构件的所述周边的脊，使得在侧视图中，所述脊的峰部位于所述板构件的上表面上方；

所述板构件具有用于向所述雨水入口导流的成型下表面。

优选地，所述板构件的所述成型下表面设置有位于其中的多个通道，并且每个通道均彼此径向地间隔开并且从所述板构件的所述周边延伸到所述板构件的中心。

优选地，所述板构件的所述成型下表面可设置有位于其上的多个脊，并且每个脊均彼此径向间隔开并且从所述板构件的所述周边延伸到所述板构件的中心。

优选地，所述盖可进一步包括多个安装装置，所述多个安装装置从所述板构件的所述成型下表面突出以将所述盖安装在所述雨水入口上方并且在所述成型下表面和所述雨水入口的外缘之间限定预定间隙。

优选地，所述成型下表面的所述多个通道均可具有三角形形状的横截面。

优选地，所述格栅包括定位在所述板构件和所述脊的所述峰部之间的多个面向内的孔。

优选地，所述格栅包括围绕所述格栅的周边定位的多个面向外的孔。

优选地，所述多个间隔开的构件布置成使得每一个间隔开的构件均在横向于所述板的主平面的第一方向上延伸；并且

第二多个间隔开的构件在横向于所述板的所述主平面的第二方向上延伸；

所述第一横向方向和第二横向方向横向于彼此且横向于所述主平面。

优选地，所述板构件和所述格栅形成大致坑状形状，其中，所述格栅形成围绕所述板构件的脊。

优选地，所述中心板为大致圆形。

优选地，所述中心板可具有大致八边形形状。

优选地，所述板构件包括大致倒锥形下侧。

优选地，所述板构件包括位于其中用于排出雨水的至少一个孔。

优选地，所述盖可进一步包括多个向外延伸的大致倒v形臂，在所述多个向外延伸的大致倒v形臂之间具有多个所述孔。

优选地，所述板构件的外周边所在的高度超过所述格栅的外周边的高度。

优选地，所述格栅的直径大于所述板构件的直径。

其他方面在本文的权利要求书中叙述。

附图说明

为了更好地理解本发明并且示出如何实施本发明，现在将仅参考附图通过示例的方式描述根据本发明的具体实施方式、方法和工艺，在图中：

图1是如本领域已知的基于重力的简单天沟系统的图；

图2示意性地示出了本领域已知的虹吸天沟系统；

图3示意性地示出了具有根据本发明的树叶防护/碎屑防护涡流减少装置的雨水入口用的盖的平面图；

图4示出了从图3的盖的一侧观察的横截面视图。

具体实施方式

现在将通过示例的方式描述发明人设想的具体模式。在以下描述中，阐述了许多具体细节以便提供透彻理解。然而，对本领域技术人员显而易见的是，本发明可不限于这些具体细节地实践。在其他情况下，并未详细描述公知的方法和结构，以免不必要地模糊描述。

入口包括：大致圆形的中心板300，中心板300在其周边处由径向延伸的多个臂301包围，多个臂301围绕板300的周边大致等距间隔开；大致圆形的第一脊部302，其连接多个臂301；以及大致圆形的第二连接环构件303，其连接向外延伸的臂的外端。中心板300包括一个或多个孔304，使得入口盖能够例如通过螺栓固定到管状入口管、虹吸槽斗或常规的重力下降管。

多个内臂部305限定多个内孔307，多个内孔307朝向板构件300的中心面向内，围绕板构件布置成圆。每个内孔均由板的周边、一对相邻的臂和上环构件302限定。

多个外臂部306限定从水入口的中心面向外的一组第二孔，每个孔均由相邻的一对外臂部306限定，在上端处由内圆形连接构件302限定，并在下端处由外圆形连接构件303限定。

水入口盖包括两个主要功能部件。首先，中心板构件用于在高流量状态期间排除空气以防进入落水管或槽斗(依赖于装配有入口盖的何种类型的雨水系统)。从管或槽斗的中心正上方排除空气会促进更大的水流并且可以促进虹吸行为的发生。

其次，径向延伸的臂充当外格栅，以防止特定大小的碎屑进入入口，因为碎屑(主要是树叶，但也包括诸如螺栓之类的垃圾屋顶材料或屋顶板碎片等物品)防止进入排放系统。臂创建了由在其间具有多个孔的格栅构件(臂)组成的脊状格栅。臂的脊状形状趋于在较低的和适中的水流量下将碎屑保持在入口盖的外周边上，因为碎屑不能越过脊的顶部而进入盖的中心。

参照本文中的图4，示意性地图示了图3的入口盖的一侧的沿着线Y-Y'截取的剖切图。每个臂301均包括：内倾斜区段305，其在中心板构件的周边和内连接环302之间延伸；以及第二倾斜部306，其在内连接环302和外连接环303之间延伸。内倾斜臂部305布置成比外倾斜部306相对较短，内倾斜臂部的上端在内环构件302的位置处与外倾斜臂部306的上端会聚。如剖切轮廓中观察的，臂部为具有相对较长外臂部的大致倒“V”形状，使得臂类似于蜘蛛腿布置。

在修改实施方式中，可略去外环构件303，使得每个外臂部306的下端彼此不连接。从一侧的横截面观察的大致圆形的板构件300包括大致倒锥形下侧。

板构件300的成型下表面被设计成在水流从盖那一侧进入入口时辅助使水流的方向从水平方向改变，以顺着水入口或落水管引导水，从而在水被导向下降管下方时最小化涡流的形成。由此，位于板构件300下侧的多个脊或通道将通过从水流夺走气泡来提高雨水排放效率。

板构件300的成型下表面被布置成使得通道的横截面面积在朝向落水管的水入口的方向上减小。优选地，成型下表面的多个通道均具有三角形形状的横截面。

参照图4，示出臂的尖状倒“V”形状以及连接脊部302。由于盖的整体坑状形状，碎屑优先地在臂的较长长度上收集在臂的外侧上，优先于环302的内侧，并且脊状格栅由臂形成。

收集在中心板构件300上方的水可以通过形成在其中的至少一个孔312从板构件300排出并且流入下面的排水管或收集槽斗中。径向延伸的臂的外部在其间限定多个面向外的孔，经由多个面向外的孔，水可以从入口盖外侧的位置排出，例如收集在天沟通道的平坦表面上的水可以经由外孔排出到下面的雨水收集管、封闭通道或虹吸槽斗中。

每个臂均具有连接于上脊302处的内部直立部和外部直立部，使得板构件300和格栅形成大致坑状形状，其中所述格栅形成围绕中心板构件300的脊302。

盖设置有多个安装装置310，多个安装装置310从板构件300的成型下表面突出以借助螺栓、螺钉或紧固装置将盖安装在雨水入口上方。安装装置310还旨在限定成型下表面和雨水入口的外缘之间的预定间隙，以便将排水装置中的水力状态改变为虹吸状态。

在使用中，在适中的水流下，遇到入口的水将在外孔309之间流动并且顺着进入雨水收集管或下方的收集槽斗。将经由向外延伸的臂306防止诸如树叶、树枝或垃圾之类的任何碎屑流入排水装置。然而，树叶、垃圾和碎屑仍可能跨过孔306，这意味着其它的碎屑和静水可积聚在树叶和碎屑后面。流过树叶和碎屑的水可流过脊302的顶部和环连接构件，并且流入被脊302包围的“坑”的中心。进入入口中心的水将朝向内孔307和孔312向外流动，并且顺着进入雨水管或收集槽斗。显然，如果存在足够的碎屑、垃圾或树叶使得入口被碎屑完全阻塞，则面向外和面向内的各组孔都将无法防止阻塞并且入口盖被完全阻塞。然而在较少量的碎屑情况下，碎屑将优先地保持在坑中心的外侧，留下内孔未被阻塞并且能够排出水。

在入口盖被直接装配至天沟地板、天沟地板中的孔的情况下，板的上表面所在的高度超过所述盖的外周边的高度，使得当盖被装配至天沟地板时，板大致平行于所述天沟地板，并且高于所述天沟地板的高度。

技术人员将理解，图3至图4的实施方式可以各种方式形成，诸如通过塑料模制或金属铸造。在其他实施方式中，周围的格栅屏障可由丝网形状形成为脊状环。

本文中公开的具体实施方式的其他优点在于，使用相同的槽宽度和盖宽度，通过插入不同宽度的渐缩式插入构件，内部通道的宽度和横截面面积可以在一定范围内变化以优化天沟到不同屋顶表面的虹吸行为的发生，并且使用单组槽和盖尺寸来设计降雨速率。系统可以设计成使用相同的槽和盖构件来满足各种不同级别的降雨和屋顶表面，而设计变化仅发生在泡沫插入件、入口和出口的直径和/或横截面面积。其优点是槽和盖的部件标准化，由此通过避免制造不同的槽和盖大小而降低了整体系统成本。水流速率的优化、入口孔和出口孔的大小以及沿着通道的每个位置处的内部通道的形状和横截面面积可以通过计算机实现的计算来确定，为每个建筑物、屋顶表面和气候给出最佳设计系统。间隙的高度和宽度两者为可以通过使用不同高度的垂直间隔件和不同宽度或形状的插入构件、使用单个槽形状而容易改变的设计参数。

本文中公开的具体实施方式可具有允许一个或多个倾斜或大致水平的水通道的虹吸行为的优点，其中每个通道排向天沟系统的同一端。此外，两个这样的天沟系统可以端对端地放置，它们的出口端彼此对置，并且相应的入口端彼此相邻放置以使用虹吸天沟排放400米以上数量级的屋顶长度，无需任何下降管存在于首尾相连的天沟长度的两个出口端之间的跨度的中间。这样可不需要将排水装置装配在建筑物混凝土楼板的中心中，或者至少减少所需这些排水装置的量。

此外，因为通道的内部形状促进通道本身的虹吸行为，所以在建筑物内侧不需要额外的水平或浅倾斜的并联管，如本文图2中示出的现有技术情况。这样避免为建筑物内部添加管道，并且避免额外连接及其相关的检查和维护以及建筑物内侧泄漏的风险。

此外，常规虹吸系统包括一定长度的管和虹吸入口(如本文图2所示)，每个入口的管大小具有阶梯式变化，并且因可用管直径而限于管中水通道的有限范围的横截面面积。相反，在本文的具体实施方式中，通道横截面面积是连续可变的设计参数，允许沿着水通道的任何距离处的横截面面积的更大优化，并且实现水流的更大优化。常规的基于管的虹吸系统设计成围绕单一降雨速率进行优化，并且管大小一旦装设就是固定的，这意味着常规系统在其他降雨范围(例如60％的“设计”降雨速率)无法达到最佳效果。相反，本文中呈现的实施方式具有连续渐缩的通道横截面，并且可以因此设计成在一定范围降雨速率内具有优化性能，而非仅仅是目标降雨速率，因为本文中呈现的实施方式不受预定的管大小限制。本文中描述的实施方式可设计成在比已知的基于管的虹吸排放系统更大范围的降雨速率内虹吸式地操作，并且与已知的基于管的虹吸系统比较，可以设计成在主要通道的更大范围的填充水平内虹吸。反过来，这意味着，与已知系统比较，在进入入口之前收集雨水的开口通道的溢出风险降低，因为开口上通道更快地排出。其优点是与已知系统比较降低了由于天沟溢出而导致水淹或水损害建筑物内侧的风险，其发生常常不正确的归因于泄露连接，从而造成现有技术管系统不必要的系统维护。

Claims (14)

1.一种用于雨水入口的盖，该盖包括：

板构件(300)；和

格栅，所述格栅围绕所述板构件的周边联接；

所述格栅具有多个间隔开的构件(305、306)，在所述间隔开的构件之间具有孔(307、309)；

所述格栅形成为围绕所述板构件的所述周边的脊，使得在侧视图中，所述脊的峰部(302)位于所述板构件的上表面的上方；

其中，所述板构件具有大致倒锥形的下侧并且具有成型下表面，当安装在屋顶上时，所述成型下表面在该成型下表面与所述屋顶之间形成通道，用于向所述雨水入口导流，并且其中，所述成型下表面配置成使得所述通道的横截面面积在朝向所述雨水入口的方向上减小。

2.根据权利要求1所述的盖，其中，所述板构件的所述成型下表面设置有位于其中的多个通道，每个通道均彼此周向间隔开并且从所述板构件(300)的所述周边延伸到所述板构件(300)的中心。

3.根据权利要求1所述的盖，其中，所述板构件(300)的所述成型下表面设置有位于其上的多个脊，每个脊均彼此周向间隔开并且从所述板构件的所述周边延伸到所述板构件的中心。

4.根据权利要求1至3中的任一项所述的盖，所述盖进一步包括多个安装装置(310)，所述多个安装装置从所述板构件(300)的所述成型下表面突出用于将所述盖安装在所述雨水入口之上并且在所述成型下表面与所述雨水入口的外缘之间限定有预定间隙。

5.根据权利要求2所述的盖，其中，所述成型下表面的所述多个通道均具有三角形形状的横截面。

6.根据权利要求1所述的盖，其中，所述格栅包括定位在所述板构件(300)与所述脊的所述峰部(302)之间的多个面向内的孔(307)。

7.根据权利要求1所述的盖，其中，所述格栅包括围绕所述格栅的周边定位的多个面向外的孔(309)。

8.根据权利要求1所述的盖，其中，所述多个间隔开的构件(305)均在横向于所述板构件(300)的主平面的第一方向上延伸；并且

多个间隔开的第二构件(306)在横向于所述板构件的所述主平面的第二方向上延伸；

所述第一横向方向和第二横向方向横向于彼此且横向于所述主平面。

9.根据权利要求1所述的盖，其中，所述板构件(300)和所述格栅形成大致坑状形状，其中，所述格栅形成围绕所述板构件的脊。

10.根据权利要求1所述的盖，其中，所述板构件(300)为大致圆形或大致八边形。

11.根据权利要求1所述的盖，其中，所述板构件(300)包括位于其中用于排出雨水的至少一个孔(312)。

12.根据权利要求1所述的盖，所述盖进一步包括多个向外延伸的大致倒“v”形臂(301)，在所述多个向外延伸的大致倒“v”形臂之间具有多个所述孔(307、309)。

13.根据权利要求1所述的盖，其中，所述板构件(300)的外周边所处的高度高于所述格栅的外周边的高度。

14.根据权利要求1所述的盖，其中，所述格栅的直径大于所述板构件(300)的直径。

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