CN114962845A - 干管型水锤吸收器 - Google Patents
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Abstract
本发明提供一种干管型水锤吸收器，包含有：中空外管结构、内管体、阀盖机构与环状活塞盘。中空外管结构，由一前管体及一后管体可拆卸结合组成；内管体与阀盖机构，均设置于中空外管结构内；环状活塞盘，环设于内管体与中空外管结构之间，并将内、后管体间的空间分隔成缓压区及封闭气室。环状活塞盘于封闭气室内具有一设置高度，而后管体表面开设有一喷嘴注入孔，以填充空气至封闭气室，喷嘴注入孔的开设位置低于设置高度，且当环状活塞盘吸收逆流水压时，通过封闭气室内的填充气体所形成的压缩空气抵消逆流水压，并使环状活塞盘仍被保持在不低于喷嘴注入孔的开设位置。
Description
技术领域
本发明涉及一种水锤吸收器，特别是关于一种串接于一水流管路上，并用于阻止或将水击作用的影响减至最小的干管型水锤吸收器。
背景技术
随着建筑科技发展，高楼本身的硬件结构已有极大的突破与改进，惟水流管路的配置并无太多改良。由于水流管路皆由底层向上攀升，因水流管路的长度取决于高楼的高度。由地心引力的作用，须藉由加压泵将水由水流管路汲抽至高处，事实上，加压泵所产生之功几乎等于水锤的力量。
当加压泵停止动作，水流管路内所产生的水锤现象带着重力加速度撞击加压泵，将导致加压泵损坏而无法再使用。在目前习知方式中，有些会采用加装逆止阀、电子阀，或者变频器来改善水锤现象，然而采用逆止阀仅具有防止水流逆流的功能，却无法改善水锤现象所造成的冲击力与噪音的问题。
另外，前述采用变频器的方式，是通过调节加压泵的转速，使管路内的水上升与下降的瞬间压力差尽可能减小，藉此改善水锤现象，但无论是电子阀或变频器皆属于电子电路技术，可能因电源短路或电子零件故障，引发更严重的危险(例如，爆炸、火灾等)。
虽然本案发明人先前已潜心研发双管式逆流吸收器(中国台湾实用新型第317919号专利)，但时至今日，其结构稍显复杂，所需组装零件也较多，制造成本亦较高，较难符合目前大楼建置需求。
因此，如何能提供一种有效吸收水锤现象，同时考虑制造成本、安装与维修便利性的干管型水锤吸收器，成为业界所待解决的课题。
发明内容
本发明的目的是提供一种能够克服背景技术缺点的干管型水锤吸收器。
本发明的一种干管型水锤吸收器，是直接安装于一水流管路上，用以吸收水流管路中的逆流水压所造成的冲击力及噪音，所述的干管型水锤吸收器，包含有：一中空外管结构，其两端分别承接所述的水流管路，所述的中空外管结构是由一前管体及一后管体可拆卸结合组成，并通过一组接机构固定所述的前、后管体而成所述的中空外管结构；一内管体，设置于所述的中空外管结构内，并具有一可供水流流通的通管；一阀盖机构，设置于所述的中空外管结构内，所述的阀盖机构包含有：一阀盘，用以罩闭所述的通管；一阀轴，固设于所述的阀盘上，并穿设于一定位于所述的前管体内的支架上，而可限制所述的阀盘沿阀轴的方向开闭所述的通管；及一弹簧，套设于所述的阀轴上，提供一弹力使所述的阀盘罩闭所述的通管；以及一环状活塞盘，环设于所述的内管体与所述的中空外管结构之间，用以吸收所述的逆流水压，并将所述的内、后管体间的空间分隔成一缓压区及一填充有空气的封闭气室，所述的环状活塞盘于所述的封闭气室内具有一设置高度，而所述的后管体表面开设有一喷嘴注入孔，以填充空气至所述的封闭气室，其特征在于：所述的喷嘴注入孔的开设位置低于所述的设置高度，且所述的环状活塞盘吸收逆流水压时，通过所述的封闭气室内的填充气体所形成的压缩空气抵消逆流水压，并使所述的环状活塞盘仍被保持在不低于所述的喷嘴注入孔的开设位置。
在一实施例中，前管体外部设置有一连通至所述的缓压区的水流压力表，用以检测所述的水流管路的扬程压力，且于后管体外部设置有一连通至所述的封闭气室的气压表，用以检测所述的封闭气室的气压值。
在一实施例中，所述的气压表的一端更设置有一充气嘴，用以填充气体至所述的封闭气室内，或将所述的封闭气室内的气体释放，以微调所述的封闭气室内的气压值。
在一实施例中，填充至所述的封闭气室内的气压值等于或大于所述的逆流水压对应的水压值。
在一实施例中，所述的组接机构为法兰接头或沟槽式机械接头。
在一实施例中，所述的环状活塞盘的内、外两侧均套设有至少一止漏垫圈。
在一实施例中，通过松开所述的组接机构，以将所述的前管体与所述的后管体分离，并取出所述的环状活塞盘，以更换所述的止漏垫圈。
基于上述，本发明的干管型水锤吸收器，采用气压方式吸收水锤冲击力，不仅环保且安全。相较先前的水锤吸收器在制作结构上更为简化，故障极低，且耐用更久。本发明会损耗的材料为止漏垫圈，也因为组接机构的设计，使得维修更为方便与快速。
为让本发明能更明显易懂，下文特举实施例，并配合附图作详细说明如下。
附图说明
图1为本发明的第一实施例的立体外观示意图。
图2A为本发明第一实施例的剖面结构的水流方向示意图。
图2B为本发明第一实施例的剖面结构的另一水流方向示意图。
图3A为本发明第二实施例的剖面结构的水流方向示意图。
图3B为本发明第二实施例的剖面结构的另一水流方向示意图。
附图标号说明：1、1a-干管型水锤吸收器；10-中空外管结构；10a-前管体；10b-后管体；11、12-螺栓；110、112-快速接头；15-螺孔；20-内管体；21-通管；30-阀盖机构；32-阀盘；34-阀轴；36、36a-支架；37-轴套；38-弹簧；39-封闭气室；40-环状活塞盘401-止漏垫圈；45-缓压区；50-气压表；51-喷嘴注入孔；52-充气嘴；60-水流压力表；70、72、74-组接机构；A、B-水流管路；h1-设置高度；h2-开设位置。
具体实施方式
以下结合附图和实施例，对本发明的具体实施方式作进一步描述。以下实施例仅用于更加清楚地说明本发明的技术方案，而不能以此限制本发明的保护范围。
请一并参阅图1与图2A，图1为本发明第一实施例的立体外观示意图，图2A为本发明第一实施例的剖面结构的水流方向示意图。干管型水锤吸收器1包含有：中空外管结构10、内管体20、阀盖机构30与环状活塞盘40所组成。较佳者，中空外管结构10与内管体20可采用不锈钢材质所制成。
中空外管结构10的两端分别承接水流管路A与水流管路B。更具体地，中空外管结构10通过螺孔15与螺栓11分别与水流管路A与水流管路B锁固结合。中空外管结构10是由前管体10a及后管体10b可拆卸结合组成。中空外管结构10通过组接机构70固定前管体10a与后管体10b。图1中的组接机构为一法兰接头。
如图2A所示，内管体20设置于中空外管结构10内，并具有一可供水流流通的通管21。
阀盖机构30设置于中空外管结构10内，且位于内管体20的一端。阀盖机构30包含有：阀盘32、阀轴34、弹簧38、支架36与轴套37。
阀盘32的中央处设有阀轴34。藉由将阀轴34穿套于轴套37中，而轴套37则藉由复数个支架36固定于中空外管结构10的内侧周围，以使阀盘32沿着阀轴34的方向滑动，进而产生开启或关闭通管21的动作。
弹簧38套设于在轴套37与阀盘32之间的阀轴34上。弹簧38用以提供弹力促使阀盘32于平时的状态下抵住并罩闭通管21。当位于水流管路B末端的加压泵(图中未示出)开始作动，将水流打入通管21内时，阀盘32可被水流所推升而开启通管21的流路，并使通管21的流路呈畅通状态。较佳者，阀盘32、阀轴34、支架36可采用不锈钢、塑钢(PE)材质或其他抗锈蚀材质所制成。
简单来讲，阀盘32具有大致上呈圆盘型的外观结构。阀盘32用以罩闭由内管体20所形成的通管21。阀轴34固设于阀盘32上。阀轴24穿设于一定位于前管体10a内的支架36上，而可限制阀盘32沿阀轴34的方向开闭通管21。弹簧38套设于阀轴34上。弹簧38用以提供一弹力使阀盘32罩闭通管21。
环状活塞盘40环设于内管体20与中空外管结构10之间。环状活塞盘40用以吸收水流管路A内的逆流水压。环状活塞盘40将内管体20与后管体10b间的空间大致上分隔成一缓压区45及一填充有空气的封闭气室39。环状活塞盘40于封闭气室39内具有一设置高度h1。较佳者，环状活塞盘40可采用不锈钢、塑钢(PE)材质或其他抗锈蚀材质所制成。
后管体10b表面开设有一喷嘴注入孔51，以填充空气至所述的封闭气室39。喷嘴注入孔51于后管体10b的表面具有开设位置h2。
值得说明的是，本发明第一实施例的重点在于：喷嘴注入孔51的开设位置h2低于设置高度h1，且当环状活塞盘40吸收逆流水压时，仍被保持在不低于喷嘴注入孔51的开设位置h2。更具体的说，当环状活塞盘40吸收逆流水压时，通过封闭气室39内的填充气体所形成的压缩空气抵消逆流水压，并使环状活塞盘40仍被保持在不低于喷嘴注入孔51的开设位置。另外，相较于申请人先前提出另一个中国台湾新型第366074号专利的缓冲机构，当止漏环磨损或缓冲气压不足时，该专利的活塞盘于承受逆流水压后，将低于喷嘴注入孔下，并导致水锤吸收效果失效的问题。对此，本发明已有效改善该专利发生水锤吸收效果失效的问题。
实际上，可通过设计抵撑结构(图中未示)于封闭气室39的内缘，并使所述的抵撑结构的位置略高于喷嘴注入孔51的开设位置h2，即可让环状活塞盘40于吸收逆流水压后至多下降至抵撑结构，并被抵撑结构抵住，而被保持在不低于喷嘴注入孔51的开设位置h2，藉此，避免干管型水锤吸收器1的水锤吸收效果失效问题。在本发明另一个实施例中，可通过调整注入封闭气室39内的气压值，并使所述的气压值能对等于或大于逆流水压对应的水压值。藉此，确保当环状活塞盘40吸收逆流水压时，通过封闭气室39内的填充气体所形成的压缩空气一次完全抵消逆流水压，并使环状活塞盘40仍被保持在不低于喷嘴注入孔51的开设位置h2，达成一次完全吸收/捕捉水锤压力的效果。
中空外管结构10的外部可设置有一水流压力表60与一气压表50。更具体的说，水流压力表60是与中空外管结构10的内部的水流流路相连通。水流压力表60用以监测水流管路A内的水流压力的变化。更具体地说，水流压力表60用以检测水流管路A的扬程压力。
气压表50是与中空外管结构10的内部的封闭气室39连通。气压表50用以监测封闭气室39内的气压值。另外，于气压表50的一端更可设有一充气嘴52，用以填充气体至封闭气室39内，或将封闭气室39内的气体释放，以微调封闭气室39内的气压值。更具体地说，前述气压值是对应于水流管路A内的水锤产生的冲击力(即逆流水压)，以使干管型水锤吸收器1完全(一次)吸收水流管路A中的逆流水压所造成的冲击力及噪音。
值得注意的是，由于环状活塞盘40的止漏垫圈401为损耗材质，故可通过检视气压表50的气压值，确认环状活塞盘40的功能是否仍可正常运作。一但气压值低于某一默认值时，可通过松开组接机构70将前管体10a与后管体10b分离，并取出环状活塞盘40，以更换止漏垫圈401。
当完成环状活塞盘40的回装作业后，通过充气嘴52再次填充气体至封闭气室39内，并使环状活塞盘40回到设置高度h1。如此，又可使干管型水锤吸收器1恢复至正常运作功能。
值得一提的是，相较于申请人先前提出中国台湾新型第317919号专利的缓冲机构，本发明利用空气压缩原理吸收水锤压力并可自动回弹归位，因此，在封闭气室39与缓压区45内皆不具有弹簧零件。由此可知，本发明第一实施例提供更为简化的结构，不仅降低的制作成本与减少复杂度，更可避免弹簧零件因老化、疲乏产生故障的问题。
请继续参照图2A，在水流管路A与水流管路B之间安装有干管型水锤吸收器1。更具体的说，干管型水锤吸收器1是串接于水流管路A与水流管路B之间，并分别通过螺栓11彼此组接锁固。
当干管型水锤吸收器1处于静止状态，阀盘32因受到弹簧38的撑抵而罩闭于通管21上。当加压泵启动将水汲抽送入通管21内，此汲抽推送力量将促使水流推开阀盘32，并流向组接于干管型水锤吸收器1另一端的水流管路A，形成水流的通路。
请参照图2B，图2B为本发明第一实施例的剖面结构的另一水流方向示意图。当加压泵突然停止抽送水流的动作时，已抽送至水流管路A中的水流因重力的影响而于水流管路A中逆流下降，产生强大的冲击力量。此时，逆流水压将推动阀盘32，并使阀盘32完全罩闭通管21，而封闭水流通路。藉此，有效避免加压泵收到逆流水压的冲击而损坏。
在此同时，逆流水压被大致上平均疏导至位于阀盘32两侧的缓压区45内，并由环状活塞盘40与封闭气室39内的空气压力搭配完全承受与吸收逆流水压造成的冲击力，且环状活塞盘40于吸收水锤压力可自动回弹归位。藉此，达到完成缓冲、完全减震、高减噪及保护设置于水流管路B末端设备的目的。需注意的是，封闭气室39内的空气压力值是根据水流管路A的口径、长度以及干管型水锤吸收器1的安装位置而有所不同，且封闭气室39内的空气压力值需要等于或大于逆流水压的水压值，方能达到完全承受与吸收逆流水压造成的冲击力。简单来讲，填充空气的压力需相等或大于水流管路A的压力，并使用充气嘴52作填充、排放空气的微调作业，再选择最适当的压力值得以一次完全吸收水锤压力。相较于申请人先前提出的中国台湾新型第366074号专利或中国台湾新型第317919号专利，该些专利皆无设立压力值的标准，且无法一次完全吸收水锤压力。
另外，通过水流压力表60与气压表50，除了可监测水流压力及气压值的变化，还可据以调整封闭气室39内的气压大小，以符合不同楼高的管路建置需求。值得说明的是，本发明实施例可达成一次完全吸收水锤压力的效果，原因在于可依据不同楼高的管路建置需求微调封闭气室39内的气压大小，高楼层则加强空气压力，低楼层则降低空气压力。藉此，实现一次完全吸收水锤压力的效果。
接下来，请参照图3A与图3B，图3A为本发明第二实施例的剖面结构的水流方向示意图。图3B为本发明第二实施例的剖面结构的另一水流方向示意图。
本发明第二实施例与第一实施例的差别在于：第二实施例的组接机构72与组接机构74皆采用沟槽式机械接头，且支架36a的结构略有不同，以及采用快速接头110、112，另外，中空外管结构10区分为前、中、后段，并通过组接机构72与组接机构74彼此连接，其余结构功能、水锤吸收原理与第一实施例相同，在此不再赘述。值得说明的是，因本发明第二实施例的干管型水锤吸收器1a采用快速接头110、112的关系，在安装或维修上可更快速并节省人力及成本费用。
本发明的干管型水锤吸收器可视实际使用情况而调整安装位置与数量，以适应各种不同高楼建置条件，适用性更广。例如，本发明可安装一个以上干管型水锤吸收器，使用上更具弹性。
综上所述，本发明的干管型水锤吸收器，采用气压方式吸收水锤冲击力，不仅环保且安全。相较先前的水锤吸收器在制作结构上更为简化，故障极低，且耐用更久。本发明会损耗的材料为止漏垫圈，也因为组接机构的设计，使得维修更为方便与快速。
以上说明对本发明而言只是说明性的，而非限制性的，本领域普通技术人员理解，在不脱离权利要求所限定的精神和范围的情况下，可作出许多修改、变化或等效，但都将落入本发明的保护范围之内。
Claims (7)
1.一种干管型水锤吸收器，是直接安装于一水流管路上，用以吸收该水流管路中的逆流水压所造成的冲击力及噪音，该干管型水锤吸收器包含有：
一中空外管结构，其两端分别承接该水流管路，该中空外管结构是由一前管体及一后管体可拆卸结合组成，并通过一组接机构固定该前管体、后管体；
一内管体，设置于该中空外管结构内，并具有一可供水流流通的通管；
一阀盖机构，设置于该中空外管结构内，该阀盖机构包含有一阀盘、一阀轴以及一弹簧，该阀盘用以罩闭该通管；该阀轴固设于该阀盘上，并穿设于一定位于该前管体内的支架上，而能够限制该阀盘沿该阀轴的方向开闭该通管；该弹簧套设于该阀轴上，提供一弹力使该阀盘罩闭该通管；以及
一环状活塞盘，环设于该内管体与该中空外管结构之间，用以吸收该逆流水压，并将该内管体、后管体间的空间分隔成一缓压区及一填充有气体的封闭气室，该环状活塞盘在该封闭气室内具有一设置高度，而该后管体表面开设有一喷嘴注入孔，以填充空气至该封闭气室，其特征在于：
该喷嘴注入孔的开设位置低于该设置高度，且当该环状活塞盘吸收逆流水压时，通过该封闭气室内的填充气体所形成的压缩空气抵消逆流水压，并使该环状活塞盘仍被保持在不低于该喷嘴注入孔的开设位置。
2.如权利要求1所述的干管型水锤吸收器，其特征在于：该前管体外部设置有一连通至该缓压区的水流压力表，用以检测该水流管路的扬程压力，且在后管体外部设置有一连通至该封闭气室的气压表，用以检测该封闭气室的气压值。
3.如权利要求2所述的干管型水锤吸收器，其特征在于：该气压表的一端还设置有一充气嘴，用以填充气体至该封闭气室内，或将该封闭气室内的气体释放，进而微调该封闭气室内的气压值，且微调后的该气压值是对应于该水流管路中的逆流水压，以使该干管型水锤吸收器完全吸收该水流管路中的逆流水压所造成的冲击力及噪音。
4.如权利要求3所述的干管型水锤吸收器，其特征在于：填充气体至该封闭气室内的该气压值等于或大于该逆流水压对应的水压值。
5.如权利要求1所述的干管型水锤吸收器，其特征在于：该组接机构为法兰接头或沟槽式机械接头。
6.如权利要求5所述的干管型水锤吸收器，其特征在于：该环状活塞盘的内、外两侧均套设有至少一止漏垫圈。
7.如权利要求6所述的干管型水锤吸收器，其特征在于：通过松开该组接机构，以将该前管体与该后管体分离，并取出该环状活塞盘，以更换该至少一止漏垫圈。
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