JP5588464B2 - 下水廃水パイプシステムの空気受け入れバルブ用閉鎖及びシール装置 - Google Patents

Description

本発明は下水廃水パイプシステム内の水トラップを保護し、廃水内又は下水道システム内に含まれる空気と周囲大気との間の連通を防止するよう、下水廃水パイプシステムに接続される空気受け入れバルブで使用する閉鎖及びシール装置に関し、前記バルブが、前記パイプシステム内の突然の圧力低下時又はピーク過小圧力時、該パイプシステム内に大気を受け入れるよう自動的に開く、該閉鎖及びシール装置に関する。

該閉鎖及びシール装置により、一方で可動閉鎖部材又は膜を、他方で該バルブのシール位置での前記閉鎖部材と協力する固定バルブシートを、意味する。

建物の排水及び換気システムでは、普通の動作条件で、何等かの下水機器放水により発生する不規則な水の落下のため該システムの垂直スタック内に誘起空気流れの発生がある。汚染臭から住居空間を保護するために、各機器は水トラップシールで保護されるのが普通である。排水システム内の水の落下による変動は時々の（正の及び／又は負の）空気圧の変動を発生し、該変動は、該システム内の突然の過小圧力によるサイフォン効果によるか又は過剰水による空気路閉鎖に続く背圧の結果としてか、何れかで、これらの水トラップシールを混乱させることが多い。

空気受け入れバルブは、前記不具合を避けるために導入されるが、前記バルブが廃水パイプシステム内の大気圧力以下の条件に応答してだけ開くので、建物の屋根の外に廃水パイプシステムを通気する必要性を避ける可能性を提供する。

前記バルブは、一時的に開いたバルブ膜を通過させながらの、該バルブの空気入り口から廃水パイプシステムへの可能な最大空気入り口流れを保証するよう設計される。

空気受け入れバルブの２つの主要カテゴリー、すなわち２つの同軸円形シート上に座す環状閉鎖部材を有する第１カテゴリーと、対応する円周シート上に座す球形又は円形閉鎖膜を有する第２カテゴリーと、の間で差異がもたらされる。

該第１の自動空気受け入れバルブの１つは特許文献１で開示される。

本出願人名の、最近の特許文献２はバルブのボデイを構成する垂直チューブが該垂直チューブの上端にベンチュリーの形の制限部を有し、該制限部は該制限部の外側に座す環状バルブ部材を備えた周辺空気位置入り口を形成するようカバーと協力しており、そして該制限部は、該パイプ内に負圧が起こった時、チルトする一方、新鮮空気が該垂直廃水パイプ内へ貫入することを可能にし、そして該制限部は、該圧力が平衡するか又は過大圧力がある時は、中で汚損空気の逃げが防止されるよう閉鎖位置を占領する。前記バルブは環状の周辺開口部を有し、該開口部は、該環状バルブ部材がリフトした場合、該入り口空気を該廃水パイプと接続する垂直チューブの方へ分布させる。

この種のバルブでは、該円形又は環状バルブ部材は各々が円形シール面を有する２つの同心バルブシート上に座すのが一般的である。該バルブ部材が変型又は歪曲した場合、該２つのシール面の少なくとも１つとの前記バルブ部材又は膜の必要な空気密閉閉鎖で問題が起こる可能性がある。

特許文献３はパイプへ空気を受け入れるバルブデバイスを開示し、該デバイスは、該パ
イプ上に設置されるよう適合されたボデイと、該パイプの内部空間への少なくとも１つの第１通路を備えた該ボデイの上部部分内の室と、中央円形閉鎖部材と、そして該閉鎖部材がリフトされた時周囲空気と該室との間の連通用の該ボデイ内の第２通路と、を具備する。前記閉鎖部材は中央ロッドの様なガイド用手段により略ガイドされる。該可動閉鎖部材と該シールの間のシール作用は該シール面上に提供されるＯリングか又は該閉鎖部材上に提供されるゴムディスクか何れかで実現される。

特許文献４は上記デバイスと同じ構造を基本的に有する空気受け入れバルブを開示している。シール要素は上部及び下部膜サポート部により保持される弾性体シール膜を有する。該シール膜は、該バルブがシール位置にある時、空気入り口壁のシール用リップ上に座す。

既知のデバイスの閉鎖用部材又は膜の製造は、該部材又は膜が異なる配合、すなわち硬い及び／又は柔軟な材料、の幾つかの要素で作られるので、一般に複雑で、高価である。現在の空気受け入れバルブのもう１つの主要な欠点は、閉鎖用部材又は膜とシール作用面又はバルブシートとの間のシール容量の精度である。実際、前記シール用面は大抵堅いか又は固定シール用リング（Ｏリング）を有する。熱的な又は材料の変型による、該閉鎖部材の、及び／又はシール作用面の平坦度の小さな変動は、下水システムから周囲大気への汚損空気の起こり得る漏れと放出を引き起こすかも知れない。

ベルギー特許第ＢＥ８３１，８３３号明細書 米国特許第４，２３２，７０６号明細書 欧州特許第ＥＰ０４０９５０６号明細書 欧州特許第ＥＰ１６５０３６３号明細書

本発明の目的は改良されたシール容量とシール信頼性を提供しながら製造が非常に簡単で容易な改良型空気受け入れバルブを提供することである。

上記目的は特に附属する請求項のセットで説明される本発明の特性で達成される。

本発明の詳細、利点及び特徴は本発明のバルブの実施例の、図面を参照する下記説明で明らかになるであろう。

本発明のシール用装置を備えるバルブハウジングの断面図であり、周囲大気に向かう通路を示す。 図１の詳細部Ａの拡大図であり、閉鎖部材は閉鎖した又はシールした位置にある。 同じバルブハウジングの、図１のそれに直角な面で取られた断面図であり、下水システムの内部空間に向かう通路を示す。 図３の詳細部Ｂの拡大図であり、閉鎖部材は開いた又はリフトされた位置にある。 図３と同一の部分断面図であり、或る代わりの構造的特徴を示す。 図５の線Ｃ−Ｃに沿う断面図であり、バルブガイド手段の例を示す。 本発明のポペットバルブの詳細断面図を示す。

図１及び３に示す様に、本バルブは、下水システムの１部分である下水廃水パイプ（示されてない）の垂直スタックに接続されるよう適合され、内部空間１９保有の、垂直チューブ状部材１２を有する下部部分を備える古典的空気受け入れバルブハウジング１０を具備する。

該ハウジング１０の上部部分はキャップ又はカバー１４で閉じられる。該カバー１４とチューブ状部材１２の間で、該ハウジングは、一方で周囲大気へ向かう通路１６を、他方でチューブ状部材１２の内部空間１９へ、従って下水システムへ、向かう通路１８（図３）を備えるのが普通である。

通路１６と１８は中央円形開口部２０により相互に接続され、該開口部の上部エッジは可動閉鎖部材２４と協力するよう設計された固定シール用部材２２を表す。

該可動閉鎖部材２４の下面２６は周囲大気へ向かう通路１６と接続する空間３０と接触し、該可動閉鎖部材２４の上面２８は該チューブ状部材１２の内部空間１９へ向かう通路１８と接続する上部キャップ１４内の空間３２と接触する。

通路１６と内部空間３０はバルブハウジング１０の１部分である閉鎖壁２１により該チューブ状部材１２の内部空間１９から閉じられている。

本発明に依れば、該可動閉鎖部材２４は逆ボウル型中央部分４２を備えた円形ポペットバルブ４０の形で設計され、該中央部分の下面は大気圧と恒久的に接触している。ポペットバルブ４０のボウル型下面は大気圧に接触する増加した面を提供すること、その結果閉鎖部材２４のリフト動力は下水システム内が負圧の場合著しく改善されること、は容易に理解出来る。

好ましくは、ポペットバルブ４０のボウル型中央部分４２は、角度α（図２）で上部エッジ４５の方へ上方に延びる、逆向き円錐面４４を有する周辺カラーを備えるのがよい。この様な角度は２０°と４５°の間、好ましくは３０°であるのがよい。

該ボウル型中央部分４２の下面は周囲大気と接触し、該バルブ４０の上面の突然の負の空気圧の場合バルブ４０の優れたリフト力を提供する。

円形ポペットバルブ４０のリフト力をなお改良するために、該バルブの逆向き円錐面４４は半径Ｒ付き円に従うよう僅かにカーブしている。前記半径Ｒはバルブシート開口部２０の直径に略等しい（図７参照）。

好ましくは、ボウル型中央部分４２の頂部の水平レベルは、該逆向き円錐面４４の上部エッジ４５のレベルより高い位置に位置するのがよい。

ボウル型内部部分４２の下面は、その中央に、バルブハウジング１０の壁２１と堅く結合されたステム４８を有するガイド手段として動作するよう設計されたチューブ状延長部４６を備える。好ましい実施例によると、該ステム４８は、該チューブ状延長部４６と該ステム４８の間の摩擦を最小化し、該ポペットバルブ４０が該ステム付近に付着するのを避けるように、スター型外面を備える（図６に示す）。

該ポペットバルブ４０はポリプロピレン（ＰＰ）又はエイビーエス（ＡＢＳ）の様な何等かの適当な堅いプラスチック材料で製造されてもよい。

又、本発明によれば、中央開口部２０の上部エッジ２２は、開口部２０の中央に向かっ
て延びる薄い環状のカンチレバープラットフォーム又はリップ５２を有する柔らかな環状シート５０を備える。

カンチレバーリップ５２を有する柔らかな環状シート５０はニトリルブタジエンゴム（ＮＢＲ）の様な何等かの適当なゴム材料で製造されてもよく、堅いリング５４によりバルブハウジング１０のバルブシート２２にクランプされる。

中央開口部２０の上部エッジ２２上への該柔らかな環状シート５０の確実な固定を考慮して、該堅いリング５４は、下方へ延びる柔軟な指部５５と、該指部の下端に、該バルブハウジング１０の閉じた壁２１の下面上を把持するよう設計されたラッチ５６と、を備えてもよい。

普通の閉じた位置では（図１及び２）、該ポペットバルブ４０は、該柔らかな環状シート５０のカンチレバーリップ５２に対する該バルブの逆向き円錐面４４を有して自由に座し、普通のバランスした空気圧条件で確実なシール面を提供する。

下水システム内部が突然負圧になった場合、図３及び４に示す様に、大気圧は該ポペットバルブ４０を上へリフトし、瞬間的に大気が該下水パイプ内へ導入される。該下水システム内の空気圧が平衡すると、該ポペットバルブ４０は重力により該カンチレバーリップ５２に対し該バルブの閉じた位置を取り戻す。

可動閉鎖部材２４の上へのリフト時、逆ポペットバルブ４０は固定ステム４８上を動くチューブ状延長部４６によりガイドされ、脱落は、ボウル型ポペットバルブ４０の中央上部部分２８の該バルブハウジング１０の上部キャップ１４の下面との隣接により防止される。

下水システム内の過大圧力の場合、内部空間１９、通路１８及び上部空間３２内に含まれる空気はポペットバルブ４０の上面２８に対するよう押して、逆向き円錐面４４を該カンチレバーリップ５２に対し確実に加圧させ、該リップを下方へ変型させる一方、該逆向き円錐面４４によりシール面を拡大する。これを行うことで、過大圧力が大きい程、より大きい該シール面が該下水システム内の過大圧力に対する増加したシール特性を提供することは明らかである。

本発明の上記説明から、下水システム内で使う空気受け入れバルブ内の従来技術の閉鎖及びシール要素に対して主要な改善が達成されたことは明らかである。

公知のシール手段に対する本発明の主な利点は、下水システム内の突然の負の空気圧時、ポペットバルブのより有効なリフト動力を提供しながら、閉鎖及びシール要素の製造し易い形及び部品と、該下水システム内のバランスした空気条件か又は何等かの起こり得る正の空気圧か何れかで該空気受け入れバルブの改良された閉鎖精度とシール容量と、である。

ここで説明される実施例の目的は、単に本発明を図解するためであり、一方なお他の変種は、下記の請求項で表された本発明の範囲に入ることにより可能になるであろう。

参照数字の説明
１０：空気受け入れバルブハウジング
１２：チューブ状部材
１４：該ハウジングの上部キャップ
１６：周囲大気へ向かう通路
１８：下水システムの内部空間へ向かう通路
１９：チューブ状部材１２の内部空間
２０：中央円形開口部
２１：ハウジング１０の閉鎖壁
２２：固定シール用部材
２４：可動閉鎖部材
２６：閉鎖部材の下面
２８：閉鎖部材の上面
３０：通路１６に接続する内部バルブ空間
３２：通路１８に接続されるキャップ１４内空間
４０：逆ポペットバルブ
４２：ポペットバルブの下部部分
４４：逆向き円錐面
４５：上部エッジ
４６：チューブ状延長部
４８：固定垂直ステム
５０：環状の柔らかなシート
５２：カンチレバーリップ
５４：堅いリング
５５：指部
５６：ラッチ

Claims (16)

1. 下水廃水パイプシステムに接続されるべきバルブハウジング（１０）から成る空気受け入れバルブ用の閉鎖及びシール装置で、該システム内の水トラップを保護し、汚損空気の該システムから大気への放出を防止するために、該システム内の突然の圧力減少に応答して、大気をシール装置に向けて該廃水パイプシステム内へ受け入れる空気受け入れバルブ用の閉鎖及びシール装置であって、
   該廃水パイプシステムに接続されるよう適合され、内部空間（１９）を有する垂直チューブ状部材（１２）と、
   該バルブハウジング（１０）の上端にあり、内部空間（３２）を有するカバー又はキャップ（１４）と、
   該チューブ状部材（１２）と該カバー（１４）の間に位置するバルブ開口部（２０）及びバルブシール手段（２２，２４）であって、前記バルブシール手段（２２，２４）が可動閉鎖部材（２４）と協力するよう適合された該バルブ開口部（２０）の周辺で固定バルブシート（２２）を有するバルブ開口部及びバルブシール手段と、
   該ハウジング（１０）の内部空間（３０）から周囲大気に向かう少なくとも１つの通路（１６）と、
   該ハウジング（１０）内の内部空間（３２）から該廃水パイプシステムの内部空間（１９）に向かう少なくとも１つの別の通路（１８）と、を具備しており、
   前記通路（１６、１８）は、該廃水パイプシステム内の空気圧の突然の消失時、前記閉鎖部材（２４）をリフトするよう該可動閉鎖部材（２４）の上面又は下面とそれぞれ接触し、該下水システム内部の空気圧をバランスさせるために新鮮な空気が該通路（１６）を経由して該システム内に入ることを可能にしている空気受け入れバルブ用の閉鎖及びシール装置において、
   該閉鎖部材（２４）はポペットバルブ（４０）の形を有する堅い可動部材を備え、該バルブシート（２２）の上部エッジで、該バルブシール手段が柔らかな環状シート（５０）を備え、
   該ポペットバルブ（４０）は円形で、角度αで上方に延びる逆向き円錐面を有する円錐周辺カラー（４４）を備え、
   該円形のポペットバルブ（４０）は逆ボウル型中央部分（４２）を備えており、該部分の上部中央範囲（２８）が、逆向き円錐面（４４）の上部周辺エッジ（４５）のレベルより高い水平レベルに延びていることを特徴とする閉鎖及びシール装置。
2. 逆ボウル型中央部分（４２）の下面が該下面の中央に、ガイド目的用に、該バルブハウジング（１０）の壁（２１）部分に堅く結合された垂直ステム（４８）と協力するよう設計されたチューブ状延長部（４６）を備えることを特徴とする請求項１記載の閉鎖及びシール装置。
3. 該垂直ステム（４８）が該ポペットバルブ（４０）の該チューブ状延長部（４６）と該垂直ステム（４８）の外面との間の摩擦を減じるために、断面スター型の外面を備えることを特徴とする請求項２記載の閉鎖及びシール装置。
4. 周辺エッジの逆向き円錐面（４４）が２０°と４５°の間の角度で上方に延びることを特徴とする請求項１記載の閉鎖及びシール装置。
5. 周辺エッジの逆向き円錐面（４４）が約３０°の角度で上方に延びることを特徴とする請求項１記載の閉鎖及びシール装置。
6. 周辺エッジの逆向き円錐面（４４）が上方に延び、半径（Ｒ）を有するカーブした円形に従うことを特徴とする請求項１記載の閉鎖及びシール装置。
7. 該逆向き円錐面（４４）の該カーブした円の半径（Ｒ）が該バルブシート開口部（２０）の直径に略等しいことを特徴とする請求項６記載の閉鎖及びシール装置。
8. 該円形のポペットバルブ（４０）が堅いプラスチック材料で製造されることを特徴とする請求項１記載の閉鎖及びシール装置。
9. 該円形のポペットバルブ（４０）がポリプロピレン（ＰＰ）又はアクリロニトリル−ブタジエン−スチレン（ＡＢＳ）の様な材料で製造されることを特徴とする請求項８記載の閉鎖及びシール装置。
10. 該バルブシート（２２）の上部エッジが、該シート開口部（２０）の中央に向かって延びる薄い環状のカンチレバープラットフォーム又はリップ（５２）を有する柔らかな環状のシート（５０）を備えることを特徴とする請求項１記載の閉鎖及びシール装置。
11. 該柔らかな環状のシート（５０）がゴム材料で製造されることを特徴とする請求項１０記載の閉鎖及びシール装置。
12. 該柔らかな環状のシート（５０）がニトリルブタジエンゴム（ＮＢＲ）の様な材料で製造されることを特徴とする請求項１１記載の閉鎖及びシール装置。
13. 該柔らかな環状のシート（５０）が該バルブハウジング（１０）上に固定された堅いリング（５４）により該バルブシート（２２）の上部エッジに向けてクランプされることを特徴とする請求項１０記載の閉鎖及びシール装置。
14. 該堅いリング（５４）が、該リング（５４）から下方へ延びる、指部（５５）の下端に提供される弾性のあるラッチ（５６）のセットにより、該バルブハウジング（１０）の閉じた壁（２１）の下側にクランプされることを特徴とする請求項１３記載の閉鎖及びシール装置。
15. 該ポペットバルブ（４０）の逆ボウル型中央部分（４２）の下面が大気圧力と恒久的に接触し、該部分の上面が下水システムの内部空間圧力と接することを特徴とする請求項１記載の閉鎖及びシール装置。
16. 請求項１から９記載の、ポペットバルブ（４０）の形の可動の堅い閉鎖部材と、柔らかな上部エッジ（５０）を有する固定バルブシート（２２）と、を備える下水廃水パイプシステムに接続される空気受け入れバルブを閉鎖及びシールする方法において、該可動のポペットバルブ（４０）が、
    下水パイプシステム内の、バランスした空気圧条件又は正の空気圧の時は該シート（２２）上の正常な位置に座しており、
    該下水パイプシステム内の負の圧力の場合は該シート（２２）からリフトされ、該リフト力は逆ボウル型中央部分の形と、該バルブの逆向き円錐面（４４）を有する該中央部分の周辺と、により改良されており、該ポペットバルブ（４０）の上方への移動は該バルブのボウル型部分の中央上部部分が該バルブハウジング（１０）のカバー（１４）の下面に隣接することにより限定され、
    該可動ポペットバルブは又、該下水システム内の過大圧力の場合、該可動ポペットバルブ（４０）と固定シート（５０）の間のシール面を増加するために、該シート（５０）の柔らかなカンチレバーを下へ曲げるよう、該カンチレバーエッジ上へと、下方に加圧される、ことを特徴とする空気受け入れバルブを閉鎖及びシール方法。

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