TWI397490B - Pressure tank with protective unit - Google Patents

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Description

具保護單元的壓力儲水桶
本發明是有關於一種壓力儲水桶，特別是指一種具保護單元的壓力儲水桶。
目前壓力儲水桶(Hydro-pneumatic pressure vessel)廣泛地應用於工業或住宅之泵浦管路系統(pump piping system)，例如用於穩定水壓及吸收水鎚(water hammer)。
壓力儲水桶的基本構造是在對接的第一、二桶體內以一橡膠製的隔膜(elastic diaphragm)區隔為儲水腔及空氣加壓腔，且第一、二桶體分別設有一與儲水腔、空氣加壓腔連通的水接頭(water fitting)及氣閥(gas valve)，現有壓力儲水桶之構造可參考專利文獻US4192350、US4351363、US4723577、US4784181等，其中US4784181的隔膜為內膽型隔膜(bladder-type diaphragm)。
當水壓驟降，隔膜會被空氣加壓腔內預儲氣壓快速朝水接頭擠壓，隔膜底部會被擠入水接頭的水孔(water port)而受損，為了減緩此破壞，現有技術中揭露了一些解決方案：方案一例如專利文獻US4191250、US4351363在隔膜底部嵌入金屬塊，方案二例如專利文獻US4723577增加隔膜底部的厚度，方案三如圖1所示，水接頭101焊接在一鑽有複數小孔102的凸緣103，儲水腔103僅以該等小孔102與水接頭101相通，試圖以該凸緣105未鑽孔部位阻擋隔膜104。
上述方案針對現有預儲氣壓在16 kg/cm2 以內的壓力儲水桶都有不錯的效果，惟近來超高建築物愈來愈多，其應用需求必須將預儲氣壓提高到25 kg/cm2 或更高，上述方案均難以展現如同低壓應用的效果，方案一剛性(rigid)金屬塊與彈性橡膠隔膜的結合更提前發生鬆動，方案二隔膜底部更提前被破壞，方案三隔膜104被擠進小孔102遭切割。
因此，針對超高壓應用場合，一種可以避免隔膜受損以延長隔膜使用年限的壓力儲水桶為目前市場的迫切需求。
因此，本發明之目的，即在提供一種可以避免隔膜受損以延長隔膜使用年限的具保護單元的壓力儲水桶。
於是，本發明具保護單元的壓力儲水桶，包含一桶體單元、一接頭單元，及一保護單元，該桶體單元包括一儲水腔、一空氣加壓腔，及一分隔該儲水腔與該空氣加壓腔的隔膜，該接頭單元包括一設置於該桶體單元的水接頭，該水接頭具有一與該儲水腔連通的水孔，該保護單元包括一位於該儲水腔中的保護片，及一連接該保護片及該水接頭的彈性連接件，該保護片尺寸足以遮擋該水接頭的水孔，用以阻擋該隔膜被擠入該水孔中，該彈性連接件具有一自由長度，該彈性連接件在未被壓縮時使該保護片與該水孔保持間隔。
本發明之功效在於，當水壓驟降，該隔膜快速朝該水接頭收縮時，透過該保護片阻擋該隔膜直接撞擊並擠入該 水孔中而破壞，確實避免隔膜受損以延長使用年限。
有關本發明之前述及其他技術內容、特點與功效，在以下配合參考圖式之數個較佳實施例的詳細說明中，將可清楚的呈現。
在本發明被詳細描述之前，要注意的是，在以下的說明內容中，類似的元件是以相同的編號來表示。
參閱圖2，本發明具保護單元的壓力儲水桶之第一較佳實施例包含一桶體單元1、一接頭單元2，及一保護單元3。
該桶體單元1包括一儲水腔11、一具有一設定壓力值P的空氣加壓腔12，及一分隔該儲水腔11與該空氣加壓腔12的隔膜13，在本第一較佳實施例中，該桶體單元1還包括一第一桶體14、一與該第一桶體14對接的第二桶體15，及一壓環16，該隔膜13設置於該第一桶體14中，且該隔膜13的邊緣由該壓環16與該第一桶體14內周面共同夾制。
該接頭單元2包括一設置於該第一桶體14的水接頭21，及一設置於該第二桶體15且連通該空氣加壓腔12的氣閥22，該水接頭21具有一與該儲水腔11連通的水孔211(water port)，及一形成於內周面的擋止肩部212。
在本實施例中，該空氣加壓腔12的設定壓力值P為25 kg/cm2 ，是利用空氣壓縮機(圖未示)對該氣閥22充氣。值得說明的是，現有壓力儲水桶亦有不設氣閥22者，藉由在 該空氣加壓腔12中預置定量乾冰使其昇華，亦可達到充填氣壓的目的。
該保護單元3包括一位於該儲水腔11中的保護片31，及一連接該保護片31及該水接頭21的彈性連接件32(elastic connector)，該保護片31尺寸足以遮擋該水接頭21的水孔211，該保護片31整體形狀配合該水接頭21呈流線造型，該彈性連接件32具有一自由長度(free length)，該彈性連接件32在未被壓縮時使該保護片31與該水孔211保持間隔。在本第一較佳實施例中該彈性連接件32為蝸形彈簧(spiral spring)，該彈性連接件32其中一端較寬並與該水接頭21內周面固定，例如採緊配合，且抵於該擋止肩部212上，該彈性連接件32另一端較窄並與該保護片31透過例如採用一扣件33(fastener)固定，在本第一較佳實施例中，該扣件33為鉚釘(rivet)。
值得說明的是，該彈性連接件32亦可採用圓筒型彈簧(cylindrical spring)，該扣件33亦可用焊接方式替代。
將該保護片31壓抵至該水接頭21所需壓力值P'略小於該設定壓力值P，較佳地，將該保護片31壓抵至該水接頭21所需壓力值P'與該設定壓力值P的比值為0.9~0.95，其優點描述於後。
參閱圖3，當水壓驟降時，該隔膜13快速朝該水接頭21收縮並壓抵該保護片31，該彈性連接件32受壓迫而呈收縮狀態，且該保護片31阻擋於該隔膜13與該水接頭21間，確實避免該隔膜13直接撞擊並擠入該水孔211中而受 損破壞，確實避免隔膜13受損以延長使用年限。
參閱圖4，當該壓力儲水桶開始進水時，該隔膜13朝第二桶體15方向舒張，且該彈性連接件32受到進水水流帶動而略呈拉伸狀態，此時，該保護片31則懸吊(floating)於該儲水腔11中且不抵於該水孔211，該保護片31不致阻擋水流進入，再如圖2所示，當水壓與氣壓平衡且該儲水腔11已飽和，該保護片31會因各方向靜壓(static pressure)平衡，而保持在不遮擋該水孔211的位置。
而將該保護片31壓抵至該水接頭21所需壓力值P'略小於該設定壓力值P有兩個優點，第一是出水時降低該保護片31的動作敏感度(action sensitivity)，如果該保護片31太過敏感(即將該保護片31壓抵至該水接頭21所需壓力值P'太小)，可能在該隔膜13未壓抵至該保護片31時就阻擋該水接頭21；第二是開始進水時該隔膜13容易被頂開，只要些許的進水動壓(dynamic pressure)加上該彈性連接件32的回復彈力就可克服該設定壓力值P。
參閱圖2與圖3，當水壓驟降時，該隔膜13是擠壓於該保護片31上，也就是該保護片31阻擋於該隔膜13與該水接頭21間，確保該隔膜13不會擠入水孔211而受損，因此避免了隔膜13被破壞而延長了隔膜13的使用年限。此外，該保護單元3是安裝於該水接頭21，不必如習知一、二改變隔膜13的形狀，製造上很容易將現有低壓型壓力儲水桶升級為高壓型壓力儲水桶。
參閱圖5，本發明具保護單元的壓力儲水桶的第二較佳 實施例與該第一較佳實施例構件與組裝方式大致相同，不同之處在於該第二較佳實施例中，該第一筒體14具有一用於容納該保護片31的凹槽141，當水壓驟降時，該保護片31容納於該凹槽141中，該保護片31與該桶體單元1齊平，使得該隔膜13擠壓於該保護片31上時形狀保持平整，有助於延長隔膜13的使用年限。
參閱圖6，本發明具保護單元的壓力儲水桶的第三較佳實施例與該第一較佳實施例構件與組裝方式大致相同，不同之處在於該第三較佳實施例使用內膽型隔膜13，該桶體單元1還包括一圍繞界定一開口171的環形凸緣17(annular flange)，該水接頭21還具有一圍繞該水孔211的端板凸緣213(end-plate flange)，該隔膜13的邊緣由該環形凸緣17與該端板凸緣213共同夾制。
在本第三較佳實施例中，該保護單元3的保護片31尺寸小於該環形凸緣17的開口171，以利組裝。當水壓驟降時，該隔膜13快速朝該水接頭21收縮，該保護片31阻擋於該隔膜13與該水接頭21間，使該隔膜13不會擠入水孔211。
參閱圖7，本發明具保護單元的壓力儲水桶的第四較佳實施例與該第三較佳實施例構件與組裝方式大致相同，不同之處在於該第四較佳實施例中，該水接頭21還具有一形成於該端板凸緣213且用於容納該保護片31的凹槽214，當水壓驟降時，該保護片31容納於該凹槽214中，該保護片31與該端板凸緣213齊平，使得該隔膜13擠壓於該保 護片31上時形狀保持平整，有助於延長隔膜13使用年限。
惟以上所述者，僅為本發明之較佳實施例而已，當不能以此限定本發明實施之範圍，即大凡依本發明申請專利範圍及發明說明內容所作之簡單的等效變化與修飾，皆仍屬本發明專利涵蓋之範圍內。
1‧‧‧桶體單元
11‧‧‧儲水腔
12‧‧‧空氣加壓腔
13‧‧‧隔膜
14‧‧‧第一桶體
141‧‧‧凹槽
15‧‧‧第二桶體
16‧‧‧壓環
17‧‧‧環形凸緣
171‧‧‧開口
2‧‧‧接頭單元
21‧‧‧水接頭
211‧‧‧水孔
212‧‧‧擋止肩部
213‧‧‧端板凸緣
214‧‧‧凹槽
22‧‧‧氣閥
3‧‧‧保護單元
31‧‧‧保護片
32‧‧‧彈性連接件
33‧‧‧扣件
P‧‧‧設定壓力值
P’‧‧‧將保護片壓抵至水接頭所需壓力值
圖1是剖視圖，說明以往的一種壓力儲水桶及其複數小孔；圖2是剖視圖，說明本發明具保護單元的壓力儲水桶的第一較佳實施例；圖3是剖視圖，說明本第一較佳實施例在水壓驟降的狀態；圖4是剖視圖，說明本第一較佳實施例的一儲水腔開始儲水；圖5是剖視圖，說明本發明具保護單元的壓力儲水桶的第二較佳實施例；圖6是剖視圖，說明本發明具保護單元的壓力儲水桶的第三較佳實施例；及圖7是剖視圖，說明本發明具保護單元的壓力儲水桶的第四較佳實施例。
1‧‧‧桶體單元
11‧‧‧儲水腔
12‧‧‧空氣加壓腔
13‧‧‧隔膜
14‧‧‧第一桶體
15‧‧‧第二桶體
16‧‧‧壓環
2‧‧‧接頭單元
21‧‧‧水接頭
211‧‧‧水孔
212‧‧‧擋止肩部
22‧‧‧氣閥
3‧‧‧保護單元
31‧‧‧保護片
32‧‧‧彈性連接件
33‧‧‧扣件

Claims (10)

  1. 一種具保護單元的壓力儲水桶，包含：一桶體單元，包括一儲水腔、一空氣加壓腔，及一分隔該儲水腔與該空氣加壓腔的隔膜；一接頭單元，包括一設置於該桶體單元且連通該儲水腔的水接頭，該水接頭具有一與該儲水腔連通的水孔；及一保護單元，包括一位於該儲水腔中的保護片，及一連接該保護片及該水接頭的彈性連接件，該保護片尺寸足以遮擋該水接頭的水孔，用以阻擋該隔膜被擠入該水孔中，該彈性連接件具有一自由長度，該彈性連接件在未被壓縮時使該保護片與該水孔保持間隔。
  2. 根據申請專利範圍第1項所述之具保護單元的壓力儲水桶，其中，該保護單元的彈性連接件為彈簧，其中一端與該水接頭內周面固定，另外一端與該保護片固定。
  3. 根據申請專利範圍第2項所述之具保護單元的壓力儲水桶，其中，該彈性連接件為蝸形彈簧，連接該水接頭的一端較寬且與該水接頭內周面緊配合，連接於該保護片的一端較窄且與該保護片透過一扣件固定。
  4. 根據申請專利範圍第3項所述之具保護單元的壓力儲水桶，其中，該水接頭還具有一形成於內周面的擋止肩部，該彈性連接件較寬的一端抵於該擋止肩部。
  5. 根據申請專利範圍第2項所述之具保護單元的壓力儲水桶，其中，該空氣加壓腔具有一設定壓力值，將該保護 片壓抵至該水接頭所需壓力值略小於該設定壓力值。
  6. 根據申請專利範圍第5項所述之具保護單元的壓力儲水桶，其中，將該保護片壓抵至該水接頭所需壓力值與該設定壓力值的比值為0.9~0.95。
  7. 根據申請專利範圍第1項至第6項任一項所述之具保護單元的壓力儲水桶，其中，該桶體單元還包括一第一桶體、一與該第一桶體對接的第二桶體，及一壓環，該隔膜設置於該第一桶體中，該隔膜的邊緣由該壓環與該第一桶體內周面共同夾制，該水接頭設置於該第一桶體。
  8. 根據申請專利範圍第7項所述之具保護單元的壓力儲水桶，其中，該第一筒體具有一用於容納該保護片的凹槽。
  9. 根據申請專利範圍第1項至第6項任一項所述之具保護單元的壓力儲水桶，其中，該桶體單元還包括一圍繞界定一開口的環形凸緣，該水接頭還具有一圍繞該水孔的端板凸緣，該隔膜的邊緣由該環形凸緣與該端板凸緣共同夾制，該保護單元的保護片尺寸小於該環形凸緣的開口。
  10. 根據申請專利範圍第9項所述之具保護單元的壓力儲水桶，其中，該水接頭還具有一形成於該端板凸緣且用於容納該保護片的凹槽。
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