ВЫРАВНИВАЮЩИЙ ДАВЛЕНИЕ КЛАПАН
PRESSURE EQUALISING VALVE

Область, к которой относится изобретение
Настоящее изобретение относится к системам сточной канализации зданий. Более конкретно, настоящее изобретение относится к створчатому клапану для выравнивания давления воздуха, разработанному для использования в системе данного типа.
Уровень техники
Системы сточной канализации обычно содержат по существу горизонтальные канализационные секции, называемые «коллекторы» с небольшим наклоном. Они собирают сточную воду из различных стационарных устройств, направляя ее в по существу вертикальные канализационные секции, называемые «сточные трубы». Сточная труба может принимать несколько коллекторов с одного или более этажей здания, такого как жилое строение, на одну или множество семей. Данные системы в виде древообразных канализационных систем, изготовленные из трубчатых каналов, соединяют множество санитарных стационарных устройств и в процессе использования взаимодействуют друг с другом согласно известному физическому явлению.
Движение сточных отходов в трубопроводах создает колебания давления воздуха внутри трубопроводов. Это вызывает поступление внешнего воздуха (приточного воздуха), когда внутреннее давление меньше, чем атмосферное давление, и вызывает выталкивание воздуха (загрязненного или испорченного воздуха), когда внутреннее давление больше, чем атмосферное давление.
Традиционно устанавливаемые на стационарных устройствах гидравлические затворы защищают воздух помещения от испускания загрязненного воздуха и поглощают некоторую часть колебаний давления внутри канализационной системы. Однако, они не решают всех проблем, таких как обратный проход воды, булькающие звуки или выделение загрязненного воздуха, и вследствие этого в соответствии с правилами в данной области устанавливается вентиляция.
Вентиляционную систему традиционно выполняют вверху сточной трубы посредством открытого конца, который открывается над крышей здания, и посредством петли, которая соединяет критические точки горизонтальных участков с атмосферным давлением.
Когда систему или часть системы трудно вентилировать и/или когда нежелательно осуществлять вентилирование за пределы здания, альтернативное решение состоит в том, чтобы установить в некоторых критических точках системы односторонние клапаны выравнивания давления, которые обеспечивают возможность поступления воздуха в систему, когда имеется внутреннее отрицательное давление, и предотвращают выделение загрязненного воздуха при внутреннем положительном давлении.
Стандарты определяют пригодность применения односторонних клапанов выравнивания давления, используя следующие рабочие критерии:
- сопротивление удару
- воздухонепроницаемость во время внутреннего положительного давления.
- Чувствительность: легкость открывания при малейшем внутреннем отрицательном давлении.
- Способность впуска воздуха для чрезвычайно сильного отрицательного давления.
- Долговечность.
- Прочность при температуре (выше и ниже точки замерзания).
- Способ установки.
Другие важные критерии для данных изделий, которые не содержатся в стандартах для пригодности применения:
- Размер, особенно важный для установки в тесных местах.
- Возможность работы в вертикальном или горизонтальном положении.
- Легкость разборки при техническом обслуживании.
- Неподверженность воздействию конденсации.
- Неподверженность воздействию накоплению пыли.
Документ EP 0278746 раскрывает выравнивающий створчатый клапан с наклонным закрывающим элементом. В случае внутреннего отрицательного давления системы воздух поступает в створчатый клапан сквозь кольцевое отверстие, расположенное под закрывающим элементом, а затем воздух поднимается в закрывающий элемент, который находится в открытом положении вследствие отрицательного давления, и в заключение движется снова вниз в систему через круглую трубку.
Другими словами, поток сначала направляется вверх, поворачивает по существу на 180°, а затем направляется вниз. Данная траектория создает сопротивление потоку, что причиняет вред чувствительности и способности впуска воздуха одностороннего клапана. Для того чтобы сохранить приемлемые значения данных параметров, требуемые размерные параметры створчатого клапана вынуждают уменьшать размер.
Документы DE 3414077 и US 3815629 раскрывают односторонние клапаны, которые открываются под давлением воды.
Документ DE 102007012483 относится к диафрагме, которая остается неподвижной вдоль всей своей окружности.
Сущность изобретения
Проблема, которую предлагает решить настоящее изобретение, состоит в предоставлении одностороннего клапана выравнивания давления воздуха, которое соответствует различным критериям, упомянутым выше. В частности, одной целью изобретения является предложение выравнивающего створчатого клапана с получением предпочтительного сочетания воздухонепроницаемости, чувствительности, впускной способности и размера за счет оптимизации потока воздуха в системе.
Предложенное решение изобретения состоит в створчатом клапане для выравнивания давления воздуха, содержащем канал с впускной областью и выпускной областью, гнездо, расположенное внутри указанного канала, и заслонку, которая может двигаться между, с одной стороны, закрытым положением, в котором она взаимодействует с указанным гнездом для предотвращения потока воздуха из выпускной области в направлении впускной области через указанный канал, и, с другой стороны, открытым положением, в котором она допускает поток воздуха в канале из впускной области в направлении выпускной области, при этом заслонка способна перемещаться из закрытого положения в открытое положение вследствие отрицательного внутреннего давления воздуха между выпускной областью и впускной областью, указанный канал способен пропускать поток, в котором, для любой траектории между впускной областью и выпускной областью, вектор скорости в заданной точке образует угол с вектором скорости во впускной области, который увеличивается с расстоянием от впускной области, при этом угол между вектором скорости в выпускной области и вектором скорости во впускной области составляет от 80 до 150°, и при этом заслонка в закрытом положении образует угол от 0 до 70° с нормалью выпускной области, отличающимся тем, что заслонка имеет толщину от 0,4 мм до 6 мм.
Предпочтительно, толщина заслонки составляет между 0,5 и 4 мм.
Согласно одному варианту осуществления, заслонка в закрытом положении образует угол от 30 до 70° с нормалью выпускной области. В данном случае, независимо от того, расположен ли выравнивающий створчатый клапан с выпускной областью в горизонтальной или вертикальной плоскости, заслонка будет всегда наклонной.
Предпочтительно, заслонка является подвижной за счет деформирования или поворачивания.
Согласно одному варианту осуществления, заслонку изготавливают из гибкого материала. Например, заслонку изготавливают из силикона, эластомера, термопластического эластомера, резины или другого термопластика. В данном случае, заслонка может деформироваться с перемещением из открытого положения в закрытое положение. Выбор материала и толщина заслонки влияют на чувствительность одностороннего выравнивающего клапана.
Предпочтительно, заслонка имеет по меньшей мере одну выемку. Она будет улучшать гибкость и чувствительность заслонки.
Преимущественно, створчатый клапан содержит по меньшей мере одну тонкую пластинку, которая проходит поперек указанной впускной области и указанного гнезда.
Согласно еще одному варианту осуществления, заслонку изготавливают из жесткого материала. В данном случае, она может, например, поворачиваться на стержне для перемещения из открытого положения в закрытое положение.
Предпочтительно, указанная впускная область имеет квадратную или прямоугольную форму с закругленными углами. Такая форма обеспечивает возможность прохода с большим поперечным сечением, занимая в то же время меньший объем по сравнению с круглым поперечным сечением. В качестве альтернативы, впускная область может быть, например, круглой или треугольной.
Предпочтительно, створчатый клапан имеет корпус и крышку, соединенную с корпусом герметично и с возможностью снятия; причем указанный канал проходит сквозь указанный корпус.
Согласно одному варианту осуществления, указанное гнездо прикреплено к указанной крышке. В качестве альтернативы, оно прикреплено к корпусу.
В изобретении также предложено применение одностороннего клапана, выравнивающего давление воздуха, с выпускной областью, ориентированной в вертикальной или горизонтальной плоскости.
Цель настоящего изобретения состоит также в применении, в качестве устройства выравнивания давления воздуха, выравнивающего створчатого клапана, содержащего канал с впускной областью и выпускной областью, гнездо, расположенное внутри указанного канала, и заслонку, которая может двигаться между, с одной стороны, закрытым положением, в котором она взаимодействует с указанным гнездом для предотвращения потока воздуха в упомянутом канале от выпускной области в направлении впускной области через указанный канал, и, с другой стороны, открытым положением, в котором она допускает поток воздуха в канале из впускной области в направлении выпускной области, при этом заслонка способна перемещаться из закрытого положения в открытое положение вследствие отрицательного внутреннего давления воздуха между выпускной областью и впускной областью, указанный канал способен пропускать поток, в котором для любой траектории между указанной впускной областью и указанной выпускной областью, вектор скорости в заданной точке образует угол с вектором скорости во впускной области, который увеличивается с расстоянием от впускной области, при этом угол между вектором скорости в выпускной области и вектором скорости во впускной области составляет от 80 до 150°, и при этом заслонка в закрытом положении образует угол от 0 до 70° с нормалью выпускной области.
Предпочтительно заслонка может перемещаться за счет деформирования или поворота.
Краткое описание чертежей
Изобретение будет лучше понятно, а другие его цели, подробности, признаки и преимущества станут более ясными со следующим описанием нескольких конкретных вариантов осуществления изобретения, которые предоставлены исключительно для иллюстрирования, и не предполагают ограничение. На чертежах:
- Фиг. 1 представляет собой вид в изометрии в разрезе выравнивающего створчатого клапана согласно первому варианту осуществления,
- Фиг. 2 представляет собой вид в изометрии в разрезе выравнивающего створчатого клапана, показанного на фиг.1, с заслонкой в открытом положении,
- Фиг. 3 представляет собой вид в изометрии выравнивающего створчатого клапана согласно второму варианту осуществления,
- Фиг. 4 представляет собой вид в изометрии в разрезе выравнивающего створчатого клапана, показанного на фиг. 3, а
- Фиг. 5 представляет собой вид в изометрии крышки выравнивающего створчатого клапана, показанного на фиг. 3.
Подробное описание варианта осуществления изобретения
Фиг. 1 и 2 показывают односторонний клапан 1, выравнивающий давление воздуха, согласно первому варианту осуществления изобретения. Выравнивающий створчатый клапан 1 содержит корпус 2 и крышку 3. Корпус 2 имеет цилиндрический участок 4 и расширяющийся участок 5.
Цилиндрический участок 4 имеет открытый конец. Конец расширяющегося участка 5 закрыт герметичным образом крышкой 3, причем расширяющийся участок 5 имеет отверстие на боковой стороне. Другими словами, выравнивающий створчатый клапан ограничивает канал или проход 6, который простирается от впускной области 7, расположенной на одной стороне расширяющегося участка, к выпускной области 8, расположенной на конце цилиндрического участка 4.
В показанном примере, выпускная область 8 имеет круглую форму, а впускная область 7 имеет квадратную или прямоугольную форму (не показано) с закругленными углами. В качестве альтернативы, впускная секция может иметь, например, круглую или треугольную форму.
Корпус 2 имеет выступ 11, который проходит в направлении внутрь от впускной области 7. Параллельные пластинки 9, расположенные по существу перпендикулярно впускной области 7, перекрывают отверстие, ограниченное выступом 11.
На стороне, противоположной впускной области, пластинки 9 и выступ 11 образуют гнездо 10. Выравнивающий створчатый клапан 1 содержит заслонку 12, которая на фиг.1 опирается на гнездо 10. В показанном варианте осуществления, заслонка 12 показана в виде гибкой мембраны. Она изготовлена из гибкого деформируемого материала и соединена с корпусом 2 перемычкой 17. Например, заслонка 12 изготовлена из силикона, эластомера, термопластического эластомера, резины или другого термопластика и имеет толщину, составляющую от 0,4 мм до 6 мм, предпочтительно между 0,5 мм и 4 мм. Вне этих пределов, створчатый клапан не функционирует либо по причине того, что заслонка не поднимается и остается на гнезде в закрытом положении, либо потому что она плотно не закрывается относительно гнезда и остается в открытом положении. Заслонка 12, вследствие этого, является подвижной и может деформироваться для отделения от гнезда 10, как показано на фиг. 2.
В еще одном, не показанном, варианте осуществления заслонка представлена в виде створки, изготовленной из жесткого материала. Подвижную заслонку, таким образом, соединяют с корпусом с возможностью поворота.
На фиг.1 можно видеть, что когда заслонка опирается на гнездо 10, она находится под углом относительно нормали выпускной области 8. Например, заслонка образует угол между 0 и 70°, предпочтительно между 30 и 70° с нормалью выпускной области 8.
Действие одностороннего клапана, выравнивающего давление воздуха, состоит в следующем.
Выравнивающий створчатый клапан 1 присоединяют цилиндрическим участком 4 к системе сточной канализации.
В случае внутреннего положительного давления, иначе говоря, когда давление воздуха внутри канализационной системы больше, чем атмосферное давление, заслонка 12 герметично расположена на гнезде 10. Также герметичность особо обеспечивается за счет разницы давлений, прикладываемой на заслонку 12.
В случае внутреннего отрицательного давления, когда давление внутри канализационной системы меньше, чем атмосферное давление, подвижная заслонка 12 в виде гибкой мембраны деформируется вследствие силы разницы давлений, как показано на фиг.2, и перемещается в открытое положение вследствие давления разрежения (всасывания) из-за отрицательного внутреннего давления воздуха между выпускной областью и впускной областью выравнивающего створчатого клапана 1. Таким образом, воздух, поступающий снаружи, проникает в систему, проходя через впускную область 7, канал 6 и выпускную область 8. В альтернативном варианте осуществления, где подвижная заслонка представляет собой жесткую шарнирную створку, она поворачивается в открытое положение.
Конструкция выравнивающего створчатого клапана 1 предлагает несколько преимуществ.
- Вследствие наклона заслонки 12, отсутствует необходимость преодолевать общую массу заслонки 12 для того, чтобы перемещать ее в открытое положение, показанное на фиг.2. Это способствует отличной чувствительности выравнивающего створчатого клапана 1. Дополнительно, имеется возможность расположения выравнивающего створчатого клапана 1 с выпускной областью 8, расположенной по существу в горизонтальной плоскости, как показано на фиг.1 и 2, или с выпускной областью 8, расположенной по существу в вертикальной плоскости. В обоих случаях, заслонка 12 наклонена.
- С заслонкой 12, наклоненной относительно гнезда 10, она имеет тенденцию возвращаться в свое исходное положение, показанное на фиг.1, в отсутствии отрицательного давления воздуха, что также способствует герметичности выравнивающего створчатого клапана 1.
- Конфигурация выравнивающего створчатого клапана 1 позволяет каналу 6 пропускать воздушный поток с небольшим изменением направления. Таким образом, выравнивающий створчатый клапан обладает хорошей способностью впуска воздуха. Более конкретно, как показано с помощью траектории 13 потока на фиг. 2, можно видеть, что вектор 15 скорости в заданной точке образует угол с вектором 14 скорости, который увеличивается в зависимости от расстояния от впускной области. Вследствие этого отсутствует множество изменений направления. Дополнительно, угол между вектором 16 скорости в выпускной области 8 и вектором 14 скорости во впускной области 7 составляет между 80 и 150°. Вследствие этого, общее изменение направления потока воздуха ограничено. Конечно, поток с упомянутыми выше характеристиками могут предоставлять конструкции, отличающиеся от конструкции показанного канала 6.
- Форма впускной области 7, квадратная с закругленными углами, обеспечивает большее поперечное сечение прохода, чем круглое поперечное сечение, когда диаметр равен стороне квадратного поперечного сечения. Это способствует отличной способности впуска воздуха выравнивающего створчатого клапана 1. Прямоугольное поперечное сечение обеспечивает такое же преимущество.
- В непоказанном варианте осуществления, в котором заслонку изготавливают из деформируемого материала, заслонка 12 имеет выемки вдоль перемычки 17. Тогда заслонка 12 может деформироваться более легко, что способствует хорошей реагирующей способности створчатого клапана 1.
- Пластинки 9, расположенные под углом в направлении наружной части корпуса 2, устраняют конденсацию, которая может оказывать вредное влияние на правильную работу выравнивающего створчатого клапана 1 и которая может мешать правильному вентилированию системы сточной канализации.
- Крышка 3 может быть удалена, обеспечивая возможность визуального осмотра и очистки внутренней части выравнивающего створчатого клапана 1.
Фиг. с 3 по 5 показывают выравнивающий створчатый клапан 101 согласно второму варианту осуществления. Элементы, которые являются идентичными или подобными элементам первого варианта осуществления, обозначены такими же ссылочным номерами, увеличенными на 100.
Выравнивающий створчатый клапан 101 содержит корпус 102 и крышку 103. Корпус 102 может быть соединен с системой своим цилиндрическим участком 104.
Действие выравнивающего створчатого клапана и его преимущества аналогичны действию и преимуществам выравнивающего створчатого клапана 1. Воздух может протекать из впускной области 107 к выпускной области 108 за счет деформирования заслонки 112, которая, когда находится в состоянии покоя, взаимодействует с гнездом 110. Достаточно плавный поток и угол заслонки являются основными требованиями для отличной реагирующей способности и отличной способности впуска при уменьшенном размере.
Выравнивающий створчатый клапан 101 имеет дополнительное преимущество. Фактически, как можно видеть на фиг.5, выступ 111 и пластинки 109 (не показанные на фиг. 4) являются частью крышки 103 и могут вследствие этого быть отделены от корпуса 102, что облегчает осмотр и обслуживание створчатого клапана 101, выравнивающего давление воздуха.
Несмотря на то, что изобретение было описано относительно нескольких конкретных вариантов осуществления, достаточно очевидно, что это не ограничение и что изобретение включает в себя все описанные эквивалентные технические изменения, а также их комбинации, если они попадают в пределы объема правовых притязаний изобретения.