轴向式水锤消除器的制造方法
【专利说明】轴向式水锤消除器
[0001]相关申请的交叉引证
[0002]本申请要求于2014年12月12日提交的美国申请序列号14/568，583以及于2013年12月17日提交的美国申请序列号14/109，116的优先权。
【背景技术】
[0003]1.
技术领域
[0004]本发明涉及用于缓和压力峰(pressure spike)并且减少在切断水流(或者穿过系统流动的其他流体的流)时由管路、软管、或柔性管道内的突然压力改变而引起的“水锤(water hammer)” 的轴向式(in-line，线内)设备。
[0005]2.相关技术
[0006]水锤是在由于切断穿过管路的水流引起的管路压力的突然改变时的常见现象。与快速关闭阀相关的压力峰(pressure spike)可为系统内通常压力的5倍甚至更大。压力的这些改变可导致管路的嘎嘎声和振动，从而产生与该问题有关的典型“锤击”噪声，尽管甚至在不存在锤击噪声的情况下压力改变也可对管路系统造成损害。压力峰可从阀向后发生反射(reverberate)并且对整个系统的部件导致损害，所述的部件包括装配件、阀、回流防止器、以及连接至管路系统的器具。
[0007]—种防止水锤的方式是通过安装水锤消除器。这些设备通常包括管路，该管路在一端加盖，具有活塞以及位于活塞与加盖端之间的加压气穴，其中管路的开口端连接至系统中位于可能发生压力峰处的正上游的管路或者连接在阀处并且通常包括在阀出口箱(outlet box)中。消除器通常以垂直于系统管路的方式安装。当发生压力峰时，加压水推挤消除器中的活塞(该活塞抵靠加压气穴(air pocket，气囊)移动)直到压力稳定，并且活塞回到其在消除器内的通常静止位置。这缓和了压力，使得压力峰不会向后反射穿过管路系统。
[0008]这种类型的现有技术的锤消除器对于固定的管路安装而言运行得很好，然而需要额外的空间用于安装和较大尺寸的出口箱以容纳该消除器。另外，安装更加困难，因为其通常包括焊接管路、压缩接点、卷边到PEX上、或其他各种连接手段。如果有必要使用锤消除器来改装管路系统，则困难增大，因为难以接近墙壁内的管路或者难以在已有的出口箱处添加锤消除器。这通常需要专业水管工的帮助并且对于普通房主而言通常并非是自己动手的工作。此外，这种类型的设计不适用于通常存在于清洗机、洗碗机、和冰箱/制冰器上的柔性软管和管道，甚至与这些器具一起使用的阀可能导致严重的压力峰。
[0009]轴向型消除器也是已知的，其相对于T连接器类型的消除器具有优点，但这些轴向型消除器使用缓冲材料而非活塞。例如，美国专利N0.6672337公开了一种围绕流体室的缓冲隔膜，并且美国专利N0.8307855公开了一组位于较大直径管路内用于缓冲压力峰的充气气囊。活塞比缓冲材料更为有效。
【发明内容】
[0010]本文公开的水锤消除器装置可添加至通常存在于用于清洗机、洗碗机、以及冰箱/制冰器的供应线上的标准和预先存在的柔性软管和管道。根据本发明一个实施例，通过将水锤消除器卷边或密封在标准软管的中部而将水锤消除器轴向地安装在柔性软管中。这样，水锤消除器的安装对于普通房主而言就像安装标准软管一样简单并且其可在无需专业帮助的情况下完成。此外，该装置相对小并且直径仅仅比用于家用器具的柔性软管供应线的通常直径略大，使得其易于装配在供应线安装消除器之前容纳标准柔性供应线的相同位置。通过使用根据本发明实施例的消除器，无需将消除器安装在阀出口箱中，这将允许更为廉价的更小的箱。
[0011]根据本发明另一实施例，水锤消除器包括活塞和加压室(类似于现有技术的装置)，然而消除器相对于系统是轴向的并且水穿过消除器。该轴向式设计允许消除器是紧凑的并且易于安装在已有的柔性软管或管道上。
[0012]通过结合附图考虑优选实施例的下文详细描述和所附权利要求，本发明的这些和其他特征、目的和优点将变得更加被理解。尽管优选实施例的讨论将关注于装置与柔性软管和管道的使用，然而本发明可与铜质管路、CPVC管路、PEX管路、以及具有将装置的端部与这些管路轴向连接的不同装置的其他硬质表面管路系统一起使用，如本领域普通技术人员应当理解的。另外，本发明可由器具制造商安装在器具(诸如清洗机或洗碗机)内，如本领域普通技术人员也应当理解的。
【附图说明】
[0013]相对于以下附图进一步描述和阐述本发明的装置，附图中:
[0014]图1为典型的现有技术T连接器水锤消除器的截面图；
[0015]图2为根据本发明装置的一个实施例的立体图；
[0016]图3为其中活塞处于其静止位置的图2装置的截面侧视图；
[0017]图4为其中活塞处于完全压缩位置的图2装置的截面侧视图；
[0018]图5为连接至柔性软管的图2装置的截面侧视图；
[0019]图6为根据本发明装置的另一实施例的立体图；
[0020]图7为其中活塞处于其静止位置的图6装置的截面侧视图；
[0021 ]图8为根据本发明装置的另一实施例的立体图；
[0022]图9为图8装置的截面侧视图；
[0023]图10为根据本发明装置的另一实施例的侧视图；
[0024]图1IA为其中活塞处于其静止位置的图10装置的截面侧视图；
[0025]图1IB为图1IA的一部分的放大图；
[0026]图12为根据本发明装置的另一实施例的立体图；
[0027]图13为其中活塞处于其静止位置的图12装置的截面侧视图；
[0028]图14为其中活塞处于完全压缩位置的图12装置的截面侧视图；
[0029]图15为根据本发明的端部装配件的一个实施例的立体图；
[0030]图16A为图15的端部装配件的截面侧视图；
[0031 ]图16B为图16A的端部装配件的放大图；
[0032]图17为根据本发明的另一端部装配件的一个实施例的立体图；
[0033]图18A为图17的端部装配件的侧视图；
[0034]图18B为图18A的端部装配件的一部分的放大图；
[0035]图19为根据本发明活塞的一个实施例的立体图；
[0036]图20为图19的活塞的侧视图；
[0037]图21为图20的活塞的截面图。
[0038]图22为根据本发明装置的另一实施例的立体图；
[0039]图23为其中活塞处于其静止位置的图22装置的截面侧视图；
[0040]图24为根据本发明装置的另一实施例的立体图；
[0041 ]图25为其中活塞处于其静止位置的图24装置的截面侧视图；
[0042]图26为根据本发明装置的另一实施例的立体图；
[0043]图27A为图26的装置的截面侧视图；
[0044]图27B为图27A的一部分的放大图；
[0045]图28为图26的装置的另一截面侧视图；
[0046]图29为根据本发明活塞的另一实施例的立体图；
[0047]图30为图29的活塞的前视图；
[0048]图31为图29的活塞的侧视图；以及
[0049]图32为图30的活塞的截面图。
【具体实施方式】
[0050]参照图1，示出了现有技术的锤消除器I。消除器I包括端部装配件2、通常为U形的壳体3、以及活塞4。端部装配件2通常通过螺纹或焊接连接而附接至从管路8垂直延伸的T座
7。流体室5设置在端部装配件2内。通常填充有空气的加压室6设置在壳体3内。当出现压力峰时，随着流体室5扩展以容纳来自管路8的额外流体，流经T连接器7和端部装配件2的流体或水的力导致活塞朝向壳体3的密封端移动。当压力一般化时，活塞4移动返回至其静止位置(如图1所示)。系统中的流体或水不会流经(从一端流经并且经由另一端流出)消除器I，而是流入到端部装配件2的开口中并从该相同开口回流出去。当以通常的定向安装时，消除器I的纵向轴线垂直于管路8的纵向轴线并且垂直于流体和水流经系统的主要流向。向已有的管路系统添加消除器I通常需要切开管路或软管、安装T连接器7、以及连接消除器I。根据所使用的材料，这可能需要使用有害的和有臭味的溶剂或者使用焊料和焊炬，从而使得在没有专业水管工帮助的情况下安装对于普通房主而言安装变得更加难以应付。
[0051]参照图2，描绘了轴向式水消除器装置10的一个优选实施例。装置10优选包括大致柱形的外壳或本体12、第一端部装配件22、第二端部装配件30、以及纵向流体通道34，该外壳或本体具有位于每个端部处的台肩52。在管路系统(包括使用硬质管路材料或者柔性软管或管道的系统)的正常运行过程中，流体(通常为水)从第一装配件22(上游或后向端)朝向第二装配件30流动(下游或前端)。装置10安装在阀的上游，该阀将关闭和形成压力峰。通常，这样的阀是与消除器一起使用的器具的一部分。为了与例如清洗机一起使用，消除器10将安装在柔性供水线中位于安装在墙壁处的出口箱中的供水阀(其通常保持在打开位置并且不是压力峰的来源)与清洗机之间。每个端部装配件22和30优选地包括带钩端(barbedend)24和32以及向外延伸超出台肩52的颈部21和31。可替换地，消除器10可安装在器具内(最优选地由器具的制造商)位于可导致水锤的器具阀附近。
[0052]消除器装置10的优选实施例在图3和图4中描绘。消除器装置10包括外壳或本体
12、第一端部装配件22、第二端部装配件30、活塞14、加压室20、以及流体通道34、28和26。第一端部装配件22设置在壳体12的上游端处。第一端部装配件22包括具有内部(或下游)端40和台肩41的柱形本体16、从台肩41向外延伸的柱形颈部21、以及带钩端24。台肩41抵接壳体12的台肩52。颈部21从壳体12穿过开孔54向外(在上游)延伸。带钩端24优选地在颈部21附近最宽并且随着其从颈部21向外延伸而渐缩以帮助插入到柔性软管中，其中最宽的带钩部分帮助确保带钩端24不会从柔性软管中脱出。纵向流体通道26延伸穿过带钩端24和颈部21。另一流体通道28形成在柱形本体16的内部上。流体通道28比流体通道26具有更大的直径。当水流经系统时，流经管路系统的流体(通常为水)可从流体通道26自由地流动至流体通道28。至少一个并且优选至少两个环形凹部35设置在本体16的侧壁的内表面内。在每个环形凹部35内设置有密封环36，该密封环密封地接合壳体12的内壁，从而将第一端部装配件22固定在壳体12内并且防止水在壳体12与第一端部装配件22之间的泄漏。
[0053]第二端部装配件30设置在外壳或本体的下游端处。第二端部装配件30包括具有内部(或下游)端46和台肩44的大致柱形本体18、柱形流体轴62、从台肩44向外延伸的柱形颈部31、以及带钩端32