一种用于建筑排水管道的止回装置的制作方法

本发明涉及给排水技术领域，具体涉一种用于建筑排水管道的止回装置。

背景技术：

止回装置是排水管道系统中的重要装置，除了要满足排水的作用外，它还需要具有良好的隔绝作用，使得管道下的臭气和溢水不会往上倒溢，因此止回装置结构是否合理，性能是否良好会直接影响到室内空气的质量，进而影响人的身心健康。

现有的一些止回装置利用了弹簧、支杆的结构，但是由于止回装置使用频率极高，因此在长期的使用过程中，弹簧的弹性有可能会随着使用次数的增多而逐渐降低，当弹簧的弹力降低到一定程度后，出现不可避免的物理疲劳，会使得防倒溢结构不能有效的回位，从而失去了防止污水、臭气倒溢的作用，污染室内环境，不利居住人的身体健康。

技术实现要素：

本发明的目的是提供一种用于建筑排水管道的止回装置，使用寿命长，且具有良好的防回水、防臭气倒溢的效果。

为实现本发明之目的，采用以下技术方案予以实现：

一种用于建筑排水管道的止回装置，包括圆筒、翻板、上翻板挡条、转轴和下翻板挡条，其中：

转轴横穿翻板并将翻板分成面积不等的两部分，翻板能够围绕转轴转动，翻板向上翻转的部分称为上翻板，翻板向下翻转的部分称为下翻板,下翻板的面积大于上翻板的面积；

在上翻板的下侧边缘和下翻板的上侧边缘分别设置有上翻板挡条和下翻板挡条，分别用于阻挡上翻板向下转动和阻挡下翻板向上转动，所述上翻板挡条和下翻板挡条设置在圆筒内壁上。

所述的止回装置，其中：所述上翻板较厚，面积较小，为空心结构，空心内加入配重物，下翻板较薄，为实心平板，面积较大。

所述的止回装置，其中：

上翻板挡条位于上翻板下部，一端与圆筒筒壁一体成型或者一端与圆筒筒壁固接，另一端呈水平板状向外凸出，设置在上翻板边缘的下部。

所述的止回装置，其中：

在上翻板下边缘与上翻板挡条上表面相对位置各设置有一个磁体，分别为第一磁铁和第二磁铁，第一磁铁和第二磁铁可互相吸附。

所述的止回装置，其中：

在上翻板挡条上表面设置有密封垫。

所述的止回装置，其中：

下翻板挡条位于下翻板上部，一端与圆筒筒壁一体成型或者一端与圆筒筒壁固接，另一端呈水平板状向外凸出，设置在下翻板边缘的上部。

所述的止回装置，其中：

在下翻板挡条下表面设置有密封垫。

所述的止回装置，其中：所述止回装置还包括挡水盖，所述挡水盖设置在上翻板的正上方，挡水盖的投影面积大于或者等于上翻板的面积。

所述的止回装置，其中：

挡水盖与圆筒内筒壁一体成型或固定连接，挡水盖整体呈圆弧面状结构。

所述的止回装置，其中：上翻板面积通过公式(1)计算：

所述公式(1)中，R为翻板半径；α为以翻板外边缘为圆弧，转轴为弦的圆心角的一半。

所述的止回装置，其中：

上翻板形心到翻板圆心的距离由公式(2)计算：

上翻板形心到转轴距离由公式(3)计算：

y₁＝y_d1-R·cosα (3)

下翻板面积由公式(4)计算：

下翻板形心到翻板圆心距离由公式(5)计算：

下翻板形心到转轴距离由公式(6)计算：

y₂＝y_d2+R·cosα (6)。

所述的止回装置，其中：

当排水管道有水流下时，翻板上有一定较小深度积水而不会打开，当水深继续加大时，翻板将失去平衡，发生转动，使积水流下，在极限平衡状态，有如下平衡方程(7)：

m(R-R·cosα)+(w₁+ρ_wgh₁A₁)·y₁＝(w₂+ρ_wgh₂A₂)·y₂ (7)

式中，m为磁铁吸力；w₁为包括铅块在内的上翻板重量；ρ_w为水密度；g为重力加速度；h₁为平衡时，上翻板上水深；w₂为下翻板重量；h₂为平衡时，下翻板上水深；

将公式(1)、(3)、(4)、(6)代入公式(7)，化简后得到如下方程式

m、w₁、h₁、w₂、h₂、R可根据设计需要给出具体数值，则公式(8)是一个以α为未知量的非线性方程，求解该方程，得到α，则可以按下式(9)、(10)求得L₁和L₂

L₁＝R-Rcosα (9)

L₂＝2R-L1 (10)

根据L₁和L₂可确定转轴位置；

或者，可根据设计需要确定L₁、L₂和α,将w₁作为未知量，代入公式(8)，通过求解方程得到上翻板重量。

附图说明

图1为建筑排水管道的止回装置的纵剖视图；

图2为建筑排水管道的止回装置的横剖视图；

图3为建筑排水管道的止回装置的立体结构示意图；

图4为建筑排水管道的止回装置的节点详图一；

图5为建筑排水管道的止回装置的节点详图二；

图6为翻板形心示意图。

图中附图标记说明：1.圆筒；2.挡水盖；3.下翻板；4.上翻板；5.上翻板挡条；6.上翻板橡胶垫；7.第一磁铁；8.转轴；9.铅块；10下翻板挡条；11.下翻板橡胶垫；12.第二磁铁

具体实施方式

如图1-5所示，建筑排水管道的止回装置包括：圆筒1、挡水盖2、下翻板3、上翻板4、上翻板挡条5、上翻板橡胶垫6、第一磁铁7、转轴8、铅块9、下翻板挡条10、下翻板橡胶垫11、第二磁铁12。

本装置主要部件采用ABS工程塑料制作，下翻板3与上翻板4为一个整体部件，合称为翻板，翻板为圆形平板结构，翻板中间有一根用不锈钢制作的转轴8，翻板可以绕转轴转动。上翻板4较厚，面积较小，为空心结构，空心内加入铅块9作为配重，下翻板3较薄，为实心平板，面积较大。所述转轴8横穿过翻板，转轴两端固定在圆筒1的筒壁上，翻板在无水流冲击的情况下处于水平位置。转轴将翻板分为上翻板4和下翻板3两部分，下翻板3的面积大于上翻板4的面积。

圆筒1内壁在上翻板4的下侧边缘和下翻板3的上侧边缘分别设置有上翻板挡条5和下翻板挡条10，分别用于阻挡上翻板向下转动和阻挡下翻板向上转动。

上翻板挡条5整体位于上翻板4下部，与圆筒1一体成型或者一端与圆筒1筒壁固接，另一端呈水平板状向外凸出，设置在上翻板4边缘的下部，在上翻板4下边缘与上翻板挡条5上表面相对位置各设置有一个磁体，分别为第一磁铁7和第二磁铁12，在无水流入情况下，上翻板4受到的重力产生的对转轴8的重力力矩大于下翻板3对转轴8的重力力矩，而上翻板4下部有挡条5阻挡上翻板下落，此时翻板处于水平状态，从而起到密封作用。在上翻板4边缘处和对应的上翻板挡条5处设置的小磁铁能够通过磁力增强密封效果。在上翻板挡条5上表面还设置有密封垫，如上翻板橡胶垫6。下翻板挡条10整体位于下翻板3上部，与圆筒1一体成型或者一端与圆筒1筒壁固接，另一端呈水平板状向外凸出，设置在下翻板3边缘的上部，在下翻板挡条10下表面还设置有密封垫，如下翻板橡胶垫11，在上翻板挡条5与上翻板4接触处安装的橡胶垫6以及在下翻板挡条10与下翻板3接触处安装的橡胶垫11能够提高装置的密封性。

圆筒1内部上翻板4正上方有与筒壁连接为一体的挡水盖2，如图1、3所示，挡水盖2的投影面积大于或者等于上翻板4的面积，挡水盖2整体呈圆弧面状结构，与圆筒一体成型或者其上部边缘与圆筒1筒壁固接，下部边缘向下与下翻板3接触或距离极小的距离。当有水从上边流下来冲击翻板时，挡水盖2阻挡水流冲击上翻板4，而水流冲击面积较大的下翻板3时，使翻板转动，水得以流入下水管。当水流完后，由于重力作用，上翻板4对于转轴8的力矩大于下翻板3对于转轴8的力矩，于是翻板转动，重新回到水平状态，实现对下水管的密封。

当有反水时，水从翻板下往上涌，由于下翻板3面积大于上翻板4的面积，因此下翻板3受到的水压力大于上翻板4，水压力作用下，下翻板3对转轴8的力矩大于上翻板4对转轴8的力矩，使得具有下翻板3向上、上翻板4向下的转动趋势，而下翻板3上边和上翻板4下边均有挡条，在反水水压作用下，翻板挤压挡条，增强了密封性，阻止水向上涌，发挥了止回的作用。

本发明的建筑排水管道的止回装置利用重力实现对建筑排水管的密封止回，具有结构简单，可靠性高，坚固耐用、用途广泛的特点。

下面对本发明装置的结构参数、力学分析进行说明：

(1)排水时的力学分析

本发明的建筑排水管道,有水流下时，翻板不会立即打开，当翻板上积水达到一定深度时，翻板在水压力作用下打开，水排出。可以根据转轴两侧力矩平衡条件求转轴位置或求得上翻板的重量等。

图6中，O为翻板圆心，O₁为上翻板形心，O₂为下翻板形心。

上翻板面积通过公式(1)计算：

公式(1)中，R为翻板半径；α为以翻板外边缘为圆弧，转轴为弦的圆心角的一半。

上翻板形心到翻板圆心的距离由公式(2)计算：

上翻板形心到转轴距离由公式(3)计算：

y₁＝y_d1-R·cosα (3)

下翻板面积由公式(4)计算：

下翻板形心到翻板圆心距离由公式(5)计算：

下翻板形心到转轴距离由公式(6)计算：

y₂＝y_d2+R·cosα (6)

当有水流下时，翻板上有一定较小深度积水而不会打开，当水深继续加大时，翻板将失去平衡，发生转动，使积水流下。在极限平衡状态(极限平衡状态是翻板即将打开时的状态，即当再有水流入，翻板将打开的状态)，有如下平衡方程

m(R-R·cosα)+(w₁+ρ_wgh₁A₁)·y₁＝(w₂+ρ_wgh₂A₂)·y₂ (7)

式中，m为小磁铁吸力；w₁为包括铅块在内的上翻板重量；ρ_w为水密度；g为重力加速度；h₁为平衡时，上翻板上水深；w₂为下翻板重量；h₂为平衡时，下翻板上水深。

将公式(1)、(3)、(4)、(6)代入公式(7)，化简后得到如下方程式

m、w₁、h₁、w₂、h₂、R可根据设计需要给出具体数值，则公式(8)是一个以α为未知量的非线性方程，求解该方程，得到α，则可以按下式求得L₁和L₂

L₁＝R-Rcosα (9)

L₂＝2R-L₁ (10)

根据L₁和L₂可确定转轴位置。

也可以根据设计需要确定L₁、L₂和α,将w₁作为未知量，代入公式(8)，通过求解方程得到上翻板重量。

(2)反水时的力学分析

有反水时，水从翻板下侧向上涌，由于下翻板面积大于上翻板面积，在水压作用下，下翻板对转轴的力矩大于上翻板对转轴的力矩，翻板有下翻板向上，上翻板向下的转动趋势，而翻板挡条阻挡了翻板的转动，这时，翻板挤压挡条上的橡胶密封垫，可有效阻挡反水的上涌，从而起到密封作用。

二、应用案例

(1)根据设计需要，确定R＝5cm，m＝0.008N，w₁＝20g，h₁＝0.7cm，ρ_w＝1g/cm³，w₂＝7g，h₂＝0.7cm。

将上述数据代入公式(8)，解方程，求得α＝1.12rad。

由公式(9)求得

L₁＝2.84cm

由公式(10)求得

L₂＝7.16cm

在该应用案例中，本发明止回装置圆筒筒壁厚优选的可以是3.2mm，可插入直径为110mm的排水管，用于马桶底部的止回防溢。

(2)根据设计需要，确定R＝8cm，m＝0.02N，w₁＝52g，h₁＝0.7cm，ρ_w＝1g/cm³，w₂＝22g，h₂＝0.7cm。

将上述数据代入公式(8)，解方程，求得α＝1.20rad。

由公式(9)求得

L₁＝5.09cm

由公式(10)求得

L₂＝10.91cm。

在该应用案例中，本发明止回装置圆筒筒壁厚优选的可以是4mm，可上下均将直径160mm的PVC排水管插入圆筒中，用胶水固定，用于排水管道中段的止回防溢。

(3)根据设计需要，确定R＝5cm，m＝0.008N，h₁＝0.7cm，ρ_w＝1g/cm³，w₂＝6g，h₂＝0.7cm，L₁＝3.3，L₂＝6.7，α＝1.22。

将上述数据代入公式(8)，解方程求得w₁＝13.6g。可根据计算结果确定上翻板的重量及配重。

本发明利用重力和磁性力实现建筑排水管道的止回防溢，并设置了挡水盖防止水流对上翻板的冲击，有利于翻板及时打开泄水，挡水盖为弧形倾斜设计，有利于排出污水，避免管道堵塞。同时，转轴位置的设置及上翻板配重设计对该装置的使用效果具有重要影响，转轴位置设置及上翻板配重设计不恰当会导致翻板密封不严或翻板不能及时打开泄水等缺陷，本发明对该装置进行了力学分析，给出了确定转轴位置及上、下翻板面积的定量方法和上翻板配重重量的设计方法，为该装置的应用提供了科学依据。本装置具有结构简单、可靠性高、坚固耐用、用途广泛的特点。