控制截流装置和冲洗系统.pdf

一种用于小便器或浴厕设备的冲洗阀(22)的控制截流装置(16)，包括壳体(28)，壳体限定由阀座(42)分隔成进口部分(44)和出口部分(46)的流动腔(38)。阀结构(54)由施加阀关闭弹簧力的弹簧(78)朝阀座(42)偏压。壳体(28)由隔膜(70)密封，隔膜覆盖能移动的阀结构(54)并将它与流动通过壳体的水隔离。隔膜(70)不阻碍阀结构运动，且该关闭弹簧力确定在无或低供水压力状态后压力增大期间用于打开控制截流装置(16)的阈值供水压力。多个控制截流装置(16A～16H)可供应一系列冲洗阀(22A～22H)和浴厕设备，并因带有具备不同关闭弹簧力的弹簧而可在压力增大期间以轮流进行顺序打开。

1.  一种用于连接于加压水源和冲洗阀之间的控制截流装置，所述控制截流装置包括：
壳体，其限定具有纵向轴线的长形流动腔；
位于所述流动腔内的阀座；
位于所述流动腔内的阀结构，其能沿所述轴线的方向相对于用于控制通过所述流动腔的流体的所述阀座移动；以及
大致帽形形状的柔性隔膜，其包括以密封关系连接至所述壳体的边缘部和包封所述阀结构的冠状部。

2.  如权利要求1所述的控制截流装置，所述壳体包括本体和安装到所述本体的封盖，所述边缘部限定所述本体和所述封盖之间的密封。

3.  如权利要求2所述的控制截流装置，所述封盖包括外盖部构件和插件，所述外盖部构件螺纹连接到所述本体上，所述外盖部构件将所述插件俘获在所述本体内，且所述边缘部包括俘获在所述插件和所述本体之间的周缘。

4.  如权利要求2所述的控制截流装置，还包括由所述封盖支撑并能与所述阀结构接合的邻接构件，其用于限制所述阀结构远离所述阀座的运动并限定所述控制截流装置的全开位置。

5.  如权利要求4所述的控制截流装置，所述邻接构件能调整地安装到所述封盖上。

6.  如权利要求1所述的控制截流装置，所述阀座将所述控制腔分隔成进口部和出口部，且所述阀结构和所述隔膜位于所述进口部内。

7.  如权利要求6所述的控制截流装置，所述壳体包括与所述轴线沿轴向对准并与所述出口部连通的出口端口，且所述壳体包括与所述进口部连通的进口端口。

8.  如权利要求7所述的控制截流装置，所述进口端口大体上横过所述轴线定向。

9.  如权利要求1所述的控制截流装置，所述阀结构包括阀构件和弹簧，所述弹簧与所述阀构件接合并将所述阀构件朝所述阀座偏压。

10.  如权利要求9所述的控制截流装置，还包括插入所述阀构件和所述隔膜的所述冠状部之间的杯形构件。

11.  如权利要求10所述的控制截流装置，所述冠状部和所述杯形构件是直圆筒体形状，且所述冠状部具有平坦的圆形端壁，所述圆形端壁在所述控制截流装置的关闭位置时与所述阀座接合。

12.  一种用于供水系统中的连接于加压水源和冲洗阀之间的控制截流装置，所述控制截流装置包括：
壳体，其限定进口端口和出口端口以及从所述进口端口延伸到所述出口端口的流动路径；
流动控制阀，其控制所述进口端口和所述出口端口之间的流动；
所述流动控制阀包括围绕位于所述进口端口和所述出口端口之间的所述流动路径的阀座；
所述流动控制阀包括位于所述壳体内的阀结构，其能朝所述阀座移动以关闭所述流动控制阀，并能远离所述阀座移动以打开所述流动控制阀；
隔膜，其具有以密封关系安装至所述壳体的周缘部并具有中心部；
阀控制弹簧，其将所述阀结构朝所述阀座偏压；以及
所述能移动的阀结构还包括所述隔膜的所述中心部；
所述隔膜限定所述流动路径和所述阀控制机构之间的不透水的密封。

13.  如权利要求12所述的控制截流装置，所述壳体包括本体和封盖，所述隔膜具有以密封关系支撑在所述本体和所述封盖之间的周缘部。

14.  一种用于多个小便器和/或浴厕设备的冲洗系统，所述冲洗系统包括：
多个冲洗阀，其每个都连接成将水供给到所述浴厕设备之一；
多个控制截流装置，其每个都连接成将水供给到所述冲洗阀之一；
各所述冲洗阀在供应压力增加期间均具有阈值进口供应压力，所述冲洗阀在所述阈值进口供应压力下从关闭位置操作到打开位置；以及
所述多个控制截流装置中的至少第一控制截流装置的阈值压力与所述多个控制截流装置中的至少第二控制截流装置的阈值压力不同。

15.  如权利要求14所述的冲洗系统，各所述控制截流装置均具有阀座和能相对于所述阀座移动的阀结构，各所述控制截流装置具有以关闭弹簧力将所述阀结构朝所述阀座偏压的弹簧，所述第一控制截流装置的关闭弹簧力比所述第二控制截流装置的关闭弹簧力小。

16.  一种在供水压力中断后操作供应多个管道设备的一系列冲洗阀的方法，所述方法包括：
响应于增加的供水压力，以非同时的顺序打开连接到所述冲洗阀的多个控制截流装置。

17.  如权利要求16所述的方法，所述操作步骤包括在第一阈值压力下操作第一控制截流装置，和在不同于所述第一阈值压力的第二阈值压力下操作第二控制截流装置。

控制截流装置和冲洗系统
技术领域
本发明涉及控制截流装置(control stops)的改进，并涉及包括多个控制截流装置的冲洗系统的改进。
背景技术
用于诸如商用结构的小便器和浴厕设备应用的冲洗系统通常包括供水以冲洗各浴厕设备的冲洗阀。冲洗阀传统上是冲水阀类型的，能够供应测量过体积的水以进行冲洗操作。公知为控制截流装置或供水截流装置的设备典型地用于向各冲洗阀供水。控制截流装置提供防止过量水在升高输入压力下流动的流体阻力，因此避免噪音和不适当的冲洗活动。控制截流装置也防止在供应压力损失情况下产生逆流。为了维修或替换下游的冲洗阀或浴厕设备，也可以手动操作的方式关闭控制截流装置。
在美国专利案No.3,556,137中公开典型控制截流装置或供水截流装置的示例。这种设备作用为具有阀塞的止回阀，阀塞由相对较轻弹簧朝位于控制截流装置入口处的阀座偏压。由弱弹簧引起的相对较低的顺向开裂压力(forward cracking pressure)容许在低供水压力下向冲洗阀供应水。因为典型供水阀需要大输入压力才能操作到完全关闭状态，所以向阀供应低压水会使冲洗阀流水或滴水。这就浪费水，并且在浴厕设备的排水管堵塞时可导致溢流。典型供水截流装置或控制截流装置具有附加缺点，原因在于它需要大量材料并具有必须制造和组装的很多部件。
在美国专利案No.4,462,444中公开另一公知控制截流装置。这两种公知控制截流装置都依赖于诸如O型环的滑动密封件，该滑动密封件允许阀结构运动，同时将水密封和保持在控制截流装置的壳体内。借助于这种类型的密封件，阀结构的能移动组件暴露于流动通过控制截流装置的水。这可导致侵蚀和泄漏问题，并且也将可用制造材料限制于不受水侵蚀的材料。另外，滑动接触密封件的使用导致摩擦产生，摩擦阻碍了阀结构的运动，导致需要较大的阀偏压弹簧。摩擦降低敏感度，阻碍了水压和控制截流装置致动之间的持续精确的关系。
在多个浴厕设备装置中，一系列各自具有控制截流装置和冲洗阀的浴厕设备，由单一供水总管共同供应。这种装置的困难之处在于每个冲洗阀需要大的供水压才能将打开状态操作到关闭状态。该共用供水系统经常不能同时地为全组冲洗阀提供足够水供应。例如，如果当供水中断时若干冲洗阀打开，当供水继续时，阀无法关闭。为了解决这种问题，维修人员必须关闭向该系列冲洗阀供水的控制截流装置，并按顺序手动打开它们，使得水源足以使各冲洗阀按顺序操作完一次冲洗计量周期(flush metering cycle)并关闭。
发明内容
本发明的主要目的是提供一种用于将水供应到浴厕设备冲洗系统中的冲洗阀的改进的控制截流装置。其它目的是提供一种控制截流装置，其在低压时作用为流动中断装置，并在供水压力增大时具有快速打开操作能力；提供一种控制截流装置，其中移动阀结构不暴露于流动通过该装置的水；提供一种几乎不具有阻碍阀结构运动的摩擦的控制截流装置；提供一种利用最小量材料和少量部件的控制截流装置；以及提供一种克服了过去所用的控制截流装置的缺点的控制截流装置。
本发明的另一目的是提供一种改进的冲洗系统，其具有由共用供水总管通过控制截流装置和冲洗阀供应的一系列浴厕设备。其它目的是提供一种冲洗系统，其中开动具有若干打开冲洗阀的系统不需要手动的顺序控制截流装置操作；提供一种冲洗系统，其中在不同供水压力时将不同的控制截流装置操作到打开状态；以及提供一种克服了过去所用的冲洗系统的缺点的冲洗系统。
简言之，根据本发明，提供一种用于连接于加压水源和冲洗阀之间的控制截流装置。该控制截流装置包括壳体，其限定具有纵向轴线的长形流动腔。阀座位于流动腔内。位于流动腔内的阀结构沿轴线方向相对于用于控制通过流动腔的流体的阀座移动。大致帽形形状的柔性隔膜包括与壳体密封连接的边缘部和包封阀结构的冠状部。
简言之，根据本发明的另一方面，提供一种用于多个小便器和/或浴厕设备的冲洗系统。该冲洗系统包括多个冲洗阀，其各自将水源连接到浴厕设备之一；多个控制截流装置，其各自将水源连接到冲洗阀之一。各冲洗阀在供应压力增加期间均具有阈值进口供应压力，冲洗阀在阈值进口供应压力时从关闭位置操作到打开位置。为了在供应中断后压力增大期间使冲洗阀按顺序而非同时地打开，多个控制截流装置中的至少第一装置的阈值压力与多个控制截流装置中的至少第二装置的阈值压力不同。
附图说明
从附图中所示的本发明优选实施方式的以下详述中可最佳理解本发明以及上述与其它目的和优点，其中：
图1是包括冲洗阀和根据本发明构造的控制截流装置的管道安装装置的等角视图；
图2是沿图1的控制截流装置的纵向轴线所剖得的控制截流装置的放大横剖视图，示出控制截流装置位于关闭位置；
图3是与图2相似的视图，示出控制截流装置位于打开位置；
图4是控制截流装置的分解等角视图；以及
图5是根据本发明的包括多个冲洗阀和控制截流装置的管道系统的方块图。
具体实施方式
现参见附图，首先参见图1，其示出用于冲洗小便器或浴厕设备(未示出)的管道安装装置，该管道安装装置总体上以10标示。管道安装装置10具有供水管12，水从诸如城市或地方供水系统的加压水源通过供水管12供应。供水管12将水供应到控制截流装置16的入口14，来自控制截流装置16的水从出口18供应到输送管20并供应到冲洗阀22。对于冲洗操作而言，操作柄24移动，且当冲洗阀操作完一次冲洗周期时，测量体积量的水通过出口管26流通到浴厕设备。本发明的原理可应用于利用除手动操作阀外的冲洗阀，包括自动计时阀(timer operated automatic valve)和用户检测响应阀(user detectionresponsive valve)。
控制截流装置16是根据本发明的原理构造的，并在图2至4中详细示出。控制截流装置16的壳体28包括本体30和封盖32。封盖32包括外盖部34和内构件或插件36。本体和外盖部34优选地由铜制成，并可镀铬。因为外盖部34并不暴露于流动通过壳体28的水，所以若需要它可由860黄铜制成。插件36也并不暴露于流动水，且若需要可由玻璃纤维填充尼龙(glass filled nylon)制成。
壳体28限定长形内部流动腔38，流动腔38沿轴向朝设置在出口18处的出口端口40延伸。环形阀座42将流动腔38分隔成进口部44和与出口端口40流体连通的出口部46。阀座42由自横向壁50沿轴向反向延伸的圆筒形壁48的边缘限定。沿横过长形流动腔38轴线延伸的进口端口52将水从供应管12和入口14(图1)引入流动腔38的进口部44。
阀结构54朝阀座42移动和远离阀座42移动，以控制从进口端口52通过流动腔38至出口端口40的流动。在图2所示的关闭位置时，阀结构54接触阀座42以防止水流动。在图3所示的打开位置时，阀结构54与阀座42分隔开，且水能流动通过控制截流装置16。
阀结构54包括阀构件56，因为阀构件56并不暴露于流动通过控制截流装置16的水，所以阀构件56可由很多可供选择的材料制成，例如塑料。阀构件56具有形状和尺寸通常与阀座42对应的头部58、以及能滑动地容纳于沿插件36毂部64轴向延伸的导环62内的杆部60。阀构件56的全开位置由杆部60与螺旋拧入插件36的毂部64内的可调抵靠设定螺钉66的接触来限定。将设定螺钉66调整到置于由控制截流装置16提供的节流限制状态。另外，将设定螺钉66朝内完全螺旋拧入以手动关闭阀结构使其抵靠阀座，并断开通过控制截流装置16的所有流体。
除了阀构件56，阀结构54还包括杯形件68和隔膜70。隔膜70由柔性、弹性和不透水的材料制成，例如丙烯类橡胶或丁腈橡胶，并且大致为具有边缘部72和冠状部74的帽形形状。杯形件68和隔膜冠状部74的形状相似，并且在所示实施方式中，大体上具有端部封闭的直圆筒体形状。杯形件68由不锈钢制成，并插入阀构件56的头部58和隔膜70的冠状部74之间。杯形件68支撑隔膜70，且冠状部74具有平坦的圆形端壁76，在控制截流装置16的关闭位置时端壁76座置抵靠住阀座42。
螺旋弹簧78在插件36和阀构件56的头部58之间受压缩。弹簧78将阀结构54朝隔膜70的壁76接触阀座42的关闭位置偏压。
能移动阀结构54的元件，而不是隔膜70，由隔膜70将其与流动通过流动腔38的水隔离。隔膜70的边缘部72包括沿轴向延伸的周缘环部80。出口盖部34被螺旋拧入本体30的端部内，并将抵住本体30的定位凸肩84的插件的外凸缘82俘获。弹性隔膜70的周缘环部80被俘获成与插件36的凸缘82和本体30的密封凸肩86成密封关系。因为控制截流装置16的移动部件由隔膜70将其与水流分离，所以提高了可靠性并避免了侵蚀和泄漏问题。
当没有水压时，例如当初始安装或以后对冲洗阀或浴厕设备维修或替换时，因为弹簧78保持阀结构54抵靠阀座42，所以控制截流装置初始位于图2的关闭位置。供水水压沿打开方向作用在隔膜的沿阀座42径向向外的部分——基本上是边缘部72——上。基本上预定阈值打开压力由弹簧78的弹簧力决定。例如，在所示的本发明的优选实施方式中，可选择在阀结构54关闭时使弹簧78施加3.5磅的关闭力(图2)，且在阀结构54打开时使弹簧78施加5磅的关闭力，使弹簧78进一步被压缩(图3)。在这种配置中，用于打开阀结构54的阈值供水压力(压强)是7.6磅每平方英寸约(psi)。
当达到预定阈值供水压力时，就克服了弹簧78的关闭力，并且阀结构54立即启动朝图3的打开位置移动。当阀结构54打开时，弹簧力增大，但隔膜70的暴露于供水压力的面积变大，为将控制截流装置16维持在打开位置所需的供水压力从约7.6psi的初始阈值减小到约4.7psi。当达到阈值压力时，阀结构54可靠地和快速地立即启动运动至全开位置，这就提供快动的、双稳态操作。在这种示例中，如果供水压力降至约4.7psi以下，则控制截流装置恢复到图2的关闭位置。
阈值压力大到足以确保当控制截流装置16打开时冲洗阀的操作可靠。另外，在低压时，控制截流装置作用以完全阻挡所有流体，使得冲洗阀不暴露于它可能不能可靠工作时所处的低压条件。
隔膜将壳体28密封以防止其泄漏，同时容许阀结构54在存在对阀运动的很小阻力的情况下运动。消除了由O型环密封件或其它滑动密封件所引起的摩擦。因此，阀的响应于入口压力的打开操作是高度敏感的，并且控制截流装置16在弹簧78施加的弹簧力所确定的阈值压力时可靠地操作。可对该弹簧力进行选择以精确地确定阈值打开压力，且这种特征可用于改进多冲洗阀系统。
图5图示包括很多或一系列的八个冲洗阀22A至22H的冲洗系统。各冲洗阀由对应的控制截流装置16A至16H供水，控制截流装置16A至16H全部优选地大体上具有图2至4所示的控制截流装置16的结构。该排冲洗阀22A至22H由加压水源88通过连接到所有供水管12的共用总管90供水。
冲洗阀22A至22H需要剩余压力以保持它们关闭。因此如果供水中断，则冲洗阀22A至22H中的一些或全部可处于打开状态。冲洗阀不能操作完一次计量的冲洗周期和重新关闭，除非它们由例如5psi的预定最小水压供应。总管90和水源88不具有供应足以同时操作整个系列的冲洗阀22A至22H一次冲洗周期的水的能力。
为了克服这种问题，控制截流装置16A至16H中的不同装置具有不同的分级别阈值供水压力。这通过提供带有具备不同弹簧力的弹簧78来完成。下列表提供了一个因分级别弹簧力所引起的大约阈值压力的示例。
表1