本發(fā)明涉及給排水技術(shù)領(lǐng)域，具體涉一種用于建筑排水管道的止回裝置。

背景技術(shù)：

止回裝置是排水管道系統(tǒng)中的重要裝置，除了要滿足排水的作用外，它還需要具有良好的隔絕作用，使得管道下的臭氣和溢水不會往上倒溢，因此止回裝置結(jié)構(gòu)是否合理，性能是否良好會直接影響到室內(nèi)空氣的質(zhì)量，進而影響人的身心健康。

現(xiàn)有的一些止回裝置利用了彈簧、支桿的結(jié)構(gòu)，但是由于止回裝置使用頻率極高，因此在長期的使用過程中，彈簧的彈性有可能會隨著使用次數(shù)的增多而逐漸降低，當(dāng)彈簧的彈力降低到一定程度后，出現(xiàn)不可避免的物理疲勞，會使得防倒溢結(jié)構(gòu)不能有效的回位，從而失去了防止污水、臭氣倒溢的作用，污染室內(nèi)環(huán)境，不利居住人的身體健康。

技術(shù)實現(xiàn)要素：

本發(fā)明的目的是提供一種用于建筑排水管道的止回裝置，使用壽命長，且具有良好的防回水、防臭氣倒溢的效果。

為實現(xiàn)本發(fā)明之目的，采用以下技術(shù)方案予以實現(xiàn)：

一種用于建筑排水管道的止回裝置，包括圓筒、翻板、上翻板擋條、轉(zhuǎn)軸和下翻板擋條，其中：

轉(zhuǎn)軸橫穿翻板并將翻板分成面積不等的兩部分，翻板能夠圍繞轉(zhuǎn)軸轉(zhuǎn)動，翻板向上翻轉(zhuǎn)的部分稱為上翻板，翻板向下翻轉(zhuǎn)的部分稱為下翻板,下翻板的面積大于上翻板的面積；

在上翻板的下側(cè)邊緣和下翻板的上側(cè)邊緣分別設(shè)置有上翻板擋條和下翻板擋條，分別用于阻擋上翻板向下轉(zhuǎn)動和阻擋下翻板向上轉(zhuǎn)動，所述上翻板擋條和下翻板擋條設(shè)置在圓筒內(nèi)壁上。

所述的止回裝置，其中：所述上翻板較厚，面積較小，為空心結(jié)構(gòu)，空心內(nèi)加入配重物，下翻板較薄，為實心平板，面積較大。

所述的止回裝置，其中：

上翻板擋條位于上翻板下部，一端與圓筒筒壁一體成型或者一端與圓筒筒壁固接，另一端呈水平板狀向外凸出，設(shè)置在上翻板邊緣的下部。

所述的止回裝置，其中：

在上翻板下邊緣與上翻板擋條上表面相對位置各設(shè)置有一個磁體，分別為第一磁鐵和第二磁鐵，第一磁鐵和第二磁鐵可互相吸附。

所述的止回裝置，其中：

在上翻板擋條上表面設(shè)置有密封墊。

所述的止回裝置，其中：

下翻板擋條位于下翻板上部，一端與圓筒筒壁一體成型或者一端與圓筒筒壁固接，另一端呈水平板狀向外凸出，設(shè)置在下翻板邊緣的上部。

所述的止回裝置，其中：

在下翻板擋條下表面設(shè)置有密封墊。

所述的止回裝置，其中：所述止回裝置還包括擋水蓋，所述擋水蓋設(shè)置在上翻板的正上方，擋水蓋的投影面積大于或者等于上翻板的面積。

所述的止回裝置，其中：

擋水蓋與圓筒內(nèi)筒壁一體成型或固定連接，擋水蓋整體呈圓弧面狀結(jié)構(gòu)。

所述的止回裝置，其中：上翻板面積通過公式(1)計算：

所述公式(1)中，R為翻板半徑；α為以翻板外邊緣為圓弧，轉(zhuǎn)軸為弦的圓心角的一半。

所述的止回裝置，其中：

上翻板形心到翻板圓心的距離由公式(2)計算：

上翻板形心到轉(zhuǎn)軸距離由公式(3)計算：

y₁＝y(tǒng)_d1-R·cosα (3)

下翻板面積由公式(4)計算：

下翻板形心到翻板圓心距離由公式(5)計算：

下翻板形心到轉(zhuǎn)軸距離由公式(6)計算：

y₂＝y(tǒng)_d2+R·cosα (6)。

所述的止回裝置，其中：

當(dāng)排水管道有水流下時，翻板上有一定較小深度積水而不會打開，當(dāng)水深繼續(xù)加大時，翻板將失去平衡，發(fā)生轉(zhuǎn)動，使積水流下，在極限平衡狀態(tài)，有如下平衡方程(7)：

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

式中，m為磁鐵吸力；w₁為包括鉛塊在內(nèi)的上翻板重量；ρ_w為水密度；g為重力加速度；h₁為平衡時，上翻板上水深；w₂為下翻板重量；h₂為平衡時，下翻板上水深；

將公式(1)、(3)、(4)、(6)代入公式(7)，化簡后得到如下方程式

m、w₁、h₁、w₂、h₂、R可根據(jù)設(shè)計需要給出具體數(shù)值，則公式(8)是一個以α為未知量的非線性方程，求解該方程，得到α，則可以按下式(9)、(10)求得L₁和L₂

L₁＝R-Rcosα (9)

L₂＝2R-L1 (10)

根據(jù)L₁和L₂可確定轉(zhuǎn)軸位置；

或者，可根據(jù)設(shè)計需要確定L₁、L₂和α,將w₁作為未知量，代入公式(8)，通過求解方程得到上翻板重量。

附圖說明

圖1為建筑排水管道的止回裝置的縱剖視圖；

圖2為建筑排水管道的止回裝置的橫剖視圖；

圖3為建筑排水管道的止回裝置的立體結(jié)構(gòu)示意圖；

圖4為建筑排水管道的止回裝置的節(jié)點詳圖一；

圖5為建筑排水管道的止回裝置的節(jié)點詳圖二；

圖6為翻板形心示意圖。

圖中附圖標(biāo)記說明：1.圓筒；2.擋水蓋；3.下翻板；4.上翻板；5.上翻板擋條；6.上翻板橡膠墊；7.第一磁鐵；8.轉(zhuǎn)軸；9.鉛塊；10下翻板擋條；11.下翻板橡膠墊；12.第二磁鐵

具體實施方式

如圖1-5所示，建筑排水管道的止回裝置包括：圓筒1、擋水蓋2、下翻板3、上翻板4、上翻板擋條5、上翻板橡膠墊6、第一磁鐵7、轉(zhuǎn)軸8、鉛塊9、下翻板擋條10、下翻板橡膠墊11、第二磁鐵12。

本裝置主要部件采用ABS工程塑料制作，下翻板3與上翻板4為一個整體部件，合稱為翻板，翻板為圓形平板結(jié)構(gòu)，翻板中間有一根用不銹鋼制作的轉(zhuǎn)軸8，翻板可以繞轉(zhuǎn)軸轉(zhuǎn)動。上翻板4較厚，面積較小，為空心結(jié)構(gòu)，空心內(nèi)加入鉛塊9作為配重，下翻板3較薄，為實心平板，面積較大。所述轉(zhuǎn)軸8橫穿過翻板，轉(zhuǎn)軸兩端固定在圓筒1的筒壁上，翻板在無水流沖擊的情況下處于水平位置。轉(zhuǎn)軸將翻板分為上翻板4和下翻板3兩部分，下翻板3的面積大于上翻板4的面積。

圓筒1內(nèi)壁在上翻板4的下側(cè)邊緣和下翻板3的上側(cè)邊緣分別設(shè)置有上翻板擋條5和下翻板擋條10，分別用于阻擋上翻板向下轉(zhuǎn)動和阻擋下翻板向上轉(zhuǎn)動。

上翻板擋條5整體位于上翻板4下部，與圓筒1一體成型或者一端與圓筒1筒壁固接，另一端呈水平板狀向外凸出，設(shè)置在上翻板4邊緣的下部，在上翻板4下邊緣與上翻板擋條5上表面相對位置各設(shè)置有一個磁體，分別為第一磁鐵7和第二磁鐵12，在無水流入情況下，上翻板4受到的重力產(chǎn)生的對轉(zhuǎn)軸8的重力力矩大于下翻板3對轉(zhuǎn)軸8的重力力矩，而上翻板4下部有擋條5阻擋上翻板下落，此時翻板處于水平狀態(tài)，從而起到密封作用。在上翻板4邊緣處和對應(yīng)的上翻板擋條5處設(shè)置的小磁鐵能夠通過磁力增強密封效果。在上翻板擋條5上表面還設(shè)置有密封墊，如上翻板橡膠墊6。下翻板擋條10整體位于下翻板3上部，與圓筒1一體成型或者一端與圓筒1筒壁固接，另一端呈水平板狀向外凸出，設(shè)置在下翻板3邊緣的上部，在下翻板擋條10下表面還設(shè)置有密封墊，如下翻板橡膠墊11，在上翻板擋條5與上翻板4接觸處安裝的橡膠墊6以及在下翻板擋條10與下翻板3接觸處安裝的橡膠墊11能夠提高裝置的密封性。

圓筒1內(nèi)部上翻板4正上方有與筒壁連接為一體的擋水蓋2，如圖1、3所示，擋水蓋2的投影面積大于或者等于上翻板4的面積，擋水蓋2整體呈圓弧面狀結(jié)構(gòu)，與圓筒一體成型或者其上部邊緣與圓筒1筒壁固接，下部邊緣向下與下翻板3接觸或距離極小的距離。當(dāng)有水從上邊流下來沖擊翻板時，擋水蓋2阻擋水流沖擊上翻板4，而水流沖擊面積較大的下翻板3時，使翻板轉(zhuǎn)動，水得以流入下水管。當(dāng)水流完后，由于重力作用，上翻板4對于轉(zhuǎn)軸8的力矩大于下翻板3對于轉(zhuǎn)軸8的力矩，于是翻板轉(zhuǎn)動，重新回到水平狀態(tài)，實現(xiàn)對下水管的密封。

當(dāng)有反水時，水從翻板下往上涌，由于下翻板3面積大于上翻板4的面積，因此下翻板3受到的水壓力大于上翻板4，水壓力作用下，下翻板3對轉(zhuǎn)軸8的力矩大于上翻板4對轉(zhuǎn)軸8的力矩，使得具有下翻板3向上、上翻板4向下的轉(zhuǎn)動趨勢，而下翻板3上邊和上翻板4下邊均有擋條，在反水水壓作用下，翻板擠壓擋條，增強了密封性，阻止水向上涌，發(fā)揮了止回的作用。

本發(fā)明的建筑排水管道的止回裝置利用重力實現(xiàn)對建筑排水管的密封止回，具有結(jié)構(gòu)簡單，可靠性高，堅固耐用、用途廣泛的特點。

下面對本發(fā)明裝置的結(jié)構(gòu)參數(shù)、力學(xué)分析進行說明：

(1)排水時的力學(xué)分析

本發(fā)明的建筑排水管道,有水流下時，翻板不會立即打開，當(dāng)翻板上積水達到一定深度時，翻板在水壓力作用下打開，水排出?？梢愿鶕?jù)轉(zhuǎn)軸兩側(cè)力矩平衡條件求轉(zhuǎn)軸位置或求得上翻板的重量等。

圖6中，O為翻板圓心，O₁為上翻板形心，O₂為下翻板形心。

上翻板面積通過公式(1)計算：

公式(1)中，R為翻板半徑；α為以翻板外邊緣為圓弧，轉(zhuǎn)軸為弦的圓心角的一半。

上翻板形心到翻板圓心的距離由公式(2)計算：

上翻板形心到轉(zhuǎn)軸距離由公式(3)計算：

y₁＝y(tǒng)_d1-R·cosα (3)

下翻板面積由公式(4)計算：

下翻板形心到翻板圓心距離由公式(5)計算：

下翻板形心到轉(zhuǎn)軸距離由公式(6)計算：

y₂＝y(tǒng)_d2+R·cosα (6)

當(dāng)有水流下時，翻板上有一定較小深度積水而不會打開，當(dāng)水深繼續(xù)加大時，翻板將失去平衡，發(fā)生轉(zhuǎn)動，使積水流下。在極限平衡狀態(tài)(極限平衡狀態(tài)是翻板即將打開時的狀態(tài)，即當(dāng)再有水流入，翻板將打開的狀態(tài))，有如下平衡方程

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

式中，m為小磁鐵吸力；w₁為包括鉛塊在內(nèi)的上翻板重量；ρ_w為水密度；g為重力加速度；h₁為平衡時，上翻板上水深；w₂為下翻板重量；h₂為平衡時，下翻板上水深。

將公式(1)、(3)、(4)、(6)代入公式(7)，化簡后得到如下方程式

m、w₁、h₁、w₂、h₂、R可根據(jù)設(shè)計需要給出具體數(shù)值，則公式(8)是一個以α為未知量的非線性方程，求解該方程，得到α，則可以按下式求得L₁和L₂

L₁＝R-Rcosα (9)

L₂＝2R-L₁ (10)

根據(jù)L₁和L₂可確定轉(zhuǎn)軸位置。

也可以根據(jù)設(shè)計需要確定L₁、L₂和α,將w₁作為未知量，代入公式(8)，通過求解方程得到上翻板重量。

(2)反水時的力學(xué)分析

有反水時，水從翻板下側(cè)向上涌，由于下翻板面積大于上翻板面積，在水壓作用下，下翻板對轉(zhuǎn)軸的力矩大于上翻板對轉(zhuǎn)軸的力矩，翻板有下翻板向上，上翻板向下的轉(zhuǎn)動趨勢，而翻板擋條阻擋了翻板的轉(zhuǎn)動，這時，翻板擠壓擋條上的橡膠密封墊，可有效阻擋反水的上涌，從而起到密封作用。

二、應(yīng)用案例

(1)根據(jù)設(shè)計需要，確定R＝5cm，m＝0.008N，w₁＝20g，h₁＝0.7cm，ρ_w＝1g/cm³，w₂＝7g，h₂＝0.7cm。

將上述數(shù)據(jù)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

在該應(yīng)用案例中，本發(fā)明止回裝置圓筒筒壁厚優(yōu)選的可以是3.2mm，可插入直徑為110mm的排水管，用于馬桶底部的止回防溢。

(2)根據(jù)設(shè)計需要，確定R＝8cm，m＝0.02N，w₁＝52g，h₁＝0.7cm，ρ_w＝1g/cm³，w₂＝22g，h₂＝0.7cm。

將上述數(shù)據(jù)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。

在該應(yīng)用案例中，本發(fā)明止回裝置圓筒筒壁厚優(yōu)選的可以是4mm，可上下均將直徑160mm的PVC排水管插入圓筒中，用膠水固定，用于排水管道中段的止回防溢。

(3)根據(jù)設(shè)計需要，確定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。

將上述數(shù)據(jù)代入公式(8)，解方程求得w₁＝13.6g。可根據(jù)計算結(jié)果確定上翻板的重量及配重。

本發(fā)明利用重力和磁性力實現(xiàn)建筑排水管道的止回防溢，并設(shè)置了擋水蓋防止水流對上翻板的沖擊，有利于翻板及時打開泄水，擋水蓋為弧形傾斜設(shè)計，有利于排出污水，避免管道堵塞。同時，轉(zhuǎn)軸位置的設(shè)置及上翻板配重設(shè)計對該裝置的使用效果具有重要影響，轉(zhuǎn)軸位置設(shè)置及上翻板配重設(shè)計不恰當(dāng)會導(dǎo)致翻板密封不嚴(yán)或翻板不能及時打開泄水等缺陷，本發(fā)明對該裝置進行了力學(xué)分析，給出了確定轉(zhuǎn)軸位置及上、下翻板面積的定量方法和上翻板配重重量的設(shè)計方法，為該裝置的應(yīng)用提供了科學(xué)依據(jù)。本裝置具有結(jié)構(gòu)簡單、可靠性高、堅固耐用、用途廣泛的特點。