水池抽换式阀门及具该抽换式阀门的汲水系统
技术领域
本发明涉及一种水池抽换式阀门，以及具有该抽换式阀门的汲水系统。
背景技术
对于大楼、大厦、工厂、学校、车站或医院等公共场所或建筑物，消防灭火设备为必要的设施之一，消防法规更规定各种不同用途场所之建物，其楼地板面积超过一定面积以上时，必需设置各项自动灭火设备。而自动灭火设备中就以水系统之灭火设备为主，占了九成以上；包含室内消防栓灭火设备、室外消防栓灭火设备、自动撒水灭火设备、水雾自动灭火设备、泡沫自动灭火设备，以便能在火灾发生的第一时间进行灭火处理，或至少能在消防人员到达前控制火势而避免蔓延。而上述常见的这些以水作为灭火之消防系统，除需设置足够之水源容量(详图1～2)，且其管内系统动作时为确保具有足够之压力灭火，也必需设置消防泵浦自动加压机组(详图1～2)。通常建物设置给水系统的灭火设备时；一方面为能增加使用面积、另一方面考虑建筑物重心降低更稳固的情况下，多数皆选择详如图1所示的结构，在建筑物的底层下方或地面1下设置有消防水池2。
由于消防水池2通常设置于地面以下、甚至地下停车场以下，位于建筑物最底部，且消防水池2具有一定深度，若消防泵浦4选择沉水式马达，势必难以检视保养，故消防泵浦自动加压机组必须为地上型。倘若消防水系统灭火设备之水池，其水源若低于消防泵浦自动加压机组时，则需要一根下行的吸水管7，才能将消防水池2中的消防水汲取向上。
当吸水管7管内有空气时，消防泵浦即无法抽取消防水，为维持吸水管7随时充满水之功能，所以吸水管7之最低处装设有底阀8，并配合地上型消防泵浦自动加压机组之补给水箱(消防业通称呼水槽)使消防水池的水单向流入吸水管7，故吸水管7随时充满水。底阀8的作用是让水仅能由消防水池2流向吸水管7，无法从吸水管7流回消防水池2，藉此使吸水管7及消防管路之内随时充满消防水，防止消防水系统灭火设备无法抽水加压后灭火，甚至泵浦4因空转导致损坏。
由于消防水系统灭火设备之管系较长，压力又高，常常发生水锤作用，故消防用之底阀其材质必需满足CNS6445(耐压10KG/CM2)以上之规定，也因此造成底阀体积厚重，且底阀长时间深埋于水中，一方面难以检视，另方面一旦发生故障需维修汰换时，若不是将消防水池2内的水抽干，再由维修人员进入维修，就是要将吸水管7与底阀8抽吊至地面上进行更换，因为吸水管7的重量较重，需要以吊具进行吊挂，如此一来必须耗费许多人力；尤其有些吸水管7是以水泥固定于消防水池2，更需要大费周章地破坏水泥包封，才能将吸水管7和底阀8一并取出维养。
通常底阀之寿命约3～5年，但检视多数损坏之底阀，外部铸造体及本体通常都未损坏，主要都是因图3中的底阀部131部份损坏，却必需整组更换，且故障更换时又需耗费人力甚至拖延维修时间，在现今工程维修人员短缺状况下造成维修费用攀高，由于整个消防水系统灭火设备采用图1方式设置的数量占多数，而底阀故障下，整个系统就完全失能，其影响不可轻视。
此外，类似于上述消防水池系统的情形，高经济价值海鲜例如九孔的养殖也需要定时汲取海水进行整池或部分换水，以维持养殖池内的水质指标和浮游生物的浓度，为预防海潮带来害菌例如红潮的危害或例如海星等天敌的入侵，一般的养殖业者倾向于将养殖池设置在岩岸的海岸陆地上而非在海中围设养殖池，然而，如此一来便必须设置汲水系统以确保换水时机来临时供水不虞，但汲水系统经常故障造成养殖物大量死亡或影响产品品级与风味，而一般的故障情况也是伸入海水端的底阀被海草阻塞、被贝类寄生而漏水或因盐分的作用而加速锈蚀损坏。
因此，定时检修底阀以及预先替换即将届期的组件便成为养殖业者的定期工作，此外在红潮消退后，养殖业者也会对包含底阀在内的汲水系统进行消毒和清洗以确保养殖物安全无虞。然而因底阀伸入海中，人员入海维修作业不便有时须出动专业潜水夫造成维修费用偏高，此外，在气候不稳定的时期海象欠佳，即便是派出专业潜水夫作业仍有安全风险。
而在非定期居住的住宅建筑物例如私人度假别墅也有相同的供水问题，因为这些私人度假别墅往往位在偏远而无自来水供应地区，一般均采用汲水系统汲取井水或泉水供度假居住时使用，因为非定期前往居住，汲水系统一旦故障便造成度假期间无水可用的窘境，大大影响度假质量。而多数的故障情形也都是底阀堵塞或长久静置锈蚀固结无法动作，底阀的平时检查保养与故障时的检修更换都是非常困难而重要的事情。
因此，如何解决上述传统更换底阀的问题，甚至可以进一步提供检视功能，确保前述之消防系统、养殖供水系统及住宅用水系统的运作顺畅，就是亟需研究改善的方向所在。
发明内容
针对现有技术的上述不足，根据本发明的实施例，希望提供一种水池抽换式阀门，让更换底阀的便利性大幅提升，显著降低维养成本；让底阀的维修保养变为可行，大幅提升消防系统的可靠性。此外，还希望提供一种具有水池抽换式阀门的汲水系统，不仅提供易于更换操作的结构，便于维修人员从水池外部维修或更换底阀，提升用水系统的安全性，也使得底阀的检验保养成为可行，确实提升用水系统的可靠性。
根据实施例，本发明提供的一种水池抽换式阀门，其中该水池是设置于地下，并经由一个三通吸水组件及设置于该水池外部的一泵浦，将该水池中的储水向上抽取、供应至一用水系统，上述三通吸水组件包括一个三通本体、一封盖以及一吸水管，上述三通本体具有一连接端、导接至上述泵浦的一出水端、及直通上述连接端的一替换端，该封盖设置于上述替换端，该连接端导通连接该吸水管，以及该吸水管具有沉入上述消防水池的一吸水端，该吸水管具有一个预定内径且在该吸水端形成有一个内径小于上述预定内径的内缩肩部，该抽换式阀门包括：一外缘大于上述内缩肩部且小于上述预定内径的挡止部；一个连结上述挡止部的基座部；一个可相对上述基座部和/或挡止部单向动作的底阀部，可在一个保留上述吸水管和上述水池导通的汲水位置、和一个封闭阻断上述吸水管和上述水池导通汲水的封闭位置间动作；一牵引件，一端被暴露于上述封盖处，相对的另一端则供驱动上述底阀部由上述封闭位置朝上述汲水位置动作；及一出入操作件，包括一个连结于上述挡止部和/或上述基座部的深入端，及一个相反于上述深入端且设置于对应上述替换端处的收放端。
由于底阀本身的结构设计，使得水池抽换式阀门可以被轻易地由吸水管中向上取出，也可以在检验确认后，重新藉由吸水管中向下放回预定位置，使得底阀的检视维修成为可行。另方面，底阀本身出问题时，也不需要将整组吸水管拆除取出，仅需针对故障的部分维修或替换，大幅减低替换更新的难度及处理成本。
根据实施例，本发明提供的一种具有水池抽换式阀门的汲水系统，供吸取一水池内的储水向上抽取、供应至一用水系统作为用水来源，该汲水系统包括：一泵浦，提供将该水池中的储水向上抽取的动力；一个三通吸水组件，包括一个三通本体，具有一连接端、导接至上述泵浦的一出水端、及直通上述连接端的一替换端；一封盖，该封盖设置于上述替换端；以及一吸水管，导通连接该连接端，且具有沉入上述水池的一吸水端，以及具有一个预定内径且在该吸水端形成有一个内径小于上述预定内径的内缩肩部；以及一抽换式阀门，包括一外缘大于上述内缩肩部且小于上述预定内径的挡止部；一个连结上述挡止部的基座部；一个可相对上述基座部和/或挡止部单向动作的底阀部，可在一个保持上述吸水管和上述水池导通的汲水位置、和一个封闭阻断上述吸水管和上述消防水池导通汲水的封闭位置间动作；一牵引件，一端被暴露于上述封盖处，相对的另一端则供驱动上述底阀部由上述封闭位置朝上述汲水位置动作；以及一出入操作件，包括一个连结于上述挡止部和/或上述基座部的深入端，及一个相反于上述深入端且设置于对应上述替换端处的收放端。
相较于背景技术，本发明揭露的具有水池抽换式阀门的汲水系统，可透过三通本体的替换端，轻松将欲维修或检验的底阀部取出，待维修或换新后，再从替换端置入吸水管底部，藉此提升维修底阀部的速度和增加用水设备的稳定性、安全性；尤其此种结构改变，使得抽换式阀门的检验成为可行，更能大幅提升用水供水系统整体安全性与可靠性，达成本发明目的。
附图说明
图1为常见消防系统的示意图。
图2为本发明具有水池抽换式阀门的汲水系统的第一较佳实施例的示意图。
图3为本发明水池抽换式阀门的第一较佳实施例的示意图。
图4为图3实施例的结构分解后的示意图。
图5A至图5C为图3实施例中的底阀部的示意图。
图6为本发明水池抽换式阀门的汲水系统的第二较佳实施例的示意图。
图7为图6实施例中的水池抽换式阀门的示意图。
图8A至图8C为图6实施例中的底阀部的示意图。
图9为本发明水池抽换式阀门的汲水系统的第三较佳实施例的示意图。
图10A至图10C为图9实施例中的底阀部的示意图。
其中：1为地面；2、15、15’、15”为水池；16、16’、16”为水塔；4、11、11’、11”为泵浦；17、17’、17”为用水管线；18、18’、18”为用水设备；7、123、123”为吸水管；8为底阀；10、10’、10”为汲水系统；12、12’、12”为三通吸水组件；13为抽换式阀门；14为防污滤网；121为三通本体；122、122’为封盖；124为吸水端；125、125’、125”为内缩肩部；31为连接端；32为出水端；33、33’为替换端；35为手动排气阀；36为拉柄；131、131’、131”为底阀部；132、132’、132”为基座部；133、133’、133”为挡止部；134、134’为牵引件；135、135”为出入操作件；136、136’为深入端；137为收放端；41为法兰盘；42为止水橡胶垫；43为螺丝组件；19’、19”为流通空间；9为呼水槽。
具体实施方式
下面结合附图和具体实施例，进一步阐述本发明。这些实施例应理解为仅用于说明本发明而不用于限制本发明的保护范围。在阅读了本发明记载的内容之后，本领域技术人员可以对本发明作各种改动或修改，这些等效变化和修改同样落入本发明权利要求所限定的范围。
第一较佳实施例
本发明具有水池抽换式阀门的汲水系统的第一较佳实施例如图2所示，本实施例中汲水系统10包括泵浦11、三通吸水组件12、例释为抽换式底阀的抽换式阀门13以及防污滤网14，本实施例中汲水系统10是例释为一消防系统的汲水系统，消防系统包含有例释为消防水池的水池15、水塔16、例释为洒水管线的用水管线17以及例释为自动洒水设备的用水设备18。当自动洒水设备18受火灾撒水头感热触发而启动持续撒水时，用水管线17及其连结之压力桶会逐渐降压，当压力桶之压力降低至压力开关启动值时，泵浦控制盘即启动泵浦运转，泵浦11会经由三通吸水组件12及抽换式阀门13将消防水池15内的水源向上抽取加压送至用水管线17、经由用水设备18向火源持续加压灭火。
请同时参阅图3及图4，抽换式阀门13主要的作用为限制水池15内的储水仅能单方向地朝泵浦流动，意即当泵浦抽取水池15内的储水时，抽换式阀门13的底阀部131会受向上的水流推动至汲水位置，使水能够流向泵浦，一旦泵浦停止汲水时，底阀部131便会受重力与向下水流推动至封闭位置，使水无法回流至水池15。
三通吸水组件12包括三通本体121、封盖122以及吸水管123，三通本体121具有连接端31、导接至泵浦的出水端32、及直通连接端31的替换端33。替换端33上设置有封盖122，封盖122开启后可供取出抽换式阀门13以进行维修或保养，为了易于维修及保养，封盖122除了可以使用金属材质制成，也可以使用同等耐压强度之例如CPVC或压克力或强化玻璃等类似之透明材质制成品，使维修人员可以轻易观察三通本体121内部的状况。在本实施例中，封盖122处另外设置有手动排气阀35及拉柄36，手动排气阀35可以将吸水管123内部的空气排除，避免管道中留有空气而阻碍汲水；在日常保养中，如像消防自动加压系统中设有呼水槽9者，则提起拉柄36，即可透过牵引件134将抽换式阀门13之底阀部131拉起，确认呼水槽9对吸水管的补水功能是否正常，当放下拉柄36后，底阀部131则又因重力下移至基座部132之封闭位置。
连接端31导通连接吸水管123，在本实施例中，是将三通本体121的连接端31一直到替换端33的直管，都选择与吸水管123具有一个相同尺寸的预定内径，吸水管123在相反于上述连接端31处，更具有一个沉入水池15的吸水端124，并且在吸水端124形成有内径小于吸水管123预定内径的内缩肩部125。本实施例中，吸水端124另设置有防污滤网14，可阻挡水池15中的杂质从底阀部131流进吸水管123。但如熟悉本发明技术领域人士所能轻易理解，即使是三通本体121的连接端31至替换端33间的内径尺寸大于上述预定内径尺寸，或连接端31到替换端33略呈弯折，只要能容许抽换式阀门通过，都无碍于本发明的实施。
在本实施例中，连接端31、出水端32以及替换端33是以常见的法兰(flange)连接方式分别与吸水管123、泵浦11以及封盖122导接，上述连接的两端各连接有一个法兰盘41，两个法兰盘41之间设置有止水橡胶垫42，再以螺丝组件43将两端的法兰盘41固定连接。
请同时参阅图4、图5A至图5C，图5A至图5C为抽换式阀门13下半部的示意图，其中图5A为俯视图，图5B至图5C为底阀部131动作时的位置示意图。抽换式阀门13包括底阀部131、基座部132、挡止部133、牵引件134以及例释为固定件的出入操作件135。本实施例中的挡止部133为圆环形，而圆环的外缘大于内缩肩部125且小于吸水管123预定内径，透过出入操作件135一端与抽换式阀门13之深入端136结合，另一端则与封盖122结合，使得抽换式阀门13与内缩肩部125紧密结合，其中为防止抽换式阀门13与内缩肩部125结合时会有漏水现象，彼此间将有橡胶垫片作为密合组件(图未示)，而封盖122与出入操作件135接续部则有调整螺丝(图未示)做为调整抽换式阀门13与内缩肩部125结合时之密合力量。使得基座部132和底阀部131会因重力而被挡止在挡止部133的位置而固定于吸水管123内部，不会从吸水管123的吸水端掉落。基座部132则是连结于挡止部133，且基座部132整体的外廓都小于内缩肩部125，当基座部132被挡止部133所挡时，基座部132是外露于吸水管123。本实施例中在未汲水动作时，底阀部131因重力使其底部之橡胶垫片与基座部132密合，确保泵浦11的吸入端及吸水管123内水不会回流至水池15。
在本实施例中，底阀部131是被基座部132沿着水平方向固定，仅能在重力方向上下滑动，使其可以相对基座部132和/或挡止部133上下相对运动，当泵浦11抽水时，如图5B，底阀部131受水流带动而向上位移至汲水位置，使得基座部132与底阀部131之间形成有供水流通的空间，让吸水管123与水池15导通，则如图2所示水池15内之储水经由防污滤网14、底阀部131、基座部132、吸水管123、连接端31和出水端32，被吸入泵浦11，经加压后向用水设备18供水。而泵浦11停止抽水时，如图5C，底阀部131受重力与管内水流重力的推动而位移至封闭位置，使吸水管123与水池15之间的水无法流通，藉此单向开启，以确保吸水管123随时充满水，避免泵浦11因吸水管123存有空气导致马达难以抽起管内的水而空转过热。
抽换式阀门13的底阀部131长期浸泡在水池15的水中，一旦有所故障损坏，为了便于取出底阀部131，出入操作件135的深入端136连结于挡止部133和/或基座部132，相反于深入端136的收放端137则设置于替换端33处，当开启封盖122后，即可将出入操作件135抽起，使底阀部131可以沿着吸水管及三通本体被取出，藉以进行保养或维修。为了使挡止部133与吸水管123之间处于气密状态，出入操作件135在靠近封盖122处，可另外设置例如弹簧(图未示)的弹性结构，藉由弹性结构的弹力使挡止部133与吸水管123之间紧密连结，避免底阀部131位移至封闭位置发生漏水的问题。
请一并参阅图3，有时候为了检测泵浦11是否能在水塔16的储水位降至低于预定水位时启动进行抽水，或者当底阀部131有异物存在造成吸水管123漏水时，需要手动操作底阀部131使吸水管123与水池15导通，让水塔16和消防管道内的水因重力作用而由吸水管123回到水池15内，强迫水塔16水位降至低于预定水位，进而触发泵浦11启动。为了能够手动操作底阀部131，牵引件134的一端从三通本体121的内部穿过封盖122，因此可以从封盖122外部控制底阀部131强迫开启，牵引件134的另一端则连接于底阀部131，供驱动底阀部131由封闭位置朝汲水位置动作。封盖122、拉柄36以及牵引件134之间为气密和防漏水，能防止泵浦11吸水时将空气吸入造成泵叶损坏，同时外部气体也不会因为操作拉柄36进入吸水管123。
请同时参阅图2、图3和图5，又或者当检修人员为了检测呼水槽(补给水箱)之补水功能是否正常，检修人员则可在泵浦静止时提起拉柄36，透过与其连结之测试检修牵引件134将抽换式阀门13之底阀部131拉起，此时底阀部131由图5C之封闭挡水位置被人力向上提起至如图5B之流水位置时，则三通本体121、泵浦11吸入端及呼水槽9内之水因其水位高过水池15之水位，位于上述各吸水侧最高处之呼水槽9内储水，则可藉由大气压力与重力作用经由吸水管123、底阀部131流入水池15，经由目视确认呼水槽9内之储水位下降来判定正常与否，防止例如底阀部131密合不确实、或吸水管123锈蚀穿孔等漏水现象时，常时供水之呼水槽9能持续对吸水管123补水，保持系统吸水加压功能之正常。
第二较佳实施例
但如熟悉本技术领域人士所能轻易理解，本发明水池抽换式阀门并不局限于上述结构，本发明的第二较佳实施例是一设置在一岩岸海岸附近的九孔养殖池用的海水汲水系统10’，请同时参阅图6、图7和图8A至图8C所示，与前例相同的特征，于此例不再赘述，本实施例中，当例释为养殖池的用水设备18’需要换水时，水塔16’内的储水经用水管线17’流至用水设备18’，当水塔16’内的储水低于预定水位，泵浦11’会经由三通吸水组件12’将例释为海洋的水池15’内的海水向上抽取至水塔16’，使水塔16’内的储水能够高于至预定水位，如此，可以保持水塔内储水的水质以及养殖池内的海水水质新鲜。
抽换式阀门的底阀部131’是两个片状结构并且一侧可枢转运动地连结基座部132’，基座部132’则仅是两侧底阀部131’中间的枢轴部分，而基座部132’的枢轴两端则是本实施例中的挡止部133’，由于枢轴部分的长度大于内缩肩部125’的内径，使得抽换式阀门可以被挡止于吸水管的内缩肩部125’位置，本实施例中牵引件134’是设置于替换端33’的内部，供封盖122’从替换端33’打开后，可以控制底阀部131’于汲水位置以及封闭位置动作。
当泵浦抽水时，如图8B所示，底阀部131’受水流向上带动，使底阀部131’向上枢转至汲水位置并且形成有如图8B的流通空间19’，当泵浦停止抽水时，如图8C所示，底阀部131’受重力以及受重力向下回流的水流带动，使底阀部131’向下枢转至封闭位置。
第三较佳实施例
本发明第三较佳实施例如图9所示，本发明的第三较佳实施例是一私人度假别墅供水用的汲水系统10”，请同时参阅图9和图10A至图10C所示，与前例相同的特征，于此例不再赘述，本实施例中，当例释为淋浴间的用水设备18”需要用水时，水塔16”内的储水经用水管线17”流至用水设备18”，当水塔16”内的储水低于预定水位，泵浦11”会经由三通吸水组件12”将例释为水井的水池15”内的井水向上抽取至水塔16”，使水塔16”内的储水能够高于至预定水位；当水塔16”内的储水高于预定水位，泵浦11”会停止汲水而底阀部131”会恢复到封闭位置。
抽换式阀门的底阀部131”是一个由上而下面积逐层缩小的复数层螺旋盘状簧片，并且可一体连续弹性地链接基座部132”，基座部132”则仅是用以固定底阀部131”的锁固件例如是用以将底阀部131”锁固在出入操作件135”上的一螺帽，出入操作件135”的深入端136”的直径缩减以设穿底阀部131”，且深入端136”攻有螺牙供上述基座部132”配合将底阀部最下一层锁固；底阀部131”直径是大于内缩肩部125”的内径且小于吸水管123”预定内径，而在底阀部131”的外沿区域形成本实施例中的挡止部133”，故使得抽换式阀门可以被挡止于吸水管123”的内缩肩部125”位置。
当泵浦抽水时，如图10B所示，底阀部131”受水流向上带动，使底阀部131”向上伸展至汲水位置并且形成流通空间19”，当泵浦停止抽水时，如图10C所示，底阀部131”受自身复原力以及受重力向下回流的水流带动，使底阀部131”向下拉回至封闭位置。
综上所述，本发明提供的水池抽换式阀门，能在不拆除吸水管的情况下更换抽换式阀门，使更换或者维修的步骤流程更快速；而具有水池抽换式阀门的汲水系统，能有效降低汲水系统的维护成本，并藉由三通吸水组件使操作人员更易于进行修护工作。尤其经由本发明的揭露，在和现有消防系统完全兼容的条件下，以往绝少进行维修保养的底阀，变得可以被定期保养检视，大幅提升现有消防系统的可靠性和安全性。
