CN100462605C - 用于污水输送的膜片式负压阀 - Google Patents

用于污水输送的膜片式负压阀 Download PDF

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Abstract

一种用于污水输送的膜片式负压阀，阀体的下管壁在进污口与出污口之间有一高于阀体中轴线的凸堰，密封膜片为弹性盖片，密封膜片与提升机构拉杆连接一起；密封膜片的下面朝向凸堰，在凸堰上方阀口边沿的支撑面上形成密封面，该密封面的上面连接一环形中间压体；中间压体的外圈上盖有下缸体，中间压体的中圈下面压在上述密封面上，中间压体的内圈形成一支撑上夹膜板和下夹膜板的环台，该环台上面嵌有永磁铁和减振垫：上夹膜板、下夹膜板和吸铁固定连接在一起，吸铁与上述永磁铁上下对应，上夹膜板与下夹膜板之间有一空腔，提升机构拉杆上端的空腔位于上述空腔内，形成柔性连接，该阀结构简单，密封可靠，开启速度快。

Description

用于污水输送的膜片式负压阀
(一)技术领域
本发明涉及一种负压系统的阀门，特别是一种适用于污水系统的负压阀门。
(二)背景技术
传统的负压阀门用来开启/关闭负压通道。它主要包括一个阀体、密封膜片及一个利用负压为驱动力的提升装置。多数情况下，阀体的进污口处于正压状态，而另一侧的出污口处于负压状态，以为阀体中心为界，密封膜片的一半承受正压，另一半承受负压，由于拉杆与提升机构为刚性连接，当密封膜片受压变形时，会产生安装应力，常常导致螺钉及与其固联的拉杆产生偏斜，此偏斜传递到提升机构上时，当提升机构向下移动到达限位后，密封膜片有一个回位误差，影响提升机构回位的速度和可靠性。因此，传统负压阀开启的可靠性及开启速度需要进一步提高。
(三)发明内容
本发明的目的是提供一种用于污水输送的膜片式负压阀，主要解决进一步提高负压阀开启的可靠性，加快开启速度的技术问题。
本发明的目的是这样实现的：这种用于污水输送的膜片式负压阀，设置在负压管道上，主要包括阀体1、密封膜片2、提升机构拉杆及缸体，其特征在于：
阀体1为对称管道形状，一端为进污口19，另一端为出污口23，阀体的下管壁在进污口19与出污口23之间有一高于阀体中轴线的凸堰22，相对凸堰的阀体上管壁开有阀口；
密封膜片2为弹性盖片，密封膜片2的上面中央上凸，并与上方的提升机构拉杆3嵌入固连；密封膜片2的下面朝向凸堰22，其外周有一圈平直延伸边，该延伸边贴在凸堰22上方阀口边沿的支撑面上形成密封面，该密封面的上面连接一环形中间压体4；
中间压体4的外圈上盖有下缸体14，下缸体14与上缸体12组成整个缸体，上缸体12顶部开有一负压孔11；中间压体4的中圈向阀体内突出，其下面压在上述密封面上，中间压体4的内圈向下缸体内凸出，形成一支撑上夹膜板10和下夹膜板8及吸铁7的环台，该环台上面嵌有永磁铁5和减振垫6；
上夹膜板10、下夹膜板8和吸铁7由螺钉固定连接在一起，吸铁7与上述永磁铁5上下对应，上夹膜板10与下夹膜板8之间有一空腔17，该空腔下面有一可穿提升机构拉杆的孔18，环形的提升膜片9的内环边夹在上、下夹膜板之间，提升膜片9的外环边夹在上缸体12与下缸体14之间，将缸体内分成上腔13和下腔15，上腔13经负压孔11与负压源相通，下腔15经下缸体14上的常压孔16与大气相通；
提升机构拉杆3上端的台阶20位于上述空腔内，并与空腔有活动间隙，形成柔性连接，提升机构拉杆3下端与密封膜片固定连接，提升机构拉杆3中部套有压缩弹簧21。
上述密封膜片中间固连有螺母24，螺母与提升机构拉杆3螺纹连接。
本发明与现有传统技术相比具有的有益效果：本发明的阀门，结构简单，能够保证负压管路的可靠密封，能在较小的负压条件下实现负压阀的可靠开启。在结构上的设计，很好解决了对污水中的硬物容纳能力及块状物通过能力。用于负压系统的阀门，尤其适用于污水的负压传输，用来开启/关闭负压通道。
负压阀的阀体采用适用于污水输送的堰式结构，从阀体的进、出口两侧向中间凸起，形成与阀体轴线垂直的高起的凸堰。
密封膜片主体为橡胶制成，具有一定的硬物容纳能力。如砂粒，若留在密封膜片与凸堰之间，密封膜片自身会产生局布内陷变形，将异物容纳，而不影响密封。在接下的排污过程中，密封膜片脱离与凸堰的接触，异物在污物的冲刷下与密封膜片脱离。
密封膜片为弹性盖片，其与凸堰在配合面上的优化设计，在负压的抽吸下，便能实现密封，而不需另外再施加压紧力，减小了提升密封膜片的阻力。
密封膜片与提升装置间，采用柔性连接。柔性连接既有类似万向节的360度自由摆动，又可沿轴线方向上有一定的伸缩量。这样，一方面，可消除密封膜片产生的安装应力，另一方面，提升装置在提升密封膜片时，有一缓冲作用，提升装置先启动，然后再对密封膜片施加提升力，达到瞬间开启密封膜片作用。
(四)附图说明
图1是本发明的第一种实施例，处于关闭状态的结构示意图；
图2是本发明的第一种实施例，处于开启状态的结构示意图；
图3是本发明的第二种实施例；
图4是本发明的第三种实施例。
图中：1—阀体、2—密封膜片、3—提升机构拉杆、4—中间压体、5—永磁铁、6—减震垫、7—吸铁、8—下夹膜板、9—提升膜片、10—上夹膜板、11—负压孔、12—上缸体、13—上腔、14—下缸体、15—下腔、16—常压孔、17—空腔、18—孔、19—进污口、20—台阶、21—压缩弹簧、22—凸堰、23—出污口、24—螺母、25—支撑面、26—回位压压缩弹簧。
(五)具体实施方式
下面结合实施例及附图对本发明作进一步详细说明。
图1、图2是本发明的实施例一。这种用于污水输送的膜片式负压阀，主要包括设置在负压管道上的阀体1、密封膜片2、提升机构及缸体，其特征在于：
阀体1为对称管道形状，一端为进污口19，另一端为出污口23，阀体的下管壁在进污口19与出污口23之间有一高于阀体中轴线的凸堰22，相对凸堰的阀体上管壁开有阀口；
密封膜片2为弹性盖片，密封膜片2的上面中央上凸，并与上方的提升机构拉杆3嵌入固连；密封膜片2的下面朝向凸堰22，其外周有一圈平直延伸边，该延伸边贴在凸堰22上方阀口边沿的支撑面上形成密封面，该密封面的上面连接一环形中间压体4；
中间压体4的外圈上盖有下缸体14，下缸体14与上缸体12组成整个缸体，上缸体12顶部开有一负压孔11；中间压体4的中圈向阀体内突出，其下面压在上述密封面上，中间压体4的内圈向下缸体内凸出，形成一支撑上夹膜板10和下夹膜板8及吸铁7的环台，该环台上面嵌有永磁铁5和减振垫6；
上夹膜板10、下夹膜板8和吸铁7固定连接在一起，吸铁7与上述永磁铁5上下对应，上夹膜板10与下夹膜板8之间有一空腔17，该空腔下面有一可穿提升机构拉杆的孔18，环形的提升膜片9的内环边夹在上、下夹膜板之间，提升膜片9的外环边夹在上缸体12与下缸体14之间，将缸体内分成上腔13和下腔15，上腔13经负压孔11与负压源相通，下腔15经下缸体14上的常压孔16与大气相通；
提升机构拉杆3上端的台阶20位于上述空腔内，并与空腔有活动间隙，形成柔性连接，提升机构拉杆3下端的螺母24嵌入密封膜片内，提升机构拉杆3中部套有压缩弹簧21。
上夹膜板10、下夹膜板8和吸铁7由螺钉固定连接在一起。
密封膜片中间固联有螺母，螺母与拉杆螺纹连接。
本发明与活塞式负压阀相比，主要区别在于提升装置中，本发明采用提升膜片9、上夹膜板10及下夹膜板8，取代污水输送的活塞式负压阀的活塞及密封件；采用永磁铁5作为提升装置的回位动力，取代污水输送的活塞式负压阀的压缩弹簧。提升膜片9作为提升元件，使上腔13完全无泄漏，且无摩擦力。只有当上腔13的负压足以克服永磁铁引力，负压阀的密封膜片2才能开启，并快速抬起。在开启过程中，随提升位移的增加，密封膜片2及提升膜片9的变形阻力增大，而永磁铁5的引力在快速减小，且是与距离的平方成比例。由此，可减小提升过程中总的阻力。负压阀关闭过程中，起初靠2个膜片的变形力，到达永磁铁5的有效吸引区域后，永磁铁引力成为主要回位拉力，且是成平方关系增加。上述永磁铁5的引入，可使负压阀实现快速开启与快速关闭。
密封膜片2凸起面对着凸堰22，并与凸堰22形成一条密封带。密封膜片2的外周为碗形的直平延伸，与阀体1内部的支撑面25相对。在密封膜片2之上，有一中间压体4，将密封膜片2的外周直平延伸部分与阀体1的支撑面25压紧并密封，使污水不能外溢。由密封膜片2、支撑面25及凸堰22，将进污口19与出污口23分离，使其互不相通。
密封膜片2中间预埋一个螺母24，拉杆3的螺纹部分旋于其中。
在中间压体4的上部，镶有永磁铁5及减振垫6。与其相对，有一吸铁7，吸铁7与上夹膜板10、下夹膜板8及提升膜片9固连与一体。吸铁7因永磁铁5的吸力而压靠在减振垫6上，并被限位。
下夹膜板8的下部中间，有一空腔17，其作用相当于污水输送的活塞式负压阀中的长孔。空腔17底部开有孔18，孔18的直径大于拉杆3的杆径，拉杆3从其中穿过。拉杆3的上部，为一凸起的台阶20，作用相当于实施例一中的销子。台阶20直径小于空腔17。如实施例一所述，由拉杆3、台阶20、压缩弹簧21、空腔17及孔18，构成了即可摆动又可伸缩的连接，本发明称之为柔性连接。空腔17与孔18的直径分别大于台阶20与拉杆3，使柔性连接可以实现摆动；柔性连接的伸长，靠压缩弹簧21的回弹力；柔性连接的缩短，靠外力来施加。
以提升膜片9为界，在其上下设有上缸体12与下缸体14，并分别形成上腔13与下腔15，彼此不相通。上腔13通过负压孔11与负压源相通，下腔15通过常压孔16与大气相通。提升膜片9、上夹膜板10、下夹膜板8及吸铁7构成本发明的提升装置，其以负压为驱动力。永磁铁5对吸铁7有一向下吸引力。
如图1所示，为本发明处于关闭状态的结构示意图。负压孔11与常压孔16同时都与大气相通，使得上腔13与下腔15处于同一大气压下。永磁铁5吸引吸铁7，由此带动上夹膜板10、下夹膜板8及提升膜片9向下压靠在减振垫6上，并被限位。在下夹膜板8与密封膜片2间，装有压缩弹簧21，使密封膜片2压靠在凸堰22上。多数情况下，阀体1的进污口19处于正压状态，而另一侧的出污口23处于负压状态，以凸堰22为界，密封膜片2的一半承受正压，另一半承受负压，导致密封膜片2变形，中心部位产生偏斜，此偏斜会传递给与其固联的拉杆3。如上所述，空腔17与孔18的直径分别大于台阶20与拉杆3，可补偿因密封膜片2的变形而导致的拉杆3偏斜，使此偏斜不会传递到提升装置上。另外，在设计上，永磁铁5对吸铁7的吸引力，要大于压缩弹簧21的工作压力，因此，能保证整个提升装置压靠在减振垫6上支撑面上。下夹膜板8通过压缩弹簧21向密封膜片2提供压紧力，而不是由下夹膜板8强硬地直接将力传于密封膜片2上。台阶20的上沿与下沿，与空腔17都留有一定空间，当吸铁7被限位后，此空间可消除密封膜片2的回位误差，而对提升装置的回位不产生影响。
图2，为本发明处于开启状态的结构示意图。负压孔11与负压源接通，常压孔16与大气相通，上腔13与下腔15存在压差，使提升膜片9向上移动。如上所述，初始位置，台阶20的上沿与下沿，与空腔17都留有一定空间，基本处于空腔17的中间位置。当提升膜片9带动上夹膜板10、下夹膜板8及吸铁7向上移动时，拉杆3并不随之一同上移，即密封膜片2保持与凸堰22间的密封。与此同时，下夹膜板8与密封膜片2的间距增大，压缩弹簧21因弹性而伸长，同时，对下夹膜板8产生向上的推动力。当下夹膜板8继续上移到与台阶20的下端面接触时，密封膜片2才被带动，随下夹膜板8一同上移，负压阀开启。
提升装置初始上移时，主动力有：上腔13与下腔15的压差、压缩弹簧21的向上推力。阻力有：永磁铁5对吸铁7的吸引力；当密封膜片2被提升装置带动一同向上移动时，主动力有：上腔13与下腔15的压差。阻力有：永磁铁5对吸铁7的吸引力、密封膜片2阻力。由此不难看出，在提升装置的上移过程中，主动力方面，初期的要大于后期，而阻力方面，虽然增加了密封膜片2的变形阻力，但永磁铁5对吸铁7的吸力在迅速减小，并与距离成平方关系减小，所以，在整个提升过程，总的阻力变化不大。即启动时，阻力不是同时施加于提升装置上，密封膜片2产生的阻力要滞后一段时间，才施加于提升装置上，而此阻力，又是要真正克服的最大阻力。这样，提升装置就会产生较大向上加速度，由此，可保证负压阀开启的可靠性及高的开启速度。
当负压孔11与负压源切断，并同时与大气接通，上腔13与下腔15的压差消失，在永磁铁5吸引力及密封膜片2自身变形的回复力下，提升装置下移。密封膜片2首先与凸堰22接触，停止下移。如上所述，台阶20的上沿与空腔17有间隙，永磁铁5会吸引吸铁7，带动整个提升装置继续下移。压缩弹簧21被压缩。当吸铁7下移并压靠在减振垫6后，被限位而停止移动，此时台阶20的上沿与空腔17仍有间隙，只有压缩弹簧21对密封膜片2施加压紧力，因此，密封膜片2的回位误差，不会影响到吸铁7的回位，即不影响提升装置的回位，为下次启动做准备。
针对本发明，就不同使用要求，又可有以下不同实施例：
实施例二如图3所示，对提升装置的回位与保持，可以不采用永磁铁吸引的方式，而改用回位压缩弹簧26。
实施例三如图4所示，对于提升装置，当行程较大时，由于受限于永磁铁的有效吸程，提升装置的回位可能受到影响，为此，最好采用回位压缩弹簧26与永磁铁5的双重组合。回位压缩弹簧26保证提升装置回到永磁铁5有效吸引区域内。

Claims (3)

1.一种用于污水输送的膜片式负压阀，设置在负压管道上，主要包括阀体(1)、密封膜片(2)、提升机构拉杆及缸体，其特征在于：
阀体(1)为对称管道形状，一端为进污口(19)，另一端为出污口(23)，阀体的下管壁在进污口(19)与出污口(23)之间有一高于阀体中轴线的凸堰(22)，相对凸堰的阀体上管壁开有阀口；
密封膜片(2)为弹性盖片，密封膜片(2)的上面中央上凸，并与上方的提升机构拉杆(3)嵌入固连；密封膜片(2)的下面朝向凸堰(22)，其外周有一圈平直延伸边，该延伸边贴在凸堰(22)上方阀口边沿的支撑面上形成密封面，该密封面的上面连接一环形中间压体(4)；
中间压体(4)的外圈上盖有下缸体(14)，下缸体(14)与上缸体(12)组成整个缸体，上缸体(12)顶部开有一负压孔(11)；中间压体(4)的中圈向阀体内突出，其下面压在上述密封面上，中间压体(4)的内圈向下缸体内凸出，形成一支撑上夹膜板(10)和下夹膜板(8)及吸铁(7)的环台，该环台上面嵌有永磁铁(5)和减振垫(6)；
上夹膜板(10)、下夹膜板(8)和吸铁(7)固定连接在一起，吸铁(7)与上述永磁铁(5)上下对应，上夹膜板(10)与下夹膜板(8)之间有一空腔(17)，该空腔下面有一可穿提升机构拉杆的孔(18)，环形的提升膜片(9)的内环边夹在上、下夹膜板之间，提升膜片(9)的外环边夹在上缸体(12)与下缸体(14)之间，将缸体内分成上腔(13)和下腔(15)，上腔(13)经负压孔(11)与负压源相通，下腔(15)经下缸体(14)上的常压孔(16)与大气相通；
提升机构拉杆(3)上端的台阶(20)位于上述空腔内，并与空腔有活动间隙，形成柔性连接，提升机构拉杆(3)下端与密封膜片固定连接，提升机构拉杆(3)中部套有压缩弹簧(21)。
2.根据权利要求1所述的用于污水输送的膜片式负压阀，其特征在于：上夹膜板(10)、下夹膜板(8)和吸铁(7)由螺钉固定连接在一起。
3.根据权利要求1或2所述的用于污水输送的膜片式负压阀，其特征在于：上述密封膜片中间固连有螺母(24)，螺母与提升机构拉杆(3)螺纹连接。
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