CN101514757B

CN101514757B - 具有报警和保护功能的水族输气系统控制阀

Info

Publication number: CN101514757B
Application number: CN2009101063609A
Authority: CN
Inventors: 余锋
Original assignee: Individual
Current assignee: DONGGUAN HENGYUE INDUSTRIAL CO LTD
Priority date: 2009-03-28
Filing date: 2009-03-28
Publication date: 2010-10-13
Anticipated expiration: 2029-03-28
Also published as: CN101514757A

Abstract

一种具有报警和保护功能的水族输气系统控制阀，包括进气口、出气口，在进气口和出气口之间设有主阀道，在主阀道的侧面设有气室，主阀道和气室之间开设有大小为5～20mm²的泄气孔，气室设有连通外界的出气孔；泄气孔的面积大小可调。本发明的的水族输气系统控制阀在气泵受到堵塞时，可以发出报警提示声音，并自动保护气泵不受损坏。

Description

具有报警和保护功能的水族输气系统控制阀

技术领域

本发明属于水族和水产养殖设备的技术领域，具体涉及一种具有报警和保护功能的水族输气系统控制阀。

背景技术

在水族养殖或水产养殖过程中，必须依靠气泵不停地向水中打入空气或其它气体，才能保证养殖生物正常生长。但由于水中存在着大量的漂浮物，这些漂浮物会逐渐积聚在气管口，使气管口逐渐堵塞，而气管口一旦堵塞，水族输气系统的出气就会受阻，使各部件承受的压力逐渐增大，当水族输气系统由于出气受阻而气压超过一定数值，就会损坏该系统的气泵等部件。

发明内容

本发明的目的是提供一种具有报警和保护功能的水族输气系统控制阀，它在水族输气系统出气口受到堵塞时，可以发出报警提示信号，并自动保护气泵不受损坏。

为实现上述目的，本发明的具有报警和保护功能的水族输气系统控制阀，包括进气口、出气口，在进气口和出气口之间设有主阀道，其特征在于：在主阀道的侧面设有气室，主阀道和气室之间开设有大小为5～20mm²的泄气孔，气室设有连通外界的出气孔；主阀道和气室之间设有平面形状的隔离片，所述泄气孔开设在隔离片中间；气室还设有可转动的调节旋钮，调节旋钮的上端露出气室上面，调节旋钮的下端面呈扇形，扇形的中心位于调节旋钮的转轴线上；调节旋钮的下端面压在隔离片上；调节旋钮设有周向限位凸块，在气室中还设有限制调节旋钮旋转角度以防止调节旋钮下端面将泄气孔完全遮盖的限位挡块；当调节旋钮的周向限位凸块旋转到被气室限位块挡住的位置，泄气孔被调节旋钮的下端面部分遮盖而剩下1～3mm²的通气面积。

更好的是，沿着从泄气孔的起始端到末端的方向，泄气孔的径向宽度越来越小。所谓泄气孔的起始端，是指在调节旋钮旋转使泄气孔通气面积逐步减少过程中，泄气孔最先被调节旋钮下端面遮盖的一端。与泄气孔的起始端相对的另一端称为泄气孔的末端。

泄气孔的形状最好符合以下条件：S与θ的1/4次方成正比例关系；其中，θ代表当某一根射线以调节旋钮的转轴为中心从泄气孔起始端向泄气孔末端旋转过程中转过的弧度，S代表该根射线在上述旋转过程中扫过的泄气孔面积。

S/θ^1/4＝12～13.5；其中S的单位为mm²，θ的单位为弧度。

所述隔离片呈圆形并形成气室的底壁，气室还设有圆筒形的侧壁和圆环形的顶盖，气室的侧壁和顶盖之间利用螺纹旋接；圆形隔离片边缘与主阀道之间设有橡胶密封圈；所述调节旋钮的中部穿过顶盖的中空孔，调节旋钮中部呈圆形且其直径与顶盖的中空孔直径匹配；在调节旋钮中部设有轴向定位凸块，顶盖的下表面压在调节旋钮中部的轴向定位凸块上面；圆环形顶盖的内缘设有供调节旋钮的轴向定位凸块穿过的缺口。

所述调节旋钮中部的轴向定位凸块同时作为所述的周向限位凸块；所述在气室中的限位挡块凸设在顶盖的下表面。

在隔离片和气室顶盖之间设有定位结构，所述定位结构是指在隔离片和顶盖两个构件中，其中一个构件一体形成有竖向杆，另一个构件一体形成有空心的竖向套，竖向杆插在竖向套中。这样，可禁止隔离片和顶盖之间发生相对旋转，由此使隔离片的泄气孔与顶盖气压压力刻度形成固定的方位关系，进而保证调节旋钮指针指出的顶盖气压刻度大小与调节旋钮遮盖后的泄气孔通气面积准确对应。

在顶盖设有气压压力刻度，调节旋钮上设有指向气压压力刻度的指针标志。对于具体的水族输气系统控制阀而言，当该水族输气系统控制阀与气泵一起出厂时，该气泵的输气压力值是确定的，当水族输气系统控制阀的出气口逐渐堵塞，主阀道中的气压会逐渐变大，直至水族输气系统控制阀的出气口完全堵塞，气泵中产生的气体完全只能从泄气孔排走，主阀道中的气压数值不再增大而趋于相对稳定，这个相对稳定的气压数值(以下简称“极限安全气压值”)既代表了出气口完全堵塞时气泵的出气阻力，也直接关系到报警声音的大小，所以准确地调控这个数值具有现实意义。另一方面，当调节旋钮转动，泄气孔的有效排气面积会发生变化，上述“极限安全气压值”就会随着泄气孔的排气面积变化而变化。所以上述气压压力刻度反映的就是，当调节旋钮旋转到了某一个方位的位置，其指针标志指向的气压压力刻度大小就代表调节旋钮旋转后对应的“极限安全气压值”大小。

本发明具有以下优点和效果：

1、本发明可与水族箱的气泵配合工作，水族箱的气泵工作压力通常为0.02～0.06Mpa。本发明工作时，气室及泄气孔位于水体外面，气体由气泵通过进气口进入主阀道，由出气口排出并进入水族箱的水体中，并有一小部分气体由泄气孔排出。当出气口顺畅时，由于泄气孔的面积很小，只有1～25mm²(可以根据气泵情况调节，大多数情况下调节到不足10mm²甚至不足5mm²，而出气口的通气面积超过100mm²)，所以正常情况下通过泄气孔排出的气体非常微量。当出气口堵塞时，主阀道的气压增大，由泄气孔排出的气体会增多，可避免气泵被完全堵塞，因此避免因出气口堵塞而损坏气泵等设备；同时，由于气室可以起到音箱的扩音效果，气体通过泄气孔排出时会发出具有报警作用的声音，堵塞越严重则报警声越大。由于水族箱一般应用在安静的家居或办公环境，所以这种报警声音虽然不大，但足够让在家居或办公环境的人们及时听到，因而泄气孔还起到报警、提示的效果。本发明巧妙地结合了气泵的常用工作压力和水族箱的工作环境，实现报警功能。

2、可以利用调节旋钮改变泄气孔大小，以调节“极限安全气压值”和报警声音、泄气量大小，以适应不同使用者、不同气泵类型、不同噪音环境的需要，也可根据不同气泵类型的承受堵塞能力进行调解，确保气泵安全。

3、沿着从泄气孔的起始端到末端的方向，泄气孔的径向宽度越来越小，这种设计与“泄气孔从起始端到末端等宽”结构比较起来，可以使“调节旋钮旋转角度”与“极限安全气压值”两者的关系更接近于线性关系；特别地，当泄气孔的形状符合以下条件：S与θ的1/4次方成正比例关系，可以使“调节旋钮旋转角度”与“极限安全气压值”两者的关系几乎为线性关系，这种线性关系有利子使气压刻度均匀分布，使消费者更容易通过旋钮旋转角度大小估算气压“极限安全气压值”大小，更容易准确地通过调节旋钮调控“极限安全气压值”的大小，更容易操控调节旋钮。

4、橡胶密封圈可以同时起到三个作用：第一个作用是防止主阀道和气室之间通过泄气孔之外的其它部位漏气(这是保证两者之间泄气通道大小可受使用者准确控制的前提之一)；橡胶密封圈的第二个作用是：当顶盖与隔离片装配好后并旋紧后，压下调节旋钮，直至调节旋钮的下端面接触到隔离片，然后转动调节旋钮，此时橡胶密封圈被隔离片紧压，密封圈对隔离片施加较大压力，由于密封圈有较大的摩擦系数，能阻碍隔离片旋转，当隔离片不能转动，与隔离片装配在一起的顶盖就无法转动(只有将调节旋钮从气室拔出后顶盖才能旋动)；橡胶密封圈的第三个作用是：橡胶密封圈的弹力对隔离片施加向上(轴向)的弹力，该轴向弹力通过隔离片、调节旋钮的下端面、调节旋钮的凸块传递到顶盖，使调节旋钮的轴向定位凸块对顶盖施加一个向上的轴向压力，使气室顶盖与气室侧壁之间的螺纹摩擦力增加，难以轻易旋解开来。上述橡胶密封圈的第二、第三作用综合协同作用，形成对气室顶盖的锁止效果，有利于准确读取气压读数。

附图说明

图1是本发明一种具体实施例的构造示意图。

图2是图1所示实施例的另一工作状态示意图。

图3是图1中调节旋钮本体的立体结构示意图。

图4是图3中调节旋钮本体的侧视示意图。

图5是图4中调节旋钮本体的仰视示意图。

图6是图1中隔离片的俯视结构示意图。

图7是图6中隔离片的剖视结构示意图。

图8是图6中泄气孔的几何形状分析示意图。

图9是图1中气室顶盖的立体结构示意图。

图10是从另一角度看到的图1中气室顶盖立体结构示意图。

图11是图9中气室顶盖的俯视结构示意图。

图12是图11中A-A剖视结构示意图。

图13是图1中调节旋钮装饰面罩的立体结构示意图。

图14是表示图1中调节旋钮与气室顶盖在组装后的配合关系立体结构示意图。

图15是表示图1中调节旋钮与隔离片在组装后的配合关系立体结构示意图。

图16是图1所示实施例的立体结构示意图。

图17是图1所示实施例“极限安全气压值”与“调节旋钮旋转角度”的线性关系示意图。

图18是本发明的原理示意图。

图19是表示图1中调节旋钮下端面与泄气孔在工作过程的配合关系示意图。

具体实施方式

实施例一

图1、图2、图16、图18所示的具有报警和保护功能的水族输气系统控制阀包括进气口6、出气口7，在进气口6和出气口7之间设有主阀道8，在主阀道8中设有单向阀9，在主阀道8的侧面设有气室4，气室4的整体外部形状呈圆柱形，主阀道8和气室4之间设有平面形状的圆形隔离片3，圆形隔离片3形成气室的底壁，圆形隔离片3中间开设有泄气孔31，泄气孔31的起始端为图19、图8中的CD端，泄气孔31的末端为图19中的EF端，图19中的泄气孔31总面积为15mm²(从CD端到EF端的总面积)，气室4设有连通外界的出气孔16。气室还设有圆筒形的侧壁2和圆环形的顶盖1，气室的侧壁2和顶盖1之间利用螺纹旋接；圆形隔离片3边缘与主阀道的侧壁之间设有橡胶密封圈81。气室还设有可转动的调节旋钮5。

图16、图1、图2、图3、图4、图5、图18所示，调节旋钮5由调节旋钮本体55和调节旋钮装饰面罩56两部分固定拼装而成，其中调节旋钮装饰面罩56固定安装在调节旋钮本体55上面；调节旋钮的上端露出在气室4上面，调节旋钮的中部54呈圆柱形，调节旋钮的圆柱形中部穿过顶盖的中空孔11，该调节旋钮圆柱形中部54的直径与顶盖的中空孔11直径相当；在调节旋钮中部还设有凸块51，顶盖1的下表面压在调节旋钮中部的凸块51上面；调节旋钮的下端面53呈扇形，扇形的中心位于调节旋钮的转轴线上；调节旋钮的下端面压在隔离片3上，图19所示，当调节旋钮转动，其下端面将泄气孔通气面积31部分地遮盖；图9、图10、图11、图12所示，圆环形顶盖的内缘设有供调节旋钮的凸块51穿过的缺口12。在气室顶盖的下表面凸设有限位挡块15，当调节旋钮中部的凸块51旋转到被气室限位块15挡住的位置，图19中的调节旋钮下端面前边缘线OP转动到GH位置，泄气孔被调节旋钮的下端面部分遮盖而剩下1.3mm²的通气面积(从GH线到EF端的总面积为1.3mm²)，所以，限位挡块15可以限制调节旋钮旋转角度，以防止调节旋钮下端面将泄气孔完全遮盖。

在实施例一中，调节旋钮中部的凸块51同时起到一物两用的效果，在周向上可以接受限位挡块15阻挡而限制调节旋钮5旋转角度，在轴向上可以接受顶盖1的下表面压紧而确定调节旋钮5在轴向上的位置，因而调节旋钮中部的该凸块51既是周向限位凸块，又是轴向定位凸块，起到一物两用的效果。

图1、图2、图6、图7、图9、图10、图11、图12所示，在隔离片3和顶盖1之间设有定位结构，该定位结构是指顶盖1一体形成有竖向杆14，隔离片3一体形成有空心的竖向套32，竖向杆14插在竖向套32中，这样可防止隔离片3和顶盖1相对转动。

图16、图14、图13、图9、图10所示，在顶盖设有气压压力刻度13，气压压力刻度设有五格，五格的面积从小到大变化，气压压力刻度位于顶盖的侧面，调节旋钮上设有指向气压压力刻度的三角形指针标志52。

上述控制阀装配时，必须先将隔离片3放在气室的底部位置，使顶盖的竖向杆14插入隔离片的竖向套32，将气室的顶盖1和气室的侧壁2旋紧；接着将调节旋钮的下部穿过顶盖的中空孔11，调节旋钮的中部也穿入顶盖的中空孔11，顶盖的中空孔11被调节旋钮的中部填塞封闭，接着用力将调节旋钮向下压，使调节旋钮中部的凸块51穿过顶盖的缺口12，然后转动调节旋钮5，使调节旋钮中部的凸块51与顶盖的缺口12错开，此时橡胶密封圈81的弹力对隔离片3施加向上(轴向)的弹力，该轴向弹力通过隔离片、调节旋钮的下端面、调节旋钮的凸块传递到顶盖1，使调节旋钮的凸块51对顶盖1施加一个向上的轴向压力，顶盖的下表面的反作用力将调节旋钮中部的凸块51向下压紧，此时顶盖1被锁紧，难以相对侧壁2转动。当需要将控制阀拆解时，需要先将调节旋钮5旋转，使调节旋钮的凸块51对准顶盖的缺口12，然后将调节旋钮沿轴向从顶盖1的中空孔11拔出，这样就解除对顶盖的锁止，顶盖1可和隔离片3一齐转动而与侧壁2旋开。

图8所示，沿着从泄气孔31的起始端CD到末端的方向，泄气孔的径向宽度越来越小，且泄气孔的形状符合以下条件：S与θ的1/4次方成正比例关系；其中，θ代表当一根射线m以调节旋钮的转轴为中心o从泄气孔起始端CD向泄气孔末端旋转过程中转过的弧度，S度代表该根射线m在上述旋转过程中扫过的泄气孔面积，如图8所示。而且，在实施例一中，S/θ^1/4＝12.7。在实际产品中，θ代表调节旋钮扇形下端面的前边缘线OP从CD位置顺时针旋转过的弧度，S代表泄气孔被调节旋钮扇形下端面遮盖的面积大小，如图19所示。

上述控制阀可与流量为4m³/h、气压为0.04Mpa的气泵配合使用。使用过程中，转动调节旋钮5，调节旋钮下端面53部分地遮住泄气孔31，使泄气孔31通气面积可改变，如图15、图19所示，当调节旋钮中部的凸块51旋转到被气室限位块15从周向上挡住，泄气孔面积被调节到最小。从泄气孔的面积从最大(16mm²)调节到最小(1.3mm²)的过程中，调节旋钮旋转了100°(弧度为1.74)，即调节旋钮下端面的前边缘线OP图中从CD位置旋转了100°(弧度为1.74)到达GH位置。在图17中，横坐标θ代表调节旋钮扇形下端面的前边缘线从CD位置顺时针旋转过的弧度，纵坐标P代表调节旋钮扇形下端面的前边缘线转过θ弧度状态下的“极限安全气压值”，即在出气口完全堵塞情况下主阀道8里的气压(该气压值已扣除大气压的数值)。在调节旋钮旋转过程中，泄气孔的面积从16mm²调节到最小1.3mm²，而从图17可以看出，相应的横坐标中θ从弧度0变化到弧度1.74，相应的纵坐标极限安全气压值P从0.01MPa变化到0.03MPa，而且θ与P形成线性关系。上述调节旋钮转动过程中，调节旋钮上的三角形指针标志52跟随转动，从而指向不同的气压压力刻度13。

实施例二

在该实施例中，在隔离片和顶盖之间的定位结构中，隔离片一体形成有竖向杆，顶盖一体形成有空心的竖向套，竖向杆插在竖向套中。另外，在实施例二中，泄气孔31总面积为5.0mm²；当调节旋钮中部的凸块51旋转到被气室限位块15挡住的位置，泄气孔被调节旋钮的下端面部分遮盖而剩下1.0mm²的通气面积。

在该实施例中，S/θ^1/4＝12。

其余与实施例一相同。

实施例三

在该实施例中，泄气孔31总面积为20mm²；当调节旋钮中部的凸块51旋转到被气室限位块15挡住的位置，泄气孔被调节旋钮的下端面部分遮盖而剩下3.0mm²的面积；

在实施例三中，在气室中的限位挡块凸出设置在隔离片上表面，当调节旋钮下端的扇形边触碰到限位挡块时，限位挡块可以阻挡调节旋钮继续旋转，在这种设计的情况下，凸块51作为轴向定位凸块，而调节旋钮的下端部由于具有扇形结构而被利用作为周向限位凸块。

在实施例三中，S/θ^1/4＝13.5。

实施例三其余结构与实施例一相同。

本发明中，气压读数不必定以数字表示，也可以以刻度表示。

Claims

1.一种具有报警和保护功能的水族输气系统控制阀，包括进气口、出气口，在进气口和出气口之间设有主阀道，其特征在于：在主阀道的侧面设有气室，主阀道和气室之间开设有大小为5～20mm²的泄气孔，气室设有连通外界的出气孔；主阀道和气室之间设有平面形状的隔离片，所述泄气孔开设在隔离片中间；气室还设有可转动的调节旋钮，调节旋钮的上端露出气室上面，调节旋钮的下端面呈扇形，扇形的中心位于调节旋钮的转轴线上；调节旋钮的下端面压在隔离片上；调节旋钮设有周向限位凸块，在气室中还设有限制调节旋钮旋转角度以防止调节旋钮下端面将泄气孔完全遮盖的限位挡块；当调节旋钮的周向限位凸块旋转到被气室限位块挡住的位置，泄气孔被调节旋钮的下端面部分遮盖而剩下1～3mm²的通气面积。

2.根据权利要求1所述的具有报警和保护功能的水族输气系统控制阀，其特征在于：沿着从泄气孔的起始端到末端的方向，泄气孔的径向宽度越来越小。

3.根据权利要求2所述的具有报警和保护功能的水族输气系统控制阀，其特征在于：泄气孔的形状符合以下条件：S与θ的1/4次方成正比例关系；其中，θ代表一根射线以调节旋钮的转轴为中心从泄气孔起始端向泄气孔末端方向旋转的弧度大小，S代表该根射线在上述旋转过程中扫过的泄气孔面积。

4.根据权利要求3所述的具有报警和保护功能的水族输气系统控制阀，其特征在于：S/θ^1/4＝12～13.5，其中S的单位为mm²，θ的单位为弧度。

5.根据权利要求1至4任何一项所述的具有报警和保护功能的水族输气系统控制阀，其特征在于：所述隔离片呈圆形并形成气室的底壁，气室还设有圆筒形的侧壁和圆环形的顶盖，气室的侧壁和顶盖之间利用螺纹旋接；圆形隔离片边缘与主阀道之间设有橡胶密封圈；所述调节旋钮的中部穿过顶盖的中空孔，调节旋钮中部呈圆形且其直径与顶盖的中空孔直径匹配；在调节旋钮中部设有轴向定位凸块，顶盖的下表面压在调节旋钮中部的轴向定位凸块上面；圆环形顶盖的内缘设有供调节旋钮的轴向定位凸块穿过的缺口。

6.根据权利要求5所述的具有报警和保护功能的水族输气系统控制阀，其特征在于：所述调节旋钮中部的轴向定位凸块同时作为所述的周向限位凸块；所述在气室中的限位挡块凸设在顶盖的下表面。

7.根据权利要求5所述的具有报警和保护功能的水族输气系统控制阀，其特征在于：在隔离片和气室顶盖之间设有定位结构，所述定位结构是指在隔离片和顶盖两个构件中，其中一个构件一体形成有竖向杆，另一个构件一体形成有空心的竖向套，竖向杆插在竖向套中。

8.根据权利要求5所述的具有报警和保护功能的水族输气系统控制阀，其特征在于：在顶盖设有气压压力刻度，调节旋钮上设有指向气压压力刻度的指针标志。

9.根据权利要求7所述的具有报警和保护功能的水族输气系统控制阀，其特征在于：在顶盖设有气压压力刻度，调节旋钮上设有指向气压压力刻度的指针标志。