CN101737533B - 一种防水锤静音止回阀 - Google Patents

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Abstract

本发明提供了一种防水锤静音止回阀，包括壳体、弹簧、导流体、整流罩，所述导流体安装有阻流板，所述阻流板凸出在导流体的外表面，并能绕阻流板安装轴转动。本发明通过在流道中布置的沿阀门轴向的数组阻流板，当液体回流阀门时，将大部分压力能和动能分级地由阻流板承担，即将一个能量巨大的水锤分解成数个能量相对较小的水锤，从而极大降低阀门承力部件的内部应力。

Description

一种防水锤静音止回阀
技术领域
本发明属于止回阀制造领域，特别是涉及一种防水锤静音止回阀。
背景技术
止回阀是流体控制工程的基本元件，应用十分广泛。它通过制止流体逆流，起到保护其他流体机械以及管线安全的作用。传统止回阀中阀板关闭速度很快，一般情况下，止回阀安装在机泵出口端连接的管道上，且离机泵出口端较近，用以阻止管内流体逆流对机泵可能造成的破坏，对机泵起保护作用。目前管道系统使用最多的是旋启式和升降式止回阀。当下游阀门在短时间内关闭时，管道系统就会发生水击现象，止回阀因管道内断流自动关闭，水击波直接作用在止回阀上，严重时会造成阀门的损坏。水击事故与止回阀失效通常耦合在一起。止回阀过快启闭会导致水击现象，水击现象破坏止回阀，从而在回路中引起连锁反应，更多的流体部件(包括其他止回阀)受损，使事故升级；这个恶性循环无论在哪个环节上开始，其结果都是严重的。
现有的止回阀，无论是旋启式、升降式，还是斜碟式止回阀，它们在启闭时有一个共同特点，即开启或关闭过程中，阀板始终处于加速过程，使阀门运动部件停止前速度过快，这就是导致止回阀水击现象和阀瓣撞击的直接原因。为了解决止回阀水击及阀瓣撞击问题，出现了三种阀板带有阻尼器的止回阀：机械阻尼式止回阀、水力阻尼式止回阀和混合阻尼式止回阀。机械阻尼式止回阀的优点是阻尼器的阻尼特性易于通过机械结构设定，缺点是随着管道中流体流速及流量增加，相应阻尼机构将变得庞大而复杂，并且随着管线流量流速变化域加宽时，止回阀的低流量流速启闭特性会严重恶化(即低流量流速工况无法正常开启和关闭)。水力阻尼式止回阀采用特定结构，使其运动部件在完成启闭动作时必须对某部分流体做功，降低运动部件动能，达到延长截流时间和缓解阀瓣撞击的目的。这种方案的优点是止回阀结构简单、运行可靠性高，缺点在于流体在阀体内的运动复杂，难以通过参数化设计使水力阻尼特性达到规定的要求，设计成本较高，并且随着管线流速和流量增加，水力阻尼器所需阻尼也随之增加，对于大流量、大流速以及对管线几何尺寸有下限要求的管路，水力阻尼式止回阀有一定缺陷。混合阻尼式止回阀是将机械阻尼器与水力阻尼器结合的设计。这种设计试图通过两种阻尼器的优势互补，优化止回阀的启闭特性。根据对国内外专利，这种方案并未取得显著的突破。阻尼式止回阀的一个共同缺点在于，阀板缓慢关闭容易导致一部分回流倒流入水泵，使水泵倒转。
除上述所述的止回阀，还有静音止回阀、对冲止回阀、防水锤球形止回阀等。静音止回阀关闭声音小的原因是阀板的运动距离短，但不能消除水锤；对冲式止回阀实际上属于水力阻尼式止回阀；球形止回阀防水锤效果较好，但结构过于复杂，密封面过多，制造费用高。
发明内容
本发明的目的在于克服现有技术的不足，提供一种结构简单且有效减轻水击能量对阀门沿着轴向的集中冲击的防水锤静音止回阀。
为了实现上述发明目的，采用的技术方案如下：
一种防水锤静音止回阀，包括壳体、弹簧、导流体、整流罩，所述导流体安装有阻流板，所述阻流板凸出在导流体的外表面，并能绕阻流板安装轴转动。
本发明通过采用阻流板安装轴将阻流板安装在导流体上，并凸出在导流体的外表面，使得止回阀关闭时回流的液体先冲击阻流板，通过阻流板不断缓冲回流液体的冲击，减少甚至抵消其冲击力。
上述技术方案中，所述阻流板安装轴设置在导流体的内部，所述阻流板通过导流体所设置的阻流板承力孔凸出在导流体的外表面。
进一步地，所述的阻流板朝向止回阀进水口的一侧设置圆弧光滑过渡，而朝向止回阀出水口的一侧则采用平板结构。该结构使得止回阀打开时，正常的水流从壳体和导流体之间的流体空间沿轴线流动时，水流经过阻流板的设有圆弧光滑过渡面的一侧，所以阻流板对正常水流几乎没有影响，同时也使得阻流板不受正常水流的冲击，而当止回阀关闭时，回流的液体首先冲击的是阻流板的平板结构一侧，此时阻流板有效地起到缓冲水流冲击的作用，且由于阻流板可以绕安装轴转动，能够在正常水流和回击水流之间转动相应的受力面以面对水流的冲击。
所述的阻流板由两块平板相连而成，所述相连的两块平板呈夹角，其外凸面朝向止回阀进水口，并设置有圆弧光滑过渡，而内凹面则朝向止回阀出水口。采用两块平板结构的阻流板，使得回击水流在冲击阻流板时，阻流板因转动使得两个平板面先后承受水流的冲击，在两个平板面的先后变换过程中，也起到一定的缓冲作用，既使得阻流效果明显，同时也避免因回击水流的冲击力过大而损坏阻流板。
所述两块平板的夹角为锐角，其取值范围为20-45°。
进一步地，所述阻流板由安装体、安装轴孔、后翼板、前翼板、后中间板、前中间板构成，所述后翼板与后中间板平行，所述前中间板与后中间板垂直，所述前翼板与后翼板的交角为锐角，所述后翼板由后迎水面和后背水面构成，所述前翼板由前迎水面与前背水面构成，前背水面和后背水面构成背水面，背水面与后翼板和前翼板通过圆弧段连接。
阻流板安装体的主体为一个由两个互相平行的平面构成的柱体，这两个平面与后中间板垂直，安装体上设有一个平行于后中间板的轴孔，所述安装体的前缘面为圆柱面。
本发明所述导流体包括芯体，所述芯体是一个以止回阀轴线为轴心的流线型回转体，在其尾部设有一个采用数个支撑板支撑的安装环，安装环的柱面安装在壳体上，在芯体上还有一个轴孔，该轴孔为一个盲孔，其轴线与芯体的轴线重合，在芯体的壁面上开有阻流板承力孔，阻流板承力孔的中心线位于与芯体轴线垂直的平面上，芯体的前端面为与轴线垂直的平面。
所述芯体内部设置有阻流板安装体，所述阻流板通过阻流板承力孔安装在阻流板安装体上。
作为详细方案，本发明由壳体、密封环、整流罩、导流体、阻流板、阻流板安装轴、中心轴、弹簧、阻流板安装体组成，所述导流体的安装环安装壳体的出水口处，导流体的轴孔安装有中心轴，所述阻流板安装体通过中心轴安装在导流体的内部，所述阻流板穿过阻流板承力孔并通过阻流板安装轴安装在阻流板安装体上，所述整流罩通过轴套安装在中心轴上，并与导流体的前端面相对应，轴套与中心轴之间设置有弹簧，所述整流罩的密封面与设在壳体进水口处的密封环相对应。
本发明设计了分级消除水锤的直流式防水锤静音止回阀。该阀门通过在流道中布置的沿阀门轴向的数组阻流板，当液体回流阀门时，将大部分压力能和动能分级地由阻流板承担，即将一个能量巨大的水锤分解成数个能量相对较小的水锤，从而极大降低阀门承力部件的内部应力。与缓闭式和阻尼式止回阀相比，优点之一是水锤被分段消解；优点之二是，阀板关闭迅速，从而避免了部分回流倒流入泵中；优点之三是结构简单，制造费用低。
附图说明
图1为本发明的结构示意图；
图2为导流体结构示意图；
图3为导流体的另一结构示意图；
图4为阻流板的结构示意图；
图5为阻流板安装体的结构示意图；
图6为中心轴的结构示意图；
图7为整流罩的结构示意图。
具体实施方式
下面结合附图对本发明做进一步的说明。
本发明如附图1所示，由壳体1、密封环2、整流罩11、导流体10、阻流板4和6、阻流板轴3和7、中心轴12、关闭弹簧9、阻流板安装体5和8构成。
如附图2、3所示为导流体10的结构，由芯体101、支撑环104、阻流板承力孔102和103、轴孔106构成。其总体特征是一个沿着阀门轴向的流线型回转体。所述芯体101是一个以阀门轴线为轴心的流线型回转体，在其尾部有一个用数个支撑板1042支撑的安装环104，安装环104的柱面1041用来安装在壳体1上。在芯体101上还有一个轴孔106，该轴孔106为一个盲孔，其轴线与芯体轴线重合。在芯体101的壁面上开有两排阻流板承力孔102、103，每排有四个相同尺寸的孔。每排孔的中心线位于与芯体轴线垂直的平面上，阻流板4或6通过这两排孔与阻流板安装体5或8相连接。芯体前端面105为与轴线垂直的平面。
如附图4所示为阻流板4的结构，其中图4(a)为安装体41的结构，图4(b)为阻流板4的迎回击水流的立体结构，图4(c)为阻流板4的迎回击水流正面结构，图4(d)为阻流板4的迎正常水流的立体结构，阻流板4由安装体41、安装轴孔42、后翼板48、前翼板49、后中间板45、前中间板46构成。所述后翼板48与后中间板45平行，所述前中间板46与后中间板45垂直，所述前翼板49与后翼板48的交角为锐角，其最佳值20-45°。所述安装体41的主体为一个由两个互相平行的平面构成的柱体，这两个平面还与后中间板45垂直。所述安装体41上设有一个平行于后中间板的轴孔42。所述安装体41的前缘面411为圆柱面。所述后翼板48由后迎水面43和背水面471构成，所述前翼板49由前迎水面44与前背水面473构成。背水面47由前背水面473和后背水面471构成。背水面47与后翼板48和前翼板49用圆弧472连接，但圆弧472不与两个翼板的边缘相切而是相交。阻流板6的结构与之完全相同。
如附图5所示为阻流板安装体5的结构，其总体结构为一个圆柱与圆锥组合体，该组合体在其中心沿轴线开有轴孔53。其两个相对平行的平面51、52垂直于阀门轴线。在其柱体和锥体表面有数组平行于轴线的平板，每组由两片互相平行的平板54、55构成，两端分别与平面51和52相连。在每组平板54与55上开有与平板54、55垂直的孔56。阻流板安装体8的结构与之完全相同。
如附图6所示为中心轴12的结构，由安装段121、承力端面122和124、阻流板安装体安装段123与125构成。
如附图7所示为整流罩11的结构，由整流罩体111、密封面113、与芯体101的前缘105配合的端面115、与弹簧9配合的轴套114构成。所述整流罩11为回转体，其母线为一条光顺的样条曲线，目的是使流体光顺地进入阀体。所述密封面113为整流罩体111的一部分。所述端面115的外直径与芯体101的前端105的外直径相同，并且当端面115与前端105贴紧时，母线112与芯体101的母线在贴合处的切线重合。所述轴套114的内壁面为圆柱面，可以沿着中心轴12的外圆柱面滑动。
本发明的工作过程如下：
当泵阀打开后，流体压力作用在整流罩11上，压缩弹簧9，推开整流罩11，使整流罩11的端面115与芯体101的前端面105重合，流体沿着阀门轴向进入阀门。此时阻流板4和6绕着阻流板安装轴3和7旋转，贴紧在导流体10的外表面上，并且在阻流板4和6的背水面47均为圆弧光滑过渡，保证流道通畅。当下游阀门关闭或前端泵阀突然关闭，阀门内由于断水，被压缩的弹簧9回弹，在水流压力波回传前，将整流罩11压向壳体1的密封环。回弹的压力波首先冲击靠近下游的阻流板4的前翼板49的前迎水面44，使阻流板4被抬起，压力波紧接着冲击在阻流板4的后翼板48的后迎水面43上，使阀体先承受一部分水锤能量。绕过阻流板4的压力波，紧接着冲击在第二级阻流板6上，完成与阻流板4相同的工作过程，使阀体又消耗掉一部分水锤能量。如果需要，还可多设置几级阻流板。也可以将全部阻流板按照绕中心轴12的螺旋线布置，这样阀门每次消耗的水锤能量要比上述按照成排的方式排列小得多，将水锤能量分解后，由阀门在某一时刻承受一个能量巨大的水锤，变为在不同时刻分别承受小得多的数个水锤，从而极大减轻水击能量对阀门的集中冲击。

Claims (9)

1.一种防水锤静音止回阀，包括壳体(1)、弹簧(9)、导流体(10)、整流罩(11)，其特征在于所述导流体(10)安装有阻流板(4，6)，所述阻流板(4，6)凸出在导流体(10)的外表面，并能绕阻流板安装轴(3，7)转动，所述的阻流板(4，6)朝向止回阀进水口的一侧设置圆弧光滑过渡，而朝向止回阀出水口的一侧则采用平板结构。
2.根据权利要求1所述的防水锤静音止回阀，其特征在于所述阻流板安装轴(3，7)设置在导流体(10)的内部，所述阻流板(4，6)通过导流体(10)所设置的阻流板承力孔(103，102)凸出在导流体(10)的外表面。
3.根据权利要求1所述防水锤静音止回阀，其特征在于所述的阻流板(4，6)由两块平板相连而成，所述相连的两块平板呈夹角，其外凸面朝向止回阀进水口，并设置有圆弧光滑过渡，而内凹面则朝向止回阀出水口。
4.根据权利要求3所述的防水锤静音止回阀，其特征在于所述两块平板的夹角为锐角，其取值范围为20-45°。
5.根据权利要求4所述的防水锤静音止回阀，其特征在于所述阻流板(4)由安装体(41)、安装轴孔(42)、后翼板(48)、前翼板(49)、后中间板(45)、前中间板(46)构成，所述后翼板(48)与后中间板(45)平行，所述前中间板(46)与后中间板(45)垂直，所述前翼板(49)与后翼板(48)的交角为锐角，所述后翼板(48)由后迎水面(43)和后背水面(471)构成，所述前翼板(49)由前迎水面(44)与前背水面(473)构成，前背水面(473)和后背水面(471)构成背水面(47)，背水面(47)与后翼板(48)和前翼板(49)通过圆弧(472)段连接。 
6.根据权利要求5所述的防水锤静音止回阀，其特征在于所述安装体(41)的主体为一个由两个互相平行的平面构成的柱体，这两个平面与后中间板(45)垂直，安装体(41)上设有一个平行于后中间板(45)的轴孔(42)，所述安装体(41)的前缘面(411)为圆柱面。
7.根据权利要求1所述的防水锤静音止回阀，其特征在于所述导流体(10)包括芯体(101)，所述芯体(101)是一个以止回阀轴线为轴心的流线型回转体，在其尾部设有一个采用数个支撑板(1042)支撑的安装环(104)，安装环(104)的柱面(1041)安装在壳体(1)上，在芯体(101)上还有一个轴孔(106)，该轴孔(106)为一个盲孔，其轴线与芯体(101)的轴线重合，在芯体(101)的壁面上开有阻流板承力孔(102，103)，阻流板承力孔(102，103)的中心线位于与芯体(101)轴线垂直的平面上，芯体(101)的前端面(105)为与轴线垂直的平面。
8.根据权利要求7所述的防水锤静音止回阀，其特征在于所述芯体(101)内部设置有阻流板安装体(5，8)，所述阻流板(4，6)通过阻流板承力孔(102，103)安装在阻流板安装体(5，8)上。
9.根据权利要求1所述的防水锤静音止回阀，其特征在于止回阀由壳体(1)、密封环(2)、整流罩(11)、导流体(10)、阻流板(4，6)、阻流板安装轴(3，7)、中心轴(12)、弹簧(9)、阻流板安装体(5，8)组成，所述导流体(10)的安装环(104)安装在壳体(1)的出水口处，导流体(10)的轴孔(106)安装有中心轴(12)，所述阻流板安装体(5，8)通过中心轴(12)安装在导流体(10)的内部，所述阻流板(4，6)穿过阻流板承力孔(102，103)并通过阻流板安装轴(3，7)安装在阻流板安装体(5，8)上，所述整流罩(11)通过轴套(114) 安装在中心轴(12)上，并与导流体(10)的前端面(105)相对应，轴套(114)与中心轴(12)之间设置有弹簧(9)，所述整流罩(11)的密封面(113)与设在壳体(1)进水口处的密封环(2)相对应。 
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