CN101929575B - 动态压差平衡阀 - Google Patents
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Abstract
本发明提供了一种动态压差平衡阀，属于阀门技术领域。它解决了现有的减压阀稳定性不高、使用效果不明显的问题。本动态压差平衡阀，包括阀体和阀芯，阀体内设有隔膜，隔膜将阀体分隔为上下相邻的控制腔和通水腔，阀芯的一端与上述的隔膜固连，阀芯的另一端位于通水腔处，控制腔内设有弹簧，弹簧的两端分别作用在阀体和隔膜上，控制腔处具有用于与用户进水端连通的导压口，且在弹簧的弹力作用下阀芯具有使阀门开口程度减小的趋势。本发明具有使用稳定性高、结构简单等优点。
Description
技术领域
本发明属于阀门技术领域，涉及一种压差阀，特别是一种动态压差平衡阀。
背景技术
在国家推行分户计量以后，用户处于节能的目的，都在实行用户自主调节，当用户阀门开度变化引起水流量改变时，其它用户的流量也随之发生改变，偏离设计时要求的流量，从而导致系统的动态水力失调。因此，要保证变流量系统中动态水力的平衡越来越被人们重视，而且，在暖通空调水系统中，由于人们对系统品质的要求以及节能意识的不断提高，变流量水力系统占据越来越重要的位置。
变流量系统动态水力平衡一般是通过动态水力平衡设备将双管并联在系统关键点处，将压差维持在设计压差范围内来实现的。因此，变流量动态水力平衡系统也可以叫做变流量压差系统。变流量压差系统包括压差阀等，压差阀即自力式压差平衡阀，它依靠流体介质自身压力变化进行自动调节，自动消除管线的剩余压力及压力波动引起的流量偏差，恒定用户进水端和出水端的压差。压差阀特别适用于分户计量或自动控制系统中，有助于稳定系统运行。例如，中国专利公开了一种活塞式多喷孔减压阀[授权公告号为：CN201386795Y]，它包括阀体、阀杆、阀瓣和活塞等，活塞将阀体分隔为上下相邻的两个腔体，活塞上部与阀体之间设有弹簧，活塞的下部与阀瓣固连，在弹簧的弹力作用下活塞具有下移的趋势，也就是说在弹簧的弹力作用下，阀瓣具有下移趋势并将减压阀关闭。
上述的减压阀虽然也是变流量压差系统，能恒定用户进水端和出水端的压差，但这种减压阀稳定性不高，使用效果不明显，操作不方便。其主要表现为，在减压阀中没有设置阀瓣移动过程中对它进行导向的机构，阀瓣移动过程中可能出现偏斜，偏斜后达不到指定位置，从而影响减压阀的正常使用。而且，整个阀体不能调节自身的控制压力，只能适合一些特定的工作环境，其使用范围小。
发明内容
本发明的目的是针对现有的技术存在上述问题，提出了一种使用稳定性高，结构简单的动态压差平衡阀。
本发明的目的可通过下列技术方案来实现：
本动态压差平衡阀，包括阀体和阀芯，阀体内设有隔膜，隔膜将阀体分隔为上下相邻的控制腔和通水腔，其特征在于，所述的阀芯的一端与上述的隔膜固连，阀芯的另一端位于通水腔处，所述的控制腔内设有弹簧，弹簧的两端分别作用在阀体和隔膜上，所述的控制腔处具有用于与用户进水端连通的导压口，且在弹簧的弹力作用下阀芯具有使阀门开口程度减小的趋势。
在正常情况下，用户进水端处的水压与出水端处的水压恒定，即控制腔和通水腔内的水压恒定。当控制腔和通水腔内水压不恒定时，本动态压差平衡阀是这样来恒定用户进水端和出水端的压差的：正常状态下本动态压差阀的开启状态称为平衡状态，即初始设置值。当供水端水压波动或因用户暂停用水或因两者同时作用而导致用户进水端水压升高时，因为控制腔设置的导压口与用户进水端连通，则平衡状态因控制腔内的水压增大而打破，此时，设于阀体内的隔膜在控制腔内水压的作用下向通水腔方向移动，移动过程中，阀芯使阀门开口程度变小，阀门开口程度变小后，用户出水端处的水流变小，而用户进水端的水流不变，水流就会在用户出水端处积压，水压逐渐变高，此时用户进水端和出水端压力同时增大，且压差为平衡状态下的压差。当供水端水压波动或因用户开启水闸或因两者同时作用而导致用户进水端水压降低时，平衡状态因减小而打破，此时，隔膜在通水腔内水压的作用下向控制腔内移动，移动过程中，阀芯使阀门的开口程度变大，从而使用户出水端的水流增加，水流流走后，用户出水端处的水压降低，此时用户进水端和出水端压力同时减小，且压差为平衡状态下的压差。
在上述的动态压差平衡阀中，所述的阀芯由连杆和固连在连杆其中一端的活塞组成，连杆的另一端与上述的隔膜相连。
活塞位于阀体的开口处，可对阀体的开口程度进行控制。
在上述的动态压差平衡阀中，所述的阀体通水腔的两端分别为进水口和出水口，所述的连杆与阀体进水口和阀体出水口连线相倾斜，且连杆能沿其轴向相对于阀体移动。
用户出水端的水流通过阀体的进水口进入阀体内，然后经阀体的出水口流出阀体，连杆即活塞主要控制进水口和出水口之间的开口程度的。连杆倾斜设置的目的在于方便连杆对出水端水流的控制，水流动过程中减少了其弯折流动，使得水流尽可能的沿直线方向作用在阀芯上。
在上述的动态压差平衡阀中，所述的连杆与阀体之间设有密封件。这样设置的目的在于，保证阀体和连杆之间的密封性，这里的密封件为O型密封圈。
在上述的动态压差平衡阀中，所述通水腔的中部具有与活塞相匹配的密封台阶，上述的活塞能抵靠在密封台阶处使阀门关闭。
密封台阶主要对活塞起定位作用，当活塞抵靠在密封台阶上时，阀门处于关闭状态。
在上述的动态压差平衡阀中，所述的活塞套在锁紧螺钉上，锁紧螺钉与连杆端部螺纹连接且上述的活塞被紧压在锁紧螺钉与连杆之间。
通过这种可拆卸方式将活塞固定在连杆的端部，若活塞处出现密封问题时，可将活塞拆卸进行更换。
在上述的动态压差平衡阀中，所述的锁紧螺钉上具有通孔一，连杆上具有通孔二，通孔二的一端位于密封件与隔膜之间的腔体处，通孔二的另一端与通孔一的一端相通，通孔一的另一端与阀体的进水口相通。
当用户出水端的水压高于用户进水端的水压时，水流经通孔一进入到通孔二内，然后进入到密封件与隔膜之间的腔体内，此时，密封件与隔膜之间的腔体内压力升高，隔膜在压力的作用下向控制腔方向移动，移动过程中，连杆带动活塞远离阀体开口，使阀体开口程度变大，方便水流流出。
在上述的动态压差平衡阀中，所述的连杆上套有复位弹簧，复位弹簧的两端分别作用在连杆和阀体上且在复位弹簧的作用下活塞具有脱离密封台阶的趋势。这样设置方便水流在正常情况下流出阀体内，保证膜片上下受力平衡。
在上述的动态压差平衡阀中，所述的阀体上还设有能调节弹簧弹性作用力的调节机构。调节机构主要根据用户进水端与出水端压力的大小调节隔膜的初始位置的，其通过弹簧的弹性作用力反应给隔膜，从而控制隔膜的初始位置的。设置这种结构的调节机构，可使本动态压差平衡阀满足不同类型的管道连接中。
在上述的动态压差平衡阀中，所述调节机构包括轴向定位在阀体上的阀杆，阀杆外侧通过螺纹连接有调节套，上述弹簧的一端作用于调节套上，弹簧的另一端作用在隔膜上。
在上述的动态压差平衡阀中，所述的阀体内设有用于限制连杆移动行程的限位机构。这样设置的目的在于，可保证连杆即隔膜的工作稳定性。当用户出水端处的压力大于进水端处的压力时，防止水无限制的进入到密封件与隔膜之间的腔体内，所以在阀体内设置限位机构。
在上述的动态压差平衡阀中，所述的限位机为呈筒状的阀杆和螺纹连接于阀杆内的限位杆，且当连杆带动隔膜运动后隔膜能与限位杆接触。
在上述的动态压差平衡阀中，所述的限位杆上具有呈方孔的拨孔，所述的阀杆上端连接有端盖。当需要对限位杆进行调节时，将与限位杆拨孔相匹配的工具插入至拨孔内，旋转工具，限位杆即可沿阀杆前后螺旋移动。当不需要对限位杆进行操作时，将端盖盖在阀杆上即可。
与现有技术相比，本动态压差平衡阀具有以下优点：
1、可自动平衡用户进水端与出水端之间的压力，保证用户进水端与出水端之间的压力平衡，而且工作稳定性高。
2、结构简单、安装方便，在阀体上设置有调节机构和限位机构，对连杆的调节和限位也比较方便。
3、当用户进水端与出水端压力不平衡时，本动态压差平衡阀能及时调节阀体开口的大小，调节速度快，保证用户进水端和出水端的压力基本处于平衡状态。
附图说明
图1是本动态压差平衡阀安装在管路系统中的结构示意图。
图2是本动态压差平衡阀的剖视图。
图3是本动态压差平衡阀中连杆与隔膜的结构示意图。
图中，1、阀体；11、控制腔；12、通水腔；13、导压口；14、进水口；15、出水口；16、密封台阶；2、隔膜；3、弹簧；41、连杆；41a、通孔二；42、活塞；5、锁紧螺钉；51、通孔一；6、密封件；7、复位弹簧；8、阀杆；9、调节套；10、限位杆。
具体实施方式
以下是本发明的具体实施例并结合附图，对本发明的技术方案作进一步的描述，但本发明并不限于这些实施例。
如图1所示，本动态压差平衡阀安装在管路系统中用户的出水端，通过它平衡用户的进水端与出水端之间的压力差。如图2所示，本动态压差平衡阀，包括阀体1和阀芯，阀体1内设有隔膜2，隔膜2将阀体1分隔为上下相邻的控制腔11和通水腔12，阀芯由连杆41和固连在连杆41其中一端的活塞42组成，连杆41能沿阀体1移动且其另一端与隔膜2相连。在控制腔11内设有弹簧3，弹簧3的两端分别作用在阀体1和隔膜2上。阀体1通水腔12的两端分别为进水口14和出水口15，连杆41与阀体1进水口14和阀体1出水口15连线相倾斜，且固连在连杆41一端的活塞42位于进水口14和出水口15之间。通过控制活塞42的位置，从而控制阀门的开启程度，而且在弹簧3的作用下，活塞42具有使阀门开启程度减小的趋势。
为了能够实现自动平衡用户进水端和出水端的压力，在控制腔11处设有用于与用户进水端连通的导压口13，如图1和2所示，导压口13通过毛细管与用户进水端相连，即控制腔11内的压力等于用户进水端处的压力。
如图3所示，活塞42套在锁紧螺钉5上，锁紧螺钉5与连杆41端部螺纹连接且活塞42被紧压在锁紧螺钉5与连杆41之间。通过这种可拆卸方式将活塞42固定在连杆41的端部，若活塞42处出现密封问题时，可将活塞42拆卸进行更换。在通水腔12的中部具有与活塞42相匹配的密封台阶16，活塞42抵靠在密封台阶16处时阀门处于关闭状态。而且在连杆41与阀体1之间设有密封件6，这里的密封件6为O型密封圈。如图2所示，锁紧螺钉5上具有通孔一51，连杆41上具有通孔二41a，通孔二41a的一端位于密封件6与隔膜2之间的腔体处，通孔二41a的另一端与通孔一51的一端相通，通孔一51的另一端与阀体1的进水口14相通。当用户出水端的水压高于用户进水端的水压时，水流通过通孔一51和通孔二41a进入到密封件6与隔膜2之间的腔体，使密封件6与隔膜2之间的腔体内压力升高，隔膜2受压力的作用带动活塞42远离阀体1的开口，使阀体1的开口程度大，从而降低用户出水端处的水压。
如图3所示，在连杆41上套有复位弹簧7，复位弹簧7的两端分别作用在连杆41和阀体1上且在复位弹簧7的作用下活塞42具有脱离密封台阶16的趋势。在正常情况下，用户进水端的压力与出水端的压力相等，此时活塞42、连杆41、隔膜2在复位弹簧7及弹簧3的作用下平衡。
为了能调节本动态压差平衡阀工作范围和限制连杆41的行程，在阀体1上设有能调节弹簧3弹性作用力的调节机构，在阀体1内还设有用于限制连杆41移动行程的限位机构。如图2所示，调节机构包括轴向定位在阀体1上的阀杆8，阀杆8外侧通过螺纹连接有调节套9，弹簧3的一端作用于调节套9上，弹簧3的另一端作用在隔膜2上。阀杆8呈筒状，在阀杆8内通过螺纹连接有限位杆10，且当连杆41带动隔膜2运动后隔膜2能与限位杆10接触，限位杆10可以对本动态压差平衡阀的最小阻力进行设定。限位杆10上具有呈方孔的拨孔，阀杆8上端连接有端盖，端盖上具有刻度，方便对其调节，而且调节的数值可直接读出。通过直接对调节套9的调节可改变隔膜2的平衡位置，而通过调节限位杆10可调节隔膜2的行程范围，调节时，将与限位杆10拨孔相匹配的工具插入至拨孔内，旋转工具，限位杆10即可沿阀杆8前后螺旋移动。因为限位杆10与阀杆8螺纹连接，当工具取出后，限位杆10的位置不会发生改变。
为了保证阀体1的密封性，在阀杆8和阀体1之间设有密封圈。为了方便测量阀体1进水口14与出水口15处的水压，在阀体1上设有两个分别与进水口14和出水口15连通的测试孔，如图2所示，测试孔在正常状态下被测试头堵住。
如图1所示，P0为网路的供水压力，P1为被控环路的进水压力，P2为被控环路的回水压力，P3为网路的回水压力，Pa为本动态压差平衡阀所消耗的压力，Pb为进水阀所消耗的压力。因为P0-P3＝Pb+P1-P2+Pa，已知Pb不变，当P0-P3发生波动时，要保证P1-P2不变，必须对Pa进行调节：当网路的供水压差P0-P3增大时，用户进水端处的压力大于用户出水端处的压力，打破原有平衡，此时隔膜2带动连杆41向阀体1出口处移动，阀体1出口的开启程度变小，Pa增大，从而使P1-P2保持不变；当P0-P3减小，水流通过通孔一51和通孔二41a进入到密封件6与隔膜2之间的腔体，使密封件6与隔膜2之间的腔体内压力升高，隔膜2受压力的作用带动活塞42远离阀体1的开口，使阀体1的开口程度大，使Pa减小，P1-P2保持不变。
当P1处恒定，也就是水源流量恒定时，用户的调节导致P2压力减小。此时，膜片下端压力较平衡状态减小，致使膜片向下运动，从而P2处压力增大，且此减小可以保证P1、P2处压差等于平衡状态，即设定值。
当P1处增大时，即水源流量波动，膜片上端压力增大，膜片向下运动，从而2P处压力增大，且此增大可以保证P1、P2处压差等于平衡状态，即设定值。
当P1处减小时，即水源流量波动，膜片上端压力减小，膜片向上运动，从而2P处压力减小，且此减小可以保证P1、P2处压差等于平衡状态，即设定值。
也就是说，在本动态压差平衡阀的作用下用户的进水端和出水端的压力同时增大或减小，始终使用户进水端与出水端的压差平衡。
本文中所描述的具体实施例仅仅是对本发明精神作举例说明。本发明所属技术领域的技术人员可以对所描述的具体实施例做各种各样的修改或补充或采用类似的方式替代，但并不会偏离本发明的精神或者超越所附权利要求书所定义的范围。
尽管本文较多地使用了阀体1、控制腔11、通水腔12、导压口13、进水口14、出水口15、密封台阶16、隔膜2、弹簧3、连杆41、通孔二41a、活塞42、锁紧螺钉5、通孔一51、密封件6、复位弹簧7、阀杆8、调节套9、限位杆10等术语，但并不排除使用其它术语的可能性。使用这些术语仅仅是为了更方便地描述和解释本发明的本质；把它们解释成任何一种附加的限制都是与本发明精神相违背的。
Claims (5)
1.一种动态压差平衡阀，包括阀体(1)和阀芯，阀体(1)内设有隔膜(2)，隔膜(2)将阀体(1)分隔为上下相邻的控制腔(11)和通水腔(12)，所述的阀芯的一端与上述的隔膜(2)固连，阀芯的另一端位于通水腔(12)处，所述的控制腔(11)内设有弹簧(3)，弹簧(3)的两端分别作用在阀体(1)和隔膜(2)上，所述的控制腔(11)处具有用于与用户进水端连通的导压口(13)，且在弹簧(3)的弹力作用下阀芯具有使阀门开口程度减小的趋势，其特征在于，所述的阀芯由连杆(41)和固连在连杆(41)其中一端的活塞(42)组成，连杆(41)的另一端与上述的隔膜(2)相连，所述的阀体(1)通水腔(12)的两端分别为进水口(14)和出水口(15)，所述的连杆(41)与阀体(1)进水口(14)和阀体(1)出水口(15)连线相倾斜，且连杆(41)能沿其轴向相对于阀体(1)移动，所述的连杆(41)与阀体(1)之间设有密封件(6)，所述的通水腔(12)的中部具有与活塞(42)相匹配的密封台阶(16)，上述的活塞(42)能抵靠在密封台阶(16)处使阀门关闭，所述的活塞(42)套在锁紧螺钉(5)上，锁紧螺钉(5)与连杆(41)端部螺纹连接且上述的活塞(42)被紧压在锁紧螺钉(5)与连杆(41)之间，所述的锁紧螺钉(5)上具有通孔一(51)，连杆(41)上具有通孔二(41a)，通孔二(41a)的一端位于密封件(6)与隔膜(2)之间的腔体处，通孔二(41a)的另一端与通孔一(51)的一端相通，通孔一(51)的另一端与阀体(1)的进水口(14)相通。
2.根据权利要求1所述的动态压差平衡阀，其特征在于，所述的连杆(41)上套有复位弹簧(7)，复位弹簧(7)的两端分别作用在连杆(41)和阀体(1)上且在复位弹簧(7)的作用下活塞(42)具有脱离密封台阶(16)的趋势。
3.根据权利要求1所述的动态压差平衡阀，其特征在于，所述的阀体(1)上还设有能调节弹簧(3)弹性作用力的调节机构。
4.根据权利要求3所述的动态压差平衡阀，其特征在于，所述的调节机构包括轴向定位在阀体(1)上的阀杆(8)，阀杆(8)外侧通过螺纹连接有调节套(9)，上述弹簧(3)的一端作用于调节套(9)上，弹簧(3)的另一端作用在隔膜(2)上。
5.根据权利要求1或2或3或4所述的动态压差平衡阀，其特征在于，所述的阀体(1)内设有用于限制连杆(41)移动行程的限位机构，所述的限位机构为呈筒状的阀杆(8)和螺纹连接于阀杆(8)内的限位杆(10)，且当连杆(41)带动隔膜(2)运动后隔膜(2)能与限位杆(10)接触。
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