CN102174965A - 水力驱动波涌灌间歇阀 - Google Patents
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Abstract
本发明属农田灌溉领域,涉及一种水力驱动波涌灌间歇阀,该阀由T字型三通阀体、左波纹管伸缩囊、右波纹管伸缩囊、T字型连杆、弹簧、阀球阀外连杆、阀球阀内连杆、阀球等组成,采用了“千斤顶”原理,利用了压强、面积与推力三者的关系和弹簧蓄能,达到了由水力驱动替代电力驱动的目的,结构简单,使用、维护方便,大幅度降低了投入和运行费用。
Description
技术领域:
本发明涉及一种波涌灌溉间歇阀门装置,尤其涉及一种水力驱动的波涌灌溉间歇阀门装置。
背景技术:
波涌(涌流或间歇)灌溉技术是一种先进的地面灌水方法,它采用大流量、快速推进、间断的方式向沟(畦)放水,与传统的连续灌溉方式相比,一般可节水30%左右,灌水效率可提高20%~45%,灌水均匀度提高10%~15%,同时还能提高工效30%左右。
波涌灌溉系统一般由水源、波涌阀、控制器和输配水管道等组成,其中波涌阀和控制器是整个系统的核心设备,水流在波涌阀和自控器的作用下,轮流灌溉第一组和第二组带阀门管道所控制的灌溉面积。
波涌阀按结构形式分为单向或双向阀两类。整个阀体呈三通结构的T字型,采用铝合金材料铸造。水流从进水口引入后,由位于中间位置的阀门向左、右交替分水,阀门由控制器中的电动马达驱动。控制器用来实现波涌阀开关的转向,定时控制双向供水时间并自动完成切换,而内置计算机程序可自动设置阀门的关断时间间隔。这种形式的波涌阀,在欧美许多发达国家得到广泛的推广应用,但在我国却很难推广,一是波涌阀价格昂贵(国外生产的控制阀,通常在1000美元以上,国内仿制的也在4000元人民币左右),一般农户很难接受;二是电力驱动,运行费用高;三是波涌阀结构过于复杂,使用维护困难。
发明内容:
本发明的目的在于提供一种由水力驱动替代电力驱动,结构简单,使用维护方便,投入和运行费用都比较低的波涌阀。
本发明的目的是这样实现的:
一种水力驱动波涌灌间歇阀,包括:T字型三通阀体、中间进水通道、左出水通道、左阀球挡板、右出水通道、右阀球挡板、阀球、阀球阀内连杆、阀球连杆轴、左波纹管伸缩囊、左波纹管伸缩囊导杆、左导杆轴承、左波纹管伸缩囊导杆支架、左波纹管伸缩囊靶式进水口、左波纹管伸缩囊进水管、左波纹管伸缩囊进水阀、右波纹管伸缩囊、右波纹管伸缩囊导杆、右导杆轴承、右波纹管伸缩囊导杆支架、右波纹管伸缩囊靶式进水口、右波纹管伸缩囊进水管、右波纹管伸缩囊进水阀、T字型连杆支架、T字型连杆轴、T字型连杆横担、T字型连杆拨杆、弹簧、阀球阀外连杆。
T字型连杆由T字型连杆轴、T字型连杆横担、T字型连杆拨杆组成,T字型连杆横担与T字型连杆拨杆垂直,T字型连杆拨杆的上端相交在位于T字型连杆横担中心的T字型连杆轴上,并固定。
T字型三通阀体内有中间进水通道、左出水通道、左阀球挡板、右出水通道、右阀球挡板、阀球、阀球阀内连杆、左波纹管伸缩囊靶式进水口、右波纹管伸缩囊靶式进水口。
阀球连杆轴的一部分位于T字型三通阀体内,另一部分位于T字型三通阀体外。
左波纹管伸缩囊进水管和右波纹管伸缩囊进水管的一部分位于T字型三通阀体外,另一部分位于T字型三通阀体内。
T字型三通阀体外左上部有左波纹管伸缩囊、左波纹管伸缩囊导杆、左导杆轴承、左波纹管伸缩囊导杆支架、左波纹管伸缩囊进水阀。
T字型三通阀体外右上部有右波纹管膨胀囊、右波纹管膨胀囊导杆、右导杆轴承、右波纹管伸缩囊导杆支架、右波纹管伸缩囊进水阀。
T字型三通阀体外中上部有T字型连杆支架、T字型连杆轴、T字型连杆横担、T字型连杆拨杆、弹簧、阀球阀外连杆。
位于右出水通道的左波纹管伸缩囊靶式进水口通过左波纹管伸缩囊进水管、左波纹管伸缩囊进水阀与左波纹管伸缩囊的底部连接,位于左出水通道的右波纹管伸缩囊靶式进水口通过右波纹管伸缩囊进水管、右波纹管伸缩囊进水阀与右波纹管伸缩囊的底部连接。
阀球外表面为弹性体,右阀球挡板和左阀球挡板的弧形过水曲面与阀球的曲面一致,使止水时密封性能良好,右阀球挡板和左阀球挡板的弧形过水曲面有助于收缩水流,增大冲击左波纹管伸缩囊靶式进水口和右波纹管伸缩囊靶式进水口的流速,左波纹管伸缩囊靶式进水口和右波纹管伸缩囊靶式进水口为“杯子形”,杯口分别对着右阀球挡板和左阀球挡板的流道中心,以便获得最大的水流动能。
在左波纹管伸缩囊和右波纹管伸缩囊的上部中心,与左波纹管伸缩囊和右波纹管伸缩囊的上部平面垂直,分别固定有左波纹管伸缩囊导杆和右波纹管伸缩囊导杆,导杆上部分别穿过左波纹管伸缩囊导杆支架和右波纹管伸缩囊导杆支架的导孔,在左波纹管伸缩囊导杆的下部和右波纹管伸缩囊导杆的下部,分别设有左导杆轴承和右导杆轴承,在左波纹管伸缩囊导杆和右波纹管伸缩囊导杆上,位于左导杆轴承和右导杆轴承的上方,分别设有限位卡。
T字型连杆支架固定于T字型三通阀体的上部,位于左波纹管伸缩囊和右波纹管伸缩囊的中间,在T字型连杆支架的上部左右中间,设置有T字型连杆轴的轴孔并安装轴承。
T字型连杆横担的左端通过左导杆轴承与左波纹管伸缩囊导杆连接,T字型连杆横担的右端通过右导杆轴承与右波纹管伸缩囊导杆连接,T字型连杆拨杆的下端通过弹簧与阀球阀外连杆的上端连接,阀球阀外连杆的下端通过阀球连杆轴固定于阀球阀内连杆的上端,阀球固定于阀球阀内连杆的下端。
阀球连杆轴的轴孔安装有耐磨、光滑、有弹性的聚四氟(或其它新型)止水材料,弹簧始终处于拉伸状态,即使在复位后也是如此。
本发明的水力驱动波涌灌间歇阀工作过程如下:
打开左波纹管伸缩囊进水阀和右波纹管伸缩囊进水阀,当无水流从中间进水通道进入时,水力驱动波涌灌间歇阀的各个部分均处于大气压力之下,弹簧复位,拉动阀球阀外连杆的上端,带动阀球阀内连杆和固定于阀球阀内连杆的下端的阀球绕阀球连杆轴的轴孔逆时针旋转,直到阀球被右阀球挡板挡住,弹簧复位,也拉动T字型连杆拨杆的下端,带动T字型连杆绕T字型连杆轴的轴孔顺时针旋转,T字型连杆横担的右端被压低,通过右导杆轴承、右波纹管伸缩囊导杆压缩右波纹管伸缩囊,右波纹管伸缩囊的囊内水、气,通过右波纹管伸缩囊进水管、右波纹管伸缩囊进水阀从右波纹管伸缩囊靶式进水口排出,T字型连杆横担的左端被抬高,通过左导杆轴承、左波纹伸缩囊导杆拉伸左波纹管伸缩囊,水、气通过左波纹管伸缩囊靶式进水口、左波纹管伸缩囊进水管、左波纹管伸缩囊进水阀进入左波纹管伸缩囊,直到左波纹管伸缩囊导杆11上的限位卡被左波纹管伸缩囊导杆支架13上的导孔挡住为止。
当水流从中间进水通道进入,因被右阀球挡板挡住的阀球阻挡了水流进入右出水通道,右出水通道不能出水,水流进入左出水通道,左出水通道出水,水流进入左出水通道的同时,被左阀球挡板的弧形过水曲面收缩、加速的水流,冲击右波纹管伸缩囊靶式进水口,水通过右波纹管伸缩囊靶式进水口、右波纹管伸缩囊进水管、右波纹管伸缩囊进水阀进入右波纹管伸缩囊,陆续充水的右波纹管伸缩囊逐渐向上伸长,通过右波纹管伸缩囊导杆、右导杆轴承带动T字型连杆绕T字型连杆轴的轴孔逆时针旋转,T字型连杆横担的左端被压低,通过左导杆轴承、左波纹管伸缩囊导杆压缩左波纹管伸缩囊,左波纹管伸缩囊的囊内水、气,通过左波纹管伸缩囊进水管、左波纹管伸缩囊进水阀从左波纹管伸缩囊靶式进水口排出,绕T字型连杆轴的轴孔逆时针旋转的T字型连杆拨杆的下端拉伸弹簧,被拉伸的弹簧试图带动阀球阀外连杆、阀球阀内连杆、阀球绕阀球连杆轴的轴孔顺时针旋转,试图迫使阀球离开右阀球挡板,倒向左阀球挡板,但由于右出水通道内无高压水,阀球的左右存在巨大压差,弹簧拉长,积蓄的拉伸力不足以克服阀球左右的巨大压差,阀球仍未离开右阀球挡板。
弹簧继续被拉长,直到弹簧积蓄的拉伸力足以克服阀球左右的巨大压差,迫使阀球离开右阀球挡板,阀球离开右阀球挡板的瞬间,阀球的左右压差迅速消失,阀球快速倒向左阀球挡板,从中间进水通道进入的水流,因被左阀球挡板挡住的阀球阻挡,左出水通道停止出水,改由右出水通道出水,完成了出水通道的切换过程,只要水流继续从中间进水通道进入,出水通道的切换过程就仍将继续,出水通道切换的间隔时间,取决于左波纹管伸缩囊进水阀和右波纹管伸缩囊进水阀的开度,可通过调节左波纹管伸缩囊进水阀和右波纹管伸缩囊进水阀的开度,调整出水通道切换的间隔时间。
本发明具有如下积极效果:
本发明的水力驱动波涌灌间歇阀,采用了“千斤顶”原理,利用了压强、面积与推力三者的关系和弹簧蓄能,达到了由水力驱动替代电力驱动的目的。
本发明的水力驱动波涌灌间歇阀,结构简单,使用、维护方便,大幅度降低了投入和运行费用。
附图说明:
图1为水力驱动波涌灌间歇阀进水前的初始状态示意图。
图2为水力驱动波涌灌间歇阀进水后即将切换出水通道时的示意图。
图3为水力驱动波涌灌间歇阀进水后切换出水通道后的示意图。
具体实施方式:
一种水力驱动波涌灌间歇阀,如图1、图2、图3所示,包括:T字型三通阀体1、中间进水通道2、左出水通道3、左阀球挡板4、右出水通道5、右阀球挡板6、阀球7、阀球阀内连杆8、阀球连杆轴9、左波纹管伸缩囊10、左波纹管伸缩囊导杆11、左导杆轴承12、左波纹管伸缩囊导杆支架13、左波纹管伸缩囊靶式进水口14、左波纹管伸缩囊进水管15、左波纹管伸缩囊进水阀16、右波纹管伸缩囊17、右波纹管伸缩囊导杆18、右导杆轴承19、右波纹管伸缩囊导杆支架20、右波纹管伸缩囊靶式进水口21、右波纹管伸缩囊进水管22、右波纹管伸缩囊进水阀23、T字型连杆支架24、T字型连杆轴25、T字型连杆横担26、T字型连杆拨杆27、弹簧28、阀球阀外连杆29。
T字型连杆由T字型连杆轴25、T字型连杆横担26、T字型连杆拨杆27组成,T字型连杆横担26与T字型连杆拨杆27垂直,T字型连杆拨杆27的上端相交在位于T字型连杆横担26中心的T字型连杆轴25上,并固定。
T字型三通阀体1内有中间进水通道2、左出水通道3、左阀球挡板4、右出水通道5、右阀球挡板6、阀球7、阀球阀内连杆8、左波纹管伸缩囊靶式进水口14、右波纹管伸缩囊靶式进水口21。
阀球连杆轴9的一部分位于T字型三通阀体1内,另一部分位于T字型三通阀体1外。
左波纹管伸缩囊进水管15和右波纹管伸缩囊进水管22的一部分位于T字型三通阀体1外,另一部分位于T字型三通阀体1内。
T字型三通阀体1外左上部有左波纹管伸缩囊10、左波纹管伸缩囊导杆11、左导杆轴承12、左波纹管伸缩囊导杆支架13、左波纹管伸缩囊进水阀16。
T字型三通阀体1外右上部有右波纹管膨胀囊17、右波纹管膨胀囊导杆18、右导杆轴承19、右波纹管伸缩囊导杆支架20、右波纹管伸缩囊进水阀23。
T字型三通阀体1外中上部有T字型连杆支架24、T字型连杆轴25、T字型连杆横担26、T字型连杆拨杆27、弹簧28、阀球阀外连杆29。
位于右出水通道5的左波纹管伸缩囊靶式进水口14通过左波纹管伸缩囊进水管15、左波纹管伸缩囊进水阀16与左波纹管伸缩囊10的底部连接,位于左出水通道3的右波纹管伸缩囊靶式进水口21通过右波纹管伸缩囊进水管22、右波纹管伸缩囊进水阀23与右波纹管伸缩囊17的底部连接。
阀球7外表面为弹性体,右阀球挡板6和左阀球挡板4的弧形过水曲面与阀球7的曲面一致,使止水时密封性能良好,右阀球挡板6和左阀球挡板4的弧形过水曲面有助于收缩水流,增大冲击左波纹管伸缩囊靶式进水口14和右波纹管伸缩囊靶式进水口21的流速,左波纹管伸缩囊靶式进水口14和右波纹管伸缩囊靶式进水口21为“杯子形”,杯口分别对着右阀球挡板6和左阀球挡板4的流道中心,以便获得最大的水流动能。
在左波纹管伸缩囊10和右波纹管伸缩囊17的上部中心,与左波纹管伸缩囊10和右波纹管伸缩囊17的上部平面垂直,分别固定有左波纹管伸缩囊导杆11和右波纹管伸缩囊导杆18,导杆上部分别穿过左波纹管伸缩囊导杆支架13和右波纹管伸缩囊导杆支架20的导孔,在左波纹管伸缩囊导杆11的下部和右波纹管伸缩囊导杆18的下部,分别设有左导杆轴承12和右导杆轴承19,在左波纹管伸缩囊导杆11和右波纹管伸缩囊导杆18上,位于左导杆轴承12和右导杆轴承19的上方,分别设有限位卡。
T字型连杆支架24固定于T字型三通阀体1的上部,位于左波纹管伸缩囊10和右波纹管伸缩囊17的中间,在T字型连杆支架24的上部左右中间,设置有T字型连杆轴25的轴孔并安装轴承。
T字型连杆横担26的左端通过左导杆轴承12与左波纹管伸缩囊导杆11连接,T字型连杆横担26的右端通过右导杆轴承19与右波纹管伸缩囊导杆18连接,T字型连杆拨杆27的下端通过弹簧28与阀球阀外连杆29的上端连接,阀球阀外连杆29的下端通过阀球连杆轴9固定于阀球阀内连杆8的上端,阀球7固定于阀球阀内连杆8的下端。
阀球连杆轴9的轴孔安装有耐磨、光滑、有弹性的聚四氟(或其它新型)止水材料,弹簧28始终处于拉伸状态,即使在复位后也是如此。
本发明的水力驱动波涌灌间歇阀工作过程如下:
如图1所示,打开左波纹管伸缩囊进水阀16和右波纹管伸缩囊进水阀23,当无水流从中间进水通道2进入时,水力驱动波涌灌间歇阀的各个部分均处于大气压力之下,弹簧28复位,拉动阀球阀外连杆29的上端,带动阀球阀内连杆8和固定于阀球阀内连杆8的下端的阀球7绕阀球连杆轴9的轴孔逆时针旋转,直到阀球7被右阀球挡板6挡住,弹簧28复位,也拉动T字型连杆拨杆27的下端,带动T字型连杆绕T字型连杆轴25的轴孔顺时针旋转,T字型连杆横担26的右端被压低,通过右导杆轴承19、右波纹管伸缩囊导杆18压缩右波纹管伸缩囊17,右波纹管伸缩囊17的囊内水、气,通过右波纹管伸缩囊进水管22、右波纹管伸缩囊进水阀23从右波纹管伸缩囊靶式进水口21排出,T字型连杆横担26的左端被抬高,通过左导杆轴承12、左波纹伸缩囊导杆11拉伸左波纹管伸缩囊,水、气通过左波纹管伸缩囊靶式进水口14、左波纹管伸缩囊进水管15、左波纹管伸缩囊进水阀16进入左波纹管伸缩囊10,直到左波纹管伸缩囊导杆11上的限位卡被左波纹管伸缩囊导杆支架13上的导孔挡住为止,如图1所示。
如图1、图2所示,当水流从中间进水通道2进入,因被右阀球挡板6挡住的阀球7阻挡了水流进入右出水通道5,右出水通道5不能出水,水流进入左出水通道3,左出水通道3出水,水流进入左出水通道3的同时,被左阀球挡板4的弧形过水曲面收缩、加速的水流,冲击右波纹管伸缩囊靶式进水口21,水通过右波纹管伸缩囊靶式进水口21、右波纹管伸缩囊进水管22、右波纹管伸缩囊进水阀23进入右波纹管伸缩囊17,陆续充水的右波纹管伸缩囊17逐渐向上伸长,通过右波纹管伸缩囊导杆18、右导杆轴承19带动T字型连杆绕T字型连杆轴25的轴孔逆时针旋转,T字型连杆横担26的左端被压低,通过左导杆轴承12、左波纹管伸缩囊导杆11压缩左波纹管伸缩囊10,左波纹管伸缩囊10的囊内水、气,通过左波纹管伸缩囊进水管15、左波纹管伸缩囊进水阀16从左波纹管伸缩囊靶式进水口14排出,绕T字型连杆轴25的轴孔逆时针旋转的T字型连杆拨杆27的下端拉伸弹簧28,被拉伸的弹簧28试图带动阀球阀外连杆29、阀球阀内连杆8、阀球7绕阀球连杆轴9的轴孔顺时针旋转,试图迫使阀球7离开右阀球挡板6,倒向左阀球挡板4,但由于右出水通道5内无高压水,阀球7的左右存在巨大压差,弹簧28拉长,积蓄的拉伸力不足以克服阀球7左右的巨大压差,阀球7仍未离开右阀球挡板6,如图2所示。
弹簧28继续被拉长,直到弹簧28积蓄的拉伸力足以克服阀球7左右的巨大压差,迫使阀球7离开右阀球挡板6,阀球7离开右阀球挡板6的瞬间,阀球7的左右压差迅速消失,阀球7快速倒向左阀球挡板4,如图3所示,从中间进水通道2进入的水流,因被左阀球挡板4挡住的阀球7阻挡,左出水通道3停止出水,改由右出水通道5出水,完成了出水通道的切换过程,只要水流继续从中间进水通道2进入,出水通道的切换过程就仍将继续,出水通道切换的间隔时间,取决于左波纹管伸缩囊进水阀16和右波纹管伸缩囊进水阀23的开度,可通过调节左波纹管伸缩囊进水阀16和右波纹管伸缩囊进水阀23的开度,调整出水通道切换的间隔时间。
Claims (1)
1.一种水力驱动波涌灌间歇阀,其特征在于:包括T字型三通阀体(1)、中间进水通道(2)、左出水通道(3)、左阀球挡板(4)、右出水通道(5)、右阀球挡板(6)、阀球(7)、阀球阀内连杆(8)、阀球连杆轴(9)、左波纹管伸缩囊(10)、左波纹管伸缩囊导杆(11)、左导杆轴承(12)、左波纹管伸缩囊导杆支架(13)、左波纹管伸缩囊靶式进水口(14)、左波纹管伸缩囊进水管(15)、左波纹管伸缩囊进水阀(16)、右波纹管伸缩囊(17)、右波纹管伸缩囊导杆(18)、右导杆轴承(19)、右波纹管伸缩囊导杆支架(20)、右波纹管伸缩囊靶式进水口(21)、右波纹管伸缩囊进水管(22)、右波纹管伸缩囊进水阀(23)、T字型连杆支架(24)、T字型连杆轴(25)、T字型连杆横担(26)、T字型连杆拨杆(27)、弹簧(28)、阀球阀外连杆(29),T字型连杆由T字型连杆轴(25)、T字型连杆横担(26)、T字型连杆拨杆(27)组成,T字型连杆横担(26)与T字型连杆拨杆(27)垂直,T字型连杆拨杆(27)的上端相交在位于T字型连杆横担(26)中心的T字型连杆轴(25)上,并固定,T字型三通阀体(1)内有中间进水通道(2)、左出水通道(3)、左阀球挡板(4)、右出水通道(5)、右阀球挡板(6)、阀球(7)、阀球阀内连杆(8)、左波纹管伸缩囊靶式进水口(14)、右波纹管伸缩囊靶式进水口(21),阀球连杆轴(9)的一部分位于T字型三通阀体(1)内,另一部分位于T字型三通阀体(1)外,左波纹管伸缩囊进水管(15)和右波纹管伸缩囊进水管(22)的一部分位于T字型三通阀体(1)外,另一部分位于T字型三通阀体(1)内,T字型三通阀体(1)外左上部有左波纹管伸缩囊(10)、左波纹管伸缩囊导杆(11)、左导杆轴承(12)、左波纹管伸缩囊导杆支架(13)、左波纹管伸缩囊进水阀(16),T字型三通阀体(1)外右上部有右波纹管膨胀囊(17)、右波纹管膨胀囊导杆(18)、右导杆轴承(19)、右波纹管伸缩囊导杆支架(20)、右波纹管伸缩囊进水阀(23),T字型三通阀体(1)外中上部有T字型连杆支架(24)、T字型连杆轴(25)、T字型连杆横担(26)、T字型连杆拨杆(27)、弹簧(28)、阀球阀外连杆(29),位于右出水通道(5)的左波纹管伸缩囊靶式进水口(14)通过左波纹管伸缩囊进水管(15)、左波纹管伸缩囊进水阀(16)与左波纹管伸缩囊(10)的底部连接,位于左出水通道(3)的右波纹管伸缩囊靶式进水口(21)通过右波纹管伸缩囊进水管(22)、右波纹管伸缩囊进水阀(23)与右波纹管伸缩囊(17)的底部连接,阀球(7)外表面为弹性体,右阀球挡板(6)和左阀球挡板(4)的弧形过水曲面与阀球(7)的曲面一致,左波纹管伸缩囊靶式进水口(14)和右波纹管伸缩囊靶式进水口(21)为“杯子形”,杯口分别对着右阀球挡板(6)和左阀球挡板(4)的流道中心,在左波纹管伸缩囊(10)和右波纹管伸缩囊(17)的上部中心,与左波纹管伸缩囊(10)和右波纹管伸缩囊(17)的上部平面垂直,分别固定有左波纹管伸缩囊导杆(11)和右波纹管伸缩囊导杆(18),导杆上部分别穿过左波纹管伸缩囊导杆支架(13)和右波纹管伸缩囊导杆支架(20)的导孔,在左波纹管伸缩囊导杆(11)的下部和右波纹管伸缩囊导杆(18)的下部,分别设有左导杆轴承(12)和右导杆轴承(19),在左波纹管伸缩囊导杆(11)和右波纹管伸缩囊导杆(18)上,位于左导杆轴承(12)和右导杆轴承(19)的上方,分别设有限位卡,T字型连杆支架(24)固定于T字型三通阀体(1)的上部,位于左波纹管伸缩囊(10)和右波纹管伸缩囊(17)的中间,在T字型连杆支架(24)的上部左右中间,设置有T字型连杆轴(25)的轴孔并安装轴承,T字型连杆横担(26)的左端通过左导杆轴承(12)与左波纹管伸缩囊导杆(11)连接,T字型连杆横担(26)的右端通过右导杆轴承(19)与右波纹管伸缩囊导杆(18)连接,T字型连杆拨杆(27)的下端通过弹簧(28)与阀球阀外连杆(29)的上端连接,阀球阀外连杆(29)的下端通过阀球连杆轴(9)固定于阀球阀内连杆(8)的上端,阀球(7)固定于阀球阀内连杆(8)的下端,阀球连杆轴(9)的轴孔安装有耐磨、光滑、有弹性的止水材料,弹簧(28)始终处于拉伸状态。
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