CN102359635B - 压差动力式液位自动控制阀 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种压差动力式液位自动控制阀，包括阀体，所述阀体的内腔由弹性隔膜分隔成左、右腔室，所述阀体上设有第一、第二出口，所述第一出口上固定设有出液管，所述第二出口处固定设有浮筒室，浮筒置于所述浮筒室内且浮筒的顶面上设有与所述第二出口相对设置的弹性密封堵头，所述左腔室与所述第二出口连通，所述右腔室上设有进液管且与所述第一出口相通，所述弹性隔膜的中心嵌装有进液控制块，所述进液控制块上设有轴向通孔。通过弹性隔膜两侧的压力差驱动弹性隔膜左右移动，开启与关闭进水管，实现液位自动控制。

Description

压差动力式液位自动控制阀

技术领域

本发明涉及液位自动控制阀，具体涉及压差动力式液位自动控制阀。

背景技术

在生产和生活中，经常需要涉及对液体的液位进行自动控制，比如，日常生活中的冷热液液位自动控制以及工业生产中对海液、饮料、柴油、汽油和原油、食用油、液体洗涤剂、工业硫酸、盐酸、硝酸、工业盐液、碱液或其它工业溶剂等等的液位自动控制。

传统的液位自动控制采用的是浮球阀，浮球阀控制机构采用的是杠杆结构，众所周知，采用杠杆机构的浮球阀易损、寿命短，其主要原因在于：

（1）无论是杠杆直压式或是杠杆差压式，杠杆都是逆液压关闭阀口，这样杠杆机件会因液击而逐渐损坏；

（2）悬挂着的杠杆、浮球容易受到运输颠簸及人为损坏，杠杆稍有变形，就会产生较大的液位偏差；

（3）浮球长期在液箱中摆动导致阀片磨损而漏液；

（4）开关频繁，液箱液位稍微下落一点杠杆浮球阀就要开关一次，损失机械寿命。

因此，在现实生活中，大量液箱的浮球阀工作在故障状态中，产生严重的液资源浪费，存在安全隐患。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是解决浮球阀易损、寿命短，从而造成液资源浪费的问题。

为了解决上述技术问题，本发明所采用的技术方案是提供一种压差动力式液位自动控制阀，包括阀体，所述阀体的内腔由弹性隔膜分隔成左、右腔室，所述阀体上设有第一、第二出口，所述第一出口上固定设有出液管，所述第二出口处固定设有浮筒室，浮筒置于所述浮筒室内且浮筒的顶面上设有与所述第二出口相对设置的弹性密封堵头，所述左腔室与所述第二出口连通，所述右腔室上设有进液管且与所述第一出口相通，所述弹性隔膜的中心嵌装有进液控制块，所述进液控制块上设有轴向通孔。

在上述方案中，所述阀体由左阀体和右阀体螺装固定而成。

在上述方案中，所述左阀体的内壁上固定设有环形套，所述环形套的右端面上设有环形凹槽，所述弹性隔膜呈开口向左的喇叭状且开口端插装在所述环形凹槽内，压盖自右向左将所述弹性隔膜挤靠在所述环形套的右端面上，且所述压盖的左端面与所述环形套的右端面之间设有密封圈。

在上述方案中，所述进液管设置在所述右阀体的中心部，所述右阀体的左端面上还设有环绕所述进液管设置的环形定位柱，所述环形定位柱的左端面与所述压盖的右端面相抵。

在上述方案中，所述弹性隔膜上设有轴向通孔，所述进液控制块的外圆周面上设有环形凹槽，所述弹性隔膜的轴向通孔内壁卡装在所述进液控制块上的环形凹槽内。

在上述方案中，所述左阀体上第二出口的处设有圆柱形凸台，所述圆柱形凸台的下端面上设有环形导向凹槽，所述浮筒的顶面上设有与所述环形导向凹槽相适配的环形导向柱。

在上述方案中，所述第二出口上嵌装有上大下小的锥形管。

在上述方案中，浮筒室外壁的下部设有开口，所述浮筒的外壁上设有与所述开口相对设置的凹坑，所述凹坑的高度等于浮筒上下移动的行程，所述开口内嵌装有限位块，所述限位块的伸入到所述凹坑内。

在上述方案中，所述进液控制块上的轴向通孔为左大右小的台阶孔，水平设置的清洗杆左端固定在左腔室的内壁上，右端为与所述台阶孔相适配的台阶轴，所述台阶轴插装在所述台阶孔内。

在上述方案中，所述锥形管下端出口的直径大于所述轴向通孔入口的直径。

本发明，阀体的内腔由弹性隔膜分隔成左、右腔室，压力液体由进液管作用于弹性隔膜的右侧，同时，压力液体也通过弹性隔膜上的轴向通孔进入左腔室，当压力液体充满左腔室时，弹隔膜左侧的压强也达到右侧的压强。由于弹性隔膜左侧面积大于右侧面积，所以在弹性隔膜的左右两侧形成一个较大的压差，弹性隔膜由左向右移动顶住进液管，从而实现液位自动控制。

附图说明

图1为本发明的结构示意图；

图2为本发明中左阀体的结构示意图；

图3为本发明中环形套的结构示意图；

图4为本发明中弹性隔膜的结构示意图；

图5为本发明中右阀体的结构示意图；

图6为本发明中进液控制块的结构示意图；

图7为本发明中浮筒的结构示意图。

具体实施方式

下面结合附图对本发明作出详细的说明。

如图1所示，本发明提供的压差动力式液位自动控制阀，阀体由左阀体1和右阀体2螺装固定而成，阀体的内腔由弹性隔膜4分隔成左、右腔室C、B。

左阀体1的内壁上固定设有环形套7，环形套7的结构如图3所示，环形套7的右端面上设有环形凹槽71，弹性隔膜4的结构如图4所示，弹性隔膜4呈开口向左的喇叭状且开口端41插装在环形凹槽71内，右端作为隔膜45，隔膜45的右端面形成第一密封面43。

右阀体2的结构如图5所示，右阀体2的中心设有一个轴向设置的进液管25，进液管25的左端面形成第二密封面30，隔膜45的左端面44的面积大于进液管25的内腔截面积，右阀体2的左端面上还设有环绕进液管25设置的环形定位柱29，压盖3扣装在弹性隔膜4的右侧面上，环形定位柱29的左端面与压盖3的右端面相抵，将弹性隔膜4挤靠在环形套7的右端面上，且压盖3的左端面与环形套7的右端面之间设有密封圈5。

再参见图1、图2，左阀体1上设有第一、第二出口19、22，第一出口19上固定设有排液管13，第二出口22的下端嵌装有上大下小的锥形管23，第二出口22由固定在左阀体1外壁上的浮筒室11环绕，左阀体1外壁上的第二出口22处设有圆柱形凸起25，圆柱形凸起25的下端面上设有环形导向凹槽21，浮筒10置于浮筒室11内，浮筒10的顶面上设有与环形导向凹槽21相适配的环形导向柱18（如图7所示），浮筒10的顶面上设有与第二出口22上的锥形管23开口端相对设置的弹性密封堵头12（由橡胶材料制成），左腔室C与第二出口22连通，右腔室B与第一出口19相通。

弹性隔膜4上设有轴向通孔42，如图6所示，进液控制块6的外圆周面上设有环形凹槽61，弹性隔膜4的轴向通孔内壁卡装在进液控制块6上的环形凹槽61内。进液控制块6上设有左大右小的轴向台阶孔62，轴向台阶孔62的右端孔径小于锥形管23的下端开口，水平设置的清洗杆8左端固定在左腔室C的内壁上，右端为与台阶孔相适配的台阶轴，台阶轴插装在进液控制块6上的轴向台阶孔62内。清洗杆8的作用是防止水垢或杂物阻塞台阶孔，进液控制块6跟随隔膜45在清洗杆8上左、右移动，于是清洗杆8对进液控制块6上的轴向台阶孔62进行清理，清洗杆8上的台阶面还可以起到限位的作用。

为了保证浮筒10不至于向下脱离浮筒室11，浮筒室11的下部左侧设有一个开口，浮筒10的外壁上设有与开口相对设置的凹坑21（如图7所示），凹坑21的高度等于液位控制行程（即浮筒上下移动的行程），限位块14自浮筒室11上的开口插入并伸入到凹坑21内，阻挡浮筒10的进一步下沉，也可以保证浮筒10顶部的环形导向柱18不会从环形导向凹槽21中向下脱出。

本发明使用时，浮筒室11和排液管13均置于需要进行液位控制的容器100中，工作原理如下：

（1）当容器100中液位较低需要进液时，浮筒10在自身重量的作用下下沉，于是弹性密封堵头12随浮筒10向下移动，离开锥形管23的下端开口，此时，进液管25内的压力液体A作用在隔膜45的右端面上，同时压力液体A经过进液控制块6上的轴向台阶孔62进入左腔室C内，并经左阀体1上第二出口22中的锥形管23流入到容器100内，由于锥形管23的开口比轴向台阶孔62入口处的孔径大得多，所以左腔室C处于无压状态，因此，在隔膜45的左、右两端形成一个较大的压差，使隔膜45由右向左移动，压力液体A经第一密封面43与第二密封面30之间的间隙进入右腔室B，再由第一出口19和排液管13进入容器100中。本发明中的容器100可以是抽水马桶、不锈钢水箱、电热水器、太阳能热水器、水池、水塔、油罐、饮料器皿、工业液体槽等等。

（2）当容器100内的液位达到能触及浮筒室11内的浮筒 10的底部时，浮筒 10会在浮力的作用下逐步向上移动，随着液位的升高，浮筒 10向上推力逐渐增大，使得弹性密封堵头12有足够的向上推力堵住锥形管23的下端开口，于是左腔室C内的压强很快升高，并达到进液管25中压力液体A的压强，由于隔膜45的左端面44的面积大于进液管25的内腔截面积，因此，在隔膜45的左右两侧形成一个压力差，使隔膜45由左向右移动，将隔膜45的第一密封面43与进液管上的第二密封面30紧紧地靠在一起，而且有足够的力量确保密封，压力液体A停止流入进液腔B，阀门处于完全关闭状态，容器100停止进液。

本发明所述的压差动力式液位自动控制阀开启和关闭时的受力分析如下：

以最小规格DN15（即1/2″）为例（压力液体为水）。

（1）弹性密封堵头12的最大受力计算。

锥形管23下端开口处的直径d1=0.8mm，最大进液压力为0.6Mpa（通常进液口压力不会这么高，按规范一般为0.2～0.3Mpa），左腔室C内的最大压力也是0.6Mpa，锥形管23下端开口处的最大出口压力即弹性密封堵头12的最大受力F1(max)= 锥形管23下端开口处的截面积S1×0.6Mpa=1/4×∏×d12×0.6MPa=1/4×∏×0.082×0.6MPa =30.144g。

（2）浮筒10的最大体积和最大重量的设定

浮筒10的外径 D=41mm，壁厚为0.5mm，d=11mm，H=100mm，材质为ABS塑料，其比重为1.05g/cm³，

则， 最大体积Vmax=1/4×∏×D2×H=1/4×412×100=42 cm³，

最大浮力Fmax=Vmax×水的比重=42g，

而， 最大重量Gmax= (Vmax-1/4×∏×(D-2×0.5)2×H×1.05=2.1g。

（3）锥形管23下端开口的密封情况分析

根据上述情况分析得知，浮筒10因浮力而产生的最大向上推力Tmax=最大浮力Fmax-浮子最大重量Gmax=42g-2.1g=39.9g，而压锥形管23下端开口的最大出口压力即弹性密封堵头12的最大受力F1(max) =30.144g＜浮筒因浮力而产生的最大向上推力Tmax=39.9g，所以弹性密封堵头12有足够的力量完全密封住锥形管23下端开口，使左腔室C内的压力迅速上升，迫使隔膜45由左向右移动并完全密封进液管的第二密封面30，让阀门处于完全关闭状态。

本发明所述的压差动力式液位自动控制阀的优点如下：

（1）结构简单、设计新颖、原理清晰。本发明中只有一个活动部件——喇叭状的弹性隔膜4，无需维修、无需更换，没有动密封件，没有易损件，具有非常高的技术指标，机械寿命20万次以上，自然寿命高达10年以上，可靠耐用，广泛使用该压差动力式液位自动控制阀,减少传统的杠杆浮球阀因故障工作浪费水的现象,有着积极的节水效应。

（2） 本发明不同于传统的浮球阀，实际上它是无杠杆浮球阀，它克服了传统浮球阀的所有缺点，尤其是它避免了传统浮球阀采用内部活动橡胶密封的缺点和杠杆支点处容易断裂的缺点。

（3） 本发明可以根据不同液位的需求通过更换不同体积的浮筒10来确定不同的液位，让液位满足各种容器的需求。

（4） 本发明体积小、重量轻，运输成本低。

（5） 为了延长本发明的使用寿命，本发明可采用无毒、食用卫生等级、机械性能极好的高分子MPE作为阀门的材料，具有耐低温、耐腐蚀、耐抗裂、耐老化的特点，使用寿命高达50年。

（6）本发明采用注塑成型，无需车工，产量高、成本低。

（7）本发明很容易安装，一般家庭成员均可以安装，无需专业安装人员。

本发明不局限于上述最佳实施方式，任何人应该得知在本发明的启示下作出的结构变化，凡是与本发明具有相同或相近的技术方案，均落入本发明的保护范围之内。

Claims (7)

1.压差动力式液位自动控制阀，包括阀体，其特征在于，所述阀体的内腔由弹性隔膜分隔成左、右腔室，所述阀体上设有第一、第二出口，所述第一出口上固定设有出液管，所述第二出口处固定设有浮筒室，浮筒置于所述浮筒室内且浮筒的顶面上设有与所述第二出口相对设置的弹性密封堵头，所述左腔室与所述第二出口连通，所述右腔室上设有进液管且与所述第一出口相通，所述弹性隔膜的中心嵌装有进液控制块，所述进液控制块上设有轴向通孔；所述第二出口上嵌装有上大下小的锥形管，所述弹性隔膜的左端面面积大于所述进液管的内腔截面积，所述锥形管的开口端孔径大于所述轴向通孔入口端的孔径；所述浮筒室外壁的下部设有开口，所述浮筒的外壁上设有与所述开口相对设置的凹坑，所述凹坑的高度等于浮筒上下移动的行程，所述开口内嵌装有限位块，所述限位块伸入到所述凹坑内。

2.如权利要求1所述的压差动力式液位自动控制阀，其特征在于，所述阀体由左阀体和右阀体螺装固定而成。

3.如权利要求2所述的压差动力式液位自动控制阀，其特征在于，所述左阀体的内壁上固定设有环形套，所述环形套的右端面上设有环形凹槽，所述弹性隔膜呈开口向左的喇叭状且开口端插装在所述环形凹槽内，压盖自右向左将所述弹性隔膜挤靠在所述环形套的右端面上，且所述压盖的左端面与所述环形套的右端面之间设有密封圈。

4.如权利要求3所述的压差动力式液位自动控制阀，其特征在于，所述进液管设置在所述右阀体的中心部，所述右阀体的左端面上还设有环绕所述进液管设置的环形定位柱，所述环形定位柱的左端面与所述压盖的右端面相抵。

5.如权利要求1所述的压差动力式液位自动控制阀，其特征在于，所述弹性隔膜上设有轴向通孔，所述进液控制块的外圆周面上设有环形凹槽，所述弹性隔膜的轴向通孔内壁卡装在所述进液控制块上的环形凹槽内。

6.如权利要求1所述的压差动力式液位自动控制阀，其特征在于，所述左阀体上第二出口处设有圆柱形凸台，所述圆柱形凸台的下端面上设有环形导向凹槽，所述浮筒的顶面上设有与所述环形导向凹槽相适配的环形导向柱。

7.如权利要求1所述的压差动力式液位自动控制阀，其特征在于，所述进液控制块上的轴向通孔为左大右小的台阶孔，水平设置的清洗杆左端固定在左腔室的内壁上，右端为与所述台阶孔相适配的台阶轴，所述台阶轴插装在所述台阶孔内。

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