CN103292017A - 一种自动补水阀 - Google Patents

Abstract

一种自动补水阀，涉及到太阳能热水器的补水装置，主要由阀座、内阀壳、阀板、泄压阀芯、浮子和外阀壳组成，阀座上有进水通道；内阀壳的内空间构成阀腔，内阀壳与外阀壳之间的空间构成水室；内阀壳的壳顶上有垂直且贯通的滑道；浮子设置在水室中；阀板和泄压阀芯设置在阀腔内，泄压阀芯上的阀杆穿过阀板上的泄压孔道和内阀壳上的滑道连接到浮子上；阀座上的进水通道有进水接口接入，进水通道连通到阀腔；水室低位的外阀壳上有出水接口接出，外阀壳的顶部有排气接口接出。本发明使人们在使用太阳能热水时自动同步补水，节约人们的时间，并且避免浪费水资源。

Description

一种自动补水阀

技术领域

本发明涉及到液位控制装置和太阳能热水器的补水装置，特别涉及到一种补水阀。 

背景技术

人们在生活和生产中，都需要贮水设备，包括太阳能热水器的保温水箱、集中供热系统的水箱、工矿企业的水塔、消防水池和锅炉补水箱等，在这些设备中应用自动液位控制装置进行补水可以节省人工并且防止水资源浪费。当采用自来水对上述贮水设备进行补水时，应用水位控制阀进行补水是方便和经济的。但现有的水位控制阀是一种浮球阀，浮球和连杆在阀体之外，存在安装使用不方便、易失灵、关闭不严密易漏水、使用寿命短等缺点。 

太阳能是一种取之不尽，用之不竭的自然再生能源，，是所有人都能够分享到的洁净能源。当前，人类对太阳能的利用，已经取得了显著进展，特别是在太阳能热水器领域，应用非常普及。家用太阳能热水器由真空玻璃管集热器和保温水箱组成，通常都安装在屋顶上，保温水箱上的热水出口和自来水进口共用一个接口，设置在保温水箱的下部，保温水箱的上部有排气兼溢水出口，当需对太阳能热水器进行补水操作时，用户在家中手动打开阀门，自来水便通过热水管和保温水箱下部的热水出口进入到保温水箱中，保温水箱中的水补充满足后，便由保温水箱上部的溢水出口经溢水管流出，用户发现溢水管有水流出后，把阀门关闭终止补水。这样的手动操作存在的缺点是：一、浪费人工时间；二、由于不能及时关闭阀门造成水资源的浪费；三、在补水时用户不能使用热水；四、补水后的一段时间内用户没有热水可用。 

发明内容

本发明的目的是要克服现有水位控制阀的缺点和解决太阳能热水器自动补水的问题，设计一种安装使用方便、工作可靠、关闭严密不漏水和使用寿命长的自动补水阀，节约人们的时间，并且避免浪费水资源。在太阳能热水器上应用时，在保温水箱的上部不设排气溢水口，热水出口和补水进口分开单独设置，热水出口设置在保温水箱的上部，补水进口设置在保温水箱另一侧的下部，实现太阳能热水器的即时补水，输出热水和补水互不干扰，在补水时，用户仍可正常使用热水，使人们能更方便的使用太阳能热水器。 

本发明的一种自动补水阀，其特征是补水阀主要由阀座（13）、内阀壳（7）、阀板（9）、泄压阀芯（18）、浮子（2）和外阀壳（3）组成，其中，阀座（13）上有进水通道（16）、内阀壳的连接口和外阀壳的安装接口，内阀壳（7）的下端连接在阀座（13）的连接口上，外阀壳（3）的下端安装在阀座（13）的安装接口上；内阀壳（7）的内空间构成阀腔（10），内阀壳（7）与外阀壳（3）之间的空间构成水室（4）；内阀壳（7）上部的侧面壁体上有出水孔道a（5），补水阀开启时，阀腔（10）通过出水孔道a（5）连通到水室（4）；内阀壳（7）内侧的出水孔道a（5）的下侧有密封面a（20），内阀壳（7）的壳顶上有垂直且贯通的滑道（24）；浮子（2）设置在水室（4）中；阀板（9）和泄压阀芯（18）设置在阀腔（10）内，阀板（9）的中心有泄压孔道（22）和泄压阀芯（18）的密封面b（21），泄压阀芯（18）上的阀杆（23）穿过阀板（9）上的泄压孔道（22）和内阀壳（7）上的滑道（24）连接到浮子（2）上；阀座（13）上的进水通道（16）有进水接口（14）接入，进水通道（16）连通到阀腔（10）；水室（4）低位的外阀壳（3）上有出水接口（8）接出，外阀壳（3）的顶部有排气接口（1）接出，排气接口（1）连通到水室（4）上部的空间。 

本发明的另一种自动补水阀，其特征是用泄压活塞（29）替代泄压阀芯（18），泄压活塞（29）与阀杆（23）连为一体，泄压活塞（29）上有密封环（30），泄压活塞（29）和密封环（30）置于阀板（9）中心的泄压孔道（22）中；阀板（9）上有释压孔（26），泄压活塞（29）开启时，阀腔（10）通过释压孔（26）经泄压孔道（22）的上部、出水孔道a（5）连通到水室（4）。 

上述的发明中，在阀板（9）上有环形卡口和密封垫（6），密封垫（6）由环形卡口进行固定；在泄压阀芯（18）上有卡环和密封圈（19），密封圈（19）由卡环进行固定；补水阀关闭时，阀板（9）上的密封垫（6）和内阀壳（7）内侧的密封面a（20）进行封闭，泄压阀芯（18）上的密封圈（19）和阀板（9）中心的密封面b（21）进行封闭；阀座（13）上的进水通道（16）为垂直设置，进水通道（16）与阀腔（10）之间通过喇叭口过渡段（17）进行连通，在进水通道（16）中有阻尼球（15）；在阀腔（10）中有缓冲罩（11），缓冲罩（11）上有出水孔道b（12），缓冲罩（11）的下端嵌入到阀座（13）上，进水通道（16）通过缓冲罩（11）上的出水孔道b（12）连通到阀腔（10）；内阀壳（7）上的出水孔道a（5）为三只以上；缓冲罩（11）上的出水孔道b（12）为三只以上。 

上述的发明在太阳能热水器上应用时，把太阳能热水器保温水箱的热水出口和补水进口分开单独设置，热水出口设置在保温水箱的上部，补水进口设置在保温水箱另一侧的下部；自动补水阀的进水接口（14）通过补水管道和供水阀门连接在自来水管道上，自动补水阀的出水接口（8）连接到保温水箱下部的补水进口，在自动补水阀的排气接口（1）上安装排空管，或自动补水阀的排气接口（1）连接到膨胀水箱，在膨胀水箱的上部设置呼吸口；自动补水阀的设置在稍高于太阳能热水器保温水箱顶部的高度，以避免保温水箱承受过高的压力，在保温水箱的顶部有自动排气阀，以自动排除保温水箱内的空气，使保温水箱内容易加满水。自动补水阀中的阀板（9）的直径根据流量需要设计为25mm以上，泄压阀的阀芯直径设计为5mm左右。 

上述发明在使用时，自来水的供水阀门全天候打开，当进行补水时，自来水通过补水阀的进水接口（14）进入到阀腔（10）中，再通过出水孔道a（5）进入到水室（4）中，然后由出水接口（8）流出，通过连接管道和保温水箱下部的补水进口进入到保温水箱中，由于在保温水箱的顶部有自动排气阀，可以使水充满整个保温水箱的内空间；当保温水箱内充满水后，补水阀内的水位上升，使浮子（2）上升，从而带动泄压阀芯（18）和阀板（9）上升，或带动泄压活塞（29）和阀板（9）上升，使泄压阀芯（18）上的密封圈（19）与阀板（9）上的密封面b（21）闭合，或使密封环（30）把释压孔（26）封闭，阀板（9）上的密封垫（6）与内阀壳（7）上的密封面a（20）闭合，补水阀关闭，停止补水。当补水阀关闭时，阀腔（10）内的压力来自自来水的水压，并且和自来水的压力相等，阀板（9）和泄压阀芯（18）在自来水的压力作用下使得补水阀关闭非常严密，确保不会漏水。在用户使用热水使保温水箱的热水流出时，保温水箱便从补水阀吸取水来进行补充，使补水阀内的水室（4）水位下降，由于泄压阀芯（18）或泄压活塞（29）截面小，使得泄压阀芯（18）或泄压活塞（29）承受的压力很小，当水室（4）中的水位下降时，浮子（2）随着下降，浮子（2）的重力使泄压阀芯（18）容易脱离密封面b（21），或使泄压活塞（29）下落打开释压孔（26），从而使阀腔（10）内的压力通过泄压孔道（22）释放；这时，进水通道（16）中的阻尼球（15）起到隔离自来水压力的作用，以确保阀腔（10）内顺利降压，当阀腔（10）内的压力降低后，阀板（9）便顺利下落，使阀腔（10）通过出水孔道a（5）与水室（4）导通，阀腔（10）中的水便由出水孔道a（5）、水室（4）对保温水箱进行补水；在阀板（9）下落后，阻尼球（15）被水流顶起，使进水通道（16）的水流量增大。当停止使用保温水箱的热水时，补水阀也将停止补水，实现同步补水，免除用户人工补水的烦恼，并不必担心保温水箱中的水会用完。 

上述的发明在补水阀关闭时，利用自来水的压力使阀板（9）和泄压阀芯（18）关闭严密，确保不泄漏；在进水通道（16）中设置阻尼球（15），其作用是当泄压阀芯（18）打开对阀腔（10）泄压时，阻尼球（15）会暂时阻止自来水进入阀腔（10）中，以便阀腔（10）顺利泄压，及时使阀板（9）开启，当阀板（9）开启后，阻尼球（15）会被水流顶起，使补水水流加大，顺利补水，一旦阀板（9）开启后，须待保温水箱的水补满后，水室（4）中的水位上升使浮子（2）上升才会使阀板（9）关闭；本发明在阀腔（10）中设置缓冲罩（11），可以在补水阀开启时，避免水流对阀板（9）的冲击，使补水水流稳定。本发明的自动补水阀外部没有浮球和连杆，内部的运动部件只有浮子（2）、阀板（9）和泄压阀芯（18），并且仅作上下垂直运动，具有结构简单、工作可靠、关闭严密不漏水和使用寿命长的特点，并且安装使用方便。 

当太阳能把保温水箱内的水加热后，保温水箱内水的体积会膨胀，保温水箱内膨胀的水通过保温水箱下部的补水进口和连通管道返回到自动补水阀中，然后通过自动补水阀顶上的排空管溢出，为了避免浪费水资源，可在太阳能热水器的外围设置膨胀水箱，把自动补水阀的排气接口（1）连接到膨胀水箱，在膨胀水箱的上部设置呼吸口，利用膨胀水箱来吸纳保温水箱膨胀的水，不会有水溢出，避免浪费水资源。当有人使用热水时，膨胀水箱内的水会通过自动补水阀返回到保温水箱中，使保温水箱顺利输出热水，膨胀水箱内的水出完后，自动补水阀会用自来水给保温水箱进行补水。补充水是从保温水箱下部的补水进口进入保温水箱中，由于冷水的比重大于热水的比重，补充水进入保温水箱后不会窜到保温水箱的上部，只能在保温水箱的下部等待加热，而热水集聚在保温水箱的上部，用户需要的热水是从保温水箱上部的热水出口输出，因此，保温水箱的即时补水不会影响到热水的输出，在自动补水阀的顶部设置排空管或在膨胀水箱的上部设置呼吸口，可以使保温水箱顺利输出热水及顺利补水。 

一般认为，家用太阳能热水器的热水从保温水箱的下部输出并且热水输出口兼作自来水输入口、在保温水箱的上部设置排气溢水口的做法是合理的，可以使热水从保温水箱中顺利流出到达用户的热水龙头，待保温水箱中热水用完后或在不使用热水的情况下，用户打开自来水阀门，让自来水通过热水输送管由保温水箱下部的热水输出口对保温水箱进行补水，保温水箱的水补满后，有水从溢水口流出，用户发现溢水口出水后，关闭自来水阀门停止补水。这样做的缺点是，用户在使用热水时不能进行补水，补水后在保温水箱内热水被顶至上部或者热水从溢水口流失，热水不能从保温水箱下部的出口出水，须要等到保温水箱下部的水被太阳能加热后方有热水可用，用户不能及时使用热水，耗时较长，并且存在浪费水资源的现象。如采用在保温水箱的上部不设排气溢水口，把热水出口和补水进口分开单独设置，热水出口设置在保温水箱的上部，补水进口设置在保温水箱另一侧的下部，在保温水箱的外部安装自动补水阀，自来水通过自动补水阀对保温水箱进行即时补水，使太阳能热水器输出热水与补水操作互不干扰，实现了边出热水边补水的同步补水方式，使用户全天候都能使用热水，还不必担心太阳能热水器的水会用完。把热水出口设置在保温水箱的上部，更符合自然规律，因为水升温后会上升，在保温水箱内，热水集聚在上部，不须等待保温水箱内的水全部加热便有热水输出，从而使得热水出水速度加快；补充水进入保温水箱后，滞留在保温水箱的下部，在有阳光时随时被加热，提高太阳能热水器效率。在自动补水阀的顶部设置排空管或在膨胀水箱的上部位设置呼吸口，使保温水箱处于常压水平，不会有正压力或负压出现，同时，当用户使用热水时，保温水箱的热水会顺利流出。 

上述发明的使用范围包括太阳能热水器、集中供热系统的水箱、工矿企业的水塔、消防水池和锅炉补水箱的自动水位控制。

本发明的有益效果是：设计的一种自动补水阀，适合在太阳能热水器、集中供热系统的水箱、工矿企业的水塔、消防水池和锅炉补水箱上应用。当在太阳能热水器应用时，使用太阳能热水时自动同步补水，输出热水和补水互不干扰，在补水时，用户仍可正常使用热水，使人们能更方便的使用太阳能热水器，节约人们的时间，并且避免浪费水资源。 

附图说明

附图1是本发明的一种具有泄压阀芯的自动补水阀的结构图。 

附图2是本发明的一种具有泄压活塞的自动补水阀的结构图。 

附图3是附图1或附图2中的A-A剖面图。

图中：1.排气接口，2.浮子，3.外阀壳，4.水室，5.出水孔道a，6.密封垫，7.内阀壳，8.出水接口，9.阀板，10.阀腔，11.缓冲罩，12.出水孔道b，13.阀座，14.进水接口，15.阻尼球，16.进水通道，17.喇叭口过渡段，18.泄压阀芯，19.密封圈，20.密封面a，21.密封面b，22.泄压孔道，23.阀杆，24.阀杆的滑道，25.限位端头，26.释压孔，27.平衡环，28.压力平衡孔道，29.泄压活塞，30.密封环，31.限位卡环。 

具体实施方式

实施例1   附图1所示的实施例中，自动补水阀主要由阀座（13）、内阀壳（7）、阀板（9）、泄压阀芯（18）、浮子（2）和外阀壳（3）组成，其中，阀座（13）上有进水通道（16）、内阀壳的连接口和外阀壳的安装接口，内阀壳（7）的下端连接在阀座（13）的连接口上，外阀壳（3）的下端安装在阀座（13）的安装接口上；内阀壳（7）的内空间构成阀腔（10），内阀壳（7）与外阀壳（3）之间的空间构成水室（4）；内阀壳（7）上部的侧面壁体上有出水孔道a（5），补水阀开启时，阀腔（10）通过出水孔道a（5）连通到水室（4）；内阀壳（7）内侧的出水孔道a（5）的下侧有密封面a（20），内阀壳（7）的壳顶上有垂直且贯通的滑道（24）；浮子（2）设置在水室（4）中；阀板（9）和泄压阀芯（18）设置在阀腔（10）内，阀板（9）的中心有泄压孔道（22）和泄压阀芯（18）的密封面b（21），泄压阀芯（18）上的阀杆（23）穿过阀板（9）上的泄压孔道（22）和内阀壳（7）上的滑道（24）连接到浮子（2）上；阀座（13）上的进水通道（16）有进水接口（14）接入，进水通道（16）连通到阀腔（10）；水室（4）低位的外阀壳（3）上有出水接口（8）接出，外阀壳（3）的顶部有排气接口（1）接出，排气接口（1）连通到水室（4）上部的空间。本实施例中，在阀板（9）上有环形卡口和密封垫（6），密封垫（6）由环形卡口进行固定；在泄压阀芯（18）上有卡环和密封圈（19），密封圈（19）由卡环进行固定；补水阀关闭时，阀板（9）上的密封垫（6）和内阀壳（7）内侧的密封面a（20）进行封闭，泄压阀芯（18）上的密封圈（19）和阀板（9）中心的密封面b（21）进行封闭；阀座（13）上的进水通道（16）为垂直设置，进水通道（16）与阀腔（10）之间通过喇叭口过渡段（17）进行连通，在进水通道（16）中有阻尼球（15）；在阀腔（10）中有缓冲罩（11），缓冲罩（11）上有出水孔道b（12），缓冲罩（11）的下端嵌入到阀座（13）上，进水通道（16）通过缓冲罩（11）上的出水孔道b（12）连通到阀腔（10）；内阀壳（7）上的出水孔道a（5）为八只，缓冲罩（11）上的出水孔道b（12）为八只；阀板（9）的直径25mm，泄压阀的阀芯直径设计为5mm；密封垫（6）和密封圈（19）选用硅胶材料的密封垫；阻尼球（15）选用陶瓷材料或无毒塑料材料。本实施例应用时，把太阳能热水器保温水箱的热水出口和补水进口分开单独设置，热水出口设置在保温水箱的上部，热水出口通过热水输送管连接到用户的热水龙头上；补水进口设置在保温水箱另一侧的下部；自动补水阀的进水接口（14）通过补水管道和供水阀门连接在自来水管道上，自动补水阀的出水接口（8）连接到保温水箱下部的补水进口，在自动补水阀的排气接口（1）上安装排空管，或自动补水阀的排气接口（1）连接到膨胀水箱，在膨胀水箱的上部设置呼吸口；自动补水阀的设置在稍高于太阳能热水器保温水箱顶部的高度，以避免保温水箱承受过高的压力，在保温水箱的顶部有自动排气阀，以自动排除保温水箱内的空气，使保温水箱内容易加满水。 

实施例2  图2所示实施例中的一种自动补水阀，其特征是用泄压活塞（29）替代泄压阀芯（18），泄压活塞（29）与阀杆（23）连为一体，泄压活塞（29）上有密封环（30）、平衡环（27）和限位端头（25），密封环（30）在泄压活塞（29）的上部，平衡环（27）在泄压活塞（29）的下部，限位端头（25）与泄压活塞（29）的下端头重合，泄压活塞（29）、密封环（30）和平衡环（27）置于阀板（9）中心的泄压孔道（22）中，限位端头（25）在泄压孔道（22）之外，限位端头（25）的直径大于泄压孔道（22）的直径，当浮子（2）带动泄压活塞（29）上升时，限位端头（25）带动阀板（9）跟着上升；阀板（9）上增加有释压孔（26）和压力平衡孔道（28），当补水完成时，补水阀内的水位上升，使浮子（2）带动泄压活塞（29）和阀板（9）上升，密封环（30）封闭释压孔（26）及阀板（9）闭合，使补水阀关闭，阀腔（10）内保持自来水的水压；当进行补水时，补水阀内的水位下降，使浮子（2）带动泄压活塞（29）下落，泄压活塞（29）下落后，密封环（30）随着下降至释压孔（26）的出口以下，使释压孔（26）导通，阀腔（10）通过释压孔（26）经泄压孔道（22）的上部、出水孔道a（5）连通到水室（4），使阀腔（10）内压力释放，随后阀板（9）下落，阀腔（10）内的水通过出水孔道a（5）进入到水室（4）中，再由出水接口（8）输出，对保温水箱进行补水操作。在泄压活塞（29）开启或关闭时，阀腔（10）均通过压力平衡孔道（28）连通到泄压活塞（29）上的密封环（30）和平衡环（27）之间，泄压活塞（29）处于阀腔（10）的相等压力环境中，使得泄压活塞（29）在上升或下降时阻力小。本实施例的其它特征与第1实施例的相同，不再赘述。 

实施例2  在第1实施例或第2实施例的基础上，在太阳能热水器的外围设置膨胀水箱，把自动补水阀的排气接口（1）连接到膨胀水箱的底部，在膨胀水箱的上部设置呼吸口，利用膨胀水箱来吸纳保温水箱膨胀的水，当太阳能把保温水箱内的水加热后，保温水箱内水的体积会膨胀，保温水箱内膨胀的水通过保温水箱下部的补水进口和连通管道返回到自动补水阀中，然后通过自动补水阀进入膨胀水箱中，使之不会有水溢出，避免浪费水资源。当有人使用热水时，膨胀水箱内的水会同步通过自动补水阀返回到保温水箱中，使保温水箱顺利输出热水，膨胀水箱内的水出完后，自动补水阀会用自来水给保温水箱进行补水。本实施例中，补充水是从保温水箱下部的补水进口进入保温水箱中，由于冷水的比重大于热水的比重，补充水进入保温水箱后滞留在保温水箱的下部等待加热，而热水集聚在保温水箱的上部，供用户随时使用，在膨胀水箱的上部设置呼吸口，使保温水箱处于常压水平，不会有正压力或负压出现，同时，当用户使用热水时，保温水箱的热水会顺利流出。 

Claims (7)

1.一种自动补水阀，其特征是补水阀主要由阀座（13）、内阀壳（7）、阀板（9）、泄压阀芯（18）、浮子（2）和外阀壳（3）组成，其中，阀座（13）上有进水通道（16）、内阀壳的连接口和外阀壳的安装接口，内阀壳（7）的下端连接在阀座（13）的连接口上，外阀壳（3）的下端安装在阀座（13）的安装接口上；内阀壳（7）的内空间构成阀腔（10），内阀壳（7）与外阀壳（3）之间的空间构成水室（4）；内阀壳（7）上部的侧面壁体上有出水孔道a（5），补水阀开启时，阀腔（10）通过出水孔道a（5）连通到水室（4）；内阀壳（7）内侧的出水孔道a（5）的下侧有密封面a（20），内阀壳（7）的壳顶上有垂直且贯通的滑道（24）；浮子（2）设置在水室（4）中；阀板（9）和泄压阀芯（18）设置在阀腔（10）内，阀板（9）的中心有泄压孔道（22）和泄压阀芯（18）的密封面b（21），泄压阀芯（18）上的阀杆（23）穿过阀板（9）上的泄压孔道（22）和内阀壳（7）上的滑道（24）连接到浮子（2）上；阀座（13）上的进水通道（16）有进水接口（14）接入，进水通道（16）连通到阀腔（10）；水室（4）低位的外阀壳（3）上有出水接口（8）接出，外阀壳（3）的顶部有排气接口（1）接出，排气接口（1）连通到水室（4）上部的空间。

2.根据权利要求1所述的一种自动补水阀，其特征是在泄压阀芯（18）上有卡环和密封圈（19），密封圈（19）由卡环进行固定；补水阀关闭时，泄压阀芯（18）上的密封圈（19）和阀板（9）中心的密封面b（21）进行封闭。

3.根据权利要求1所述的一种自动补水阀，其特征是用泄压活塞（29）替代泄压阀芯（18），泄压活塞（29）与阀杆（23）连为一体，泄压活塞（29）上有密封环（30），泄压活塞（29）和密封环（30）置于阀板（9）中心的泄压孔道（22）中；阀板（9）上有释压孔（26），泄压活塞（29）开启时，阀腔（10）通过释压孔（26）经泄压孔道（22）的上部、出水孔道a（5）连通到水室（4）。

4.根据权利要求1或3所述的一种自动补水阀，其特征是在阀板（9）上有环形卡口和密封垫（6），密封垫（6）由环形卡口进行固定；补水阀关闭时，阀板（9）上的密封垫（6）和内阀壳（7）内侧的密封面a（20）进行封闭。

5.根据权利要求1或3所述的一种自动补水阀，其特征是阀座（13）上的进水通道（16）为垂直设置，进水通道（16）与阀腔（10）之间通过喇叭口过渡段（17）进行连通，在进水通道（16）中有阻尼球（15）。

6.根据权利要求1或3所述的一种自动补水阀，其特征是在阀腔（10）中有缓冲罩（11），缓冲罩（11）上有出水孔道b（12），缓冲罩（11）的下端嵌入到阀座（13）上，进水通道（16）通过缓冲罩（11）上的出水孔道b（12）连通到阀腔（10）。

7.根据权利要求1或3所述的一种自动补水阀，其特征是内阀壳（7）上的出水孔道a（5）为三只以上；缓冲罩（11）上的出水孔道b（12）为三只以上。

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