CN103411004B - 文丘里管型低阻力倒流防止器 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种文丘里管型低阻力倒流防止器，其特征在于：进口止回阀、加速管、阀体、出口止回阀顺序排列，安装后为同一中心线；排水器中心线与前一中心线垂直；进口止回阀包括连接管一的相应内锥面，与内锥面适配的阀瓣一，连接在阀瓣一中心的阀杆一，与阀杆一适配且对阀瓣一起导向作用的导向座；加速管为文丘里管；阀体为一直角三通,其下游端的扩孔中安装有出口止回阀，阀体的下方设有出水孔；排水器包括与出水孔相连的下阀体与下阀盖组合成的控制室，所述下阀体的腔体内装有排水阀，所述排水阀阀杆穿入控制室，下端装有膜片。本发明无论处于何种不利的工况下，均具有可靠的隔断性能，又能大幅降低流阻损失，节约能源消耗。

Description

文丘里管型低阻力倒流防止器

技术领域

本发明涉及一种阀门，尤其涉及一种低阻力倒流防止器。

背景技术

倒流防止器又称污流隔断阀，是一种严格防止生活饮用水管道发生回流时污染水源的安全保护设备，也可应用于其它不允许介质倒流的管道系统中。

目前市场上倒流防止器的型式较多，减压型倒流防止器由于其性能优良，工作可靠，己被广泛采用，其典型结构已在公开号CN2442057的中国专利中表示，由进口止回阀、中间腔、出口止回阀及外挂的排水器组成。但在使用中发现这种结构的主要不足是介质流通时的阻力损失较大，当介质流速为3m/s时,流阻损失达0.07-0.10MPa/n,其主要原因是为使排水阀可靠地关闭,必须使进水压力大于排水阀的复位力,这样，进口止回阀的弹簧力必须设计得较大。为了实现节能减排的目的,不少部门正致力于减少水头损失的研究。

发明内容

本发明的目的是：为了解决上述技术关键而设计一种既具有隔断性好，又能大幅降低流阻的一种节能创新的文丘里管型低阻力倒流防止器。

本发明的上述技术问题主要是通过下述技术方案得以解决的：一种文丘里管型低阻力倒流防止器，其特征在于：

由进口止回阀、加速管、阀体、出口止回阀及排水器组成；所述进口止回阀、加速管、阀体、出口止回阀顺序排列，安装后为同一中心线；所述排水器位于阀体下端，其中心线与前一中心线垂直；

所述进口止回阀包括连接管一的相应内锥面，与所述内锥面适配的阀瓣一，连接在阀瓣一中心的阀杆一，与阀杆一适配且对阀瓣一起导向作用的导向座一；所述阀杆中心有一细长轴向盲孔，根部有若干与盲孔连通的径向小孔,用以连通加速管中段与阀瓣一和导向座一之间的空腔；

所述加速管为文丘里管，设置在进口止回阀和阀体之间，其中段的孔径比进、出口端的孔径小；

所述阀体为一直角三通,其下游端的扩孔中安装有出口止回阀，所述阀体的下方设有出水孔，所述出水孔下方周边的环形刃边为排水阀的阀座；

所述排水器包括与阀体下方的出水孔相连的下阀体，下阀体与下阀盖组合成的控制室，所述下阀体（的腔体）内装有排水阀，所述排水阀的阀杆三穿入控制室，阀杆三上端装有密封垫，阀杆三下端装有将控制室分隔为上、下二腔的膜片；

所述进水腔与排水阀控制室下腔之间连接有导管一；

所述加速管中段与排水阀控制室上腔之间连接有导管二。

本发明的技术方案还可以进一步完善：

作为优选，所述进口止回阀的阀瓣一的前端为光滑球缺，后端为一锥台，前端球缺与连接管一内锥面接触位置开有沟槽，沟槽中设有O形密封圈一；所述阀瓣一与阀杆一一端螺纹连接，阀杆的另一端进入加速管的中段；所述阀瓣一与导向座一相对的凹槽之间设有弹簧一，所述弹簧一安装后有一定的预紧力；所述阀瓣一下游端的最大内孔与导向座一的相应外圆适配（滑动配合）。

作为优选，所述进口止回阀锥台的最大外径与连接管一下游端扩孔间的环形断面不小于连接管一口径的面积。

作为优选，所述连接管一下游端有外螺纹，加速管上游端有与外螺纹配合的内螺纹，连接管一与加速管通过螺纹旋合，并将导向座一压紧和定位。

作为优选，所述加速管包括前段、后段和中段，所述中段为的缩径段，所述前段的锥角为60°，后段的锥角为20°。

作为优选，所述排水器下阀体的圆筒壁上开有二条长槽,用作排放回流水的排水孔；所述阀杆三通过安装在下阀体的调节螺母导向孔和横向隔壁上的导向孔导向。

本发明的有益效果是：

由于采用上述技术方案，使倒流防止器无论处于何种不利的工况下，均具有可靠的隔断性能，又能大幅降低流阻损失，节约能源消耗。

附图说明

附图1是本发明的一种结构示意图。

附图标记说明：1、连接管一,2、阀瓣一，3、O形密封圈一，4、弹簧一，5、导向座一，6、阀杆一，7、O形密封圈二，8加速管，9、O形密封圈三，10、阀体，11、阀瓣二，12、O形密封圈四，13、弹簧二，14、导向座二，15、O形密封圈五，16、阀杆二，17、连接管二，18、O形密封圈六，19、下阀体，20、调节螺母，21、导向板，22、锁紧螺母，23、弹簧三，24、阀杆三，25、膜片，26、上压板，27、下压板，28、下阀盖，29、密封垫，30、压板，31、卡簧一，32、档圈一，33、档圈二，34、O形密封圈七，35、导管一，36、导管二；

M、中间腔，L、排水孔，C、空腔，Ⅰ、进水腔，W、下阀体横向隔壁；

P1、进口水压，P2、进口单向阀阀后压力，P3、加速管缩径段的水压，P4、中间腔压力，P5、出口压力；

a、轴向盲孔，b、径向小孔。

具体实施方式

下面通过实施例并结合附图，对本发明的技术方案作进一步具体说明。

实施例：

如图1所示的文丘里管型低阻力倒流防止器，由进口止回阀、加速管8、阀体10、出口止回阀、及排水器组成。前四者安装后中心线一致,后者的中心线与之垂直。

进口止回阀由连接管一1的相应内锥面、阀瓣一2、O形密封圈一3、弹簧一4、导向座一5及阀杆一6等零件组成。阀瓣一2的前端为一光滑球缺，后端为一锥台，为减少局部阻力损失，锥台的最大外径与连接管一1下游端扩孔间的环形断面不小于连接管一1口径的面积,阀瓣一2与阀杆一6螺结。阀杆一6的头部插入加速管8的中段（缩径段）中，中心有一细长轴向盲孔a根部有若干径向小孔b,用以连通加速管8的缩径段和阀瓣一2与导向座一5间的空腔C。因此,在任何工况下,空腔C的水压与缩径段的水压P3相同。O形密封圈一3紧套在阀瓣一2前端球缺的相应沟槽中,起密封作用。阀杆一6滑配在导向座一5的内孔中.对阀瓣一2的运动起导向作用。连接管一1下游端的外螺纹与加速管8上游端的内螺纹旋合，并将导向座5压紧和定位，阀瓣一2的最大内孔与导向座一5的相应外圆的间隙约1mm,O形密封圈二7用以防止介质外泄。弹簧一4设置在阀瓣一2与导向座一5相对的凹槽之间,安装后有一定的预紧力,由于进口止回阀要在流量较小或介质静止时在阀瓣一2的二侧产生一定的压差,以保证排水阀可靠地关闭,因此预紧力较大,为保证排水阀密封可靠,进口止回阀的打开水压P’约是排水阀关闭水压P”的1.3倍,因此,在不供水的情况下,阀瓣一2上的O形密封圈一3始终紧压在连接管一1相应的内锥面上。阀瓣一2上游连接管一1的空腔为进水腔Ⅰ,进水腔Ⅰ通过导管一36与排水阀执行机构（控制室）膜片25的下腔连通,因此膜片25下腔的压力始终与进水腔Ⅰ的水压P1相等。连接管一1上游端法兰与进水管道法兰用螺拴连接,法兰外周上设有安装压力表球阀的螺孔。

加速管8设置在进口止回阀和阀体10之间,其下游端法兰与阀体10的相应法兰用螺栓连接,并用O形密封圈三9防止介质外泄。加速管8实际上是一个文丘里管,中段的口径比进、出口端的孔径小。在介质静止或流量较小时,中段（缩径段）的水压P3与进口止回阀下游端的水压P2及阀体10中间腔M的压力P4基本一致；在中、大流量时,由于缩径段的流速比进水腔Ⅰ的流速高得多,因此P1>>P3,为了最大限度地降低流经缩径段的局部阻力损失,其前段的锥角为60°,后段的锥角为20°,由于后部的锥孔逐步扩大,介质压力逐渐恢复,中间腔M的压力P4略小于P2。缩径段通过导管二35与膜片25上腔连通,因此膜片25上腔的压力始终与加速管8的缩径段的压力P3相等。缩径段的外圆上有一凸台,凸台上设有安装压力表球阀的螺孔。

阀体10为一直角三通,其下游端的扩孔中安装有出口止回阀,出口止回阀的工作原理与普通止回阀一样,这里不作详细介绍。由于弹簧二13只起密封作用,因此预紧力比进口止回阀中的弹簧一4小得多。阀体10下游端的外螺纹与连接管二17的相应内螺纹旋合,并将导向座二14压紧和定位,O形密封圈五15用以防止介质外泄。连结管二17右端的法兰与出水管道的法兰用螺栓连接,法兰外周上设有安装压力表球阀的螺孔。阀体10的中空内腔为中间腔M,与普通减压型倒流防止器的区别是,中间腔M不与排水阀控制机构膜片的上腔相通,即中间腔M的水压不控制排水阀的动作。阀体10的下方设有出水孔，出水孔下方周边的环形刃边作为排水阀的阀座。阀体10的下法兰与下阀体19的上法兰用螺栓连接,并用O形密封圈六18防止介质外泄。

排水器由下阀体19、密封垫29、压板30、导向板21、调节螺母20、锁紧螺母22、弹簧三23、阀杆三24、O形密封圈七34、膜片25、上压板26、下压板27及下阀盖28等零件组成。下阀体19的圆筒壁上开有二条长槽,用作排放回流水的排水孔L。导向板21用卡簧31限位,其中心孔中的内螺纹与阀节螺母20的外螺纹旋合,调节螺母20的中心设有导向孔。阀杆三24贯通下阀体19横向隔壁W上的导向孔和调节螺母20的导向孔,并与之滑配,阀杆三24运动时由此二孔导向,横向隔壁W的导向孔上设有O形密封圈七34,以防介质外泄。阀杆三24的下端通过上、下压板26、27将膜片25夹持在控制室中,膜片25的四周边缘用螺栓夹紧在下阀体19的下法兰与下阀盖28的法兰之间,膜片25将控制室分为上下二腔,阀杆三24的运动受水压P1及P3的控制。挡圈33靠在阀杆三24中段的轴肩上,在档圈33与阀节螺母20下端的档圈32之间设有弹簧三23，其压紧力可由调节螺母20调节，调节合适后用锁紧螺母22锁定。密封垫29用螺母、垫圈、压紧在位于阀杆三24顶部的压板30上，密封垫29作为排水阀的阀瓣，与阀体10的相应环形刃边组成排水阀。

本发明工作原理

图1为不通水情况下阀内各零部件的位置图，此时进口止回阀、出口止回阀关闭，排水阀打开，中间腔M、加速管缩径段及进口止回阀下游端与排水孔L相通。供水时，介质首先进入进水腔Ⅰ，P1升高，由于进口止回阀的打开水压P’比排水阀的关闭水压P”高，因此阀杆三24在较低水压下克服弹簧三23的压力向上运动，直至排水阀关闭，此时中间腔M与排水孔L隔断。排水阀关闭后，进口水压P1继续上升，继而将进口止回阀、出口止回阀打开，向下游供水。由于小流量时P’=1.3P”或中大流量时P3为足够低值,因此当进口水压P1在一定范围内向下波动时,排水阀不会打开。流量较小时,由于加速管8缩径段的流速升高不多,因此P3等于进口单向阀阀后压力P2,所以作用在膜片25上下的压力即为进口止回阀前后的压力。如前所述,压差(P1-P2)能保证在供水过程中排水阀不被打开；当流量达到对流阻有实质影响的中大流量时,由于加速管8缩径段的流速大幅升高,因此P1>>P3，压差(P1-P3)能保证在供水期间即使进口止回阀前后压差大幅降低，甚至为零时,排水阀也不会打开；同时低压P3通过阀杆一6的中心通孔（轴向盲孔）a及径向小孔b，将低压引入空腔C中,这样阀瓣一2二侧的压差大幅增加,作用在阀瓣一2球缺上的力远大于弹簧一4的压紧力,阀口全部打开P1≈P2,介质流经进口止回阀的压力损失近似于零,而根据文丘里管的设计,介质流经加速管8的压力损失是非常小的。因此,总体而言流阻损失大为降低,这也是本发明的主要创新点。

四各种工况及防止介质倒流的机理分析

1、在供水过程中,当进口水压P1下降，(P1-P3)小于设定值时,排水阀打开,加速管8的缩径段与排水小孔L相通，P3降低，当（P1-P3）又恢复至设定值时，排水阀又关闭，恢复正常供水。

2、当下游无用户，介质停止流动，进、出口止回阀关闭，P2=P3，如果进口水压不变,进口止回阀前后存在压差,排水阀关闭。

3、当进口水压P1降得很低或为零,甚至为负值时,进口止回阀在弹簧一4作用下迅速关闭,同时排水阀在弹簧三23的作用下快速打开,空气从排水孔L进入中间腔M等空间,形成空气隔断,防止了虹吸倒流。

4、正常供水过程中,当某种原因(例如水锤)引起出口压力P5大幅升高,甚至超过进口水压P1时,如果此时出口止回阀密封良好,则不会发生倒流；如果密封破坏或阀瓣被杂物卡住,高压水倒流入中间腔M及加速管8的缩径段,导致P3升高；当(P1-P3)小于设定值时,排水阀打开,倒流介质经中间腔M,从排水孔L排出；如果此时进口止回阀的密封同时破坏,由于空气已进入中间腔M形成空气隔断,因此倒流水不会进入水腔。

5、如果进口止回阀密封严重破坏或被杂物卡住,进口止回阀几乎呈打开状态,此时进水不需克服弹簧压力而直接进入中间腔从排水孔L排出,遇到这种情况应立即停止供水进行检修。

从上分析可知,本发明在任何不利工况下,即使二只止回阀的密封都失效,都能有效地防止倒流介质污染水源的危险。

Claims (5)

1.一种文丘里管型低阻力倒流防止器，

由进口止回阀、加速管、阀体、出口止回阀及排水器组成；所述进口止回阀、加速管、阀体、出口止回阀顺序排列，安装后为同一中心线；

所述排水器位于阀体下端，其中心线与前一中心线垂直；

所述进口止回阀包括连接管一的相应内锥面，与所述内锥面适配的阀瓣一，连接在阀瓣一中心的阀杆一，与阀杆一适配且对阀瓣一起导向作用的导向座一；

所述阀体为一直角三通,其下游端的扩孔中安装有出口止回阀，所述阀体的下方设有出水孔，所述出水孔下方周边的环形刃边为排水阀的阀座；

所述排水器包括与阀体下方的出水孔相连的下阀体，下阀体与下阀盖组合成的控制室；

其特征在于：

所述阀杆一中心有一细长轴向盲孔，根部有若干与盲孔连通的径向小孔,用以连通加速管中段与阀瓣一和导向座一之间的空腔；

所述加速管为文丘里管，设置在进口止回阀和阀体之间，其中段的孔径比进、出口端的孔径小；

所述下阀体内装有排水阀，所述排水阀的阀杆三穿入控制室，阀杆三上端装有密封垫，阀杆三下端装有将控制室分隔为上、下二腔的膜片；

在阀体进水腔与排水阀控制室下腔之间连接有导管一；

所述加速管中段与排水阀控制室上腔之间连接有导管二。

2.根据权利要求1所述的文丘里管型低阻力倒流防止器，其特征在于：

所述进口止回阀的阀瓣一的前端为光滑球缺，后端为一锥台，前端球缺与连接管一内锥面接触位置开有沟槽，沟槽中设有O形密封圈一；所述阀瓣一与阀杆一一端螺纹连接，阀杆的另一端进入加速管的中段；所述阀瓣一与导向座一相对的凹槽之间设有弹簧一，所述弹簧一安装后有一定的预紧力；所述阀瓣一下游端的最大内孔与导向座一的相应外圆适配。

3.根据权利要求2所述的文丘里管型低阻力倒流防止器，其特征在于：

所述进口止回阀锥台的最大外径与连接管一下游端扩孔间的环形断面不小于连接管一口径的面积。

4.根据权利要求1或2或3所述的文丘里管型低阻力倒流防止器，其特征在于：

所述加速管中段为的缩径段，前段的锥角为60°,后段的锥角为20°。

5.根据权利要求1或2或3所述的文丘里管型低阻力倒流防止器，其特征在于：

所述排水器下阀体的圆筒壁上开有二条长槽,用作排放回流水的排水孔；所述阀杆三通过安装在下阀体的调节螺母导向孔和横向隔壁上的导向孔导向。