CN103469773A - 压差放大式逆止阀设备及应用方法 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种压差放大式逆止阀设备，包括两端开口的容器，在容器上下两端分别设置开设有通水孔的上盖板和下盖板，上盖板的下面设有上反滤层，下盖板的上面设有下反滤层，在容器中部设置转水机构件和压差放大器。转水机构件内部形成位于压差放大器两侧的侧边排水通道和位于压差放大器上部且与侧边排水通道连通的中央排水通道。所述压差放大器配合转水机构件将侧边排水通道的水流集中引流至中央排水通道进行启闭控制。本发明在小水头和大水头作用下均不发生渗漏，而且其排水流量可满足大排量要求，且运行寿命长，安装施工容易，结构简单，可实现规模化生产。

Description

压差放大式逆止阀设备及应用方法

技术领域

本发明涉及水利工程技术领域，具体是一种压差放大式逆止阀设备及应用方法。

背景技术

在渠道、隧洞等输引水工程中，为了提高输水效率，杜绝或减少由渠道渗入渠床损失水量，一般都在渠道内采用了刚性衬砌或结合土工材料防渗的复合结构进行防渗处理，由于刚性衬砌厚度很薄，当渠坡地下水位高于渠道内水位10～15cm以上时，水压力可能将衬砌板顶起而破坏，这是一个条件苛刻而难以保证安全的棘手问题。

目前解决这个问题的途径是采用排水减压措施，尽可能减少水头差。这就涉及到单向排水阀即逆止阀，通过逆止阀，渠道内的水不能流向渠道外，而当渠道外的水头高于渠道内时，渠道外的水可以自由流到渠道内。目前已有的逆止阀，“可控式逆止阀、底阀”（中国专利公开号CN85107804）是采用人工的办法控制闸板的开闭，不能有效解决目前渠坡衬砌板的稳定问题。本申请人持有的“压差控制式高精度逆止阀设备”（专利号ZL201220009536.6）采用了腹膜原理和杠杆原理，解决了部分存在的问题，但在推广应用中，“压差控制式高精度逆止阀设备”也暴露出下列缺点：

1、杠杆原理在小水头条件下止水性能很好，但在大水头作用下易产生渗漏（杠杆作用方向和压差作用方向是相反的，止水作用力矩会有部分抵消）；

2、受自身限制，逆止阀出水管口径不大于10mm，流量较小（不大于20ml/s），有时不满足实际应用要求；

3、弹性薄膜垫长期处于受压状态，止水胶垫容易出现疲劳破损；

4、逆止阀需采用埋入式安装，施工安装、检修和更换比较困难；

5、逆止阀采用的杠杆结构件十分复杂，不易实现大批量、规模化生产。

发明内容

针对现有技术的不足，本发明提供一种压差放大式逆止阀设备及应用方法，可在小水头和大水头作用下均不发生渗漏，而且其排水流量可满足大排量要求，且运行寿命长，安装施工容易，结构简单，可实现规模化生产。

一种压差放大式逆止阀设备，包括两端开口的容器，在容器上下两端分别设置开设有通水孔的上盖板和下盖板，上盖板的下面设有上反滤层，下盖板的上面设有下反滤层，在容器中部设置转水机构件和压差放大器，转水机构件内部形成位于压差放大器两侧的侧边排水通道和位于压差放大器上部且与侧边排水通道连通的中央排水通道，所述压差放大器包括上游腔体、下游腔体和弹性膜垫，上游腔体、下游腔体分别设有通水孔，弹性膜垫位于上游腔体、下游腔体密封形成的内腔中部，并将上下腔体体隔开，转水机构件中央排水通道上端开口处设有止水盖板和止水垫圈，弹性膜垫通过连接杆与止水盖板固定连接，止水盖板通过止水垫圈与转水机构件形成可开可关的进出水口。

如上所述的压差放大式逆止阀设备，所述止水垫圈和弹性膜垫和由硅胶材料制成。

如上所述的压差放大式逆止阀设备，中央排水通道直径为10～60mm，弹性膜垫的直径为70～130mm。

如上所述的压差放大式逆止阀设备，容器的外壁与预埋管件之间设置至少2道O型止水圈。

如上所述的压差放大式逆止阀设备，容器的外壁上端设置有防滑凸块。

如上所述的压差放大式逆止阀设备，转水机构件与侧边排水通道间采用O形止水圈以密闭止水。

如上所述的压差放大式逆止阀设备，形成所述中央排水通道的器壁的顶端为圆弧形结构，止水时中央排水通道与止水盖板的接触为弧形接触。

一种压差放大式逆止阀设备的应用方法，将上述压差放大式逆止阀设备安装在渠道底部或边坡衬砌中预埋的PVC管中，渠水和地下水分别通过上盖板和下盖板进入到压差放大器中弹性薄膜垫的上下两侧腔体，当渠水位高于地下水位时，上游腔体的水头压力将比下游水头压力大，压力差使得弹性膜垫向下变形，通过连接杆带动止水盖板、止水胶圈压紧转水机构的中央排水通道口，形成止水状态；当地下水位高于渠水位时，压力差使得弹性膜垫向上变形，通过连接杆带动止水盖板、止水胶圈离开转水机构中央排水通道口，形成通路状态。

本发明采用弹性薄膜增大压差的放大原理，形成了压差放大式的逆止阀，满足渠道内的水不能流向渠道外，而当渠道外的水头高于渠道内时，渠道外的水可以自由流到渠道内的要求。

本发明系在“压差控制式高精度逆止阀设备”的基础的进行了重大改进，对逆止阀结构进行了重新设计，在确保技术性能的同时，解决了上述问题。本发明提供的逆止阀设备的主要特点有：

1、逆止阀的作用原理不同于市场已有逆止阀产品，使用时不存在方向性，对安装垂直角度和水平角度也无要求，既可用于渠底、也可用于渠坡的防渗排水，可简化施工安装要求；

2、采用了压差放大原理，反应灵敏，通过大面积的弹性膜垫带动止水盖板进行开启和关闭，大大提高了低水头差下逆止阀的止水和排水性能，止水水头小于1.5厘米，开启水头小于0.5厘米；采用了大直径的排水通道，排水流量可满足大排量要求，最大可达1000ml/s以上；

3、采用了曲面接触止水等特有的止水方式，排水通道口与止水盖板的接触形状采用了弧形接触，并非常规逆止阀采用的平面接触，止水所需压力很小，且止水效果理想，解决了低水头差作用下的渗漏问题；同时，水头越高则压差越大，胶垫与弧形通道口的接触面积和压力也越大，止水效果也越好。可以实现在0.015m～20m水头差作用下无渗漏；

4、逆止阀的止水胶圈和弹性膜垫采用硅胶材料，在水中不会分解，水下运行寿命相比橡胶材料提高了3倍以上；同时止水胶圈变形受到腔体限位，不会出现胶垫止水件长期受压而破损和疲劳破坏的问题；

5、采用了带有上、下反滤层并可设置防淤罩的逆止阀结构型式，可保证机构运行的长期可靠性，解决了逆止阀易淤堵的问题；

6、采用符合国标PVC管径的外观尺寸以及承插式的安装方式，安装施工简单，直接压入即可；维护和维修非常方便。

附图说明

图1是本发明压差放大式逆止阀设备的结构示意图；

图2是本发明压差放大式逆止阀设备中压差放大器的放大示意图；

图3是本发明压差放大式逆止阀设备去掉容器后部分结构的结构示意图；

图4是本发明压差放大器中上游腔体的结构示意图；

图5是本发明压差放大器中上游腔体另一方向的结构示意图；

图6是本发明中转水机构件的结构示意图；

图7是本发明中转水机构件与上游腔体组装后的结构示意图；

图8是图5所示转水机构件的俯视图；

图9是本发明逆止阀在渠道边坡及渠底上的应用安装简图，其中（a）为渠坡安装示意图，（b）为渠底安装示意图；

图10是转水机构件中中央排水通道与止水盖板弧形接触的结构示意图。

图中：1—上盖板；2—上反滤层；3—外壁O形止水圈；4—容器；5—转水机构件；6—压差放大器；7—下反滤层；8—下盖板；9—防淤罩连接螺孔；10—防滑凸块；11—止水盖板；12—止水垫圈；13—中央排水通道；14—连接杆；15—O形止水圈；16—弹性膜垫；17—侧边排水通道；18—防淤罩；19—安装螺孔；20—上游腔体；21—下游腔体；22—通水孔。

具体实施方式

下面将结合本发明中的附图，对本发明中的技术方案进行清楚、完整地描述。

请参考图1，本发明提供一种压差放大式逆止阀设备，包括两端开口的容器4，所述容器4为一中空圆柱体或中空长方体结构，容器4的上端和下端分别设置板面开设有通水孔的上盖板1和下盖板8，上盖板1的下面设有上反滤层2，下盖板8的上面设有下反滤层7，反滤层可根据渠水淤积物粒径选用适当粒径的砂砾石（一般用细-中-粗砂的分层结构）或土工织物，用于防止渠水中的细颗粒进入阀体内部而造成淤堵。

在容器4内腔的中部设置转水机构件5和压差放大器6，转水机构件5可通过底部的安装螺孔19（如图7所示）安装在压差放大器6上，转水机构件5内部形成位于压差放大器6两侧的侧边排水通道17和位于压差放大器6上部且与侧边排水通道17连通的中央排水通道13。中央排水通道13直径为10～60mm，排水流量可满足大排量要求，最大可达1000ml/s以上。弹性膜垫的直径为70～130mm，通过大面积的弹性膜垫带动止水盖板进行开启和关闭，大大提高了低水头差下逆止阀的止水和排水性能。

请结合参考图2-8，所述压差放大器6包括上游腔体20、下游腔体21和弹性膜垫16，上游腔体20、下游腔体21分别设有通水孔22（参考图2），弹性膜垫16位于上游腔体20、下游腔体21密封形成的内腔中部，渠内和地下水可通过上游腔体20、下游腔体21的通水孔22自由进入到弹性膜垫16两侧，形成压力差。转水机构件5上端开口处设有止水盖板11和止水垫圈12，压差放大器6中的弹性膜垫16通过连接杆14与止水盖板11固定连接，止水盖板11通过止水垫圈12与转水机构件5形成可开可关的进出水口，由此可将侧边排水通道17的水流集中引流至中央排水通道13进行启闭控制。请参考图10，止水时，中央排水通道13与止水盖板11的接触采用弧形接触，即形成所述中央排水通道13的器壁的顶端为圆弧形结构，相比现有平面接触止水所需压力较小，止水效果也比较好，同时，压差越大弹性膜垫16与弧形通道口的接触面积越大，止水效果也越好。弹性膜垫16和止水胶圈12可由硅胶材料制成，在水中不会分解，水下运行寿命相比常规逆止阀提高了3倍以上。

容器4的外壁与预埋管件之间设置至少2道O型止水圈3，可实现直接压入预埋管件的承插式安装方式，在上盖板1四角预留了4个螺孔以便连接防淤罩18，并在容器4的外壁上端设置了防滑凸块10，可防止逆止阀在过大的渠水压力下被压入管底；转水机构件5与侧边排水通道17间采用了O形止水圈15密闭止水。

请参考图9，本发明提供的压差放大式逆止阀设备，在渠道边坡及渠底的应用安装施工中，首先将标准PVC水管与混凝土衬砌板一起现浇，并与土工膜作好搭接，应保证PVC管外壁无渗漏；安装逆止阀时，实现了承插式安装，即直接将逆止阀垂直压入预埋的PVC管中即可，并可采用连接螺栓将防淤罩与逆止阀面板（即上盖板1）连接，防淤罩排水口应顺水流方向布置；检修时，松开固定螺栓，直接拉出逆止阀即可。

本发明还提供一种压差放大式逆止阀设备的应用方法，应用上述压差放大式逆止阀设备，可以利用水头压差自动控制水流单向流动。其工作原理为：渠水可通过上盖板1、压差放大器6中上游腔体20的上游孔进行到上游腔体20内，通过压差放大器6中下游腔体21的下游通水孔22进入到下游腔体21内，当渠水位高于地下水位时，上游腔体20的水头压力将比下游水头压力大，压力差使得弹性膜垫15向下变形，通过连接杆14带动止水盖板11、止水胶圈12压紧转水机构5的中央通水口，形成止水状态；当地下水位高于渠水位时，压力差使得弹性膜垫15向上变形，通过连接杆14带动止水盖板11、止水胶圈12离开转水机构5通水口，形成通路状态。

以上所述，仅为本发明的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何属于本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，可轻易想到的变化或替换，都应涵盖在本发明的保护范围之内。因此，本发明的保护范围应该以权利要求的保护范围为准。

Claims (9)

1.一种压差放大式逆止阀设备，其特征在于：包括两端开口的容器（4），在容器（4）上下两端分别设置开设有通水孔的上盖板（1）和下盖板（8），上盖板（1）的下面设有上反滤层（2），下盖板（8）的上面设有下反滤层（7），在容器（4）中部设置转水机构件（5）和压差放大器（6），转水机构件（5）内部形成位于压差放大器（6）两侧的侧边排水通道（17）和位于压差放大器（6）上部且与侧边排水通道（17）连通的中央排水通道（13），所述压差放大器（6）包括上游腔体（20）、下游腔体（21）和弹性膜垫（16），上游腔体（20）、下游腔体（21）分别设有通水孔（22），弹性膜垫（16）位于上游腔体（20）、下游腔体（21）密封形成的内腔中部，并将上下腔体体隔开，转水机构件（5）中央排水通道（13）上端开口处设有止水盖板（11）和止水垫圈（12），弹性膜垫（16）通过连接杆（14）与止水盖板（11）固定连接，止水盖板（11）通过止水垫圈（12）与转水机构件（5）形成可开可关的进出水口。

2.如权利要求1所述的压差放大式逆止阀设备，其特征在于：所述止水垫圈（12）和弹性膜垫（16）和由硅胶材料制成。

3.如权利要求1所述的压差放大式逆止阀设备，其特征在于：中央排水通道（13）直径为10～60mm，弹性膜垫（16）的直径为70～130mm。

4.如权利要求1所述的压差放大式逆止阀设备，其特征在于：容器（4）的外壁与预埋管件之间设置至少2道O型止水圈（3）。

5.如权利要求1所述的压差放大式逆止阀设备，其特征在于：上盖板（1）四角设置用于连接防淤罩（18）的螺孔。

6.如权利要求1所述的压差放大式逆止阀设备，其特征在于：容器（4）的外壁上端设置有防滑凸块（10）。

7.如权利要求1所述的压差放大式逆止阀设备，其特征在于：转水机构件5与侧边排水通道（17）间采用O形止水圈（15）以密闭止水。

8.如权利要求1所述的压差放大式逆止阀设备，其特征在于：形成所述中央排水通道（13）的器壁的顶端为圆弧形结构，止水时中央排水通道（13）与止水盖板（11）的接触为弧形接触。

9.一种压差放大式逆止阀设备的应用方法，其特征在于：将权利要求1-8中任一所述压差控制式高精度逆止阀设备安装在渠道底部或边坡衬砌中预埋的PVC管中，渠水和地下水分别通过上盖板（1）水头和下盖板（8）进入到压差放大器（6）中弹性薄膜垫（16）的上下两侧，当渠水位高于地下水位时，上游腔体（20）的水头压力将比下游水头压力大，压力差使得弹性膜垫（15）向下变形，通过连接杆（14）带动止水盖板（11）、止水胶圈（12）压紧转水机构（5）的中央通水口，形成止水状态；当地下水位高于渠水位时，压力差使得弹性膜垫（15）向上变形，通过连接杆（14）带动止水盖板（11）、止水胶圈（12）离开转水机构（5）通水口，形成通路状态。

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