CN104329490A - 低阻力倒流防止器 - Google Patents

低阻力倒流防止器 Download PDF

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CN104329490A
CN104329490A CN201410495551.XA CN201410495551A CN104329490A CN 104329490 A CN104329490 A CN 104329490A CN 201410495551 A CN201410495551 A CN 201410495551A CN 104329490 A CN104329490 A CN 104329490A
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柴为民
陈永新
路远航
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    • F16K15/00Check valves
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Abstract

本发明公开了一种低阻力倒流防止器,具有连成一体并有同一中心线的前阀盖、阀体、后阀盖,其特征在于:阀体由筒体和排水管组成,排水管设置在筒体下方,二者的中心线垂直相交,排水管与筒体之间设有排水孔,在前阀盖、阀体、后阀盖形成的内腔中顺序安装有进口止回阀、排水阀和出口止回阀,进口止回阀、排水阀和出口止回阀具有同一中心线,在前阀盖和阀体的筒体形成的内腔中设置有滑阀,滑阀上游端与前阀盖之间的腔体为进水腔,进口止回阀与出口止回阀之间的腔体为中间腔,出口止回阀下游的腔体为出水腔,进水腔、中间腔和出水腔分别通过法兰边上的测试螺孔与外界连通。本发明在保证高密封力的基础上能大幅降低流阻,并延长受力件的使用寿命。

Description

低阻力倒流防止器
技术领域
本发明涉及一种倒流防止器,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设备,也可应用于其它不允许介质倒流的管道系统。
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,已被广泛采用,其典型构造已在公开号CN2442057的专利中表示。但在使用中发现这种构造的不足是:
(1)介质流通时的阻力损失较大,主要原因是为使排水阀可靠地关闭,必须使进水压力大于使排水阀复位的弹簧力,这样进口止回阀的弹簧力必须设计得较大,因此就增加了介质通过时的水头损失;此外局部阻力损失也是重要因素,尤其是在大流量时。普通型倒流防止器,如果各弹簧设计达到国家标准要求,当介质流速为3m/s时,流阻损失为0.07-0.1MPa;
(2)推动排水阀开闭的膜片容易损坏;
(3)无法检验排水阀功能是否正常;
(4)由于排水器外挂,增大了体积和结构的复杂性,给安装和维修带来了不便。
发明内容
本发明是针对普通型倒流防止器的上述不足而设计的,是一种在保证较高的密封力的基础上能大幅降低流阻,延长受力件的使用寿命的低阻力倒流防止器;
本发明的另一个目的是:可随时检测排水阀的功能的低阻力倒流防止器。
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:一种低阻力倒流防止器,具有连成一体并有同一中心线的前阀盖、阀体、后阀座,其特征在于:
所述阀体由筒体和排水管组成,排水管设置在筒体下方,二者的中心线垂直相交;排水管与筒体之间设有排水孔;
在前阀盖和阀体的筒体形成的内腔中设置有滑阀;
在前阀盖、阀体的筒体、后阀座形成的内腔中顺序安装有进口止回阀、排水阀和出口止回阀,所述进口止回阀、排水阀和出口止回阀具有同一中心线;所述进口止回阀和出口止回阀采用永久磁铁和衔铁结构;
所述滑阀上游端与前阀盖之间的腔体为进水腔,进口止回阀与出口止回阀之间的腔体为中间腔,出口止回阀下游的腔体为出水腔;
所述进水腔、中间腔和出水腔分别设有小孔与外界连通。
本发明的技术方案还可以进一步完善:
作为优选,(阀体的)筒体上游端外圆上设有外螺纹,与前阀盖下游端相适配的内螺纹旋合;所述筒体下游端设有法兰面,面上设有若干螺孔,与后阀盖的相适配的法兰面上的螺孔用螺钉连接;二端结合面上分别设有O形密封圈,以防介质外泄,并设有止口,以保证进水孔、出水孔及滑阀的二个导向孔同心;筒体的较小内孔与滑阀的较大活塞滑配,对滑阀的移动起导向作用;阀体下部有一斜孔,连通空腔和排水孔,以免滑阀移动时产生气闭现象。
前阀盖及后阀盖的另一端设有法兰,分别与连接进水管道和出水管的法兰用螺钉连接;三个法兰的外圆上均设有连接测试工具的螺孔。用以在测试时通过中间接头,分别连接上压差表,以测试倒流防止器的各项性能,出厂检验合格后,用堵头将三个螺孔堵死。
作为优选,所述滑阀为一有孔底的薄壁圆筒,上游端的底上设有进水孔,滑阀外圆的上、下游分别为二个直径稍有不同的活塞,分别与前阀盖和阀体相应内孔滑配,可在轴向自由移动;前阀盖下游端设有镶套,所述镶套内孔与滑阀的较小活塞滑配,并用O形密封圈防止介质从进水腔向空腔泄漏;
滑阀下游端设有环形刃边,所述环形刃边与紧固在后阀盖与阀体之间的密封垫分别为排水阀的阀座和阀瓣;
滑阀内腔中的挡圈和后阀座上游端的凹槽中设置有弹簧二,安装后有一定的预紧力,弹簧二的推力按照当进口水压力与中间腔水压之差≥0.014MPa时,能使排水阀打开进行设计,因此在不通水的情况下,滑阀始终处于最上游位置,即进口止回阀关闭,而排水阀打开的位置。
作为优选,所述进口止回阀设置在滑阀的内腔中,能随滑阀一起移动;包括滑阀的内锥面、阀瓣一、垫片一、永久磁铁、O形密封圈、弹簧座一、弹簧一、衔铁一、导向座一及阀杆一;
所述导向座一用挡圈定位在滑阀的内腔中,二者中心线一致;
阀芯一由采用不锈钢的阀杆一与高强度铝合金阀瓣一旋合在一起组成,二者之间设有垫片一、永久磁铁和弹簧座一,垫片一用以使磁力线短路,以免吸引周围介质中的铁磁性颗粒;在导向座一中央凸台的螺孔中旋合有衔铁一;磁铁和衔铁一之间产生的吸引力用以抵消弹簧一的大部分推力,以降低流阻;
阀杆一滑配在导向座一凸台的内孔中,对阀芯一的运动起导向作用;在阀杆一的端部设有挡圈,用以防止阀芯一在装配时从导向座一凸台的内孔中逃脱;在弹簧座一和导向座一的凹槽之间设置有弹簧一,为保证进口止回阀密封可靠,安装后有一定的预紧力,因此在不通水的情况下,阀瓣一上的O形密封圈始终紧压在作为阀座的滑阀的相应锥面上。由于进口止回阀既要起密封作用,又要保证排水阀在通水的情况下可靠地关闭,因此弹簧一的预紧力较大,其打开水压约比排水阀的关闭水压高30%。
作为优选,所述后阀座的上游端设有进水孔,下游端的扩孔中设有出口止回阀。
作为优选,所述排水孔上段为长方形,下段为圆形;所述排水管的下面连接有漏水斗,所述排水管的外螺纹与漏水斗的内螺纹旋合。
本发明有益效果是:
(1)利用磁力呈指数增加的特性和弹簧力共同作用,来大幅降低流阻,同时又保证了高的密封力;此外对流道进行了优化设计。经样机实测,当介质流速为3m/s 时, P<0.04MPa;
(2)用活塞代替了膜片,延长了受力件的使用寿命;
(3)可随时检测排水阀的功能。
附图说明
附图1是本发明的一种结构示意图;
附图2是本发明的流阻特性图。
附图标记说明:
1、前阀盖,2、阀瓣一,3、垫片一,4、永久磁铁,5、O形密封圈一,7、弹簧座一, 8、弹簧一,9、衔铁一,10、挡圈一,11、滑阀,12、弹簧二,13、阀体,14、导向座一,15、阀杆一,16、挡圈二,17、后阀座,18、阀瓣二,19、弹簧座二,20、弹簧三,21、衔铁二,22、导向座二,23、阀杆二,24、挡圈三,25、螺帽,26、垫片二,27、O形密封圈二, 28、密封垫,29、O形密封圈三,30、O形密封圈四,31、漏水斗;
H1、进水腔,H2、中间腔,H3、出水腔,H0、空腔,a、排水孔,b、斜孔。
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的说明。
实施例:
如图1所示的低阻力倒流防止器,由前阀盖1、阀体13、后阀座17、进口止回阀、排水阀、出口止回阀及漏水斗31等组成。
进口止回阀由滑阀11的内锥面、阀瓣一2、垫片一3、永久磁铁4、O形密封圈一5、弹簧座一7、弹簧一8、衔铁一9、导向座一14及阀杆一15组成;
出口止回阀由后阀座17的内锥面、阀瓣二18、垫片一3、永久磁铁4、O形密封圈一5、弹簧座二19、弹簧三20、衔铁二21、导向座二22及阀杆二23组成;
排水阀由滑阀11、弹簧二12及密封垫28组成。
进口止回阀、排水阀、出口止回阀按前后顺序安装在由前阀盖1、阀体13和后阀盖17形成的腔体内,并具有同一中心线。滑阀11上游端与前阀盖1之间的腔体为进水腔H1,进口止回阀与出口止回阀之间的腔体为中间腔H2、出口止回阀下游的腔体为出水腔H3
阀体13由筒体和排水管组成,排水管设置在筒体下方,二者中心线相互垂直相交,排水孔a上段为长方形,下段为圆形,排水管的外螺纹与漏水斗31的内螺纹旋合。筒体的上游端外圆上设有外螺纹,与前阀盖1下游端的内螺纹旋合;下游端的法兰平面上设有若干螺孔,与后阀座17的相应孔用螺钉连接;二端结合面上分别设有O形密封圈三29及O形密封圈二27,以防介质外泄,并设有止口,以保证进水孔、出水孔及滑阀11的二个导向孔同心;筒体的较小内孔与滑阀的较大活塞滑配,对滑阀的移动起导向作用;阀体13下部有一斜孔b,连通空腔H0和排水孔a,以免滑阀10移动时产生气闭现象。
前阀盖1及后阀座17另一端的法兰用螺栓分别连接进水管道和出水管道;三个法兰的外圆上均设有连接测试工具的螺孔A、B、C,用以在测试时通过中间接头,分别连接上压差表,以测试倒流防止器的各项性能,出厂检验合格后,用堵头将三个螺孔堵死。
前阀盖1下游端的镶套内孔与滑阀的较小活塞滑配,并用O形密封圈四30防止介质从进水腔向空腔H0泄漏;镶套内孔根部的肩胛用以在滑阀11向上游移动时与其相应的端面接触,起限位作用,此时排水阀刚好全开。
滑阀11设置在前阀盖1和阀体13装配后的内腔中,其为一有孔底的薄壁圆筒,上游端的底上设有进水孔,外圆的上、下游分别为二个直径稍有不同的活塞,分别与前阀盖1、阀体13的相应内孔滑配,可在轴向自由移动。弹簧二12设置在位于滑阀11内腔中的挡圈一10和后阀座17上游端的凹槽中,安装后有一定的预紧力,弹簧二12的推力按照当进口水压P1与中间腔水压P2之差≥0.014MPa时,能使排水阀打开进行设计,因此在不通水的情况下,滑阀11始终处于最上游位置,即进口止回阀关闭,而排水阀打开的位置。滑阀11下游端的环形刃边和紧固在后阀盖17与阀体13之间的密封垫28分别为排水阀的阀瓣和阀座。
进口止回阀设置在滑阀11的内腔中,能随滑阀11一起移动,导向座一14用挡圈10定位在滑阀11的内腔中,二者中心线一致;阀芯一由采用不锈钢的阀杆与高强度铝合金阀瓣一2旋合在一起组成,二者之间设有垫片一3、二块永久磁铁4和弹簧座一7、垫片一3用以使磁力线短路,以免吸引周围介质中的铁磁性颗粒;衔铁一9旋合在导向座一14中央凸台的螺孔中,磁铁4和衔铁一9之间产生的吸引力用以抵消弹簧一8的大部分推力,以降低流阻;阀杆一15滑配在导向座一14凸台的内孔中,对阀芯一的运动起导向作用;挡圈16用以防止阀芯一在装配时从导向座一14凸台的内孔中逃脱;弹簧一8设置在弹簧座一7和导向座一14的凹槽之间,为保证进口止回阀密封可靠,安装后有一定的预紧力,因此在不通水的情况下,阀瓣一2上的O形密封圈一5始终紧压在作为阀座的滑阀11的相应内锥面上。由于进口止回阀既要起密封作用,又要保证排水阀在通水的情况下可靠地关闭,因此弹簧一8的预紧力较大,其打开水压约比排水阀的关闭水压高30%。为了防止介质中的磁性颗粒被磁铁4吸引,当有较小流量通过时,阀瓣一2下游端的内孔即插入导向座一14上游端的外圆中,实现封闭,流量越大,插队入深度越深。为了不降低磁铁4的吸引力,磁铁4周围零件的材料,除垫片一3外均采用非磁性材料,以免磁力线流失。为了减小流阻,阀瓣一2前端的曲面由球缺和锥面组成,下游的流道尽量避免流通面积的突然变化和局部的“瓶颈”,最小流通面积不小于额定流通面积的90%。
后阀座17的上游端设有进水孔,下游端的扩孔中设有出口止回阀。出口止回阀的组成与进口止回阀基本相同,只是其仅起止回和密封作用,因此弹簧三20的预紧力比弹簧一8的预紧力小得多,永久磁铁4也只用一块。
本发明的工作原理:
图1为不通水情况下阀内各零件的位置图,此时进口止回阀、出口止回阀关闭,排水阀打开,中间腔H2与排水孔a相通。通水后介质进入进水腔H1,进水腔H1的水压升高,由于进口止回阀的打开水压P1′比滑阀11的关闭水压P1″高,因此滑阀11等在较低水压下克服弹簧二12的推力,带着进口止回阀一起向下游移动,直至排水阀关闭,此时中间腔H2与排水孔a 隔断。排水阀关闭后水压继续上升,直到把进口止回阀、继而把出口止回阀打开,向下游供水。由于P1′≈1.3P1″,因此当进口水压在一定范围内向下波动时,排水阀不会打开。
由于在进口止回阀和出口止回阀的阀瓣和导向座之间设置了永久磁铁和衔铁,当有介质流通时,止回阀打开,磁铁和衔铁的距离接近,当达到额定流量时,止回阀全部打开二者距离最近,二者间的吸引力抵消了大部分的弹簧力,有效地减小了介质的流动阻力。止回阀流阻特性如图2所示:
图中:
粗直线①-弹簧特性曲线
点划线②-永久磁铁和衔铁相互吸引的呈指数变化的磁力特性曲线
虚线③-磁力和弹簧力合成后的特性曲线
S1-弹簧预压缩量
S2-止回阀全部打开时,弹簧的压缩量
F1-不通水时的磁力
F2-不通水时的弹簧力
F3-不通水时止回阀的密封力    F3=F2-F1
F4-止回阀全部打开时的磁力
F5-止回阀全部打开时的弹簧力
F6-止回阀全部打开时的流动阻力   F6=F5-F4
F6必须保证停止供水时,阀芯能可靠复位。
由图2可知:
(1)不通水时,由于F1很小,对止回阀的密封力几乎没有影响。
(2)由于虚线③总是在粗直线①下方,因此无论流量大小,只要介质通过,流阻总是
降低的。
(3)由于磁力呈指数下降,因此止回阀全部打开时流阻大幅降低,F6 << F5 。此
外,在对流阻影响有实质意义的中大流量时,由于弹簧压缩量增加,流阻也大幅增加,而此时由于磁力的指数特性恰是磁力增长的最大区域,所以流阻不升反降。
(4)止回阀全部打开时的流量,一般设计为额定流量,因为泵、阀大部分时间在额定
流量附近工作。当流量更大时,由磁力和弹簧力组合产生的流阻不再变化。当检测排水阀功能时,首先用接头、球阀和铜管(图1中无表示)将螺孔A、B连接起来,然后在正常供水情况下打开球阀,使进水腔H1和中间腔H2连通。如果排水阀的功能正常,此时由于中间腔的压力各进水腔的压力相等,排水阀应该打开,介质通过接头、球阀、铜管直接经中间腔H2从排水孔a 排出,关闭球阀后又恢复正常供水。如果打开球队阀后,排水孔无水排出,那么可能已出现弹簧二12断裂、变形或滑阀11卡死等故障,应该立即停机检修。
本发明由于采用滑阀11的移动来实现排水阀的开闭,彻底根除了膜片损坏问题。
下面分析各种工况及防止倒流的功能:
在正常供水时,当进口水压下降,(P1-P2)小于设定值时,进口止回阀关闭,滑阀11
在弹簧二12的推动下向上游方向移动,排水阀打开,中间腔H2与排水孔a相通,P2降低,当(P1-P2)恢复至原设定值时,排水阀又关闭,恢复正常供水。
当阀后管路无用户,水静止,只要进口水压不变,即进口止回阀前后存在一定的压差,
排水阀关闭。
当进口水压降得很低或为零、甚至负值时,滑阀11在弹簧二12的推动下快速向上游
移动,排水阀全部打开,空气从排水孔a进入中间腔H2,形成了空气隔断,防止了虹吸倒流现象。
正常供水时,当出口水压突然升高,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;如果密封破坏或被杂物卡住,高压水会流入中间腔H2,中间腔水压P2升高。当(P1-P2)小于设定值时,滑阀11在弹簧二12的推动下向上游移动,排水阀全部打开,倒流介质经中间腔H2从排水孔a排出,同时空气进入中间腔;如果此时进口止回阀密封同时破坏,由于空气已经进入中间腔,形成空气隔断,因此倒流水也不会流入进水腔。
当进口止回阀密封严重破坏或被杂物卡住,甚至呈打开状态时,此时进水不再需要克
服弹簧力而直接进入中间腔从排水孔排出,此时应立即停止供水进行检修。
从以上分析可知,本发明在任何不利工况下,即使二只止回阀的密封都已破坏,都能
有效地防止倒流介质污染水源的危险。

Claims (7)

1.一种低阻力倒流防止器,具有连成一体并有同一中心线的前阀盖、阀体、后阀盖,其特征在于:
所述阀体(13)由筒体和排水管组成,排水管设置在筒体下方,二者的中心线垂直相交;排水管与筒体之间设有排水孔(a);
在前阀盖(1)和阀体(13)的筒体形成的内腔中设置有滑阀(11);
在前阀盖(1)、阀体(13)、后阀盖(17)形成的内腔中顺序安装有进口止回阀、排水阀和出口止回阀,所述进口止回阀、排水阀和出口止回阀具有同一中心线;所述进口止回阀和出口止回阀采用永久磁铁和衔铁结构;
所述滑阀(11)上游端与前阀盖(1)之间的腔体为进水腔(H1),进口止回阀与出口止回阀之间的腔体为中间腔(H2),出口止回阀下游的腔体为出水腔(H3);
所述进水腔(H1)、中间腔(H2)和出水腔(H3)分别设有可与外界连通的测试螺孔(A、B、C)。
2.根据权利要求1所述的低阻力倒流防止器,其特征在于:
筒体的上游端外圆上设有外螺纹,与前阀盖1下游端相适配的内螺纹旋合;所述筒体下游端设有法兰面,面上设有若干螺孔,与后阀盖(17)法兰面上的螺孔用螺钉连接;
前阀盖(1)及后阀盖(17)的另一端设有法兰,分别与连接进水管道和出水管的法兰用螺钉连接。
3.根据权利要求1或2所述的低阻力倒流防止器,其特征在于:
所述测试螺孔分别通过各个法兰面外圆设置。
4.根据权利要求1或2所述的低阻力倒流防止器,其特征在于:
所述滑阀(11)为一有孔底的薄壁圆筒,上游端的底上设有进水孔,滑阀(11)外圆的上、下游分别为二个直径稍有不同的活塞,分别与前阀盖(1)和阀体(13)相应内孔滑配,可在轴向自由移动;
滑阀(11)下游端设有环形刃边,所述环形刃边与紧压在后阀盖(17)与阀体(13)之间的密封垫(28)分别为排水阀的阀瓣和阀座;
滑阀(11)内腔的挡圈(10)和后阀盖(17)上游端的凹槽之间设置有弹簧二(12)。
5.根据权利要求1或2所述的低阻力倒流防止器,其特征在于:
所述进口止回阀设置在滑阀(11)的内腔中,能随滑阀(11)一起移动;包括滑阀(11)的内锥面、阀瓣一(2)、垫片一(3)、永久磁铁(4)、O形密封圈(5)、弹簧座一(7)、弹簧一(8)、衔铁一(9)、导向座一(14)及阀杆一(15);
所述导向座一(14)用挡圈一(10)定位在滑阀(11)的内腔中,二者中心线一致;
由采用不锈钢的阀杆一(15)与采用高强度铝合金的阀瓣一(2)旋合在一起组成阀芯一,二者之间设有垫片一(3)、永久磁铁(4)和弹簧座一(7),垫片一(3)用以使磁力线短路;在导向座一(14)中央凸台的螺孔中旋合有衔铁一(9);
阀杆一(15)滑配在导向座一(14)凸台的内孔中,对阀芯一的运动起导向作用;在阀杆一(15)的端部设有挡圈(16);在弹簧座一(7)和导向座一(14)的凹槽之间设置有弹簧一(8)。
6.根据权利要求1或2所述的低阻力倒流防止器,其特征在于:
在后阀盖(17)的上游端设有进水孔,下游端的扩孔中设有出口止回阀。
7.根据权利要求1或2所述的低阻力倒流防止器,其特征在于:
所述排水孔(a)上段为长方形,下段为圆形;所述排水管的下面连接有漏水斗(31),所述排水管的外螺纹与漏水斗(31)的内螺纹旋合。
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