CN104334799A - 可调自动阀 - Google Patents

Abstract

本发明涉及阀，所述阀在打开状态与关闭状态之间切换，并且所述阀包括枢转的主体(1)，所述主体具有储水器(14)、用于充注所述储水器的至少一个水入口以及用于将所述储水器排空的至少一个端口(16)，以及配重(13)。所述阀还包括第一导管(31)，所述第一导管与所述主体(1)分离、连接至充注端口(17)并具有进水口(62)，无论所述阀打开或关闭，所述进水口均位于高于所述充注端口的位置。

Description

可调自动阀

本发明涉及液压技术领域，且可用于封闭水坝和防波堤中的水道或用于调整池塘和河流中的水位。

与根据本发明的解决方案相似，WO 2007000508公开了一种可调自动阀，其在打开状态与关闭状态之间分别切换，且为此目的包括适合绕水平轴线枢转的主体，该主体具有：

-储水器，其大体上设置在所述轴线上方；

-进水口的用于充注储水器的至少一个充注端口，以及用于将水从储水器排出的至少一个端口；

-以及配重，当阀处于关闭状态时其位于所述轴线下方。

然而，在WO2007000508中，进水口或入水口(即充注端口)安装在阀主体的顶点上。设置在主体上的进水口会干扰施加于主体的动量。

因此，需要解决的一个问题是布置供应结构(进水口/充注端口)，从而不干扰关闭位置和打开位置中的主体的稳定性(或使得对主体的稳定性的干扰低于根据WO2007000508的解决方案中对主体的稳定性的干扰)。

一个建议的实施方式由所述阀组成，所述阀包括第一导管，该第一导管与主体分离、连接至充注端口并具有进水口，无论阀是打开或关闭进水口的位置都高于充注端口的位置。

这将得到优化的液压效率以及增大的浮体排放能力。

借助于进水口水平(进水口水平是位置可调整的(尤其是高度)且尤其是独立于主体的位置(角度的；打开或关闭)而位置可调整的)，有可能使与供应有关的液压应力和与主体的稳定性关联的应力脱离关系，并使得对致动(打开)和返回(关闭)水平的优化调整更加灵活。

因此，第一导管的一端连接至储水器充注端口，而另一端独立于主体、进水口并与升起的充注水平对应。这意味着当水位达到和/或超过该升起的充注高度(就在阀主体上形成的充注端口的水平而言)时，储水器被充注。

在导管优选为固定的，或能够改变导管以进行例如维护程序的一个实施方式中，为了使阀主体能够进行任何运动，可以设想通过移动主体，第一导管可适合与充注端口断开连接。

在一个实施方式中，可以设想当阀关闭时，第一导管连接至充注端口，而当阀打开时，通过枢转主体使第一导管与充注端口断开连接。且可以设想阀包括第二导管，该第二导管与主体分离，当阀打开时该第二导管连接至充注端口，而当阀关闭时通过枢转主体使该第二导管与充注端口断开连接，第二导管具有的进水口的位置低于第一导管的进水口的位置。

这确保了处于打开位置时，当水位高于第二导管的进水口时，可连续充注储水器。对打开和关闭进行了精确控制。

可替代地，可以设想阀包括第二导管，该第二导管与主体分离、连接至第一导管并通过第一导管和第二导管的共同段永久地连接至充注端口，无论阀关闭或打开，第二导管具有的进水口的位置都低于第一导管的进水口的位置。

为了避免在水位达到第一导管的进水口之前使阀不稳定(因充注储水器)，可进一步设想第二导管可连接至第一导管，使得仅在向第一导管供水后给充注端口供水。

为了避免在盆部内的高度达到第一导管的高度之前使阀主体不稳定(否则，向储水器供应至第二导管的高度，该高度在处于关闭位置的主体的顶部下方)，可进一步设想第二导管具有的进水口的位置低于第一导管进水口的位置，该第一导管可在第一导管的进水口的下游限定虹吸管，该虹吸管用于为充注端口供水。

为了防止/限制可能发生的泄漏，尤其是在充注端口/导管连接处，可进一步设想的是，第一导管和第二导管的共同段可以是至少局部可变形的以跟随主体绕水平轴线的枢转。

根据进一步的有利的实施方式，导管中的至少一个设置有用于调节水位的构件，高于该水位时储水器被充注。

实际上，充注端口/导管附件有时沉重且庞大。因此，优选限制改变导管以修改充注高度。

这样，进水口将有利地具有水平调节构件，该水平调节构件可容纳在墩或另一个远离的结构中，且进水口的水平将与盆部的水平无关。术语墩指的是包含阀的支柱或固定壁的结构。结构(例如，水坝)可包括两个侧壁(用于支撑)和一个或多个中间墩。在为水渠的情况下，术语墩指的是岸上的支撑壁。

为简单起见，术语“墩”表示设置在流动方向上的结构的支柱，无论其是侧壁、固定壁还是实际的墩。

用于调节水位的构件可以是设置在导管的充注端上的端部件的形式。端部件可安装在导管上，并通过接触形成紧密连接。端部件可具有与进水口对应的孔口。

优选地，当阀关闭时，第一导管的进水口所处的位置高于充注端口的位置，且高于处于关闭位置的阀主体。

这使得在开始充注储水器之前，阀主体上方的上游盆部能够发生溢流。

当阀打开时，与现有技术相比，当主体为水平时，进水口相对于充注端口的位置升高，使得当上游盆部内的水位较高时，有可能停止充注储水器。当盆部内的水储量较高时，阀再次关闭。

为了控制充注储水器，从而控制阀中水的配重，可进一步设想在阀打开的情况下第二导管的进水口所处的位置高于充注端口和主体的位置。

为了使与供应相关的应力与阀主体的稳定性脱离关系，可进一步设想第一导管优选附接至固定支撑元件，而非主体。

这使得有可能很容易获得所寻求的可调整进水口水平(就位置而言，尤其是高度)，且尤其该可调整进水口水平独立于主体的位置(角度的；打开或关闭)。

也有可能设想第一导管可拆卸地附接至固定支撑元件而非主体，第一导管由此可从固定支撑元件拆卸。

在又一个实施方式中，优点是相同的。

排放端口也称为排放器或排出器。优选地，在储水器底部形成至少一个排放端口以彻底排空储水器。

有利的是，当阀处于关闭位置时，阀主体相对于竖直方向表现出倾斜。一般地，无论如何倾向，当阀处于关闭位置时，可认为主体处于竖直位置，而当阀处于打开位置时，可认为主体处于水平位置。

优选地，旋转轴线的位置以及阀主体的倾斜度被选择为使将阀保持在关闭位置中所需的配重的数量以及倾斜之前的最大溢出(即，覆盖阀而不会上升到阀的开口的最大水位)最小化。

本发明还涉及液压结构，其包括具有上述的部分特征或全部特征的可调整自动阀，以及第一导管附接至的固定支撑元件，而非主体。

支撑元件可包括至少一个墩或另一个固定结构元件，例如结构的侧壁，或水渠的侧壁。

可替代地，为了根据情况进行灵活应用，已设想的阀主体可以：

-容纳在两个墩之间；然后，该阀主体的轴线可容纳在墩内或同样附接至平台。

-通过底座(sill)直接安装在平台上。多个主体可并排安装，而无需中间墩。

为了简化生产、安装和维护，用于调节水位的构件可包括具有孔的板。这样，优选地，将第一导管与充注端口之间直接联接，即充注端口将是第一导管连接的孔，如果需要中间元件，则该中间元件作为例如密封件，或使充注端口从储水器延伸。

借助于此，从而有可能独立于阀主体的设计(例如，确定的储水器容积)来调整导管的长度和定方位以及进水口的高度，有助于阀适配任何设施。例如，这种阀可适合于之前存在的结构(例如水坝或水渠)。

有利的是，附件会将第一导管连接至非阀主体的一个元件(例如，墩的结构，阀将安装在该墩内)。

根据一个有利的实施方式，充注端口将位于阀主体的侧面。这种设置使得有可能将充注端口与盆部隔开，并避免储水器的任何意外供应。此外，有可能将导管设置为远离流。导管可因此少受水流磨蚀。

优选地，第二导管将具有水平低于第一导管的进水口的水平的进水口。此外，有利的是，出于上述相同的原因，第一导管和第二导管设置有用于调节水位的构件，超过该水位时储水器被充注。

随着有规律的泄洪，配重将阀保持在关闭位置，即将主体保持在竖直位置。当水位低于处于阀的竖直位置中的主体的顶点或“顶峰”时，阀充当紧密的分隔物。水保持在上游。

对于顶峰与顶峰之上的第一水平(高水平)之间的水平，水溢流过阀主体。因此，第一导管的进水口将与“高水平”对应。

当水位达到或超过高水平时，储水器被充注。充注储水器与流体静力载荷和动态载荷一起使阀倾斜至打开位置。

计算储水器的最小容积，使得一旦通过第一导管充注，第一导管会触发主体从竖直位置至主体的水平位置的旋转。倾斜之后，主体上方的流以及储水器中的水使主体保持在其水平位置。然后，在水位尚未下降至低于第二水平(低水平)时，通过第二导管向储水器供应。

因此，第一导管的存在使得可能仅充注储水器，并且针对相当大的泄洪(因为其溢流不足以恢复所寻求的水位)打开阀。

一旦阀处于打开位置，同时阀主体倾斜，且如果导管适合连接/断开连接，则然后主体的充注端口连接至第二导管。

然后，阀打开时，第二导管的一端通过储水器的充注端口接收水，并且一个充注端与升起的排放水平(也称作“低水平”)对应(阀打开时第二导管的进水口处于高于充注端口的位置)。当水位达到和/或超过升起的排放水平时，储水器继续被充注。第二导管的充注端与“低水平”对应。

当水位未下降至低于低水平时，储水器充满，且阀保持打开。

一旦水位低于低水平，储水器被逐渐排空，且阀变直并且阀被再次关闭。

第二导管的存在使得当水位较高时有可能停止充注储水器。因此，泄洪之前产生的水储量不会随着泄洪消失。

优选地，配重进行被设计成在当储水器为空时将阀主体返回至竖直位置，但是使得流继续对阀主体施加载荷。这样，主体基本上将不会突然从平坦位置转换成直立位置。

当水位达到或超过高水平(第一导管的进水口)时，同时阀处于关闭位置，优选地溢流将发生阀主体上方，且储水器通过其通向第一导管的端口被充注。一旦储水器已充满，通过枢转将阀打开并且阀将保持基本平坦，从而允许水流动。然后，充注端口将供应第二导管，且储水器将继续被供应直到水平达到或超过低水平(第二导管的进水口)。一旦水位已下降至低于低水平，储水器将排放，同时水流继续越过阀主体。一旦储水器已被排空，阀将被配重再次关闭。

完全自动化以及这种阀的操作仅取决于供应渠内的水平以及人为错误导致的故障或机械故障。

为了确保维护中阀的操作令人满意，有利的是能够使主体倾斜，而无论上游水位如何。建议的是，储水器的最小容积应确保，在缺少流体静力载荷和水动力载荷的情况下，由结构的重量产生的动量的合量、配重以及储水器是不稳定的并导致主体倾斜。

在形成的结构上可设置基座，即厚片，其作为该结构的基面(floor)，阀的下端将搁置在该基面上。

就构造状况而言，建议的是，至少一个导管与结构的支撑结构一体成型，例如在形成支撑结构的材料上加工、模制或挖出导管。使用与导管的形状对应但与导管分离的特征的解决方案将是可能的。这样，尽管导管是一体成型的，也有可能对其进行更换。

根据一个可能的实施方式，第一导管将至少部分地与支撑结构(例如，墩)一体成型，使得作为进水口的第一导管的端部位于更上游的位置。这样，当上游水位超过第一导管的进水口时，将向储水器供应。

储水器的充注端口可在主体侧面中形成。

阀可以以这种方式设计，使得当阀倾斜时，储水器中的水平保持低于充注端口。在这种情况下，优选在储水器的顶部形成充注端口。因此当面板旋转时，储水器中水的损失受到限制。一旦处于较低位置时，充注端口与第二导管紧密接触，充注过程继续。给定第二导管的入口位置，则可设想的是，在第二导管的下端(即，当主体为水平时与充注端口接触的端部)与充注端口完全接触之前，水将通过第二导管的下端流出。然而，该转换决不会妨碍阀令人满意的操作。

应进一步注意到的是，上述用于调节水位(超过该水位时储水器将被充注)的构件的一个优点是该构件使得设施能够适配，即使很难修改导管，或导管形成在结构中，因此不可能移动或更换。

用于调节水位的构件可以是设置在导管的填充端上的端部件的形式。

尤其是在导管一体成型的情况下，端部件将优选为腔的形式，该腔覆盖有从导管的端部延伸的板。在这种情况下，板将包括孔。板容易更换，且可使用每一个板上的孔处于不同位置的一组板。

在下文中，将参考上述内容进行说明描述，在附图中

图1至6表示结构中的阀的操作；

图7表示包括两个墩不带有阀的结构；

图8表示从结构内部观察时墩的轮廓图；

图9以侧视图(图9a)、剖视图(9b)和下游前视图(9c)表示阀的主体；

图10示出用于供应主体的双水平结构的侧视图；

图11示出安装在平台上的可调整阀的垂直剖视图；

图12示出实现了限制向仅在向第一导管供水之后被启动的阀主体的储水器供水的解决方案的轮廓图；

图13示出在平台上并排安装多个阀主体的平面图。

在图1至图9中相同元件以相同附图标记表示。

根据本发明的结构大体上包括阀(包括主体1)和墩2。

阀的主体1具有下部11和上部12。

下部11包括配重13。配重13根据结构需要设计。上部12包括储水器14。当阀关闭时(即，主体1处于升起的位置)，储水器14是空的。

主体1具有上游面101、下游面102和至少一个侧面103，在该情况下具有两个侧面103。

根据本实施方式的实例，储水器14包括开口于侧面103上的充注端口17，以及分布在储水器的高度和宽度上以便逐渐排空储水器的排放孔口16。在这种情况下，排放端口16开口于下游面102上。然而，至少一个排放端口或一排排放端口位于储水器的底部是有用的，以便能够彻底排空储水器。

在这种情况下，主体1的上游面101是实心并且连续的。其不具有进水口。但是，主体1的上部12的斜率的变化以促进流动。

下游面102具有排放端口16和阻尼器18。当阀打开时，阻尼器18支承在肩台23上。

可设想在每一个侧面103上具有供给端口17。

阀主体1通过在主体1与轴15之间形成的枢转连杆可绕轴15旋转。轴15可设置在例如容纳在两个墩2中的凹口27内。

墩2具有一个朝向阀定方位的面21。

根据本实例，单个墩2具有第一导管31和第二导管41。

第一导管31在一端处具有当阀关闭时与阀主体1的充注端口17接触的端口32，而第二导管41在一端处具有当阀打开时与阀主体1的充注端口17接触的端口42。

第一导管31和第二导管41的另一端均具有用于调节水位的构件。

连接至第一导管31的用于调节水位的构件由在墩2上挖出的腔33体现。腔33被具有孔62的板61覆盖。在板61上设置孔62从而使得有可能调整储水器14的充注水平，即开始充注储水器的水位。

在本实例中，从图3中所示的水位53开始充注储水器14。

连接至第二导管41的用于调节水位的构件也由在墩2上挖出的腔43体现。腔43被具有孔72的板71覆盖。在板71上设置孔72从而使得有可能调整停止充注储水器14的水平，即低于该水平时不再充注储水器的水平。

在本实例中，在例如如图5所示的水位55时，不再充注储水器14。

此外，所示的结构进一步包括用于保持废物的筛25和用于安装截止门的凹槽26。

也可设想具有肩台23的基座8。肩台23包括阻尼器24，当阀关闭时主体1支承在该阻尼器上。

当阀关闭，且不再有溢流时，正常的支撑水平由图6中的水平56表示。阀保持在关闭位置(当主体支承在基座8的肩台23上时)，这是因为静水压力、配重13以及阀的重量的结合形成了使阀保持关闭的动量。

在图1中，阀关闭。超过水平51时，阀主体1上方发生溢流。

在图2中，溢流发生在由主体1的顶部边缘组成的顶峰之上。储水器14保持为空，而水平52位于端口62下方。

在图3中，水位53达到孔62的水平。阀关闭。水连续溢流过主体1，同时储水器14被充注，水首先流动穿过进水口(即，孔62)，然后穿过导管31，端口32以及储水器14的端口17。

一旦储水器被充注满，静水压力与储水器14的重量会超过配重13的重量。下落动量变得大于保持动量。主体1绕轴15枢转，变为水平位置并保持在水平位置，而水位位于孔72上方，例如在水平54。

主体1上方的一层水以及储水器14中水的重量使得阀保持打开。

当盆部内的水位下降至低于孔72的水平时，例如达到水平55，在主体1上的溢流继续，但是储水器14不再被充注，且之后通过排放端口16排放。力的动量的总和倾向于使主体1返回至关闭位置。不再发生溢出。

图10示出主体1的双水平供应结构实施方式。与主体1分离的第二导管41在低于各个进水口72、62的水平的位置连接至第一导管31。因此，导管31、41在充注端口17处通过共同段510连接在一起。至端口17的连接是永久性的，无论阀关闭或打开。第二导管41的进水口72所处的位置低于第一导管31的进水口62。端部510a连接至图11中处于下游的510b，并且此处的连接是永久性连接(不同于32、42，是不同的且为临时性的)，当阀打开或关闭时，以进入倾斜主体1的储水器14。

建议的是，共同段510至少局部可变形(尤其是就长度方向而言)，在此情况下在511，以跟随主体1绕其水平轴15枢转。

在图11中，水上升至水平51，如图1所示。

图11和13示出其中每一个主体1具有安装在两个平台512之间的轴向枢轴15的实施方式(图13示出三个并排的主体1，平行于轴15地对齐)。在图13中，510b再次定位成与供应结构连接，无论参考图10(端部510a)，还是参考描述和/或图示的另一个可替代实施方式。

图12示出了阀主体1(或每一个阀主体1)的双水平供应结构的实施方式，其实现了向仅在向第一导管31供水之后被启动的主体1(或每一个主体)的储水器14供水的要求。第二导管41的进水口72所处的位置低于第一导管31的进水口62。第一导管31在其进水口62下游限定用于向主体的充注端口17(原则上为永久性的)供水的虹吸管。

权利要求书(按照条约第19条的修改)

1.一种可调自动阀，所述阀适于分别在打开状态与关闭状态之间切换，并且所述阀包括适合绕水平轴(D、15)枢转的主体(1)，所述主体(1)具有：

-储水器(14)，大体上设置在所述轴(D、15)的上方，

-至少一个充注端口(17)，允许充注所述储水器(14)的水的进入，和至少一个端口(16)，用于排空所述储水器(14)，

-第一导管(31)，所述第一导管连接至所述充注端口(17)并具有进水口(62)，无论所述阀打开还是关闭，所述第一导管的进水口均位于高于所述充注端口(17)的位置处，以及

-配重(13)，当处于所述阀的关闭状态时，所述配重位于所述轴(D、15)下方，

其特征在于，所述第一导管(31)与所述主体(1)分离，当所述阀关闭时，所述第一导管(31)连接至所述充注端口(17)，而当所述阀通过所述主体(1)的枢转而打开时，所述第一导管与所述充注端口断开连接；

-所述阀包括第二导管(41)，所述第二导管与所述主体(1)分离，当所述阀打开时所述第二导管连接至所述充注端口(17)，而当所述阀通过所述主体(1)的枢转而关闭时所述第二导管与所述充注端口断开连接，所述第二导管(41)具有的进水口(72)位于比所述第一导管(31)的进水口(62)低且比所述水平轴(D、15)高的位置处。

2.根据权利要求1所述的阀，所述阀包括第二导管(41)，所述第二导管与所述主体(1)分离、连接至所述第一导管(31)并通过所述第一导管和所述第二导管的共同段永久地连接至所述充注端口(17)，无论所述阀关闭或打开，所述第二导管(41)具有的进水口(72)均位于比所述第一导管(31)的进水口(62)低的位置处。

3.根据权利要求2所述的阀，其中，所述第二导管(41)连接至所述第一导管(31)，使得仅在所述第一导管(31)被供水之后所述充注端口(17)被供水。

4.根据权利要求3所述的阀，其中，所述第二导管(41)具有的进水口(72)定位在低于所述第一导管(31)的进水口(62)的位置处，所述第一导管(41)在所述第一导管(31)的进水口的下游限定了用于向所述充注端口(17)供水的虹吸管。

5.根据权利要求1所述的阀，其中，所述导管(31、41)中的至少一个设置有用于调节水位的构件(33、43)，所述储水器(14)在所述水位之上被充注。

6.根据权利要求1所述的阀，其中，当所述阀关闭时，所述第一导管(31)的进水口(62)定位于比所述主体(1)高的位置处。

7.根据权利要求1或2所述的阀，其中，当所述阀打开时，所述第二导管(41)的进水口(72)定位于比所述充注端口(17)以及所述主体(1)高的位置处。

8.根据权利要求1所述的阀，其中，所述第一导管(31)固定至固定支撑元件(2)，而不是固定至所述主体(1)。

9.一种液压结构，包括根据权利要求1所述的可调自动阀以及包括固定支撑元件(2)，所述第一导管(31)固定至所述固定支撑元件，而不是固定至所述主体(1)。

Claims (10)

1.一种可调自动阀，所述阀适于分别在打开状态与关闭状态之间切换，并且所述阀包括适合绕水平轴(D、15)枢转的主体(1)，所述主体(1)具有：

-储水器(14)，大体上设置在所述轴(D、15)的上方，

-至少一个充注端口(17)，允许充注所述储水器(14)的水入口，

-至少一个端口(16)，用于排空所述储水器(14)，以及

-配重(13)，当所述阀处于关闭状态时，所述配重位于所述轴(D、15)下方，

其特征在于，所述阀包括第一导管(31)，所述第一导管与所述主体(1)分离、连接至所述充注端口(17)并具有进水口(62)，无论所述阀打开还是关闭，所述第一导管的进水口均位于高于所述充注端口的位置处。

2.根据权利要求1所述的阀，其中，当所述阀关闭时，所述第一导管(31)连接至所述充注端口(17)，而当所述阀通过枢转所述主体(1)打开时，所述第一导管与所述充注端口断开连接；且其中所述阀包括第二导管(41)，所述第二导管与所述主体(1)分离，当所述阀打开时所述第二导管连接至所述充注端口(17)，而当所述阀通过枢转所述主体(1)而关闭时所述第二导管与所述充注端口断开连接，所述第二导管(41)具有的进水口(72)位于比所述第一导管(31)的进水口(62)低的位置处。

3.根据权利要求1所述的阀，包括第二导管(41)，所述第二导管与所述主体(1)分离、连接至所述第一导管(31)并通过所述第一导管和所述第二导管的共同段永久地连接至所述充注端口(17)，无论所述阀关闭或打开，所述第二导管(41)具有的进水口(72)均位于比所述第一导管(31)的进水口(62)低的位置处。

4.根据权利要求3所述的阀，其中，所述第二导管(41)连接至所述第一导管(31)，使得仅在向所述第一导管(31)供水之后所述充注端口(17)被供水。

5.根据权利要求4所述的阀，其中，所述第二导管(41)具有的进水口(72)定位在低于所述第一导管(31)的进水口(62)的位置处，且所述第一导管(41)在所述第一导管(31)的进水口的下游限定了用于向所述至少一个充注端口(17)供水的虹吸管。

6.根据权利要求1所述的阀，其中，所述第一导管(31、41)设置有用于调节水位的构件(33、43)，所述储水器(14)在所述水位之上被充注。

7.根据权利要求1所述的阀，其中，当所述阀关闭时，所述第一导管(31)的进水口(62)定位于比所述主体(1)高的位置处。

8.根据权利要求2或3所述的阀，其中，当所述阀打开时，所述第二导管(41)的进水口(72)定位于比所述充注端口(17)以及所述主体(1)高的位置处。

9.根据权利要求1所述的阀，其中，所述第一导管(31)附接至固定支撑元件(2)，而不是附接至所述主体(1)。

10.一种液压结构，包括根据权利要求1所述的可调自动阀以及包括固定支撑元件(2)，所述第一导管(31)固定至所述固定支撑元件，而不是固定至所述主体(1)。