CN104832659A - 一种斜板微阻水泵控制阀 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种斜板微阻水泵控制阀，包括阀体、设置在阀体通道内的斜板式阀瓣、阀座和阀杆，所述的阀瓣通过阀杆与阀体连接，所述的水泵控制阀还包括油控装置和气控装置，所述的油控装置通过前支架与阀体连接，所述的气控装置通过后支架与阀体连接，所述的阀杆通过前阀杆端与前支架连接，并通过后阀杆端与后支架连接。与现有技术相比，本发明具有结构简单、成本低、阻力低、安全性高、快速关闭、停电快关，适用范围广等优点。

Description

一种斜板微阻水泵控制阀
技术领域
本发明涉及一种水泵控制阀，尤其是涉及一种斜板微阻水泵控制阀。
背景技术
在供水系统中，为了保证水泵的正常运行，防止开泵水锤或电机电流过高跳闸和停泵水锤，在水泵的出水管上通常装设有水泵控制阀，它要求能实现开泵时的缓开，停泵时先快关后缓关，并且在碰到应急停电时，能先快关后缓关地自动关闭阀门以防止倒流，目前市场上用于水泵控制的有截止型水泵控制阀(多功能水泵控制阀)、旋启型双阀瓣水利控制型水泵控制阀、液压驱动型蝶阀(液控蝶阀)，前两种水泵控制阀其开度受水流速度影响，阻力系数较大，水损高，同时大口径阀占地空间巨大，制造、安装很困难，而且控制可靠度低。液压驱动型蝶阀(液控蝶阀)虽在功能控制上有所改进但结构复杂、成本高，同时国产液压站可靠度差、故障率高、调试维修困难。
中国专利CN1598371A公开了一种斜板式平移蝶阀，由驱动装置、支架、阀体、蝶板、密封圈、压板、轴承、填料、填料压盖、上阀轴、下阀轴、轴套、垫片、定位销轴、螺母、端盖等零件组成，其特征是：蝶板斜置一定角度装在阀体内，蝶板的轴座为U形槽，上阀轴与下阀轴伸入轴座的一端铣成平面，并铣有斜槽，蝶板与上阀轴、下阀轴通过带螺纹的定位销轴联接，但是该阀门在使用过程中，无法快关，最关键是该阀在应急停电时无法安全的自动关闭阀门，这会导致系统失压和水泵倒转电机烧坏，产生严重的安全事故，故而该阀不能用于水泵控制。
发明内容
本发明的目的就是为了克服上述现有技术存在的缺陷而提供一种结构简单、成本低、阻力低、安全性高、快速关闭、停电快关、适用范围广的斜板微阻水泵控制阀。
本发明的目的可以通过以下技术方案来实现：
一种斜板微阻水泵控制阀，包括阀体、设置在阀体通道内的斜板式阀瓣、阀座和阀杆，所述的阀瓣通过阀杆与阀体连接，所述的水泵控制阀还包括油控装置和气控装置，所述的油控装置通过前支架与阀体连接，所述的气控装置通过后支架与阀体连接，所述的阀杆通过前阀杆端与前支架连接，并通过后阀杆端与后支架连接。
所述的油控装置包括相互连接的油缸组件和油压组件，所述的油缸组件包括依次连接的油缸、油缸活塞杆、U型滑道和调整螺杆，所述的油缸与前支架铰接，所述的油缸包括分别与油压组件连接的有杆腔和无杆腔，所述的U型滑道通过前摆臂与前阀杆端连接。
所述的油压组件包括与油缸连接的蓄能储油罐、与调整螺杆对应设置的接近开关、设置在前摆臂上的触动片以及与触动片相对设置的行程开关，所述的接近开关和行程开关分别固定在前支架上，所述的蓄能储油罐固定在阀体上。
所述的蓄能储油罐侧壁上的侧油口通过第一连通管与有杆腔的有杆腔进油口连接，并通过第二连通管与有杆腔的有杆腔出油口连接，所述的蓄能储油罐罐底的底油口通过第三连通管与无杆腔的无杆腔进油口连接。
所述的第一连通管上设有第一单向节流阀，所述的第二连通管上设有油缸复位电磁阀，所述的第三连通管上设有第二单向节流阀。
所述的蓄能储油罐上还设有压力表、注气源堵和注油堵。
所述的气控装置包括与后支架铰接的气缸、气缸活塞杆、后摆臂和固定在阀体上的电磁换向阀，所述的电磁换向阀、气缸、气缸活塞杆、后摆臂和后阀杆端依次连接，所述的电磁换向阀分别通过气管与气缸的上气口和下气口连接。
所述的电磁换向阀上设有汽水分离器。
所述的前摆臂一端设有滚轮，另一端与前阀杆端连接，所述的前摆臂通过滚轮与U型滑道上的滑槽滚动连接。
所述的蓄能储油罐内部注有压缩空气和液压油。
与现有技术相比，本发明具有以下优点：
一、结构简单、成本低：本发明斜板式防水锤水泵控制阀结构简单合理，制造成本低，主阀外形尺寸小、占地面积小，便于装配和维修。
二、阻力低、安全性高：本发明采用油控系统和气控系统相结合的设计，油缸起到使阀瓣缓开、缓关作用，气缸起到使阀瓣即使在流速很低的情况下也能完全开启以及在应急停电时快速关闭的作用，使得它能够按照水泵启动要求，自动地实现可控制的缓开至全开的过程，避免产生开阀水锤、电机跳闸，同样，在停泵时，也能够根据介质的流速情况来自动地实现快关和缓关的二阶段关闭过程，避免出现停泵水锤现象，能够很好地保护水泵、电机和管路的安全。
三、快速关闭：油缸活塞杆上端设置有封闭式U形滑道，滑道上部设置有调整螺杆，带动阀瓣转动的前摆臂通过滚轮套合在封闭式U形滑道中，其作用主要是快关时前摆臂能摆脱油缸阻尼，另外，前摆臂与封闭式U形滑道的相对运动不是滑动摩擦，而是滚动摩擦，因此摩擦系数很小，快关的运动阻力大大降低，同时在气缸快速助力关闭下，快关时间大大缩短，使快速关闭的时间小于等于0.5秒。
四、缓慢关闭：本阀之慢速关闭是通过油缸节流阻尼控制的，稳定可靠。
五、停电快关：由于实行泵阀联动，应急停电时，气源在储气罐作用的压力下，电磁换向阀失电后瞬间使气缸的气流反向，带动气缸活塞杆向上运动，作出快速关阀动作，同时由于油缸的阻尼作用使阀门快速关闭后再缓慢关闭，防止倒流并保证了水泵电机的安全。
六、适用范围广：本发明在U型滑道上设有调整螺杆，可以满足不同工况对快速关阀行程的要求。
附图说明
图1为本发明水泵控制阀全关位置结构主视图。
图2为本发明水泵控制阀全关位置结构背视图。
图3为本发明水泵控制阀全关位置结构剖视图。
图4为本发明水泵控制阀缓开过程原理示意图，其中，图(4a)为缓开过程中油控装置原理图，图(4b)为缓开过程中气控装置原理图，图(4c)为缓开过程中阀瓣运动示意图。
图5为本发明水泵控制阀速关过程原理示意图，其中，图(5a)为断电速关过程中油控装置原理图，图(5b)为断电速关过程中气控装置原理图，图(5c)为断电速关过程中阀瓣运动示意图。
图6为本发明水泵控制阀缓关过程原理示意图，其中，图(6a)为缓关过程中油控装置原理图，图(6b)为缓关过程中气控装置原理图，图(6c)为缓关过程中阀瓣运动示意图。
图7为本发明水泵控制阀自动复位过程原理示意图，其中，图(7a)为自动复位过程中油控装置原理图，图(7b)为自动复位过程中气控装置原理图，图(7c)为自动复位过程中阀瓣运动示意图。
其中，1、阀体，2、阀瓣，3、阀杆，31、前阀杆端，32、后阀杆端，4、前支架，5、后支架，6、前摆臂，7、后摆臂，8、油缸，81、有杆腔进油口，82、有杆腔出油口，83、无杆腔进油口，9、油缸活塞杆，10、蓄能储油罐，11、第一单向节流阀，12、第二单向节流阀，13、油缸复位电磁阀，14、行程开关，15、接近开关，16、气缸，161、上气口，162、下气口，17、气缸活塞杆，18、电磁换向阀，19、汽水分离器，20、U形滑道，21、调整螺杆，22、注气源堵，23、注油堵，24、压力表，25、第一连通管，26、第二连通管，27、第三连通管，28、触动片，29、阀座。
具体实施方式
下面结合附图和具体实施例对本发明进行详细说明。
实施例：
如图1-3所示，一种斜板微阻水泵控制阀，包括阀体1、设置在阀体1通道内的斜板式阀瓣2、阀座29和阀杆3，阀瓣2通过阀杆3与阀体1连接，水泵控制阀还包括油控装置和气控装置，油控装置通过前支架4与阀体1连接，气控装置通过后支架5与阀体1连接，阀杆3通过前阀杆端31与前支架4连接，并通过后阀杆端32与后支架5连接，阀瓣2为偏心斜板式，固定在阀杆3中间位置，启闭时绕阀杆3旋转，阀座29置于阀体1中，与阀瓣2密封面配合密封，阀杆3采用整轴型，贯穿于阀体1的前后轴孔中，前支架4固定于阀体1的前轴孔端面上，后支架5固定于阀体1的后轴孔端面上。
油控装置包括相互连接的油缸组件和油压组件，油缸组件包括依次连接的油缸8、油缸活塞杆9、U型滑道20和调整螺杆21，油缸8与前支架4铰接，油缸8包括分别与油压组件连接的有杆腔和无杆腔，U型滑道20通过前摆臂6与前阀杆端31连接，前摆臂6一端设有滚轮，另一端与前阀杆端31连接，前摆臂6通过滚轮与U型滑道20上的滑槽滚动连接。
油压组件包括与油缸8连接的蓄能储油罐10、与调整螺杆21对应设置的接近开关15、设置在前摆臂6上的触动片28以及与触动片28相对设置的行程开关14，接近开关15和行程开关14分别固定在前支架4上，蓄能储油罐10固定在阀体上。
蓄能储油罐10侧壁上的侧油口通过第一连通管25与有杆腔的有杆腔进油口81连接，并通过第二连通管26与有杆腔的有杆腔出油口82连接，蓄能储油罐10罐底的底油口通过第三连通管27与无杆腔的无杆腔进油口83连接，蓄能储油罐10内部注有压缩空气和液压油，蓄能储油罐10上还设有压力表24、注气源堵22和注油堵23，通过注油堵23向罐内注入一定量液压油，通过注气源堵22向罐内注入一定压力的压缩空气。
第一连通管25上设有第一单向节流阀11，第二连通管26上设有油缸复位电磁阀13，第三连通管27上设有第二单向节流阀12，第一单向节流阀11和第二单向节流阀12的方向设置向油缸8进油为不节流，从油缸8向蓄能储油罐10排油为节流。
气控装置包括与后支架5铰接的气缸16、气缸活塞杆17、后摆臂7和固定在阀体上的电磁换向阀18，电磁换向阀18、气缸16、气缸活塞杆17、后摆臂7和后阀杆端32依次连接，电磁换向阀18分别通过气管与气缸16的上气口161和下气口162连接，电磁换向阀18上设有汽水分离器19。
本设计的工作原理如下：
图1-图3为阀门全关位置，此时油缸活塞杆9处于完全伸长状态，前摆臂6一端与U形滑道20底部相接触，触动片28正好触动行程开关14，油缸复位电磁阀13通电打开，蓄能储油罐10内的压力油通过第一连通管25、第二连通管26、第三连通管27同时向油缸8注入压力油，由于有杆腔与无杆腔的面积差，使得油缸活塞杆9对前摆臂6始终保持向上的推力，而气缸活塞杆17处于完全收缩状态，由于气缸上气口161处于充气状态，使得气缸活塞杆17对后摆臂7始终保持向下的拉力，这样通过一推一拉的组合，使得阀瓣2可靠关闭。
如图4所示，其中，图(4a)为缓开过程中油控装置原理图，图(4b)为缓开过程中气控装置原理图，图(4c)为缓开过程中阀瓣运动示意图，当水泵启动时，通过延时控制，待水泵达到额定转速后，电磁换向阀18通电换向，压缩空气通过汽水分离器19经电磁换向阀18注入气缸16的下气口162，并通过气缸上气口161排气，气缸活塞杆17对后摆臂7由拉力变为推力，气缸活塞杆17推动后摆臂7作开阀动作，而油缸活塞杆9对前摆臂6始终保持向上推力不变。由于气缸活塞杆17推力大于油缸8和阀瓣2的阻力，但受到油缸8的阻尼牵制，使得前摆臂6推动油缸活塞杆9只能缓慢向下运动，进而带动阀瓣2缓慢开启，触动片28脱离行程开关14触点，油缸复位电磁阀13断电关闭，第二连通管26断开与油缸8的有杆腔连通，调节第二单向节流阀12可以设定阀瓣2的开启速度。在此过程中，由于气缸活塞杆17的助动推力，油缸活塞杆9是在微阻力的状态下工作，即使介质流速接近零，阀瓣2依然能顺利完全开启，水损降到最低，达到节能的效果。
如图5所示，其中，图(5a)为断电速关过程中油控装置原理图，图(5b)为断电速关过程中气控装置原理图，图(5c)为断电速关过程中阀瓣运动示意图，快关的行程为70％-85％，当水泵突然断电停泵时，电磁换向阀18接收信号断电换向，压缩空气通过汽水分离器19经电磁换向阀18注入气缸16的上气口161，通过气缸16的下气口162排气，气缸活塞杆17对后摆臂7由推力瞬间变成拉力，阀瓣2在气缸拉力和介质回流的作用下，将快速自动关闭，但油缸活塞杆9上部的U形滑道20行程限制了前摆臂6的继续转动，使得阀瓣2不能立即完全关闭。此时，油缸8的无杆腔进油，有杆腔节流排油，油缸活塞杆9带动前摆臂6使阀瓣2继续缓慢关闭。阀瓣2完全关闭后，如图6所示，其中，图(6a)为缓关过程中油控装置原理图，图(6b)为缓关过程中气控装置原理图，图(6c)为缓关过程中阀瓣运动示意图，缓关的行程为15％-30％，触动片28触动行程开关14，油缸复位电磁阀13通电开启，第二连通管26与油缸8的有杆腔连通，有杆腔大量排油，油缸活塞杆9向上快速复位，如图7所示，其中，图(7a)为自动复位过程中油控装置原理图，图(7b)为自动复位过程中气控装置原理图，图(7c)为自动复位过程中阀瓣运动示意图，接近开关15传递复位信号至中控室。此过程中，调节调整螺杆21的高度可以设定阀瓣2快速关闭的行程，调节单向节流阀11可以设定阀瓣2缓关的速度。快关与缓关的二阶段关闭过程，避免和消除水锤，起到保护管网的作用。

Claims (10)

1.一种斜板微阻水泵控制阀，包括阀体(1)、设置在阀体(1)通道内的斜板式阀瓣(2)、阀座(29)和阀杆(3)，所述的阀瓣(2)通过阀杆(3)与阀体(1)连接，其特征在于，所述的水泵控制阀还包括油控装置和气控装置，所述的油控装置通过前支架(4)与阀体(1)连接，所述的气控装置通过后支架(5)与阀体(1)连接，所述的阀杆(3)通过前阀杆端(31)与前支架(4)连接，并通过后阀杆端(32)与后支架(5)连接。
2.根据权利要求1所述的一种斜板微阻水泵控制阀，其特征在于，所述的油控装置包括相互连接的油缸组件和油压组件，所述的油缸组件包括依次连接的油缸(8)、油缸活塞杆(9)、U型滑道(20)和调整螺杆(21)，所述的油缸(8)与前支架(4)铰接，所述的油缸(8)包括分别与油压组件连接的有杆腔和无杆腔，所述的U型滑道(20)通过前摆臂(6)与前阀杆端(31)连接。
3.根据权利要求2所述的一种斜板微阻水泵控制阀，其特征在于，所述的油压组件包括与油缸(8)连接的蓄能储油罐(10)、与调整螺杆(21)对应设置的接近开关(15)、设置在前摆臂(6)上的触动片(28)以及与触动片(28)相对设置的行程开关(14)，所述的接近开关(15)和行程开关(14)分别固定在前支架(4)上，所述的蓄能储油罐(10)固定在阀体上。
4.根据权利要求3所述的一种斜板微阻水泵控制阀，其特征在于，所述的蓄能储油罐(10)侧壁上的侧油口通过第一连通管(25)与有杆腔的有杆腔进油口(81)连接，并通过第二连通管(26)与有杆腔的有杆腔出油口(82)连接，所述的蓄能储油罐(10)罐底的底油口通过第三连通管(27)与无杆腔的无杆腔进油口(83)连接。
5.根据权利要求4所述的一种斜板微阻水泵控制阀，其特征在于，所述的第一连通管(25)上设有第一单向节流阀(11)，所述的第二连通管(26)上设有油缸复位电磁阀(13)，所述的第三连通管(27)上设有第二单向节流阀(12)。
6.根据权利要求3所述的一种斜板微阻水泵控制阀，其特征在于，所述的蓄能储油罐(10)上还设有压力表(24)、注气源堵(22)和注油堵(23)。
7.根据权利要求1所述的一种斜板微阻水泵控制阀，其特征在于，所述的气控装置包括与后支架(5)铰接的气缸(16)、气缸活塞杆(17)、后摆臂(7)和固定在阀体上的电磁换向阀(18)，所述的电磁换向阀(18)、气缸(16)、气缸活塞杆(17)、后摆臂(7)和后阀杆端(32)依次连接，所述的电磁换向阀(18)分别通过气管与气缸(16)的上气口(161)和下气口(162)连接。
8.根据权利要求7所述的一种斜板微阻水泵控制阀，其特征在于，所述的电磁换向阀(18)上设有汽水分离器(19)。
9.根据权利要求2所述的一种斜板微阻水泵控制阀，其特征在于，所述的前摆臂(6)一端设有滚轮，另一端与前阀杆端(31)连接，所述的前摆臂(6)通过滚轮与U型滑道(20)上的滑槽滚动连接。
10.根据权利要求3所述的一种斜板微阻水泵控制阀，其特征在于，所述的蓄能储油罐(10)内部注有压缩空气和液压油。
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