CN104896184A - 防水锤空气阀及管道使用过程中的防水锤排气方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种防水锤空气阀及管道使用过程中的防水锤排气方法。防水锤空气阀包括阀体、阀盖和防护罩，阀盖上开设有盖开口，防护罩设于阀盖的盖开口上，阀体开设有用于连通管线的阀开口，阀体内腔设有用于在管线充水过程中将管线内滞留的气体排放至外界并在管线充水完毕后关闭阀门的高速进排气装置，高速进排气装置的输出端通过阀盖的盖开口连通外界，阀体的阀开口连通用于限制管线向阀体内腔的气体排量的底置式排气节流装置；高速进排气装置内还设有用于在高速进排气装置关闭阀门后将管线中混杂、残留和/或析出的气体通过阀盖的盖开口排放至外界的微量排气装置。达到减消水锤保护管线安全的目的，避免高速排气时的吹堵，能消除关阀水锤现象。

Description

防水锤空气阀及管道使用过程中的防水锤排气方法

技术领域

本发明涉及输水管线阀门领域，特别地，涉及一种底置节流排气型防水锤空气阀。此外，本发明还涉及一种管道使用过程中的防水锤排气方法。

背景技术

在长距离输水管线中，管内积压的气体会使得管线充水效率降低甚至很难顺利完成，因此管线充水时需要利用高速进排气阀(空气阀)以排除管内的气体。同时，由于现有的高速排气阀(空气阀)结构功能单一，在管线上还需要另设微量排气阀，以在管线充满时排出水中析出的空气；在管线上还需要还另设高速吸气阀(或真空破坏阀)，当管线停泵、放空、爆管时，避免管内因产生负压而导致的密封破坏、管道塌陷等问题。

其次，在管线首次充水和管线排空后再充水过程中，需要排气阀高速排气的同时，还要能有效地控制高速排气的速度，以便形成能吸纳和缓冲关阀水锤的缓冲气囊，从而消除空气阀关阀水锤的危害。而现有的高速进排气阀(空气阀)主要采用：

①直接动作式或浮球操作型高速进排气阀(空气阀)，在空管充水时自动大量排气或管线系统放空时自动大量吸气；在系统充满和有压状态下，将保持关闭状态而不再开启。但是，其关闭件在高速排气过程很容易被高速气流挟持突然堵塞排气孔口而发生吹堵现象或气堵现象，一旦吹堵(即排气阀(空气阀)关闭)就会长时间处于关闭状态，即使管路充满需要排出的气体也不会再次开启排气，且吹堵发生时会导致空气阀关阀水锤的产生。

②复合式排气阀(空气阀)，在直接动作式或浮球操作型高速进排气阀(空气阀)的基础上增加了微量排气阀(空气阀)，虽可在系统充满和有压状态下微量排气，但排气不尽、不能有气即排、排气同时喷水、密封不严，不能抑制空腔弥合水锤和关阀水锤。

发明内容

本发明提供了一种防水锤空气阀及管道使用过程中的防水锤排气方法，以解决现有空气阀结构功能单一；易发生关阀水锤；高速排气时易吹堵；微量排气不能实现有气即排，存在排气不净、排气时伴有喷水现象的技术问题。

根据本发明的一个方面，提供一种防水锤空气阀，包括阀体、阀盖和防护罩，阀盖上开设有盖开口，防护罩设于阀盖的盖开口上，阀体开设有用于连通管线的阀开口，阀体内腔设有用于在管线充水过程中将管线内滞留的气体排放至外界并在管线充水完毕后关闭阀门的高速进排气装置，高速进排气装置的输出端通过阀盖的盖开口连通外界，阀体的阀开口连通用于限制管线向阀体内腔的气体排量的底置式排气节流装置；高速进排气装置内还设有用于在高速进排气装置关闭阀门后将管线中混杂、残留和/或析出的气体通过阀盖的盖开口排放至外界的微量排气装置。

进一步地，高速进排气装置包括固接于阀盖和/或阀体上的护筒、设于护筒内腔的浮球以及压盖于浮球上并可沿护筒内壁上下滑动用于开启或关闭阀门的滑动体；护筒与阀体之间构成环形腔，护筒的上部开设有用于将环形腔内的气体导向高速进排气装置输出端的排气窗口，护筒的底部开设有用于连通环形腔与护筒内腔的底开孔和侧开孔；浮球内设有用于使浮球的密封面始终朝上的配重块，浮球带有配重块的部位封盖于底开孔上。

进一步地，护筒上开设有多个排气窗口；多个排气窗口沿护筒的周向和/或径向均匀排布。

进一步地，底开孔和/或侧开孔设有用于缓冲浮球下落冲击力的橡胶轴套。

进一步地，微量排气装置包括开设于滑动体上并上下贯通的开孔以及安装于开孔底部的微排阀座；微排阀座的输出端连通开孔，浮球抵靠并封盖微排阀座的输入端。

进一步地，底置式排气节流装置包括固接于阀体的阀开口的节流筒、设于节流筒的中轴线上并沿节流筒的轴向布置的导向杆、套设于导向杆并可沿导向杆轴向往复移动用于自动调节气体排出量的节流塞；节流筒的第一端筒开口连通阀开口，节流筒的第二端筒开口连通管线；节流塞的外径尺寸与连接阀开口的节流筒筒端开口口径相匹配；节流塞上开设有至少一个节流孔。

进一步地，多个节流孔沿节流塞的周向和/或径向均匀分布，所述节流孔的总面积为阀开口径向截面面积的10％-20％。

进一步地，当节流塞处于节流筒内腔最低点位置时，底置式排气节流装置输向高速进排气装置的排气通道面积达到最大；当节流塞处于节流筒的第一端筒开口位置并封闭第一端筒开口时，节流塞封闭底置式排气节流装置输向高速进排气装置的排气通道中80％-90％的通道径向截面面积，排气通道通过节流孔排气。

进一步地，阀盖、阀体、底置式排气节流装置中的至少两个之间通过连接件固接。

进一步地，阀盖与阀体之间和/或底置式排气节流装置与阀体之间设置有密封座和/或密封圈。

根据本发明的另一个方面，提供一种管道使用过程中的防水锤排气方法，包括：a、管道由初始状态进入充水排气状态，管道内的气体通过底置式排气节流装置的入口进入，气流通过节流筒与节流塞之间的环形腔以及节流塞上的节流孔流向高速进排气装置的入口；此时排气量和排气压差未达到节流塞的动作设定值，节流塞不动作，气流进入高速进排气装置的阀体，通过阀体与护筒之间的环形腔，再通过护筒的排气窗口、阀盖的盖开口以及防护罩与阀盖之间的间隙排入大气中；b、随着管道排气量上升，排气压差增大到节流塞的动作设定值，节流塞被气流吹起并沿导向杆向上运动至与密封座接触，形成密封；排气通道减小至仅剩节流塞上的排气孔，此时高速进排气装置的排气量下降，底置式排气节流装置入口端压差上升，在管道中截留的气体形成缓冲气囊，使相向运动的水柱弥合速度减慢，吸纳和缓冲水柱冲击力；c、随着管道中气体的排出，排气速度和排气压差将逐步下降，节流塞所受气流推力也逐步减少，当节流塞的自重大于气流推力时，节流塞将下落到节流筒底部，回到初始位置；此时水位上升进入阀体内腔并淹没浮球和滑动体，浮球和滑动体随水位上浮，滑动体的密封面与阀盖的橡胶密封面接触，形成对高速进排气装置的排气口的密封；浮球上部与微排阀座的密封面接触，形成对微排阀座的密封；随着阀体内水压的升高，密封部位的密封比压增大，阀门关闭，水和气体均不能通过阀门排出，实现阀门密封；d、在阀门关闭后，管线中混杂、残留和/或析出的气体逐渐集聚到设于管道高点的高速进排气装置的阀体内；随着集聚气体的增加，气压上升至超过水压，一方面使得滑动体仍然保持密封状态，另一方面使得淹没浮球的水位下降，浮球随水位下落并打开微排阀座处的密封，微排阀座开始排气；当集聚的气压下降，水位上升，浮球随水位上升又重新密封微排阀座；e、当管道停泵、排空或爆管时，阀体中的水压和水位下降，外界空气压力大于管道内的水压，滑动体和浮球因水压和水位下降而下落，高速进排气装置的进排气口打开，外界空气大量吸入至管道内而消除管道内的真空。

本发明具有以下有益效果：

本发明防水锤空气阀，当管线充水时，排出管道内留存的空气。即便在高速排气的时候，空气阀也始终保持开启状态，不会发生“吹堵”或“气堵”现象，直至水位上升使得高速进排气装置关闭，从而将阀门关闭。采用底置式排气节流装置和带微量排气装置的高速进排气装置的组合结构。微量排气装置集成于高速进排气装置内部，动作灵敏，密封接触和脱离可靠，结构紧凑，功能完善。底置式排气节流装置安装在带微排装置的高速进排气装置入口处，底置式排气节流装置的调节运动是根据排气压差和排气流量决定的，仅在排气压差和排气流量达到某一设定值时才会动作投入节流。底置式排气节流装置随着管线内气体的排出而自动调节运动改变排气通流面积，可以在设定的排气量和排气压差下自动投入对高速排气进行节流，避免高速进排气装置在高速排气时易产生的吹堵现象和气堵现象，消除高速进排气阀因吹堵和/或气堵而产生的关阀水锤现象，以及因管道高速排气而产生的冲击。底置式排气节流装置的设置，彻底杜绝了高速进排气装置在高速排气时的吹堵现象和气堵现象。底置式排气节流装置在高速进排气装置的正常排气、微量排气以及负压吸气状态不会启动节流，对高速进排气装置的正常工作不会造成不利影响。微量排气装置集成于高速进排气装置内部，动作灵敏，密封接触和脱离可靠，能真正实现有气即排、全压排气、排气彻底、只排气不排水的功能，提高管道输水效率；在管线因停泵、排空或爆管而压力下降接近负压时，空气阀腔内的水压和水位同时下降，阀门开启，管道得以吸入空气，避免管线出现真空或负压，防止由于负压造成的管线崩塌。

除了上面所描述的目的、特征和优点之外，本发明还有其它的目的、特征和优点。下面将参照图，对本发明作进一步详细的说明。

附图说明

构成本申请的一部分的附图用来提供对本发明的进一步理解，本发明的示意性实施例及其说明用于解释本发明，并不构成对本发明的不当限定。在附图中：

图1是本发明优选实施例的防水锤空气阀吸气状态和排气状态的结构示意图；

图2是本发明优选实施例的防水锤空气阀高速排气节流状态的结构示意图；

图3是本发明优选实施例的防水锤空气阀阀门关闭以及微量排气装置关闭状态的结构示意图；

图4是本发明优选实施例的防水锤空气阀微量排气状态的结构示意图。

图例说明：

1、阀体；2、阀盖；3、防护罩；4、盖开口；5、高速进排气装置；501、护筒；502、浮球；503、滑动体；6、底置式排气节流装置；601、节流筒；602、导向杆；603、节流塞；7、微量排气装置；701、开孔；702、微排阀座；8、排气窗口；9、阀开口；10、配重块；11、橡胶轴套；12、节流孔；13、连接件；14、密封座；15、密封圈。

具体实施方式

以下结合附图对本发明的实施例进行详细说明，但是本发明可以由所限定和覆盖的多种不同方式实施。

图1是本发明优选实施例的防水锤空气阀吸气状态和排气状态的结构示意图；图2是本发明优选实施例的防水锤空气阀高速排气节流状态的结构示意图；图3是本发明优选实施例的防水锤空气阀阀门关闭以及微量排气装置关闭状态的结构示意图；图4是本发明优选实施例的防水锤空气阀微量排气状态的结构示意图。

如图1所示，本实施例的防水锤空气阀，包括阀体1、阀盖2和防护罩3，阀盖2上开设有盖开口4，防护罩3设于阀盖2的盖开口4上，阀体1开设有用于连通管线的阀开口9，阀体1内腔设有用于在管线充水过程中将管线内滞留的气体排放至外界并在管线充水完毕后关闭阀门的高速进排气装置5，高速进排气装置5的输出端通过阀盖2的盖开口4连通外界，阀体1的阀开口9连通用于限制管线向阀体1内腔的气体排量的底置式排气节流装置6；高速进排气装置5内还设有用于在高速进排气装置5关闭阀门后将管线中混杂、残留和/或析出的气体通过阀盖2的盖开口4排放至外界的微量排气装置7。管道在排放气体后，仍然会含有混杂的气体、残留的气体、析出的气体中的至少一种气体。本发明防水锤空气阀，当管线充水时，排出管道内留存的空气。即便在高速排气的时候，空气阀也始终保持开启状态，不会发生“吹堵”或“气堵”现象，直至水位上升使得高速进排气装置5关闭，从而将阀门关闭。采用底置式排气节流装置6和带微量排气装置7的高速进排气装置5的组合结构。微量排气装置7集成于高速进排气装置5内部，动作灵敏，密封接触和脱离可靠，结构紧凑，功能完善。底置式排气节流装置6安装在带微排装置的高速进排气装置5入口处，底置式排气节流装置6的调节运动是根据排气压差和排气流量决定的，仅在排气压差和排气流量达到某一设定值时才会动作投入节流。底置式排气节流装置6随着管线内气体的排出而自动调节运动改变排气通流面积，可以在设定的排气量和排气压差下自动投入对高速排气进行节流，避免高速进排气装置5在高速排气时易产生的吹堵现象和气堵现象，消除高速进排气阀因吹堵和气堵而产生的关阀水锤现象，以及因管道高速排气而产生的冲击。底置式排气节流装置6的设置，彻底杜绝了高速进排气装置5在高速排气时的吹堵现象和气堵现象。底置式排气节流装置6在高速进排气装置5的正常排气、微量排气以及负压吸气状态不会启动节流，对高速进排气装置5的正常工作不会造成不利影响。微量排气装置7集成于高速进排气装置5内部，动作灵敏，密封接触和脱离可靠，能真正实现有气即排、全压排气、排气彻底、只排气不排水的功能，提高管道输水效率；在管线因停泵、排空或爆管而压力下降接近负压时，阀体1腔内的水压和水位同时下降，阀门开启，管道得以吸入空气，避免管线出现真空或负压，防止由于负压造成的管线崩塌。

如图1、图2、图3和图4所示，本实施例中，高速进排气装置5包括固接于阀盖2和/或阀体1上的护筒501、设于护筒501内腔的浮球502以及压盖于浮球502上并可沿护筒501内壁上下滑动用于开启或关闭阀门的滑动体503。可选地，浮球502可以采用与护筒501内腔相匹配的结构。可选地，浮球502可以通过滑块和滑槽配合连接于护筒501的内壁面上。可选地，浮球502可以通过滚柱或滚珠与槽配合连接于护筒501的内壁面上。可选地，浮球502也可以替换为多边形浮动块、浮动板、开口朝下的浮动盆体等可浮动的滑动结构或滚动结构。护筒501与阀体1之间构成环形腔。护筒501的上部开设有用于将环形腔内的气体导向高速进排气装置5输出端的排气窗口8。护筒501的底部开设有用于连通环形腔和护筒501内腔的底开孔和侧开孔。浮球502内设有用于使浮球502的密封面始终朝上的配重块10。浮球502带有配重块10的部位封盖于底开孔上。当管线充水时，排出管道内留存的空气。即便在高速排气的时候，空气阀也始终保持开启状态，不会发生“吹堵”现象，直到水位上升到浮球502位置，将浮球502托起，排气口才会关闭。在管线因停泵、排空或爆管而压力下降接近负压时，阀体1腔内的水压和水位同时下降，滑动体503和浮球502下落，阀门开启，管道得以吸入空气，避免管线出现真空或负压，防止由于负压造成的管线崩塌。

如图1、图2、图3和图4所示，本实施例中，护筒501上开设有多个排气窗口8。多个排气窗口8沿护筒501的周向和/或径向均匀排布。

如图1、图2、图3和图4所示，本实施例中，底开孔和/或侧开孔设有用于缓冲浮球502下落冲击力的橡胶轴套11。

如图1、图2、图3和图4所示，本实施例中，微量排气装置7包括开设于滑动体503上并上下贯通的开孔701以及安装于开孔701底部的微排阀座702。微排阀座702的输出端连通开孔701，浮球502抵靠并封盖微排阀座702的输入端。可选地，微量排气装置7包括开设于滑动体503上并上下贯通的开孔701以及固接于浮球502上的孔塞，孔塞抵触并封盖开孔701。可选地，微量排气装置7包括用于连通护筒501内腔与阀盖2的盖开口4的微排气管，微排气管的进气端固接于滑动体503与浮球502之间，并且浮球502抵触并封闭微排气管的进气端。

如图1、图2、图3和图4所示，本实施例中，底置式排气节流装置6包括固接于阀体1的阀开口9的节流筒601、设于节流筒601的中轴线上并沿节流筒601的轴向布置的导向杆602、套设于导向杆602并可沿导向杆602轴向往复移动用于自动调节气体排出量的节流塞603。节流筒601的第一端筒开口连通阀开口9。节流筒601的第二端筒开口连通管线。节流塞603的外径尺寸与连接阀开口9的节流筒601筒端开口口径相匹配。节流塞603上开设有至少一个节流孔12。可选地，底置式排气节流装置6包括固接于阀体1的阀开口9的节流筒601以及可沿节流筒601轴向往复移动用于自动调节气体排出量的节流塞603，节流塞603通过滑块与滑槽配合连接在节流筒601的内壁面上，或者节流塞603通过滚珠与滚槽配合连接在节流筒601的内壁面上，或者节流塞603通过滚柱与滚槽配合连接在节流筒601的内壁面上。可选地，底置式排气节流装置6包括固接于阀体1的阀开口9的节流筒601以及设于节流筒601内腔中的盆状塞，盆状塞的开口朝下布置，盆状塞的外径小于节流筒601的径向尺寸且大于节流筒601的轴向尺寸，以防止盆状塞翻转。盆状塞完全利用气流和水流冲击力进行上下移动。盆状塞的外径尺寸大于节流筒601的两端开口口径尺寸。当管道中的水因某种原因发生水跃和/或涌浪时，底置式排气节流装置6的节流塞603在水跃或涌浪的冲击作用下，沿导向杆602向上运动与密封座14接触形成密封，只留下节流塞603上的节流孔12让水通过，减缓水跃和/或涌浪对高速进排气装置5的冲击。

如图1、图2、图3和图4所示，本实施例中，多个节流孔12沿节流塞603的周向和/或径向均匀分布。节流孔12的总面积为阀开口9径向截面面积的10％-20％。

如图1、图2、图3和图4所示，本实施例中，当节流塞603处于节流筒601内腔最低点位置时，底置式排气节流装置6输向高速进排气装置5的排气通道面积达到最大。当节流塞603处于节流筒601的第一端筒开口位置并封闭第一端筒开口时，节流塞603封闭底置式排气节流装置6输向高速进排气装置5的排气通道中80％-90％的通道径向截面面积，排气通道通过节流孔12排气。

如图1、图2、图3和图4所示，本实施例中，阀盖2、阀体1、底置式排气节流装置6中的至少两个之间通过连接件13固接。

如图1、图2、图3和图4所示，本实施例中，阀盖2与阀体1之间和/或底置式排气节流装置6与阀体1之间设置有密封座14和/或密封圈15。

本实施例的管道使用过程中的防水锤排气方法，包括：a、管道由初始状态进入充水排气状态，管道内的气体通过底置式排气节流装置6的入口进入，气流通过节流筒601与节流塞603之间的环形腔以及节流塞603上的节流孔12流向高速进排气装置5的入口；此时排气量和排气压差未达到节流塞603的动作设定值，节流塞603不动作，气流进入高速进排气装置5的阀体1，通过阀体1与护筒501之间的环形腔，再通过护筒501的排气窗口8、阀盖2的盖开口4以及防护罩3与阀盖2之间的间隙排入大气中；b、随着管道排气量上升，排气压差增大到节流塞603的动作设定值，节流塞603被气流吹起并沿导向杆602向上运动至与密封座14接触，形成密封；排气通道减小至仅剩节流塞603上的排气孔，此时高速进排气装置5的排气量下降，底置式排气节流装置6入口端压差上升，在管道中截留的气体形成缓冲气囊，使相向运动的水柱弥合速度减慢，吸纳和缓冲水柱冲击能量，并减缓因管道高速排气而产生的冲击；c、随着管道中气体的排出，排气速度和排气压差将逐步下降，节流塞603所受气流推力也逐步减少，当节流塞603的自重大于气流推力时，节流塞603将下落到节流筒601底部，回到初始状态；此时水位上升进入阀体1内腔并淹没浮球502和滑动体503，浮球502和滑动体503随水位上浮，滑动体503的密封面与阀盖2的橡胶密封面接触，形成对高速进排气装置5的排气口的密封；浮球502上部与微排阀座702的密封面接触，形成对微排阀座702的密封；随着阀体1内水压的升高，密封部位的密封比压增大，阀门关闭，实现阀门密封；d、在阀门关闭后，管线中混杂、残留或析出的气体逐渐集聚到设于管道高点的高速进排气装置5的阀体1上部；随着集聚气体的增加，气压上升至超过水压，一方面使得滑动体503仍然保持密封状态，另一方面使得淹没浮球502的水位下降，浮球502随水位下落并打开微排阀座702处的密封，微排阀座702开始排气；当集聚的气压下降，水位上升，浮球502随水位上升又重新密封微排阀座702；e、当管道停泵、排空或爆管时，阀体1中的水压和水位下降，外界空气压力大于管道内的水压，滑动体503和浮球502因水压和水位下降而下落，高速进排气装置5的进排气口打开，外界空气大量吸入至管道内而消除管道内的真空。

实施时，提供一种防水锤空气装置，包括底置式排气节流装置6以及带微量排气装置7的高速进排气装置5两部分。

底置式排气节流装置6包括节流筒601、节流塞603、导向杆602、密封座14和密封O圈(密封圈15)。节流塞603在设定的气流压力和排气量作用下，可沿导向杆602做上下运动以改变排气通道的面积。

节流塞603上设有均匀布置的排气孔(节流孔12)，排气孔(节流孔12)的总面积相当于高速进排气装置5入口面积的10％～20％。节流塞603处于最低位置时，底置式排气节流装置6的排气通道面积达到最大；当节流塞603运动到顶部与密封座14接触时，将封闭80％～90％的排气通道面积，留下节流塞603本身的节流孔12用于排气，通过减少排气通道面积实现排气节流的功能。

带微量排气装置7的高速进排气装置5包括阀体1、护筒501，浮球502，微排阀座702、滑动体503、衬胶阀盖(阀盖2)、防护罩3和连接件13。

阀体1内安装有护筒501，护筒501底部开设的底开孔和护筒501下部周边开设的侧开孔便水进入和流出，阀体1出口端安装有衬胶阀盖(阀盖2)和防护罩3。护筒501内装有浮球502和滑动体503，微排阀座702安装在滑动体503内。微排阀座702与浮球502接触形成微排阀座702的密封，滑动体503的上部平面与衬胶阀盖(阀盖2)的密封圈接触形成大排气口的密封。

本发明的工作原理：

①阀门初始状态(如图1所示)：节流塞603因自身重力位于节流筒601底部，底置式排气节流装置6处于最大排气通道面积状态。浮球502和滑动体503因自重位于护筒501底部。

②大量排气状态(如图1所示)：当管线充水排气时，高速气流通过底置式排气节流装置6的入口进入，气流通过节流筒601与节流塞603之间的环形间隙以及节流塞603上的节流孔12流向高速进排气装置5的入口。当排气量和排气压差未达到节流塞603的动作设定值时，节流塞603不动作，气流进入高速进排气装置5的阀体1内腔，通过阀体1与护筒501之间的环形间隙，再通过护筒501的排气窗口8、衬胶阀盖(阀盖2)的盖开口4、防护罩3与衬胶阀盖(阀盖2)之间的间隙排入大气中。在大量排气期间，只要排气量和排气压差未超过节流塞603的动作值，节流塞603就不会动作，即底置式排气节流装置6不会投入，而装于护筒501内的浮球502和滑动体503也因排气气流通过阀体1与护筒501之间的环形通道排出，故浮球502和滑动体503不会被气流吹起堵塞大排气口，即该阀门在大量排气时不会发生吹堵。

③节流排气状态(如图2所示)：当排气量上升，排气压差增大到节流塞603的动作设定值时(即断流水柱相向运动速度加快即将弥合前)，节流塞603被气流吹起，沿导向杆602向上运动与密封座14接触形成密封，封闭排气的主要通道，只留下节流塞603上小排气口(节流孔12)排气，此时因排气通道面积减少(减少到动作前的10％～20％)，高速进排气装置5的排气量下降，底置式排气节流装置6入口端压差上升，在管路中截留的气体形成气囊，使相向运动的水柱弥合速度减慢，但此时通过节流塞603上的小排气口(节流孔12)的排气仍在持续，只是排气量减少，底置式排气节流装置6并未关闭，故不会造成关阀水锤，底置式排气节流装置6因排气通道面积减少而在管线内形成的缓冲气囊能有效减消管线中的断流水柱弥合水锤。

④阀门关闭密封状态(如图3所示)：当管路中的气体基本排除完毕，节流塞603因自重下落到节流筒601底部，排气节流装置已回到初始位置。水位上升，通过节流筒601进入阀体1，淹没节流塞603、浮球502和滑动体503时，浮球502和滑动体503(浮球502和滑动体503均比水轻，能在水中浮起)将上浮，滑动体503的密封面与衬胶阀盖(阀盖2)的橡胶密封面接触形成高速进排气口的密封，浮球502上部与微排阀座702的密封面接触形成微排阀座702的密封，随着水压的升高，密封部位的密封比压增大，阀门关闭，水和气体均不能通过阀门排出，实现密封。

⑤微量排气状态(如图4所示)：在阀门关闭后，管线中混杂、残留和/或析出的气体，将逐渐集聚到安装在管路局部高点的高速进排气装置5的阀体1内。当此处积聚的气体增加，气压上升，当该气压大于此处水的压力时，一方面将滑动体503仍然顶住使其密封面保持密封状态，另一方面将使淹没浮球502的水位下降，浮球502随之下落打开微排阀座702处的密封，微排阀座702开始排气。因排气集聚在此处的气压将下降，水位将上升，浮球502随水位上升又封住微排阀座702。这样微量排气装置7使气体可以通过微排阀座702排出，但水却不能。该结构的微量排气装置7实现了有气即排，排完即关，排气彻底，只排气不排水等功能，可最大限度排尽管线中出现的气体。

⑥负压吸气状态(如图1所示)：当管线因停泵、排空或爆管而出现负压时，水位下降，外界空气压力大于管线水压，外界空气压力作用在滑动体503上，使滑动体503和浮球502因水位下降而下落，高速进排气口打开，可以立即大量吸入外界空气而消除管线真空。滑动体503采用超高分子量聚乙烯材料，密封表面非常光滑且永不生锈，与橡胶的接触面积小，不会因长时间密封而发生黏粘现象，因此在出现负压时能及时、可靠地使密封瞬间脱离。

本发明防水锤空气阀结构上包括底置式排气节流装置6和带微排装置的高速进排气装置5。底置式排气节流装置6安装在带微排装置的高速进排气装置5的入口处，通过连接件13相连接。底置式排气节流装置6包括节流筒601、节流塞603、导向杆602、密封座14、密封O圈(密封圈15)。节流塞603可沿导向杆602在节流筒601内上下运动，通过运动改变排气通流面积。底置式排气节流装置6内节流塞603的运动是根据排气压差和排气流量决定的，仅在排气压差和排气流量达到某一设定值时才会动作投入节流。节流塞603上可以通过安装弹簧改变节流塞603投入节流动作时的设定值。

本发明具有以下有益效果：

①设置在高速进排气装置5入口处的底置式排气节流装置6，可以在设定的排气量和排气压差下自动投入对高速排气进行节流，避免高速进排气装置5在高速排气时易产生的吹堵现象，消除高速进排气装置5因吹堵而产生的关阀水锤。底置式排气节流装置6的设置，彻底杜绝了高速进排气装置5在高速排气时的吹堵现象。

②底置式排气节流装置6在高速排气达到规定的排气量和排气压差时，节流塞603自动上升封堵住大部分排气面积，留下10％～20％的排气面积继续排气，大幅降低高速排气量，同时提高排气压差，使管线上能截留一段空气形成缓冲气囊，该气囊能减缓相向水柱的弥合速度，从而起到减消空腔弥合水锤、排气装置关阀水锤、保护管线安全的作用。

③底置式排气节流装置6在高速进排气装置5正常排气、微量排气以及负压吸气状态不会投入，对高速进排气装置5的正常工作不会造成不利影响。

④当管道中的水因某种原因发生水跃和/或涌浪时，底置式排气节流装置6的节流塞603在水跃或涌浪的冲击作用下，沿导向杆602向上运动与密封座14接触形成密封，只留下节流塞603上的节流孔12让水通过，减缓水跃和/或涌浪对高速进排气装置5的冲击。

以上所述仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，对于本领域的技术人员来说，本发明可以有各种更改和变化。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (11)

1.一种防水锤空气阀，包括阀体(1)、阀盖(2)和防护罩(3)，

所述阀盖(2)上开设有盖开口(4)，

所述防护罩(3)设于所述阀盖(2)的所述盖开口(4)上，

所述阀体(1)开设有用于连通管线的阀开口(9)，

所述阀体(1)内腔设有用于在管线充水过程中将管线内滞留的气体排放至外界并在管线充水完毕后关闭阀门的高速进排气装置(5)，

所述高速进排气装置(5)的输出端通过所述阀盖(2)的所述盖开口(4)连通外界，

其特征在于，

所述阀体(1)的所述阀开口(9)连通用于限制管线向所述阀体(1)内腔的气体排量的底置式排气节流装置(6)；

所述高速进排气装置(5)内还设有用于在所述高速进排气装置(5)关闭阀门后将管线中混杂、残留和/或析出的气体通过所述阀盖(2)的所述盖开口(4)排放至外界的微量排气装置(7)。

2.根据权利要求1所述的防水锤空气阀，其特征在于，

所述高速进排气装置(5)包括固接于所述阀盖(2)和/或所述阀体(1)上的护筒(501)、设于所述护筒(501)内腔的浮球(502)以及压盖于所述浮球(502)上并可沿所述护筒(501)内壁上下滑动用于开启或关闭阀门的滑动体(503)；

所述护筒(501)与所述阀体(1)之间构成环形腔，

所述护筒(501)的上部开设有用于将所述环形腔内的气体导向所述高速进排气装置(5)输出端的排气窗口(8)，

所述护筒(501)的底部开设有用于连通所述环形腔和所述护筒(501)内腔的底开孔和侧开孔；

所述浮球(502)内设有用于使所述浮球(502)的密封面始终朝上的配重块(10)，

所述浮球(502)带有所述配重块(10)的部位封盖于所述底开孔上。

3.根据权利要求2所述的防水锤空气阀，其特征在于，

所述护筒(501)上开设有多个排气窗口(8)；

多个所述排气窗口(8)沿所述护筒(501)的周向和/或径向均匀排布。

4.根据权利要求2所述的防水锤空气阀，其特征在于，

所述底开孔和/或所述侧开孔设有用于缓冲所述浮球(502)下落冲击力的橡胶轴套(11)。

5.根据权利要求2所述的防水锤空气阀，其特征在于，

所述微量排气装置(7)包括开设于所述滑动体(503)上并上下贯通的开孔(701)以及安装于所述开孔(701)底部的微排阀座(702)；

所述微排阀座(702)的输出端连通所述开孔(701)，

所述浮球(502)抵靠并封盖所述微排阀座(702)的输入端。

6.根据权利要求1所述的防水锤空气阀，其特征在于，

所述底置式排气节流装置(6)包括固接于所述阀体(1)的所述阀开口(9)的节流筒(601)、设于所述节流筒(601)的中轴线上并沿所述节流筒(601)的轴向布置的导向杆(602)、套设于所述导向杆(602)并可沿导向杆(602)轴向往复移动用于自动调节气体排出量的节流塞(603)；

所述节流筒(601)的第一端筒开口连通所述阀开口(9)，

所述节流筒(601)的第二端筒开口连通管线；

所述节流塞(603)的外径尺寸与连接所述阀开口(9)的所述节流筒(601)筒端开口口径相匹配；

所述节流塞(603)上开设有至少一个节流孔(12)。

7.根据权利要求6所述的防水锤空气阀，其特征在于，

多个所述节流孔(12)沿所述节流塞(603)的周向和/或径向均匀分布，

所述节流孔(12)的总面积为所述阀开口(9)径向截面面积的10％-20％。

8.根据权利要求6所述的防水锤空气阀，其特征在于，

当所述节流塞(603)处于所述节流筒(601)内腔最低点位置时，所述底置式排气节流装置(6)输向所述高速进排气装置(5)的排气通道径向截面面积达到最大；

当所述节流塞(603)处于所述节流筒(601)的第一端筒开口位置并封闭所述第一端筒开口时，所述节流塞(603)封闭底置式排气节流装置(6)输向高速进排气装置(5)的排气通道中80％-90％的通道径向截面面积，排气通道通过所述节流孔(12)排气。

9.根据权利要求1至8中任一项所述的防水锤空气阀，其特征在于，

所述阀盖(2)、所述阀体(1)、所述底置式排气节流装置(6)中的至少两个之间通过连接件(13)固接。

10.根据权利要求1至8中任一项所述的防水锤空气阀，其特征在于，

所述阀盖(2)与所述阀体(1)之间和/或所述底置式排气节流装置(6)与所述阀体(1)之间设置有密封座(14)和/或密封圈(15)。

11.一种管道使用过程中的防水锤排气方法，其特征在于，包括：

a、管道由初始状态进入充水排气状态，管道内的气体通过底置式排气节流装置(6)的入口进入，气流通过节流筒(601)与节流塞(603)之间的环形腔以及节流塞(603)上的节流孔(12)流向高速进排气装置(5)的入口；此时排气量和排气压差未达到节流塞(603)的动作设定值，节流塞(603)不动作，气流进入高速进排气装置(5)的阀体(1)，通过阀体(1)与护筒(501)之间的环形腔，再通过护筒(501)的排气窗口(8)、阀盖(2)的盖开口(4)以及防护罩(3)与阀盖(2)之间的间隙排入大气中；

b、随着管道排气量上升，排气压差增大到节流塞(603)的动作设定值，节流塞(603)被气流吹起并沿导向杆(602)向上运动至与密封座(14)接触，形成密封；排气通道减小至仅剩节流塞(603)上的排气孔，此时高速进排气装置(5)的排气量下降，底置式排气节流装置(6)入口端压差上升，在管道中截留的气体形成缓冲气囊，使相向运动的水柱弥合速度减慢，吸纳和缓冲水柱冲击力；

c、随着管道中气体的排出，排气速度和排气压差将逐步下降，节流塞(603)所受气流推力也逐步减少，当节流塞(603)的自重大于气流推力时，节流塞(603)将下落到节流筒(601)底部，回到初始位置；此时水位上升进入阀体(1)内腔并淹没浮球(502)和滑动体(503)时，浮球(502)和滑动体(503)随水位上浮，滑动体(503)的密封面与阀盖(2)的橡胶密封面接触，形成对高速进排气装置(5)的排气口的密封；浮球(502)上部与微排阀座(702)的密封面接触，形成对微排阀座(702)的密封；随着阀体(1)内水压的升高，密封部位的密封比压增大，阀门关闭，水和气体均不能通过阀门排出，实现阀门密封；

d、在阀门关闭后，管线中有气体析出时，混杂、残留和/或析出的气体逐渐集聚到设于管道高点的高速进排气装置(5)的阀体(1)上部；随着集聚气体的增加，气压上升至超过水压，一方面使得滑动体(503)仍然保持密封状态，另一方面使得淹没浮球(502)的水位下降，浮球(502)随水位下落并打开微排阀座(702)处的密封，微排阀座(702)开始排气；当集聚的气压下降，水位上升，浮球(502)随水位上升又重新密封微排阀座(702)；

e、当管道停泵、排空或爆管时，阀体(1)中的水压和水位下降，外界空气压力大于管道内的水压，滑动体(503)和浮球(502)因水压和水位下降而下落，高速进排气装置(5)的进排气口打开，外界空气大量吸入至管道内而消除管道内的真空。